浙江选考版高考生物一轮复习第25讲生态系统的结构与功能学案.docx

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浙江选考版高考生物一轮复习第25讲生态系统的结构与功能学案

第25讲　生态系统的结构与功能

知识内容展示

核心素养对接

1.生态系统的营养结构

（1）生态系统的概念和组成成分；

（2）食物链、食物网的概念及实例；（3）食物网的复杂程度与生态系统稳定性的关系；（4）生物放大；（5）营养级；（6）生态金字塔

2.生态系统中的生产量和生物量

3.初级生产量、次级生产量及生物量的含义

4.能量流动和物质循环

（1）生态系统中的能量流动；

（2）生态系统中的碳循环；（3）能量流动和物质循环的关系

生命观念

比较物质循环、能量流动与信息传递的过程，建立物质和能量观

科学思维

构建生态系统组成成分之间关系模型，分析能量流动及物质循环过程图解，培养逻辑思维

社会责任

通过总结能量流动的实践意义，形成学以致用，关注社会生产生活的态度

考点一　生态系统的营养结构

1.（2017·浙江11月选考）下列生态系统中最稳定的是（　　）

A.沙漠B.苔原C.草原D.热带雨林

解析　食物网越复杂，生态系统抵抗外力干扰的能力越强。

热带雨林是地球上最稳定的生态系统，而苔原则是最脆弱的生态系统。

答案　D

2.（2017·浙江11月选考）下列关于食物链和食物网的叙述，正确的是（　　）

A.食物网中的植食动物属于不同的营养级

B.陆地生态系统中通常以捕食食物链为主

C.捕食食物链由生产者、消费者和分解者组成

D.难降解的有害物质会沿着食物链转移和富集

解析　食物网中的植食动物同属第二个营养级，A错误；陆地生态系统中通常以腐食食物链为主，B错误；捕食食物链中，没有分解者存在，C错误；难降解的有害物质会沿食物链转移和富集，D正确。

答案　D

3.（2018·浙江11月选考）在一个自然生态系统中，生存着生产者、初级消费者和次级消费者等生物。

回答下列问题：

（1）捕食食物链反映了各种生物之间的________关系。

食物链数量的改变与生态系统内生物________的变化相关，并能影响生态系统的________能力。

（2）分别测定所有生产者、初级消费者和次级消费者的能量值，可以分析能量在________之间的流动情况。

初级消费者摄入的能量可分为初级消费者同化的能量和________的能量两大部分。

在相同条件下，恒温动物的能量传递效率小于变温动物，其主要原因是恒温动物_____________________________________

________________________________________________________________。

解析　

（1）捕食食物链中两相邻环节是通过取食和被取食建立关系的。

生物种类数会影响食物链的数量，同时也会影响生态系统的自我调节能力。

一般来说生物种类越多，生态系统的自我调节能力越强。

（2）通过分析所有生产者、初级消费者和次级消费者的能量值，可分析不同营养级之间的能量流动情况。

初级消费者摄入的能量可分为初级消费者同化的能量和未同化利用的能量，其中未同化利用部分将以粪便的形式流向分解者。

在相同条件下，恒温动物需消耗更多的能量用于维持体温恒定，因此流入下一营养级的能量占比较小。

答案　

（1）取食与被取食　种类数　自我调节

（2）不同营养级　未利用　需消耗更多的能量用于维持体温恒定

4.（2016·浙江4月选考节选）某生态系统的部分食物网如图所示。

请回答：

蛇在最长的食物链中处于第________个营养级。

通常情况下，变温动物所在食物链的营养级的数目比仅有恒温动物的________。

解析　题图中最长的食物链是草→食草昆虫→蜘蛛→青蛙→蛇→猫头鹰，蛇在其中处于第五个营养级。

在题图中仅有恒温动物的食物链是草→鼠（兔）→猫头鹰，变温动物所在食物链的营养级的数目比仅有恒温动物的多。

答案　五　多

5.（2016·浙江10月选考节选）某苔原生态系统的部分食物网如下图所示。

请回答：

（1）图中的生物构成了________条食物链，其中处于第二个营养级的生物有________种。

（2）图中生物体内DDT浓度最高的生物是________________。

解析　

（1）图中生物构成了10条食物链，其中处于第二营养级的生物有3种，分别是雪兔、旅鼠和驯鹿。

（2）由于生物放大作用，营养级最高的生物体内DDT浓度最高，所以是北极狐和雪鸮。

答案　

（1）10　3　

（2）北极狐、雪鸮

6.（2017·浙江4月选考节选）某湿地生态系统的部分食物网如图所示。

回答下列问题：

该食物网中，藻类固定的能量可通过________条食物链传递给绿鹭。

绿鹭分别处于第________个营养级。

解析　该食物网中，由藻类到绿鹭的食物链有8条，绿鹭分别处于第四、五和六个营养级。

答案　8　四、五和六

本题组对应必修三P99～P104，生态系统的营养结构

食物链、生物放大与食物网

（1）食物链

①主要类型：

捕食食物链（起点：

活的动植物）和腐食食物链（起点：

死亡生物或现成有机物）。

②作用：

能量流动和物质移动的通道，同时也是杀虫剂和各种有害物质移动和浓缩的通道。

（2）营养级的概念：

处于食物链同一环节上的全部生物的总和。

（3）营养级与消费者级别的关系

①写出下列消费者的营养级：

一级消费者为第二营养级；二级消费者为第三营养级；三级消费者为第四营养级。

②总结营养级与消费者级别的关系：

消费者级别＝营养级级别－1。

（4）生物放大

①含义：

化学杀虫剂和有害物质通过食物链逐级积累和浓缩，在生物体内高度富集并导致危害的现象。

②途径：

食物链。

如DDT对地球上所有生物的污染。

（5）食物网

①含义：

在一个生态系统中，许多食物链彼此相互交错连接的复杂营养关系。

②与生态系统稳定性的关系：

食物网越复杂，生态系统抵抗外力干扰的能力就越强，反之，生态系统就越容易发生波动和毁灭。

1.生态系统的概念和组成成分

（1）生态系统的概念：

由生物群落及非生物环境所构成的一个生态学功能系统。

（2）生态系统的组成成分：

有机物、无机物、气候、能源、生产者、消费者和分解者七大成分。

2.生态金字塔

是指各营养级之间的某种数量关系，可采用生物量单位、能量单位和个体数量单位。

生态金字塔通常都是下宽上窄的正金字塔图形，但也有倒金字塔形的。

但能量金字塔不可能倒置。

　　类型

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

生物量（现存生物有机物的总量）一般沿食物链流动逐级递减

每一阶

含义

食物链中每一营养级生物所含能量的多少

每一营养级生物个体的数目

每一营养级生物的总生物量

3.生态系统结构模型分析

（1）由上图可知：

非生物环境是生态系统中生物群落的物质和能量的最终来源。

（2）生产者通过光合作用把太阳能转变为化学能，固定在有机物中，从而可以被生物所利用。

（3）从理论上讲，消费者的功能活动不会影响生态系统的根本性质。

（4）如果一个生态系统中没有分解者的话，动植物的遗体和动物的排遗物就会堆积如山，生态系统就会崩溃。

（5）由图示可知各成分的关系分别是：

①基础：

非生物环境；②桥梁：

生产者、分解者；③主导（基石）：

生产者。

角度　生态系统的组成结构和营养结构

1.（2018·浙江模拟）如图为某同学画出的草原生态系统的部分食物网，下列说法错误的是（　　）

A.该生态系统组成成分并不完整，还缺少非生物成分

B.该食物网有4条食物链，其中最长的是：

绿色植物→昆虫→杂食性的鸟→鹰

C.如果有毒物质DDT污染了该生态系统，那么体内含DDT浓度最高的生物是鹰

D.若鼠的数量大增，短时间内，绿色植物的数量会减少，鹰

的数量会增多，随后，鼠的数量会减少，这表明生态系统具有一定的自我调节能力

解析　生态系统由生物群落和非生物环境组成。

除了包含图中画出的生物部分外，还缺少非生物部分及分解者，A错误；图中共有4条食物链：

①绿色植物→鼠→鹰；②绿色植物→昆虫→杂食性的鸟→鹰；③绿色植物→杂食性的鸟→鹰；④绿色植物→食草籽的鸟→鹰。

其中最长的为：

绿色植物→昆虫→杂食性的鸟→鹰，B正确；某些重金属及有毒物质，可以通过食物链在生物体内不断积累，使其浓度随消费者级别的升高而逐步增加，所以，有毒物质浓度最高的是该生态系统中的最高营养级即鹰体内含DDT浓度最高，C正确；若某种原因导致该生态系统中鼠的数量大增，在短时间内，绿色植物的数量会减少，鹰的数量会增多，随后，鼠的数量会减少，这表明生态系统具有一定的自我调节能力，D正确。

答案　A

2.如图表示一个海滩湿地生态系统中部分生物的食物关系。

下列有关分析错误的是（　　）

A.细菌既可作为分解者，又可作为消费者的食物

B.第三营养级的生物有食草虫、线虫、海螺

C.若大米草死亡，将导致细菌数量增多，沼蟹数量亦增多

D.若喷洒只杀灭食草虫的杀虫剂，则蜘蛛数量将减少

解析　捕食食物链的起点是生产者，海螺、线虫和食草虫均能以生产者为食，故三者应为第二营养级，B错误。

答案　B

1.生态系统成分的误区类型与特例

误区类型

特例

细菌都是

分解者

硝化细菌是自养生物，属于生产者；寄生细菌属于特殊消费者

动物都是

消费者

蚯蚓、蜣螂、秃鹰及某些种类的软体动物是以动植物残体为食的腐生动物，属于分解者

生产者都是

绿色植物

蓝细菌、硝化细菌等自养原核生物也是生产者，应该说生产者主要是绿色植物

植物都是

生产者

菟丝子等一些寄生植物营寄生生活，属于消费者

2.生态系统组成成分的判断技巧

（1）先根据双向箭头确定“非生物环境”和“生产者”，再判断两者中有“3”个指出箭头的D为“生产者”，有“3”个指入箭头的C为“非生物环境”，最后根据D→A、A→B、D→B，确定A为消费者、B为分解者。

（2）若问D、A、B具体是什么生物，则D主要为绿色植物，A主要为动物，B主要为营腐生生活的细菌和真菌。

（3）图示中D、A、B共同构成生物群落，食物链（网）中只包括D和A。

3.食物网中生物数量变化的分析与判断

（1）食物链的第一营养级生物减少，相关生物都减少。

（2）“天敌”减少，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。

（3）“中间”营养级生物减少的情况，举例如下：

若青蛙突然减少，则以它为食的蛇将减少，鹰可以增加捕食兔和食草鸟的量，从而导致兔、食草鸟减少，因鹰不只捕食蛇一种生物，它可以依靠其他食物来源维持数量基本不变。

考点二　生态系统中的生产量和生物量

1.（2018·浙江11月选考）下列关于海洋生态系统的叙述，正确的是（　　）

A.海洋生态系统以捕食食物链为主，陆地生态系统也是如此

B.海洋生态系统的生物量金字塔倒置时，其数量金字塔也是倒置的

C.海洋中的含碳量高于大气圈，但CO2还能通过扩散作用从大气圈得到补充

D.由于海洋面积约占地球的71%，该生态系统的初级生产量高于陆地生态系统的三倍

解析　海洋生态系统以捕食食物链为主，陆地生态系统以腐食食物链为主，A错误；生物量金字塔倒置时，数量金字塔不一定倒置，B错误；海洋的含碳量是大气圈的50倍，海洋对于调节大气圈中的含碳量起着非常重要的作用，如果大气圈中二氧化碳发生局部短缺，水圈里溶解态的二氧化碳就会更多地进入大气圈，同样，如果水圈里的碳酸氢根离子在光合作用中被植物耗尽，也可及时从大气中得到补偿，C正确；海洋生态系统的初级生产量是陆地生态系统的1/2，但海洋次级生产量却相当于陆地次级生产量的三倍多，D错误。

答案　C

2.（2017·浙江4月选考）下列关于生态系统生产量和生物量的叙述，正确的是（　　）

A.陆地生态系统的总初级生产量随着纬度的增加而增加

B.顶极群落的净初级生产量小于同类型的非顶极群落

C.因海洋生态系统中以捕食食物链为主而导致生物量为倒金字塔形

D.食高等植物的消费者比食单细胞藻类的消费者具有更高的次级生产量

解析　陆地生态系统的总初级生产量随着纬度的增加应当减少，因为随着纬度的增加，温度、光照下降明显，而温度和降雨量变化对陆地生态系统的总初级生产量影响很大，A错误；顶极群落的净初级生产量小于同类型的非顶极群落，因为相比非顶极群落，顶极群落的特点是复杂而稳定，长期维持原状，发展是停滞的，顶极群落的总初级生产量大，但顶极群落的呼吸消耗也大，净初级生产量很低，B正确；海洋生态系统中之所以出现倒的生物量金字塔形，是因为海洋中藻类个体小繁殖快，被捕食后可以迅速转化为下个营养级的生物量，与捕食食物链为主没有直接关系，C错误；高等植物细胞中纤维素含量极高，动物对纤维素消化吸收效率极低，相反单细胞藻类中纤维素含量低，动物捕食后转化效率高，所以食高等植物的消费者比食单细胞藻类的消费者具有更低的次级生产量，D错误。

答案　B

本题组主要对应必修三P106～P108，生态系统中的生产量和生物量。

P104的生物量金字塔是生物量的研究方向之一。

1.净初级生产量随温度和雨量不同而有很大差异。

海洋生态系统初级生产量只有陆地生态系统的一半。

但是海洋生态系统次级生产量相当于陆地生态系统的三倍多，这是因为陆地植物主要是纤维素含量极高的高等植物，而动物利用纤维素能力极低。

2.净初级生产量的大小比较：

①陆地生态系统：

热带雨林>北方针叶林>温带草原>苔原；②陆地>海洋。

3.通过动物生物量的计算，可以推测各类动物在生态系统中的相对重要性。

4.以英吉利海峡为例，分析生物量金字塔倒置原因：

海洋中的生产者主要是单细胞藻类，它们个体小、繁殖快、含纤维素少，可以整个被浮游动物吞食和消化，并迅速转化为下一个营养级的生物量。

即生产者的生活史比消费者的要短的多。

1.初级生产量

指绿色植物通过光合作用所制造的有机物质或所固定的能量。

单位：

g/（m2·a）或J/（m2·a）（a代表年）。

（1）生产过程的化学反应式：

6CO2＋12H2O

C6H12O6＋6O2＋6H2O

（2）总初级生产量：

包括呼吸消耗在内的全部生产量，用GP表示。

（3）净初级生产量：

在初级生产量中，有一部分被植物呼吸（R）消耗掉了，剩下的用于植物的生长和繁殖，用NP表示，即NP＝GP－R。

2.生物量

净生产量在某一调查时刻前的积累量。

（1）单位：

g/m2或J/m2。

（2）NP＝GP－R

3.次级生产量

异养生物（包括消费者和分解者）等次级生产者利用现成有机物质而生产出来的有机物质。

（1）单位：

g/（m2·a）或J/（m2·a）。

（2）生产过程：

次级生产者的同化量－呼吸量即为次级生产量。

角度　围绕生产量和生物量考查物质和能量观

1.下图表示次级生产量的生产过程，以下描述错误的是（　　）

A.次级生产量归根结底是要依靠植物在光合作用中产生的有机物

B.凡是异养生物都是次级生产者

C.海洋的初级生产量之和虽是陆地初级生产量的1/2，但次级生产量却相当于陆地的3倍多

D.次级生产量减去呼吸量即为净次级生产量

解析　次级生产过程是指消费者和分解者利用初级生产量进行的二次同化过程，次级生产量是指在单位时间内由于动物和微生物的生长和繁殖而增加的生物量或所贮存的能量，次级生产量＝同化量－呼吸量，D错误。

答案　D

2.如图表示动物利用食物的过程，下列叙述正确的是（　　）

A.次级生产量的食源都是初级生产量

B.次级生产量是次级生产者的同化量

C.哺乳动物的③/①值一般为10%

D.恒温动物的④/③值一般低于变温动物

解析　次级生产量的食源可以是初级生产量，也可以是上一营养级的次级生产量，A错误；在单位时间内由于动物和微生物（异养型）的生长和繁殖而增加的生物量或所贮存的能量即为次级生产量，所以次级生产量等于同化量减去呼吸量，B错误；哺乳动物与其食物之间的能量传递效率应为：

③/（①＋未收获量）＝10%，C错误；与变温动物相比，恒温动物需要消耗更多的能量维持体温，所以细胞呼吸消耗的能量多，有机物的积累量（④）较少，所以恒温动物的④/③值一般低于变温动物，D正确。

答案　D

列表法比较初级生产量、生物量和次级生产量

初级生产量

生物量

次级生产量

定义

指绿色植物通过光合作用所制造的有机物质或所固定的能量

指生物在某一调查时刻前的有机物或能量的积累量

指在生态系统中第二次的有机物质生产量

能量来源

太阳光能

太阳光能或有机物

植物生产的有机物

能量去向

绿色植物

绿色植物

次级生产者

描述单位

[g·（m2·a）－1]或

[J·（m2·a）－1]

[g·（m2·a）－1]或[J·（m2·a）－1]

[g·（m2·a）－1]或[J·（m2·a）－1]

能量大小

最大

较大

较小

三者的关系

①总初级生产量（GP）＝净初级生产量（NP）＋植物呼吸量（R）；

②当净生产量表示在某一时刻前的有机物积累量时即为生物量；

③次级生产量的能量直接或间接来源于初级生产量；

④初级生产量、生物量和次级生产量的能量均直接或间接来源于太阳光能

考点三　生态系统中的能量流动

1.（2017·浙江11月选考）下列关于能量流动的叙述，正确的是（　　）

A.动物同化的能量中包括其粪便中的能量

B.生产者能将约10%的太阳能转化为化学能

C.相同条件下恒温动物的体重净增长低于变温动物消费者

D.消费者营养级具有的能量与该级消费者的平均体重呈正相关

解析　动物同化的能量＝摄食量－粪便量，粪便中的能量属于上一个营养级的同化量；生产者能将1%～2%的太阳能转化为化学能，在营养级之间的能量传递效率约为10%；相同条件下，恒温动物需要维持体温恒定，而变温动物则不需要，所以变温动物有更多的能量用于生长发育；消费者营养级具有的能量与该级消费者的平均体重不一定呈正相关，如树→虫→鸟，虫平均体重小，但该营养级能量较高。

答案　C

2.（2015·浙江10月选考节选）某农田生态系统的食物网如图所示，请回答：

从能量流动角度看，处于食物链顶位的黑鸢种群数量最少、能量也最少，原因是能量流动是单向的且________。

解析　处于食物链顶位的黑鸢种群数量最少、能量也最少，原因是能量流动是单向的且逐级递减。

答案　逐级递减

3.（2016·浙江4月选考节选）某生态系统的部分食物网如图所示。

请回答：

图中的“→”除表示捕食关系外，还可表示________的方向。

解析　食物链不仅是表示捕食关系，食物链还是能量流动的渠道，所以图中的“→”还可表示能量流动的方向。

答案　能量流动

4.（2016·浙江10月选考节选）某苔原生态系统的部分食物网如图1所示，其能量流动过程如图2所示。

请回答：

图2中，甲代表的生态系统成分是________，能量从第一个营养级到第二个营养级的传递效率是________（用图中的字母表示）。

流入生态系统的能量是通过________的同化实现的。

解析　分析图2不难发现，甲代表的生态系统成分是分解者。

营养级的传递效率是两个营养级生物同化能量之比，从第一个营养级到第二个营养级传递效率就是b与a之比。

流入生态系统的能量就是生产者固定的太阳能总量。

答案　分解者　b/a×100%　生产者

5.（2017·浙江4月选考节选）某湿地生态系统的部分食物网如图所示。

回答下列问题：

从生态系统能量流动的特点分析，鲶鱼粪便中的能量________（填“能”或“不能”）直接被水蚤利用。

在该食物网中，体形较大的鲶鱼数量比水蚤的少，其原因是____________________________________________________________________。

解析　从生态系统能量流动的特点分析，鲶鱼粪便中的能量不能直接被水蚤利用，因为能量流动是单向的不循环的，鲶鱼粪便中的能量将被分解者利用。

在该食物网中，体形较大的鲶鱼数量比水蚤的少，从能量流动的角度分析，原因是鲶鱼所处的营养级比水蚤的高，获得能量较少，因而整个营养级生物量比水蚤的少，而且鲶鱼体形较大，因此个体生物量大于水蚤个体的生物量，导致相应的数量比水蚤的少。

答案　不能　鲶鱼所处的营养级比水蚤的高，获得能量较少

本题组对应必修三P109～P110，生态系统中的能量流动

1.生态系统的能量流动过程、特点及含义

（1）能量流动的含义：

在生态系统中，能量不断沿着太阳→植物→植食动物→肉食动物→顶位肉食动物的方向流动。

（2）渠道：

沿食物链的营养级依次传递。

2.能量流动过程

（1）能量流动的渠道：

食物链或食物网。

（2）某一营养级的能量去向：

①被自身细胞呼吸消耗。

②用于自身的生长发育和繁殖。

此部分能量可再细分为：

a.流向分解者；b.被下一营养级取食并同化（除顶极消费者外）；c.暂时未利用。

3.能量流动特点

（1）单方向的，不可逆的。

（2）逐级递减，传递效率一般只有约10%。

4.能量传递效率的计算公式

能量传递效率＝

×100%。

1.能量流动概述

—

　↓

—

　↓

—

　↓

—

2.某一营养级生物的能量收支分析

（1）能量来源

（2）能量去向：

流入某一营养级（最高营养级除外）的能量去向可从以下两个角度分析：

3.能量流动特点原因的分析

（1）单向流动的原因

①食物链中各营养级的顺序是不可逆转的，这是长期自然选择的结果，如肉食动物以植食动物为食，而植食动物不能以肉食动物为食，植物与植食动物的能量关系也是如此。

②各营养级生物通过呼吸作用所产生的热能不能被生物群落重复利用，因此能量无法循环。

（2）逐级递减的原因

①各营养级生物都会因呼吸作用消耗大部分能量。

②各营养级的能量都会有一部分流入分解者。

③还有一部分能量未被利用。

角度　围绕生态系统的能量流动考查物质与能量观

1.（2018·宁波十校联考）下图表示桑基鱼塘生态系统部分能量流动，图中字母代表相应的能量。

下列叙述错误的是（　　）

A.图中b表示桑树呼吸作用散失的能量

B.图中的c可表示桑树用于生长、繁殖的能量

C.如果g表示蚕传递给分解者的能量，则f表示未被利用的能量

D.图中h/d可以表示第一营养级到第二营养级的能量传递效率

解析　图中a代表桑树的初级生产量，c代表净初级生产量，故b代表呼吸作用散失的能量，A正确；桑树的净初级生产量可用于桑树的生长和繁殖，B正确；h表示蚕流入下一营养级的能量，e表示呼吸作用散失的热能，若g表示蚕传递给分解者的能量，则f表示暂时未被利用的能量，C正确；d可表示蚕的同化量，故第一营养级到第二营养级的能量传递效率可表示为d/a，D错误。

答案　D

2.（2018·全国卷Ⅲ，32）如图是某农业生态系统模式图。

据图回答下列问题：

（1）蚯蚓生命活动所需的能量来自于生活垃圾中的________（填“有机物”或“无机物”）。

生活垃圾中的细菌和真菌属于分解者，在生态系统中分解者的作用是______________________________________________________________________

_____________________________________________________________________。

（2）根据生态系统中分解者的作用，若要采用生物方法处理生活垃圾，在确定处理生活垃圾的方案时，通常需要考虑的因素可概括为3个方面，即________________________________________________________