2025届高考生物一轮复习第2单元生物与环境第3讲生态系统的结构和能量流动学案新人教版必修3

PAGE13-第3讲生态系统的结构和能量流淌考情研读·备考定位考点展示核心素养1．生态系统的结构。2．生态系统中的物质循环和能量流淌的基本规律及应用。1．生命观念——通过分析生态系统的结构及能量流淌的过程，建立结构与功能相统一的观点及生命系统的物质和能量观。2．理性思维——①通过构建生态系统组成成分之间的关系模型，培育运用模型分析问题的实力；②通过分析食物链(网)中各养分级生物的数量变动状况及能量流淌过程图解，培育运用逻辑思维分析问题的实力。3．科学探究——通过总结探讨能量流淌的实践意义，形成学以致用，关注生产生活的看法。考点一生态系统的结构自主回顾·素养储备基础梳理1．生态系统的概念：由生物群落与它的无机环境相互作用而形成的统一整体。地球上最大的生态系统是生物圈。2．生态系统的结构eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(组成成分\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(非生物的物质和能量∶阳光、热能、水、,空气、无机盐等,分解者：主要是细菌和真菌等腐生生物,生产者：主要是各种绿色植物等自养型,生物,消费者：主要是动物等异养型生物)),↓捕食关系,养分结构\b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(食物链,组成,食物网))\a\vs4\al(是生态系统物质循环和能量流淌,的渠道)))3．生态系统的养分结构(1)食物链①概念：生态系统中各生物之间由于食物关系形成的一种联系。②实例eq\a\vs4\al(生产者初级消费者次级消费者三级消费者四级消费者,第一养分级其次养分级第三养分级第四养分级第五养分级)③表现形式：起点总是生产者，终点是不被其他动物所食的动物(最高养分级)。④消费者级别＝养分级级别－1。(2)食物网①概念：在一个生态系统中，很多食物链彼此相互交织连接成的困难养分结构。②形成缘由：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植物，也可能被多种肉食性动物所食。思维辨析易错整合，推断正误。(1)生态系统中分解者的作用是将有机物分解成无机物(√)(2)“大鱼吃小鱼，小鱼吃小虾，小虾吃泥巴”，泥巴中的藻类属于第一养分级(√)(3)土壤微生物可作为生态系统的分解者(√)(4)土壤中的硝化细菌是异养生物，因而不属于生产者(×)(5)生产者、分解者是联系非生物的物质和能量与生物群落的桥梁，其中生产者是生态系统的基石(√)(6)食物网中两种生物间只能有一种种间关系(×)(7)生态系统的食物链中养分级越高的生物，其体型必定越大(×)(8)食物链犬牙交织形成的困难养分关系就是食物网。食物网的困难程度取决于该生态系统中生物的数量(×)延长探究1．甲、乙两图均为生态系统成分及结构关系图，试解读∶(1)用数字及文字指出图甲中生态系统的四种组成成分分别是什么？(2)图甲中哪些成分共同构成生物群落？它们是否都参加食物链、食物网的构成？(3)图乙中X及a、b、c分别指什么？[提示](1)①非生物的物质和能量，②生产者，③分解者，④消费者。(2)②③④。③不参加食物网的构成。(3)X—生物群落，a—消费者，b—生产者，c—分解者。2．生产者、消费者和分解者是紧密联系，缺一不行的，描述三者在生态系统的地位如何？[提示]生产者是生态系统中的最主要的成分，是生态系统的基石。消费者是生态系统中最活跃的成分，分解者是生态系统中不行缺少的成分。3．分析食物网模式图，回答下列问题。(1)图示食物网中包含8条食物链。(2)写出图中含养分级最多的食物链：草→食草昆虫→蜘蛛→青蛙→蛇→猫头鹰。(3)图中狐属于次级消费者，占第三养分级。(4)猫头鹰同时占有第三、四、五、六养分级；它获得能量最多的食物链是：草→鼠→猫头鹰。(5)从图中可以看出，青蛙和蜘蛛的种间关系是捕食和竞争。(6)该图作为生态系统还缺少的成分是非生物的物质和能量、分解者。剖析难点·考点突破重难精讲1．各组成成分的比较比较项目组成内容作用生物同化类型地位非生物的物质和能量阳光、热能、空气、水分、无机盐等为生物供应物质和能量，是生物群落赖以生存和发展的基础必备成分生产者主要是绿色植物，也包括化能自养型微生物(如硝化细菌)制造有机物，储存能量；为消费者供应食物和栖息场所自养型主要成分(基石)消费者主要包括绝大部分动物，包括寄生生活的微生物和植物(如菟丝子)加快生态系统中的物质循环；有利于植物的传粉和种子的传播异养型最活跃的成分分解者营腐生生活的微生物及腐食性的动物(如蚯蚓、蜣螂)通过分解作用将生物遗体、排泄物分解为无机物，供生产者重新利用异养型物质循环中的关键成分联系各成分相互作用形成一个统一整体■(1)生态系统成分的误区类型与特例分析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；寄生细菌属于特别消费者动物都是消费者蚯蚓、蜣螂、秃鹫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藻、硝化细菌等自养原核生物也是生产者，应当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)生态系统组成成分关系图解分析①先据双向箭头“”确定“非生物的物质和能量”和“生产者”，再推断两者中有“3”个指出箭头的D为“生产者”，有“3”个指入箭头的C为“非生物的物质和能量”，最终依据D→A→B，确定A为消费者、B为分解者。②若问D、A、B详细是什么生物，则D主要为绿色植物，A为动物，B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。2．食物网中生物数量的改变分析(1)食物链的第一养分级生物削减，相关生物都削减。(2)“天敌”削减，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”养分级生物削减的状况，举例如下：若青蛙突然削减，则以它为食的蛇将削减，鹰过多捕食兔和食草鸟，从而导致兔、食草鸟削减，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。■(1)距离基本能源(如生产者)越近的生物，受到捕食或取食的压力越大，因而其种类和数量越多，生殖实力越强。(2)食物网越困难，最高养分级生物就越能获得持续稳定的能量。(3)取食对象一般选取低养分级生物的缘由：低养分级生物所含的能量多；富集有毒物质少。精准命题突破点生态系统的概念及成分〔典例剖析〕例1(2024·陆良县一模)下列关于生态系统成分的叙述正确的是(C)A．动物都属消费者，食草动物属第三养分级B．细菌都属分解者，将有机物分解成无机物C．生产者都属自养生物，食物链中除生产者外，还有消费者D．分解者肯定是微生物，都不能有氧呼吸[解析]少数动物也属于分解者，如蚯蚓，以腐烂的食物为食，食草动物属于其次养分级；A、D错误；细菌不肯定属于分解者，也可以是消费者和生产者，如化能合成细菌是自养生物，属于生产者，B错误；生产者属于自养生物，是生态系统的主要成分，食物链中除生产者外，还有消费者，C正确。〔对应训练〕1．(2024·湖南永州模拟)某种甲虫以土壤中的落叶为主要食物，假如没有这些甲虫，落叶层将严峻积累，最终导致落叶林生长不良。以下分析正确的是(C)A．这种甲虫属于次级消费者B．这种甲虫与落叶树之间为捕食关系C．这种甲虫对落叶林的物质循环有促进作用D．这种甲虫在能量金字塔中位于底部[解析]依据题意，甲虫以土壤中的落叶为主要食物，没有这些甲虫，落叶层将严峻积累，可以推知甲虫属于该生态系统中的分解者，A错误；食物链中的生物之间是捕食关系，而甲虫是分解者，不属于食物链的成分，B错误；甲虫属于分解者，能够促进生态系统的物质循环，C正确；甲虫是分解者，而能量金字塔的底部是生产者，D错误。突破点生态系统的养分结构——食物链、食物网〔典例剖析〕例2如图所示为某生态系统的食物网，下列相关叙述正确的是(D)A．图中全部生物对应种群的集合，称为该生态系统的群落B．食草昆虫的锐减对该生态系统的稳定性没有影响C．该生态系统中共有10条食物链，其中狐处于两条食物链中D．该食物网中，具有捕食和竞争关系的不仅仅是青蛙和蜘蛛[解析]图中食物网只包括生产者和消费者，不包括分解者，因此图中全部生物不能构成一个群落；食草昆虫的锐减会导致该生态系统的养分结构简洁化，致使生态系统的稳定性减弱；该生态系统中共有8条食物链；吃虫的鸟和蜘蛛之间、猫头鹰和蛇之间也是捕食和竞争关系。┃┃技巧点拨►食物链变式模型的分析(1)下图中图1和图2都是以每个养分级中有机物多少为依据，图l中的食物链是丙→甲→乙→丁，图2中的食物链是丙→丁→甲→乙。(2)图3表示甲和乙之间为捕食关系，甲是被捕食者，乙是捕食者，在食物链中，甲是低养分级，乙是高养分级。(3)图4表示的是生态系统的组成成分图解，A是生产者，B是消费者，C是分解者，D是非生物的物质和能量，其中的食物链是A→B。〔对应训练〕2．某岛屿居民与该岛上的植物、兔、鼠、鼬和鹰构成的食物网如图所示。下列叙述错误的是(D)A．人与兔的种间关系是捕食和竞争B．若除去鼬，则鹰的数量会增加C．大量捕杀鼬会导致鼠种内斗争增加D．植物中的能量能通过5条食物链传递给鹰[解析]兔和人有共同的食物来源，二者存在竞争关系，同时兔也能被人捕食，二者存在捕食关系；鼬和鹰都能捕食兔和鼠，若除去鼬，鹰缺乏竞争，数量会增多；大量捕杀鼬时，鼠的数量会增多，种内斗争会增加；从植物到鹰的食物链有4条。考点二生态系统的能量流淌自主回顾·素养储备基础梳理1．生态系统的能量流淌过程、特点及意义2．消费者的能量流淌留意：最高养分级消费者的能量没有流向下一养分级这条途径。(1)上述图解可以得到：摄入量＝同化量＋粪便量。(2)在各养分级中，能量的几个去路：通过呼吸作用以热能的形式散失；被下一养分级生物利用；被分解者利用；未被利用。思维辨析易错整合，推断正误。(1)生态系统的能量流淌就是指能量的输入和散失过程(×)(2)流经生态系统的总能量是照耀在生产者上的太阳能(×)(3)流经第三养分级的总能量是指三级消费者摄入到体内的能量(×)(4)除最高养分级外，某一养分级的总能量由四个部分组成：自身呼吸消耗的能量、流向下一个养分级的能量、被分解者利用的能量和未被利用的能量(√)(5)相邻两个养分级的能量传递效率不会小于10%，也不会大于20%(×)(6)拔去田地中的杂草是人为地调整能量流淌的方向，可以提高生态系统的能量传递效率(×)(7)一只狼捕食了一只兔子，就完成了能量流淌(×)(8)养分级越高的生物获得的能量越少，体型也越小(×)(9)“桑基鱼塘”实现了能量的多级利用，大大提高了能量的传递效率(×)延长探究1．如图甲为某自然生态系统的能量金字塔简图，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别代表不同的养分级，m1、m2代表不同的能量形式。图乙表示能量流经该生态系统某一养分级的改变示意图，其中a～g表示能量值的多少。请据图分析回答。(1)图甲中m1输入该生态系统的途径是生产者的光合作用。(2)图乙中，若A表示图甲中养分级Ⅱ的生物摄入能量，养分级Ⅱ的生物同化能量可用图中哪个字母表示？其能量值如何表示？(用图中字母)(3)从图乙中能计算能量传递效率吗？说明缘由。[提示](2)Bb(或d＋e)(3)不能。图乙仅表示能量流经该生态系统某一养分级的改变，计算能量传递效率需知道相邻两养分级生物的同化量。2．就这一食物网而言，若人的素食∶肉食比例由1∶1调整为2∶1，则同样的玉米，人获得的能量是原来的多少倍？写出推导思路(设传递效率为20%)。[提示]1.29。推导思路如下∶设玉米能量均为A，调整前人获得能量为x1，调整后人获得能量为x2，则eq\f(x1·\f(1,2),\f(1,5))＋eq\f(x1·\f(1,2),\f(1,5)2)＝A，eq\f(x2·\f(2,3),\f(1,5))＋eq\f(x2·\f(1,3),\f(1,5)2)＝A，则x1＝eq\f(A,15)，x2＝eq\f(3A,35)，eq\f(x2,x1)＝eq\f(\f(3A,35),\f(A,15))＝eq\f(9,7)≈1.29。3．假如把各个养分级的生物数量关系，用绘制能量金字塔的方式表达出来，是不是也是金字塔形？假如是，有没有例外？[提示]一般状况下，也是金字塔形。但是有时候会出现倒置的塔形。例如，在海洋生态系统中，由于生产者(浮游植物)的个体小，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数量可能低于浮游动物的数量。当然，总的来看，一年中流过浮游植物的总能量还是比流过浮游动物的要多。与此同理，成千上万只昆虫生活在一株大树上，该数量金字塔的塔形也会发生倒置。剖析难点·考点突破重难精讲1．流入某一养分级的能量来源和去路(1)能量来源eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(①生产者的能量主要来自太阳能,②消费者的能量来自上一养分级,同化的能量))(2)能量去向：流入某一养分级(最高养分级除外)的能量去向可从以下两个角度分析：eq\a\vs4\al(①定量不定时,能量的最终去路)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(a.自身呼吸消耗,b.流入下一养分级,c.被分解者分解利用))②定量定时：流入某一养分级的肯定量的能量在肯定时间内的去路可有四条：a．自身呼吸消耗；b．流入下一养分级；c．被分解者分解利用；d．未被自身呼吸消耗，也未被下一养分级和分解者利用，即“未利用”。假如是以年为单位探讨，这部分的能量将保留到下一年。2．能量流淌特点及缘由分析(1)单向流淌①能量流淌是沿食物链进行的，食物链中各养分级之间的捕食关系是长期自然选择的结果，是不行逆转的。②各养分级通过呼吸作用所产生的热能不能被生物重复利用，因此能量流淌无法循环。(2)逐级递减①各养分级生物都会因呼吸作用消耗大部分能量。②各养分级的能量都会有一部分流入分解者，包括未被下一养分级生物利用的部分。3．流淌模型——生态金字塔的类型、含义比较类型能量金字塔数量金字塔生物量金字塔形态特点正金字塔形一般为正金字塔形一般为正金字塔形象征含义能量沿食物链流淌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养分级上升而逐级递减一般生物有机物的总质量沿食物链上升逐级递减每一阶含义每一养分级生物所含能量的多少每一养分级生物个体的数目每一养分级生物的有机物总量特别形态无极少■能量流淌中的三个易误点(1)动物同化的能量不等于摄入的能量动物同化的能量＝摄入量－粪便有机物中的能量，即摄入的食物只有部分被同化。例如蜣螂利用大象的粪便获得能量，就不能说蜣螂获得了大象的能量。(2)粪便量不是该养分级同化量的一部分消费者产生的粪便不属于该养分级同化的能量，它事实上与上一养分级的遗体、残骸一样，属于上一养分级被分解者利用的部分。(3)能量传递效率与能量利用效率的区分①能量传递效率：能量在沿食物链流淌的过程中，逐级削减，若以“养分级”为单位，能量在相邻两个养分级之间的传递效率为10%～20%。其计算公式为能量传递效率＝(一个养分级同化量/上一养分级同化量)×100%。②能量利用效率：通常考虑的是流入人体中的能量占生产者能量的比值，或流入最高养分级的能量占生产者能量的比值。合理调整能量流淌关系，可提高能量的利用效率。精准命题突破点生态系统能量流淌的过程〔典例剖析〕例3(2024·内蒙古赤峰二中第三次月考)生态系统中存在食物链“马尾松→松毛虫→杜鹃”，如图表示松毛虫摄入能量的流淌方向，下列叙述正确的是(B)A．该食物链中的生物在数量上呈正金字塔模型B．松毛虫和杜鹃之间的能量传递效率可用E/A×100%表示C．由松毛虫流入分解者的能量可用C＋D＋F表示D．若迁走全部杜鹃，松毛虫的种群数量将呈“J”型增长[解析]该食物链中的生物在能量上呈正金字塔形，而数量上松毛虫的数量多于马尾松，不呈现正金字塔形；松毛虫的同化量是A，杜鹃的同化量是E，能量传递效率可用E/A×100%表示；由松毛虫流入分解者的能量可用D＋F表示，C表示松毛虫粪便量，属于马尾松的能量；若迁走全部杜鹃，但由于资源和空间是有限的，松毛虫的种群数量增长将呈现“S”型曲线。〔对应训练〕3．(2024·常州一模)大闸蟹是以植物为主的杂食性甲壳类，因其味道鲜美而被大量养殖。如图为养殖大闸蟹的阳澄湖某水域生态系统能量流淌的部分图解，其中的英文字母表示能量(单位：kJ)。对该图的分析正确的是(C)A．流经阳澄湖该养殖区域的总能量为aB．植物到大闸蟹的能量传递效率为c/(b＋2)×100%C．图中d代表大闸蟹用于生长、发育和繁殖的能量D．该区域由于有人工的管理，生态系统稳定性肯定比自然区域高[解析]流经阳澄湖该养殖区域的总能量为a与输入的有机物中的能量之和，A错误，由图可知，c为初级消费者的同