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第30讲　生态系统的结构与能量流动
[课程导学]
内容要求 2.2.1.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。2．2.2.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。2．2.3.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。2．2.5.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。2．2.8.分析特定生态系统的生物与非生物因素决定其营养结构。
与旧教材对比 增：生态金字塔。
考点一　生态系统的结构
1．生态系统的概念
2．生态系统的组成成分
项目 非生物的物质和能量 生产者 消费者 分解者
实例 光、热、水、空气、无机盐等 自养生物，主要是绿色植物 异养生物，主要是动物 主要是营腐生生活的细菌和真菌
作用 生物群落中物质和能量的根本来源 将无机物转化为有机物，并将能量储存在有机物中 加快生态系统的物质循环 分解动植物遗体和动物的排遗物
地位 生态系统的基石 生态系统最活跃的成分 生态系统的关键成分
　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
(1)食物链
　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。
(2)食物网
　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。
(1)土壤中的硝化细菌是异养生物，因而不属于生产者。(　　)
(2)生产者都是自养生物，但未必都是植物；消费者营异养生活，但未必都是动物。(　　)
(3)细菌都是分解者，但分解者并不都是细菌。(　　)
(4)自养型生物一定都是生产者；腐生型生物一定都是分解者；生产者一定处于第一营养级。(　　)
(5)在我国华北地区某苹果园中种草后，果园中的食物网更复杂，有助于果园生态系统抵抗外界干扰。(　　)
(6)食物链和食物网是生态系统物质循环和能量流动的主渠道，是生态系统维持相对稳定的重要条件。(　　)
答案：(1)×　(2)√　(3)×　(4)√　(5)√　(6)√
1．(选择性必修2 P50概念图内容)判断以下生物属于生态系统的什么成分？
①菟丝子　②硝化细菌　③玉米　④噬菌体　⑤秃鹫　⑥蜣螂　⑦蓝细菌　⑧结核杆菌　⑨蘑菇
生产者________；消费者________；分解者________。
提示：②③⑦　①④⑧　⑤⑥⑨
2．(选择性必修2 P51旁栏思考)食物链上一般不超过五个营养级的原因是________________________________________________________________________。
提示：能量在沿食物链流动的过程中是逐级递减的
3．(选择性必修2 P52正文信息)错综复杂的食物网是使生态系统保持________的重要条件。如果一条食物链上的某种动物减少或消失，它在食物链上的位置可能会__________________。一般认为，食物网越复杂，生态系统抵抗外界干扰的能力就________。
提示：相对稳定　由其他生物来取代　越强
突破1 生态系统的成分
核心素养 生命观念
1．生态系统的组成成分包括生产者、消费者、分解者及非生物的物质和能量。下列关于生态系统组成成分的叙述，正确的是(　　)
A．动物都属于消费者，其中食草动物属于第二营养级
B．细菌都属于分解者，其异化作用类型主要是需氧型和厌氧型
C．生产者属于自养型生物，是生态系统中最基本的生物成分
D．一种生物只能属于生态系统中的一种生物成分
解析：选C。食草动物属于第二营养级，多数动物属于消费者，但少数动物如蚯蚓能够分解动植物遗体等，属于分解者，A错误；细菌的异化作用类型有需氧型和厌氧型，部分细菌属于分解者，少数细菌如化能合成型细菌属于生产者，B错误；生产者属于自养型生物，能够通过光合作用等制造有机物，是生态系统中最基本的生物成分，C正确；多数生物只属于生态系统中的一种生物成分，但有些生物如捕蝇草、猪笼草等既是生产者，也是消费者，D错误。
突破2 食物链和食物网及数量变化分析
核心素养 科学思维
2．(2022·山东潍坊期末)食物链亦称“营养链”。生态系统中许多生物为维持其本身的生命活动，必须以其他生物为食。这种摄食关系实际上是能量从一种生物转到另一种生物的关系。食物链一般包括3～5个环节，由植物、植食性动物、肉食性动物组成。下列有关叙述错误的是(　　)
A．食物链一般不超过5个环节与能量流动的逐级递减有关
B．能量在食物链中的流动是单向的，并且逐渐都以热能的形式散失
C．由食物链交错连接成的食物网中，植食性动物所处营养级并不是一成不变的
D．一般生态系统的食物网越复杂，其自我调节能力就越强
解析：选C。在一个生态系统中，营养级越多，在能量流动过程中消耗的能量就越多，所以食物链一般不超过5个环节，A正确；能量在食物链中的流动是单向的，并且逐渐都以热能的形式散失，B正确；所有的植食性动物都只位于第二营养级，C错误；一般食物网越复杂，生态系统抵抗外界干扰的能力就越强，也就是生态系统的自我调节能力就越强，D正确。
3．(2021·湖北省选择性考试模考)下图为某湖泊生态系统的食物网简图。下列叙述错误的是(　　)
A．浮游藻类属于生产者
B．该食物网有5条食物链
C．该食物网中，水生昆虫属于第二营养级
D．浮游动物与水生昆虫之间通过负反馈调节维持各自数量的相对稳定
解析：选C。浮游藻类是通过光合作用进行自养的生物，故属于生态系统的生产者，A正确。该食物网中共有5条食物链：浮游藻类→裸鲤→鸬鹚、浮游藻类→裸鲤→绿头鸭、浮游藻类→裸鲤→大天鹅、浮游藻类→浮游动物→水生昆虫→绿头鸭、浮游藻类→浮游动物→水生昆虫→大天鹅，B正确。该食物网中，水生昆虫属于第三营养级，C错误。在不考虑其他因素的前提下，浮游动物数量增加会导致水生昆虫数量增加，这样水生昆虫对浮游动物的捕食加强，再因浮游藻类的不足使浮游动物的数量减少，由于食物减少，水生昆虫的数量减少，这种维持稳定状态的调节方式属于负反馈调节，D正确。
4.右图表示一个海滩湿地生态系统中部分生物的食物关系，下列叙述错误的是(　　)
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海螺、线虫、食草虫
C．若大米草死亡，将导致藻类数量增加，沼蟹数量亦增加
D．若喷洒只杀灭食草虫的杀虫剂，则蜘蛛数量将减少
解析：选B。营腐生生活的细菌属于分解者，被线虫取食的细菌属于消费者的食物，A正确；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，故三者应属于第二营养级，B错误；大米草与藻类之间存在种间竞争关系，大米草死亡会导致藻类数量增加，藻类数量增加会导致线虫数量增加，进而导致以线虫为食的沼蟹数量增加，C正确；杀虫剂杀死食草虫，会导致蜘蛛的食物减少，进而导致蜘蛛数量减少，D正确。
食物网中生物数量的变化分析
(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，但随着其数量增加，种内竞争加剧，种群密度下降，直至趋于稳定。
(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，鹰过多捕食兔和食草鸟，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。　
[判断依据类]
1．[2020·山东，T24(1)节选]某同学根据生态系统的概念认为土壤是一个生态系统，其判断依据是______________________________________________
________________________________________________________________________。
答案：土壤是由各类土壤生物组成的生物群落和非生物环境相互作用而形成的统一整体
2．微生物的分解作用与细胞呼吸不能完全等同，其依据是_____________________________________________________________________
________________________________________________________________
_________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案：微生物的分解作用是微生物分泌酶到细胞外，将细胞外的大分子有机物分解成小分子有机物(也可能生成无机物)，然后再吸收进入细胞，微生物的分解作用包括体外有机物分解和体内细胞的呼吸作用
3．下图表示甲、乙、丙三个种群的环境容纳量和某时刻三个种群的实际数量。若上述三个物种可形成一条食物链，判断该食物链可能是________。
答案：甲→乙→丙
[原因分析类]
4．[2020·山东，T24(4)]植食性线虫主要危害植物根系，研究表明，长期施用有机肥后土壤中植食性线虫的数量减少，依据图中信息分析，主要原因是_______________________
_________________________________________________
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
________________________________________________________________。
答案：长期施用有机肥后腐生细菌增加使食细菌线虫增加，引起捕食性线虫增加，植食性线虫因被大量捕食而减少，减少量多于其因植物根系增长而增加的量
5．[2015·全国Ⅱ，T31(2)改编]假设某生态系统的食物链为甲种植物→乙种动物→丙种动物。若丙种动物的数量增加，则一段时间后，甲种植物数量也增加，其原因是____________________________________________________________
_________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案：丙种动物的数量增加导致乙种动物的数量减少，乙种动物以甲种植物为食，从而导致甲种植物数量的增加
6.右图表示某自然生态系统的结构模式图。图中组分1、2、3不能构成一个生态系统的组成成分，其理由是_____________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
______________________________________________________________。
答案：图中的组分1是生产者、组分3是消费者、组分2是分解者，而生态系统的组成成分除生产者、消费者和分解者之外，还包括非生物的物质和能量
[开放思维类]
7．探究蚯蚓在不同的环境温度下分解生活垃圾的速率，请写出该实验的基本思路。________________________________________________________________
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
_____________________________________________________________。
答案：先控制不同的环境温度，然后利用等量的生理状态相同的蚯蚓去分解等量的相同的生活垃圾，在相同的条件下处理一段时间后，检测并比较生活垃圾的剩余量
考点二　生态系统的能量流动
1．能量流动的概念
2．能量流动的过程
(1)能量流经第二营养级的过程
　摄入量≠同化量：摄入量－粪便中的能量才是同化量，动物的粪便无法被动物消化吸收而同化，不属于同化量，如兔吃草时，兔粪便中的能量应为草流向分解者的能量，而不属于兔的同化量。
(2)能量流经生态系统的过程
①能量流动的渠道是食物链和食物网。
②能量散失的途径是各种生物的呼吸作用(代谢过程)。
3．能量流动的两个特点
　若能量传递效率大于20%，生态系统的稳定性降低，甚至崩溃。
4．生态金字塔
5．研究能量流动的实践意义
(1)可以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)可以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。例如，沼气池的使用实现了对能量的多级利用，从而大大提高能量的利用率。
(3)可以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。
(1)生态系统中生产者得到的能量必然小于消费者得到的能量。(　　)
(2)流经第三营养级的总能量是指三级消费者摄入体内的能量。(　　)
(3)一只狼捕食了一只兔子，则该狼就获得了这只兔子能量的10%～20%。(　　)
(4)拔去田地中的杂草是人为地调整能量流动的方向，可以提高生态系统的能量传递效率。(　　)
(5)研究能量流动，可调整能量流动关系，使生产者固定的能量全部流向人类。(　　)
(6)生态系统中的能量可被多级循环利用，从而大大提高能量的利用率。(　　)
答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)×
1．(选择性必修2 P54问题探讨)下图表示甲、乙两个特定生态系统的能量金字塔。
(1)依生态学原理看，同样重量的玉米，________可养活更多的人，理由是甲中人处于第二营养级，与乙相比________________________。
(2)若土壤中含相同浓度的难降解污染物，则甲、乙中的人体内污染物浓度哪个较高？________。
(3)一个吃玉米的人所获得的能量一定比一个吃鸡肉的人获得的能量多，对吗？为什么？______________________________________________________
________________________。
提示：(1)甲　能量在传递过程中损耗小
(2)乙
(3)不对。甲、乙中“人”代表的是相应营养级，并非“一个人”
2．(选择性必修2 P55思考·讨论T1)生态系统中的能量流动和转化遵循能量守恒定律。流入生态系统的能量一部分储存在生物体的________中，而另一部分通过生物的________作用以________的形式散失至非生物环境中，两部分之和与流入生态系统的能量________(填“相等”或“不相等”)。
提示：有机物　呼吸　热能　相等
3．(选择性必修2 P55思考·讨论T2)流经某生态系统的能量________再回到该生态系统，原因是____________________。
提示：不能　能量流动是单向的
4．(选择性必修2 P59探究·实践)人们主要通过________的方法提高作物的光能利用效率。
提示：合理密植
5．(选择性必修2 P60拓展应用T2)溶解在水中的方糖不能变回原来的形状，原因是_______________________________________________________________
________________________________________________________________________。
提示：在一个封闭的系统中，物质总是由有序朝着无序的方向发展
1．两种不同的能量流动模型
(1)第二营养级的能量流动过程模型
图中箭头①指的是摄入量，若没有箭头③，则①代表的是同化量。
(2)“拼图法”分析能量流动过程
2．能量流动计算分类
能量传递效率＝×100%
注：相邻两营养级间的能量传递效率通常是10%～20%。
(1)“最值”计算
食物链越短，最高营养级获得能量越多。生物间的取食关系越简单，生态系统的能量流动过程中损耗的能量越少。
知“低”求“高”
获能最多 选最短食物链，按×20%计算
获能最少 选最长食物链，按×10%计算
　　
知“高”求“低”
需能最多 选最长食物链，按÷10%计算
需能最少 选最短食物链，按÷20%计算
(2)“定值”计算
①已知营养级间能量传递效率，不能按“最值”计算，而需按具体数值计算。如A→B→C→D中，各营养级间从低到高的能量传递效率分别为a%、b%、c%，若A的能量为M，则D获得的能量为M×a%×b%×c%。
②若给出的是各营养级同化能量值，可直接按同化能量比例计算，下表是生态系统中除分解者外仅有的4个种群一段时间内同化能量值。
营养级 A B C D
同化能量(Pg) 15.9 870.7 0.9 141.0
表中食物链为B→D→A→C，若最高营养级同化能量为 1 Pg，则生产者需同化能量为870.7×1÷0.9≈967.4 Pg。
(3)人工能量输入计算
对一些特殊状态下有人工能量输入的生态系统的能量流动计算时，要注意输入能量的正确处理。如对某生态系统的第二营养级人工补充能量，则计算第一营养级到第二营养级能量传递效率时，不能考虑人工补充能量，而进行第二营养级到第三营养级能量传递效率计算时，需考虑人工补充能量，因第二营养级同化的能量由来自第一营养级和人工补充的能量两部分组成，这两部分都参与传向第三营养级的过程。
(4)能量分配计算
若在食物网中，某一营养级同时从上一营养级的多种生物获得能量，且通过各途径获得的能量比例确定，则需按照各单独的食物链进行计算，最后合并。
(5)能量调整计算——高营养级不同种类食物的比例调整前后同化能量的比值计算
这类计算的核心是按高营养级不同种类食物比例调整前、后生产者固定的总能量不变为信息，列出等量关系式进行计算。注意所给比例是高营养级从不同食物链获得的能量比值，还是生产者向不同食物链传递的能量比值，即能量值要与比例对应正确，比例在哪里，就从哪里开始算。
3．生态金字塔的类型及特点
类型 能量金字塔 数量金字塔 生物量金字塔
形状
每一阶含义　 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 每一营养级所容纳的有机物的总干重　
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 一般生物有机物的总干重沿食物链升高而逐级递减
特点 正金字塔形 一般为正金字塔形，有时呈倒金字塔形 一般为正金字塔形
分析 能量流动的过程中总是有能量的散失，故能量流动逐级递减 成千上万只昆虫生活在一株大树上时，该数量金字塔的塔形会发生变化，如下图所示 浮游植物的个体小、寿命短，又不断被浮游动物吃掉，所以某一时间浮游植物的生物量可能低于浮游动物的生物量，如下图所示
突破1 能量流动的过程及特点
核心素养 生命观念、科学思维
1．(2022·北京东城高三模拟)下图为生态系统中能量流动图解部分示意图(字母表示能量的多少)，下列叙述不正确的是(　　)
A．图中f代表初级消费者通过呼吸作用消耗的能量
B．在“草→兔→狼”这一食物链中，狼粪便中的能量属于d
C．若有未被利用的能量，则在g和i中有一处表示未被利用的能量
D．初级消费者与次级消费者之间的能量传递效率为e/b×100%
解析：选D。图中f代表初级消费者通过呼吸作用消耗的能量，A正确；在“草→兔→狼”这一食物链中，狼粪便中的能量未被狼(次级消费者)同化，仍属于其上一个营养级(初级消费者)的能量，即属于d，B正确；g或i表示的是未被利用的能量或被分解者利用的能量，C正确；初级消费者与次级消费者之间的能量传递效率＝(次级消费者同化量/初级消费者同化量)×100%，而图中b表示初级消费者的摄入量，c表示初级消费者的同化量，e表示次级消费者的摄入量，但次级消费者的同化量未知，所以无法计算能量传递效率，D错误。
2．(不定项)(2022·辽宁抚顺期中)下图表示生态系统中各营养级能量的类型和去向(d表示该营养级未被利用的能量)。下列有关叙述正确的是(　　)
A．图中a1、a2可表示生产者与消费者的呼吸量，但所占比例不符
B．生态系统中能量传递效率为(a2＋b2＋c2＋d2)/(a1＋b1＋c1＋d1)×100%
C．消费者从生产者中摄取的能量数值可用b1表示，且此部分能量存在于有机物中
D．在食物链中，各营养级获得能量的方式及能量的用途相同
解析：选ABC。各营养级同化的能量大部分用于呼吸作用，a1、a2可表示生产者与消费者的呼吸量，但a1所占比例偏小；能量传递效率为相邻两个营养级生物的同化量之比，图中能量传递效率为(a2＋b2＋c2＋d2)/(a1＋b1＋c1＋d1)×100%；b1表示消费者从生产者中摄取的能量，存在于生产者光合作用制造的有机物中；食物链中，第一营养级通过光合作用固定太阳能，其他营养级生物通过捕食直接摄取有机物，对最高营养级生物来说，能量不会再流向下一个营养级，即各营养级生物获得能量的方式和能量的用途不一定相同。
突破2 能量流动的有关计算
核心素养 科学思维
3．(2022·四川成都诊断)下图为某生态系统食物网的图解，猫头鹰体重每增加1 kg，至少消耗A约(　　)
A．100 kg　　　　　　　　 B．44.5 kg
C．25 kg D．15 kg
解析：选C。分析题图可知，图中有3条食物链，即A→B→猫头鹰、A→C→B→猫头鹰、A→C→D→猫头鹰。求猫头鹰体重每增加1 kg，至少消耗A的质量，已知高营养级的能量求所需低营养级的最少能量时，选最短食物链，能量传递效率按20%计算。所以选最短食物链(A→B→猫头鹰)，能量传递效率按20%计算，则至少消耗A的质量为1÷20%÷20%＝25 kg，C正确。
4．(2022·河北衡水调研)下图中若黄雀的全部同化量来自两种动物——食草昆虫和螳螂，且它们各占一半，则当绿色植物增加G千克时，黄雀体重增加的千克数最多是(　　)
A．G/125 B．G/100
C．G/75 D．G/50
解析：选C。假设黄雀增加体重最多(能量传递效率为20%)为x，由题意可知，黄雀的全部同化量来自两种动物，食草昆虫和螳螂各占一半，所以黄雀要吃食草昆虫x÷2÷20%＝2.5x，同理黄雀要吃螳螂也是2.5x，而螳螂增重2.5x需要消耗食草昆虫2.5x÷20%＝12.5x，加起来相当于黄雀吃了食草昆虫15x，则相当于吃绿色植物15x÷20%＝75x。已知绿色植物增加G千克，所以75x＝G，x＝G/75，C正确。
5．(不定项)某草原生态系统的一条食物链A→B→C中，各种群在一年时间内对能量的同化、利用和传递等的数量统计如下表所示(单位：百万千焦/年)。下列相关叙述正确的是(　　)
种群 输入的总能量 用于生长、发育和繁殖的能量 呼吸作用消耗的能量 传递给分解者的能量 传递给下一营养级的能量　 未被利用的能量
A 65.5 3.0 15.0 41.5
B 15.0 5.0 0.5 2.5
C 2.0 0.6 1.4 微量(不计) 无
A.种群A、B、C构成了该生态系统的生物群落
B．种群B呼吸作用消耗的能量为5百万千焦/年
C．能量从种群B到种群C的传递效率为13.3%
D．种群A储存在体内的能量为59.5百万千焦/年
解析：选CD。群落是在相同时间聚集在一定地域中各种生物种群的集合，种群A、B、C不能包含该生态系统的所有生物，所以不能构成该生态系统的生物群落，A错误；输入的总能量＝呼吸作用消耗的能量＋用于生长、发育和繁殖的能量，则种群B呼吸作用消耗的能量为15.0－5.0＝10.0(百万千焦/年)，B错误；相邻两营养级间的能量传递效率等于相邻两营养级的同化量之比，题干限定表格中的输入的能量即为各种群同化量，则能量从种群B到种群C的传递效率为2.0/15.0×100%≈13.3%，C正确；种群A储存在体内的能量即净同化量＝传递给分解者的能量＋传递给下一营养级的能量＋未被利用的能量＝3.0＋15.0＋41.5＝59.5(百万千焦/年)，D正确。
6．地震是严重威胁人类安全、恐怖的自然灾害。在人为干预下，地震毁损的某自然保护区恢复过程中的能量流动关系如下图[单位为103kJ/(m2·y)]。请据图分析，下列相关叙述错误的是(　　)
A．在这场地震中营养级较低的生物受到的影响较小
B．能量在第二营养级到第三营养级之间传递效率约为15.6%
C．肉食动物需补偿输入的能量值为6×103kJ/(m2·y)
D．流经该生态系统的总能量是生产者固定的太阳能和补偿输入的能量
解析：选C。地震以后营养级越高，需要补偿的能量越多，所以在这场地震中，营养级较低的生物受到的影响较小，A正确；由图可知，第二营养级(植食性动物)同化的能量为14×103＋2×103＝16×103kJ/(m2·y)，第二营养级传递给第三营养级(肉食性动物)的能量为14×103＋2×103－0.5×103－4×103－9×103＝2.5×103kJ/(m2·y)，因此，能量从该生态系统的第二营养级到第三营养级的传递效率为2.5×103÷(16×103)×100%≈15.6%，B正确；根据生态系统中输入能量＝输出能量，肉食性动物需补偿输入的能量＝(2.1＋5.1＋0.05＋0.25)×103－2.5×103＝5×103kJ/(m2·y)，C错误；由图可知，流经该生态系统的总能量是生产者固定的太阳能和补偿输入的能量，D正确。
突破3 生态金字塔的识别与分析
核心素养 科学思维
7．下图表示某河流生态系统的能量金字塔及相关食物网(甲、乙、丙为3种鱼，甲不摄食藻类，箭头指示能量流动方向)。下列叙述正确的是(　　)
A．如果图示食物网遗漏了一个箭头，且甲、乙、丙、丁所处营养级不受影响，则该箭头不可能起始于水草或藻类
B．图中甲和乙属于同一个种群，而处于第三、四营养级的丁属于不同的种群
C．如果没有丁，生态系统中动植物的遗体和动物的排遗物会堆积如山
D．属于三级消费者的丁与处于第三营养级的丙之间为种间竞争关系
解析：选A。如果该食物网中遗漏的箭头起始于水草或藻类，那么箭头无论是指向丙还是丁，都会使丙或丁所处营养级发生改变，这与题述矛盾，A正确。尽管甲和乙处于同一营养级，但由于两者是不同种的鱼(不同物种)，所以属于不同的种群；虽然丁处于第三、四营养级，但它们为同一自然区域的同种生物，所以属于同一个种群，B错误。将生态系统中动植物的遗体和动物的排遗物中的有机物分解成无机物的是分解者，图中丁为消费者，C错误。由题图可知，属于三级消费者的丁以处于第三营养级的丙(即次级消费者)为食，两者之间为捕食关系，D错误。
8．(2022·湖南怀化高三模拟)下图是某研究性学习小组调查某水域生态系统后绘制的能量金字塔，其中P表示生产者，C表示消费者，D表示分解者，数字表示能量值；下表为C1营养级四种生物现存的生物量，每种生物仅占一个营养级。有关说法正确的是(　　)
物种 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ
生物量/(g·m－2) 134 321 35 175
A.该生态系统的结构在图中还缺少非生物的物质和能量
B．图中涉及的营养级共4个，其中第一营养级到第二营养级的能量传递效率约为10.7%
C．从表可知，该生态系统的优势种可能为Ⅱ
D．表中的四种生物的种间关系可能为种间竞争，也可能为捕食
答案：C
突破4 能量流动原理的应用
核心素养 社会责任
9．右图是一个农业生态系统模式图，下列关于该系统的叙述，错误的是(　　)
A．微生物也能利用农作物通过光合作用储存的能量
B．沼气池中的微生物是该生态系统的分解者
C．沼渣、沼液作为肥料还田，使能量能够循环利用
D．多途径利用农作物可提高该系统的能量利用率
解析：选C。该生态系统中，沼气池中的微生物能利用农作物固定的太阳能，也能分解人和家畜的粪便，属于分解者，A、B正确；在生态系统中，能量是单向流动的，不能循环利用，C错误；物质和能量的多级利用，减少了能量的流失，提高了能量的利用率，D正确。
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减少，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。　
[事实概述类]
1．[2020·山东，T24(1)节选改编]土壤中的线虫类群丰富，是土壤食物网的关键组分。若捕食性线虫(其可捕食食细菌线虫)为该土壤中的最高营养级，与食细菌线虫相比，捕食性线虫同化能量的去向不包括_____________________________________________________________________
__________________。
答案：流入下一个营养级
2．[2015·全国Ⅰ，T31(3)改编]能量沿食物链流动时，所具有的两个特点是______________________________。
答案：单向流动、逐级递减
3．生态鱼塘水体内存在如下食物链：浮游植物→浮游动物→鳙鱼→黑鱼，其中，鳙鱼流向分解者的能量储存在__________________________________。
答案：鳙鱼的遗体残骸和黑鱼粪便中
4．在果园内设置一些鸟巢，招引更多的鸟类防治害虫，从能量流动的角度分析，这样做的目的是______________________________________________
________________________________________________________________________。
答案：调整能量流动方向，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分
[原因分析类]
5．[2018·全国Ⅱ，T31(1)]当某种大型肉食性动物迁入一个新的生态系统时，原有食物链的营养级有可能增加。生态系统中食物链的营养级数量一般不会太多，原因是________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案：生产者固定的能量在沿食物链流动过程中大部分都损失了，传递到下一营养级的能量较少
6．在一段时间内，某人每天都摄取一定量的食物，但他的体重却没有发生变化。从能量流动的角度分析，其原因是_________________________________
________________________________________________________________________。
答案：摄取的能量等于呼吸作用消耗的能量和随粪便排出的能量之和
7．下图为某草原生态系统中的食物网(只显示部分)。
牧民通过养羊获取该生态系统的能量，经测算发现羊的同化量远小于草同化量的1/10，其原因可能是_________________________________________
_________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案：能量在相邻两个营养级间的传递效率是10%～20%，羊属于第二营养级，该营养级还有食草昆虫和鼠等多个种群
1．(2021·高考广东卷)“葛(葛藤)之覃兮，施与中谷(山谷)，维叶萋萋。黄鸟于飞，集于灌木，其鸣喈喈”(节选自《诗经·葛覃》)。诗句中描写的美丽景象构成了一个(　　)
A．黄鸟种群　　　　　　　 B．生物群落
C．自然生态系统 D．农业生态系统
解析：选C。根据题干可知，诗句中描述了一个山谷中的葛藤、黄鸟、灌木等生物，由生物群落和非生物环境相互作用而形成的统一整体叫作生态系统，故诗句描写的美丽景象构成了一个自然生态系统。
2．(2021·广东省适应性考试模考)1942年，美国生态学家林德曼对赛达伯格湖的能量流动分析，是生态系统能量流动定量研究的开创性工作。如图所示是赛达伯格湖的能量流动图解(图中数字为能量数值，单位是 J·cm－2·a－1)。下列关于该生态系统能量利用和传递特征的叙述，错误的是(　　)
A．太阳能被生态系统固定的效率小于0.1%
B．流经生态系统的总能量为464.6 J·cm－2·a－1
C．呼吸作用消耗能量的比例随营养级的提高而降低
D．相邻营养级之间的能量传递效率范围是13%～20%
解析：选C。被生态系统固定的能量为464.6 J·cm－2·a－1，太阳辐射总量为497 693.2 J·cm－2·a－1，太阳能被生态系统固定的效率为464.6/497 693.2×100%≈0.09 %，小于0.1%，A正确；生产者固定的太阳能就是流经该生态系统的总能量，因此流经该生态系统的总能量为464.6 J·cm－2·a－1，B正确；第一营养级呼吸作用消耗能量的比例为96.3/464.6×100%≈20.7%，第二营养级呼吸作用消耗能量的比例为18.8/62.8×100%≈29.9%，第三营养级呼吸作用消耗能量的比例为7.5/12.6×100%≈59.5%，则呼吸作用消耗能量的比例随营养级的提高而提高，C错误；能量传递效率是相邻两个营养级同化量之比，第一营养级到第二营养级能量传递效率约为13.5%，第二营养级到第三营养级能量传递效率约为20%，相邻营养级之间的能量传递效率范围是13%～20%，D正确。
3．(不定项)(2021·辽宁省适应性考试模考)随着农业机械化的发展，大面积农田普遍采用联合收割机收割，在收割的同时可以将秸秆粉碎翻压还田。这种做法的益处有(　　)
A．促进了物质循环再生
B．实现了能量的多级利用
C．增加土壤中有机质含量，提高土壤肥力
D．改良土壤结构，促进作物根系的生长
解析：选ACD。将秸秆粉碎翻压还田，秸秆中的有机物被土壤中的微生物分解，产生了二氧化碳和无机盐，提高了土壤肥力，也促进了物质循环再生，A、C符合题意；秸秆中的有机物被微生物分解，其中的能量以热能的形式散失，并没有实现能量的多级利用，B不符合题意；土壤中有机质含量增加，有利于土壤动物的生存，可以改良土壤结构，土壤中无机盐含量增加，促进作物根系的生长，D符合题意。
4．(2021·高考河北卷改编)为探究全球气候变暖对生态系统的影响，研究者将20个人工淡水池塘均分成两组，对照组保持环境温度，实验组始终比对照组高4 ℃(利用温控装置)，并从附近淡水栖息地搜集水生生物投入池塘。连续多年观测发现，池塘逐渐形成主要由浮游植物和浮游动物组成的群落。第15年时，池塘中浮游植物和浮游动物生物量(单位体积水体中生物体的质量)的检测结果如图。
回答下列问题：
(1)池塘生物群落区别于湖泊生物群落的重要特征为______________，池塘生物群落从简单到复杂的过程中发生了________演替。
(2)某种水生生物被投入池塘后，其种群数量将呈________形增长，若该生物种群密度在较长时期保持相对稳定，表明其种群数量已达到了________________________________________________________________________。
(3)从能量流动角度分析，升温导致该生态系统总生物量降低的原因可能是___________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
______________________。
(4)碳在池塘生物群落中主要以________的形式传递，碳循环具有全球性的主要原因是_________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)一个群落区别于另外一个群落最显著的特征是群落的物种组成，池塘生物群落以浮游植物和浮游动物为主，而湖泊生物群落以鱼类等生物为主。简单的池塘生物群落保留了植物的繁殖体等，所以池塘生物群落从简单到复杂的过程中发生了次生演替。(2)某种水生生物被投入池塘后，由于池塘中可利用的资源是有限的，因此其种群数量呈“S”形增长，当该生物种群密度在长时间保持相对稳定时，即达到了一定的环境条件中所能维持的种群最大数量，该种群数量称为环境容纳量，即K值。(3)生态系统的总生物量取决于生态系统能量的输入和输出的差值，输入是通过生产者的光合作用等实现的，而输出则是通过呼吸作用等实现的，升温导致总生物量降低的可能原因是升温降低了浮游植物的光合作用速率，使生产者固定的太阳能的总量减少，或提高了浮游植物和浮游动物的呼吸作用速率，使二者用于自身生长、发育和繁殖等的能量减少，最终使该生态系统的总生物量降低。(4)在生物群落内部生产者被消费者取食，生产者和消费者的有机物流入分解者，这些过程中碳元素都主要以含碳有机物的形式流动。由于碳元素在生物群落和非生物环境之间主要以二氧化碳的形式流动，而大气中的二氧化碳能够随大气环流在全球范围内流动，因此碳循环具有全球性。
答案：(1)群落的物种组成　次生　(2)“S”　环境容纳量(K值)　(3)升温可能降低了浮游植物的光合作用速率，使生产者固定的太阳能的总量减少，或者升温提高了浮游植物和浮游动物的呼吸作用速率，使二者用于自身生长、发育和繁殖等的能量减少，最终导致该生态系统的总生物量降低　(4)(含碳)有机物　碳元素在生物群落和非生物环境之间主要以二氧化碳的形式流动，大气中的二氧化碳能够随大气环流在全球范围内流动，因此碳循环具有全球性
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