第9单元 第40讲 生态系统的结构与能量流动（教师word）-【金版新学案】2025年高考生物学高三总复习大一轮复习讲义（广东专版）

第40讲　生态系统的结构与能量流动 【课标解读】　1.阐明生态系统的结构及与功能的关系。　2.讨论某一生态系统中生产者和消费者通过食物链和食物网联系在一起形成复杂的营养结构。　3.分析生态系统中的能量在生物群落中单向流动并逐级递减的规律。　4.解释生态金字塔象征了食物网各营养级之间在个体数量、生物量和能量方面的关系。 考点一　生态系统的结构 1．生态系统概述 2．生态系统的组成成分 (1)非生物的物质和能量：光、热、水、空气、无机盐等。 (2)生物成分 项目 生产者 消费者 分解者 作用 可通过光合作用合成有机物，固定太阳能 加快生态系统的物质循环。有助于植物传粉和种子传播 将动植物遗体和动物的排遗物分解成无机物 地位 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 营养方式 自养型 异养型 实例 主要是绿色植物 主要是动物 主要是细菌和真菌 (3)各成分之间的关系模型 生产者和分解者是联系生物群落和非生物环境的两大“桥梁”。 3．生态系统的营养结构 (1)食物链 (2)食物网 ①形成的原因：一种绿色植物可能是多种植食性动物的食物；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。 ②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；食物网中，两种生物之间的种间关系除了捕食，可能还有种间竞争。 学生用书↓第290页 ③功能 教材拾遗 (选择性必修2 P52“练习与应用·概念检测”)一般来说，一个生态系统的食物链越多，食物网越复杂，这个生态系统抵抗外界干扰的能力与保持自身稳定的能力越强。农田和果园等人工生态系统可以通过增加或延长食物链，提高生态系统的稳定性，同时获得更多的产品。　　 【链接高考】 1．(2022·河北卷)林、藤、草和真菌等固定的太阳能是流入生态系统的总能量。 (　×　) 2．(2020·江苏卷)农业生态系统中的蚯蚓和各种微生物均属于分解者。 (　×　) 3．(2020·江苏卷)荷塘中的动物、植物和微生物共同构成完整的生态系统。 (　×　) 4．(经典高考)趋光性昆虫是农田生态系统的消费者。 (　√　) 5．(经典高考)捕食食物链由生产者、消费者和分解者组成。 (　×　) 构建食物链(网)的方法 (1)根据种群数量变化曲线图构建 ①分析依据：先上升、先下降者为被捕食者。 ②食物链：乙→丙→甲(图1)。 (2)根据所含能量(生物量)构建 ①分析依据：根据相邻两营养级间能量传递效率约为10%～20%，可推测能量相差在5倍以内，很可能为同一营养级。 ②结果：图2可形成一条食物链：丙→甲→乙→丁；图3生物可形成食物网：。 (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。 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 ①信息：重金属(农药、一些难降解的物质)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：。 考向一　通过生态系统各成分的判定，考查思维能力 1．(2024·江苏徐州模拟)下列关于生态系统中各种生物成分的叙述，错误的是(　　) 学生用书↓第291页 A．动物的食性越复杂其种群数量波动幅度越大 B．分解者通过细胞呼吸来分解生态系统中的有机物 C．生产者制造有机物时，所利用的能量类型可能不同 D．各种消费者的存在促进了物质循环并使生态系统更加稳定 答案：A 解析：动物的食性越复杂其种群数量波动幅度越小，因为某种食物的变化对其影响不是太大，A错误；分解者通过分解作用(即细胞呼吸)将有机物分解为无机物，B正确；生产者制造有机物主要是光合作用和化能合成作用，前者利用的是太阳能，后者利用的是物质氧化时释放的化学能，C正确；消费者加快了生态系统的物质循环，使生态系统更加稳定，D正确。 2．(2023·滕州一中月考)下列关于生态系统结构的说法不正确的是(　　) A．生态系统的结构包括非生物的物质和能量、生产者、消费者、分解者 B．土壤中的硝化细菌是化能自养生物，因而属于生产者 C．植食性昆虫属于农田生态系统中的消费者，可加快物质循环 D．生态系统的物质循环和能量流动是沿着食物链和食物网进行的 答案：A 解析：生态系统的结构包括生态系统的组成成分(包括非生物的物质和能量、生产者、消费者和分解者)、食物链和食物网，A错误；自养生物都是生产者，B正确；植食性昆虫属于初级消费者，消费者可加快物质循环，C正确；食物链和食物网是生态系统的营养结构，生态系统的物质循环和能量流动是沿着食物链和食物网进行的，D正确。 易错提醒 1．三类“不一定” (1)生产者不一定都是植物(如蓝细菌、硝化细菌)，植物不一定都是生产者(如菟丝子营寄生生活，属于消费者)。 (2)消费者不一定都是动物(如营寄生生活的微生物等)，动物不一定是消费者(如蚯蚓、蜣螂等以动植物遗体或排遗物为食的腐生动物属于分解者)。 (3)分解者不一定都是微生物(如蚯蚓等动物)，微生物不一定都是分解者(如硝化细菌、蓝细菌属于生产者，寄生细菌属于消费者)。 2．两类“一定” (1)生产者一定是自养型生物，自养型生物一定是生产者。 (2)营腐生生活的生物一定是分解者，分解者一定是营腐生生活的生物。　　 考向二　围绕食物链(网)的分析，考查应用能力 3．(2023·全国甲卷)在生态系统中，生产者所固定的能量可以沿着食物链传递，食物链中的每个环节即为一个营养级。下列关于营养级的叙述，错误的是(　　) A．同种动物在不同食物链中可能属于不同营养级 B．作为生产者的绿色植物所固定的能量来源于太阳 C．作为次级消费者的肉食性动物属于食物链的第二营养级 D．能量从食物链第一营养级向第二营养级只能单向流动 答案：C 解析：某种动物在某条食物链中可能属于次级消费者，其在另一条食物链中可能属于三级消费者，即同种动物在不同食物链中可能属于不同营养级，A正确；绿色植物可通过光合作用制造有机物，属于生产者，其固定的能量来源于太阳，B正确；作为次级消费者的肉食性动物属于食物链的第三营养级，C错误；在生态系统中，能量只能从食物链的第一营养级流向第二营养级，再依次流向后面的各个营养级，不可逆转，也不能循环流动，D正确。 4．(2024·广东模拟预测)磷虾是极地海洋中的精灵，养活了海洋中大部分生物，近些年来气候变化和人类捕捞导致磷虾数量大幅减少。下图表示南极海域典型食物网，下列说法正确的是(　　) A．图中生物和分解者共同组成了生态系统的成分 B．南极海域能够容纳磷虾的最大数量称为环境容纳量 C．据图可知，磷虾能量可通过超过3条食物链流向海豹 D．可以通过大量捕杀须鲸等方法来增加磷虾数量 答案：C 解析：生态系统的成分包括非生物的物质和能量以及生物群落，A错误；环境容纳量是指一定环境条件所能维持的种群最大数量，不一定是最大数量，B错误；图中方块内的生物可能不止1种，所以磷虾能量可通过多条食物链流向海豹，C正确；捕杀须鲸后，磷虾数量会增加，但是该方法会导致须鲸数量急剧下降，破坏了生态系统的稳定性，D错误。 学生用书↓第292页 考点二　生态系统的能量流动 1．能量流动的概念 生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程，称为生态系统的能量流动。 2．能量流经第一营养级的过程 3．第二营养级能量流动 (1)分析： ①输入该营养级的总能量是指图中的b(填字母)。 ②同化量＝摄入量－粪便量。 ③粪便中的能量(c)不属于(填“属于”或“不属于”)该营养级同化的能量，应为上一个营养级同化的能量中流向分解者的部分。 ④初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量(e)＝同化的能量(b)－呼吸作用散失的能量(d)。 ⑤生长、发育和繁殖的能量(e)＝分解者利用的能量(f－c)＋下一营养级同化的能量(i)＋未被利用的能量(j)。 (2)流入每一营养级的能量最终去向 ①通过呼吸作用以热能形式散失。 ②被下一营养级同化(最高营养级除外)。 ③被分解者利用。 教材拾遗 (选择性必修2 P55“图3－5”)在一定时间内，某生态系统中全部生产者固定的能量值为a，全部消费者所获得的能量值为b，全部分解者所获得的能量值为c，则a>b＋c(填“>”、“＝”或“<”)。　　 4．能量流动的特点 5．研究能量流动的意义 (1)帮助人们将生物在时间、空间上进行合理配置，增大流入某个生态系统的总能量。 (2)帮助人们科学地规划、设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用。 学生用书↓第293页 (3)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。 【链接高考】 1．(2021·辽宁卷)越冬灰鹤粪便中的能量不属于其同化量的一部分。 (　√　) 2．(2021·福建卷)利用茶树废枝栽培灵芝，可提高能量的传递效率。 (　×　) 3．(经典高考)狼从猎物获得的能量大于猎物从生产者获得的能量。 (　×　) 4．(经典高考)一只狼捕食了一只兔子，则该狼就获得了这只兔子能量的10%～20%。 (　×　) 5．(经典高考)生产者固定的能量除用于自身呼吸外，其余均流入下一营养级。 (　×　) 生态金字塔 项目 能量金字塔 数量金字塔 生物量金字塔 形状 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质量沿食物链升高而逐级递减 特点 正金字塔形 一般为正金字塔形 一般为正金字塔形 分析 能量流动的过程中总是有能量的耗散，故能量流动逐级递减 成千上万只昆虫生活在一株大树上时，该数量金字塔的塔形也会发生变化 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(用质量来表示)可能低于浮游动物的生物量 考向一　通过能量流动的过程分析，考查理解能力 1．(2023·山东卷)某浅水泉微型生态系统中能量情况如表所示，该生态系统中的初级消费者以生产者和来自陆地的植物残体为食。下列说法正确的是(　　) 生产者固定 来自陆地的植物残体 初级消费者摄入 初级消费者同化 初级消费者呼吸消耗 能量[105J/ (m2·a)] 90 42 84 13.5 3 A．流经该生态系统的总能量为90×105 J/(m2·a) B．该生态系统的生产者有15%的能量流入下一营养级 C．初级消费者用于生长、发育和繁殖能量为10.5×105 J/(m2·a) D．初级消费者粪便中的能量为70.5×105 J/(m2·a)，该能量由初级消费者流向分解者 答案：C 解析：该生态系统中的初级消费者以生产者和来自陆地的植物残体为食，因此可知，流经该生态系统的总能量为生产者固定的太阳能和来自陆地的植物残体中的能量，即90×105＋42×105＝132×105 J/(m2·a)，A错误；表格中没有显示生产者流入到初级消费者的能量，因此无法计算有多少能量流入下一营养级，B错误；初级消费者同化量为13.5×105 J/(m2·a)，初级消费者呼吸消耗能量为3×105 J/(m2·a)，因此初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量＝同化量－呼吸消耗量＝10.5×105 J/(m2·a)，C正确；初级消费者摄入量包括粪便量和初级消费者同化量，初级消费者粪便中的能量为初级消费者摄入量－初级消费者同化量＝70.5×105 J/(m2·a)，该能量属于生产者和来自陆地的植物残体流向分解者的能量，D错误。 2．(2024·广州市第二中学校模拟)某农场中甲、乙、丙三种生物归属于三个营养级，三者的数量变化曲线(不都是消费者)如图1所示；该农场中的能量流动简图如图2所示，其中a2和b3分别为第二、第三营养级从上一营养级同化的能量，d1和d2为摄入饲料的能量。下列相关叙述正确的是(　　) 学生用书↓第294页 A．甲、乙、丙构成了农场的生物群落 B．图1中丙、乙可能分别属于第二、第三营养级，且乙和丙的种间关系为捕食 C．图2中第二、第三营养级粪便中的能量分别属于b2、c2 D．该农场中第二和第三营养级之间的能量传递效率大于b3/(a2＋d1)×100% 答案：D 解析：甲、乙、丙三种生物归属于三个营养级，且不都是消费者，且只是三种生物，而群落包括所有生物，因此，甲、乙、丙不能构成农场的生物群落，A错误；据图可知，甲的数量最多，且相对稳定，为生产者，根据乙、丙之间先升先降的为被捕食者，可知乙为被捕食者，所以食物链为甲→乙→丙，乙为第二营养级，丙为第三营养级，即乙和丙的种间关系为捕食，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中流向分解者的一部分，所以，图2中第二营养级粪便量属于a3＋d1，第三营养级粪便量应该为b2＋d2，C错误；能量传递效率指的是相邻的高营养级与低营养级之间同化量的比值，由于d1中部分能量随粪便排出，未被同化，则该农场中第二和第三营养级之间的能量传递效率大于b3/(a2＋d1)×100%，D正确。 考向二　围绕能量流动的特点及研究意义分析，考查科学思维 3．(经典高考)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．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 解析：夏季草原生态系统中，作为第一营养级的牧草的个体数远大于作为第二营养级的羊的个体数量，该生态系统数量金字塔的形状最可能是金字塔形。而在森林生态系统中，作为第一营养级的乔木的一个个体上生活着大量的作为第二营养级的昆虫个体，该生态系统数量金字塔的形状最可能为倒金字塔形。 4．(2024·武汉模拟)桑基鱼塘是种桑、养蚕及池塘养鱼相结合的一种生产经营模式。在池梗上或池塘附近种植桑树，以桑叶养蚕，以蚕沙、蚕蛹等作鱼饵料，以塘泥作为桑树肥料，达到鱼、蚕、桑兼收的效果。下列有关说法正确的是(　　) A．该生态系统中人的作用非常关键，人是该生态系统的基石 B．流经鱼塘生态系统的总能量等于鱼塘中生产者固定的太阳能 C．蚕沙中的能量属于桑树同化量中流向分解者的一部分 D．桑基鱼塘能实现对能量的多级利用，从而大大提高能量的传递效率 答案：C 解析：人是消费者，而生产者才是生态系统的基石，A错误；鱼塘是人工生态系统，流经鱼塘生态系统的总能量等于生产者固定的太阳能和人工输入的能量，B错误；蚕沙中的能量是蚕未同化的能量，属于桑树同化量中流向分解者的一部分，C正确；桑基鱼塘能实现对能量的多级利用，提高能量的利用率而不是传递效率，D错误。 链接新情境命题40 立体养殖的能量流动分析 海水立体养殖中，表层养殖海带等大型藻类，海带下面挂笼养殖滤食小型浮游植物的牡蛎，底层养殖以底栖微藻、生物遗体残骸等为食的海参。某海水立体养殖生态系统的能量流动示意图如下，M、N表示营养级。 角度一　原因分析，长句表达 (1)估算海参种群密度时常用样方法，原因是_________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)图中M用于生长、发育和繁殖的能量为________kJ/(m2·a)。由M到N的能量传递效率为________%(保留一位小数)。 (3)养殖的海带数量过多，造成牡蛎减产，从生物群落的角度分析，原因是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 角度二　生态系统功能的综合应用 (4)海水立体养殖模式运用了群落的空间结构原因，依据这一原理进行海水立体养殖的优点是________________________________。在构建海水立体养殖生态系统时，需考虑所养殖生物的环境容纳量、种间关系等因素，从而确定每种生物之间的合适比例，这样做的目的是______________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案：(1)海参活动能力弱，活动范围小　(2)2 488　6.3%　(3)由于海带的竞争，浮游植物数量下降，牡蛎的食物减少，产量降低　(4)能充分利用空间和资源　维持生态系统的稳定性，保持养殖产品的持续高产(实现生态效益和经济效益的可持续发展) 解析：(1)海参由于活动范围小，活动能力弱，所以常用样方法测定种群密度。(2)能量流动的方向是单向的不能循环，因此该生态系统中的能量不能在M和遗传残骸间循环流动。生长、发育和繁殖的能量＝同化的能量－呼吸作用消耗的能量＝3 281＋2 826－3 619＝2 488 kJ/(m2·a)；由M到N的能量传递效率为386÷(3 281＋2 826)≈6.3%。(3)牡蛎以浮游植物为食，由于海带的竞争，浮游植物数量下降，牡蛎的食物减少，所以产量降低。(4)群落结构是由群落中的各个种群在进化过程中通过相互作用形成的，主要包括垂直结构和水平结构，海水立体养殖模式运用了群落的空间结构原理，依据这一原理进行海水立体养殖的优点是能充分利用空间和资源维持生态系统的稳定性；由于空间和资源是有限的，所以在构建海水立体养殖生态系统时，需考虑所养殖生物的环境容纳量、种间关系等因素，从而确定每种生物之间的合适比例，维持生态系统的稳定性，保持养殖产品的持续高产(实现生态效益和经济效益和可持续发展)。 学生用书↓第295页 重温高考　典题演练 1．(2021·广东卷)“葛(葛藤)之覃兮，施于中谷(山谷)，维叶萋萋。黄鸟于飞，集于灌木，其鸣喈喈”(节选自《诗经·葛覃》)。诗句中描写的美丽景象构成了一个(　　) A．黄鸟种群　 B．生物群落 C．自然生态系统　 D．农业生态系统 答案：C 解析：分析题意可知，诗中描写的有葛藤、黄鸟、灌木等生物，同时山谷包括了生活在其中的所有生物及无机环境，故它们共同构成一个自然生态系统，C正确。 2．(2022·浙江6月选考)生态系统的营养结构是物质循环和能量流动的主要途径。下列叙述错误的是(　　) A．调查生物群落内各物种之间的取食与被取食关系，可构建食物链 B．整合调查所得的全部食物链，可构建营养关系更为复杂的食物网 C．归类各食物链中处于相同环节的所有物种，可构建相应的营养级 D．测算主要食物链各环节的能量值，可构建生态系统的能量金字塔 答案：D 解析：生物群落中各物种间通过捕食关系建立食物链，A正确；错综复杂的食物链构成食物网，B正确；营养级是指物种在食物链中的位置，C正确；测算全部食物链各环节的能量值，可构建生态系统的能量金字塔，D错误。 3.(经典高考)某地在建设池塘时，设计了如图所示的食物网，鲫鱼和鲢鱼生活在不同水层。下列关于该池塘生态系统的叙述，错误的是(　　) A．鲫鱼既是初级消费者又是次级消费者 B．消耗等量藻类时，鳜鱼的生长量少于鲢鱼 C．通气可促进水体中生物残骸分解为无机物 D．藻类固定的能量小于流入次级消费者的能量 答案：D 解析：鲫鱼以藻类为食时是初级消费者，以水蚤为食时是次级消费者，A正确；鳜鱼的营养级比鲢鱼高，故消耗等量藻类时，鳜鱼的生长量少于鲢鱼，B正确；通气有利于水体中分解者的呼吸作用，促进残骸分解为无机物，C正确；藻类固定的能量大于流入次级消费者的能量，D错误。 4．(2023·新课标卷，节选)现发现一种水鸟主要在某湖区的浅水和泥滩中栖息，以湖区的某些植物为其主要的食物来源。回答下列问题。 (1)湖区的植物、水鸟、细菌等生物成分和无机环境构成了一个生态系统。能量流经食物链上该种水鸟的示意图如下，①、②、③表示生物的生命活动过程，其中①是______________；②是______________________；③是__________________。 (2)要研究湖区该种水鸟的生态位，需要研究的方面有________________________________(答出3点即可)。该生态系统中水鸟等各种生物都占据着相对稳定的生态位，其意义是__________________________________。 答案：(1)水鸟的同化　水鸟的呼吸作用　分解者的分解作用　(2)水鸟的栖息地、食物、天敌以及与其他物种的关系等　有利于不同生物充分利用环境资源 解析：(1)水鸟摄入的能量，一部分流入其体内，即水鸟同化，另一部分未被同化，以粪便的形式排出。水鸟同化的能量一部分通过自身的呼吸作用以热能的形式散失，另一部分用于自身的生长、发育和繁殖。粪便和遗体残骸会被分解者分解。(2)一个物种在群落中的地位或作用，包括所处的空间位置，占用资源的情况，以及与其他物种的关系等，称为这个物种的生态位。研究动物的生态位，通常要研究它的栖息地、食物、天敌以及与其他物种的关系等。研究某种植物的生态位，通常要研究它在研究区域内的出现频率、种群密度、植株高度等特征，以及它与其他物种的关系等。群落中每种生物都占据着相对稳定的生态位，这有利于不同生物充分利用环境资源，是群落中物种之间及生物与环境间协同进化的结果。 1．能量传递效率的相关“最值”计算 若题干中未做具体说明，则一般认为能量传递的最低效率为10%，最高效率为20%。 (1)在食物链A→B→C→D中，则有 学生用书↓第296页 (2)在食物网中则有 注：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，生态系统消耗的能量越少。 2．能量传递效率相关的“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的多种生物中获得能量，且各途径获得的能量比例确定，则按照各单独的食物链进行计算后再合并。 3．具有人工能量输入的能量传递效率计算 人为输入到某一营养级的能量是该营养级同化量的一部分，但却不是从上一营养级流入的能量。如求第二营养级至第三营养级传递效率时，应为第三营养级从第二营养级同化的能量(不包括人工输入到第三营养级的能量)/第二营养级的同化量(包括人工输入到第二营养级的能量)×100%。 1．如图表示某生态系统食物网的图解，猫头鹰体重每增加1 kg，至少消耗A约(　　) A．100 kg B．44.5 kg C．25 kg D．15 kg 答案：C 解析：图中共含有三条食物链，而题中所求为至少消耗的A，根据能量流动规律分析可知，食物链越短损耗越少，效率以20%计算。故食物链A→B→猫头鹰为最短食物链，消耗的A为1÷20%÷20%＝25 kg。 2．如果一个人的食物中有1/2来自绿色植物、1/4来自小型肉食性动物、1/4来自羊肉，假如能量传递效率为10%，那么此人每增加1千克体重，需消耗植物(　　) A．10千克 B．5千克 C．100千克 D．280千克 答案：D 解析：根据题意可以写出三条食物链：①植物→人，在此食物链中人要增重0.5千克，消耗植物：0.5÷10%＝5千克；②植物→羊→人，在此食物链中，人要增重0.25千克，消耗植物：0.25÷10%÷10%＝25千克；③植物→植食性动物→小型肉食性动物→人，在此食物链中，人要增重0.25千克，消耗植物：0.25÷10%÷10%÷10%＝250千克。所以人要增重1千克，需消耗植物280千克。 3．(2023·江苏盐城高三期末)某小型生态系统的能量流动过程如图所示[单位为103 kJ/(m2·a)]，A、B、C、D代表不同的生物成分。下列叙述正确的是(　　) A．由A、B、C、D构成的食物网是能量流动、物质循环的主要渠道 B．B→D的能量传递效率约为18.7% C．若利用A凋落的枝叶种植茶树菇，能提高对光能的利用率 D．C分解有机物获取能量，同时也为A提供无机盐和CO2 答案：D 解析：根据题图分析可知，C为分解者，不参与食物网的构成，A错误；B的同化量为18×103 kJ/(m2·a)，传递给D的能量为3×103 kJ/(m2·a)，因此B→D的能量传递效率约为3÷18×100%≈16.7%，B错误；茶树菇为异养型生物，不能利用光能，因此若利用A凋落的枝叶种植茶树菇，不能提高对光能的利用率，C错误。 课时测评40　生态系统的结构与能量流动 (时间：40分钟，满分：50分) (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) 一、选择题(每小题2分，共24分) 1．(2023·广东高三联考)存在于海洋中的海洋牛筋菌被认为是目前已知最大的细菌之一。海洋牛筋菌的体长可达数厘米，外观类似于一条扭曲的牛筋。它们通常寄生在鱼类的肠道中，并利用鱼类排泄物作为营养来源。下列有关说法正确的是(　　) A．和其他细菌相比，海洋牛筋菌物质运输效率较低 B．海洋核污染可能导致海洋牛筋菌发生染色体变异 C．海洋牛筋菌利用鱼的小肠细胞核糖体合成自身蛋白质 D．海洋牛筋菌寄生在鱼的肠道中，属于生态系统中的消费者 答案：A 解析：和其他细菌相比，海洋牛筋菌的细胞体积大，因此细胞相对表面积小，物质运输效率低，A正确；海洋牛筋菌是原核生物，细胞中不含染色体，因此不会发生染色体变异，B错误；海洋牛筋菌自身有核糖体，能利用自身的核糖体合成蛋白质，C错误；海洋牛筋菌寄生在鱼的肠道中，但是以鱼类的排泄物为食，因此属于生态系统中的分解者，D错误。 2. (2023·广东高三联考)下列关于某生态系统中部分生物之间的关系，叙述错误的是(　　) A．草为生产者 B．鹰为肉食动物 C．鼠为次级消费者 D．草与鸟为捕食关系 答案：C 解析：图中草固定太阳能，被鸟和鼠吃，草为生产者，A正确；鹰吃植食性动物鼠和鸟，鹰为肉食动物，B正确；鼠吃草，鼠为初级消费者，C错误；鸟吃草，草与鸟为捕食关系，D正确。 3.(2023·广东湛江二模)右图是某草原上部分生物与环境之间的关系示意图，据图分析，下列叙述正确的是(　　) A．图中的生物构成了生态系统的组成成分 B．图中有两条捕食食物链，起点都是绿色植物 C．绿色植物是该生态系统的生产者、基石 D．细菌可以占据生态系统多个营养级位置 答案：C 解析：生态系统的组成成分包括生物成分(生产者、消费者、分解者)和非生物成分，A错误；捕食食物链由生产者和消费者构成，图中只有一条捕食食物链，为绿色植物→蝉→螳螂→黄雀→蛇，B错误；绿色植物能进行光合作用，将光能转变为化学能流入生态系统内部，是该生态系统的生产者、基石，C正确；营养级是指生物在生态系统食物链(捕食食物链)中所处的层次，细菌大多是分解者，不参与食物链的组成，不占任何营养级，少数细菌如硝化细菌是生产者，占第一营养级，不会占多个营养级，D错误。 4．(2023·湖南高三联考)下图是某湖泊中主要物种之间形成的食物网。若向该湖泊投放捕食鱼类的乌鳢、鲶等大型肉食性鱼类，下列分析正确的是(　　) A．鲤与秀丽白虾之间的捕食、种间竞争关系发生改变 B．黄颡鱼、银鲫、鲢和鲤的减少量等于乌鳢、鲶的增加量 C．秀丽白虾、浮游动物的生物总量先增加，最终趋于稳定 D．绿藻、硅藻、浮萍和芦苇等生产者的生物总量迅速减少 答案：C 解析：投放捕食鱼类的乌鳢、鲶等大型肉食性鱼类，鲤与秀丽白虾之间仍存在捕食、种间竞争关系，A错误；能量流动是逐级递减的，黄颡鱼、银鲫、鲢和鲤的减少量多于乌鳢、鲶的增加量，B错误；投放捕食鱼类的乌鳢、鲶等大型肉食性鱼类，黄颡鱼、银鲫、鲢和鲤的生物量减少，对秀丽白虾、浮游动物的捕食量减少，秀丽白虾和浮游动物的生物总量先增加，后减少，最终趋于稳定，C正确；投放捕食鱼类的乌鳢、鲶等大型肉食性鱼类，生产者的生物总量相对稳定，不会迅速减少，D错误。 5．(2023·广东东莞期中)为加强生态文明建设，保护好某湖泊生态系统，欲在湖泊某区域进行人工养殖，还需定期投放饵料，科研人员对该湖泊生态系统能量流动进行调查，结果如下表所示。若人工养殖过程中，植食性动物(第二营养级)通过饵料获得的能量为20×105 kJ，肉食性动物(第三营养级)通过饵料获得的能量为5×105 kJ。下列说法正确的是(　　) 植物 植食性动物 肉食性动物 同化量(105 kJ) 700 X Y 呼吸消耗量(105 kJ) 201 42.8 3.8 未被利用的能量(105 kJ) 390 45 2.6 分解者分解的能量(105 kJ) 14 12.2 微量 A．该湖泊生态系统的食物网中所有的生物可以构成一个群落 B．该湖泊中任何营养级生物同化的能量都有一部分流向分解者和下一营养级 C．图中X为115，Y为20，第二、三营养级之间的能量传递效率约13.04% D．流经该生态系统的总能量是指投放的饵料中的化学能 答案：C 解析：生态系统中的食物网只含生产者和消费者，不含分解者，故食物网中的所有生物不能构成一个群落，A错误；最高营养级生物同化的能量没有流入下一营养级，B错误；由表中数据可知，第二营养级(植食性动物)的同化量X＝植物的同化量－呼吸消耗量－未被利用的能量－分解者分解的能量＋通过饵料获得的能量＝700－201－390－14＋20＝115×105 kJ，同理，第三营养级(肉食性动物)的同化量Y＝115－42.8－45－12.2＋5＝20×105 kJ，所以二者之间的能量传递效率＝肉食动物从植食性动物获得的能量/植食性动物同化的能量＝(115－42.8－45－12.2)/115×100%＝15/115×100%≈13.04%，C正确；根据题意，流经该湖泊生态系统的总能量是指生产者固定的太阳能和投放的饵料中的化学能，D错误。 6．(2024·广州模拟)在一定时间内，某人工鱼塘生态系统中全部生产者固定的能量值为a，人类投放饲料中的能量值为b，全部消费者的摄入量为c，全部消费者呼吸作用散失的能量为d，全部分解者所获得的能量为e。下列说法正确的是(　　) A．c＝a＋b B．全部消费者用于生长发育和繁殖的能量＝c－d C．e<a＋b D．生产者和消费者之间的能量流动效率＝a÷(c－d) 答案：C 解析：a＋b为流经生态系统的总能量，要大于消费者的摄入量，因为一定时间内，消费者不可能完全摄入流经生态系统的总能量，c<a＋b，A错误；全部消费者用于生长、发育和繁殖的能量＝同化量－呼吸作用散失的能量，而c不是同化量，B错误；e为分解者获得的能量，由于存在呼吸作用消耗的能量，因此e<a＋b，C正确；由于不知道消费者的同化量，因此无法计算生产者和消费者之间的能量流动效率，D错误。 7．(2023·广东韶关一模)下表是某生态系统中A～F各个种群能量数值[单位：102 kJ/(m2·a)]，且每个种群只处于一个营养级，已知F为分解者，下列叙述正确的是(　　) A B C D E F 用于生长、发育和繁殖 等生命活动的能量数值 66.2 2.1 408.5 0.8 1.9 21.1 呼吸作用消耗的能量数值 74.6 9.7 554.3 1.6 9.5 211.0 A．生产者同化的能量为1.139 2×105 kJ/(m2·a) B．B与E的种间关系为捕食关系 C．D属于三级消费者，位于第四营养级 D．第一营养级到第二营养级能量的传递效率约为10% 答案：C 解析：能量是逐级递减的，营养级越高，能量越少，同化的能量＝用于生长、发育和繁殖等生命活动的能量数值＋呼吸消耗的能量数值，故C为生产者，生产者同化的能量为(408.5＋554.3)×102 kJ/(m2·a)即9.628×104 kJ/(m2·a)，A错误；A同化的能量＝66.2＋74.6＝140.8，B同化的能量＝11.8，C同化的能量＝962.8，D同化的能量＝2.4，E同化的能量＝11.4，所以食物链是C→A→B→D和C→A→E→D，即B与E的种间关系为种间竞争关系，B错误；结合B选项的分析，D属于三级消费者，位于第四营养级，C正确；C为第一营养级，A为第二营养级，第一营养级到第二营养级能量的传递效率约为140.8÷962.8×100%≈14.6%，D错误。 8．(2024·广东茂名模拟)某海洋生态系统的能量金字塔如图1，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别代表不同的营养级，E1、E2代表能量的形式，某森林生态系统食物网的图解如图2。据图分析能得出的结论正确的是(　　) A．图1还可以表示为该海洋生态系统的生物量金字塔 B．图1中的Ⅳ为分解者，能够利用各营养级传递来的能量 C．图2中B的同化量与A的同化量的比值，一般10%～20% D．图2中若猫头鹰的能量来源均等，其增重3 kg至少消耗A为225 kg 答案：D 解析：海洋生态系统的生物量金字塔是倒置的，生产者的数量比初级消费者少，A错误；能量金字塔反应的是生产者和消费者之间的关系，图1中的Ⅳ为消费者，B错误；能量传递效率是指营养级之间的传递效率，B没有包含该营养级的所有生物，C错误；图2中若猫头鹰的能量来源均等，其增重3 kg至少消耗A为1.5÷0.2÷0.2＋1.5÷0.2÷0.2÷0.2＝225 kg，D正确。 9．(2023·湖北高三联考)早稻灌浆期正处在高温季节，农业生产中常在此时期灌溉“跑马水”，就是对农作物进行边灌边排，不能大水漫灌，最好在傍晚以后灌水，第二天早上排干，做到三凉(即气凉、土凉、水凉)。下列叙述不正确的是(　　) A．灌溉“跑马水”可以降温，减少水稻根部细胞的呼吸消耗 B．“跑马水”既可以保证水稻水分的供应，又能减少根部酒精积累的毒害 C．灌溉过后适时晒田，提高土壤中氧气含量，利于根系对有机物的吸收 D．中耕松土除草能减少杂草对光、无机盐和水的竞争，以调整能量流动关系 答案：C 解析：灌溉“跑马水”可以降温，以降低呼吸酶的活性，进而减少水稻根部细胞的呼吸消耗，A正确；“跑马水”既可以保证水稻水分的供应，减少水分堆积，又能减少根部细胞通过无氧呼吸产生的酒精积累的毒害，B正确；灌溉过后适时晒田，可提高土壤中氧气含量，利于根系对无机物的吸收，植物根部不能吸收有机物，C错误；中耕松土除草，能减少水稻与杂草对光、无机盐和水的竞争，以调整能量流动关系，D正确。 10．(2024·河北衡水模拟)下列有关生态系统成分的叙述，正确的是(　　) A．自养生物都属于生产者，都可以进行光合作用，把无机物转变成有机物 B．寄生在人体内的各种细菌和病毒都属于分解者 C．分解者都是腐生生物，是生态系统不可缺少的成分 D．非生物的物质和能量是指阳光、水分、空气、细菌等 答案：C 解析：自养生物都属于生产者，但不一定都可以进行光合作用，如硝化细菌不可以进行光合作用，但能进行化能合成作用，A错误；营寄生生活的细菌和病毒属于消费者，故寄生在人体内的细菌和病毒属于消费者，B错误；分解者主要是营腐生生活的细菌和真菌，是生态系统不可缺少的成分，C正确；非生物的物质和能量主要包括阳光、水分、空气、无机盐等，细菌是生物，不属于非生物的物质和能量，D错误。 11.(2023·湖南怀化开学考试)右图为某生态系统的组成成分图，其中字母表示各组成成分，箭头表示碳元素的流动方向，下列有关叙述正确的是(　　) A．图中b→c→d→e构成一条食物链 B．a→b只能依靠植物的光合作用 C．图中缺少b→a、c→a和d→a D．f为分解者，e是生态系统必不可少的成分 答案：C 解析：由于每个营养级都有多种生物，因此图中b、c、d、e生物可以组成多条食物链，A错误；a→b表示碳从无机环境进入生物群落，该过程主要依靠植物的光合作用，B错误；由于各生物都会呼吸释放二氧化碳，因此图中缺少b→a、c→a和d→a，C正确；f为分解者，主要是腐生的真菌和细菌，此外还有少数动物，如蚯蚓等，是生态系统必不可少的成分，但e作为消费者，不是生态系统必不可少的成分，D错误。 12．(2023·广东高三联考)科学家在研究银泉生态系统时，调查了该生态系统不同营养级的能量流动情况，统计了各类生物的同化能量值(kJ·m－2·a－1)，结果如图所示。下列分析正确的是(　　) A．生产者流入分解者的能量值为22 859 kJ·m－2·a－1 B．呼吸作用消耗能量的比例随营养级的升高而降低 C．相邻营养级之间的能量传递效率范围是10%～17% D．第四营养级约38.6%的能量用于自身生长、发育和繁殖 答案：D 解析：生产者固定的能量为87 127 kJ·m－2·a－1，同化的能量除了呼吸消耗的，还会流入下一营养级、分解者和未被利用，87 127－50 158－14 110＝22 859，生产者流入分解者的能量值小于22 859 kJ·m－2·a－1，A错误；每个营养级中呼吸作用所消耗能量的比例＝呼吸能量值÷同化能量值×100%，分别约为57.6%、56.1%、83.2%，61.4%，B错误；相邻营养级之间的能量传递效率＝后一营养级的同化能量值÷前一营养级的同化能量值×100%，分别约为16.2%、11.3%、5.5%，C错误；同化的能量除了呼吸消耗的，剩余的用于自身生长、发育和繁殖，第四营养级同化的能量用于自身生长、发育和繁殖的比例＝[(88－54)÷88]×100%＝38.6%，D正确。 二、非选择题(共26分) 13．(13分)(2024·广东深圳模拟)科学家对某生态系统中一个由植物、田鼠和鼬3个环节组成的食物链进行了分析，结果如图所示[单位：J/(hm2·a)]。回答下列问题。 注：GP表示该营养级同化的能量，R表示通过呼吸作用散失的能量。 (1)图中NP代表________________________________的能量，该食物链中能量逐级递减的原因是____________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)田鼠在该生态系统中的作用是___________________________________________________ ________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________， 田鼠所在营养级流入分解者的能量的途径包括__________________________。 (3)若该生态系统中的生物甲可捕食田鼠，也可捕食植物，现将甲的食物比例由植物∶田鼠＝1∶1调整为2∶1，假设甲获得相同的能量，能量传递效率按10%计算，消耗的植物量占原来的________。 (4)该生态系统中田鼠、鼬等捕食者的存在有利于增加物种多样性，请用“收割理论”的内容进行解释：_____________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案：(1)用于生长、发育和繁殖　各营养级生物自身呼吸作用消耗一部分能量，一部分能量流入分解者　(2)加快生态系统的物质循环，对于植物的传粉和种子的传播有重要作用　田鼠自身遗体残骸和鼬粪便中的能量　(3)8/11　(4)捕食者往往捕食数量多的物种，为其他物种的生存提供机会 解析：(1)分析题意可知，图中的NP是GP(该营养级同化的能量)减去呼吸作用后剩余的能量，表示用于自身生长、发育和繁殖的能量；生态系统中沿食物链流动的能量逐级递减的原因是能量流动是通过食物链和食物网进行的且每一个营养级都会通过呼吸作用散失很多能量，还有一部分能量流入分解者。(2)田鼠属于消费者，消费者的作用是：能加快生态系统的物质循环，对于植物的传粉和种子的传播有重要作用；田鼠流向分解者的能量途径一条是通过自身的遗体残骸，另一条是鼬(或下一营养级)的粪便。(3)分析题意，本食物链关系为：植物→田鼠→甲、植物→甲，现将甲的食物比例由植物∶田鼠＝1∶1调整为2∶1，设调整前，甲增重为a，则需要植物的量为(1/2a÷10%)＋(1/2a÷10%÷10%)＝55a，设调整后，甲增重为b，则需要植物的量为(2/3b÷10%)＋(1/3b÷10%÷10%)＝40b，由于假设植物中的能量不变，因此55a＝40b，消耗的植物量占原来的量即a/b＝40/55＝8/11。(4)根据“收割理论”可知，捕食者往往捕食数量多的物种，为其他物种的生存提供机会，这样就减少了一种或几种生物占优势的可能，因此捕食者使物种多样性增加。 14．(13分)(2024·广东东莞模拟)二化螟和褐飞虱在水稻植株上产卵繁殖，导致水稻减产。科研人员对这两种害虫之间的关系进行研究。 (1)科研人员在害虫寄生情况不同的四组水稻植株上，放置二化螟，7天后分别测定各组水稻植株上放置的二化螟虫体重量，处理及结果如下图所示。实验结果表明，褐飞虱对新放置的二化螟的影响是__________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________。 (2)研究发现，二化螟为钻蛀性害虫，以水稻茎秆纤维等为食；而褐飞虱主要刺吸水稻茎叶汁液。试从生态位的角度分析，这两种害虫种间竞争较弱的原因是________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)科研人员进一步研究了二化螟、褐飞虱、水稻及周围其他生物和所处的环境构成的生态系统。下表是该生态系统中甲、乙、丙三个种群构成的一条食物链中的能量流动情况(单位：106 kJ/a)。 种群 同化总能量 用于生长、发育和繁殖 呼吸消耗 传给下一营养级 传给分解者 未被利用 甲 246 100 13 51 乙 36 9 4 丙 727 69 470 ①种群丙用于生长、发育和繁殖的能量为________kJ/a。能量从第一营养级到第二营养级的传递效率为________(保留两位小数)。 ②稻螟赤眼蜂可将卵产在二化螟的虫卵内，是二化螟的天敌。科研人员利用稻螟赤眼蜂来防治二化螟，这有利于_______________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案：(1)单独存在时有利于二化螟虫体生长，与二化螟共同寄生时可减弱二化螟种内竞争　(2)两者虽然均在水稻植株上取食，但取食部位、食物成分等不同，生态位发生了分化　(3)7.85×108　16.27%　调整能量流动的关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分 解析：(1)据图分析：1组和3组对比可知，稻飞虱单独存在时有利于二化螟虫体生长；2组和4组比较，仅有二化螟存在的情况下虫体平均重量低于二化螟和稻飞虱共同寄生的虫体平均重量，故稻飞虱与二化螟共同寄生时可减弱二化螟种内竞争，利于二化螟虫体生长。(2)据题意：二化螟为钻蛀性害虫，以水稻茎秆纤维等为食；而褐飞虱主要刺吸水稻茎叶汁液可知，两者虽然均在水稻植株上取食，但取食部位、食物成分等不同，生态位发生了分化，故这两种害虫种间竞争较弱。(3)①由于同化量＝呼吸作用以热能形式散失的能量＋用于生长、发育和繁殖的能量＝呼吸作用以热能形式散失的能量＋被分解者利用的能量＋流入下一营养级的能量＋未被利用的能量，根据表中能量数值可知，丙的同化量最大(727×106＋69×106＋470×106＋传递给下一营养级能量)kJ/a，甲的同化能量为246×106 kJ/a，乙的同化量为36×106 kJ/a，故食物链为丙→甲→乙，则种群丙用于生长、发育和繁殖的能量＝被分解者利用＋流入下一营养级＋未被利用的能量＝(69＋246＋470)×106＝7.85×108 kJ/a；能量从第一营养级到第二营养级的传递效率为246×106÷(7.85×108＋727×106)×100%＝16.27%。②二化螟和褐飞虱在水稻植株上产卵繁殖，导致水稻减产，利用稻螟赤眼蜂来防治二化螟，这有利于调整能量流动的关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。 学生用书↓第297页 学科网（北京）股份有限公司 $$