第3講生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與能量流動(dòng)

［課標(biāo)要求］闡明生態(tài)系統(tǒng)由生產(chǎn)者、消費(fèi)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.討論某一生態(tài)系統(tǒng)中生產(chǎn)者和消費(fèi)者通過食物鏈和食物網(wǎng)聯(lián)系在一起形成復(fù)雜的

營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)

2.分析生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)在生物群落與無機(jī)環(huán)境之間不斷循環(huán)、能量在生物群落中

單向流動(dòng)并逐級(jí)遞減的規(guī)律

2.舉例說明利用物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)規(guī)律，人們能夠更加科學(xué)、有效地利用生態(tài)系

統(tǒng)中的資源

2.解釋生態(tài)金字塔表征了食物網(wǎng)各營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間在個(gè)體數(shù)量、生物量和能量方面的關(guān)

系

2.分析特定生態(tài)系統(tǒng)的生物與非生物因素決定其營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)

自主學(xué)習(xí)單一基礎(chǔ)為主打?學(xué)生為主體

主題化整合?學(xué)案式編寫?大概念下的系統(tǒng)串知設(shè)計(jì)

一、生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)1.生態(tài)系統(tǒng)的范圍

(1)生態(tài)系統(tǒng)的概念：在一定空間內(nèi)，由生物群落與它的非生物環(huán)境相互作用而形成的

統(tǒng)一整體。

(2)生態(tài)系統(tǒng)的空間范圍有大有小。地球上最大的生態(tài)系統(tǒng)是生物圈，它是地球上的全

部生物及其非生物環(huán)境的總和。

(3)生態(tài)系統(tǒng)的類型

自然生陸地生態(tài)系統(tǒng)森林生態(tài)系統(tǒng)、草原生態(tài)系統(tǒng)、荒漠生態(tài)系統(tǒng)、凍原生態(tài)系統(tǒng)

態(tài)系統(tǒng)水域生態(tài)系統(tǒng)海洋生態(tài)系統(tǒng)、淡水生態(tài)系統(tǒng)

人工生態(tài)系統(tǒng)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)、城市生態(tài)系統(tǒng)、果園生態(tài)系統(tǒng)、人工林生態(tài)系統(tǒng)

2.生態(tài)系統(tǒng)具有一定的結(jié)構(gòu)

⑴生態(tài)系統(tǒng)的組成成分

組分類型生活方式作用地位

非生物

光、熱、水、空—生物群落中物質(zhì)和能量物質(zhì)和能量基礎(chǔ)，

的物質(zhì)

氣、無機(jī)鹽等的根本來源生物生存保障

和能量

生物自養(yǎng)生物，主制造有機(jī)物，儲(chǔ)存能生態(tài)系統(tǒng)的基

生產(chǎn)者

群落要是綠色植物量，為消費(fèi)者提供食物五，主要成分

和棲息場(chǎng)所

植食性動(dòng)物、

加快生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循生態(tài)系統(tǒng)最活躍

肉食性動(dòng)物、

消費(fèi)者環(huán)；對(duì)植物的傳粉、種的成分，但非必

雜食性動(dòng)物和

子傳播等具有重要作用要成分

寄生動(dòng)物等

將動(dòng)植物遺體和動(dòng)物的

主要是細(xì)菌和排遺物分解成無機(jī)物,生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)鍵

分解者

返回到豐生物環(huán)境中，成分，必要成分

供生產(chǎn)者重新利用

⑵生態(tài)系統(tǒng)的營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)

生態(tài)系統(tǒng)中各生物之間：:在生態(tài)系統(tǒng)中，食物鏈彼此相互

由于食物關(guān)系而形成的：:交錯(cuò)連接成的發(fā)雜的營(yíng)養(yǎng)關(guān)系

一種聯(lián)系

一一履冬二一…屋二…親F

生產(chǎn)者為第一營(yíng)養(yǎng)同一種消費(fèi)者在

物卜物

級(jí)；消費(fèi)者所處營(yíng)養(yǎng)竺不同的食物鏈中，

鏈網(wǎng)

級(jí)不固定;一般不會(huì)點(diǎn)點(diǎn)可以占據(jù)不同的

超過五個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)1營(yíng)養(yǎng)級(jí)

i食物鏈和食物網(wǎng)是生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)的渠道

二、生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)1.能量流動(dòng)概念分析

廠源頭：主要是太陽能

能流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量：生產(chǎn)者固定的

r輸入一

量太即能總量：

流L生理過程：主要是光合作用

由*「途徑：食物鏈和食物網(wǎng)

動(dòng)

的1!^至凡形式：有機(jī)物中的化學(xué)能

概■fl嬴卜太陽能—有機(jī)物中的化學(xué)能一熱能

念前工P形式：最終以熱能形式散失

假至此過程：自身呼吸作用

2.第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)能■流動(dòng)過程

生產(chǎn)者呼吸作用以淤熊形式散失

太

光

通過

陽

用

合作被下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)所攝食

能H

固定

用于生長(zhǎng)、T分解者利用

發(fā)育和繁殖

未被利用

3.第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)能量流動(dòng)過程

4

分

解

者

利

用

I呼吸作用次級(jí)消費(fèi)者同化未被利用

散失

4.生態(tài)金字塔

項(xiàng)目能量金字塔數(shù)量金字塔生物量金字塔

低

少

少

高

高

心

圖

—

A營(yíng)

,

能

制

就

養(yǎng)

此

氐

形狀量^

級(jí)

多

多

高

三

低

每一營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物所含每一營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物個(gè)體每一營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物的直

每一階含義

能量的多少的數(shù)目機(jī)物的總干重

能量沿食物鏈流動(dòng)過一般生物個(gè)體數(shù)目在一般生物有機(jī)物的總

象征含義程中具有逐級(jí)遞減的食物鏈中隨營(yíng)養(yǎng)級(jí)升干重沿食物鏈升高逐

特性高而逐級(jí)遞減級(jí)遞減

特點(diǎn)正金字塔形一般為正金字塔形一般為正金字塔形

浮游植物的個(gè)體小，

成千上萬只昆蟲生活壽命短，又不斷被浮

在一株大樹上時(shí)，該

能量流動(dòng)的過程中總游動(dòng)物吃掉，所以某

數(shù)量金字塔的塔形也

分析是有能量的耗散，故一時(shí)間浮游植物的生

會(huì)發(fā)生變化

能量流動(dòng)逐級(jí)遞減物量(用干重來表示)可

制能低于浮游動(dòng)物的生

匚二二浮游動(dòng)物

物量」ZZF-浮游植物

5.研究能量流動(dòng)的意義

(1)幫助人們將生物在時(shí)間、空間上進(jìn)行合理配置，增大流入某個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的總能量。

⑵幫助人們科學(xué)地規(guī)劃和設(shè)計(jì)人工生態(tài)系統(tǒng),使能量得到最有效的利用。

(3)幫助人們合理地調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)關(guān)系，使能量持續(xù)高效地流向?qū)θ祟愖?/p>

有益的部分。

概念理解訓(xùn)練

一、判斷正誤一從微點(diǎn)上澄清概念

1.自然生態(tài)系統(tǒng)中的所有綠色植物都屬于生產(chǎn)者營(yíng)養(yǎng)級(jí)。(2020?浙江卷)(J)

2.生態(tài)金字塔中每個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物屬于同一食物鏈。(2021?浙江卷)(X)

3.營(yíng)養(yǎng)級(jí)數(shù)量越多，相鄰營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間的能量傳遞效率就越低。(X)

4.在捕食食物鏈中，食物鏈的起點(diǎn)總是生產(chǎn)者，占據(jù)最高營(yíng)養(yǎng)級(jí)的是不被其他動(dòng)物捕

食的動(dòng)物。（J）

5.太陽能只有通過生產(chǎn)者才能輸入到生態(tài)系統(tǒng)中。（V）

6.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(yíng)

養(yǎng)級(jí)。（V）

7.河流中所有生物和底泥共同組成河流生態(tài)系統(tǒng)。（X）

8.若人與自然和諧統(tǒng)一，生產(chǎn)者固定的能量便可反復(fù)利用。（X）

9.一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%。（X）

10.除最高營(yíng)養(yǎng)級(jí)外，某一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的總能量由四個(gè)部分組成：自身呼吸消耗的能量、流

向下一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量、被分解者利用的能量和未被利用的能量。（J）

11.研究能量流動(dòng)，可調(diào)整能量流動(dòng)關(guān)系，使生產(chǎn)者固定的能量全部流向人類。（X）

12.拔去田地中的雜草是人為地調(diào)整能量流動(dòng)的方向，可以提高生態(tài)系統(tǒng)的能量傳遞效

率。（X）

二、分析作答——從關(guān)聯(lián)思維上理解概念

1.（選擇性必修2P49“思考?討論”T3改編）在不同生態(tài)系統(tǒng)中，除食物鏈之外還有哪

些成分？它們對(duì)生態(tài)系統(tǒng)來說是不可缺少的嗎？為什么？

提示：還有非生物的物質(zhì)和能量、分解者。它們對(duì)生態(tài)系統(tǒng)來說都是不可缺少的。非生

物的物質(zhì)和能量是生命活動(dòng)存在的最基本條件，生命活動(dòng)本質(zhì)上也是物質(zhì)與能量的變化。非

生物的物質(zhì)還是生物賴以生存的環(huán)境。分解者能將動(dòng)植物遺體和動(dòng)物的排遣物分解成無機(jī)

物，是生態(tài)系統(tǒng)的必需成分。

2.（選擇性必修2P57“旁欄問題”）人類位于食物鏈的頂端，從能量金字塔來看，人口

數(shù)量日益增長(zhǎng)，這會(huì)對(duì)地球上現(xiàn)有的生態(tài)系統(tǒng)造成什么影響？

提示：從能量金字塔來看，人類位于食物鏈的頂端，生存需要消耗大量能量，隨著人口

數(shù)量增長(zhǎng)，對(duì)資源的消耗越來越多，地球的生態(tài)環(huán)境可軀會(huì)越來越惡化，甚至?xí)罎ⅰ?/p>

3.（選擇性必修2P60“拓展應(yīng)用"T2節(jié)選）將一塊方糖放入水中，方糖很快就會(huì)溶解，

消失得無影無蹤。溶解在水中的方糖還能再自行變回原來的形狀嗎？為什么？

提示：不能。在一個(gè)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。

3單

教學(xué)深化學(xué)習(xí)單一能力為主攻?教師為主導(dǎo)

微課題教學(xué)?新學(xué)法提能?知識(shí)塊下的綜合思維貫通

微課題（一）生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

■逐點(diǎn)清（一）生態(tài)系統(tǒng)的組成成分

1.生態(tài)系統(tǒng)中四種組分之間的聯(lián)系

生產(chǎn)者

(以㈤

或

，

化

光

細(xì)

能

合

胞

合

作

成

呼

用

作

吸

用

),

非生物的物質(zhì)和能量

分解者

（加快物質(zhì)猊環(huán)）不可然少）

（1）非生物的物質(zhì)和能量——如果沒有非生物的物質(zhì)和能量，生物群落根本不可能存在。

（2）生產(chǎn)者——生態(tài)系統(tǒng)的主要組分，是生態(tài)系統(tǒng)存在和發(fā)展的基礎(chǔ)。

①生產(chǎn)者是非生物環(huán)境與生物群落之間的溝通橋梁。

②生產(chǎn)者是形成食物鏈和食物網(wǎng)的基礎(chǔ)。

③綠色植物的多樣性和空間分布，決定一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的形成和結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，決定生

態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的大小。

（3）消費(fèi)者一生態(tài)系統(tǒng)最活躍的生物組分。

消費(fèi)者的存在能加快生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)，因此在自然生態(tài)系統(tǒng)中，生產(chǎn)者、消費(fèi)者和

分解者都是緊密聯(lián)系、缺一不可的。

（4）分解者一物質(zhì)循環(huán)中的關(guān)鍵組分。

分解者將動(dòng)植物遺體和動(dòng)物的排遺物分解成無機(jī)物，歸還給非生物環(huán)境，是生物群落與

非生物環(huán)境之間溝通的橋梁。

2.根據(jù)生物類型判斷生態(tài)系統(tǒng)的組分

（1）“自養(yǎng)型生物”=“生產(chǎn)者”。生產(chǎn)者包括光能自養(yǎng)生物（如綠色植物和藍(lán)細(xì)菌等）和

化能自養(yǎng)生物（如硝化細(xì)菌、硫細(xì)菌、鐵細(xì)菌等）。

（2）“捕食異養(yǎng)或寄生異養(yǎng)型生物”=“消費(fèi)者”，它們不能直接把無機(jī)物合成有機(jī)物,

而是以捕食或寄生的方式獲取現(xiàn)成的有機(jī)物來維持生活。

（3）“腐生異養(yǎng)型生物”=“分解者”，它們是能把動(dòng)植物的遺體和動(dòng)物的排遺物分解

成無機(jī)物的腐生生物，也包括少數(shù)的動(dòng)物（如蚯蚓等）。

3.生態(tài)系統(tǒng)的組成成分的誤區(qū)和特例分析

（1）生產(chǎn)者不一定是植物（如藍(lán)細(xì)菌、硫化細(xì)菌等是原核生物），

植物不一定是生產(chǎn)者（如菟絲子營(yíng)寄生生活，屬于消費(fèi)者）

（2）消費(fèi)者不一定是動(dòng)物（如營(yíng)寄生生活的微生物等），動(dòng)物不一

三類“不一

定是生產(chǎn)者（如禿鷲、蚯蚓、姚娜等以動(dòng)植物遺體或動(dòng)物排遺

定”

物為食的腐生動(dòng)物屬于分解者）

⑶分解者不一定是微生物（如蚯蚓等），微生物不一定是分解者

（如硝化細(xì)菌屬于生產(chǎn)者，寄生細(xì)菌屬于消費(fèi)者）

(1)生產(chǎn)者一定是自養(yǎng)型生物，自養(yǎng)型生物一定是生產(chǎn)者

兩類“一定”(2)營(yíng)腐生生活的生物一定是分解者，分解者一定是營(yíng)腐生生活

的生物

［典例］如圖表示某生態(tài)系統(tǒng)各組分之間的關(guān)系，下列有關(guān)分析錯(cuò)

誤的是()

A.光能通過甲輸入生態(tài)系統(tǒng)

B.參與構(gòu)成食物鏈的成分有甲和乙

C.碳元素在乙與丙之間以二氧化碳的形式傳遞

D.丙主要是指營(yíng)腐生生活的細(xì)菌和真菌

［解析］依據(jù)題意和田示分析可知，丁為非生物的物質(zhì)和能量，甲為生產(chǎn)者，乙為消費(fèi)

者，丙為分解者。光能通過生產(chǎn)者的光合作用輸入生態(tài)系統(tǒng)，A正確。參與構(gòu)成食物鏈的成

分是生產(chǎn)者和消費(fèi)者，即甲和乙，B正確。碳元素在消費(fèi)者和分解者之間以有機(jī)物的形式傳

逆，C錯(cuò)誤。分解者主要是指營(yíng)腐生生活的細(xì)菌和次菌，D正確。

［答案］C

［方法技巧1生態(tài)系統(tǒng)四種組成成分的判斷技巧

(1)如圖所示，先根據(jù)雙向箭頭確定D、C分別為“非生物的物質(zhì)和能量”和“生產(chǎn)者”，

則A、B為“消費(fèi)者”和“分解者”；

A------------B

(2)再根據(jù)出入箭頭數(shù)量的多少進(jìn)一步判斷，在D、C中指出箭頭多的D為“生產(chǎn)者”，

指入箭頭多的C為“非生物的物質(zhì)和能量”；

(3)最后根據(jù)DfA->H確定A為“消費(fèi)者”、B為“分解者”。

［對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練］

1.生態(tài)系統(tǒng)是由生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者和非生物的物質(zhì)和能量組成的統(tǒng)一整體。下

列說法錯(cuò)誤的是()

A.非生物的物質(zhì)和能量為生物的生存提供了必備條件

B.生產(chǎn)者除綠色植物外，還包括黑藻、藍(lán)細(xì)菌、硝化細(xì)菌等原核生物

C.消費(fèi)者和分解者都是異養(yǎng)生物，但它們獲取營(yíng)養(yǎng)的方式有區(qū)別

D.生態(tài)系統(tǒng)的組成成分在物質(zhì)循環(huán)、能量流動(dòng)和信息傳遞方面緊密聯(lián)系

解析：選B非生物的物質(zhì)和能量為生物的生存提供了必備條件，A正確；黑藻屬于真

核生物，B錯(cuò)誤；消費(fèi)者從活的生物體中獲取營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，分解者從動(dòng)植物遺體中獲取營(yíng)養(yǎng)物

質(zhì)，C正確；生態(tài)系統(tǒng)的四種組分通過物質(zhì)循環(huán)、能量流動(dòng)和信息傳遞組成一個(gè)統(tǒng)一的整

體，D正確。

2.下列關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)組分的敘述，正確的是（）

A.動(dòng)物都屬于消費(fèi)者，食草動(dòng)物屬于第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)

B.細(xì)菌都屬于分解者，將有機(jī)物分解成無機(jī)物

C.生產(chǎn)者都屬于自養(yǎng)生物，食物鏈中除生產(chǎn)者外，還有消費(fèi)者

D.分解者一定是微生物，都不能進(jìn)行有氧呼吸

解析：選C少數(shù)動(dòng)物如蚯蚓以腐爛的食物為食，屬于分解者，食草動(dòng)物屬于第二營(yíng)養(yǎng)

級(jí)，A、D錯(cuò)誤；細(xì)菌不一定屬于分解者，也可以是消費(fèi)者和生產(chǎn)者，如化能合成細(xì)菌是自

養(yǎng)型生物，屬于生產(chǎn)者，B錯(cuò)誤；生產(chǎn)者屬于自養(yǎng)生物，是生態(tài)系統(tǒng)的主要組分，食物鏈中

除生產(chǎn)者外，還有消費(fèi)者，C正確。

■逐點(diǎn)清（二）食物鏈和食物網(wǎng)

（一）對(duì)食物鏈的分析

食物鏈草一鼠一蛇一鷹

小型肉食性大型肉食性

所屬類型綠色植物植食性動(dòng)物

動(dòng)物動(dòng)物

組分生產(chǎn)者初級(jí)消費(fèi)者次級(jí)消費(fèi)者三級(jí)消費(fèi)者

營(yíng)養(yǎng)級(jí)第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)第四營(yíng)養(yǎng)級(jí)

（1）食物鏈的起止點(diǎn)：每條食物鏈的起點(diǎn)都是生產(chǎn)者，終點(diǎn)都是不被其他動(dòng)物捕食的動(dòng)

物，即最高營(yíng)養(yǎng)級(jí)，中間有任何間斷都不算完整的食物鏈。

（2）某一營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物的含義：某一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物是指處于該營(yíng)養(yǎng)級(jí)的所有生物，不是單

個(gè)生物個(gè)體，也不一定是某個(gè)種群。

（3）食物鏈的不可逆性：食物鏈中的捕食關(guān)系是經(jīng)長(zhǎng)期自然選擇形成的，不會(huì)倒轉(zhuǎn)，因

此箭頭一定是由上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)指向下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)。

（4）不參與食物鏈組成的成分：分解者以及非生物的物質(zhì)和能量。

（二）構(gòu)建食物鏈的一般方法

1.依據(jù)種群數(shù)■變化曲線圖構(gòu)建

2.依據(jù)所含能量（生物量）構(gòu)建

(1)分析依據(jù)：根據(jù)相鄰營(yíng)養(yǎng)級(jí)間能量傳遞效率約為10%?20%,可推測(cè)能量相差在5倍以

內(nèi)，很可能為同一營(yíng)養(yǎng)級(jí)c

(2)結(jié)果：圖1可形成一條食物鏈：丙一甲一乙一??；圖2生物可形成食物網(wǎng)如右圖。

3.根據(jù)生物體內(nèi)有害物質(zhì)的濃度“由少到多”構(gòu)建

生物體ABCDE

有機(jī)汞濃度/（mg/kg）768

生物的富集作用。重金屬、農(nóng)藥等有害物質(zhì)被生物體吸收后難以排

出體外，所以此類物質(zhì)會(huì)隨著食物鏈逐級(jí)積累，即營(yíng)養(yǎng)級(jí)越高的個(gè)

分析依據(jù)

體中含有有害物質(zhì)的量越多，其含量往往是上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)個(gè)體含量的

5?10倍

結(jié)果表中生物形成的食物網(wǎng)如下圖

4.根據(jù)題目提供的捕食信息構(gòu)建

⑴信息：古樹上有紅蜘蛛、蠟蟲、草蛉、七星瓢蟲、麻雀、花喜鵲6種動(dòng)物，它們之間

的關(guān)系是草蛉、七星飄蟲浦食紅蜘蛛、蜥蟲；紅蜘蛛、好蟲以植物的各器官為食物；麻雀、

花喜鵲以紅蜘蛛、蠣蟲、草蛉為食。

（2）依據(jù)捕食關(guān)系直接繪圖如下：

（三）食物網(wǎng)的總體分析

/狐、學(xué)L

\/v/

_______“食草昆蟲

⑴營(yíng)養(yǎng)級(jí)位置：同一種消費(fèi)者在不同的食物鏈中，可以占有不同的營(yíng)養(yǎng)級(jí)，如貓頭鷹在食

物網(wǎng)（如上圖）中分別占有第三、第四、第五營(yíng)養(yǎng)級(jí)，即貓頭鷹在該食物網(wǎng)中占有三個(gè)不同的

營(yíng)養(yǎng)級(jí)。

⑵種間關(guān)系：在食物網(wǎng)中，兩種生物之間的種間關(guān)系有可能出現(xiàn)不同概念上的重合，如蛇

與貓頭鷹，二者之間既有捕食關(guān)系，又有種間競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。

⑶生物種類與食物網(wǎng)的復(fù)雜程度：食物網(wǎng)的復(fù)雜程度主要取決于有食物關(guān)系的生物種類，

而并非取決于生物數(shù)量。

（四）食物網(wǎng)中生物數(shù)量變化連鎖反應(yīng)的分析與判斷

食物鏈和食物網(wǎng)中，某種生物數(shù)量增多或減少時(shí)，其他生物數(shù)量的變化可以從以下四個(gè)

方面進(jìn)行分析：

i.食物鏈中第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物減少對(duì)其他物種變動(dòng)的影響

食物鏈中若處于第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物減少，直接以其為食物的第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物因食物缺

乏而數(shù)量減少，又會(huì)引起連鎖反應(yīng)，致使第三、第四營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物數(shù)量依次減少。

2.“天敵”一方減少，對(duì)被捕食者數(shù)量變動(dòng)的影響

一條食物鏈中處于“天敵”地位的生物數(shù)量減少，則被捕食者的數(shù)量變化是先增加后

減少，最后趨于穩(wěn)定。

3.復(fù)雜食物網(wǎng)中某種群數(shù)量變化引起的連鎖反應(yīng)分析

(1)以中間環(huán)節(jié)少的作為分析依據(jù)，考慮方向和順序?yàn)椋簭母郀I(yíng)養(yǎng)級(jí)依次到低營(yíng)養(yǎng)級(jí)。

(2)生產(chǎn)者相對(duì)穩(wěn)定，即生產(chǎn)者比消費(fèi)者穩(wěn)定得多，所以當(dāng)某一種群數(shù)量發(fā)生變化時(shí)，

一般不需要考慮生產(chǎn)者數(shù)量的增加或減少。

(3)處于最高營(yíng)養(yǎng)級(jí)的種群有多種食物來源時(shí)，若其中一條食物鏈被中斷，則該種群可

通過多食其他食物來維持其數(shù)量基本不變。

4.同時(shí)占有兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的種群數(shù)?變化的連鎖反應(yīng)分析

(Da種群的數(shù)量變化導(dǎo)致b種群的營(yíng)養(yǎng)級(jí)降低時(shí)，則b種群的數(shù)量將增加。

(2)a種群的數(shù)量變化導(dǎo)致b種群的營(yíng)養(yǎng)級(jí)升高時(shí)，則b種群的數(shù)量將減少。

［典例］如果一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中有4種生物，并構(gòu)成一條食物鏈，在某一時(shí)間分別測(cè)得這

4種生物(甲、乙、丙、丁)所同化有機(jī)物的總量，如圖所示。在一段時(shí)間內(nèi)，如果乙的種群

數(shù)量增加，則會(huì)引起()

280同化有機(jī)物總量/g

240廠

200

160

120

80

40mII_.

。甲乙丙丁

A.甲、丁的種群數(shù)量增加，丙的種群數(shù)量下降

B.甲、丙、丁的種群數(shù)量均增加

C.甲、丁的種群數(shù)量下降，丙的種群數(shù)量增加

D.甲的種群數(shù)量下降，丙、丁的種群數(shù)量增加

［解析］丙種群的有機(jī)物總量最多，應(yīng)該是該生態(tài)系統(tǒng)的第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)，所以上述4種生

物構(gòu)成的食物鏈?zhǔn)潜患滓灰乙欢　Ｒ曳N群數(shù)量增加，就要捕食更多的甲生物，因而甲生物

的數(shù)量減少，隨之丙的數(shù)量將增加，丁以乙為食，所以丁的數(shù)量隨乙的增加而增加。

［答案］D

［易錯(cuò)提醒I分析食物鏈(網(wǎng))的三個(gè)注意點(diǎn)

(1)數(shù)食物鏈的規(guī)則：生產(chǎn)者一最高營(yíng)養(yǎng)級(jí)，不中斷、不漏掉。

(2)寄生、腐生生物及非生物的物質(zhì)和能量不在食物鏈(網(wǎng))中。

(3)數(shù)量波動(dòng)變化應(yīng)以就近原則，且以捕食關(guān)系進(jìn)行判斷。

［對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練］

L如圖表示某草原生態(tài)系統(tǒng)中的食物網(wǎng)簡(jiǎn)圖，下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()

//兔X---t*鷹

草一?鼠一＞鼬

A.該食物網(wǎng)中含有4條食物鏈

B.處于第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物只有鼬

C.鷹和鼬之間存在捕食和競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)系

D.大量捕殺鼬不會(huì)導(dǎo)致鷹的數(shù)量明顯下降

解析：選B該食物網(wǎng)中含有4條食物鏈，A正確；處于第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物有鼬和鷹，

B錯(cuò)誤；鷹捕食鼬，鷹和軸都捕食鼠、兔，故鷹和鼬之間存在捕食和競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)系，C正確;

鷹的食物種類有多種，故大量捕殺鼬不會(huì)導(dǎo)致鷹的數(shù)量明顯下降，D正確。

2.如圖所示為某湖泊的食物網(wǎng)，其中魚a、魚b為兩種小型土著魚，若引入一種以中小

型魚類為食的妒魚，將出現(xiàn)的情況是（）

A.妒魚的產(chǎn)量不能彌補(bǔ)土著魚的減少量

B.土著魚在與妒魚的競(jìng)爭(zhēng)中處于劣勢(shì)

C.浮游動(dòng)物總量銳減后再急升

D.浮游植物總量急升后再銳減

解析：選A爐魚以土著魚為食，由能量傳遞具有逐級(jí)遞減的特點(diǎn)可知，紡魚的產(chǎn)量不

能彌補(bǔ)土著魚的減少量，A正確；鴕魚與土著魚之間是搦食關(guān)系，B錯(cuò)誤；引入以中小型魚

類為食的爐魚后，土著魚a、b的數(shù)量都下降，短期內(nèi)浮游動(dòng)物總量先急升后下降再趨于穩(wěn)

定，相應(yīng)地浮游植物總量應(yīng)先減后增最后趨于穩(wěn)定，C、D錯(cuò)誤。

微課題（二）生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)

［系統(tǒng)深化知能］

（一）辨清與能■流動(dòng)有關(guān)的兩組概念

1.同化?和攝入?

（1）同化量是指每一營(yíng)養(yǎng)級(jí)通過攝食將食物中的能量轉(zhuǎn)化成自身有機(jī)物中的能量，同化

量=攝入量一糞便量。

（2）攝入量是消費(fèi)者攝入的能量，攝入量=同化量+糞便量。

消費(fèi)者產(chǎn)生的糞便中的能量，不屬于該營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化的能量，它實(shí)際上與上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的遺

體、殘骸一樣，屬于上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化的能量。

2.能?傳遞效率與能?利用效率

能量

能量在沿食物鏈流動(dòng)的過程中，逐級(jí)減少，若以“營(yíng)養(yǎng)級(jí)”為單位，能量在相鄰

傳遞

兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間的傳遞效率一般為10%?20%

效率

能量流入最高營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量占生產(chǎn)者所固定的能量的比值。在一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中，營(yíng)養(yǎng)

利用級(jí)越多，在能量流動(dòng)過程中消耗的能量就越多。因此，食物鏈越短，能量利用效

效率率越高

（二）流入某一營(yíng)養(yǎng)級(jí)能量的來源和去路分析

1.能量來源

（1）生產(chǎn)者的能量主要來自太陽能。

⑵消費(fèi)者的能量來自上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化的能量。

2.能?去向：流入某一營(yíng)養(yǎng)級(jí)（最高營(yíng)養(yǎng)級(jí)除外）的能量去向可從以下兩個(gè)角度分析：

（1）定量不定時(shí)（能量的最終去路）

①自身呼吸消耗。

②流入下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)（最高營(yíng)養(yǎng)級(jí)除外）。

③被分解者分解利用。

⑵定量定時(shí)：流入某一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的一定量的能量在一定時(shí)間內(nèi)的去路可有四條：a.自身呼

吸消耗；b.流入下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)（最高營(yíng)養(yǎng)級(jí)除外）；c.被分解者分解利用；d.未被自身呼吸消耗，

也未被下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)和分解者利用，即“未利用”。如果是以年為單位研究，這部分的能量將

保留到下一年。

（三）巧用“拼圖法”解能■流動(dòng)過程中的難點(diǎn)

輸入第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量（WD，被分為兩部分：一部分通過生產(chǎn)者的呼吸作用以熱能的形

式散失了（4）,一部分用于生產(chǎn)者的生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖（叢+G+5）。而后一部分能量中，

包括現(xiàn)存的植物體中的能量（m）、流向分解者的能量（C）、流向下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量（四）。如下

圖所示。

自身呼吸作用消耗，入>一

自身呼吸作用消耗

______=>

____!流向下一:流向下一

F營(yíng)養(yǎng)級(jí)?營(yíng)養(yǎng)級(jí)

流向分解者_(dá)________流向分解者

1.流經(jīng)整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的總能量是生產(chǎn)者固定的總能量，即WH將圖中第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化

的總能量。2“拼回”第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)，則A2+&+C2+O2剛好等于,，即第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化的

總能量；再將d“拼回”第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)，則A|+步+G+5剛好等于生產(chǎn)者固定的總能量

Wi?？梢?，在一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中，所有生物的總能量都來自Wi，所有生物總能量之和都小于

用（呼吸作用消耗的緣故）。

2.能量傳遞效率不會(huì)是100%。從上圖可以看出，由第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)到第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量

傳遞效率為(小/Wi)X100%。一般情況下，能量在相鄰兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)間的傳遞效率為10%?

20%o

(四)能■流動(dòng)特點(diǎn)的原因分析

能量流動(dòng)是沿食物鏈進(jìn)行的，食物鏈中各營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間的捕食關(guān)系是長(zhǎng)期自然選擇

單向的結(jié)果，是不可逆轉(zhuǎn)的

流動(dòng)各營(yíng)養(yǎng)級(jí)通過呼吸作用所產(chǎn)生的熱能不能被生物群落重復(fù)利用，因此能量流動(dòng)無

法循環(huán)

逐級(jí)各營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物都會(huì)因呼吸作用消耗大部分能量

遞減各營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量都會(huì)有一部分流入分解者，包括未被下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物利用的部分

［情境遷移用活］

食物鏈頂端的人類為什么有70多億？

能量在食物鏈中的損失情況已經(jīng)能夠很好地解釋為什么植物的種群數(shù)量遠(yuǎn)大于動(dòng)物，

但是有一點(diǎn)很奇怪，那就是人類，我們?nèi)祟愃坪跆幵谑澄镦滍敹耍俏覀儏s有著龐大的人

□基數(shù)。其實(shí)我們處在食物鏈頂端只是假象，因?yàn)槲覀兛梢圆妒硯缀跛惺澄镦滍敹说纳?/p>

物。

［問題設(shè)計(jì)］

(1)人口數(shù)量的日益增長(zhǎng)會(huì)對(duì)地球上現(xiàn)有的生態(tài)系統(tǒng)造成什么影響？

提示：人口日益增長(zhǎng)，會(huì)要求低營(yíng)養(yǎng)級(jí)有更多的能量流入人類所處的營(yíng)養(yǎng)級(jí)，也就是說，

人類所需要的食物會(huì)更多，將不得不種植或養(yǎng)殖更多的農(nóng)畜產(chǎn)品，會(huì)給地球上現(xiàn)有的自然生

態(tài)系統(tǒng)帶來更大的壓力。

(2)假設(shè)你身處孤島，那里除了有能飲用的水，只有1只母雞、15kg玉米，采取什么樣

的策略才能讓你維持更長(zhǎng)的時(shí)間來等待救援？

提示：能量沿著食物域單向流動(dòng)，逐級(jí)遞減，即能量在捕食過程中會(huì)有損失，所以食物

鏈越短，能量的利用率越高，所以先吃雞，然后吃玉米，可以獲得更多的能量，維持更長(zhǎng)的

時(shí)間。

(3)在食物鏈中人一般處在第幾營(yíng)養(yǎng)級(jí)？

提示：根據(jù)能量流動(dòng)的特點(diǎn)，一般食物鏈最多不超過5個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)，并且我們的大部分食

物都是植物，只有少部分是肉類。所以我們?cè)跔I(yíng)養(yǎng)級(jí)上一般是第二、三、四、五營(yíng)恭級(jí)。

［解題思維建模］

［典例］下圖所示的食物網(wǎng)中，若人的體重增加1kg,最少消耗水藻kg,最多消

耗水藻kgo

［解析］能量在相鄰兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)間的傳遞效率是10%?20%。求最少消耗水藻時(shí)，選最

短的食物鏈，即水藻一小魚一人，傳遞效率按20%計(jì)算，設(shè)最少消耗水藻為x,則xX20%X20%

=1,解得x=25（kg）;求爰多消耗水藻時(shí)，選最長(zhǎng)的食物鏈，即水藻f水條一蝦f小魚一大

魚f人，傳遞效率按10%計(jì)算，設(shè)最多消耗水藻為y,則yX10%X10%X10%X10%X10%

=1,解得y=105（kg）。

［答案］25105

內(nèi)化思維模型

能量流動(dòng)的最值計(jì)算規(guī)律

1.計(jì)算一條食物鏈中某一生物獲得的最多（至少）能量的規(guī)律

設(shè)食物鏈A-B-C-D,分情況討論：

情境設(shè)置問題公式

D營(yíng)養(yǎng)級(jí)求至少需要A營(yíng)養(yǎng)級(jí)的量Yy=M/(20%)3

凈增重M求最多需要A營(yíng)養(yǎng)級(jí)的量yy=M/(io%)3

A營(yíng)養(yǎng)級(jí)求D營(yíng)養(yǎng)級(jí)最多增重的量yY=N(20%)3

凈增重N求D營(yíng)養(yǎng)級(jí)至少增重的量Yy=N?(io%A

2.計(jì)算食物網(wǎng)中某生物獲得最多（最少）能量的規(guī)律

涉及多條食物鏈的能量流動(dòng)計(jì)算時(shí)，若根據(jù)要求只能選擇食物網(wǎng)中的一條食物鏈，計(jì)算

某一生物獲得的最多（最少）的能量。其規(guī)律如下：

選最短食物鏈獲得

生消耗最少，?選最大傳遞效率20%j最多

產(chǎn)＜，消費(fèi)者

選最長(zhǎng)食物鏈］獲得

者消耗最多，選最小傳遞效率10%j最少

3.能?分配比例或能?傳遞效率已知時(shí)的計(jì)算規(guī)律

先根據(jù)題意寫出相應(yīng)的食物鏈.根據(jù)各營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間的傳遞效率,按照從不同食物鏈獲得

的比例分別進(jìn)行計(jì)算，再格各條食物鏈中的值相加即可。

［題點(diǎn)考法全訓(xùn)］

1.如表所示是能量流經(jīng)某種植食性動(dòng)物時(shí)的情況，下列說法正確的是（）

呼吸用于生長(zhǎng)、發(fā)育和

項(xiàng)目攝食量糞便量

消耗量繁

殖的能量

能量/[J/(cm2?a)]530330X110

A.x表示的能量為200J/(cm2-a)

B.流向第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物的能量至多為40J/(cm2?a)

C.該植食性動(dòng)物同化的能量中有20%通過呼吸作用散失掉

D.表中四個(gè)量之間沒有一定的數(shù)量關(guān)系

解析：選B同化量=攝入量一糞便量=530—330=200[J/(cm2?a)L同化量有兩個(gè)去向，

即同化量=呼吸消耗量+生物用于生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖的能量，即200=工+110,因此，X表

示的能量為90J/(cm2.a),A錯(cuò)誤;流經(jīng)某種植食性動(dòng)物(第二營(yíng)養(yǎng)級(jí))的能量為200〃(cm~),

按最高的傳遞效率20%來計(jì)算，則流向第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量至多為200X20%=40[J/(cm??a)],

B正確；該植食性動(dòng)物同化的能量通過呼吸作用散失的百分比是90?200X100%=45%,C

錯(cuò)誤；通過上述分析可知，表中四個(gè)量之間有一定的數(shù)量關(guān)系，D錯(cuò)誤。

2.如圖所示的食物網(wǎng)中，戊的食物有1/2來自乙，1/4來自丙，1/4來自丁，且能量從生

產(chǎn)者到消費(fèi)者的傳遞效率為10%,從消費(fèi)者到消費(fèi)者的能量傳遞效率為20%。若戊體重增

加20g,需要消耗植物()

甲-----.乙------＞戊

A.1125gB.1600g

C.2000gD.6500g

解析：選C由題圖可知，甲為生產(chǎn)者，戊共有以下食物鏈：①甲~乙一戊，戊增加

20X1/2=10(g),需要乙10?20%=50(g),需要甲504-10%=500(g);②甲今丙今戊，戊增加

20xl/4=5(g),需要丙5K0%=25(g),需要甲25?10%=250(g);③甲f丙一丁fa,戊增

加20Xl/4=5(g),需要丁5?20%=25(g),需要丙25?20%=125(g),需要甲125?10%=1

250(g),故共需要甲500+250+1250=2000(g)。

3?若某草原生態(tài)系統(tǒng)只存在如圖所示的食物關(guān)系，請(qǐng)完成以下問題：

兔一?獨(dú)頭鷹-―

植?物—^鼠?—n^蛇

(1)假如貓頭鷹的食物有2/5來自兔，2/5來自鼠，1/5來自蛇，那么，貓頭鷹若要增加

20g體重，最少需要消耗的植物為o

(2)假如植物有2/5被兔所食，有3/5被鼠所食；鼠有2/3直接被貓頭鷹捕食，有”3被

蛇捕食后流入貓頭鷹體內(nèi)。那么，貓頭鷹若要增加20g體重，最少需要消耗的植物為。

(精確到個(gè)位數(shù))

解析：(1)在生態(tài)系統(tǒng)中，能量傳遞效率為20%時(shí)，能量在流動(dòng)過程中損失最小，可消

村最少的植物為最高營(yíng)養(yǎng)級(jí)提供最多的能量。因此，若計(jì)算使貓頭鷹增加20g體重至少消

耗的植物質(zhì)量，則能量按20%傳遞。設(shè)貓頭鷹從不同食物鏈消耗的植物分別為a、b、cf由

相應(yīng)的食物鏈可列方程式：〃X20%X20%=20X2/5,bx20%x20%=20x2/5,

cX20%X20%X20%=20X1/5。解得：a=200(g)、b=200(g)>c=500(g),cr+b+c=900(g)。

(2)設(shè)植物固定的總能量為ho由題干信息可列方程式：2/5//X20%X20%+

(3/5)x(2/3)/iX20%X20%+(3/5)X(1/3)/JX20%X20%X20%=20,解得：/i^595(g)。

答案：⑴900g(2)595g

Hl?發(fā)展報(bào)告單-一創(chuàng)新為主線?優(yōu)化為主調(diào)

J針對(duì)化選材?重點(diǎn)性培優(yōu)?新高考下的高階思維培養(yǎng)

一課一忌定命題熱點(diǎn).精析多維考法

多考法溯源“題根”一不懼高考“變臉”“能?流動(dòng)過程”類題目多角訓(xùn)練

【典例】(2021,山東高考，節(jié)選)海水立體養(yǎng)殖中，表層養(yǎng)殖海帶等大型藻類，海帶下面

掛籠養(yǎng)殖濾食小型浮游植物的牡蠣，底層養(yǎng)殖以底棲微藻、生物遺體殘骸等為食的海參。某

海水立體養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)示意圖如下，M、N表示營(yíng)養(yǎng)級(jí)。

圖中M用于生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖的能量為kJ/(m2a)o由M到N的能量傳遞效率

為%(保留一位小數(shù))，該生態(tài)系統(tǒng)中的能量_______(填“能”或“不能”)在M

和遺體殘骸間循環(huán)流動(dòng)。

［解析］用于生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖的能量=同化的能量一呼吸作用消耗的能量=3281+2

826-3619=2488kJ/(m2-a);由M到N的能量傳遞效率為386。(3281+2826)比6.3%,能

量流動(dòng)的方向是單向的，不能循環(huán)。

【答案］2488不能

［追根溯源］

高考“源于教材，高于教材”

本題源自教材選擇