生态系统的结构和功能.docx
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生态系统的结构和功能
生态系统的结构和功能
一、教学目标
1.分析生态系统的能量流动过程，建立生命系统的物质和能量观。
2.分析食物链（网）中各营养级生物的数量变动情况，培养科学思维习惯。
3.分析物质循环和能量流动的关系，树立生命系统的物质和能量观。
二、教学过程
（一）知识体系构建
（二）试卷分析
题号
19
8
7
13
21
6
9
23
11
正答率
16%
38%
46%
49%
62%
65%
65%
65%
70%
（三）错题分析
28.（12分）（2018·莱芜模拟）图1为某生态系统中能量流经某几个营养级的示意图（其中字母表示能量值，数字表示生理过程），图2表示该生态系统中某种群的增长速率变化曲线。
请据图回答下列问题：
（1）图1中①和②表示的生理过程是____________，其中过程①释放的能量用字母和符号表示为_____________________________________________________________________________。
（2）图1中能量g属于________同化的能量，初级消费者到次级消费者的能量传递效率可表示为_____________________________________________________________________________。
（3）图1中c______（填“大于”“小于”或“等于”）（d＋h），原因是______________________，
生态系统的能量不循环流动的原因是_______________________________________________
_______________________________________________________________________________。
（4）若图1所示群落向森林群落演替，在这一演替过程中，生产者吸收的CO2量________（填“大于”“小于”或“等于”）整个生物群落排出的CO2量，营养结构逐渐复杂，生态系统的__________稳定性逐渐增强。
（5）图2中所示的种群数量増长方式为“________”型，如果曲线表示人工鱼塘中所养殖的某种鱼的增长速率，则该鱼的现存量最好维持在时间________对应的数量。
答案
（1）呼吸作用 b－c
（2）生产者
×l00% （3）大于 c中有部分未被利用的能量 生物代谢产生的热能不能被生物体用于合成有机物 （4）大于 抵抗力 （5）S C
解析
（1）图1中①和②表示的生理过程是消费者的呼吸作用，其中过程①释放的能量用字母和符号表示为b－c。
（2）图1中能量g表示该营养级的粪便中未被同化的能量，所以属于生产者同化的能量。
初级消费者到次级消费者的能量传递效率可表示为
×100%。
（3）由于c中有部分未被利用的能量，所以图1中c＞（d＋h）。
由于生物代谢产生的热能不能被生物体用于合成有机物，所以生态系统的能量不循环流动。
（4）若图1所示群落向森林群落演替，在这一演替过程中，植被的种类增多，光合作用增加，所以生产者吸收的CO2量大于整个生物群落排出的CO2量，营养结构逐渐复杂，生态系统抵抗力稳定性逐渐增强。
（5）图2中所示的种群数量增长速率先增大后减小，所以种群数量的増长方式为“S”型，如果曲线表示人工鱼塘中所养殖的某种鱼的增长速率，则该鱼塘中该鱼的现存量最好维持在时间C对应的数量，因为此时种群数量增长率最大。
7.如图甲表示某生态系统的能量锥体图，P为生产者，Q1为初级消费者，Q2为次级消费者。
现对图中的各营养级所含有的能量进行分类剖析，其中分析不正确的是（注：
图乙中a、a1、a2表示上一年留下来的能量，e、e1、e2表示呼吸消耗量）（ ）
A.b＋c＋d＋e为本年度流入该生态系统的总能量
B.c1表示初级消费者中被次级消费者所同化的能量
C.b和d之一可代表生产者传递给分解者的能量
D.初级消费者产生的粪便中所含的能量包含在c中
答案 D
解析 由图可知，c、c1分别是生产者流入初级消费者、初级消费者流入次级消费者的能量，即初级消费者、次级消费者同化的能量。
b＋c＋d＋e为生产者固定的能量，即本年度流入该生态系统的总能量；b和d（b1和d1、b2和d2）之一可代表粪便、遗体残骸等传递给分解者的能量；初级消费者产生的粪便中所含的能量属于生产者同化的能量，应包含在b或d中。
8.如图是某同学绘制的生态系统能量金字塔，其中a～d代表能量值。
相关叙述正确的是（ ）
A.图中所示的各种生物成分组成一条食物链
B.次级消费者、三级消费者分别属于第二、第三营养级
C.能量c可代表生产者呼吸释放的热能及流向分解者的能量
D.在生态系统中，b的值不可能超过d的10倍
答案 C
解析 图中的各营养级的生物不是一种，所以可以构成多条食物链，A错误；次级消费者、三级消费者分别属于第三、第四营养级，B错误；生态系统中，b的值可能会超过d的10倍，D错误。
11.如图是某同学绘制的生态系统中物质循环和能量流动的示意图，其中①②③④构成生物群落中的所有类型。
下列有关叙述正确的是（ ）
A.该图未能体现化石燃料的燃烧和微生物的分解作用
B.图中的食物链是①→②→③→④
C.碳元素在生物群落内部以CO2的形式传递
D.在生态系统中，物质循环的过程伴随着能量流动
答案 D
解析 由于图中①②③④构成生物群落中的所有类型，则该图中包括分解者，因此体现了微生物的分解作用，A错误；由于图中①②③④包括分解者，而分解者不参与食物链的组成，因此图中的食物链不能表示为①→②→③→④，B错误；碳元素在生物群落内部以有机物的形式传递，C错误。
27.（12分）草原生态系统在地球上有着广泛的分布，如图1表示某草原生态系统的食物网，图2表示该生态系统中兔子种群的λ值（λ＝当年的种群数量/上一年的种群数量）与种群数量之间的关系，图3表示生态系统的碳循环过程示意图，据图回答以下问题：
（1）和森林生态系统相比较，该草原生态系统的营养结构较为简单，因此该生态系统的________________较低。
（2）图中的蛇占据第__________营养级，若蛇的食物
来自鼠，
来自青蛙，且该生态系统的能量从生产者到消费者的传递效率为10%，从消费者到消费者的能量传递效率为20%，如果蛇种群增加的能量为60kJ，若不考虑其他变化的影响，则消耗植物的能量是________kJ。
（3）若某年鼠种群的K值为1000只，且1只兔和4只鼠或100只食草昆虫消耗的草的能量相等，其他条件不变的情况下，次年兔的数量增加40只，昆虫减少2000只，则鼠种群的K值变为________只。
（4）据图2可知，当兔子的种群数量小于80只时，兔子的种群数量呈“________”型增长；当种群数量趋于稳定时，兔子的种群数量为________只。
（5）图3中，碳元素由B进入到A可以通过________________________，碳元素在A、C和D之间以____________的形式传递，图3中的生态系统的组成成分未在图1中体现的是__________（填字母）。
答案
（1）抵抗力稳定性
（2）三、四 11000 （3）920 （4）J 150 （5）光合作用或化能合成作用 含碳有机物 B和D
解析
（1）一般来说，生态系统的营养结构越复杂，自我调节能力就越强，抵抗力稳定性越高。
和森林生态系统相比较，该草原生态系统的营养结构较为简单，因此该生态系统的抵抗力稳定性较低。
（2）由图1可知，蛇占据了第三营养级和第四营养级。
若蛇的食物
来自鼠，
来自青蛙，且该生态系统的能量从生产者到消费者的传递效率为10%，从消费者到消费者的能量传递效率为20%，则蛇种群增加的能量为60kJ，需要消耗草的能量为60×
÷20%÷10%＋60×÷20%÷20%÷10%＝11000（kJ）。
（3）若某年鼠种群的K值为1000只，1只兔和4只鼠或100只食草昆虫消耗的草的能量相等，因此次年兔的数量增加40只，则老鼠减少160只；昆虫减少2000只，则老鼠增加80只。
可见，老鼠共减少80只，则老鼠的K值变为920只。
（4）根据图2可知，当种群数量小于80只时，
＝2，兔子每年成倍增长，为“J”型增长曲线。
当种群数量大于150只时，λ＜1，种群数量减少；当种群数量小于150只时，λ＞1，种群数量增加，因此最终的种群数量应稳定在150只。
（5）图3中，A、B、C、D分别表示生产者、大气中CO2库、消费者和分解者。
碳元素由无机环境进入生物群落可以通过光合作用或化能合成作用。
碳元素在生物群落内部以含碳有机物的形式传递。
图1中只含有生产者和消费者，因此图3中的生态系统的组成成分未在图1中体现的是B和D。
（四）巩固练习
14.下图1为某湖泊生态系统的能量金字塔简图，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别代表不同的营养级，M1、M2代表不同的能量形式。
图2表示能量流经该生态系统某一营养级的流动途径示意图，其中a～g表示能量值。
请据图作答：
（1）图1中，M2表示的能量形式为。
通常情况下，位于营养级Ⅳ的生物个体数量一般远远少于Ⅲ，主要原因是。
（2）图2中，若A表示图1中营养级Ⅱ所摄入的全部能量，则B表示，C表示。
（3）图2中有两处不同的能量散失途径，其中E处散失的能量是通过实现的。
答案
（1）热能（或通过呼吸作用散失的热量） 在食物链中能量传递逐级递减，Ⅳ的营养级高，可利用的能量少
（2）Ⅱ所同化的能量 Ⅱ用于生长、发育和繁殖的能量
（3）分解者的分解作用
解析
（1）M1是输入到生态系统中的总能量，是太阳光能。
M2是系统散失的能量，是热能。
在能量传递中由于大量能量以热能形式散失，故最高营养级获得的能量最少，位于营养级Ⅳ的生物个体数量一般远远少于营养级Ⅲ。
（2）图2中，若A表示图1中营养级Ⅱ所摄入的全部能量，摄入的能量中有一部分（c）未被同化，B表示被同化的能量，同化的能量去掉呼吸散失的，即是用于生长、发育和繁殖的能量（C）。
（3）由图2看出，生态系统能量散失的途径有两条：
①通过自身的呼吸作用散失；②通过微生物（或分解者）的分解作用散失。
8.（2018·西安铁一中期末）如图食物网中，猫头鹰的食物有
来自兔，
来自鼠，
来自蛇，则猫头鹰的体重若增加20g，至少需要消耗植物的质量为（ ）
A.600gB.900g
C.1600gD.5600g
答案 B
解析 已知高营养级求至少需要消耗低营养级的能量时需按照最大传递效率进行计算，即20×
÷20%÷20%＋20×
÷20%÷20%＋20×
÷20%÷20%÷20%＝900（g）。
6.（2018·安徽师大附中高二下期末）如图为一食物网。
若要使丙体重增加x，其食用的动物性食物所占比例为a，至少需要的生产者量为y，那么x与y的关系可表示为（ ）
A.y＝90ax＋10xB.y＝25ax＋5x
C.y＝20ax＋5xD.y＝10ax＋10x
答案 C
解析 由题意“至少”可知，应该按最大传递效率为20%计算，a表示动物性食物所占比例，则（1－a）表示直接从甲获得的能量所占的比例，故有（1－a）x÷20%＋ax÷20%÷20%＝y，即y＝20ax＋5x。
三、课后作业
1.（2018·中山一中高三上期末）下列组合中依次属于种群、群落和生态系统的一组是（ ）
①生活在人大肠内的微生物 ②某一池塘中的全部鱼类
③肺炎患者肺部的肺炎双球菌 ④张家界国家森林公园
A.①②④B.②③④C.③②①D.③①④
答案 D
解析 ①生活在人大肠内的微生物属于群落层次；②某一池塘中的全部鱼类可能含有多种生物，但没有包括所有生物，因此既不属于种群，也不属于群落；③肺炎患者肺部的肺炎双球菌属于种群层次；④张家界国家森林公园包含了该区域内所有的生物群落及无机环境，属于生态系统层次；因此依次属于种群、群落和生态系统的一组是③①④。
2.（2018·山西运城一中高二上月考）如图表示某生态系统中，四种生物所同化的有机物的量占该生态系统有机物总量的比例，则这四种生物之间的食物关系最可能是（ ）
答案 A
解析 据图可知，甲同化的有机物的量最多，乙和丙同化的有机物的量差不多，丁同化的有机物的量最少，故四种生物之间的食物关系如A项所示。
3.（2018·太原五中高二下段测）如果一个生态系统有四种生物，并构成一条食物链。
在某一时间分别测得这四种生物（甲、乙、丙、丁）所含的个体数量和每种生物的平均体重如图所示。
已知生物量＝生物个体数量×该种生物的平均体重，且生物量越大，该生物营养级越低。
下列说法正确的是（ ）
A.丙处于第二营养级，为次级消费者
B.若乙的种群数量增加，则会引起甲和丁的数量增加，丙的数量下降
C.若丁的种群数量下降，则会引起乙和丙的数量下降，甲的数量上升
D.若甲的种群数量下降，则会引起丙和丁的种群数量增加
答案 B
解析 生物量＝生物个体数量×该种生物的平均体重，生物量越大，该生物营养级越低，题中四种生物营养级从低到高分别是丁、丙、乙、甲，它们构成的食物链为丁→丙→乙→甲。
其中丙处于第二营养级，为初级消费者，A错误；若乙的种群数量增加，则会引起丙的数量减少，丁因缺少天敌使其数量增多，甲因食物增多使其数量增多，B正确；丁作为生产者，其数量下降，丙、乙、甲的数量都要下降，C错误；若甲的种群数量下降，则会引起乙和丁的种群数量上升，丙的种群数量下降，D错误。
4.（2018·重庆一中高二上期末）如表所示为某草原生态系统的食物网情况（“√”表示存在捕食关系），下列相关分析中不正确的是（ ）
被捕食者
捕食者
鸟
昆虫
鼠
狐狸
草
鸟
√
昆虫
√
鼠
√
狐狸
√
鹰
√
√
A.该食物网中有3条食物链
B.该食物网中的次级消费者有鸟、鹰、狐狸
C.该食物网中的6种生物构成了该草原的生物群落
D.该食物网中鹰占有第三、第四两个营养级
答案 C
解析 由表格信息可知，该食物网中共有3条食物链：
草→昆虫→鸟→鹰、草→鼠→狐狸、草→鼠→鹰，A正确；次级消费者属于第三营养级，故该食物网中的次级消费者有鸟、狐狸和鹰，B正确；该草原的生物群落是指该草原中所有生物的总和，包括分解者，而不只是这6种生物，C错误；该食物网中鹰处于第三、第四两个营养级，D正确。
5.（2018·贵阳一中期末）如图曲线表示某生态系统中三个不同种群的生长繁殖情况。
已知种群c是自养生物，且三者之间存在着食物关系，则下列说法不正确的是（ ）
A.该生态系统中三种生物形成的食物链可表示为c→b→a
B.第5～7年里，导致种群b数量下降的原因可能是天敌增加
C.种群c一定是绿色植物
D.b和a的存在能加快该生态系统的物质循环
答案 C
解析 由图中数量变化及题干信息可知，c为自养生物（生产者），处于第一营养级，b捕食c，a捕食b，故三者形成的食物链可表示为c→b→a，A正确；影响种群b数量变化的外界因素主要包括食物资源（种群c的数量）、空间（生存空间）和天敌（种群a的数量），B正确；种群c为自养生物，可以是蓝藻等，不一定是绿色植物，C错误；b和a分别属于初级消费者和次级消费者，消费者的存在能加快生态系统的物质循环，D正确。
6.（2019·江西临川一中月考）如图为某生态系统能量流动过程模式图，下列叙述正确的是（ ）
A.该图中存在的食物链是绿色植物→草食动物→肉食动物→微生物
B.能量在流动过程中随食物链逐级递减
C.微生物呼吸产生的能量可以再次被绿色植物利用
D.生态系统本身即可维持生态系统的正常功能，不需要外来能量的输入
答案 B
解析 该图中存在的食物链是绿色植物→草食动物→肉食动物，这里的微生物主要是分解者，不属于食物链成分，A错误；能量在流动过程中随食物链逐级递减，B正确；能量在生态系统中是单向流动的，只能由低营养级流向高营养级，不可逆转，也不可循环流动，C错误；一般情况下，任何一个生态系统都需要不断输入能量才能维持生态系统的正常功能，D错误。
7.（2018·福州一中高三上月考）假设某初级消费者摄入的能量为a，其粪便中的能量为b，通过呼吸消耗的能量为c，用于生长、发育和繁殖的能量为d，则流入次级消费者的能量最多为（ ）
A.（a＋b）×20%B.（c＋d）×20%
C.（a－c）×20%D.（b＋d）×20%
答案 B
解析 初级消费者的同化量＝摄入量－粪便量，即同化量为a－b，其中一部分被自身呼吸消耗掉，其余部分用于自身生长、发育和繁殖等生命活动，所以初级消费者的同化量＝呼吸消耗量＋生长、发育和繁殖等生命活动所需的能量，即a－b＝c＋d。
按能量的最高传递效率20%计算，流入次级消费者的能量最多应为（a－b）×20%或（c＋d）×20%。
9.现有草原上的一条食物链：
草→兔→狼，已知图中的a代表狼摄入的能量，则下列相关叙述中，错误的是（ ）
A.生态系统中的能量初始来源不只是太阳能
B.b代表狼粪便中的能量，c代表狼同化的能量
C.e中的能量可用于狼的生长、发育和繁殖
D.若狼被大量捕杀，则兔的数量会持续上升
答案 D
解析 生态系统中的能量初始来源不只是太阳能，还有化能合成细菌等固定的化学能，A正确；b代表狼粪便中的能量，c代表狼同化的能量，B正确；e中的能量可用于狼的生长、发育和繁殖，C正确；在“草→兔→狼”这条相对独立的食物链中，若狼被大量捕杀，则兔子的数量因为天敌的大量消失很快增加，当达到一定数量后，兔子会因食物、种内斗争等因素而减少，所以兔子的数量先增加后减少，最后趋于稳定，D错误。
10.（2019·江淮十校高三联考）某人对某一湖泊进行了生态系统营养级和能量流动情况的调查，调查结果如表所示，其中①、②、③、④分别表示不同的营养级，⑤为分解者。
GP表示生物同化作用所固定的能量，NP表示生物体储存的能量（NP＝GP－R），R表示生物呼吸消耗的能量。
下列叙述中不正确的是（ ）
项目
GP
NP
R
①
15.91
2.81
13.10
②
871.27
369.69
501.58
③
0.88
0.34
0.54
④
141.20
62.07
79.13
⑤
211.85
19.26
192.59
A.该生态系统能量流动的渠道可能是②→④→①→③
B.能量在第三营养级和第四营养级间的传递效率约为5.5%
C.若本生态系统维持现在的能量输入、输出水平，则有机物的总量会增多
D.④营养级GP的去向中，未被利用的能量有一部分残留在该营养级的粪便中
答案 D
解析 根据食物链中各营养级同化量逐级递减，可判断该生态系统能量流动的渠道可能是②→④→①→③，A正确；能量在第三营养级和第四营养级间的传递效率为0.88÷15.91×100%≈5.5%，B正确；该生态系统输入的能量比呼吸消耗的能量多，故若本生态系统维持现在的能量输入、输出水平，则有机物的总量会增多，C正确；④粪便中的能量属于上一营养级同化的能量，不属于该营养级同化的能量，D错误。
11.（2018·成都七中高二下期中）如图表示某生态系统中4种成分之间的关系。
下列相关叙述中，正确的是（ ）
A.1和2包含着所有种群构成的群落
B.3代表的是自养生物
C.①代表光合作用，②代表呼吸作用
D.4中包含了大气中的CO2库
答案 D
解析 依图示中箭头方向可判断出4为非生物的物质和能量，1为生产者，2为消费者，3为分解者，生物群落包括该生态系统中所有的生物（包括1、2、3），A错误；3为分解者，一定是异养生物，B错误；图示中①代表动物的摄食，属于同化作用，②代表呼吸作用，③代表光合作用，C错误。
12.下列各项措施中，最能提高一个生态系统的稳定性的是（ ）
A.适当增加物种的数量
B.减少肉食动物和寄生生物的数量
C.平衡生产者和消费者的数量
D.植树造林，增加绿色植物的数量
答案 A
解析 生态系统中的成分越复杂，生物种类越多，自我调节能力就越强，生态系统的稳定性就越高；相反，生态系统的成分越单纯，生物种类越少，生态系统的自我调节能力就越弱，生态系统的稳定性就越低，故选A。
13.（2018·广东清远一中期末）两个不同生态系统在同时受到同等强度的干扰（a）后，其结构和功能的曲线变化情况如图，由图不能得出的结论是（ ）
A.同等强度的干扰下，乙生态系统的抵抗力稳定性比甲强
B.同等强度的干扰下，若乙生态系统干扰提前，则B点左移
C.若甲生态系统的干扰强度增大，则C点右移
D.乙生态系统B点后一定有新的物种产生
答案 D
解析 从图中可看出甲、乙两个生态系统受到同等强度干扰后，甲生态系统的结构和功能波动范围大，说明甲的抵抗力稳定性低，乙的抵抗力稳定性高，A正确；若乙的干扰提前，B点也会提前，则B点左移，B正确；若甲的干扰强度增大，则恢复所需要的时间延长，C点右移，C正确；乙生态系统在恢复原状后不一定有新物种产生，D错误。
15.（2018·广东执信中学期末）如图为某生态系统的碳循环示意图，其中甲、乙、丙为生态系统中的三种生物组成成分，A、B、C、D是乙中的四种生物。
（1）丙代表，碳从无机环境进入生物群落主要是通过[ ]的作用完成的。
（2）写出图中存在的食物网。
（3）A与B之间的信息传递方式除物理信息、化学信息外，还有等方式。
（4）调节是该生态系统自我调节能力的基础。
（5）碳在甲、乙、丙之间主要是以的形式进行传递的。
答案
（1）分解者 甲 生产者 光合
（2）
（3）行为信息
（4）负反馈
（5）有机物
解析
（1）据图可知，甲是生产者，乙是消费者，丙是分解者。
碳进入生物群落主要通过生产者的光合作用实现的。
（2）根据乙中能量的数值可知，B、C属于同一个营养级。
（3）生态系统的信息传递方式有物理信息、化学信息和行为信息。
（4）生态系统的自我调节能力的基础是负反馈调节。
（5）碳在生物群落内以有机物的形式进行传递。
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