第30講生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與能量流動

［新高考復(fù)習(xí)目標(biāo)］

1.生命觀念：通過分析生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和能量流動這一功能，建立生態(tài)系統(tǒng)是具有穩(wěn)定

結(jié)構(gòu)與功能的生命系統(tǒng)的觀念。

2.科學(xué)思維：通過建立模型，構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)各成分之間的關(guān)系模型以及能量流動過程圖

解，培養(yǎng)運用邏輯思維分析問題的能力。

3.社會貢任：通過研究能1.流動的實踐意義，增強節(jié)約狼食、能源的貢任感。

授課提示：對應(yīng)學(xué)生用書第226頁

考點一生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

1.生態(tài)系統(tǒng)的概念與組成成分

(D生態(tài)系統(tǒng)的概念、類型及組成成分

(2)生態(tài)系統(tǒng)的組成成分及其作用［連線］

2.生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)

(D食物鏈

①概念：生態(tài)系統(tǒng)中各生物之間由于食物關(guān)系而形成的一種聯(lián)系。

②特點：生產(chǎn)登為第一營養(yǎng)級；消費者所處營養(yǎng)級不固定；一般不會超過五個營養(yǎng)級。

(2)食物網(wǎng)

①概念：在一個生態(tài)系統(tǒng)中，許多食物鏈彼此相互交錯連接成的復(fù)雜營養(yǎng)結(jié)構(gòu)。

②形成原因：生態(tài)系統(tǒng)中，一種綠色植物可能是多種植食性動物的食物，而一種植食性

動物既可能吃多種植物，也可能被多種肉食性動物所食。

③特點：同一種消費者在不同的食物鏈中，可以占據(jù)不同的營養(yǎng)級。

(3)食物鏈和食物網(wǎng)的作用：是生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)和能量流動的渠道。

1.教材必修3Pss”側(cè)欄思考題〃：一個動物園中全部動物是一個系統(tǒng)嗎？全部動物和植

物呢？為什么？

提示：動物園中的全部動物不能說是一個系統(tǒng)，因為不同種動物是分開飼養(yǎng)的，彼此之

間沒有內(nèi)在聯(lián)系和相互影響，不是一個有機的整體。同理，動物園中的全部動物和植物也不

是一個系統(tǒng)。

2.教材必修3P92“拓展題”：在農(nóng)田、果園等人工生態(tài)系統(tǒng)中，為什么可以通過增加或

延長食物鏈來提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性？

提示：因為農(nóng)田和果園等人工生態(tài)系統(tǒng)食物鏈單一，自身穩(wěn)定性差，易受病蟲害破壞。

通過研究生物之間的相互關(guān)系，增加或延長食物鏈，使之成為立體農(nóng)田和立體果園，可以提

高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，同時獲得更多的產(chǎn)品。例如，水田養(yǎng)魚、果園養(yǎng)雞等。

1.硝化細菌雖不能進行光合作用，但屬于自養(yǎng)生物。(J)

2.自養(yǎng)型生物定都是生產(chǎn)者；腐生型生物定都是分解者；生產(chǎn)者定處丁第營養(yǎng)

級。(J)

3.生產(chǎn)者、分解者是聯(lián)系非生物的物質(zhì)和能量與生物群落的橋梁，其中生產(chǎn)者是生態(tài)系

統(tǒng)的基石。(V)

4.食物網(wǎng)中兩種生物間只能有一種種間關(guān)系。(義)

5.生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈中營養(yǎng)級越高的生物，其體型必然越大。(X)

6.食物鏈縱橫交錯形成的復(fù)雜營養(yǎng)關(guān)系就是食物網(wǎng)。食物網(wǎng)的復(fù)雜程度取決于該生態(tài)系

統(tǒng)中生物的數(shù)量。(X)

1.明辨生態(tài)系統(tǒng)組成成分的三類“不一定〃和兩類“一定”生命

(1)三類“不一定〃

①生產(chǎn)者不一定是植物(如藍藻、硝化細菌)，植物不一定是生產(chǎn)者(如菟絲子營寄生生活,

屬于消費者)。

②消費者不一定是動物(如營寄生生活的微生物等)，動物不一定是消費者(如禿鷲、蚯蚓、

蛻螂等以動植物殘體或排退物為食的腐生動物屬于分解者)。

③分解者不一定是微生物(如蚯蚓等動物)，微生.物不一定是分解者(如硝化細菌、藍藻屬

于生產(chǎn)者，寄生細菌屬于消費者)。

⑵兩類“一定”

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。

②營腐生生活的生物一定是分解者，分解者一定是營腐生生活的生物。

2.明辨關(guān)于食物鏈和食物網(wǎng)的6個易誤點生命觀念‘

(1)每條食物鏈的起點都是生產(chǎn)者，終點是不被其他動物所食的動物，即最高營養(yǎng)級，中

間有任何間斷都不算完整的食物鏈。

(2)分解者及非生物的物質(zhì)和能量不屬于食物鏈的成分，不出現(xiàn)在食物鏈(網(wǎng))中。

(3)由于第一營養(yǎng)級一定是生產(chǎn)者，因此一種動物在某一食物鏈中的營養(yǎng)級=消費者級別

+1。

(4)某一營養(yǎng)級的生物代表的是處于該營養(yǎng)級的所有生物，不代表單個生物個體，也不一

定是一個種群。

(5)同一種消費者在不同食物鏈中，可以占有不同的營養(yǎng)級。

(6)在食物網(wǎng)中，兩種生物之間的種間關(guān)系可出現(xiàn)多種，如青蛙和蜘蛛既是捕食關(guān)系，又

是競爭關(guān)系。

3.食物網(wǎng)中生物數(shù)最變化的分析與判斷科學(xué)

(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)量增多，但隨著數(shù)量增多，種內(nèi)斗爭加劇，種群密度下降,

直到趨r穩(wěn)定。

(3)“中間”營養(yǎng)級生物減少的情況，舉例如下:

假設(shè)青蛙突然減少，那么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i種生物，還可以依靠其他食物來維持?jǐn)?shù)量根本不變。

某島嶼居民與該島上的植物、兔、鼠、鼬和鷹構(gòu)成的食物網(wǎng)如圖，據(jù)圖分析：

［設(shè)計意圖：主要考查生命觀念］

(1)該食物網(wǎng)中，共有多少條食物鏈？

提示：6條。

(2)說出鷹與鼬的種間關(guān)系。

提示：捕食和競爭。

(3)此食物網(wǎng)沒有表示出的生態(tài)系統(tǒng)成分是什么？

提示：非生物的物質(zhì)和能量、分解者。

(4)通常情況下，寄生在鼠身上的跳蚤對鼠種群數(shù)量的影響與鼬對鼠種群數(shù)量的影響，哪

種影響大一些？

提示：后者影響大些。

命題點1生態(tài)系統(tǒng)組成成分的判斷

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。以下關(guān)于

生態(tài)系統(tǒng)組成成分的表達，正確的選項是()

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)中最根本、最關(guān)鍵的生物成分

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：在生態(tài)系統(tǒng)中，不是所有動物都是消費者，如期螂、蚯蚓為分解者；多數(shù)細菌是

分解者，但硝化細菌、鐵細菌、硫細菌和光合細菌等是生產(chǎn)者：生產(chǎn)者能將無機物合成有機

物，屬于自養(yǎng)型生物，是生態(tài)系統(tǒng)中最根本、最關(guān)鍵的成分；一種生物可能屬于生態(tài)系統(tǒng)中

的不同生物成分，如豬籠草在進行光合作用時是生產(chǎn)者，在捕食蟲子時為消費者。

答案：C

2.如圖表示某生態(tài)系統(tǒng)各成分(丁為非生物環(huán)境)之間的關(guān)系。皿

以下有關(guān)分析錯誤的選項是()

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lAr--------------泣

C.碳元素在乙與內(nèi)之間以CO2的形式傳遞

D.丙主要是指營腐生生活的細菌和真菌

解析：依據(jù)題意和圖示分析可知，甲為生產(chǎn)者，乙為消費者，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項正確；參與構(gòu)成食物鏈的成分是生產(chǎn)者和消費者，即甲和

乙，B項正確：碳元素在乙和丙之間以有機物的形式傳遞，C項錯誤：分解者并要:是指營腐生

生活的細菌和真菌，D項正確。

答案：C

［技法提煉］

根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)組成成分之間的關(guān)系判斷其成分

1.根據(jù)生物類型判斷生態(tài)系統(tǒng)的成分

（1）判斷生產(chǎn)者的主要依據(jù)：是否為自養(yǎng)型生物，假設(shè)為自養(yǎng)型生物，那么為生產(chǎn)者，包

括綠色植物、藍藻、光合細菌以及化能合成細菌等。

（2）判斷消費者時要特別注意“異養(yǎng)型”"非腐生”等關(guān)鍵詞，植物、微生物都有可能成

為消費者。

（3）判斷分解者的主要依據(jù)是能否把動植物的遺體、殘枝敗葉轉(zhuǎn)變成無機物，分解者是腐

生生物，也包括少數(shù)的動物（如蚯蚓）。

2.三看法判斷生態(tài)系統(tǒng)的組成成分

根據(jù)如下列圖的結(jié)構(gòu)圖運用三看法判斷：

命題點2食物鏈網(wǎng)的分析

3.（2021?浙江7月選考）以下關(guān)于營養(yǎng)級的表達，正確的選項是（）

A.營養(yǎng)級的位置越高，歸屬于這個營養(yǎng)級的能量通常越多

B.自然生態(tài)系統(tǒng)中的所有綠色植物都屬于生產(chǎn)者營養(yǎng)級

C.營養(yǎng)級是指處于食物鏈同一環(huán)節(jié)上同種生物的總和

D.食物鏈中的各營養(yǎng)級之間能量傳遞效率是相同的

解析：營養(yǎng)級的位置越高，歸屬于這個營養(yǎng)級的能量通常越少，A項錯誤；自然生態(tài)系統(tǒng)

中的所有綠色植物都是自養(yǎng)生物，都屬于生產(chǎn)者營養(yǎng)級，B項正確；處于食物鏈同一環(huán)節(jié)上的

同種和不同種生物都屬于同一個營養(yǎng)級，C項錯誤；食物徒中的各營養(yǎng)級之間的能量傳遞效率

不一定相同，D項錯誤。

答案：B

4.如圖表示某生態(tài)系統(tǒng)中的食物網(wǎng)。以下相關(guān)表達正確的選

項是（）

A.該食物網(wǎng)中共有6條食物鏈

B.該食物網(wǎng)中的所有牛.物構(gòu)成生物群落

C.蝗蟲和老鼠在不同食物鏈中都屬于同一營養(yǎng)級

D.假設(shè)老鼠全部死亡消失，對狼的影響比對貓頭鷹顯著

解析：食物鏈的起點是草，終點是不被其他營養(yǎng)級捕食的生物，那么食物鏈共有5條，

故A項錯誤；食物網(wǎng)中只包括生產(chǎn)者和消費者，構(gòu)成生物群落還應(yīng)該包括分解者，故B項錯

誤；蝗蟲和老鼠都位于第二營養(yǎng)級，屬于初級消費者，故C項正確；貓頭鷹的食物來源只有

老鼠，狼的食物來源有浣熊、鹿和老鼠，假設(shè)老鼠全部死亡消失，對狼的影響比對貓頭鷹小，

故D項錯誤。

答案：C

考點二生態(tài)系統(tǒng)的能量流動

1.能量流動的概念理解

2.能量流動的過程

(1)寫出圖中甲、乙、丙、丁、戊代表的內(nèi)容：甲.生產(chǎn)者,乙.初級消費者,閃.次級

消費者，丁.呼吸作用，戊.分解者。

(2)據(jù)圖分析食物鏈中甲營養(yǎng)級能量的去向

①通過自身呼吸作用以熱能的形式散失。

②被下一營養(yǎng)級同化。

③殘枝敗葉等被分解者分解。

④未被利用。

3.能量流動的特點及意義

(1)能量傳遞效率：指相鄰兩個營養(yǎng)級之間同化量的比值。

(2)能量流動的特點：單向流動、逐級遞減(兩相鄰營養(yǎng)級間的能量傳遞效率一般為世匕

20%)o

(3)研究意義

①幫助人們科學(xué)規(guī)劃、設(shè)計人工生?態(tài)系統(tǒng)，使能量得到最有效的利用。

②幫助人們合理地調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)中的熊量速動關(guān)系，使能量持續(xù)高效地流向?qū)?送量宣

益的局部。

1.教材必修3Psi"思考與討論r：生態(tài)系統(tǒng)的能量流動和轉(zhuǎn)化是否遵循能量守恒定律？

為什么?

提示：遵循能量守恒定律。能量在生態(tài)系統(tǒng)中流動、轉(zhuǎn)化后，一局部儲存在生態(tài)系統(tǒng)(生

物體有機物)中，而另一局部未被利用、散發(fā)至無機環(huán)境中，兩者之和與流入生態(tài)系統(tǒng)的能量

相等。

2.教材必修3P弼“拓展題2”：溶解在水中的糖塊還能再變回原來的形狀嗎？為什么？

提示：不能。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開展。

1.流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量是照射在生產(chǎn)者上的太陽能。(X)

2.假設(shè)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)

3.一種蛻螂專以象糞為食，那么該種蛻螂最多能獲取大象所同化能量的20機(X)

4.一只狼捕食了一只兔子，那么該狼就獲得了這只兔子能量的10%?20機(X)

5.能量金字塔和生物量金字塔可以出現(xiàn)倒置現(xiàn)象。：X)

6.沼渣、沼液作為肥料還田，使能量能夠循環(huán)利用。(X)

1.能量流經(jīng)第二營養(yǎng)級的模型解讀科學(xué)里維

初級消費者攝入的能量(a)=初級消費者同化的能量力)+糞便中的能量(c),即動物糞便

中的能量不屬于該營養(yǎng)級同化的能量，應(yīng)為上一個營養(yǎng)級固定或同化的能量。

初級消費者同化能量S)=呼吸消耗的能顯(初十用于生長、發(fā)育和繁殖的能量Q)。

生長、發(fā)育和繁殖的能量(。)=分解者利用的能量(/)+下一營養(yǎng)級同化的能量(。+未被

利用的能量(力。

(1)未被利用的能量：包括生物每年的積累量和動植物殘體以化石燃料形式被儲存起來的

能量。

(2)一個營養(yǎng)級所同化的能量=呼吸消耗的能量+被下一營養(yǎng)級同化的能量+分解者利

用的能量+未被利用的能量。

(3)動物同化的能量與攝入的能量之間的關(guān)系：動物同化的能量=攝入的能量一糞便有機

物中的能量，即攝入的食物只有一局部被同化。

(4)流入?個營養(yǎng)級的能量：是指被這個營養(yǎng)級的生物所同化的全部能量。

生命

(1)單向流動的原因

①能量流動是沿食物鏈進行的，食物鏈中各營養(yǎng)級之間的捕食關(guān)系是長期自然選擇的結(jié)

果，是不可逆轉(zhuǎn)的。

②各營養(yǎng)級通過呼吸作用所產(chǎn)生的熱能不能被生物群落重復(fù)利用，因此能量流動無法循

環(huán)。

(2)逐級遞減的原因

①各營養(yǎng)級生物都會因呼吸作用消耗大局部能量。

②各營養(yǎng)級的能量都會有一局部流入分解者，包括未被下一營養(yǎng)級生物利用的局部。

科學(xué)

工程能量金字塔數(shù)量金字塔生物量金字塔

少

3商

算

邑

卮A

A:

物

數(shù)

能HV

責(zé)

“

形狀,量

fi高

多

多

低

工

每一每一營養(yǎng)級生物所含每一營養(yǎng)級生物個體每一營養(yǎng)級生物的有機物總

階含義能量的多少的數(shù)口量

能量沿食物鏈流動過一般生物個體數(shù)目在

一般生物有機物的總質(zhì)量沿

象征含義程中具有逐級遞減的食物鏈中隨營養(yǎng)級升

食物鏈升高逐級遞減

特性高而逐步遞減

特點正金字塔形一般為正金字塔形一般為正金字塔形

能量流動的過程中總成千上萬只昆蟲生活浮游植物的個體小，壽命短，

分析

是有能量的耗散，故能在一株大樹上時，該數(shù)又不斷被浮游動物吃掉，所

量流動逐級遞減量金字塔的塔形也會以某一時間浮游植物的生物

發(fā)生變化量(用質(zhì)量來表示)可能低于

浮游動物的生物量

匚二］-浮游動物

浮游植物

如圖表示A、B兩個特定生態(tài)系統(tǒng)的能量金字塔，請答復(fù)相關(guān)問題：

［設(shè)計意圖：主要考查生命觀念和科學(xué)思維］

(1)依生態(tài)學(xué)原理，同樣的玉米，上述哪種營養(yǎng)結(jié)構(gòu)可養(yǎng)活更多的人口？為什么？

提示：A種營養(yǎng)結(jié)構(gòu)，因為B中人處于第三營養(yǎng)級，能量損耗加大，養(yǎng)活的人口比1中的

少。

(2)一個吃玉米的人所獲得的能量一定比一個吃牛肉的人獲得的能量多，對嗎？為什么？

提示：不對。A、B營養(yǎng)結(jié)構(gòu)中"牛""人"代表的是相應(yīng)營養(yǎng)級環(huán)節(jié)，并非“一個人”。

(3)假設(shè)上壤中含相同濃度的難降解污染物，那么A中的人與B中的人體內(nèi)污染物濃度哪

個更高？

提不：B中更高。

命題點1能量流動的過程分析

1.關(guān)于草原生態(tài)系統(tǒng)能量流動的表達，錯誤的選項是()

A.能量流動包括能最的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失的過程

B.分解者所需的能量可來自各營養(yǎng)級生物所儲存的能量

C.生態(tài)系統(tǒng)維持正常功能需要不斷得到來自系統(tǒng)外的能量

D.生產(chǎn)者固定的能量除用于自身呼吸外，其余均流入下一營養(yǎng)級

解析：生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失的過程，稱為生態(tài)系統(tǒng)的能量流動，A

項正確；分解者能將動植物遺體和動物的排遺物分解成無機物，動物和植物構(gòu)成食物鏈和食

物網(wǎng)，所以分解者所需的能量可來自各營養(yǎng)級生物儲存的能量，B項正確；地球上幾乎所有的

生態(tài)系統(tǒng)所需的能量都來源于太陽能，通過生產(chǎn)者的固定使能量流入生態(tài)系統(tǒng)，經(jīng)過食物鏈

和食物網(wǎng)能量逐漸散失，不能重復(fù)利用，所以需要不斷得到來自系統(tǒng)外的能量，C項正飾；生

產(chǎn)者固定的能量，去向有自身的呼吸、流入下一營養(yǎng)級、流向分解者，D項錯誤。

答案：D

2.如圖為局部能量流動圖解，以下表達正確的選項是()

A.次級消費者攝入量占初級消費者攝入總量的10%?20與

B.。表示初級消費者的同化量

C.圖中能量數(shù)值〃=a+c

0.c指向分解者的箭頭中包含初級消費者的遺體殘骸、次級消費者的糞便

解析：能量傳遞效率10%?20%是相鄰營養(yǎng)級同化量之比，而非攝入量之比，A錯誤；各

級消費者的攝入量一炎便且一同化旱，同化里一局部用亍呼吸散失，一局部用于生長、發(fā)育

和繁殖，所以圖中。表示初級消費者的同化量，。表示初級消費者用于自身生長、發(fā)育和繁殖

的能量，B錯誤；圖中a表示糞便量，能量數(shù)值。=呼吸散失量+c,C錯誤：c表示初級消費

者生長發(fā)育和繁殖所用能量，這一過程中一局部會被下一營養(yǎng)級攝入，下一營養(yǎng)級的龔便屬

于。而不屬于自身的同化量，所以圖中。指向分解者的箭頭中包含遺體殘骸，包括次級消費

者的糞便，D正確。

答案：D

（D某種金龜子專門以大象的糞便為食，那么大象這一營養(yǎng)級的能量是否傳遞給了金龜

子？為什么？

（1）提示：沒有。因為糞便中的能量不屬于該營養(yǎng)級的同化量，該營養(yǎng)級的同化量=該營

養(yǎng)級攝入的能量一糞便中的能量，大象處于第二營養(yǎng)級，大象糞便中的能量不屬于該營養(yǎng)級

的同化量，而是屬于其上一營養(yǎng)級（生產(chǎn)者）的能量。

（2）能量可以由生產(chǎn)者或消費者流向分解者，那么，分解者同化的能量能否被生產(chǎn)者或消

費者利用？試舉例說明。

提示：分解者同化的能量不能被生產(chǎn)者利用，但可以被消費者利用，如人可以食用蘑菇。

命題點2能量流動的特點與應(yīng)用分析

3.如圖為某生態(tài)系統(tǒng)中能量傳遞示意圖，以卜表達錯誤的選項是（）

A.能量流動是從甲固定的太陽能開始的，流入該生態(tài)系統(tǒng)的總能量為1250kJ

B.從乙到丙的能量傳遞效率為15%

C.將乙和丙的糞便作為有機肥還田，可以提高能量傳遞效率

D.食物鏈的營養(yǎng)關(guān)系一般不可逆，這決定了能量流動的單向性

解析：由圖分析可知，甲為生產(chǎn)者，乙為初級消費者，丙為次級消費者，丁為分解者。

將乙和丙的糞便作為有機肥還田，經(jīng)分解者的分解作用后能為植物提供無機鹽，但不能提高

能量傳遞效率；能量流動從生產(chǎn)者固定的太陽能開始，流入該生態(tài)系統(tǒng)的總能量是生產(chǎn)者固

定的太陽能=175+200+875=1250（kJ）；從乙到丙的能量傳遞效率為30?200X100%=15%；

食物鏈的營養(yǎng)關(guān)系一般不可逆，