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生态系统的
结构与能量流动
第29讲
2
1
生态系统的结构
生态系统的能量流动
考点梳理
知识梳理
DNA的复制相关计算
神经调节和体液调节的关系
生态系统的结构
考点1
1. 生态系统
（1）概念：
（2）范围：有大有小，地球上最大的生态系统是生物圈。
（3）结构
① 组成成分：非生物的物质和能量、生产者、消费者、分解者
② 营养结构：食物网和食物链
（4）功能：进行物质循环、能量流动、信息传递
在一定空间内，由生物群落与它的非生物环境
相互作用而形成的统一整体。
2. 生态系统的组成成分
（1）各成分的作用及地位。
项目 非生物的 物质和能量 生产者 消费者 分解者
营养方式 — 自养 异养 异养
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；帮助植物 传粉和传播种子 将动植物的遗体和动物的排遗物分解为无机物
地位 生态系统 的基础 生态系统的基石、主要成分 生态系统最活跃的成分、非必要成分 生态系统的关键成分、必要成分
实例 阳光、热能、水、 空气、无机盐等 主要是绿色植物，还有蓝细菌、 硝化细菌 大多数动物、 营寄生生活的植物、细菌等 主要是营腐生生活的细菌、真菌和腐食动物等
生产者和分解者是联系生物群落和无机环境的两大“桥梁”。
2. 生态系统的组成成分
（2）相互关系。
根据模型图判断。
如图所示，先根据双向箭头确定D、C为“生产者或非生物的物质和能量”，
D：指向其他成分箭头多的为“生产者”，
C：指向自己箭头多的为“非生物的物质和能量”
因为D（生产者）和A均指向B，
故确定A为“消费者”、B为“分解者”。
1. 下图表示生态系统四种成分之间的关系，
以下相关叙述中正确的是(　　)
A．1和2所包含的所有种群构成群落
B．3代表的一定是原核生物
C．4可以表示大气中的CO2库
D．①代表光合作用，②代表细胞呼吸
C
生产者
非生物的
物质和能量
消费者
分解者
精题精练
2. 下图中a、b、c表示生态系统的三种生物一天随时间变化CO2
的释放量(相对值)。下列有关叙述正确的是(　　)
A．生态系统的结构包括a、b、c和非生物的物质和能量
B．a是生态系统的消费者或分解者
C．b代表的生物可能是任何一种生产者
D．c代表分解者
B
精题精练
3. 生态系统的营养结构
（1）食物链：生态系统中各生物之间由于食物关系形成的一种联系
① 特点：起点是生产者，为第一营养级；
终点是最高营养级，一般不会超过5个营养级。
只包含生产者和消费者。
② 营养级与消费者级别的关系：消费者级别＝营养级级别－1。
生产者 → 初级消费者 → 次级消费者 → 三级消费者 → 四级消费者
第一营养级 → 第二营养级 → 第三营养级 → 第四营养级 → 第五营养级
植食性动物
肉食性动物
3. 生态系统的营养结构
（2）食物网：食物链彼此相互交错连接成的复杂营养关系。
食物网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 形成原因：
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。
② 特点：同一种消费者在不同的食物链中，可以占据不同的营养级。
在食物网中种间关系既有捕食，也有种间竞争
（3）食物链和食物网的作用：生态系统物质循环和能量流动的渠道。
食物网中生物数量变化的分析与判断
（1）食物链第一营养级的生物减少，与之相关的其他生物都 减少 。
（2）“天敌”减少，被捕食者数量 增多，
但后来会因种内斗争加剧种群密度 下降 ，最后趋于 稳定 。
（3）“中间”营养级的生物减少，举例如下：
若青蛙突然减少，则以它为食的蛇将 减少；
鹰过多地捕食兔和食草鸟，从而导致兔、食草鸟 减少；
由于鹰不止蛇一种食物，
他可以依赖其他食物来维持数量 基本不变。
下图所示为某湖泊的食物网，其中鱼a、鱼b为两种小型土著鱼，若引入一种
以中小型鱼类为食的鲈鱼，将出现的情况是
A．鲈鱼的产量不能弥补土著鱼的减少量
B．土著鱼在与鲈鱼的竞争中处于劣势
C．浮游动物总量锐减后再急升
D．浮游植物总量急升后再锐减
A
鲈鱼
先急升后下降趋于稳定
先锐减后上升趋于稳定
精题精练
生态系统的能量流动
考点2
1. 生态系统的能量流动：
（1）概念：生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。
（2）过程：
① 输入
② 传递
③ 转化：太阳能 → 有机物中的化学能 → 热能
④ 散失
源头：太阳能（大多数生态系统）
流经生态系统的总能量：生产者固定的太阳能总量
生理过程：光合作用和化能合成作用
途径：食物链和食物网
形式：有机物中的化学能
形式：最终以热能形式散失
过程：自身呼吸作用
2. 能量流经生态系统的过程
生产者
（绿色植物）　
初级消费者
（植食性动物）
次级消费者
（肉食性动物）
三级消费者
（肉食性动物）
能量流动模型解读
（1）能量流经第一营养级。 （2）能量流经第二营养级（更高营养级）
太
阳
能
生
产
者
通
过
光
合
作
用
固定
→
呼吸作用
以热能形
式散失
用于生长、
发育和繁
殖等
被初级消费者
所摄食
分解者利用
未被利用
同化
粪便
呼吸作用以
热能形式散失
用于生长、发
育和繁殖等
被下一营养级
所摄食
分解者利用
未被利用
① 输入第二营养级的总能量是指图中的初级消费者同化的能量
② 粪便中的能量 不属于该营养级同化的能量，
应为上一个营养级同化的能量中流向分解者的部分。
摄入量＝同化量＋粪便量。
（1）摄入量＝同化量＋粪便量
（2）各营养级同化量的去路
① 通过呼吸作用以热能形式散失
② 被下一营养级同化
③ 被分解者利用
④ 未被利用
（3）2个去路：同化量＝呼吸消耗量＋用于生长、发育和繁殖的能量。
（4）3个去路（定量不定时，在足够长的时间内能量的最终去路）：
同化量＝呼吸消耗量＋流向分解者的能量＋下一营养级的同化量。
（5）4个去路（定量定时，流入某营养级的一定量的能量在一定时间内的去路）：
同化量＝呼吸消耗量＋流向分解者的能量＋
下一营养级的同化量＋未利用的能量。
总结：
最高营养级无②
4. 能量流动的特点
（1）单向流动
① 表现：能量只能沿着食物链由低营养级流向高营养级
② 原因：生物之间的捕食关系不可逆转，热能不能被再度利用
（2）逐级递减
① 规律：相邻两个营养级间的能量传递效率为10%-20%
能量传递效率：相邻两个营养级间同化量的比值
② 原因：各营养级生物的呼吸消耗
各营养级能量都会有一部分流入分解者
（包括未被下一营养级利用部分）
任何生态系统都需要不断得到来自系统外的能量补充，
以便维持生态系统的正常功能。
能量流动过程中相关“最值”计算
在食物链(网)中，若题干中未做具体说明，
则一般认为能量传递的最低效率为10%，最高效率为20%。
知低营养级
求高营养级
获得能量最多
获得能量最少
选 最短 食物链
按 最高 传递效率（20%）计算
选 最长 食物链
按 最低 传递效率（10%）计算
知高营养级
求低营养级
需最多能量
需最少能量
选 最长 食物链
按 最低 传递效率（10%）计算
选 最短 食物链
按 最高 传递效率（20%）计算
“能量传递效率”与“能量利用率”的辨析
（1）能量传递效率：是指能量在沿食物链流动的过程中，逐级减少。
若以“营养级”为计算单位，能量在相邻两个营养级之间的传递效率为10%～20%。
（2）能量的利用率：
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。
依据上述概念，完成下面的判断题：
① 一只狼捕食了一只兔子，则该狼就获得这只兔子能量的10%～20%。(　×　)
②“沼气池”实现了能量的多级利用，大大提高了能量的传递效率。(　×　)
5. 生态金字塔的类型
项目 能量金字塔 数量金字塔 生物量金字塔
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量 每一营养级生物
所含的有机物总量
象征 含义 能量沿食物链 流动过程中具有 逐级递减的特点 一般情况下， 生物个体数量在食物链中 随营养级升高而逐级递减 一般情况下，生物体内
有机物的总量随营养级
升高而逐级递减
特征 上窄下宽的 正金字塔形 一般为正金字塔形， 但可能出现“倒置” 一般为正金字塔形
1. （2019·全国卷Ⅱ）如果食物链上各营养级均以生物个体的数量来表示，并以
食物链起点的生物个体数作为底层来绘制数量金字塔，则只有两个营养级的夏
季草原生态系统(假设第一营养级是牧草，第二营养级是羊)和森林生态系统
（假设第一营养级是乔木，第二营养级是昆虫）数量金字塔的形状最可能(　　)
A．前者为金字塔形，后者为倒金字塔形
B．前者为倒金字塔形，后者为金字塔形
C．前者为金字塔形，后者为金字塔形
D．前者为倒金字塔形，后者为倒金字塔形
A
精题精练
2. 下图为某生态系统的部分能量流动图解（W1生产者固定的太阳能），
下列叙述中错误的是(　　)
A．现存生产者个体数可能小于初级消费者个体数
B．生产者固定的总能量可表示为(A1＋B1＋C1＋D1＋D2)
C．由生产者到初级消费者的能量传递效率为D1/W1
D．图示体现了能量单向流动、逐级递减的特点
B
W1第一营养级所同化的能量
= A1 呼吸作用所散失的能量
+ B1 未被利用的能量
+ C1 被分解者利用的能量
+ D1 被下一营养级同化的能量
精题精练
6. 研究能量流动的意义
（1）帮助人类将生物在时间、空间上进行合理配置，
增大流入某个生态系统的总能量。
（2）帮助人们科学规划、设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用。
（3）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。
可提高能量利用率，但不能提高能量传递效率
谢谢
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