第34讲 生态系统的结构和能量流动-【备考无忧】备战2025年高考生物一轮复习优质课件

选修二 第34讲 生态系统的结构和能量流动 第八单元 生物与环境 1 01 生态系统的结构 02 生态系统的能量流动 考点 2 目标要求 1.阐明生态系统由生产者、消费者和分解者等生物因素以及阳光、 空气、水等非生物因素组成，各组分紧密联系使生态系统成为 具有一定结构和功能的统一体；　 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.举例说明利用生态系统能量流动的规律，在生产实践中能够合理 提高能量利用率；　 5.解释生态金字塔表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。　 3 生态系统的结构 01 4 生态系统的结构 一、生态系统 概念 在一定空间内，由 与它的非生物环境相互作用而形成的统一整体。 范围 有大有小，地球上最大的生态系统是 。 结构 由 和 (食物链和食物网)构成。 功能 进行 、 、信息传递。 生物群落 生物圈 组成成分 营养结构 物质循环 能量流动 5 生态系统的结构 二、生态系统的组成成分 能将动植物遗体残骸中的有机物分解成无机物，主要是细菌和真菌。 动物，包括植食性动物、肉食性动物、杂食性动物和寄生性动物等。 自养生物，主要是绿色植物。 光、热、水、空气、无机盐等。 非生物的 物质和能量 生产者 (producer) 消费者 (consumer) 分解者 (decomposer) 生态系统 6 1.非生物的物质和能量 非生物的 物质和能量 有机物：腐殖质(蛋白质、糖类、脂质等) 气候条件：光照、温度、气压等 无机物：H2O、CO2、O2、无机盐等 （1）作用 （2）地位 为生物提供物质和能量，是生物群落赖以生存和发展的基础。 是生态系统的必需成分——生态系统的基础。 二、生态系统的组成成分 7 2.生产者 光能自养型 化能自养型 生产者 (producer) 绿色植物、光合细菌(蓝细菌) 化能合成细菌（硝化细菌） 通过光合作用，将太阳能固定在它们所制造的有机物中，将太阳能转化成化学能，从而可以被生物所利用。 （1）作用(以光合自养型为例) CO2 + H2O 有机物 + O2 光能 CO2 + H2O 有机物 化学能 二、生态系统的组成成分 8 （2）地位: 是生态系统的 。 基石 ①生产者都是自养型生物，自养型生物都是生产者。 ②植物并不都是生产者，生产者并不都是绿色植物 菟丝子、捕蝇草、猪笼草 蓝细菌、硝化细菌 菟丝子： 不含叶绿素，营寄生生活 食虫植物捕猎其实是在给自己施肥 2.生产者 9 3.消费者 食虫性植物 寄生生物 植食性、肉食性、杂食性动物 菟丝子、病毒、寄生菌 ①将有机物转化为无机物，加快生态系统的物质循环。 ②帮助植物传粉和种子的传播。 （1）作用 （2）地位: 是生态系统 。 最活跃的成分 消费者并不都是动物： 动物也并不都是消费者： 直接或间接地以生产者为食，从而获取物质和能量的异养型生物 营寄生生活的微生物 秃鹫、蚯蚓、蜣螂 绝大部分动物 消费者 (consumer) 捕蝇草、猪笼草 二、生态系统的组成成分 10 4.分解者 营腐生生活的动物 营腐生生活的细菌和真菌 乳酸菌、酵母菌、霉菌、蘑菇等 蚯蚓、蜣螂、秃鹫等 分解者 (decomposer) 将动植物遗体和动物的排遗物分解成无机物， 实现生态系统内的物质循环。 （1）作用 （2）地位: 是生态系统 。 必需的关键成分 ②分解者都是异养型，异养型生物并不都是分解者。 蚯蚓 ①分解者并不都是微生物，微生物并不都是分解者； 硝化细菌、蓝细菌、寄生细菌 二、生态系统的组成成分 11 ①腐生是生物体获得营养的一种方式。 腐生 ②凡从无生命的有机体(动物尸体、粪便，植物枯枝落叶等) 获取有机物维持自身生活的生物叫“腐生生物”。 ★积累：有些生物具有双重“身份” 猪笼草 生产者：进行光合作用 大肠杆菌 消费者：捕食昆虫 消费者：生活在肠道中 分解者：生活在腐烂的有机体中 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 4.分解者 12 生产者 消费者 分解者 非生物的物质和能量 生产者能制造有机物，是生态系统的主要成分， 是生态系统的基石。 消费者能够加快生态系统的物质循环，并且对于植物的传粉和种子的传播有重要作用。 分解者分解动植物的遗体残骸和动物的排遗物为无机物。 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，包括各种动物和寄生生物。 异养生物，主要是营腐生生活的细菌、真菌。 二、生态系统的组成成分 13 根据生物代谢类型判断生态系统的组成成分 1.“自养型生物”＝“生产者” 2.“捕食异养或寄生异养型生物”＝“消费者” 3.“腐生异养型生物” ＝“分解者” 包括光能自养生物（如绿色植物和蓝细菌等）和化能自养生物（如硝化细菌、硫细菌、铁细菌等）。 以捕食或寄生方式获取现成的有机物来维持生活。 能把动植物的遗体、残枝败叶转变成无机物的腐生生物， 也包括少数的动物（如蚯蚓等）。 生态系统组成成分的判断方法 14 1.植物≠生产者 2.动物≠消费者 3.细菌≠分解者 菟丝子（植物）营寄生生活，属于消费者； 蓝细菌是原核生物，能进行光合作用，属于生产者。 秃鹫、蚯蚓等营腐生生活的动物属于分解者。 硝化细菌等是化能自养生物，属于生产者； 寄生细菌属于消费者. 生产者都是自养型生物，自养型生物都是生产者。 生态系统组成成分的认识误区 15 细胞代谢 同化作用 （合成代谢） 异化作用 （分解代谢） 将外界物质合成自身的组成物质 储存能量 释放能量 将自身的组成物质加以氧化分解 自养型 异养型 同化作用 以光能或化学能为能量的来源，以无机物为原料，合成有机物、储存能量的营养方式。 不能直接把无机物合成有机物，必须摄取现成的有机物来维持生活的营养方式。 细胞代谢及其类型 16 兼性厌氧型 异化作用 需氧型 厌氧型 如：酵母菌 人： 水稻： 蛔虫： 异养需氧型 异养厌氧型 光能自养需氧型 绝大多数植物、动物、微生物 如：乳酸菌、破伤风杆菌、蛔虫…… 细胞代谢及其类型 17 非生物的物质和能量 生产者 消费者 分解者 　　 和　　 　是联系生物群落和非生物环境的两大“桥梁”。 生产者 分解者 生态系统组成成分的判断方法 18 生态系统组成成分的判断方法 先根据双向箭头确定“非生物的物质和能量”和“生产者”，再根据两者中有“3”个指出箭头的A为　 　　，有“3”个指入箭头的B为　　　　 　　　　　，最后根据A→D→C，A→C，确定C为　　 　，D为　 　　。 生产者 非生物的物质和能量 分解者 消费者 19 生态系统的结构 三、生态系统的营养结构 生产者所固定的物质与能量，通过一系列取食和被食关系，在生态系统中传递，各种生物按其食物联系排列的链状顺序。 “螳螂捕蝉，黄雀在后” 中说的生物之间是什么关系？ 思考1 捕食关系 树叶 蝉 螳螂 黄雀 用箭头表示相互之间的关系。 思考2 1.食物链 在生态系统中，各种生物之间由于食物关系而形成的一种联系。 20 第五营养级 第三营养级 第二营养级 第四营养级 第一营养级 生产者 消费者 消费者 消费者 消费者 初级 次级 三级 四级 （1）食物链的组成 生产者+消费者 不包括分解者和非生物的物质和能量 消费者级别=营养级别-1 食物链中体现的种间关系只有捕食 食物链一般不超过五个营养级 1.食物链 21 玉米 蝗虫 蛙 蛇 鹰 ①每条食物链的起点总是生产者，生产者总是为第一营养级， 终点是不被其他动物所食的动物。 ②箭头方向为物质和能量流动的方向，同时还表示捕食关系， 方向具有不可逆性，是长期自然选择的结果。 ③某一营养级生物的含义是该营养级的 ，不代表单个 生物个体，也不一定是一个生物种群。 所有生物 ④营养级一般不超过 个，这是因为能量沿食物链是 的。 5 逐级递减 1.食物链 22 1.食物链上一般不超过五个营养级，想一想，这是为什么？ 各个营养级的生物都会因呼吸作用消耗掉大部分能量，其余能量有一部分流入分解者，只有一小部分能够被下一营养级的生物利用，流到第五营养级时，余下的能量很少（即能量沿食物链的流动是逐级递减的，营养级越高获得的能量越少），甚至不足以养活一个种群，因此食物链一般不超过五个营养级。 重金属等有毒物质在食物链上有富集现象，营养级越高，体内含重金属等有毒物质越多。 习题巩固 23 2.食物网 各种动物所处的营养级并不是一成不变的。 在生态系统中，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食物，也可能被多种肉食性动物所食。 在食物链彼此相互交错连接成的复杂营养关系。 （1）概念 （2）形成原因 （3）特点 Ⅰ.在食物网中，两种生物之间的种间关系可能不止一种。 在食物网中，两种生物之间的种间关系有可能出现不同概念上的重合，如蛇与猫头鹰，二者之间既有 关系，又有 关系。 种间竞争 捕食 三、生态系统的营养结构——食物链和食物网 24 （3）特点 Ⅱ.在食物网中的同一消费者可能处于多个营养级。 同一种消费者在不同的食物链中，可以占有不同的营养级，如猫头鹰在食物网中分别占有 、 、 营养级，即猫头鹰在该食物网中占有三个不同的营养级。 第三 第四 第五 （4）功能 食物链和食物网，都是生态系统的___________。 生态系统的__________和__________就是沿着这种渠道进行的。 营养结构 物质循环 能量流动 2.食物网 25 错综复杂的食物网使生态系统保持相对稳定。一般认为，食物网越 ，生态系统抵抗外界干扰的能力就 。 如果一条食物链的某种动物减少或消失，它在食物链上的位置可能会由其他生物来代替。 复杂 越强 食物网的复杂程度主要取决于有食物联系的 ，而并非取决于生物数量。 生物种类 三、生态系统的营养结构——食物链和食物网 26 习题巩固 1.判断题 (1)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。（ ） (2)生产者都是绿色植物，分解者都是微生物。（ ） (3)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。 （ ） (4)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。 （ ） (5)食物网的复杂程度取决于该生态系统中生物的数量。（ ） √ √ ✘ ✘ ✘ 习题巩固 2.下列有关生态系统组成成分的叙述，错误的是(　 ) 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都属于消费者 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、空气等 A 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，A错误； 营寄生生活的细菌属于消费者，B正确； 分解者是营腐生生活的生物，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，D正确。 28 3.调查发现某种蜣螂不仅吃粪便，还取食蜈蚣、千足虫等。与普通蜣螂相比，这种蜣螂后腿卷曲，便于捕猎，头部窄而长，便于进食千足虫等昆虫的内脏。由此得出的结论不恰当的是(　 ) A.该种蜣螂在生态系统中既是消费者又是分解者 B.该种蜣螂与千足虫之间的种间关系只有捕食关系 C.该地区的所有生物和非生物环境构成了生态系统 D.该种蜣螂作为进化研究的材料体现了生物多样性的直接价值 习题巩固 B 根据题干信息“某种蜣螂不仅吃粪便，还取食蜈蚣、千足虫”，说明该种蜣螂在生态系统中既是消费者又是分解者，A不符合题意； 该种蜣螂与千足虫之间存在捕食关系，但两者均作为分解者时可能存在共同的食物，因此也可能存在种间竞争关系，B符合题意； 该地区的所有生物和非生物环境构成了生态系统，C不符合题意； 该种蜣螂作为进化研究的材料是科研价值的体现，因此体现了生物多样性的直接价值，D不符合题意。 29 4.下列有关生态系统中食物网和食物链的叙述，错误的是(　 ) A.生产者和消费者是食物网中必不可少的两类生物 B.一般食物网越复杂的生态系统其抵抗力稳定性越强 C.种间竞争和捕食关系是食物网中常见的种间关系 D.营养级越多的食物网中食物链的条数就越多 习题巩固 D 生产者和消费者这两类生物通过捕食关系构成了食物链，食物链彼此相互交错连接成食物网，食物网可呈现出捕食和种间竞争关系，A、C正确； 生态系统的抵抗力稳定性与其营养结构的复杂程度呈正相关，而营养结构的复杂程度又可体现食物网的复杂程度，B正确； 营养级多的食物网中的食物链之间交叉捕食的关系可能较少，这样的食物网中的食物链相对较少，D错误。 30 习题巩固 B 5. 二化螟以水稻茎秆纤维为食，而稻飞虱刺吸水稻茎叶汁液。稻螟赤眼蜂可将卵产在二化螟的虫卵内，是二化螟的天敌。水稻产生的防御性挥发物会对二化螟和稻飞虱有驱赶作用，有稻飞虱生活的水稻对稻螟赤眼蜂的吸引力会下降。下列叙述正确的是(　 ) A.二化螟和稻飞虱的生态位重叠较大，种间竞争激烈 B.水稻及周围其他生物、非生物的物质及能量共同构成生态系统 C.二化螟和水稻、稻飞虱和水稻的关系分别是寄生和捕食 D.利用水稻产生的防御性挥发物防治害虫，属于化学防治 据题干信息“二化螟以水稻茎秆纤维为食，而稻飞虱刺吸水稻茎叶汁液”可知，二者在食物的获取方面虽然都是从水稻植株中获取，但是部位不同，生态位重叠较小且有稻飞虱生活的水稻对稻螟赤眼蜂的吸引力会下降，而稻螟赤眼蜂是二化螟的天敌，故稻飞虱的存在对二化螟的生存是有利的，并未体现二者之间竞争激烈，A错误； 水稻及周围其他生物(所有生物)、非生物的物质及能量可构成生态系统，B正确； 根据题干描述，二化螟和水稻、稻飞虱和水稻的关系分别是捕食和寄生，C错误； 利用水稻产生的防御性挥发物防治害虫，属于生物防治，D错误。 31 习题巩固 D 6.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， 下列说法错误的是(　 ) 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年个体数下降是由于a的增加和c的减少 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 根据题图分析可知，c是生产者，a和b都是消费者，且b的数量先于a的数量减少和增加，说明b是初级消费者，a是次级消费者，则该生态系统简单食物链可表示为c→b→a，A正确； 根据a、b、c三个曲线可知，种群b在第3～7年，由于食物的减少和捕食者的数量增加，导致数量下降，B正确； b和a都是消费者，消费者能够加快生态系统的物质循环，C正确； a、b、c三个种群不能代表一定自然区域内的所有生物种群，故不能构成生物群落，D错误。 32 1.根据能量或者有机物的含量“由多到少”书写食物链 营养级 A B C D 能量(有机物) 15.9 870.7 1.9 141.0 2.根据重金属、DDT等浓度“由少到多”构建食物链(网) 生物体 A B C D E 有机汞浓度(mg·L－1) 0.05 7 0.51 68 0.39 B→D→A→C 根据各类信息书写食物链的方法 33 3.根据数据的各种变式模型书写食物链 图1和图2都是以每个营 养级中有机物多少为依据， 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表示的是生态系统的物质循环图解，D是生产者，A是消费者，B是分解者，C是非生物的物质和能量，其中的食物链是D→A。 根据各类信息书写食物链的方法 34 7.叶螨的成螨和幼螨均会吸食叶片的汁液，危害植物。某棉田中存在侵害棉株的土耳其斯坦叶螨(M)，棉农引进了其天敌深点食螨瓢虫(N)进行防治。下列说法正确的是(　 ) A.该生态系统中存在棉花→M→N的捕食链 B.防治叶螨可提高棉田生态系统的能量传递效率 C.研究M的生态位，通常要研究其栖息地、食物、天敌 及与其他生物间的关系等 D.M和N储存的能量之和大于棉花储存的能量 习题巩固 C 土耳其斯坦叶螨(M)会吸食叶片的汁液，其与棉花之间是寄生关系，故棉花→M→N不构成捕食链，A错误； 能量传递效率是指相邻两个营养级之间的同化量的比值，防治叶螨可提高棉田生态系统的能量利用率，使能量持续高效地流向对人类有益的部分，但不能提高能量传递效率，B错误； 研究M的生态位，通常要研究其栖息地、食物、天敌及与其他生物间的关系等，C正确； 棉花属于第一营养级，生态系统中的能量具有逐级递减的特点，M和N储存的能量之和小于棉花储存的能量，D错误。 35 习题巩固 D 8.如图表示某草原生态系统部分生物关系 示意图，下列有关说法正确的是(　 ) A.若食物链的第一营养级生物减少， 则第二及以后营养级的相关生物不一定会减少 B.该图只缺少生态系统组成成分中的分解者 C.若青蛙突然减少，理论上兔和食草鸟的数量将增加 D.图中存在3条食物链，鹰属于第三和第五营养级 由于第一营养级的生物是其他营养级生物直接或间接的食物来源，则若食物链的第一营养级生物减少，则第二及以后营养级的相关生物都会减少，A错误； 图中绿色植物属于生产者，其余动物均为消费者，该图缺少生态系统组成成分中的分解者、非生物的物质和能量，B错误； 若青蛙突然减少，一方面会导致蛇减少，鹰为了维持自身数量稳定，对兔和食草鸟的捕食将增加，另一方面会导致食草昆虫增加，进而导致绿色植物减少，因缺少食物，兔和食草鸟的数量将减少，C错误； 分析题图可知，图中存在3条食物链，鹰属于第三和第五营养级，D正确。   36 A.该食物网包含6个生物种群，6个营养级，但缺少分解者 B.图中丁和丙、戊和丁之间都既有捕食关系，又有种间竞争关系 C.若乙由于某种原因大量减少，则丙的数量在短期内大量增加 D.该生态系统中生产者的作用非常关键，生产者是该生态系统的基石 9.下图是某生态系统食物网结构示意图，下列有关叙述正确的是( ) D 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。 习题巩固 37 1.处于食物链中第一营养级生物减少的情况 若第一营养级的生物数量减少，则会导致其他的生物数量都减少，即出现连锁反应，因为第一营养级的生物是其他生物直接或间接的食物来源。 简单记为：“一级生物若减少，其他生物跟着跑”。 食物链(网)中各营养级生物数量变动情况分析 38 2.“天敌”减少的情况 若“天敌”减少，则被捕食者数量增加。但随着数量增加，种内斗争加剧，种群密度还要下降，直到趋于稳定，但结果比原来的数量要增大。 简单记为：“如果天敌患了病，先增后减再稳定”。 食物链(网)中各营养级生物数量变动情况分析 39 3.“中间”营养级生物减少的情况 如上图所示食物网中，青蛙突然减少，则以它为食的蛇也将减少，鹰就要过多地吃兔和鸟，从而导致兔、鸟减少。但因为鹰不只吃蛇一种生物，它可依靠其他食物来源来维持其数量基本不变。 ①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。 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。 食物链(网)中各营养级生物数量变动情况分析 40 生态系统 的组成成分 生态系统 的营养结构 非生物的物质和能量 生物 群落 生产者 消费者 分解者 生态系统的结构 捕食 食物链 食物网 物质循环和能量的渠道 课堂小结 41 生态系统的能量流动 02 42 生态系统的能量流动 一、能量流动的概念理解 生态系统中能量的_____、_____、_____和_____的过程。 输入 传递 转化 散失 1.输入 源头： 总能量： 太阳能（地球上几乎所有的生态系统） 一般情况下是生产者固定的太阳能 2.传递 途径： 形式： 食物链和食物网 有机物中的化学能 3.转化 太阳能 4.散失 途径： 形式： 呼吸作用 热能 有机物中的化学能 热能 而非照射 若为人工生态系统，流经生态系统的总能量还有人工补充的能量。 43 生态系统的能量流动 二、能量流动的过程 1.能量流经第一营养级 1% 固定 (同化) 生产者所同化的全部太阳能 99% 散失 呼吸作用 散失（热能） 用于生长 发育和繁殖 分解者利用 残枝 败叶 分解作用 散失 未利用 初级消费者 （植食性动物） 注意: 如果在每一时间段去分析去向，还应有未被利用的能量 (最终也将被分解者利用)。 44 遗体残骸 呼吸作用 散失 初级消费者摄入 初级消费者同化 …… 用于生长、发育和繁殖 次级消费者摄入 分解者利用 粪便 呼吸作用 热能散失 流经第二营养级的总能量： 初级消费者同化量 初级消费者粪便中的能量包括在初级消费者同化的能量中吗？ 摄入量=同化量+粪便量 粪便属于上一营养级的同化量 2.能量流经第二营养级 二、能量流动的过程 45 3.能量流经最高营养级 最高营养级 摄入 最高营养级 同化 粪便 分解者利用 用于生长 发育和繁殖 遗体 残骸 呼吸作用 散失 呼吸作用 散失 【思考】最高营养级同化的 能量去向有哪些？ ①呼吸作用中以热能的形式散失 ②以遗体残骸的形式被分解者利用 最高营养级没有流入下一营养级的能量去向。 二、能量流动的过程 46 消费者摄入量 消费者同化量（流入量、输入量） 消费者粪便量 用于生长发育繁殖的能量 自身呼吸作用散失 分解者利用的能量 下一营养级摄入量 下一营养级同化量 下一营养级粪便量 二、能量流动的过程 47 ①能量流动的渠道是 。 ②能量散失的途径是各种生物的 (代谢过程)。 ③流动过程中能量的转化是太阳能→ → 。 ④流经自然生态系统的总能量是： ⑤流经人工生态系统的总能量是： 食物链和食物网 呼吸作用 有机物中的化学能 热能 生产者固定的太阳能 生产者固定的太阳能和人工输入的有机物中的化学能 由于每一营养级和分解者都需要呼吸作用以热能的形式散失掉一部分能量，所以各个生态系统必须要有太阳能的补充。 能量最后以热能的形式回到无机环境，包括各营养级自身的呼吸消耗和分解者的呼吸作用。 小结 48 某营养级同化量 呼吸作用中以热能形式散失 用于自身生长、发育、繁殖 被分解者分解利用 流入下一个营养级 1.某营养级的能量最终去向 2.某营养级的能量某段时间内的能量去向 某营养级同化量 呼吸作用中以热能形式散失 用于自身生长、发育、繁殖 被分解者分解利用 流入下一个营养级 未被利用的能量 小结 49 ①A是初级消费者摄入量；B是初级消费者同化量； C是用于自身生长发育繁殖量；D是次级消费者摄入量。 ②初级消费者摄入量＝同化量＋粪便量。 ③同化量＝呼吸作用散失的能量＋用于生长发育繁殖量。 ④生长发育繁殖量＝遗体残骸＋次级消费者摄入量。 1.能量流动过程的“一来二去”模型 模型分析 50 ①D、E、F分别代表第一、第二、第三营养级同化量。 ②三条去路(最高营养级除外)： 呼吸作用散失、流入下一个营养级、分解者利用。 2.能量流动过程的“一来三去”模型 最高营养级的能量流向中不存在“流入下一营养级的能量” 模型分析 51 3.能量流动过程的“一来四去”模型 ①D、E、F分别代表第一、第二、第三营养级同化量。 ②四条去路(最高营养级除外)： 呼吸作用散失、流入下一个营养级、分解者利用、未利用。 最高营养级的能量流向中不存在“流入下一营养级的能量” 模型分析 52 （4）生长、发育和繁殖的能量（e）=___+___+___。 初级消费者 摄入（a） 初级消费者 同化(b) 粪便(c) 分解者利用 用于生长发育和繁殖（e） 次级消费者 摄入（i） 遗体 残骸 (f) 呼吸 作用 (d) 散失 呼吸作用 散失 … 未利用 (j） （1）输入该营养级的总能量是指 ___（填字母）。 （2）粪便中的能量（c）______ （填“属于”或“不属于”）该营养级 同化的能量，应为： （3）初级消费者同化的能量（b）=___+___。 b 不属于 上一营养级同化的能量中流向分解者的部分。 d e i f j 尿液中所含能量应 （填“属于”或“不属于”）动物同化量的一部分。 属于 习题巩固 53 2.一种蜣螂专以大象粪为食，则该种蜣螂最多能获取多少大象的 同化量？为什么？ 0； 大象摄入量＝大象同化量＋大象粪便量（上一营养级同化量） 3.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“<”)。 > 习题巩固 54 生态系统的能量流动 三、能量流动的特点 1. 单向流动 能量只能沿着食物链由 营养级流向 营养级。 生物间的捕食关系是一定的，是长期自然选择的结果， 不能逆转，也不能循环流动。 散失的热能不能被生物体再利用。 低 高 （1）表现 （2）原因 55 2.逐级递减 流入 呼吸作用 分解者利用 暂未利用 流出 流出/流入 生产者 植食性动物 肉食性动物 464.6 96.3 12.5 293 62.8 13.52% 62.8 18.8 2.1 29.3 12.6 20.06% 12.6 7.5 微量 5.0 能量传递效率 自身呼吸散失 分解者利用 未利用 能量在相邻两个营养级间的传递效率为 。 能量传递效率= 某一营养级的同化量 上一营养级的同化量 ×100% 10%～20% 两个营养级之间 （1）原因 （2）规律 三、能量流动的特点 56 能量在相邻两个营养级间的传递效率为10%～20%。 在一个生态系统中，营养级越多，在能量流动过程中消耗的能量就越多。因此，生态系统中的能量流动一般不超过5个营养级。 食物链越短， 能量利用率越高。 能量传递效率与能量利用率的比较 传递效率= 上一营养级的同化量 下一营养级的同化量 ×100% 能量利用率= 生产者能量 流入最高营养级的能量 ×100% 思维拓展 ☞能量传递效率 不可提高或降低 57 1.先吃鸡，再吃玉米 玉米 鸡 人 2.先吃玉米，同时用一部分玉米喂鸡，吃鸡产下的蛋，最后吃鸡。 玉米 人 鸡 原因：减少了鸡的消耗， 缩短食物链获得的能量更多， 持续时间更久。 食物链越短，最高营养级获得的能量越多。 思维拓展 58 1.流经某生态系统的能量能否再回到这个生态系统中来？为什么？ 不能。能量流动是单向的。 2.能量在流动过程中逐级递减，与能量守恒定律矛盾吗？为什么？ 不矛盾。能量在流动过程中逐级递减，指的是流入各个营养级的能量。能量守恒定律可以用于衡量流入某个生态系统的总能量，总能量=储存在生态系统(生物体的有机物)中的能量 +被各个营养级的生物利用、散发至非生物环境中的能量。 因此，虽然能量在流动过程中逐级递减，但总能量依然遵循能量守恒定律。 习题巩固 59 习题巩固 BD 3.(多选)(2024·益阳一模)如图 是某自然生态系统能量流动 图解(局部)，其中W1为生产者 固定的太阳能，正确的是(　 ) A.该生态系统能量流动的总量为B2＋C2＋D2 B.初级消费者同化的总能量为A2＋B2＋C2＋D2 C.由生产者到初级消费者的能量传递效率为 (B2＋C2＋D2)/D1×100% D.图中B1＋C1＋D1的总能量为生产者储存在体内 用于生长、发育、繁殖的能量 W1是流经该生态系统的总能量，A错误； 初级消费者同化的总能量为D1，即A2＋B2＋C2＋D2，B正确； 生产者到初级消费者的能量传递效率为D1/W1×100%，C错误； 图中B1＋C1＋D1的总能量为生产者储存在体内用于生长、发育、繁殖的能量，D正确。 60 习题巩固 D 4.(2024年1月·安徽高考适应性演练)研究人员对某森林生态系统一年内的能量流动进行了研究，结果如下表(单位：J·m－2·a－1)。根据表中信息，下列有关该生态系统的叙述正确的是(　 ) A.肉食性动物处在食物链的第三营养级 B.相邻营养级间的能量传递效率都相同 C.初级消费者摄入的总能量是1.5×108 J·m－2·a－1 D.该生态系统未利用的能量约1.03×108 J·m－2·a－1   生产者 植食性动物 肉食性动物 分解者 流入能量 9.8×108 1.5×108 2.1×107 — 呼吸作用 6.1×108 8.1×107 1.6×107 1.7×108 肉食性动物不一定捕食植食性动物，也可能捕食肉食性动物，因此肉食性动物不一定处在食物链的第三营养级，A错误； 相邻营养级间的能量传递效率一般在10%～20%，相邻营养级间的能量传递效率不一定都相同，B错误； 流入植食性动物的能量为初级消费者的同化量，摄入量＝同化量＋粪便量，因此初级消费者摄入的总能量应大于1.5×108 J·m－2·a－1，C错误； 该生态系统未利用的能量＝生产者同化的能量－所有生物呼吸作用散失的能量＝9.8×108－6.1×108－8.1×107－1.6×107－1.7×108＝1.03×108 (J·m－2·a－1)，D正确。 61 习题巩固 C 5.(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流向第二营养级只能单向流动 某种动物在某条食物链中可能属于次级消费者，而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。 62 习题巩固 C 6.某农场中的能量流动 过程如图所示，字母 A～I代表能量，其中 D和G分别为第二、 第三营养级从上一营养级同化的能量，E和H为摄入的饲料中的能量。下列说法正确的是(　 ) A.通过增加该生态系统的营养级数目可有效提高生态系统的稳定性 B.该区域的所有生物通过复杂的食物关系实现了物质循环 C.第二和第三营养级之间的能量传递效率大于G/(D＋E)×100% D.第二、第三营养级粪便中的能量分别属于C、I 生态系统的稳定性与该生态系统的营养结构的复杂程度有关，若该生态系统营养结构简单，则通过增加该生态系统的营养级数目不能有效提高该生态系统的稳定性，A错误； 生态系统的物质循环是在生物群落和非生物环境之间进行，具有全球性，只是该区域的所有生物通过复杂的食物关系无法实现物质循环，B错误； 由题意可知，第三营养级从第二营养级同化的能量为G，第二营养级的同化量小于D＋E，因此第二和第三营养级之间的能量传递效率大于G/(D＋E)×100%，C正确； 粪便中的能量应属于上一营养级流入分解者的能量，由于有人工饲料的投入，所以第二、第三营养级粪便中的能量分别属于C＋E、F＋H ，D错误。 63 习题巩固 D 7.(选择性必修2 P52“拓展应用”变式训练)如图 是某海洋生态系统中，生产者固定太阳能(E) 与水深(h)的关系曲线。下列说法不正确的是(　 ) A.在远洋水域，从水深30 m处开始，随着水深增加固定太阳能的数量 逐渐减少，影响这一变化的主要非生物因素是光 B.在水深小于20 m的水域中，近海中生产者固定的太阳能比远洋水域中 生产者固定的太阳能多，主要是因为近海水体中矿质元素多 C.近海水域水深为10 m左右时，生产者的数量可能最多 D.生活在水深100 m以下的生物，从生态系统的组成成分看，只能是分解者 从水深30 m处开始，随着水深增加光照强度减弱，由题图可知，水生植物固定太阳能的数量也逐渐减少，故影响这一变化的主要非生物因素是光，A正确； 在水深小于20 m的水域中，近海中矿质元素多，植物数量较多，因此生产者固定的太阳能比相同水深的远洋海域中生产者固定的太阳能多，B正确； 从表中数据可以看出，近海水域水深10 m左右处，生产者固定的太阳能最多，故该处生产者的数量可能最多，C正确； 生活在水深100 m以下的生物，从生态系统的成分看除分解者外，还有消费者，D错误。 64 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.正推型（知低营养级，求高营养级）： 获能最少选 食物链 ； 获能最多选 食物链 。 最长 ×10% ×20% 最短 不涉及“最多”、“至少”，计算时，需按具体数值计算。 提醒： 2.逆推型（知高营养级，求低营养级）： 需能最少选 食物链 ； 需能最多选 食物链 。 最短 ÷20% 最长 ÷10% 能量传递效率的计算 65 1.如图食物网中，猫头鹰的食物有2/5来自兔，2/5来自鼠，1/5来自蛇，则猫头鹰的体重若增加20 g，至少需要消耗植物的重量为 (　　 ) A．600 g　　　B．900 g C．1 600 g D．5 600 g B 　 已知高营养级求至少需要低营养级的能量时， 需按照最大传递效率进行计算，即 20×2/5÷20%÷20%＋20×2/5÷20%÷20% ＋20×1/5÷20%÷20%÷20%＝900(g) 习题巩固 66 在能量分配比例已知时，按比例分别计算，最后相加 6.在右图的食物网中，如果C从B、F中获得的能量比为3∶1，C增重1kg，则最少需要消耗A多少kg？ 消耗A最少，按最高传递效率20%计算（前级是后级5倍）： 沿食物链A→B→C逆推：3/4kg X 5 X 5＝75/4kg 沿食物链A→D→E→F→C逆推：1/4kg X 5 X 5 X 5 X 5＝625/4kg 75/4kg+625/4 kg=175kg 能量传递效率的计算 67 2.如图为某生态系统中的食物网简图，若E种群中的总能量为5.8×109kJ，B种群的总能量为1.6×108kJ，从理论上分析，A种群获得的总能量最多是（　　） A 2.0×108kJ B．2.32×108kJ C．4.2×108kJ D．2.26×108kJ A E B C D A 不是以个体或种群为单位，而是以营养级为单位。 习题巩固 68 生态系统的能量流动 四、生态金字塔 1. 能量金字塔 第一营养级 第二营养级 第三营养级 第四营养级 （1）特点 能量在流动中总是逐级递减的。 从能量流动金字塔可以看出： 营养级越多，在能量流动过程中消耗的能量就 。 越多 通常都是上窄下宽的正金字塔形。 （2）原因 将单位时间内各营养级所得到的能量数值转换为相应面积（或体积）的图形。 69 2.生物量金字塔 如果用同样的方法表示各个营养级生物量（每个营养级所容纳的有机物的总干重）之间的关系，就形成生物量金字塔。 一般为正金字塔形，有可能倒置。 营养级 第四营养级 第三营养级 第二营养级 第一营养级 干重g/m2 1.5 11 37 809 一般来说植物的总干重通常大于植食性动物的总干重，而植食性动物的总干重也大于肉食性动物的总干重。 （1）特点 （2）原因 四、生态金字塔 70 生物量金字塔在什么情况下，可能是上宽下窄倒置的金字塔形呢？ 一般情况下，是上窄下宽。但有时候会出现倒置的金字塔 形。例如，海洋生态系统中，由于生产者（浮游植物）个体小，寿命短，又会不断地被浮游动物吃掉。所以某一时刻调查到的 浮游植物的生物量可能低于浮游动物的生物量。 总的来看，浮游植物的总的生物量还是比浮游动物的要多。 2.生物量金字塔 71 3.数量金字塔 如果表示各个营养级的生物个体的数目比值关系。 一般为正金字塔形，有时会出现倒金字塔形。 如果消费者的个体小而生产者的个体大，则会呈现倒置金字塔。 营养级 第二营养级 第一营养级 个体数量 昆虫 树 营养级 第二营养级 第一营养级 个体数量 鼠 草 鼬 第三营养级 （1）特点 （2）原因 四、生态金字塔 72 能量金字塔 生物量金字塔 数量金字塔 形状 每一层含义 特点 象征意义 单位时间内，食物链中每一营养级生物所同化的能量的多少 自然生态系统一定为正金字塔 能量在流动过程中总是逐级递减 单位时间内，每一营养级生物的有机物的总干重 一般为正金字塔,有时会出现倒金字塔形 一般生物量(现存生物有机物的总干重)随食物链中营养级的升高而减少 每一营养级生物个体的数目 一般为正金字塔,有时会出现倒金字塔形 一般生物个体数目在食物链中随营养级升高而减少 四、生态金字塔 73 1.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(　　) 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 A 习题巩固 74 习题巩固 D 2.生态金字塔可表示自然生态系统中食物链和食物网各营养级间某种比例关系。下列有关叙述正确的是(　 ) A.生态金字塔的最顶层代表的是分解者 B.生物量金字塔可表示每个营养级所容纳的有机物的 总鲜重之间的关系 C.能量金字塔和数量金字塔均不会出现倒置的金字塔形 D.生态金字塔启示人们人类的活动必须遵循自然规律 才能实现可持续发展 生态金字塔的最顶层代表的是最高营养级，分解者不参与生态金字塔的构建，A错误； 生物量金字塔可表示各个营养级生物量(每个营养级所容纳的有机物的总干重)之间的关系，B错误； 数量金字塔可能会出现倒金字塔形，例如在森林生态系统中，乔木等植物的数量比昆虫等小动物的数量少，C错误； 生态金字塔告诉人们，大自然的负载能力是有限的，绝不可能超过负载能力去供养金字塔顶端的消费者，人类的活动必须遵循这个自然的法则，才能实现可持续发展，D正确。 75 习题巩固 B 3.(2024年1月·贵州高考适应性演练)研究人员 对某地“草→田鼠→鼬”的能量流动进行研究， 得到能量金字塔如图所示。 下列叙述正确的是(　 ) A.该能量金字塔以个体数量和生物量为指标来绘制 B.该能量金字塔可以显示各营养级之间的食物关系 C.由图可知，鼬既能从田鼠获得能量，也能从草获得能量 D.由图可知，田鼠的摄入量等于同化量、呼吸量和热量之和 该能量金字塔以各营养级的能量为指标来绘制，A错误； 能量流动具有单向流动逐级递减的特点，该能量金字塔可以显示各营养级之间的食物关系，B正确； 由“草→田鼠→鼬”可知，鼬只能从田鼠获得能量，C错误 田鼠的摄入量等于同化量加上粪便中的能量，D错误。 76 生态系统的能量流动中的几点误区 1.误区一：生产者固定的能量只能是光能。由于生产者固定能量的方式有光合作用和化能合成作用，光合作用利用的是光能，但化能合成作用利用的是化学能，所以生产者固定的能量是光能或化学能。 2.误区二：生物数量金字塔与能量金字塔完全一致。能量金字塔体现的是营养级与营养级所含总能量的关系，而生物数量金字塔体现的是营养级与个体数量的关系，所以生物数量金字塔有时会出现倒置的现象。 3.误区三：能量传递效率＝能量利用率。能量传递效率体现的是能量流动过程中所遵循的客观规律，不能随意改变；但能量利用率可以人为改变，例如充分利用作物秸秆就可以提高能量利用率。 77 生态系统的能量流动 五、研究能量流动的实践意义 1. 帮助人们将生物在______、______上进行合理配置， 增大流入某个生态系统的________。 时间 空间 总能量 例如：农田生态系统中的间种套作、蔬菜大棚中的多层育苗、稻-萍-蛙 等立体农业。 78 2. 帮助人们科学规划、设计 ， 使能量得到 的利用。 人工生态系统 最有效 作物 粮食 秸秆 燃烧 多数热能散失 牲畜 粪便 沼气池 沼渣 肉蛋奶等 沼气 多级利用 五、研究能量流动的实践意义 79 3. 帮助人们合理地调整生态系统中的_____________， 使能量_________地流向对人类_______的部分。 能量流动关系 持续高效 最有益 合理确定载畜量， 保持畜产品持续高产。 稻田除草、除虫等。 五、研究能量流动的实践意义 80 习题巩固 C 1.生态农业是按照生态学原理和经济学原理，运用现代科学技术成果和现代管理手段以及传统农业的有效经验建立起来的。下列说法错误的是(　 ) A.生态农业中生物群落与无机环境相互作用形成统一整体 B.生态农业稳态的维持须严格控制外界的干扰强度 C.生态农业建立的过程中不需要人为进行物质和能量的投入 D.生态农业能通过物质的多级利用进而提高能量的利用率 生态农业是一个人工生态系统，生态系统由生物群落与无机环境组成，二者相互作用形成统一整体，A正确； 生态农业是一个人工生态系统，物种丰富度较自然生态系统少，抵抗力稳定性差，为维持其生态平衡，提高生态系统的稳定，要人工严格控制外界对该生态系统的干扰程度，B正确； 生态农业是一个人工生态系统，且是利用强度较大的生态系统，人在其中发挥着重要的作用，建立的过程中需要人为进行物质和能量的投入，C错误； 生态农业能通过物质的多级利用进而提高能量的利用率，D正确。 81 网络构建 THANKS 作业 完成小本，明天收 83 $$