2021高考生物一轮复习第9单元生物与环境第29讲生态系统的结构和功能课件

2021高考生物一轮复习第9单元生物与环境第29讲生态系统的结构和功能课件

第29讲　生态系统的结构和功能 考点一　生态系统的结构 1.生态系统的概述 (1)概念:生态系统是由 　 生物群落      与它的 　 无机环境      相互作用而形成的 统一整体。 (2)范围:有大有小,地球上最大的生态系统是 　 生物圈      。 (3)结构:由 　 组成成分      和 　 营养      结构(食物链和食物网)构成。 (4)功能:进行 　　 物质循环、能量流动、信息传递 　     。 2.生态系统的组成成分 (1)各成分的作用及地位 成分 非生物的物质和能量 生产者 消费者 分解者 类型 阳光、热能、水、空气、无机盐等 　 自养      生物,主要是绿色 植物 异养生物,主要是动物 主要是营 　 腐生      生活的细菌和真菌 作用 生物群落中物质和能量的根本来源 将无机物转化为有机物,并 将能量储存在有机物中 　 加速生态系统的物质循环     分解动植物的 　 遗体和动物的排泄物      地位 生态系统的必需成分 生态系统的 　 基石      生态系统最活跃的成分 生态系统的关键成分 　　(2)相互关系   　 生产者      和 　 分解者      是联系生物群落和无机环境的两大“桥梁”。 3.生态系统的营养结构 (1)食物链 ①概念:生态系统中各生物之间由于 　 食物      关系形成的一种联系。 ②特点: 　 生产者      为第一营养级,消费者所处营养级不固定,一般不会超过 　 5      个营养级。食物链只包含生产者和消费者。 (2)食物网 ①概念:在一个生态系统中,许多食物链彼此相互交错连接成的复杂营养结构。 ②形成原因:生态系统中,一种绿色植物可能是多种植食性动物的食物,而一 种植食性动物既可能吃 　 　 多种植物      ,也可能被 　 多种肉食性动物      所食。 ③功能:是生态系统 　　 物质循环和能量流动 　      的渠道。 ④特点:同一种消费者在不同的食物链中,可以占据不同的 　 营养级      。 1. 一个完整的生态系统应包括生物群落及其无机环境。   ( √ ) 2. 自养型生物一定都是生产者 ; 腐生型生物一定都是分解者 ; 生产者一定处于 第一营养级。   ( √ ) 3. 生产者、分解者是联系非生物的物质和能量与生物群落的桥梁 , 其中生产 者是生态系统的基石。   ( √ ) 4. 在食物链中 , 食物链的起点总是生产者 , 占据最高营养级的是不被其他动物 捕食的动物。   ( √ ) 5. 在生态系统的营养结构中 , 食物网可使每种生物都限定在一条食物链的固 定位置上。   ( ✕ ) 6. 生态系统的食物链中营养级越高的生物 , 其体型必然越大。   ( ✕ ) 7. 食物网中两种生物间只能有一种种间关系。   ( ✕ ) 8. 食物链和食物网是生态系统能量流动和物质循环的主渠道 , 是生态系统维 持相对稳定的重要条件。   ( √ )   　　如图为某草原生态系统食物网,请思考: (1)图示食物网中包括几条食物链?其中猫头鹰占有的营养级是? (2)青蛙与蜘蛛之间是什么关系? (3)此食物网中若蛇的数量减少,而猫头鹰的数量变化不明显的原因是? (4)图示食物网中未包含的生态系统的成分是? 答案 　(1)9。第三、四、五、六。 (2)捕食和竞争。　(3)猫头鹰的食物来源较广泛,蛇的数量减少不会明显影响 到猫头鹰数量的变化。　(4)非生物的物质和能量及分解者。 1.生态系统营养结构的分析 (1)图例   (2)分析 ①每条食物链的起点都是生产者,终点是不被其他动物所食的动物,即最高营 养级,分解者不出现在食物链(网)中。 ②一种生物在某一食物链中的营养级别=消费者级别+1。 ③同一种消费者在不同食物链中,可以占有不同的营养级,如狼分别是第三、 第四营养级。 ④在食物网中,两种生物之间的种间关系可出现多种,如狼和狐既是捕食关 系,又是竞争关系。 2.食物链(网)中各营养级生物数量变动情况分析 (1)若处于食物链中第一营养级的生物(生产者)数量减少,整个食物链中的其 他生物都会减少,简单记为:“一级生物若减少,其他生物跟着跑”。 (2)“天敌”一方减少,短时间内被捕食者数量会增加,但从长时间来看,会先 增加后减少,最后趋于稳定,简单记为:“如果天敌患了病,先增后减再稳 定”。 (3)若处于中间营养级的生物数量减少,则其他生物数量的变化视具体食物链 而定:“中间生物被捕杀,不同情况要分家”。大体遵循如下思路: ①生产者数量相对稳定原则,即消费者某一种群数量发生变化时,一般不考虑 生产者数量的增加或减少。 ②最高营养级的生物种群数量相对稳定原则,即当处于最高营养级的生物种 群的食物有多种来源时,若其中一条食物链中某种生物减少,该种群的数量不 会发生较大变化。 ③在食物网中,当某种生物因某种原因而数量减少时,对另一种生物数量的影 响,沿不同的食物链分析结果不同时,应以中间环节少的为分析依据。 3.构建食物链(网)的方法   图1　　　　　　　　　　　图2 (1)根据图1构建食物链 ①信息:营养级越低,生物数量往往越多;营养级较低者,往往先出现波峰。 ②食物链:丁→乙→丙→甲。 (2)根据图2构建食物网 ①信息:能量逐级递减;若两种生物能量差距过小(不在10%~20%内),则很可 能位于同一营养级。 ②食物网如图所示:   (3)根据重金属、农药的含量构建食物网 某相对稳定的水域生态系统中食物网主要有甲、乙、丙、丁、戊 5 个种群 , 各种群生物体内某重金属的含量如表所示。已知水中的该重金属被生物体 吸收后难以通过代谢排出体外。假设在这5个种群构成的食物网中,消费者 只能以其前一个营养级的所有物种为食。 ①信息:重金属(农药、一些难于降解的物质)随着食物链富集,营养级越高,含量越高,甲、乙中重金属含量差别不大,所以处于同一营养级,同理,丙、丁处于同一营养级。 ②食物网如图所示: 种群 甲 乙 丙 丁 戊 重金属含量(μg/kg鲜重) 0.003 7 0.003 6 0.035 0.036 0.34 考向一　考查生态系统的四种成分及其联系 1. (2019辽宁辽南协作体一模)下列对于生态系统的成分的说法,正确的是   (　 B 　) A.细菌都是生态系统中的分解者,是生态系统中最早出现的成分 B.蓝藻都是生态系统中的生产者,改变了原始地球上的气体组成 C.植物都是生态系统中的生产者,原始蕨类是最早的登陆生物 D.动物都是生态系统中的消费者,其存在能够加快生态系统的物质循环 答案    B　 细菌不都是生态系统中的分解者,如硝化细菌属于生产者,A错误; 蓝藻能吸收二氧化碳进行光合作用,制造有机物并释放氧气,因此蓝藻是生态 系统中的生产者,改变了原始地球上的气体组成,B正确;植物不都是生态系统 中的生产者,如菟丝子属于消费者,C错误;动物不都是生态系统中的消费者, 如蚯蚓属于分解者,D错误。 2. 如图表示生态系统中的四种成分(甲、乙和丙、丁、戊所对应方框各代表 一种成分)之间的关系,以下相关叙述中正确的是   (　 B 　) A.甲、乙和丙所包含的所有种群构成群落 B.戊不一定是微生物 C.图中存在竞争关系的只有乙 2 和丙 2 D.丁的含量增加将导致臭氧层被破坏 答案    B     读图可知甲、丁为双向关系,且乙、丙、甲均指向戊,由此推断甲 为生产者,乙、丙为消费者,丁为CO 2 库,戊为分解者,甲、乙、丙和戊包含的 所有种群构成群落,A错误;分解者也可以是营腐生生活的蚯蚓、蜣螂等,B正 确;乙 1 、丙 1 间也存在竞争关系,C错误;氟利昂等物质的大量排放,引起臭氧层 破坏,D错误。 题后悟道·归纳 生态系统成分的判断方法 (1)根据生物类型判断生态系统的成分 ①“自养型生物”=“生产者”,包括光能自养生物(如绿色植物和蓝藻等)和 化能自养生物(如硝化细菌、硫细菌、铁细菌等)。 ②“捕食异养或寄生异养型生物”=“消费者”,其不能直接把无机物合成 有机物,而是以捕食或寄生方式获取现成的有机物来维持生活。 ③“腐生异养型生物”=“分解者”,其是能把动植物的遗体、动植物的排 遗物转变成无机物的腐生生物,也包括少数的动物(如蚯蚓等)。 (2)根据结构图判断生态系统的成分   如图所示,先根据双向箭头确定D、C为“非生物的物质和能量”和“生产 者”,则A、B为消费者和分解者;再根据出入箭头数量的多少进一步判断,在 D、C中指出箭头多的D为“生产者”,指入箭头多的C为“非生物的物质和 能量”,最后根据D→A→B确定A为消费者、B为分解者。 考向二　考查食物链、食物网 3. (2020湖北部分重点中学联考)如图是某陆生生态系统食物网的结构模式 图。下列各项叙述中错误的是   (　 D 　) A.此生态系统中有8条食物链 B.多种生物在食物链中占有不同营养级,使食物 链交错连接形成食物网 C.在甲→丙→丁→辛这条食物链中,辛属于三级 消费者、第四营养级 D.该图仅体现了生态系统成分中的生产者和消费者,未体现的成分是分解者 答案    D     此生态系统中甲和戊是生产者,共有8条食物链,A正确;多种生物 在食物链中占有不同营养级,如乙同时处于第二、第三和第四营养级,己同时 处于第二和第三营养级,B正确;在甲→丙→丁→辛这条食物链中,辛属于三级 消费者、第四营养级,C正确;该图仅体现了生态系统成分中的生产者和消费 者,未体现的成分是分解者和非生物的物质和能量,D错误。 4. 如图曲线表示某生态系统中三个不同种群的生长繁衍情况。已知种群c是 自养生物,下列说法不正确的是   (　 D 　)   A.该生态系统简单食物链可表示为c→b→a B.种群b在第3~7年时间内个体数下降可能是a的增加和c的减少造成的 C.b和a的存在能加快该生态系统的物质循环 D.一定自然区域内,a、b、c三个种群中全部的生物构成生物群落 答案    D 　一定自然区域内,生物群落由生产者、消费者和分解者组 成,a、b、c三个种群中不包含分解者,因此不能构成生物群落。 题后悟道·归纳 食物链变式模型的分析 下面图中,图1和图2都是以每个营养级中有机物多少为依据的,图1中的食物 链是丙→甲→乙→丁;图2中的食物链是丙→丁→甲→乙;图3表示甲和乙之间 为捕食关系,甲是被捕食者,乙是捕食者,在食物链中,甲是低营养级,乙是高营 养级;图4表示的是生态系统的物质循环图解,A是生产者,B是消费者,C是分解 者,D是非生物的物质和能量。 考向三　考查食物链或食物网中不同生物间数量变动制约关系 5. 如果一个生态系统有四种生物,并构成一条食物链。在某一时间分别测得 这四种生物(甲、乙、丙、丁)所含有机物的总量,结果如图所示。在一段时 间内,如果乙的种群数量增加,则会引起       (　 D 　) A.甲、丁的种群数量增加,丙的种群数量下降 B.甲、丙、丁的种群数量均增加 C.甲、丁的种群数量下降,丙的种群数量增加 D.甲的种群数量下降,丙、丁的种群数量增加 答案    D     营养级越高的种群,所含有的能量越少。在该生态系统中,这四种 生物构成的食物链是丙→甲→乙→丁。如果乙的种群数量增加,则甲的种群 数量下降,丙、丁的种群数量增加。 6. 如图所示为某湖泊的食物网,其中鱼a、鱼b为两种小型土著鱼,若引入一种 以中小型鱼类为食的鲈鱼,将出现的情况是(　 A 　) A.鲈鱼的产量不能弥补土著鱼的减少量 B.土著鱼在与鲈鱼的竞争中处于劣势 C.浮游动物总量锐减后再急升 D.浮游植物总量急升后再锐减 答案    A     鲈鱼以土著鱼为食,由于能量传递是逐级递减的,故鲈鱼产量不能 弥补土著鱼的减少量,A项正确;鲈鱼与土著鱼之间是捕食关系,B项错误;引入 以中小型鱼类为食的鲈鱼后,土著鱼a、b的数量都下降,短期内浮游动物总量 先上升后下降再趋于稳定,相应的浮游植物总量锐减后再上升最后趋于稳定, C、D项错误。 题后悟道·归纳 食物网中生物数量变化的分析与判断 (1)食物链的第一营养级生物减少,相关生物都减少。 (2)“天敌”减少,被捕食者数量增加,但随着其数量增加,种内斗争加剧,种群 密度还要下降,直到趋于稳定。 (3)“中间”营养级生物减少的情况,举例如下: 若青蛙突然减少 , 则以它为食的蛇将减少 , 鹰过多捕食兔和食草鸟 , 从而导致 兔、食草鸟减少 , 鹰不只捕食蛇一种生物 , 它还可以依靠其他食物来源维持数 量基本不变。 考点二　生态系统的能量流动 1.能量流动的概念理解 2.能量流经生态系统的过程   (1)能量来源   (2)能量去向:流入某一营养级(最高营养级除外)的能量可存在如下去向。 ①通过自身 　 呼吸作用      以 　 热能      的形式散失; ②被 　 下一营养级      同化; ③遗体、残骸等中的能量被 　 分解者      分解利用; ④未被利用。 3.能量流动的特点及意义 (1)能量传递效率:指相邻两个营养级之间同化量的比值。(两相邻营养级间 的能量传递效率一般为10%~20%)。 (2)能量流动的特点: 　 单向流动      、逐级递减。 (3)研究意义 ①帮助人们科学规划、设计人工生态系统,使能量得到最有效的利用。 ②帮助人们合理地调整生态系统中的 　 能量流动      关系,使能量持续高效 地流向 　 对人类最有益      的部分。 1. 流经生态系统的总能量是生产者吸收的太阳能总量。   ( ✕ ) 2. 生产者通过光合作用合成有机物时 , 能量就从非生物环境输入到了生物群 落。   ( √ ) 3. 每一营养级生物的同化量就是从上一营养级摄入的能量。   ( ✕ ) 4. 生产者中流动的能量不包括分解者消耗的能量。   ( ✕ ) 5. 一种蜣螂专以象粪为食 , 则该种蜣螂最多能获取大象所同化能量的 20% 。   ( ✕ ) 6. 由于能量在流动过程中逐级递减 , 所以营养级越高 , 该营养级的总能量及生 物的数量就会越少。   ( ✕ ) 7. 多吃肉食比多吃素食消耗的粮食总量更多。   ( √ ) 8. 生态系统中的能量可被多级循环利用 , 从而大大提高能量的利用率。 ( ✕ ) 9. 由于散失的热能不能被生产者再固定 , 且食物链中捕食与被捕食的关系不 可逆转 , 所以生态系统的能量流动是单向的。   ( √ ) 10. 研究能量流动 , 可调整能量流动关系 , 使生产者固定的能量全部流向人 类。   ( ✕ )   　　下图表示甲、乙两个特定生态系统的能量金字塔,请思考:   (1)依据生态学原理,同样的玉米,哪种营养结构可养活更多的人口?为什么? (2) 一个吃玉米的人所获得的能量一定比一个吃牛肉的人获得的能量多 , 对 吗 ? 为什么 ? (3)若土壤中含相同浓度的难降解污染物,则甲中的人与乙中的人体内污染物 浓度哪个更高? (4)请你结合能量金字塔,绘制数量金字塔、生物量金字塔,并简要说明。 答案　 (1)甲种营养结构,因为乙种营养结构中人处于第三营养级,能量损耗 加大,养活的人口少。　(2)不对。甲、乙营养结构中“牛”“人”代表的是 相应营养级环节,并非“一个人”。　(3)乙中更高。 (4) 1.能量流动概念模型解读 (1)第二营养级能量流动分析 ①初级消费者摄入能量( a )=初级消费者同化能量( b )+粪便中的能量( c ),即动物粪便中的能量不属于该营养级同化能量,应为上一个营养级固定或同化能量。 ②初级消费者同化能量( b )=呼吸消耗的能量( d )+用于生长、发育和繁殖的能 量( e )。 ③生长、发育和繁殖的能量( e )=分解者利用遗体、残骸的能量( f - c )+下一营 养级摄入的能量( i )+未被利用的能量( j )。 (2)各营养级能量流动分析 ①未被利用的能量:包括生物每年的积累量和动植物残体以化石燃料的形式 被储存起来的能量。 ②一个营养级所同化的能量=呼吸消耗的能量+被下一营养级同化的能量+ 分解者利用的能量+未被利用的能量。 ③动物同化的能量与摄入量之间的关系:动物同化的能量=摄入量-粪便有机 物中的能量,即摄入的食物只有一部分被同化。 ④流入一个营养级的能量:被这个营养级的生物所同化的全部能量。 2.能量流动的特点及原因 (1)单向流动的原因 ①能量流动是沿食物链进行的,食物链中各营养级之间的捕食关系是长期自 然选择的结果,是不可逆转的。 ②各营养级通过呼吸作用所产生的热能不能被生物群落重复利用,因此能量 流动无法循环。 (2)逐级递减的原因 ①各营养级生物都会因呼吸作用消耗大部分能量。 ②各营养级的能量都会有一部分流入分解者,包括未被下一营养级生物利用 的部分。 3.生态金字塔的类型及特点 项目 能量金字塔 数量金字塔 生物量金字塔 形状       每一阶含义 每一营养级生物所含能量的多少 每一营养级生物个体的数目 每一营养级生物的有机物总量 象征含义 能量沿食物链流动过程中具有逐级递减的特性 一般生物个体数目在食物链中随营养级升高而逐级递减 一般生物有机物的总量沿食物链升高而逐级递减 特点 正金字塔 一般为正金字塔,但有时也会倒置,如成千上万只昆虫生活在一棵大树上时,该数量金字塔的塔形也会发生变化:   一般为正金字塔,但有时也会倒置,如浮游植物的个体小,寿命短,又不断被浮游动物吃掉,所以某一时间浮游植物的生物量可能低于浮游动物的生物量:     考向一　考查能量流动的过程及特点 1. (2019黑龙江哈尔滨第三中学二模)生态学家林德曼对赛达伯格湖的能量流 动进行了定量分析,如图为能量流动图解。图中数据的单位为J/(cm 2 ·a)。下 列说法不正确的是(　 　) A.“未利用”中的能量会暂时性脱离该生态系统能量流动 B.生产者和植食性动物间存在信息传递 C.生产者流入分解者的能量为12.5 J/(cm 2 ·a) D.肉食性动物尿液中的能量不属于其同化的能量 答案    D 　识图分析可知,“未利用”中的能量会暂时性脱离该生态系统能 量流动,A正确;生产者为植食性动物提供食物,如草木返青为动物提供采食信 息,而动物的采食又促进植物的生长,因此二者之间存在信息传递,B正确;根 据图示分析可知,植食性动物取食获得的能量为18.8+29.3+12.6+2.1=62.8 [J/ (cm 2 ·a)],则生产者流入分解者的能量为464.6-96.3-293-62.8=12.5 [J/(cm 2 ·a)],C 正确;肉食性动物尿液中的能量(如尿素)属于其同化的能量,因为是由其同化 到体内的物质代谢产生的,粪便中的能量不属于其同化的能量,D错误。 2. (2019云南师范大学附属中学高考适应性月考)某生态系统中只有草→兔→ 狐一条食物链。图为该生态系统中能量流经兔时发生的部分变化过程,下列 叙述正确的是   (　 D 　)   A.兔通过呼吸作用散失的热能包含于③中 B.兔的粪便被分解者分解后,兔同化的能量就流入分解者体内 C.分解者分解动植物遗体释放的能量,可被草固定后再次进入群落 D.兔和狐之间,能量只能单向流动,信息却能双向传递 答案    D 　兔通过呼吸作用散失的热能包含于②(同化量)中,A错误;兔的粪 便被分解者分解后,生产者同化的能量就流入分解者体内,B错误;分解者分解 动植物遗体释放出的能量,不能被草固定后再次进入生物群落,C错误;兔和狐 之间,能量只能单向流动,信息却能双向传递,D正确。 题后悟道·易错 生态系统的能量流动中的易错点 (1)最高营养级能量去路只有流向分解者和呼吸消耗。 (2)分解者分解作用的实质仍然是呼吸作用。 (3)流经各营养级的总能量:对生产者而言强调关键词“固定”而不能说“照 射”,对各级消费者而言强调关键词“同化”而不能说“摄入”。 (4)若系统中含有输入的有机物(饵料、有机污染物等),则总能量=生产者固 定的能量+输入有机物中的能量。 (5)某一营养级的能量去向 ①不定时分析(三个去向):自身呼吸消耗、流入下一营养级(最高营养级除 外)、被分解者分解利用。 ②定时分析(四个去向):自身呼吸消耗、流入下一营养级(最高营养级除 外)、被分解者分解利用、未被利用。 考向二　考查能量流动的特点及应用 3. (2019云南曲靖一中质量检测)“绿水青山就是金山银山”。随着生态文明 建设的提出,我国多地都在开展生态农业建设。图为某生态农场生产流程示 意图。请回答下列问题:   (1)种植农作物时,为提高产量常在同一土地上将高度不同的作物进行合理套 种,这属于群落的 　　　     结构,其优势在于           。 (2)该生产流程的每一环节都充分利用了农业有机废弃物,从能量流动的角度 分析,其意义是           。 (3)某地蝗虫成灾,水稻严重减产,研究发现稻田养鸭既可以防治虫害又能除 杂草,有效提高了水稻的产量和质量,请从种间关系的角度及物质循环的角度 分析其原因:① 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　      ; ② 　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　     。 (4)该生态农场将作物、家畜、食用菌和蚯蚓进行产品输出,体现了生物多样 性的 　　　　　　　     价值 , 为保证该生态农场内部结构与功能的协调 , 应对 其实施相应 　　　　　　　     的投入。 答案 　(1)垂直　能显著提高群落利用阳光等环境资源的能力　(2)实现能量 的多级利用,提高能量的利用率　(3)①鸭捕食杂草减弱了杂草与水稻的竞 争,同时通过捕食蝗虫减少了蝗虫对水稻的捕食量,使水稻产量增加　②鸭粪 还田为水稻生长提供了优良的有机肥,使水稻生长健壮,减少了化肥的使用     (4)直接　物质和能量 解析 　(1)根据题意分析,在同一土地上将高度不同的作物进行合理套种,即 农作物具有明显的分层现象,属于群落的垂直结构,这样能显著提高群落利用 阳光等环境资源的能力。(2)该生产流程的每一环节都充分利用了农业有机 废弃物,实现了能量的多级利用,提高了能量的利用率。(3)稻田养鸭,从种间 关系来看,鸭捕食杂草减弱了杂草与水稻的竞争,同时通过捕食蝗虫减少了蝗 虫对水稻的捕食量,使水稻产量增加;从物质循环的角度看,消费者可以加快 物质循环过程,鸭粪还田为水稻生长提供了优良的有机肥,使水稻生长健壮, 同时减少了化肥的使用。(4)该生态农场将作物、家畜、食用菌和蚯蚓进行 产品输出,供人们利用,属于生物多样性的直接价值;为保证该生态农场内部 结构与功能的协调,应对其实施相应物质和能量的投入。 考向三　考查能量流动的相关计算 4. 在如图所示的食物网中,若戊的体重增加1 kg,最少消耗 　　　     kg甲,最多 消耗 　　　     kg甲。若戊的食物有1/2来自乙,1/4来自丙,1/4来自丁,且能量从 生产者到消费者的传递效率为10%,从消费者到消费者的能量传递效率为2 0%。若戊体重增加20 g,需要消耗植物 　　　     g。 答案 　25　1 000　2 000 解析 　求最少消耗甲多少,就要选择最短食物链:甲→丙(或乙)→戊,最大传递 效率20%,则最少消耗甲:1 ÷ 20% ÷ 20%=25(kg)。求最多消耗甲多少,就要选择 最长食物链:甲→丙→丁→戊,最小传递效率10%,则最多消耗甲:1 ÷ 10% ÷ 10% ÷ 10%=1 000(kg)。在甲→乙→戊食物链中,需要植物:   × 20 ÷ 20% ÷ 10%=500 (g);在甲→丙→戊食物链中,需要植物:   × 20 ÷ 20% ÷ 10%=250(g);在甲→丙→丁 →戊食物链中,需要植物:   × 20 ÷ 20% ÷ 20% ÷ 10%=1 250(g),所以共需要植物 (甲):500+250+1 250=2 000(g)。 5. 某陆地生态系统中存在如图所示的食物网。请回答问题:   (1)若人类获取植食性食物与肉食性食物的比例是1∶1,将此食物结构改为 4∶1,能量流动效率按10%计算,则调整后可供养的人口约是调整前的 　　          (结果精确到小数点后两位)倍。 (2)若植物向动物及向人提供的能量比例由1∶1调整为1∶4,能量流动效率按 10%计算,则调整后可供养的人口约是调整前的 　　　     (结果精确到小数点 后两位)倍。 答案 　(1)1.96　(2)1.49 解析 　(1)若人类获取植食性食物与肉食性食物的比例是1∶1,如图1,共需植 食性食物的相对值为55;如果植食性食物与肉食性食物的比例为4∶1,则共需 植食性食物的相对值是28,如图2。前者对食物的消耗量约是后者的1.96倍, 这也就说明后者可供养的人口约是前者的1.96倍。   共需植食性食物 50+5=55 图1 共需植食性食物 20+8=28 图2 (2) 若植物向动物及向人提供的能量比例由 1∶1 调整为 1∶4, 假设植物固定 的太阳能总量为 X , 调整前后传递给人的能量分别为 M 和 N , 依题意则有 : M =1/2 X × 10%+1/2 X × 10% × 10%, N =4/5 X × 10%+1/5 X × 10% × 10%, 解得 N / M ≈ 1.49 。可 见 , 调整后可供养的人口约是调整前的 1.49 倍。 题后悟道·归纳 能量流动的相关计算 1.能量传递效率的“最值”计算 (1)食物链越短,最高营养级获得的能量越多。 (2)生物间的取食关系越简单,生态系统的能量流动过程中消耗得越少。 具体计算方法如下: 知低营养级求高营养级 知高营养级求低营养级 获得能量最多 选最短食物链、按×20%计算 需要能量最多 选最长食物链、按÷10%计算 获得能量最少 选最长食物链、按×10%计算 需要能量最少 选最短食物链、按÷20%计算 2.能量传递效率的有关“定值”计算 (1)已确定营养级间能量传递效率的,不能按“最值”法计算,而需按具体数 值计算。例如,在食物链A→B→C→D中,能量传递效率分别为 a %、 b %、 c %, 若A的能量为 M ,则D获得的能量为 M × a %× b %× c %。 (2)如果是在食物网中,某一营养级同时从上一营养级多种生物获得能量,且 各途径所获得的生物量比例确定,则按照各单独的食物链进行计算后相加合 并。 3.在具体计算时务必先澄清分流比例求解中应“顺推(用乘法)”还是“逆推 (用除法)”,以   为例。 ①若已知“植物同化量( A )”,并告知其“传向动物与直接传向人比例由1∶1 调整为1∶2”,求解人最多增重变化( M ),计算时宜“顺推(用乘法)” 调整前: A ×   ×   + A ×   ×(   ) 2 = M 1 调整后: A ×   ×   + A ×   ×(   ) 2 = M 2 ②若已知“人同化量( M )”,并告知人的食物来源“素食、肉食由1∶1调整 为2∶1”,求解最少需要植物量( A ),计算时应“逆推(用除法)” 调整前:   +   = A 1 调整后:   +   = A 2 考点三　生态系统的物质循环与信息传递 1.生态系统的物质循环 (1)概念 (2)碳循环 ①碳的存在形式与循环形式 a.在生物群落和无机环境间:主要以 　 CO 2       形式循环。 b.在生物群落内部:以 　 含碳有机物      形式传递。 c.在无机环境中:主要以 　 CO 2      形式存在。 ②碳进入生物群落的途径:生产者的 　 光合作用      和 　 化能合成作用      。 ③碳返回无机环境的途径 a. 　 生产者、消费者的呼吸作用      ; b. 　 分解者的分解作用      (实质是呼吸作用); c. 　 化石燃料的燃烧      。 (3)碳循环的破坏——温室效应 ①形成原因:大量化石燃料的燃烧,导致大气中的 　 CO 2      含量迅速增加,打破 了生物圈中碳循环的平衡。 ②影响 : 使 　 气温升高      , 加快极地和高山冰川的融化 , 导致海平面上升 , 进而 对人类和其他许多生物的生存构成威胁。 2.生态系统的信息传递 (1)信息的概念:日常生活中,可以 　 传播      的消息、情报、指令、数据与信 号等。 (2)信息的种类、特点、来源及实例(连线) (3)信息传递的作用   (4)信息传递在农业生产中的应用 ①提高 　 农产品或畜产品      的产量。 ②对 　 有害动物      进行控制。   1. 生态系统的物质循环指的是各种化合物在生物群落与无机环境之间往复 循环。   ( ✕ ) 2. 碳循环在生物群落和无机环境之间主要以有机物形式循环。   ( ✕ ) 3. 与碳循环有关的生理活动有光合作用、细胞呼吸和化能合成作用等。( √ ) 4. 植树造林是缓解温室效应的最有效途径。   ( ✕ ) 5. 能量伴随着物质循环在生态系统中反复利用。   ( ✕ ) 6. 鸟类突然振翅飞起对同伴报警为行为信息 , 通过尖锐鸣叫的报警为物理信 息。   ( √ ) 7. 信息沿食物链从低营养级向高营养级传递。   ( ✕ ) 8. 生态系统中的信息传递对所有捕食者都必然有利。   ( ✕ ) 9. 利用生长素类似物杀死单子叶作物田中的双子叶杂草 , 属于化学信息的应 用。   ( ✕ ) 10. 生态系统中的负反馈由生物种类间的数量变化引起 , 与信息传递无关。   ( ✕ )   1. 氮元素在生物群落与无机环境间能否循环利用?你如何解释需不断向农田 中施加氮肥? 2. 孔雀开屏一定是行为信息吗? 3. 下列属于物理信息的是 　　　　　     ,属于化学信息的是 　　　　　     ,属 于行为信息的是 　　　　　     。 ①蝙蝠发出的声波　②哺乳动物的体温　③鸟类鸣叫　④红外线　⑤萤火 虫发光　⑥植物分泌的化学物质　⑦电磁波　⑧昆虫发出的声音　⑨昆虫 的性信息素　⑩植物开花       蓟的刺       紫外线       蜜蜂跳舞 答案 　1.能。农田是人工生态系统,是以提高农作物的产量和效益、使能量 更多地流向人类、满足人类的需要为目的的。农田土壤中氮的含量往往不 足以使作物高产,加之农产品源源不断地自农田生态系统输出,其中的氮元素 并不能都归还土壤,所以需要施加氮肥。这与物质循环并不矛盾。 2. 孔雀开屏对于雌孔雀而言是行为信息 , 但对于观赏的人而言 , 属于物理信 息。 3.①②③④⑤⑦⑧⑩    　⑥⑨       1.对物质循环过程相关图解的识别 (1)碳循环过程示意图   (2)将(1)中的图换成字母,如下面三种变式图。据图判断A、B、C、D各代表 哪种成分。   ①图1——先根据双向箭头判断:A和B应为生产者和大气中的CO 2 库,不能写 “无机环境”,也不能写“生物类别”。再根据A→C、C→D判断:C为消费 者,剩下的D为分解者。 ②图2——根据A与C之间的双向箭头判断:A是生产者,C是大气中的CO 2 库。 根据A、B、D的箭头都流向E,可进一步判断:B是初级消费者,D是次级消费 者,E是分解者。 ③图3——根据A与E之间的双向箭头判断:A为大气中的CO 2 库,E为生产者。 然后观察剩余的几个成分,其中其他生物部分的箭头都指向C,所以C是分解 者,剩余的B、D、F则为消费者。整个图解中,食物链是E→F→D→B。 2.物质循环与能量流动关系分析 项目 能量流动 物质循环 形式 太阳能→有机物中的化学能→热能 无机物、有机物 特点 单向流动、逐级递减 循环往复 范围 生态系统中的各营养级 生物圈(全球性) 联系 同时进行,相互依存,不可分割:①能量的输入、传递、转化和散失,离不开物质的合成和分解;②物质是能量沿食物链(网)流动的载体;③能量是物质在生态系统中循环往复的动力 图示     考向一　考查生态系统的物质循环 1. (2019 湖南长沙一中第七次月考 ) 下列关于生态系统中的物质循环的说法错 误的是   ( 　 D 　 ) A. 无机环境中的物质可以通过多种途径被生物群落反复利用 B. 植物可通过呼吸作用和光合作用参与生态系统的碳循环 C. 从物质循环的角度看 , 人体内碳元素的根本来源是大气中的 CO 2 D. 生态系统的物质循环发生在种群和无机环境之间 答案    D　 物质可以通过多种途径被生物群落反复利用,A正确;植物可以通 过光合作用吸收CO 2 ,通过呼吸作用释放CO 2 ,进而参与生态系统的碳循环,B 正确;从同化作用角度考虑人是异养型生物,其体内的碳元素直接来源于食物 中的有机物,食物中的有机物归根结底来源于植物的光合作用,而光合作用产 生的有机物中碳的来源是大气中的CO 2 ,C正确;生态系统的物质循环发生在 生物群落和无机环境之间,D错误。 2. 某同学画出三幅表示生态系统部分碳循环的示意图,下列分析错误的是 (　 A 　) A.碳循环中只有生产者与无机环境之间的传递是双向的,所以三幅图中生产 者都是A B.图1中C能促进生态系统的物质循环和能量流动 C. 图 2 中 A 、 B 、 D 、 E 构成群落 , 碳在其中流动的形式是有机物 D. 若图 3 中补充化石燃料燃烧产生 CO 2 的过程 , 则该过程可能会打破碳循环的平衡 答案    A　 在碳循环过程中,生产者与大气中二氧化碳库之间的传递是双向 的,而其他生物只能通过呼吸作用向大气释放二氧化碳,由此可知,图1~图3中 属于生产者的分别是A、A、E,A错误;图1中C为消费者,其作用是促进生态 系统的物质循环和能量流动,B正确;图2中A为生产者,B和D为消费者,E是分 解者,它们共同构成生物群落,在生物群落内部碳以有机物的形式流动,C正 确;化石燃料的过度燃烧会导致空气中的二氧化碳增多,打破碳循环的平衡, 引起温室效应,D正确。 题后悟道·方法 “三看法”快速确认碳循环的各环节 考向二　考查生态系统的信息传递 3. (2019湖南长沙雅礼中学高三月考)自然界中,植物开花需要光信息刺激,当 日照时间达到一定长度时,植物才能开花,下列相关说法错误的是   (　 A 　) A.植物对日照时间的感知跟光敏色素有关,其信息传递类型是化学信息 B.该现象说明信息的来源可以是外界环境 C.日照时间对植物开花的调节本质上是对基因程序性表达的调控 D.可以通过人为地控制光照时间达到使花卉分批上市的目的 答案    A 　植物对日照时间的感知虽然跟光敏色素有关,但是该信息是借助 于光进行的信息传递,其类型属于物理信息,A错误;题目中的现象说明信息的 来源(光)可以是外界环境,B正确;日照时间的长短变化是环境因素,外界环境 因素的变化通过影响植物的代谢进而影响植物的开花,而植物代谢的调节本 质上是由基因来调控的,C正确;信息传递可以用于生产和生活,根据题意可以 通过人为地控制光照时间控制植物开花的时间,达到使花卉分批上市的目的, D正确。 4. (2019四川德阳一诊)烟草叶片受到某种蛾幼虫的采食刺激后,会释放出某 种挥发性的信息素,这种信息素白天会吸引此种蛾幼虫的天敌,夜间又能驱除 夜间活动的雌蛾。据此判断下列表述错误的是   (　 C 　) A.烟草释放的信息素在白天与夜间都会使它本身受益 B.此种蛾的幼虫与天敌之间可能是捕食关系 C.此实例说明生物种群的繁衍离不开信息传递 D.利用人工合成的该信息素对害虫进行控制属于生物防治 答案    C 　从题中信息可知,烟草释放的信息素在白天与夜间都会使它本身 受益,A正确。此种蛾的幼虫与天敌之间可能是捕食关系,B正确。此实例说 明信息传递能够调节生物种间关系,以维持生态系统的稳定,C错误。利用人 工合成的该信息素对害虫进行控制属于生物防治,D正确。 题后悟道·归纳 巧判生态系统信息传递的类型 (1)涉及声音、颜色、植物形状、磁力、温度、湿度等信号,通过动物感觉器官 皮肤、耳朵、眼或植物光敏色素、叶、芽等感知上述信息,则判断为物理信息。 (2)若涉及化学物质挥发性(如性外激素等)这一特点,则判断为化学信息。 (3)凡涉及“肢体语言”者均属行为信息。 (4)在影响视线的环境中(如深山密林),生物间多依靠“声音”这种物理形式 传递信息。 (5) 在噪音嘈杂的环境中 ( 如瀑布旁 ), 生物多以“肢体语言”这种行为信息交流。 考向三　考查生态系统的三大功能 5. 下列对于生态系统结构和功能的叙述,错误的是   (　 C 　) A.信息传递可以调节种间关系,维持生态系统的稳定 B.生态系统的物质循环发生在生物群落和无机环境之间 C.生态系统中存在着物质循环和能量流动两个相对独立的过程 D.任何生态系统都需要来自系统外的能量补充,以维持生态系统的正常功能 答案    C 　捕食者和被捕食者通过信息传递,保持数量的相对稳定,说明信息 传递可以调节种间关系,维持生态系统的稳定,A正确;组成生物体的化学元素 在生物群落和无机环境之间反复出现,循环流动,B正确;物质循环和能量流动 相互依存,不可分割,C错误;能量是单向流动的,不能循环利用,因此任何生态 系统都需要来自系统外的能量补充,以维持生态系统的正常功能,D正确。 6. 如图为生态系统信息传递模式图,相关叙述不正确的是(　 A 　)   A.信息传递是双向的,能量流动和物质循环也是双向的 B.生态系统的功能主要是能量流动和物质循环,还有信息传递 C. 物质循环是生态系统的基础 , 能量流动是生态系统的动力 , 信息传递则决定 着能量流动和物质循环的方向 D. 生态系统各成分间都有各种形式的信息传递 答案    A　 能量流动的特点是单向流动、逐级递减,物质循环是反复的,信息 传递往往是双向的。 题后悟道·归纳 能量流动、物质循环和信息传递的区别与联系 项目 能量流动 物质循环 信息传递 特点 单向流动、逐级递减 循环流动、反复利用 往往是双向的 途径 食物链和食物网 多种 地位 生态系统的动力 生态系统的基础 决定能量流动和物质循环的方向和状态 联系 同时进行,相互依存,不可分割,形成统一整体 素养引领·情境命题 1. (2019课标全国Ⅱ,6,6分)如果食物链上各营养级均以生物个体的数量来表示,并以食物链起点的生物个体数作底层来绘制数量金字塔,则只有两个营养级的夏季草原生态系统(假设第一营养级是牧草,第二营养级是羊)和森林生态系统(假设第一营养级是乔木,第二营养级是昆虫)数量金字塔的形状最可能是   (　 A 　) A.前者为金字塔形,后者为倒金字塔形 B.前者为倒金字塔形,后者为金字塔形 C.前者为金字塔形,后者为金字塔形 D.前者为倒金字塔形,后者为倒金字塔形 答案    A　 本题以生态系统的结构与功能相关知识为载体,考查考生获取信 息的能力;题目通过对比不同生态系统数量金字塔,体现了对科学思维素养中 的分析与判断要素的考查。夏季草原生态系统中,第二营养级羊的数量远少 于第一营养级牧草的数量,其数量金字塔为金字塔形,而森林生态系统中,第 二营养级昆虫的数量远多于第一营养级乔木的数量,其数量金字塔为倒金字 塔形,故A正确,B、C、D错误。 2. (2019海南单科)假设在某岛屿上多年来总是存在一个约由 m 只狼组成的狼 群、一个约由 n 只狼组成的狼群和若干只单独生活的狼。下列说法错误的是   (　 B 　) A.该岛上的狼能够依据猎物留下的气味信息追捕猎物 B.狼从猎物获得的能量大于猎物从生产者获得的能量 C.岛上狼的总数可能已接近该岛允许狼生存的最大数量 D.从岛上狼的数量相对稳定可推测岛上环境条件相对稳定 答案    B　 猎物的气味信息属于化学信息,可以为狼追捕猎物提供依据,A正 确;由于相邻两个营养级之间的能量传递效率为10%~20%,能量流动逐级递 减,所以猎物从生产者获得的能量大于狼从猎物获得的能量,B错误;由于岛上 狼的数量长期稳定在 m + n +若干只,说明岛上狼的总数可能已接近该岛允许狼 生存的最大数量即环境容纳量,C正确;从岛上狼的数量多年来保持相对稳定, 可推测岛上环境条件相对稳定,若环境条件变化较大,则狼的数量会出现较大 变化,D正确。 3. (2019江苏,26,8分)图1是某生态系统部分生物关系示意图。请回答下列问 题:   图1   图2 (1)生态系统最基本的生物成分是 　　　　     。图1由乔木、草本植物、蝗虫、蜘蛛和杂食性鸟构成的食物网中,杂食性鸟分别处于第 　　　　     营养级。 (2)从图1所示的营养关系分析,属于分解者的有 　　　　　　     。有机碎屑 被彻底分解产生的 　　　　     (至少写出两类)等供生态系统循环利用。 (3)由于乔木的遮挡程度不同,导致了不同区域地表的草本植物、真菌等生物 种类和数量有一定差异,地表生物的这种区域差异分布体现了群落具有 　     　　     结构。 (4)下列属于该区域东亚飞蝗种群基本特征的有 　　　　     (填序号)。 ①空间分布　②迁入率　③互利共生　④物种丰富度　⑤种群密度 (5)图2是图1生态系统中某两个营养级(甲、乙)的能量流动示意图,其中a~e表 示能量值。乙粪便中食物残渣的能量包含在 　　　　     (填图2中字母)中,乙 用于生长、发育及繁殖的能量值可表示为 　　　　     (用图2中字母和计算 符号表示)。 答案 　(1)生产者　二、三、四　(2)大型真菌、跳虫　无机盐、CO 2 、H 2 O 　(3)水平 (4)①②⑤　(5)c　a-b 解析　 生态系统最基本的生物成分是生产者。分析题图1可知,在乔木→杂 食性鸟中,杂食性鸟处于第二营养级;在草本植物→蝗虫→杂食性鸟中,杂食 性鸟处于第三营养级;在草本植物→蝗虫→蜘蛛→杂食性鸟中,杂食性鸟处于 第四营养级。(2)根据分解者的功能分析,能分解有机碎屑的生物应为分解 者,即图1中大型真菌和跳虫属于分解者。有机碎屑被彻底分解,可产生CO 2 、无机盐、H 2 O等供生态系统循环利用。能量不能循环利用。(3)根据本小 题中的信息“导致了不同区域地表的草本植物、真菌等生物种类和数量有 一定差异”分析,可判断这种分布差异体现了群落具有水平结构。(4)种群的 基本特征有种群密度、年龄组成和性别比例、出生率和死亡率、迁入率和 迁出率等数量特征及空间特征,据此判断①为种群的空间特征,②⑤为种群的 数量特征,③为种间关系,④属于群落特征,由此可确定①②⑤符合题意。(5) 根据题中的信息分析,乙粪便中食物残渣的能量属于上一营养级流向分解者 的能量,即c中的能量。乙用于生长、发育及繁殖的能量为其同化量(a)减去 呼吸作用消耗(b)后剩余的能量,可表示为a-b。 4. 环境问题是全世界人民密切关注的问题,以低能耗、低污染、低排放为基 础的低碳经济模式越来越成为促进国家经济持续增长和可持续发展的重要 经济模式。下列说法正确的是(　 A 　) A.煤、石油和天然气的大量燃烧,致使大气中的CO 2 含量急剧增加 B.大气中CO 2 进入生物群落的方式只能是植物的光合作用 C.生物群落中的碳元素进入大气的方式只能是微生物的分解作用 D.大力植树造林是缓解温室效应的唯一方法 答案    A 　近代工业的迅速发展,导致化石燃料大量燃烧,打破了生物圈中碳 循环的平衡,因此减缓温室效应的重要措施是减少化石燃料的燃烧。光合作 用和化能合成作用都能够固定大气中的CO 2 。动植物的呼吸作用和微生物 的分解作用都能释放CO 2 。 5. 如图表示生物体的同化量在三个主要生命活动间分配的四种情况:①用于 与其他物种争夺相同资源所消耗的能量;②用于避免捕食者捕食所需的能量; ③用于产生下一代所消耗的能量。下列说法错误的是   (　 　)   A.最可能出现在群落演替早期的是情况甲,该种群的种群密度呈增大趋势 B.与其他生物的竞争、捕食越激烈,种群用于繁殖的能量比例就越小 C.为防治农田鼠害,可引入天敌,使鼠的能量分配向情况丙转变,从而降低鼠 的环境容纳量 D.种群的同化量有四个去向:以热能形式散失,用于生长、发育和繁殖,流入 下一个营养级,流向分解者 答案    D 　据图分析,甲的捕食和竞争消耗的能量最少,产生下一代所消耗的 能量最多,说明该种群的种群密度呈增大趋势,最可能出现在群落演替早期,A 正确;生物体同化的能量是一定的,与其他生物的竞争、捕食越激烈,则用于 种群繁殖的能量比例就越小,B正确;为防治农田鼠害,可引入天敌,增加其逃 避被捕食的能量消耗比例,即使鼠的能量分配向情况丙转变,从而降低鼠的环 境容纳量,C正确;种群的同化量有四个去向,通过呼吸作用以热能形式散失的 能量,流入下一个营养级的能量,流向分解者的能量,未被利用的能量,D错 误。 6. 【不定项选择题】某农场中甲、乙、丙三种生物归属于三个相邻的营养 级,三者的数量变化曲线(甲是生产者)如图1所示;该农场中的能量流动简图 如图2所示,其中 a 2 和 b 3 分别为第二、第三营养级从上一营养级同化的能量。 下列相关叙述,错误的是       (　 　)   图1   图2 A.流入该农场的总能量是现有生物拥有的总能量和人工饲料中的总能量 B.图1中丙属于第二营养级,乙属于第三营养级,且乙和丙的种间关系为捕食 C.图2中第二营养级粪便中的能量属于 a 3 ,第三营养级粪便中的能量属于 b 2 D.该农场中第一和第二营养级之间的能量传递效率为( a 2 + d 1 )/( a 1 + a 2 + a 3 ) × 100% 答案    ABD 　流入该农场的总能量是生产者固定的总能量和人工饲料中的 总能量,A错误;图1中甲是生产者,乙为初级消费者,处于第二营养级,丙处于第 三营养级,B错误;某营养级粪便中的能量是其没有同化的能量,属于上一营养 级同化的能量,因此图2中第二营养级粪便中的能量属于 a 3 ,第三营养级粪便 中的能量属于 b 2 ,C正确;图2中第一营养级固定的能量为( a 1 + a 2 + a 3 ),第二营养 级固定的能量为 a 2 ,因此第一和第二营养级之间的能量传递效率为 a 2 /( a 1 + a 2 + a 3 ) × 100%,D错误。 7. 【不定项选择题】大闸蟹是以植物为主的杂食性甲壳类,因其味道鲜美而 被大量养殖。如图为养殖大闸蟹的阳澄湖某水域生态系统能量流动的部分 图解,其中的英文字母表示能量(单位:kJ)。对该图的分析错误的是 (　 　) A.流经阳澄湖该养殖区域的总能量为 a B.植物到大闸蟹的能量传递效率为 c /( b +2) × 100% C.图中 d 代表大闸蟹用于生长、发育和繁殖的能量 D.该区域由于有人工的管理,生态系统稳定性一定比自然区域高 答案    ABD 　流经阳澄湖该养殖区域的总能量为 a 与输入的有机物中的能量 之和,A错误;植物到大闸蟹的能量传递效率为 c / a × 100%,B错误;图中 d 代表大 闸蟹用于生长、发育和繁殖的能量,C正确;该区域由于有人工的管理,能提高 生态系统的稳定性,但生态系统稳定性不一定比自然区域高,D错误。