資源簡介

中小學(xué)教育資源及組卷應(yīng)用平臺
第30講　生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與能量流動
[課程導(dǎo)學(xué)]
內(nèi)容要求 2.2.1.闡明生態(tài)系統(tǒng)由生產(chǎn)者、消費者和分解者等生物因素以及陽光、空氣、水等非生物因素組成，各組分緊密聯(lián)系使生態(tài)系統(tǒng)成為具有一定結(jié)構(gòu)和功能的統(tǒng)一體。2．2.2.討論某一生態(tài)系統(tǒng)中生產(chǎn)者和消費者通過食物鏈和食物網(wǎng)聯(lián)系在一起形成復(fù)雜的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)。2．2.3.分析生態(tài)系統(tǒng)中的能量在生物群落中單向流動并逐級遞減的規(guī)律。2．2.5.解釋生態(tài)金字塔表征了食物網(wǎng)各營養(yǎng)級之間在個體數(shù)量、生物量和能量方面的關(guān)系。2．2.8.分析特定生態(tài)系統(tǒng)的生物與非生物因素決定其營養(yǎng)結(jié)構(gòu)。
與舊教材對比 增：生態(tài)金字塔。
考點一　生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
1．生態(tài)系統(tǒng)的概念
2．生態(tài)系統(tǒng)的組成成分
項目 非生物的物質(zhì)和能量 生產(chǎn)者 消費者 分解者
實例 光、熱、水、空氣、無機鹽等 自養(yǎng)生物，主要是綠色植物 異養(yǎng)生物，主要是動物 主要是營腐生生活的細菌和真菌
作用 生物群落中物質(zhì)和能量的根本來源 將無機物轉(zhuǎn)化為有機物，并將能量儲存在有機物中 加快生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán) 分解動植物遺體和動物的排遺物
地位 生態(tài)系統(tǒng)的基石 生態(tài)系統(tǒng)最活躍的成分 生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)鍵成分
　生產(chǎn)者和分解者是聯(lián)系生物群落和非生物環(huán)境的兩大“橋梁”。
3．生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)
(1)食物鏈
　食物鏈中只包括生產(chǎn)者和消費者，不存在非生物的物質(zhì)和能量及分解者。
(2)食物網(wǎng)
　食物網(wǎng)的復(fù)雜程度主要取決于有食物聯(lián)系的生物種類，而非取決于生物數(shù)量。
(1)土壤中的硝化細菌是異養(yǎng)生物，因而不屬于生產(chǎn)者。(　　)
(2)生產(chǎn)者都是自養(yǎng)生物，但未必都是植物；消費者營異養(yǎng)生活，但未必都是動物。(　　)
(3)細菌都是分解者，但分解者并不都是細菌。(　　)
(4)自養(yǎng)型生物一定都是生產(chǎn)者；腐生型生物一定都是分解者；生產(chǎn)者一定處于第一營養(yǎng)級。(　　)
(5)在我國華北地區(qū)某蘋果園中種草后，果園中的食物網(wǎng)更復(fù)雜，有助于果園生態(tài)系統(tǒng)抵抗外界干擾。(　　)
(6)食物鏈和食物網(wǎng)是生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)和能量流動的主渠道，是生態(tài)系統(tǒng)維持相對穩(wěn)定的重要條件。(　　)
答案：(1)×　(2)√　(3)×　(4)√　(5)√　(6)√
1．(選擇性必修2 P50概念圖內(nèi)容)判斷以下生物屬于生態(tài)系統(tǒng)的什么成分？
①菟絲子　②硝化細菌　③玉米　④噬菌體　⑤禿鷲　⑥蜣螂　⑦藍細菌　⑧結(jié)核桿菌　⑨蘑菇
生產(chǎn)者________；消費者________；分解者________。
提示：②③⑦　①④⑧　⑤⑥⑨
2．(選擇性必修2 P51旁欄思考)食物鏈上一般不超過五個營養(yǎng)級的原因是________________________________________________________________________。
提示：能量在沿食物鏈流動的過程中是逐級遞減的
3．(選擇性必修2 P52正文信息)錯綜復(fù)雜的食物網(wǎng)是使生態(tài)系統(tǒng)保持________的重要條件。如果一條食物鏈上的某種動物減少或消失，它在食物鏈上的位置可能會__________________。一般認為，食物網(wǎng)越復(fù)雜，生態(tài)系統(tǒng)抵抗外界干擾的能力就________。
提示：相對穩(wěn)定　由其他生物來取代　越強
突破1 生態(tài)系統(tǒng)的成分
核心素養(yǎng) 生命觀念
1．生態(tài)系統(tǒng)的組成成分包括生產(chǎn)者、消費者、分解者及非生物的物質(zhì)和能量。下列關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)組成成分的敘述，正確的是(　　)
A．動物都屬于消費者，其中食草動物屬于第二營養(yǎng)級
B．細菌都屬于分解者，其異化作用類型主要是需氧型和厭氧型
C．生產(chǎn)者屬于自養(yǎng)型生物，是生態(tài)系統(tǒng)中最基本的生物成分
D．一種生物只能屬于生態(tài)系統(tǒng)中的一種生物成分
解析：選C。食草動物屬于第二營養(yǎng)級，多數(shù)動物屬于消費者，但少數(shù)動物如蚯蚓能夠分解動植物遺體等，屬于分解者，A錯誤；細菌的異化作用類型有需氧型和厭氧型，部分細菌屬于分解者，少數(shù)細菌如化能合成型細菌屬于生產(chǎn)者，B錯誤；生產(chǎn)者屬于自養(yǎng)型生物，能夠通過光合作用等制造有機物，是生態(tài)系統(tǒng)中最基本的生物成分，C正確；多數(shù)生物只屬于生態(tài)系統(tǒng)中的一種生物成分，但有些生物如捕蠅草、豬籠草等既是生產(chǎn)者，也是消費者，D錯誤。
突破2 食物鏈和食物網(wǎng)及數(shù)量變化分析
核心素養(yǎng) 科學(xué)思維
2．(2022·山東濰坊期末)食物鏈亦稱“營養(yǎng)鏈”。生態(tài)系統(tǒng)中許多生物為維持其本身的生命活動，必須以其他生物為食。這種攝食關(guān)系實際上是能量從一種生物轉(zhuǎn)到另一種生物的關(guān)系。食物鏈一般包括3～5個環(huán)節(jié)，由植物、植食性動物、肉食性動物組成。下列有關(guān)敘述錯誤的是(　　)
A．食物鏈一般不超過5個環(huán)節(jié)與能量流動的逐級遞減有關(guān)
B．能量在食物鏈中的流動是單向的，并且逐漸都以熱能的形式散失
C．由食物鏈交錯連接成的食物網(wǎng)中，植食性動物所處營養(yǎng)級并不是一成不變的
D．一般生態(tài)系統(tǒng)的食物網(wǎng)越復(fù)雜，其自我調(diào)節(jié)能力就越強
解析：選C。在一個生態(tài)系統(tǒng)中，營養(yǎng)級越多，在能量流動過程中消耗的能量就越多，所以食物鏈一般不超過5個環(huán)節(jié)，A正確；能量在食物鏈中的流動是單向的，并且逐漸都以熱能的形式散失，B正確；所有的植食性動物都只位于第二營養(yǎng)級，C錯誤；一般食物網(wǎng)越復(fù)雜，生態(tài)系統(tǒng)抵抗外界干擾的能力就越強，也就是生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力就越強，D正確。
3．(2021·湖北省選擇性考試模考)下圖為某湖泊生態(tài)系統(tǒng)的食物網(wǎng)簡圖。下列敘述錯誤的是(　　)
A．浮游藻類屬于生產(chǎn)者
B．該食物網(wǎng)有5條食物鏈
C．該食物網(wǎng)中，水生昆蟲屬于第二營養(yǎng)級
D．浮游動物與水生昆蟲之間通過負反饋調(diào)節(jié)維持各自數(shù)量的相對穩(wěn)定
解析：選C。浮游藻類是通過光合作用進行自養(yǎng)的生物，故屬于生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)者，A正確。該食物網(wǎng)中共有5條食物鏈：浮游藻類→裸鯉→鸕鶿、浮游藻類→裸鯉→綠頭鴨、浮游藻類→裸鯉→大天鵝、浮游藻類→浮游動物→水生昆蟲→綠頭鴨、浮游藻類→浮游動物→水生昆蟲→大天鵝，B正確。該食物網(wǎng)中，水生昆蟲屬于第三營養(yǎng)級，C錯誤。在不考慮其他因素的前提下，浮游動物數(shù)量增加會導(dǎo)致水生昆蟲數(shù)量增加，這樣水生昆蟲對浮游動物的捕食加強，再因浮游藻類的不足使浮游動物的數(shù)量減少，由于食物減少，水生昆蟲的數(shù)量減少，這種維持穩(wěn)定狀態(tài)的調(diào)節(jié)方式屬于負反饋調(diào)節(jié)，D正確。
4.右圖表示一個海灘濕地生態(tài)系統(tǒng)中部分生物的食物關(guān)系，下列敘述錯誤的是(　　)
A．細菌既可作為分解者，又可作為消費者的食物
B．第三營養(yǎng)級的生物有海螺、線蟲、食草蟲
C．若大米草死亡，將導(dǎo)致藻類數(shù)量增加，沼蟹數(shù)量亦增加
D．若噴灑只殺滅食草蟲的殺蟲劑，則蜘蛛數(shù)量將減少
解析：選B。營腐生生活的細菌屬于分解者，被線蟲取食的細菌屬于消費者的食物，A正確；食物鏈的起點是生產(chǎn)者，海螺、線蟲和食草蟲均能以生產(chǎn)者為食，故三者應(yīng)屬于第二營養(yǎng)級，B錯誤；大米草與藻類之間存在種間競爭關(guān)系，大米草死亡會導(dǎo)致藻類數(shù)量增加，藻類數(shù)量增加會導(dǎo)致線蟲數(shù)量增加，進而導(dǎo)致以線蟲為食的沼蟹數(shù)量增加，C正確；殺蟲劑殺死食草蟲，會導(dǎo)致蜘蛛的食物減少，進而導(dǎo)致蜘蛛數(shù)量減少，D正確。
食物網(wǎng)中生物數(shù)量的變化分析
(1)食物鏈的第一營養(yǎng)級生物減少，相關(guān)生物都減少。
(2)“天敵”減少，被捕食者數(shù)量增加，但隨著其數(shù)量增加，種內(nèi)競爭加劇，種群密度下降，直至趨于穩(wěn)定。
(3)“中間”營養(yǎng)級生物減少的情況，舉例如下：
若青蛙突然減少，則以它為食的蛇將減少，鷹過多捕食兔和食草鳥，從而導(dǎo)致兔、食草鳥減少，因鷹不只捕食蛇一種生物，它可以依靠其他食物來源維持?jǐn)?shù)量基本不變。　
[判斷依據(jù)類]
1．[2020·山東，T24(1)節(jié)選]某同學(xué)根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)的概念認為土壤是一個生態(tài)系統(tǒng)，其判斷依據(jù)是______________________________________________
________________________________________________________________________。
答案：土壤是由各類土壤生物組成的生物群落和非生物環(huán)境相互作用而形成的統(tǒng)一整體
2．微生物的分解作用與細胞呼吸不能完全等同，其依據(jù)是_____________________________________________________________________
________________________________________________________________
_________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案：微生物的分解作用是微生物分泌酶到細胞外，將細胞外的大分子有機物分解成小分子有機物(也可能生成無機物)，然后再吸收進入細胞，微生物的分解作用包括體外有機物分解和體內(nèi)細胞的呼吸作用
3．下圖表示甲、乙、丙三個種群的環(huán)境容納量和某時刻三個種群的實際數(shù)量。若上述三個物種可形成一條食物鏈，判斷該食物鏈可能是________。
答案：甲→乙→丙
[原因分析類]
4．[2020·山東，T24(4)]植食性線蟲主要危害植物根系，研究表明，長期施用有機肥后土壤中植食性線蟲的數(shù)量減少，依據(jù)圖中信息分析，主要原因是_______________________
_________________________________________________
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
________________________________________________________________。
答案：長期施用有機肥后腐生細菌增加使食細菌線蟲增加，引起捕食性線蟲增加，植食性線蟲因被大量捕食而減少，減少量多于其因植物根系增長而增加的量
5．[2015·全國Ⅱ，T31(2)改編]假設(shè)某生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈為甲種植物→乙種動物→丙種動物。若丙種動物的數(shù)量增加，則一段時間后，甲種植物數(shù)量也增加，其原因是____________________________________________________________
_________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案：丙種動物的數(shù)量增加導(dǎo)致乙種動物的數(shù)量減少，乙種動物以甲種植物為食，從而導(dǎo)致甲種植物數(shù)量的增加
6.右圖表示某自然生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模式圖。圖中組分1、2、3不能構(gòu)成一個生態(tài)系統(tǒng)的組成成分，其理由是_____________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
______________________________________________________________。
答案：圖中的組分1是生產(chǎn)者、組分3是消費者、組分2是分解者，而生態(tài)系統(tǒng)的組成成分除生產(chǎn)者、消費者和分解者之外，還包括非生物的物質(zhì)和能量
[開放思維類]
7．探究蚯蚓在不同的環(huán)境溫度下分解生活垃圾的速率，請寫出該實驗的基本思路。________________________________________________________________
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
_____________________________________________________________。
答案：先控制不同的環(huán)境溫度，然后利用等量的生理狀態(tài)相同的蚯蚓去分解等量的相同的生活垃圾，在相同的條件下處理一段時間后，檢測并比較生活垃圾的剩余量
考點二　生態(tài)系統(tǒng)的能量流動
1．能量流動的概念
2．能量流動的過程
(1)能量流經(jīng)第二營養(yǎng)級的過程
　攝入量≠同化量：攝入量－糞便中的能量才是同化量，動物的糞便無法被動物消化吸收而同化，不屬于同化量，如兔吃草時，兔糞便中的能量應(yīng)為草流向分解者的能量，而不屬于兔的同化量。
(2)能量流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的過程
①能量流動的渠道是食物鏈和食物網(wǎng)。
②能量散失的途徑是各種生物的呼吸作用(代謝過程)。
3．能量流動的兩個特點
　若能量傳遞效率大于20%，生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性降低，甚至崩潰。
4．生態(tài)金字塔
5．研究能量流動的實踐意義
(1)可以幫助人們將生物在時間、空間上進行合理配置，增大流入某個生態(tài)系統(tǒng)的總能量。
(2)可以幫助人們科學(xué)地規(guī)劃和設(shè)計人工生態(tài)系統(tǒng)，使能量得到最有效的利用。例如，沼氣池的使用實現(xiàn)了對能量的多級利用，從而大大提高能量的利用率。
(3)可以幫助人們合理地調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動關(guān)系，使能量持續(xù)高效地流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠帧?br/>(1)生態(tài)系統(tǒng)中生產(chǎn)者得到的能量必然小于消費者得到的能量。(　　)
(2)流經(jīng)第三營養(yǎng)級的總能量是指三級消費者攝入體內(nèi)的能量。(　　)
(3)一只狼捕食了一只兔子，則該狼就獲得了這只兔子能量的10%～20%。(　　)
(4)拔去田地中的雜草是人為地調(diào)整能量流動的方向，可以提高生態(tài)系統(tǒng)的能量傳遞效率。(　　)
(5)研究能量流動，可調(diào)整能量流動關(guān)系，使生產(chǎn)者固定的能量全部流向人類。(　　)
(6)生態(tài)系統(tǒng)中的能量可被多級循環(huán)利用，從而大大提高能量的利用率。(　　)
答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)×
1．(選擇性必修2 P54問題探討)下圖表示甲、乙兩個特定生態(tài)系統(tǒng)的能量金字塔。
(1)依生態(tài)學(xué)原理看，同樣重量的玉米，________可養(yǎng)活更多的人，理由是甲中人處于第二營養(yǎng)級，與乙相比________________________。
(2)若土壤中含相同濃度的難降解污染物，則甲、乙中的人體內(nèi)污染物濃度哪個較高？________。
(3)一個吃玉米的人所獲得的能量一定比一個吃雞肉的人獲得的能量多，對嗎？為什么？______________________________________________________
________________________。
提示：(1)甲　能量在傳遞過程中損耗小
(2)乙
(3)不對。甲、乙中“人”代表的是相應(yīng)營養(yǎng)級，并非“一個人”
2．(選擇性必修2 P55思考·討論T1)生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動和轉(zhuǎn)化遵循能量守恒定律。流入生態(tài)系統(tǒng)的能量一部分儲存在生物體的________中，而另一部分通過生物的________作用以________的形式散失至非生物環(huán)境中，兩部分之和與流入生態(tài)系統(tǒng)的能量________(填“相等”或“不相等”)。
提示：有機物　呼吸　熱能　相等
3．(選擇性必修2 P55思考·討論T2)流經(jīng)某生態(tài)系統(tǒng)的能量________再回到該生態(tài)系統(tǒng)，原因是____________________。
提示：不能　能量流動是單向的
4．(選擇性必修2 P59探究·實踐)人們主要通過________的方法提高作物的光能利用效率。
提示：合理密植
5．(選擇性必修2 P60拓展應(yīng)用T2)溶解在水中的方糖不能變回原來的形狀，原因是_______________________________________________________________
________________________________________________________________________。
提示：在一個封閉的系統(tǒng)中，物質(zhì)總是由有序朝著無序的方向發(fā)展
1．兩種不同的能量流動模型
(1)第二營養(yǎng)級的能量流動過程模型
圖中箭頭①指的是攝入量，若沒有箭頭③，則①代表的是同化量。
(2)“拼圖法”分析能量流動過程
2．能量流動計算分類
能量傳遞效率＝×100%
注：相鄰兩營養(yǎng)級間的能量傳遞效率通常是10%～20%。
(1)“最值”計算
食物鏈越短，最高營養(yǎng)級獲得能量越多。生物間的取食關(guān)系越簡單，生態(tài)系統(tǒng)的能量流動過程中損耗的能量越少。
知“低”求“高”
獲能最多 選最短食物鏈，按×20%計算
獲能最少 選最長食物鏈，按×10%計算
　　
知“高”求“低”
需能最多 選最長食物鏈，按÷10%計算
需能最少 選最短食物鏈，按÷20%計算
(2)“定值”計算
①已知營養(yǎng)級間能量傳遞效率，不能按“最值”計算，而需按具體數(shù)值計算。如A→B→C→D中，各營養(yǎng)級間從低到高的能量傳遞效率分別為a%、b%、c%，若A的能量為M，則D獲得的能量為M×a%×b%×c%。
②若給出的是各營養(yǎng)級同化能量值，可直接按同化能量比例計算，下表是生態(tài)系統(tǒng)中除分解者外僅有的4個種群一段時間內(nèi)同化能量值。
營養(yǎng)級 A B C D
同化能量(Pg) 15.9 870.7 0.9 141.0
表中食物鏈為B→D→A→C，若最高營養(yǎng)級同化能量為 1 Pg，則生產(chǎn)者需同化能量為870.7×1÷0.9≈967.4 Pg。
(3)人工能量輸入計算
對一些特殊狀態(tài)下有人工能量輸入的生態(tài)系統(tǒng)的能量流動計算時，要注意輸入能量的正確處理。如對某生態(tài)系統(tǒng)的第二營養(yǎng)級人工補充能量，則計算第一營養(yǎng)級到第二營養(yǎng)級能量傳遞效率時，不能考慮人工補充能量，而進行第二營養(yǎng)級到第三營養(yǎng)級能量傳遞效率計算時，需考慮人工補充能量，因第二營養(yǎng)級同化的能量由來自第一營養(yǎng)級和人工補充的能量兩部分組成，這兩部分都參與傳向第三營養(yǎng)級的過程。
(4)能量分配計算
若在食物網(wǎng)中，某一營養(yǎng)級同時從上一營養(yǎng)級的多種生物獲得能量，且通過各途徑獲得的能量比例確定，則需按照各單獨的食物鏈進行計算，最后合并。
(5)能量調(diào)整計算——高營養(yǎng)級不同種類食物的比例調(diào)整前后同化能量的比值計算
這類計算的核心是按高營養(yǎng)級不同種類食物比例調(diào)整前、后生產(chǎn)者固定的總能量不變?yōu)樾畔ⅲ谐龅攘筷P(guān)系式進行計算。注意所給比例是高營養(yǎng)級從不同食物鏈獲得的能量比值，還是生產(chǎn)者向不同食物鏈傳遞的能量比值，即能量值要與比例對應(yīng)正確，比例在哪里，就從哪里開始算。
3．生態(tài)金字塔的類型及特點
類型 能量金字塔 數(shù)量金字塔 生物量金字塔
形狀
每一階含義　 每一營養(yǎng)級生物所含能量的多少 每一營養(yǎng)級生物個體的數(shù)目 每一營養(yǎng)級所容納的有機物的總干重　
象征含義 能量沿食物鏈流動過程中具有逐級遞減的特性 一般生物個體數(shù)目在食物鏈中隨營養(yǎng)級升高而逐級遞減 一般生物有機物的總干重沿食物鏈升高而逐級遞減
特點 正金字塔形 一般為正金字塔形，有時呈倒金字塔形 一般為正金字塔形
分析 能量流動的過程中總是有能量的散失，故能量流動逐級遞減 成千上萬只昆蟲生活在一株大樹上時，該數(shù)量金字塔的塔形會發(fā)生變化，如下圖所示 浮游植物的個體小、壽命短，又不斷被浮游動物吃掉，所以某一時間浮游植物的生物量可能低于浮游動物的生物量，如下圖所示
突破1 能量流動的過程及特點
核心素養(yǎng) 生命觀念、科學(xué)思維
1．(2022·北京東城高三模擬)下圖為生態(tài)系統(tǒng)中能量流動圖解部分示意圖(字母表示能量的多少)，下列敘述不正確的是(　　)
A．圖中f代表初級消費者通過呼吸作用消耗的能量
B．在“草→兔→狼”這一食物鏈中，狼糞便中的能量屬于d
C．若有未被利用的能量，則在g和i中有一處表示未被利用的能量
D．初級消費者與次級消費者之間的能量傳遞效率為e/b×100%
解析：選D。圖中f代表初級消費者通過呼吸作用消耗的能量，A正確；在“草→兔→狼”這一食物鏈中，狼糞便中的能量未被狼(次級消費者)同化，仍屬于其上一個營養(yǎng)級(初級消費者)的能量，即屬于d，B正確；g或i表示的是未被利用的能量或被分解者利用的能量，C正確；初級消費者與次級消費者之間的能量傳遞效率＝(次級消費者同化量/初級消費者同化量)×100%，而圖中b表示初級消費者的攝入量，c表示初級消費者的同化量，e表示次級消費者的攝入量，但次級消費者的同化量未知，所以無法計算能量傳遞效率，D錯誤。
2．(不定項)(2022·遼寧撫順期中)下圖表示生態(tài)系統(tǒng)中各營養(yǎng)級能量的類型和去向(d表示該營養(yǎng)級未被利用的能量)。下列有關(guān)敘述正確的是(　　)
A．圖中a1、a2可表示生產(chǎn)者與消費者的呼吸量，但所占比例不符
B．生態(tài)系統(tǒng)中能量傳遞效率為(a2＋b2＋c2＋d2)/(a1＋b1＋c1＋d1)×100%
C．消費者從生產(chǎn)者中攝取的能量數(shù)值可用b1表示，且此部分能量存在于有機物中
D．在食物鏈中，各營養(yǎng)級獲得能量的方式及能量的用途相同
解析：選ABC。各營養(yǎng)級同化的能量大部分用于呼吸作用，a1、a2可表示生產(chǎn)者與消費者的呼吸量，但a1所占比例偏小；能量傳遞效率為相鄰兩個營養(yǎng)級生物的同化量之比，圖中能量傳遞效率為(a2＋b2＋c2＋d2)/(a1＋b1＋c1＋d1)×100%；b1表示消費者從生產(chǎn)者中攝取的能量，存在于生產(chǎn)者光合作用制造的有機物中；食物鏈中，第一營養(yǎng)級通過光合作用固定太陽能，其他營養(yǎng)級生物通過捕食直接攝取有機物，對最高營養(yǎng)級生物來說，能量不會再流向下一個營養(yǎng)級，即各營養(yǎng)級生物獲得能量的方式和能量的用途不一定相同。
突破2 能量流動的有關(guān)計算
核心素養(yǎng) 科學(xué)思維
3．(2022·四川成都診斷)下圖為某生態(tài)系統(tǒng)食物網(wǎng)的圖解，貓頭鷹體重每增加1 kg，至少消耗A約(　　)
A．100 kg　　　　　　　　 B．44.5 kg
C．25 kg D．15 kg
解析：選C。分析題圖可知，圖中有3條食物鏈，即A→B→貓頭鷹、A→C→B→貓頭鷹、A→C→D→貓頭鷹。求貓頭鷹體重每增加1 kg，至少消耗A的質(zhì)量，已知高營養(yǎng)級的能量求所需低營養(yǎng)級的最少能量時，選最短食物鏈，能量傳遞效率按20%計算。所以選最短食物鏈(A→B→貓頭鷹)，能量傳遞效率按20%計算，則至少消耗A的質(zhì)量為1÷20%÷20%＝25 kg，C正確。
4．(2022·河北衡水調(diào)研)下圖中若黃雀的全部同化量來自兩種動物——食草昆蟲和螳螂，且它們各占一半，則當(dāng)綠色植物增加G千克時，黃雀體重增加的千克數(shù)最多是(　　)
A．G/125 B．G/100
C．G/75 D．G/50
解析：選C。假設(shè)黃雀增加體重最多(能量傳遞效率為20%)為x，由題意可知，黃雀的全部同化量來自兩種動物，食草昆蟲和螳螂各占一半，所以黃雀要吃食草昆蟲x÷2÷20%＝2.5x，同理黃雀要吃螳螂也是2.5x，而螳螂增重2.5x需要消耗食草昆蟲2.5x÷20%＝12.5x，加起來相當(dāng)于黃雀吃了食草昆蟲15x，則相當(dāng)于吃綠色植物15x÷20%＝75x。已知綠色植物增加G千克，所以75x＝G，x＝G/75，C正確。
5．(不定項)某草原生態(tài)系統(tǒng)的一條食物鏈A→B→C中，各種群在一年時間內(nèi)對能量的同化、利用和傳遞等的數(shù)量統(tǒng)計如下表所示(單位：百萬千焦/年)。下列相關(guān)敘述正確的是(　　)
種群 輸入的總能量 用于生長、發(fā)育和繁殖的能量 呼吸作用消耗的能量 傳遞給分解者的能量 傳遞給下一營養(yǎng)級的能量　 未被利用的能量
A 65.5 3.0 15.0 41.5
B 15.0 5.0 0.5 2.5
C 2.0 0.6 1.4 微量(不計) 無
A.種群A、B、C構(gòu)成了該生態(tài)系統(tǒng)的生物群落
B．種群B呼吸作用消耗的能量為5百萬千焦/年
C．能量從種群B到種群C的傳遞效率為13.3%
D．種群A儲存在體內(nèi)的能量為59.5百萬千焦/年
解析：選CD。群落是在相同時間聚集在一定地域中各種生物種群的集合，種群A、B、C不能包含該生態(tài)系統(tǒng)的所有生物，所以不能構(gòu)成該生態(tài)系統(tǒng)的生物群落，A錯誤；輸入的總能量＝呼吸作用消耗的能量＋用于生長、發(fā)育和繁殖的能量，則種群B呼吸作用消耗的能量為15.0－5.0＝10.0(百萬千焦/年)，B錯誤；相鄰兩營養(yǎng)級間的能量傳遞效率等于相鄰兩營養(yǎng)級的同化量之比，題干限定表格中的輸入的能量即為各種群同化量，則能量從種群B到種群C的傳遞效率為2.0/15.0×100%≈13.3%，C正確；種群A儲存在體內(nèi)的能量即凈同化量＝傳遞給分解者的能量＋傳遞給下一營養(yǎng)級的能量＋未被利用的能量＝3.0＋15.0＋41.5＝59.5(百萬千焦/年)，D正確。
6．地震是嚴(yán)重威脅人類安全、恐怖的自然災(zāi)害。在人為干預(yù)下，地震毀損的某自然保護區(qū)恢復(fù)過程中的能量流動關(guān)系如下圖[單位為103kJ/(m2·y)]。請據(jù)圖分析，下列相關(guān)敘述錯誤的是(　　)
A．在這場地震中營養(yǎng)級較低的生物受到的影響較小
B．能量在第二營養(yǎng)級到第三營養(yǎng)級之間傳遞效率約為15.6%
C．肉食動物需補償輸入的能量值為6×103kJ/(m2·y)
D．流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的總能量是生產(chǎn)者固定的太陽能和補償輸入的能量
解析：選C。地震以后營養(yǎng)級越高，需要補償?shù)哪芰吭蕉啵栽谶@場地震中，營養(yǎng)級較低的生物受到的影響較小，A正確；由圖可知，第二營養(yǎng)級(植食性動物)同化的能量為14×103＋2×103＝16×103kJ/(m2·y)，第二營養(yǎng)級傳遞給第三營養(yǎng)級(肉食性動物)的能量為14×103＋2×103－0.5×103－4×103－9×103＝2.5×103kJ/(m2·y)，因此，能量從該生態(tài)系統(tǒng)的第二營養(yǎng)級到第三營養(yǎng)級的傳遞效率為2.5×103÷(16×103)×100%≈15.6%，B正確；根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)中輸入能量＝輸出能量，肉食性動物需補償輸入的能量＝(2.1＋5.1＋0.05＋0.25)×103－2.5×103＝5×103kJ/(m2·y)，C錯誤；由圖可知，流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的總能量是生產(chǎn)者固定的太陽能和補償輸入的能量，D正確。
突破3 生態(tài)金字塔的識別與分析
核心素養(yǎng) 科學(xué)思維
7．下圖表示某河流生態(tài)系統(tǒng)的能量金字塔及相關(guān)食物網(wǎng)(甲、乙、丙為3種魚，甲不攝食藻類，箭頭指示能量流動方向)。下列敘述正確的是(　　)
A．如果圖示食物網(wǎng)遺漏了一個箭頭，且甲、乙、丙、丁所處營養(yǎng)級不受影響，則該箭頭不可能起始于水草或藻類
B．圖中甲和乙屬于同一個種群，而處于第三、四營養(yǎng)級的丁屬于不同的種群
C．如果沒有丁，生態(tài)系統(tǒng)中動植物的遺體和動物的排遺物會堆積如山
D．屬于三級消費者的丁與處于第三營養(yǎng)級的丙之間為種間競爭關(guān)系
解析：選A。如果該食物網(wǎng)中遺漏的箭頭起始于水草或藻類，那么箭頭無論是指向丙還是丁，都會使丙或丁所處營養(yǎng)級發(fā)生改變，這與題述矛盾，A正確。盡管甲和乙處于同一營養(yǎng)級，但由于兩者是不同種的魚(不同物種)，所以屬于不同的種群；雖然丁處于第三、四營養(yǎng)級，但它們?yōu)橥蛔匀粎^(qū)域的同種生物，所以屬于同一個種群，B錯誤。將生態(tài)系統(tǒng)中動植物的遺體和動物的排遺物中的有機物分解成無機物的是分解者，圖中丁為消費者，C錯誤。由題圖可知，屬于三級消費者的丁以處于第三營養(yǎng)級的丙(即次級消費者)為食，兩者之間為捕食關(guān)系，D錯誤。
8．(2022·湖南懷化高三模擬)下圖是某研究性學(xué)習(xí)小組調(diào)查某水域生態(tài)系統(tǒng)后繪制的能量金字塔，其中P表示生產(chǎn)者，C表示消費者，D表示分解者，數(shù)字表示能量值；下表為C1營養(yǎng)級四種生物現(xiàn)存的生物量，每種生物僅占一個營養(yǎng)級。有關(guān)說法正確的是(　　)
物種 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ
生物量/(g·m－2) 134 321 35 175
A.該生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)在圖中還缺少非生物的物質(zhì)和能量
B．圖中涉及的營養(yǎng)級共4個，其中第一營養(yǎng)級到第二營養(yǎng)級的能量傳遞效率約為10.7%
C．從表可知，該生態(tài)系統(tǒng)的優(yōu)勢種可能為Ⅱ
D．表中的四種生物的種間關(guān)系可能為種間競爭，也可能為捕食
答案：C
突破4 能量流動原理的應(yīng)用
核心素養(yǎng) 社會責(zé)任
9．右圖是一個農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)模式圖，下列關(guān)于該系統(tǒng)的敘述，錯誤的是(　　)
A．微生物也能利用農(nóng)作物通過光合作用儲存的能量
B．沼氣池中的微生物是該生態(tài)系統(tǒng)的分解者
C．沼渣、沼液作為肥料還田，使能量能夠循環(huán)利用
D．多途徑利用農(nóng)作物可提高該系統(tǒng)的能量利用率
解析：選C。該生態(tài)系統(tǒng)中，沼氣池中的微生物能利用農(nóng)作物固定的太陽能，也能分解人和家畜的糞便，屬于分解者，A、B正確；在生態(tài)系統(tǒng)中，能量是單向流動的，不能循環(huán)利用，C錯誤；物質(zhì)和能量的多級利用，減少了能量的流失，提高了能量的利用率，D正確。
能量傳遞效率≠能量利用率
(1)能量傳遞效率
能量在沿食物鏈流動的過程中逐級減少，若以“營養(yǎng)級”為單位，能量在相鄰兩個營養(yǎng)級間的傳遞效率是10%～20%。
(2)能量利用率
①一般指流入最高營養(yǎng)級(或人類)的能量占生產(chǎn)者固定總能量的比值；②一般來說，食物鏈越短，能量利用率越高；③有時考慮分解者的參與，使?fàn)I養(yǎng)結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，以實現(xiàn)能量的多級利用，從而提高能量利用率。　
[事實概述類]
1．[2020·山東，T24(1)節(jié)選改編]土壤中的線蟲類群豐富，是土壤食物網(wǎng)的關(guān)鍵組分。若捕食性線蟲(其可捕食食細菌線蟲)為該土壤中的最高營養(yǎng)級，與食細菌線蟲相比，捕食性線蟲同化能量的去向不包括_____________________________________________________________________
__________________。
答案：流入下一個營養(yǎng)級
2．[2015·全國Ⅰ，T31(3)改編]能量沿食物鏈流動時，所具有的兩個特點是______________________________。
答案：單向流動、逐級遞減
3．生態(tài)魚塘水體內(nèi)存在如下食物鏈：浮游植物→浮游動物→鳙魚→黑魚，其中，鳙魚流向分解者的能量儲存在__________________________________。
答案：鳙魚的遺體殘骸和黑魚糞便中
4．在果園內(nèi)設(shè)置一些鳥巢，招引更多的鳥類防治害蟲，從能量流動的角度分析，這樣做的目的是______________________________________________
________________________________________________________________________。
答案：調(diào)整能量流動方向，使能量持續(xù)高效地流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠?br/>[原因分析類]
5．[2018·全國Ⅱ，T31(1)]當(dāng)某種大型肉食性動物遷入一個新的生態(tài)系統(tǒng)時，原有食物鏈的營養(yǎng)級有可能增加。生態(tài)系統(tǒng)中食物鏈的營養(yǎng)級數(shù)量一般不會太多，原因是________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案：生產(chǎn)者固定的能量在沿食物鏈流動過程中大部分都損失了，傳遞到下一營養(yǎng)級的能量較少
6．在一段時間內(nèi)，某人每天都攝取一定量的食物，但他的體重卻沒有發(fā)生變化。從能量流動的角度分析，其原因是_________________________________
________________________________________________________________________。
答案：攝取的能量等于呼吸作用消耗的能量和隨糞便排出的能量之和
7．下圖為某草原生態(tài)系統(tǒng)中的食物網(wǎng)(只顯示部分)。
牧民通過養(yǎng)羊獲取該生態(tài)系統(tǒng)的能量，經(jīng)測算發(fā)現(xiàn)羊的同化量遠小于草同化量的1/10，其原因可能是_________________________________________
_________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案：能量在相鄰兩個營養(yǎng)級間的傳遞效率是10%～20%，羊?qū)儆诘诙I養(yǎng)級，該營養(yǎng)級還有食草昆蟲和鼠等多個種群
1．(2021·高考廣東卷)“葛(葛藤)之覃兮，施與中谷(山谷)，維葉萋萋。黃鳥于飛，集于灌木，其鳴喈喈”(節(jié)選自《詩經(jīng)·葛覃》)。詩句中描寫的美麗景象構(gòu)成了一個(　　)
A．黃鳥種群　　　　　　　 B．生物群落
C．自然生態(tài)系統(tǒng) D．農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)
解析：選C。根據(jù)題干可知，詩句中描述了一個山谷中的葛藤、黃鳥、灌木等生物，由生物群落和非生物環(huán)境相互作用而形成的統(tǒng)一整體叫作生態(tài)系統(tǒng)，故詩句描寫的美麗景象構(gòu)成了一個自然生態(tài)系統(tǒng)。
2．(2021·廣東省適應(yīng)性考試模考)1942年，美國生態(tài)學(xué)家林德曼對賽達伯格湖的能量流動分析，是生態(tài)系統(tǒng)能量流動定量研究的開創(chuàng)性工作。如圖所示是賽達伯格湖的能量流動圖解(圖中數(shù)字為能量數(shù)值，單位是 J·cm－2·a－1)。下列關(guān)于該生態(tài)系統(tǒng)能量利用和傳遞特征的敘述，錯誤的是(　　)
A．太陽能被生態(tài)系統(tǒng)固定的效率小于0.1%
B．流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量為464.6 J·cm－2·a－1
C．呼吸作用消耗能量的比例隨營養(yǎng)級的提高而降低
D．相鄰營養(yǎng)級之間的能量傳遞效率范圍是13%～20%
解析：選C。被生態(tài)系統(tǒng)固定的能量為464.6 J·cm－2·a－1，太陽輻射總量為497 693.2 J·cm－2·a－1，太陽能被生態(tài)系統(tǒng)固定的效率為464.6/497 693.2×100%≈0.09 %，小于0.1%，A正確；生產(chǎn)者固定的太陽能就是流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的總能量，因此流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的總能量為464.6 J·cm－2·a－1，B正確；第一營養(yǎng)級呼吸作用消耗能量的比例為96.3/464.6×100%≈20.7%，第二營養(yǎng)級呼吸作用消耗能量的比例為18.8/62.8×100%≈29.9%，第三營養(yǎng)級呼吸作用消耗能量的比例為7.5/12.6×100%≈59.5%，則呼吸作用消耗能量的比例隨營養(yǎng)級的提高而提高，C錯誤；能量傳遞效率是相鄰兩個營養(yǎng)級同化量之比，第一營養(yǎng)級到第二營養(yǎng)級能量傳遞效率約為13.5%，第二營養(yǎng)級到第三營養(yǎng)級能量傳遞效率約為20%，相鄰營養(yǎng)級之間的能量傳遞效率范圍是13%～20%，D正確。
3．(不定項)(2021·遼寧省適應(yīng)性考試模考)隨著農(nóng)業(yè)機械化的發(fā)展，大面積農(nóng)田普遍采用聯(lián)合收割機收割，在收割的同時可以將秸稈粉碎翻壓還田。這種做法的益處有(　　)
A．促進了物質(zhì)循環(huán)再生
B．實現(xiàn)了能量的多級利用
C．增加土壤中有機質(zhì)含量，提高土壤肥力
D．改良土壤結(jié)構(gòu)，促進作物根系的生長
解析：選ACD。將秸稈粉碎翻壓還田，秸稈中的有機物被土壤中的微生物分解，產(chǎn)生了二氧化碳和無機鹽，提高了土壤肥力，也促進了物質(zhì)循環(huán)再生，A、C符合題意；秸稈中的有機物被微生物分解，其中的能量以熱能的形式散失，并沒有實現(xiàn)能量的多級利用，B不符合題意；土壤中有機質(zhì)含量增加，有利于土壤動物的生存，可以改良土壤結(jié)構(gòu)，土壤中無機鹽含量增加，促進作物根系的生長，D符合題意。
4．(2021·高考河北卷改編)為探究全球氣候變暖對生態(tài)系統(tǒng)的影響，研究者將20個人工淡水池塘均分成兩組，對照組保持環(huán)境溫度，實驗組始終比對照組高4 ℃(利用溫控裝置)，并從附近淡水棲息地搜集水生生物投入池塘。連續(xù)多年觀測發(fā)現(xiàn)，池塘逐漸形成主要由浮游植物和浮游動物組成的群落。第15年時，池塘中浮游植物和浮游動物生物量(單位體積水體中生物體的質(zhì)量)的檢測結(jié)果如圖。
回答下列問題：
(1)池塘生物群落區(qū)別于湖泊生物群落的重要特征為______________，池塘生物群落從簡單到復(fù)雜的過程中發(fā)生了________演替。
(2)某種水生生物被投入池塘后，其種群數(shù)量將呈________形增長，若該生物種群密度在較長時期保持相對穩(wěn)定，表明其種群數(shù)量已達到了________________________________________________________________________。
(3)從能量流動角度分析，升溫導(dǎo)致該生態(tài)系統(tǒng)總生物量降低的原因可能是___________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
______________________。
(4)碳在池塘生物群落中主要以________的形式傳遞，碳循環(huán)具有全球性的主要原因是_________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)一個群落區(qū)別于另外一個群落最顯著的特征是群落的物種組成，池塘生物群落以浮游植物和浮游動物為主，而湖泊生物群落以魚類等生物為主。簡單的池塘生物群落保留了植物的繁殖體等，所以池塘生物群落從簡單到復(fù)雜的過程中發(fā)生了次生演替。(2)某種水生生物被投入池塘后，由于池塘中可利用的資源是有限的，因此其種群數(shù)量呈“S”形增長，當(dāng)該生物種群密度在長時間保持相對穩(wěn)定時，即達到了一定的環(huán)境條件中所能維持的種群最大數(shù)量，該種群數(shù)量稱為環(huán)境容納量，即K值。(3)生態(tài)系統(tǒng)的總生物量取決于生態(tài)系統(tǒng)能量的輸入和輸出的差值，輸入是通過生產(chǎn)者的光合作用等實現(xiàn)的，而輸出則是通過呼吸作用等實現(xiàn)的，升溫導(dǎo)致總生物量降低的可能原因是升溫降低了浮游植物的光合作用速率，使生產(chǎn)者固定的太陽能的總量減少，或提高了浮游植物和浮游動物的呼吸作用速率，使二者用于自身生長、發(fā)育和繁殖等的能量減少，最終使該生態(tài)系統(tǒng)的總生物量降低。(4)在生物群落內(nèi)部生產(chǎn)者被消費者取食，生產(chǎn)者和消費者的有機物流入分解者，這些過程中碳元素都主要以含碳有機物的形式流動。由于碳元素在生物群落和非生物環(huán)境之間主要以二氧化碳的形式流動，而大氣中的二氧化碳能夠隨大氣環(huán)流在全球范圍內(nèi)流動，因此碳循環(huán)具有全球性。
答案：(1)群落的物種組成　次生　(2)“S”　環(huán)境容納量(K值)　(3)升溫可能降低了浮游植物的光合作用速率，使生產(chǎn)者固定的太陽能的總量減少，或者升溫提高了浮游植物和浮游動物的呼吸作用速率，使二者用于自身生長、發(fā)育和繁殖等的能量減少，最終導(dǎo)致該生態(tài)系統(tǒng)的總生物量降低　(4)(含碳)有機物　碳元素在生物群落和非生物環(huán)境之間主要以二氧化碳的形式流動，大氣中的二氧化碳能夠隨大氣環(huán)流在全球范圍內(nèi)流動，因此碳循環(huán)具有全球性
21世紀(jì)教育網(wǎng) www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
HYPERLINK "http://www.21cnjy.com/" 21世紀(jì)教育網(wǎng)(www.21cnjy.com)

展開更多......

收起↑