2027届高考生物人教版一轮复习导学案：生态系统的结构与能量流动

该高中生物学高考复习导学案系统梳理了生态系统的结构与能量流动核心考点，以组成成分、营养结构为基础，能量流动过程、特点及生态金字塔为延伸，构建“结构-功能-应用”知识网络，通过基础自测题和考向问题链引导学生自主辨析概念，形成生命观念中的生态观和物质与能量观。 亮点在于分层诊断与进阶式能力培养，开篇设置5道基础自测题帮助学生自主定位薄弱点，考向分析结合高考真题和模拟题，如食物网分析题培养科学思维，情境探究（加拿大一枝黄花防治）和创新情境（翡翠贻贝养殖数据）提升探究实践能力。每个模块配有规律方法总结和错题归因表，助力学生个性化复习，教师可通过学情精准指导，实现因材施教。

2027届高考生物人教版一轮复习导学案：生态系统的结构与能量流动 课标要求：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.举例说明利用能量流动规律，人们能够更加科学、有效地利用生态系统中的资源。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。 考点一　生态系统的结构 1.生态系统 2.生态系统的组成成分 （1）组成成分：非生物的物质和能量、生产者、消费者、分解者。 （2）三种生物成分的比较 （3）生态系统各成分之间的联系 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”。 3.生态系统的营养结构——食物链和食物网 （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。 基础自测 （1）（选必2 P49～50“正文拓展”）农田中的庄稼、所有动物和非生物环境相互作用共同构成农田生态系统。（×） （2）不同种类的生物获取物质和能量的途径相同。（×） （3）（2024·贵州卷）与豆科植物共生的根瘤菌属于分解者。（×） （4）（2023·全国甲卷）作为次级消费者的肉食性动物属于食物链的第二营养级。（×） （5）（经典高考题）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。（√） 能力进阶 考向1　生态系统成分及相互关系的判断 1.生态系统是指在一定的空间内，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。下列有关生态系统组成成分的叙述，正确的是（　　） A.太阳光来源于地球以外，不属于生态系统的成分 B.蚯蚓是需氧生物，在生态系统中属于消费者 C.病毒是异养生物，在生态系统中属于分解者 D.硝化细菌是自养生物，在生态系统中属于生产者 解析：D　太阳光属于生态系统中的组成成分，A错误；蚯蚓是需氧生物，在生态系统中属于分解者，B错误；病毒是异养生物，营寄生生活，在生态系统中属于消费者，C错误；硝化细菌是自养生物，在生态系统中属于生产者，D正确。 归纳总结 生态系统三种成分的判断 （1）判断生产者时要注意是否为自养型生物，若为自养型生物，则为生产者。 （2）判断消费者时要特别注意异养型、非腐生等关键词，植物、微生物也有可能为消费者。 （3）判断分解者的主要依据是能否把动植物的遗体残骸和动物的粪便等中的有机物转变成无机物，即营腐生生活，如蚯蚓。 考向2　食物链和食物网的分析 2.（2022·广东卷）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 解析：C　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都能以生产者a、b为食，也都能捕食消费者e，所以c和f属于杂食动物，C正确；d是植食动物，但由C选项可知，f属于杂食动物，D错误。 3.（2026·河北邢台模拟）如图是某草原生态系统中的食物网。下列叙述正确的是（　　） A.图中存在3条食物链，鹰属于第三、第四和第五营养级 B.该生态系统组成成分包括图示中的生物成分与非生物的物质 C.如果鼠种群的死亡率上升，则鼠种群的数量将会下降 D.如果蛇从该生态系统中消失，理论上鹰的环境容纳量会变大 解析：D　据图分析，该食物网共有3条食物链，分别是植物→兔→鹰，植物→鼠→鹰，植物→鼠→蛇→鹰；由3条食物链可知，鹰属于第三、第四营养级，A错误；草原生态系统组成成分中除食物链的生物成分外，还包括分解者和非生物的物质和能量，B错误；鼠种群的死亡率上升不一定会导致其种群的数量下降，若出生率大于死亡率，则种群数量上升；若出生率小于死亡率，则种群数量下降，C错误；如果蛇从该生态系统中消失，食物链缩短，传递到鹰的能量增多，理论上鹰的环境容纳量会变大，D正确。 规律方法 食物链（网）中各营养级生物数量的变动分析 （1）“一级生物若减少，其他生物跟着跑”：若处于食物链第一营养级的生物数量减少，则整条食物链中的其他生物的数量都会减少。 （2）“如果天敌患了病，先增后减再稳定”：若“天敌”一方数量减少，则短时间内被捕食者的数量会增加，但从长时间来看，其数量会先增加后因种内竞争加剧而减少，最后趋于稳定。 （3）复杂食物网中某种群数量变化引起的连锁反应 ①生产者数量一般保持稳定。 ②最高营养级的生物种群数量一般保持稳定。 ③以中间环节少的食物链为分析依据，分析一种生物对另一种生物的影响。 ④处于最高营养级的生物同时占有不同的营养级级别时，若某种原因导致其平均营养级级别降低，则其种群数量最终会增加，反之，则减少。 考点二　生态系统的能量流动 1.能量流动的概念理解 教材边角 （选必2 P54“科学方法”）如果将一个营养级的所有种群作为一个整体来研究能量流动的情况，其优点是将一个营养级的所有种群作为一个整体来研究能量流动，可以比较精确地测量每一个营养级能量的输入值和输出值。 2.能量流动的过程 （1）第一营养级能量流动 （2）第二营养级及其后营养级能量流动 由图分析得到： ①初级消费者摄入量＝初级消费者的同化量＋粪便量。 ②同化量＝呼吸作用散失的能量＋用于生长、发育和繁殖的能量。 ③用于生长、发育和繁殖的能量＝遗体残骸被分解者利用的能量＋流入次级消费者的能量＋暂时未被利用的能量。 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 生物量金字塔 数量金字塔 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 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 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 一般生物有机物的总干重沿食物链升高而逐级递减 一般生物个体数目在食物链中随营养级升高而逐级递减 特点 通常都是正金字塔形 一般为正金字塔形，但在开阔海洋的生态系统中，会出现“倒置” 一般为正金字塔形，但可能出现“倒置”，如“树→昆虫→鸟” 5.研究能量流动的实践意义 （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和设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用。 （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。 基础自测 （1）（选必2 P55“图3-5”）家兔粪便中的能量与尿液中的能量都不属于家兔的同化量。（×） （2）（选必2 P57“正文”）在自然生态系统中，能量金字塔和生物量金字塔可以出现上宽下窄的倒置现象。（×） （3）（2022·江苏卷）人为操纵生态系统营养结构有利于调整能量流动方向和提高能量传递效率。（×） （4）（选必2 P57“正文”）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。（√） 情境探究 加拿大一枝黄花被当作观赏植物引进我国，很快就适应了当地环境，但由于人们的管理不善，加拿大一枝黄花逃逸到野外并表现出破坏性。研究发现湖羊喜食加拿大一枝黄花，而且加拿大一枝黄花的种子很难逃过羊的消化道，湖羊粪便里连它的种子都不会留下，因此湖羊可以很好地防治加拿大一枝黄花。湖羊防治加拿大一枝黄花的食物链中，湖羊到人的能量流动如图所示。 （1）加拿大一枝黄花引入我国后，造成严重的生态破坏，原因可能是什么？（答出1点）。 提示：植株较高、根系发达，竞争力强；气候适宜，繁殖能力强，没有天敌等。 （2）图中A代表什么？数值是多少？能量从湖羊到人的传递效率是多少？（保留一位小数）。 提示：湖羊的同化量；7.5×108；12.7%。 （3）某养殖专业户组织村民收割加拿大一枝黄花用于养殖湖羊。根据每天的收割量确定湖羊的养殖数量，保证加拿大一枝黄花中的能量有效利用，由此说明研究能量流动的意义是什么？ 提示：说明研究生态系统的能量流动，可以帮助人们合理调整能量流动关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。 　“拼图法”分析能量流动过程 （1）W1、D1指相应营养级的同化量，B1、B2指相应营养级中未利用的能量。 （2）各营养级用于生长、发育和繁殖的能量为B1＋C1＋D1和B2＋C2＋D2。 （3）能量传递效率不会是100%。由图可以看出，相邻两个营养级的传递效率等于D1/W1×100%。 （4）利用“拼图法”可得关系式 能力进阶 考向1　能量流动的过程分析 1.（2025·山东卷）某时刻某动物种群所有个体的有机物中的总能量为①，一段时间后，此种群所有存活个体的有机物中的总能量为②，此种群在这段时间内通过呼吸作用散失的总能量为③，这段时间内死亡个体的有机物中的总能量为④。此种群在此期间无迁入迁出，无个体被捕食，估算这段时间内用于此种群生长、发育和繁殖的总能量时，应使用的表达式为（　　） A.②－①＋④ B.②－①＋③ C.②－①－③＋④ D.②－①＋③＋④ 解析：A　由题意可知，①为初始总能量，②为后期存活个体的有机物中的能量，③为呼吸作用散失的能量，④为这段时间内死亡个体的有机物中的能量。根据生态学能量流动模型，某段时间内，动物种群用于生长、发育和繁殖等生命活动的总能量本质是种群净积累的能量，储存在动物体的有机物中。由于此种群在此期间无迁入迁出，无个体被捕食，则这段时间内用于此种群生长、发育和繁殖的总能量＝一段时间后所有个体的有机物中的总能量（包括死亡个体）－初始总能量＝（②＋④）－①，A符合题意。 2.（2026·广州深圳模拟）光合作用同化的总能量称为初级生产量；生物积累的、可被下一个营养级利用的能量，称为净生产量；食物中不能消化的物质被排遗或吐掉，其所含能量称为排遗能量；动物尿素等排泄物中的能量称为排泄能量。如图是某生态系统能量流动示意图，甲～丁表示生物类群，a～h表示能量。下列叙述错误的是（　　） A.该生态系统的初级生产量为a＋d＋f B.乙营养级的排泄能量属于g的一部分 C.乙的净生产量等于其生物量所含的能量 D.丙营养级的同化能量＝摄入能量－排遗能量 解析：C　由题图分析可知，甲可以固定光能，因此甲是生产者，甲、乙、丙三者都有能量流向丁，说明丁是分解者，则乙是初级消费者，丙是次级消费者；该生态系统的初级生产量就是流入该生态系统的总能量，也是生产者甲固定的太阳能；根据能量守恒定律，指向甲的箭头能量值总和＝从甲指出的箭头能量值总和，因此该生态系统的初级生产量＝生产者甲固定的太阳能＝a＋d＋f，A正确；尿素等排泄物是蛋白质等含氮物质经消化吸收转变为自身有机物后再经氧化分解产生的，因此排泄能量属于生物自身的同化量，并且是自身同化量中流向分解者的那一部分；由分析可知，丁是分解者，则g是乙的同化量中以遗体残骸和尿素等排泄物的形式流向分解者的能量，因此包含乙营养级的排泄能量，B正确；净生产量指的是一定时间内生物积累的、可被下一营养级利用的能量，生物量所含的能量则指现存的有机物中含有的总能量，因此二者并不相等，C错误；由能量传递形式可知，某营养级同化量＝该营养级摄入量－其粪便等不能消化的排遗物中的能量（即排遗能量），D正确。 考向2　能量流动的特点及意义 3.科学家对一个结构相对简单的天然湖泊的能量流动进行了一年的定量分析，能量流动过程如图所示。下列叙述正确的是（　　） A.一年中生产者的凋落物有一部分可能属于未利用的能量 B.一年中第二营养级的同化量大部分被自身呼吸作用消耗 C.图中只存在一条食物链 D.因多数能量未利用所以无法体现能量流动逐级递减的特点 解析：A　一年中生产者的凋落物有一部分没有被利用，可能属于未利用的能量，A正确；一年中第二营养级（植食性动物）的同化量大部分未被利用，B错误；图中有三个营养级，但每个营养级的生物可能不止一种，所以图中至少存在一条食物链，C错误；虽然大多数能量均未利用，但每一个营养级可利用的能量中总有一部分用于自身的呼吸作用，总有一部分流向分解者，剩下的总会流向下一个营养级（除最高营养级外），故能量流动逐级递减，D错误。 4.（2024·江苏卷）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，结果见下表。下列相关叙述错误的是（　　） 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治莲藕食根金花虫、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 解析：B　由表中信息可知，混合套养泥鳅和黄鳝的防治率明显高于单独套养泥鳅或黄鳝的防治率；同时混合套养的藕增产率也高于单独套养泥鳅和单独套养黄鳝，因此混合套养更有利于防治莲藕食根金花虫、提高藕增产率，A正确；能量传递效率通常是指能量从一个营养级传递到下一个营养级的效率，这是长期自然选择的结果，人工设计无法改变，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；生物防治通过利用天敌来控制害虫，优化了生态系统的能量流动方向，有助于提高经济效益和生态效益，D正确。 易错提醒 能量传递效率≠能量利用率 （1）能量传递效率：能量在沿食物链流动的过程中逐级递减，若以“营养级”为单位，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 ①一般指流入最高营养级（或人类）的能量占生产者固定总能量的比值。 ②一般来说，食物链越短，能量利用率越高。 ③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。 考向3　生态金字塔的识别与分析 5.（2026·河南开封模拟）以巴拿马热带森林的相关数据建构生态金字塔如图所示（图中C1、C2代表不同消费者），下列叙述错误的是（　　） A.图中C1到C2的能量传递效率为25% B.图中可反映各营养级之间的某种数量关系 C.该类型生态金字塔可呈现倒金字塔形 D.图中的C1、C2分别为初级消费者和次级消费者 解析：A　依据图中的数据不能确定各营养级同化量，不能计算出C1到C2的能量传递效率，A错误；图中可反映各类组分之间的生物量关系，B正确；在开阔的海洋生态系统中，浮游植物和浮游动物之间生物量金字塔呈现倒金字塔形，C正确；由图可知，图中的C1、C2分别为初级消费者和次级消费者，D正确。 课堂训练 1.（2025·黑吉辽、内蒙古卷）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 解析：B　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，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），种间竞争加剧可能导致排斥加剧，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；能量传递效率是10%～20%，但这是指从一个营养级到下一个营养级的传递效率，第一营养级不止包括树木，第二营养级不止包括野猪，相邻两营养级间的能量传递效率为10%～20%，而不是树木与野猪间，D错误。 2.（2025·甘肃卷）正确认识与理解生态系统的能量流动规律、对合理保护与利用生态系统有重要意义。下列叙述正确的是（　　） A.提高传递效率就能增加营养级的数量 B.呼吸作用越大，能量的传递效率就越大 C.生物量金字塔也可以出现上宽下窄的情形 D.能量流动的单向性决定了人类不能调整能量流动关系 解析：C　能量传递效率一般是固定的，为10%～20%，不能提高，而且营养级的数量主要取决于生态系统中的能量总量等因素，A错误；摄入量＝同化量＋粪便量，同化量＝呼吸作用散失的量＋用于自身生长、发育和繁殖的能量，而传递效率等于相邻两营养级同化量之比，与呼吸作用无直接关系，呼吸作用越大，则用于生长、发育和繁殖的能量就越少，B错误；生物量金字塔是按照各营养级生物的总生物量绘制而成的金字塔，在一些特殊情况下，比如开阔的海洋生态系统中，由于浮游植物个体小、寿命短，且不断被浮游动物捕食，可能会出现生物量金字塔上宽下窄的情形，C正确；人类可以通过合理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，比如合理确定草场的载畜量、对农作物进行合理密植等，D错误。 3.（2025·江西卷，改编）下图为某湖泊生态系统中的部分食物网。据图分析，下列叙述正确的是（　　） A.鹤属于第二营养级 B.一般情况下，雕获得的能量不高于2.4×106 kJ C.碳元素从水草进入到鱼的主要形式是有机物 D.鼠和鹤的数量变化体现了生态系统的正反馈调节 解析：C　由图可知，鹤可以第一营养级的植物为食，也可以第二营养级的鼠和鱼为食，因此鹤既属于第二营养级，又属于第三营养级，A错误；能量流动具有单向流动、逐级递减的特点，在相邻营养级间的传递效率为10%～20%，该食物网为某湖泊生态系统中的部分食物网，雕可能有其他的食物来源，因此雕获得的能量有可能高于2.4×106 kJ，B错误；鱼通过捕食获得水草中的碳，即碳元素从水草进入到鱼的主要形式是有机物，C正确；由图可知，鼠和鹤的数量变化体现了生态系统的负反馈调节，D错误。 创新情境 运用能量流动的原理进行人工养殖 翡翠贻贝是我国南部沿海的重要经济种类，为更好地进行人工养殖，研究人员研究了翡翠贻贝在不同温度下的能量收支情况，结果如表。 温度 （℃） 摄食能 [J/（g·h）] 同化能 [J/（g·h）] 代谢耗能 [J/（g·h）] 排泄耗能 [J/（g·h）] 16 9.7 6.8 6.6 0.5 21 12.1 8.4 7.3 0.7 26 14.6 10.3 9.0 0.8 31 16.9 11.9 10.1 0.9 角度1　生态系统成分的判断 （1）自然条件下，翡翠贻贝以浮游生物为食，属于生态系统中的________（填成分）。 角度2　依据试题信息进行原因分析 （2）已知能量收支平衡式为A＝G＋R＋U，其中A为同化的能量，U为排泄耗能，则G和R应为_________________________________________________________。 与31 ℃相比，16 ℃不适合翡翠贻贝养殖，请根据表中数据分析原因：______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________。 角度3 新知考查类 （3）同化效率是指同化能占摄食能的比率。根据实验数据，翡翠贻贝的同化效率未随温度变化而变化，这说明在相同的饲养条件下，同化效率主要取决于______________________________________________________________________。 答案：（1）消费者　（2）用于自身生长、发育和繁殖的能量、呼吸消耗的能量　在16 ℃时，代谢耗能和排泄耗能之和大于同化能，翡翠贻贝出现负生长　（3）翡翠贻贝自身的消化吸收能力 解析：（1）翡翠贻贝以浮游生物为食，属于生态系统组成成分中的消费者。（2）同化的能量一部分用于排泄耗能，剩余的能量用于自身生长、发育和繁殖以及呼吸消耗。由表格数据可知，在16 ℃时，代谢耗能和排泄耗能之和大于同化能，翡翠贻贝出现负生长。（3）同化效率是指同化能占摄食能的比率，翡翠贻贝的同化效率未随温度变化而变化，这说明同化效率主要取决于翡翠贻贝自身的消化吸收能力。 2027届高考生物人教版一轮复习导学案 第1页（共1页） 学科网（北京）股份有限公司 $