2027届高中生物一轮复习讲义第九单元　第46课时　生态系统的结构和能量流动

该高中生物学高考复习讲义聚焦生态系统的结构和能量流动核心考点，按组成成分、营养结构、能量流动过程及计算的逻辑层次梳理知识，通过表格归纳组成成分辨析要点，图解食物链网构建方法，结合考向例题和分层练习，形成考点梳理、方法指导、真题训练的系统复习流程。 讲义突出对比归纳与模型建构教学，如用“三类不一定、两类一定”突破生态成分易混点，通过稻蟹养殖案例分析能量流动路径培养科学思维和物质与能量观，设置基础排查、课时精练分层练习，助力学生高效掌握考点，为教师把控复习节奏提供清晰教学框架。

第46课时　生态系统的结构和能量流动 考点一　生态系统的结构 1．生态系统的概述 2．生态系统的组成成分 (1)生态系统的组成成分 项目 非生物的物质和能量 生产者 消费者 分解者 作用 生物群落中物质和能量的根本来源 可通过光合作用或化能合成作用合成有机物，把光能等转化为化学能，可被生物利用 加快生态系统的物质循环，有助于植物传粉和种子传播 将动植物遗体残骸和动物粪便分解成无机物，供生产者重新利用 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 光、热、水、空气、无机盐等 ①进行光合作用的绿色植物、光合细菌及蓝细菌等； ②进行化能合成作用的硝化细菌等 ①绝大多数动物； ②寄生植物(如菟丝子)； ③寄生的细菌、真菌及病毒 ①腐生动物(如蚯蚓)； ②腐生的细菌、真菌 归纳总结　①三类“不一定” a．生产者不一定是植物(如蓝细菌、硝化细菌)，植物不一定是生产者(如菟丝子营寄生生活，属于消费者)。b.消费者不一定是动物(如营寄生生活的微生物等)，动物不一定是消费者(如秃鹫、蚯蚓、蜣螂等以动植物遗体残骸或动物粪便为食的腐生动物属于分解者)。c.分解者不一定是微生物(如蚯蚓等动物)，微生物不一定是分解者(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” a．生产者一定是自养型生物，自养型生物一定是生产者。 b．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。 (2)生态系统的各成分关系 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”。 点拨　“非生物的物质和能量”和“生产者”两者之间为双向箭头，“非生物的物质和能量”指入箭头多，“生产者”指出箭头多。 3．生态系统的营养结构 (1)食物链 (2)食物网 提醒　①某一营养级的生物所代表的是该营养级的所有生物，不代表单个生物个体，也不一定是一个种群。 ②食物链中只包括生产者和消费者，不存在非生物的物质和能量及分解者。 ③食物网的复杂程度主要取决于有食物联系的生物种类，而非取决于生物数量。 4．构建食物链(网)的方法 (1)根据种群数量变化曲线图构建 (2)根据所含能量(生物量)构建 ①分析依据：根据相邻两个营养级间能量传递效率是10%～20%，可推测能量相差在5倍以内，很可能为同一营养级。 ②分析结果：图2生物可形成一条食物链：丙→甲→乙→丁；图3生物可形成食物网：。 营养级 A B C D Pg 15.9 870.7 1.9 141.0 表格中Pg表示生物同化作用固定能量的总量，根据能量多少和传递效率10%～20%可以确定食物链为B→D→A→C。 (3)根据生物体内有害物质的浓度“由少到多”构建食物链(网) 生物体 A B C D E 有机汞浓度/ppm 0.06 7 0.51 68 0.39 ①分析依据：重金属、农药等有害物质被生物体吸收后难以排出体外，所以此类物质会随着食物链逐级积累，即营养级越高的个体中含有有害物质的量越多。 ②分析结果：。 (1)荷塘中的动物、植物和微生物共同构成完整的生态系统(2020·江苏，15)(　×　) 提示　完整的生态系统还应包括非生物的物质和能量。 (2)农业生态系统中的蚯蚓和各种微生物均属于分解者(2020·江苏，24)(　×　) 提示　该生态系统中的蚯蚓和部分微生物属于分解者，有少数微生物属于消费者(如寄生细菌)或生产者(如硝化细菌)。 (3)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(2022·浙江6月选考，20)(　√　) (4)同种动物在不同食物链中可能属于不同营养级(2023·全国甲，5)(　√　) (5)作为次级消费者的肉食性动物属于食物链的第二营养级(2023·全国甲，5)(　×　) 提示　次级消费者属于第三营养级。 (6)营养级是指处于食物链同一环节上同种生物的总和(　×　) 提示　营养级是指处于食物链某一环节上的全部生物的总和，不一定是同种生物的总和。 生态系统组成成分的判断及食物链(网)的分析 稻田养蟹是生态农业的重要养殖方式，引种的中华绒螯蟹(河蟹)主要以浮萍、杂草等植物和有机碎屑为食，同时也能有效控制稻田病虫草害的发生。如图表示北方某蟹－稻复合养殖体系主要营养关系。请回答下列问题： (1)中华绒螯蟹在该生态系统中属于消费者和分解者，其作用分别是可以加快生态系统的物质循环、将有机碎屑中的有机物分解为无机物。 (2)该生态系统的营养结构由食物链和食物网组成，图中经过中华绒螯蟹的食物链有6条。 (3)中华绒螯蟹与鸟的种间关系是捕食和种间竞争，沙塘鳢所处的营养级是第三、四营养级。 (4)引入中华绒螯蟹后稗草生态位有什么变化？(答出两条即可) 提示　出现频率降低、种群密度减小、植株高度减小等。 (5)稻蟹养殖系统还可以减少农田间杂草的数量，减少病虫害的发生，使水稻增产。请从种间关系的角度，结合能量流动分析水稻增产的具体原因。 提示　水稻的捕食者减少，流向下一个营养级的能量减少，能量更多地积累在水稻中；水稻的竞争者减少，水稻获得的空间与资源增多，有利于水稻固定更多的太阳能。 考向一　生态系统组成成分及食物链(网)的分析 1．生态系统的组成成分包括生产者、消费者、分解者及非生物的物质和能量。下列关于生态系统组成成分的叙述，正确的是(　　) A．动物都属于消费者，其中食草动物属于第二营养级 B．细菌都属于分解者，其异化作用类型主要是需氧型和厌氧型 C．生产者属于自养型生物，是生态系统中最基本的生物成分 D．一种生物只能属于生态系统中的一种生物成分 答案　C 解析　食草动物属于第二营养级，多数动物属于消费者，但少数动物(如蚯蚓)能够分解动植物遗体残骸等，属于分解者，A错误；细菌的异化作用类型有需氧型和厌氧型，部分细菌属于分解者，少数细菌(如化能合成型细菌)属于生产者，B错误；生产者属于自养型生物，能够通过光合作用等制造有机物，是生态系统中最基本的生物成分，C正确；多数生物只属于生态系统中的一种生物成分，但有些生物(如捕蝇草、猪笼草等)既是生产者，也是消费者，D错误。 2．(2025·广东，13)食物链可以跨越不同生境(如图)。下列分析正确的是(　　) A．蜜蜂和油菜之间是互利共生关系 B．鱼在该食物链中属于四级消费者 C．增加鱼的数量可使池塘周边的油菜籽增产 D．将水陆生境联系成一个整体的关键种是鱼 答案　C 解析　互利共生是指两种生物长期共同生活在一起，相互依存，彼此有利，分开后至少一方不能正常生存，而蜜蜂与油菜分开后，各自能独立生活，二者的关系不是互利共生，A错误；在题图食物链中，鱼以蜻蜓幼虫为食，蜻蜓幼虫的食物在图中并未呈现，因此无法判断鱼的营养级，B错误；鱼以蜻蜓幼虫为食，则鱼的数量增加→蜻蜓数量减少→蜜蜂被捕食的量减少→蜜蜂数量增多，利于帮助油菜传粉，使油菜籽产量增加，C正确；由图可知，蜻蜓幼虫生活在水中，可作为鱼的食物，蜻蜓成虫生活在陆地，可捕食蜜蜂，因此将水陆两种生境联系在一起的关键生物是蜻蜓，D错误。 考点二　生态系统的能量流动及有关计算 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。 教材隐性知识　源于选择性必修2 P55“思考·讨论”：生态系统中的能量流动和转化遵循能量守恒定律。流入生态系统的能量一部分储存在生物体有机物中，而另一部分通过生物的呼吸作用以热能的形式散失至非生物环境中，两部分之和与流入生态系统的能量相等(填“相等”或“不相等”)。 2．能量流动过程 (1)能量流经第一营养级的过程 点拨　①图中第一营养级生产者固定的太阳能中，一部分能量用于呼吸消耗，余下的用于自身的生长、发育和繁殖，即积累的能量。 ②未被利用的能量是指未被自身呼吸作用消耗，也未被下一个营养级和分解者利用的能量。 (2)能量流经第二营养级的过程 由图分析得到： ①初级消费者摄入量(a)＝初级消费者的同化量(b)＋粪便量(c)。 ②同化量(b)＝呼吸作用散失的能量(d)＋用于生长、发育和繁殖的能量(e)。 ③用于生长、发育和繁殖的能量(e)＝遗体残骸被分解者利用的能量(f)＋次级消费者摄入量(i)＋暂时未被利用的能量(j)。 归纳总结　①某营养级的粪便量不属于该营养级的同化量，而属于上一营养级流向分解者的能量，如兔吃草时，兔粪便中的能量应为草流向分解者的能量，而不属于兔的同化量。 ②一个营养级所同化的能量的“2个”“3个”“4个”去路： “2个”去路：同化能量＝呼吸消耗的能量＋用于生长、发育和繁殖的能量。 “3个”去路(无时间单位)：同化能量＝呼吸消耗的能量＋分解者利用的能量＋流入下一营养级的能量。 “4个”去路(以年为单位)：同化能量＝呼吸消耗的能量＋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。 ③最高营养级的生物没有流入下一营养级的能量。 3．能量流动的特点 4．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 概念 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，并将图形按照营养级的次序排列形成的一个金字塔图形 如果金字塔中表示的是各个营养级的生物个体的数目比值关系，就形成数量金字塔 如果金字塔中表示的是各个营养级生物量(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 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干重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(用总干重来表示)可能低于浮游动物的生物量 5.研究能量流动的实践意义 提醒　能量利用率≠能量传递效率 (1)能量传递效率：能量在沿食物链流动的过程中，逐级减少，以“营养级”为单位，生态系统中，能量在相邻两个营养级间的传递效率是10%～20% (2)能量利用率：指有效利用的能量与其输入的总能量之比。一般来说，食物链越短，能量利用率越高。有时考虑分解者的参与，使营养结构更加复杂，以实现能量的多级利用，从而提高能量利用率。 (1)越冬灰鹤粪便中的能量不属于其同化量的一部分(2021·辽宁，19)(　√　) (2)营养级数量越多，相邻营养级之间的能量传递效率就越低(　×　) 提示　相邻营养级之间的能量传递效率的高低与营养级多少无关。 (3)营养级所处的位置越高，该营养级所具有的总能量就越多(　×　) 提示　能量逐级递减，营养级所处的位置越高，该营养级所具有的总能量就越少。 (4)第一营养级固定的能量可能小于第二营养级同化的能量(2024·山东，12)(　×　) 提示　生态系统的能量流动具有单向流动、逐级递减的特点，第一营养级固定的能量大于第二营养级同化的能量。 (5)生态金字塔中每个营养级的生物均属于同一食物链(2021·浙江6月选考，7)(　×　) 提示　生态金字塔中每个营养级的生物均属于食物网中的同一营养级，同一营养级的生物可能属于不同的食物链。 (6)菌渣作为农作物的肥料可实现能量的循环利用(2021·北京，11)(　×　) 提示　能量不能循环利用。 分析生态系统的能量流动及有关计算 依据泥鳅可以利用残饵、鱼粪为食以及循环经济原理，技术人员将稻田养河蟹和稻田养泥鳅两个生态系统有机地结合起来，形成稻护蟹，蟹吃饵料、杂草，泥鳅吃残饵、蟹粪，泥鳅粪肥田的“稻—蟹—泥鳅”农田生态系统，科研人员比较了三种农田模式的产量，结果如表，请回答以下问题： 45 m2的稻田中水稻、河蟹及泥鳅产量分析 生态系统类型 水稻产量/kg 河蟹产量/g 泥鳅产量/g 水稻单种 39.0 稻—蟹 41.4 2 203.3 稻—蟹—泥鳅 41.0 2 131.3 656 (1)输入“稻—蟹—泥鳅”农田生态系统的总能量包括生产者(水稻等)固定的太阳能和饵料中的化学能。 (2)河蟹会被鸟捕食，与鸟相比，河蟹的同化量/摄入量的比值明显较低，从食物类型分析，可能的原因是河蟹摄入的有机物中含有大量纤维素，不易消化吸收，大量能量随粪便排出。 (3)如图为“稻—蟹”农田生态系统中各营养级所含能量的示意图，其中a、a1、a2表示上一年留存下来仍未被利用的能量，e、e1、e2表示呼吸作用消耗的能量，c、c1、c2表示流向下一营养级的能量，河蟹用于自身生长、发育和繁殖的能量包括b2、c2、d2(用图中字母表示)。 (4)如图是能量流经该稻田第二营养级的示意图，图中的数值表示能量(单位：×10 kJ·m－2·a－1)。图中的C代表初级消费者用于自身生长、发育和繁殖等生命活动的能量(储存在有机物中的能量)；第二营养级到第三营养级的能量传递效率是17.6%。 (5)与“稻—蟹”农田模式相比，“稻—蟹—泥鳅”农田模式具有更高的经济效益，从能量流动的角度分析其原因。 提示　泥鳅吃残饵、蟹粪，实现了能量的多级利用，提高了能量的利用率。 考向二　生态系统的能量流动及有关计算 3．(2025·郑州一模)某研究小组对某退耕还草后的生态系统进行调查，绘制了如下能量流动图解，字母表示能量值。下列叙述正确的是(　　) A．流向鼠的能量a最少占紫花苜蓿同化量的10% B．图中没有表示出的生态系统成分是非生物的物质和能量 C．图中鼠未被利用的能量是指未被自身呼吸作用消耗，也未被后一个营养级和分解者利用的能量 D．鼠用于生长、发育和繁殖的能量等于a－b－c 答案　C 解析　能量传递效率是指两个营养级之间，而不是两个物种之间，A错误；生态系统的组成成分包括生产者、消费者、分解者以及非生物的物质和能量，图中没有标出分解者及非生物的物质和能量，B错误；图中鼠未被利用的能量d是指未被自身呼吸作用消耗，也未被后一个营养级(鹰)和分解者利用的能量，C正确；鼠用于生长、发育和繁殖的能量等于同化量a减去呼吸散失量b，即鼠用于生长、发育和繁殖的能量等于a－b，D错误。 4．(2025·黄山二模)下表为某湖泊生态系统各营养级的能量流动定量分析表，该生态系统能量主要在5个营养级间流动。通常营养级间能量传递效率在10%～20%范围内，表明生态系统的营养结构较复杂，稳定性较高。近年来，该湖泊开展了以放养鲢、鳙和控制凶猛肉食鱼类为主要措施的净水渔业，防控水华爆发。下列叙述错误的是(　　) 营养级 被捕食后的同化量 流向碎屑量 呼吸量 第五 0.026 6 0.270 3 0.425 3 第四 0.722 2 2.486 1 5.055 7 第三 8.264 109.71 218.84 第二 336.814 1 085.7 2 615.1 第一 4 037.614 8 294.5 0.000 0 注：①表中数字为能量数值，单位是t/(km2·a)；②该湖泊生态系统第一营养级的呼吸量参数设置为0.000 0。 A．第五营养级的同化量为0.722 2 t/(km2·a) B．第二营养级用于生长、发育和繁殖的能量为1 422.514 t/(km2·a) C．据表推测：该生态系统的营养结构较复杂，抵抗力稳定性较高 D．该湖泊的净水渔业措施利用了不同鱼类占据着不同的生态位 答案　C 解析　第五营养级的同化量应该是被捕食后的同化量、流向碎屑量与呼吸量之和，即0.026 6＋0.270 3＋0.425 3＝0.722 2 t/(km2·a)，A正确；第二营养级用于生长、发育和繁殖的能量为该营养级同化量－呼吸量，即(336.814＋1 085.7＋2 615.1)－2 615.1＝1 422.514 t/(km2·a)，B正确；第二到第三营养级的能量传递效率为336.814/4 037.61×100%≈8.34%，第三到第四营养级的能量传递效率为8.264/336.814×100%≈2.45%，可得由第二至第五各营养级间能量传递效率都小于10%，可推测该生态系统的营养结构较简单，抵抗力稳定性较低，C错误；该湖泊开展以放养鲢、鳙和控制凶猛肉食鱼类为主要措施的净水渔业，防控水华爆发，不同鱼类占据着不同的生态位，通过这种方式可以合理利用生态系统的资源，达到防控水华的目的，D正确。 归纳提升　能量流动的过程分析 (1)“拼图法”分析能量流动过程 (2)能量流动的相关“最值”计算 ①在食物网中 ②具有人工能量输入的能量传递效率计算 人工输入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。如求第二营养级到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(不包括人工输入第三营养级的能量)/第二营养级的同化量(包括人工输入第二营养级的能量)×100%。 5．(2025·四川眉山中学一模)如图分别示意生态系统某生物量金字塔(图1)和某数量金字塔(图2)，下列叙述正确的是(　　) A．第一营养级干重值可代表流经该生态系统的总能量 B．图1第三营养级到第四营养级能量传递效率约为13.6% C．上窄下宽的能量金字塔直观反映能量流动逐级递减的特点 D．数量金字塔呈上宽下窄的形态是由于害虫破坏了生态系统稳定性 答案　C 解析　能量传递效率是指相邻两个营养级之间同化量的比值；图1中仅给出了各营养级的干重值，干重值并不等同于同化量，所以无法根据这些干重值计算第三营养级到第四营养级的能量传递效率，A、B错误；能量金字塔上窄下宽，直观地反映了能量在生态系统中流动时逐级递减的特点，即营养级越高，所含能量越少，C正确；数量金字塔呈现上宽下窄的形态，是因为昆虫个体小，数量多，树个体大，数量少，这是不同生物个体大小和数量的自然差异导致的，而不是害虫破坏了生态系统稳定性，D错误。 6．(2025·开封三模)如图为典型的农作物秸秆多级利用示意图，下列叙述错误的是(　　) A．该生态系统比自然生态系统优越的最大特点是物质、能量的多层分级利用 B．菌床和排泄物的杂屑最终回田，这主要体现了生态工程的循环原理 C．秸秆的多级利用提高了能量的利用效率和能量的传递效率 D．流经此生态系统的总能量是农作物固定的太阳能的总量 答案　C 解析　该生态系统最大的特点是实现了物质、能量的多层分级利用，使农作物秸秆、动物粪便、分解者中的能量得到充分利用，A正确；菌床和动物排泄物回田体现了生态工程的循环原理，减少整个生产环节“废物”的产生，B正确；秸秆的多级利用提高了能量的利用效率，但不能提高能量的传递效率，C错误；根据题图分析可知，流经该农业生态系统的总能量是农作物固定的全部太阳能，D正确。 一、基础排查 1．判断下列有关生态系统结构的叙述 (1)在一定空间内，由生物群落与它的非生物环境相互作用而形成的统一整体叫作生态系统(　√　) (2)生态系统的结构由生产者、消费者、分解者及非生物的物质和能量组成(　×　) 提示　生态系统的结构包括组成成分和营养结构，组成成分包括生产者、消费者、分解者和非生物的物质和能量，营养结构包括食物链和食物网。 (3)植物都属于生产者，生产者可将太阳能固定在它们所制造的有机物中(　×　) 提示　有些植物(如菟丝子)为寄生生物，属于消费者，不属于生产者。 (4)大豆根部的根瘤菌属于生态系统中的消费者，消费者能加快生态系统的物质循环(　√　) (5)分解者是生态系统的关键成分，能将动植物遗体残骸和动物粪便分解成无机物(　√　) (6)某条食物链：卷叶蛾→螳螂→黄雀，黄雀位于第三营养级(　×　) 提示　食物链的起点是生产者。 (7)以植食性动物为食的动物称为次级消费者，属于第四营养级(　×　) 提示　次级消费者属于第三营养级。 (8)消费者与消费者之间既可能是捕食关系，也可能是种间竞争关系(　√　) (9)生态系统中同一营养级的生物可以有多种，但是每一种生物只能位于一个营养级(　×　) 提示　食物网中一种生物可位于多个营养级。 2．判断下列关于生态系统中能量流动的叙述 (1)输入某生态系统中的能量可能不止是生产者固定的太阳能(　√　) (2)初级消费者摄入的能量包含初级消费者同化的能量和其粪便中的能量(　√　) (3)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(　×　) 提示　处于最高营养级的生物所同化的能量不会再流向下一营养级。 (4)生态系统中的能量最终以热能形式散失到环境中(　√　) (5)一只狼捕食了一只兔子，则这只兔子中约有10%～20%的能量流入狼的体内(　×　) 提示　10%～20%是相邻两个营养级之间的传递效率，而不是两个个体之间。 (6)任何生态系统都需要不断得到来自系统外的能量补充，以便维持生态系统的正常功能(　√　) (7)自然生态系统中，生物数量金字塔存在倒置情形，能量金字塔和生物量金字塔则不存在(　×　) 提示　自然生态系统中，生物数量金字塔和生物量金字塔存在倒置情形，能量金字塔则不存在。 (8)与传统鱼塘相比，桑基鱼塘可显著提高不同营养级之间的能量传递效率(　×　) 提示　与传统鱼塘相比，桑基鱼塘可显著提高能量的利用率，但不能提高不同营养级之间的能量传递效率。 (9)在农田中除草、捉虫可使能量持续高效地流向对人类最有益的部分(　√　) 二、要语必背 1．(选择性必修2 P48)生态系统：在一定空间内，由生物群落与它的非生物环境相互作用而形成的统一整体。 2．(选择性必修2 P50)生态系统的结构包括生态系统的组成成分和营养结构(食物链和食物网)。 3．(选择性必修2 P50)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。 4．(选择性必修2 P50)在生态系统中，生产者通过光合作用，将太阳能固定在它们所制造的有机物中，太阳能转化成化学能，从而可以被生物所利用，因此，生产者可以说是生态系统的基石。 5．(选择性必修2 P50)消费者通过自身的新陈代谢，能将有机物转化为无机物，这些无机物排出体外后又可以被生产者重新利用。可见，消费者的存在能够加快生态系统的物质循环。 6．(选择性必修2 P50)分解者能将动植物遗体残骸和动物粪便分解成无机物，生产者、消费者和分解者是紧密联系，缺一不可的。 7．(选择性必修2 P51)食物网：食物链彼此相互交错连接成的复杂营养关系。 8．(选择性必修2 P52)错综复杂的食物网是使生态系统保持相对稳定的重要条件。食物网越复杂，生态系统抵抗外界干扰的能力就越强。 9．(选择性必修2 P52)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就是沿着这种渠道进行的。 10．(选择性必修2 P54)能量流动：生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。 11．(选择性必修2 P56)生态系统中的能量单向流动的原因：食物链中的捕食关系是长期自然选择的结果，不可逆转；生产者不能再利用散失的能量。 12．(选择性必修2 P56)能量流动逐级递减的原因：某个营养级同化的能量自身呼吸要消耗一部分，还有一部分被分解者分解利用，还有一部分未被利用，所以不能将全部的能量流入下一个营养级。 13．(选择性必修2 P57)能量金字塔直观地反映出生态系统各营养级间能量的关系，由于能量在流动过程中总是逐级递减，因此能量金字塔通常都是上窄下宽的金字塔形。 14．(选择性必修2 P58)从能量流动的角度分析，建设沼气池的意义是实现了对能量的多级利用，从而大大提高了能量的利用率。 15．(选择性必修2 P58)从能量流动的角度分析，合理确定草场载畜量的目的是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。 课时精练 [分值：100分] [1～12题，每题6分，共72分] 一、选择题 1．(2025·黄冈期中)地球上存在多种多样的生态系统。下列关于生态系统的组成成分和营养结构的叙述，错误的是(　　) A．非生物的物质和能量包括光、热、水、空气、无机盐等 B．生产者是生态系统的基石，它们一定是自养型生物 C．次级消费者是以初级消费者为食的肉食性动物，属于第二营养级 D．生态系统是开放的系统，需要通过不断获取外界能量来维持系统的有序性 答案　C 解析　生态系统的组成成分包括生物成分和非生物成分，非生物成分指的是非生物的物质和能量，包括光、热、水、空气、无机盐等，A正确；生产者通过自养方式(如光合作用或化能合成作用)将无机物转化为有机物，是生态系统的基石，且均为自养型生物，B正确；次级消费者是以初级消费者为食的肉食性动物，属于第三营养级，C错误；生态系统是开放系统，需要依赖外界能量(如太阳能)输入以维持其结构和功能的有序性，D正确。 2．(2022·广东，6)如图表示某生态系统的食物网，其中字母表示不同的生物，箭头表示能量流动的方向。下列归类正确的是(　　) A．a、c是生产者 B．b、e是肉食动物 C．c、f是杂食动物 D．d、f是植食动物 答案　C 解析　a在食物链的起点，是生产者，c能捕食b等，属于消费者，A错误；b在食物链的起点，是生产者，B错误；c和f都能捕食生产者a、b，也都能捕食消费者e，所以c和f属于杂食动物，d是植食动物，C正确，D错误。 3．(2025·黑吉辽蒙，5)如图为某森林生态系统的部分食物网。下列叙述正确的是(　　) A．图中的生物及其非生物环境构成生态系统 B．野猪数量下降时，虎对豹的排斥加剧 C．图中的食物网共由6条食物链组成 D．树木同化的能量约有10%～20%流入到野猪 答案　B 解析　图中的生物只有生产者和消费者，缺少分解者，所以图中的生物及其非生物环境不能构成生态系统，A错误；野猪数量下降，虎和豹会竞争剩余的食物资源(如野兔、 梅花鹿)，生态位重叠加剧，进而导致虎对豹的排斥加剧，B正确；分析题图可知，图中的食物网共由8条食物链组成，分别是树木→野猪→虎、树木→梅花鹿→虎、树木→梅花鹿→豹、草→野猪→虎、草→梅花鹿→虎、草→梅花鹿→豹、草→野兔→虎、草→野兔→豹，C错误；能量在相邻两个营养级间的传递效率是10%～20%，并非某种生物到另一种生物的传递效率，D错误。 4.如图为基于a种群取食偏好绘制的生态系统食物网，d为某种植物。图中虚线和实线箭头均表示捕食关系，实线箭头的粗细与能量多少呈正相关。下列叙述错误的是(　　) A．图中食物网包含了3条食物链 B．a与b之间存在种间竞争关系 C．图中d、c、b指向a的箭头逐渐加粗，不符合能量逐级递减 D．图中d、c、b指向a的箭头逐渐加粗，说明a更偏好取食b 答案　C 解析　图中食物网中共包含了3条食物链，分别是d→a，d→c→a，d→c→b→a，A正确；据图可知，a和b均以c为食，说明二者之间存在种间竞争关系，B正确；实线箭头的粗细与能量多少呈正相关，图中d、c、b指向a的箭头逐渐加粗，说明a更偏好取食b，但仍符合能量逐级递减的特点，C错误，D正确。 5．(2025·绵阳模拟)如图表示某人工鱼塘生态系统以及能量流动过程中部分环节涉及的能量值[单位为103kJ/(m2·a)]。下列叙述正确的是(　　) A．流经该人工生态系统的总能量是生产者固定的太阳能 B．能量从第一营养级到第二营养级传递的效率为12.7% C．①②分别代表的是呼吸消耗量、鱼塘输出产品的能量 D．该生态系统的组成成分由图中所有的生物和阳光构成 答案　C 解析　分析题图可知，流经该人工生态系统的总能量是生产者固定的太阳能和输入的有机物中的能量，A错误；流入某一营养级的能量为该营养级的同化量，肉食动物从植食动物获得的能量为(2.1＋0.25＋0.05＋5.1－5)×103 kJ/(m2·a)＝2.5×103 kJ/(m2·a)，植食动物的同化量为(4＋8＋0.5＋2.5)×103 kJ/(m2·a)＝1.5×104 kJ/(m2·a)，第二营养级有机物输入2×103 kJ/(m2·a)，故生产者的同化量为(23＋70＋3＋15－2)×103 kJ/(m2·a)＝1.09×105 kJ/(m2·a)，能量从第一营养级到第二营养级传递的效率为1.3×104÷1.09×105×100%≈11.9%，B错误；分析题图可知，生产者、植食动物、肉食动物、顶位肉食动物、分解者均产生了①，即①为呼吸消耗量，生产者以及顶位肉食动物的能量储存在②中，即②代表鱼塘输出产品的能量，C正确；生态系统的组成成分包括生产者、消费者、分解者及非生物的物质和能量，图中的所有生物并没有包含该生态系统的全部生物，且非生物环境还包括空气、水等，D错误。 6．某稳定的生态系统某时刻形成了上宽下窄的生物量金字塔。该生态系统无有机物的输入与输出，下列叙述错误的是(　　) A．能量不能由第二营养级流向第一营养级 B．数量金字塔不会呈现上宽下窄倒置的金字塔形 C．流入分解者的有机物中的能量都直接或间接来自第一营养级固定的能量 D．生态金字塔中的每层级代表一个营养级，但不包括分解者 答案　B 解析　在生态系统中，能量流动是单向的，只能从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，这是由食物链的捕食关系决定的，所以能量不能由第二营养级流向第一营养级，A正确。数量金字塔可能会呈现上宽下窄倒置的金字塔形，比如一棵大树上可能有许多昆虫(第二营养级)以其为食，此时昆虫的数量多于大树(第一营养级)，数量金字塔倒置，B错误。在该生态系统无有机物输入与输出的情况下，生态系统中的能量最初来源是第一营养级固定的能量。流入分解者的能量，无论是来自生产者(第一营养级)的遗体残骸，还是来自其他营养级生物的遗体残骸、粪便等，追根溯源都来自第一营养级固定的能量，C正确。生态金字塔包括能量金字塔、生物量金字塔和数量金字塔等，通常每一层级代表一个营养级，分解者不参与食物链组成营养级，所以生态金字塔不包括分解者，D正确。 7．(2025·合肥二模)为把饭碗牢牢地端在自己手里，农民们采取了如下生产措施来增加产量：①人工除草、灭虫；②选择不同农作物进行间作套种；③温室种植时，适当降低夜间温度；④对水稻、小麦等农作物施用农家肥。从能量流动的角度分析，下列叙述正确的是(　　) A．①能减少营养级数量，使能量更多地流向对人类有益的部分 B．②能通过时间和空间上的合理配置，增大流入系统的总能量 C．③使能量转化、散失速率变慢，降低了作物对光能的利用率 D．④能为农作物额外补充无机盐和能量，提高了光合作用速率 答案　B 解析　人工除草可以调整生态系统的能量流动关系，使更多的能量流向对人类最有益的部分，但是不会减少营养级，A错误；不同农作物对光照、水分、养分等的需求和利用时间不同，间作套种可以使不同农作物在不同时间和空间上充分利用资源，增大了流入该农业生态系统的总能量，B正确；降低夜间温度可以减少呼吸作用对有机物的消耗，使更多的能量保留在农作物体内，有利于有机物的积累，并没有降低作物对光能的利用率，C错误；农家肥含有大量的有机物，这些有机物被土壤中的微生物分解后，可以为农作物额外补充无机盐。但农家肥中的能量不能被农作物直接利用，农作物进行光合作用所需的能量来自光能，而不是农家肥提供的能量，D错误。 8．(2025·黄山一模)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。下列叙述错误的是(　　) 项目 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/ [105 J/(m2·a)] 90 42 84 13.5 3 A.初级消费者呼吸作用中以热能形式散失的能量，不能流向生产者 B．初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量为1.05×106 J/(m2·a) C．该生态系统的生产者有15%的能量流入下一营养级，其余的能量用于自身呼吸或流向分解者 D．初级消费者粪便中的能量为7.05×106 J/(m2·a)，该能量由生产者和陆地的植物残体流向分解者 答案　C 解析　初级消费者呼吸作用以热能形式散失的能量进入大气中，不能重新回收利用，也不能流向生产者再利用，A正确；初级消费者同化的能量为13.5×105 J/(m2·a)，初级消费者呼吸消耗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－呼吸消耗的能量＝(13.5－3)×105＝1.05×106 J/(m2·a)，B正确；表格没有显示生产者流入初级消费者的能量，因此无法计算生产者有多少能量流入下一营养级，C错误；初级消费者粪便中的能量＝初级消费者摄入量－初级消费者同化量＝(84－13.5)×105＝7.05×106 J/(m2·a)，该能量属于生产者的同化量，以残体形式流向分解者，D正确。 9．(2025·湖北八校联考)如表是对某荒地中一个由植物、田鼠和鼬3个环节组成的食物链进行能量流动的分析，其中GP表示生物体同化量，NP表示生物体储存的能量，R表示呼吸作用消耗的能量，单位是kJ/(m2·a)。下列叙述错误的是(　　) 食物链环节 未利用 GP NP R 植物 210.69×109 248.28×109 211.43×109 36.85×109 田鼠 1.85×106 736.88×106 25.12×106 711.76×106 鼬 － 232.79×105 5.44×105 227.35×105 A.从表中数据可以得出植物的NP中只有很少一部分被下一个营养级利用 B．田鼠和鼬呼吸作用消耗的能量很高，被同化的能量绝大部分以热能的形式散失 C．第二、三营养级之间的能量传递效率约为3.16%，不符合生态系统中能量流动的特点 D．据表推测以鼬为主要食物的捕食者需扩大捕食范围才能维持种群的延续 答案　C 解析　植物的NP(储存能量)为211.43×109 kJ/(m2·a)，而田鼠的同化量(GP)为736.88×106 kJ/(m2·a)，仅占植物NP的约0.35%，说明植物NP中极少部分被下一营养级利用，A正确；上下营养级之间能量传递效率是指相邻两个营养级(该营养级所有生物)的同化量之比，图中田鼠到鼬的传递效率不能代表相邻营养级的所有生物之间的能量传递效率，C错误；能量流动具有单向流动和逐级递减的特点，营养级越多损耗的能量越多，所以据图推测以鼬为主要食物的捕食者需较大捕食范围才能得到足够的能量维持种群的延续，D正确。 10．(2025·广安二模)生态学家对一个结构相对简单的天然湖泊——赛达伯格湖的能量流动进行了定量分析，图中数字为能量数值，单位是J/(cm2·a)。下列叙述正确的是(　　) A．图中“生产者→植食性动物→肉食性动物”构成了一条食物链 B．肉食性动物粪便中的能量将流向分解者，包含在图中的“2.1”中 C．与冬季相比，夏季生物量金字塔的形态不会发生变化 D．“未固定”是指未被固定的太阳能，“未利用”是指未被自身呼吸消耗的能量 答案　B 解析　食物链是由生产者和消费者通过捕食关系形成的营养结构，其中的生物必须是具体的物种，而图中“生产者→植食性动物→肉食性动物”只是生物类群，不是具体的物种，不能构成一条食物链，A错误；肉食性动物粪便中的能量属于上一营养级(植食性动物)同化的能量，将流向分解者，图中植食性动物流向分解者的能量为2.1 J/(cm2·a)，所以肉食性动物粪便中的能量包含在图中的“2.1”中，B正确；生物量金字塔的形态可能会因季节变化而发生变化，例如，夏季植物生长旺盛，生产者生物量可能增加，而冬季则可能减少，C错误；“未固定”是指未被生产者固定的太阳能，“未利用”是指在一定时间内未被自身呼吸作用消耗，也未被下一营养级和分解者利用的能量，D错误。 11．(2025·眉山三模)科学家在对陆地生态系统能量流动的研究过程中，将消费者和分解者分为两个亚系统，前者以消费活的生物体为主，属于牧食食物链，后者以分解死有机物质为主，属于碎食食物链，部分能量流动模型如图所示。下列叙述错误的是(　　) A．据图可知，碎食食物链中的能量可以再进入死有机物质进而被再利用 B．图中R代表呼吸作用所散失的热量，C1、C2和M既可作为消费者，又可作为分解者 C．根据图中的信息，无法比较碎食食物链、牧食食物链中相邻营养级之间能量传递效率大小 D．流经碎食食物链的总能量除尸体和粪便、生产者能量外，还可能有其他来源 答案　B 解析　碎食食物链中的生物通过分解死有机物质获取能量，这些能量在生物的生命活动过程中一部分以热能等形式散失，而死有机物质中的一些物质成分等可以再次进入死有机物质中，进而被重新利用，A正确；图中R代表呼吸作用散失的热量，C1、C2属于消费者，D是食碎屑者，M是微生物，D、M属于分解者，Mi是食微生物者，属于消费者，B错误；碎食食物链和牧食食物链相邻营养级之间的能量传递效率并没有固定的大小关系，无法比较碎食食物链、牧食食物链中相邻营养级之间能量传递效率大小，C正确；从图中可以看出，碎食食物链的能量来源除了两个亚系统的尸体和粪便以及净初级生产量外，还有其他来源，比如可能存在的一些未被明确标注的有机物质等，D正确。 12．(2024·江苏，4)为了防治莲藕食根金花虫，研究者在藕田套养以莲藕食根金花虫为食的泥鳅、黄鳝，并开展相关研究，结果见表。下列叙述错误的是(　　) 套养方式 莲藕食根金花虫防治率/% 藕增产率/% 单独套养泥鳅 81.3 8.2 单独套养黄鳝 75.7 3.6 混合套养泥鳅和黄鳝 94.2 13.9 A.混合套养更有利于防止莲藕食根金花虫、提高藕增产率 B．3种套养方式都显著提高了食物链相邻营养级的能量传递效率 C．混合套养中泥鳅和黄鳝因生态位重叠而存在种间竞争关系 D．生物防治优化了生态系统的能量流动方向，提高了经济效益和生态效益 答案　B 解析　套养可以使该生态系统中食物网更复杂，但并不能提高食物链相邻营养级的能量传递效率，B错误；泥鳅和黄鳝都以莲藕食根金花虫为食，可能会在资源获取上产生种间竞争，因此混合套养中泥鳅和黄鳝因生态位重叠而存在种间竞争关系，C正确。 二、非选择题 13．(16分)(2025·四川部分学校一模)生态农业是指运用生态学原理，在环境与经济协调发展的思想指导下，应用现代科学技术建立起来的多层次、多功能的综合农业生产体系。如图表示利用生态学相关原理，将种植业、养殖业和渔业进行有机整合而形成的稻田生态系统能量流动过程与人类干预环节。如表为稻田生态系统中部分能量流动情况。 生物类型 X 传递给分解者的能量 未利用的能量 传给下一营养级的能量 外来有机物输入的能量 生产者 62 8.3 － 23.0 0 初级消费者 12.5 2.5 13.0 Y 8.0 次级消费者 7.4 — 6.2 Z 15.0 三级消费者 4.7 0.8 3.3 1.8 8 稻田生态系统中部分能量流动情况[单位：106 kJ/(cm2·a)] (1)该稻田生态系统的结构包括________________________。稻田中许多土壤动物有较强的活动能力，而且身体微小，所以常用____________的方法进行采集和调查。为获得最大的经济效益，鱼的种群数量最好控制在K/2左右，其原因是_______________________________。 (2)表中X代表的能量为________________，Y代表的能量值等于________kJ/(cm2·a)，第三营养级与下一营养级之间的能量传递效率约为________。 (3)稻田中往往分布着杂草等植物以及二化螟等水稻虫害动物，利用性引诱剂诱杀农田害虫属于________防治。研究发现，适宜的人类干预可有效提高农田生态系统的主体生产者的产量，请结合图示，从种间关系的角度分析其原因：____________________________________(答出1点即可)。 答案　(1)生态系统的组成成分和营养结构(食物链和食物网)　取样器取样　此时种群增长速率最快，种群数量能在短时间内快速恢复 (2)呼吸作用散失的能量　3×106　14.4% (3)生物　通过除草剂、人工和鱼鸭除草，降低杂草等其他生产者与主体生产者之间的竞争；通过捕杀害虫、释放天敌和养殖鱼鸭降低以主体生产者为食的有害的初级消费者的数量，使水稻生长良好 解析　(1)生态系统的结构包括生态系统的组成成分(非生物物质和能量、生产者、消费者和分解者)和营养结构(食物链和食物网)；对于稻田中活动能力较强且身体微小的土壤动物，常采用取样器取样法进行采集和调查，这是因为该方法适合调查这类不易被直接观察和捕捉的小型土壤动物；在种群增长的“S”形曲线中，种群数量在K/2左右时，种群的增长速率最快，因此捕捞后将鱼的种群数量最好控制在K/2左右，这样种群数量能够在短时间内快速恢复，可以持续获得较大的经济效益。(2)根据能量流动过程，同化量＝呼吸作用散失的能量＋用于自身生长、发育和繁殖的能量，其中用于自身生长、发育和繁殖的能量＝传递给分解者的能量＋未利用的能量＋传给下一营养级的能量，结合表中信息可得，X代表的能量为呼吸作用散失的能量。根据题目信息可知此生态系统有人类干预，因此流入消费者的能量有两个来源：从上一营养级同化量＋外来有机物输入，结合上述分析可获得消费者的能量计算公式：外来有机物输入＋同化量＝呼吸作用散失的能量＋传递给分解者的能量＋未利用的能量＋传给下一营养级的能量，分析表中数据可得，第二营养级(初级消费者)能量计算等式为：23＋8＝12.5＋2.5＋13＋Y，计算可得Y＝3×106 kJ/(cm2·a)。分析表中数据可得：第三营养级(次级消费者)传给下一营养级的能量Z＝4.7＋0.8＋3.3＋1.8－8＝2.6×106 kJ/(cm2·a)，第三营养级的同化量＝15＋Y＝18×106 kJ/(cm2·a)，第三营养级与下一营养级之间的能量传递效率＝Z/(15＋Y)×100%＝2.6/18×100%≈14.4%。(3)利用性引诱剂诱杀农田害虫属于生物防治；性引诱剂可以吸引害虫的雄性个体，干扰害虫的正常交配，从而降低害虫的出生率，达到控制害虫的目的。从种间关系的角度来看，在稻田生态系统中，通过除草剂、人工与鱼鸭除草，减少了杂草等其他生产者的数量，降低杂草等其他生产者与主体生产者(水稻)之间的竞争，使水稻能够获得更多的资源，如阳光、水分、无机盐等；同时，通过捕杀害虫、释放天敌和养殖鱼鸭等方式，降低了以生产者为食的有害的初级消费者(如二化螟等水稻虫害动物)的数量，减少了水稻被捕食的压力，使水稻生长良好，从而有效提高了农田生态系统主体生产者的产量。 14．(12分)(2024·天津，13)海洋生态系统的结构与功能研究对渔业资源管理具有指导意义。渤海十年间相关调查数据统计如下。 表1　渤海生态系统各营养级间的转换效率(%) 营养级 十年前 当前 Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ 浮游植物 6.7 14.7 18.6 19.6 8.9 19.9 25.0 23.5 碎屑 7.2 15.4 18.8 19.7 6.8 21.3 24.5 23.9 注：转换效率为相邻两个营养级间生产量(用于生长、发育和繁殖的能量)的比值。 (1)捕食食物链以浮游植物为起点，碎屑食物链以生物残体或碎屑为起点，两类食物链第Ⅱ营养级的生物分别属于生态系统的______________和______________。 (2)由表1可知，当前捕食食物链各营养级间的转换效率比十年前__________，表明渤海各营养级生物未被利用的和流向碎屑的能量____________________________________。 (3)“总初级生产量/总呼吸量”是表征生态系统成熟度的重要指标，数值越小，成熟度越高，数值趋向于1时，生态系统中没有多余的生产量可利用。据此，分析表2可知，_____________时期渤海生态系统成熟度较高，表示______________________减少，需采取相应管理措施恢复渔业资源。 表2　渤海生态系统特征(t·km－2·a－1) 系统特征 十年前 当前 总初级生产量 2 636 1 624 总呼吸量 260 186 注：总初级生产量表征生产者通过光合作用固定的总能量。 答案　(1)消费者　分解者　(2)高　减少　(3)当前　剩余生产量(或多余的生产量或可利用生产量) 解析　(2)分析表1数据可知，当前捕食食物链各营养级间的转换效率比十年前高，即相邻两个营养级间用于生长、发育和繁殖的能量的比值更高，说明渤海各营养级生物未被利用的和流向碎屑的能量减少。(3)分析表2数据可知，十年前生态系统成熟度＝总初级生产量/总呼吸量＝2 636÷260≈10.14，当前生态系统成熟度＝1 624÷186≈8.73，数值更小，所以当前时期渤海生态系统成熟度较高，表示生态系统中多余的生产量减少，需要采取相应管理措施恢复渔业资源。 学科网（北京）股份有限公司 $