新高考2024高考生物一轮复习选择性必修部分模块2生物与环境第1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

PAGE11-第3讲生态系统的结构和能量流淌考纲研读备考定位考纲要求核心素养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)中各养分级生态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eq\x(基)eq\x(础)eq\x(梳)eq\x(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。eq\x(思)eq\x(维)eq\x(辨)eq\x(析)易错整合，推断正误。(1)稻田生态系统中的分解者能将鸭的粪便分解成无机物以促进水稻的生长(√)(2)全部的生产者都是植物，全部的动物都是消费者，全部的细菌和真菌都是分解者(×)(3)生态系统的结构指的就是食物链和食物网(×)(4)生态系统的食物链中养分级越高的生物，其体型必定越大(×)(5)三级消费者在食物链中属于第四养分级(√)(6)草、鹿、兔、狼、狐和土壤中微生物共同形成了一个生态系统(×)eq\x(延)eq\x(伸)eq\x(探)eq\x(究)1．(教材必修3P88旁栏思索题改编)一个动物园中全部动物是一个系统吗？全部动物和植物呢？为什么？[提示]动物园中的全部动物不能说是一个系统，因为不同种动物是分开饲养的，彼此之间没有内在联系和相互影响，不是一个有机的整体。同理，动物园中的全部动物和植物也不是一个系统。2．(教材必修3P92“基础题T1”改编)如图是某海洋生态系统中，生产者固定太阳能和海洋水深关系的曲线，请思索：①就远洋水域和近海水域而言，其生产者固定太阳能数量明显降低的水深深度分别为多少米？影响这一改变的主要非生物因素是什么？②近海水域水深为多少时，生产者数量最多？在水深超过35米后，哪种水域还有较多生产者？③从生态系统的组成成分角度看，生活在水深100m以下的生物，主要属何种成分？是否还有生产者？[提示]①近海水域10m、远洋水域30m，光照。②10～15m。远洋水域。③主要为消费者、分解者，不再有光合自养型生产者，但还可能有化能合成作用类型的生产者。eq\x(重)eq\x(难)eq\x(精)eq\x(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。eq\x(精)eq\x(准)eq\x(命)eq\x(题)考向一生态系统的概念及成分例1(不定项选择题)(2024·山东省寿光市高三期末)下列关于生态系统组成成分的叙述，错误的是(BD)A．自然生态系统须要源源不断地输入太阳能B．土壤微生物都可作为生态系统的分解者C．消费者能加快生态系统的物质循环D．植物都属于生产者[解析]输入自然生态系统的总能量主要是生产者固定的太阳能，A正确；土壤中的硝化细菌是生产者，B错误；消费者的存在，能够加快生态系统的物质循环，C正确；寄生植物如菟丝子是消费者，不是生产者，D错误；答案选BD。〔对应训练〕1．(2024·云南省临沧市一中高三期末)生态系统的结构包括(C)①各类生物②非生物的物质和能量③食物链和食物网④物质循环⑤能量流淌⑥信息传递A．①② B．③④⑤⑥C．①②③ D．①②③④⑤⑥[解析]生态系统的结构包括生态系统的成分和养分结构，其中生态系统的成分包括：非生物的物质和能量、生产者、消费者、分解者。养分结构包括食物链和食物网。④物质循环、⑥能量流淌、⑤信息传递三者为生态系统功能。所以C选项是正确的。考向二生态系统的养分结构——食物链、网例2(2024·湖南省怀化市高三期末)草→兔子→狐狸→狼为某草原上的一条食物链，下列关于该食物链的说法中正确的是(B)A．该食物链中兔子是初级消费者、第一养分级B．兔子产生的粪便不属于兔子的同化量，而是草的同化量C．依据能量金字塔可知，处于塔尖的狼，其个体体内的能量少于兔子个体体内的能量D．狐狸捕食一只兔子，则该兔子体内的能量全部流向狐狸[解析]在该食物链中草是第一养分级，兔子是其次养分级，是初级消费者，A错误。兔子产生的粪便中的能量是上一个养分级的同化量，即草的同化量，B正确。能量流淌是单向流淌逐级递减的，但这是在养分级之间，而狼个体体内的能量可能会大于兔子个体体内的能量，因为狼的个体较大，C错误。狐狸捕食一只兔子，该兔子体内的能量也不是全部流向狐狸的，因为有些是不能被狐狸消化汲取，D错误。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．(2024·湖南省长沙市高三理科综合模拟)某地土壤和水体中镉超标，镉进入生态系统后蓄积在动物肝、肾中引发“痛痛病”。某生态系统有甲、乙、丙、丁四个养分级，在某一时间测得所含镉的相对浓度如图所示。下列相关叙述中，正确的是(A)A．当地人要预防“痛痛病”要少吃动物肝、肾等内脏B．丙养分级所含能量最多C．该生态系统确定没有分解者D．四个养分级所同化的能量值的关系可表示为丁<甲＋乙＋丙[解析]富集作用是某些重金属或难降解的有机物随着养分级越高含量会越高，由题意可知镉进入生态系统后蓄积在动物肝、肾中而引发“痛痛病”，所以人类要预防该病应少吃动物肝、肾等内脏，A正确。丙养分级所含镉浓度最高，说明丙养分级最高，而能量是单向流淌、逐级递减的，丙养分级所含能量最少，B错误。任何一个生态系统中都必需有分解者，C错误。四个养分级同化的能量值的关系可以表示为丁>甲＋乙＋丙，D错误。考点二生态系统的能量流淌eq\x(基)eq\x(础)eq\x(梳)eq\x(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。eq\x(思)eq\x(维)eq\x(辨)eq\x(析)易错整合，推断正误。(1)生态系统相对稳定时无能量的输入和散失(×)(2)生产者固定的能量除用于自身呼吸外，其余均流入下一个养分级(×)(3)兔吃草后排出的粪便中的能量是兔同化量的一部分(×)(4)一只狼捕食了一只兔子，该狼获得了兔子能量的10%～20%(×)(5)能量流淌规律可用“能量金字塔”表示，一个生态系统的养分级越多，在能量流淌过程中散失的热能越多，所以能量流淌一般不会超过4～5个养分级(√)(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(×)eq\x(延)eq\x(伸)eq\x(探)eq\x(究)1．下图表示A、B两个特定生态系统的能量金字塔，请思索：(1)依生态学原理看同样的玉米，上述哪种养分结构可养活更多的人口？为什么？(2)一个吃玉米的人所获得的能量确定比一个吃牛肉的人获得的能量多，对吗？为什么？(3)若土壤中含相同浓度的难降解污染物，则A中的人与B中的人体内污染物浓度哪个更高？[提示](1)A种养分结构，因为B中人处于第三养分级，能量损耗加大，养活的人口更少。(2)不对。A、B养分结构中“牛”“人”代表的是相应的养分级环节，并非“一个人”。(3)B中更高。2．如图是某人工鱼塘生态系统能量流淌过程中部分环节涉及的能量值[单位为103kJ/(m2·y)]，请据图分析：(1)该生态系统中流入生物群落的总能量有哪些来源？(2)生产者、植食性动物和肉食性动物固定的总能量分别是多少？(3)生产者→植食性动物、植食性动物→肉食性动物的能量传递效率分别是多少？(结果保留一位有效数字)(4)假设能量全部来自生产者，依据图中的能量流淌规律，肉食性动物要增加100kg，则须要消耗多少千克生产者？[提示](1)一个来源是光能，另一个来源是输入的有机物中的化学能。(2)肉食性动物固定的总能量＝0.25＋0.05＋2.1＋5.1＝7.5×103kJ/(m2·y)；植食性动物固定的总能量＝(7.5－5)＋0.5＋4＋9＝16×103kJ/(m2·y)；生产者固定的总能量＝(16－2)＋3＋70＋23＝110×103kJ/(m2·y)。(3)生产者→植食性动物的能量传递效率为植食性动物固定的能量中来自生产者的能量/生产者固定的总能量×100%＝(16－2)/110×100%＝12.7%；植食性动物→肉食性动物的能量传递效率为肉食性动物固定的能量中来自植食性的能量/植食性动物固定的总能量×100%＝(7.5－5)/16×100%＝15.6%。(4)肉食性动物要增加100kg，则须要生产者的量为100÷15.6%÷12.7%≈5047(kg)。eq\x(重)eq\x(难)eq\x(精)eq\x(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：流入某一养分级的确定量的能量在确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。eq\x(精)eq\x(准)eq\x(命)eq\x(题)考向一生态系统能量流淌的过程例3(2024·北京东城区高三期末)下图为某生态系统植物光合作用积累的有机物被植食动物利用过程中的能量流淌示意图。有关叙述不正确的是(B)A．①④与植物的呼吸消耗量之和即为输入该生态系统的总能量B．②占①④之和的百分比为这两个养分级间的能量传递效率C．③用于植食性动物的生长、发育和繁殖D．④⑤代表的能量可流向分解者[解析]①④之和为植物光合作用积累的有机物，①④与植物的呼吸消耗量之和即为生产者同化的总能量，等于输入该生态系统的总能量，A项正确；能量传递效率为两个养分级同化量的比值，①④之和不是生产者的同化量，B项错误；植食动物用于生长、发育和繁殖的能量即为有机物的积累量，C项正确；④⑤代表的能量一般流向分解者，D项正确。〔对应训练〕3．(2024·吉林长白山质量监测)下列有关生态系统能量流淌的叙述中，正确的是(D)A．生态系统能量流淌从太阳光照耀到植物体上起先B．次级消费者摄取的食物中的能量即为流入次级消费者的总能量C．生态系统的能量是伴随物