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第32课　生态系统的结构与能量流动
内容要求 学业要求
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的整体 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 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 4.举例说明利用能量流动规律,人们能够更加科学、有效地利用生态系统中的资源 5.解释生态金字塔反映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 6.分析特定生态系统的生物与非生物因素决定其营养结构 使用图示等方式表现和说明生态系统中能量流动的过程和特征,并对相关的生态学实践应用作出合理的分析和判断(生命观念、科学思维、社会责任)
一、生态系统
自然生态系统和人工生态系统
生态系统的组成成分
物质循环、能量流动、信息传递
在一定的空间内，由生物群落与它的无机环境相互作用而形成的统一整体
可大可小，地球上最大的生态系统是生物圈
生态系统
考点一　生态系统的结构 教材P48 P299
营养结构
食物链和食物网
概念
范围
功能
类型
结构
非生物物质和能量、生产者、消费者、分解者
成分 生活 方式 类型 作用
　
　
营腐生生活的动物、细菌和真菌
动物,包括植食性动物、肉食性动物、杂食性动物和寄生动物等，寄生的植物如菟丝子，寄生的细菌、真菌
光能自养生物:绿色植物、蓝细菌、光合细菌等
　光、热、水、空气、无机盐等
异养
异养
自养
/
将动植物遗体和动物的排遗物分解成无机物
①加快生态系统的物质循环;
②对植物的传粉、种子的传播等具有重要作用
①利用无机物制造有机物,储存能量
②为消费者提供食物和栖息场所
生物群落中物质和能量的根本来源
二、生态系统的组成成分 P50
1. 各组成成分的类型及作用
非生物的物质和能量
生
物
群
落
生
产
者
消
费
者
分
解
者
化能自养生物:硝化细菌、硫细菌、铁细菌等
生产者不一定是植物：
微生物不一定是分解者：
分解者不一定是微生物：
动物不一定是消费者：
消费者不一定是动物：
植物不一定是生产者：
硝化细菌、蓝细菌属于生产者，寄生细菌属于消费者
秃鹫、蚯蚓、蜣螂等动物
秃鹫、蚯蚓、蜣螂等以动植物遗体或动物排遗物为食的腐生动物属于分解者
营寄生生活的微生物等
菟丝子营寄生生活,属于消费者
蓝细菌、硝化细菌
特殊例子你记住多少？ P300
2. 各组成成分间的相互关系
呼吸作用
呼吸作用
光合作用
呼吸作用
遗体、粪便
残枝落叶、遗体
动物摄食
（基石）
（不可缺少）
（加快物质循环）
生产者
消费者
分解者
非生物的物质和能量
1. 食物链
三、生态系统的营养结构——食物链和食物网 教材P51 P299
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
生产者
初级消费者
次级消费者
三级消费者
四级消费者
玉米
蝗虫
蛇
蛙
鹰
生产者
5
消费
动物所处营养级级别=消费者级别+1
没有分解者和非生物物质能量
食物网中动物之间的关系有捕食和竞争关系
一般认为，食物网越复杂，生态系统抵抗外界干扰的能力就越强
是生态系统的物质循环和能量流动的渠道。
天敌一方减少，则被捕食者数量先增加后减少，最后趋向稳定
食物链彼此相互交错连接成的复杂营养关系
同一消费者在不同的食物链中，可以占据不同的营养级
一种绿色植物可能是多种植食性动物的食物
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
概念
形成原因
特点
功能
2. 食物网 教材P51-52 P299
考向1| 生态系统的成分 P300
1．(2022·四川成都模拟)有一种植物叫列当，茎嫩而肉质化，直立伸出地面，偶有分枝，叶片退化为小鳞片，无叶绿素；无真正的根，只有吸盘吸附在豆科、菊科、葫芦科等植物的根表，以短须状次生吸器与该类植物根部的维管束相连。下列对该现象的叙述中，正确的是( 　　)
A．在生态系统中，列当属于生产者，是生态系统的基石
B．列当与豆科、菊科、葫芦科等植物间为互利共生关系
C．列当的存在对豆科、菊科、葫芦科等植物的竞争者有利
D．列当进入一个新的群落后不会对该群落的演替产生影响
C
考向2| 食物链和食物网 P301
2．(2022·广东卷)下图表示某生态系统的食物网，其中字母表示不同的生物，箭头表示能量流动的方向。下列归类正确的是(　　 )
A．a、c是生产者
B．b、e是肉食动物
C．c、f是杂食动物
D．d、f是植食动物
C
3．(2023·广东深圳模拟)生态学家发现，具有同种食物来源的两种捕食者之间，存在相互捕食对方的现象，称之为集团内双向捕食，如图所示。下列说法正确的是(　 　)
A．图中有2条食物链
B．能量在甲和乙之间双向流动
C．图中的全部生物构成了所在区域的生物群落
D．若甲的种群密度增大，可预测其种群数量会增加
B
丁→乙→丙→甲
【方法规律】
构建食物链(网)的方法 P301
营养级越低，生物数量往往越多；营养级较低者，先出现波峰。
能量逐级递减；若两种生物能量差距过小(不在10%～20%内)，则很可能位于同一营养级。
(3)根据重金属、农药的含量构建食物网 P301
某相对稳定的水域生态系统中食物网主要有甲、乙、丙、丁、戊5个种群，各种群生物体内某重金属的含量如表所示。已知水中的该重金属被生物体吸收后难以通过代谢排出体外。假设在这5个种群构成的食物网中，消费者能以其前一个营养级的所有物种为食。
种群 甲 乙 丙 丁 戊
重金属含量/(μg/kg鲜重) 0.003 7 0.003 6 0.035 0.036 0.34
重金属(农药、一些难于降解的物质)随着食物链富集，营养级越高，含量越高，甲、乙中重金属含量差别不大，所以处于同一营养级，同理，丙、丁处于同一营养级。
(4)流动过程中能量的转化:
(3)能量散失途径:
(2)能量流动渠道:
(1)流经生态系统的总能量:
生产者固定的太阳能
食物链和食物网
各种生物的呼吸作用(代谢过程),以热能形式散失
太阳能→有机物中的化学能→热能
一、能量流动的过程 P55
1. 能量流经生态系统的过程
考点二　 生态系统的能量流动 P301
初级消费者
摄入
分解者利用
散失
遗体
残骸
呼吸作用
初级消费者
同化
次级消费者
摄入
用于生长、
发育和繁殖
粪便
未被利用
2. 第二营养级及其后营养级能量流动
①输入该营养级的总能量是初级消费者同化量
④生长、发育和繁殖的能量=（分解者利用的能量-粪便）+下一营养级同化的能量+未被利用的能量。
③初级消费者同化的能量=呼吸作用以热能的形式散失的能量+用于生长、发育和繁殖的能量
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。
呼吸作用
散失
初级消费者
摄入
分解者利用
散失
遗体
残骸
呼吸作用
散失
呼吸作用
初级消费者
同化
次级消费者
摄入
用于生长、
发育和繁殖
粪便
未被利用
2. 第二营养级及其后营养级能量流动
①摄入量=同化量+粪便量
自身呼吸消耗
被下一营养级同化
被分解者利用
②各营养级同 化量的去路
未被利用
③最高营养级无被下一营养级同化。
(2)总结:
遗体
残骸
三、能量流动的两个特点 教材P56
单向流动
逐级递减
能量只能沿着食物链由低营养级流向高营养级
①生物之间的捕食关系不可逆转
②热能不能被再度利用
相邻两个营养级间能量传递效率为10％～20％
①各营养级生物的呼吸消耗
②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）
表现
原因
表现
原因
二、能量流动的概念 教材P54
生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。
项目 能量金字塔 数量金字塔 生物量金字塔
形状
每一 阶含义
象征 含义
特征 　
四、生态金字塔的类型及特点
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
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
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” 如“树→昆虫→鸟”
一般为正金字塔形
五、研究能量流动的意义 教材P58 P302
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。
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。如在生态农业中,就实现了能量的多级利用,大大提高了能量的利用率。
1. 研究生态系统的能量流动,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)“天敌”减少→被捕食者数量增加→种内斗争加剧→种群密度下降,直到趋于稳定。
(1)食物链的第一营养级生物数量减少,相关生物数量都减少。
(3)太阳每天输送到地球的能量大约有1×1019 kJ,这些能量绝大部分都被地球表面的大气层所吸收、散射和反射掉了，生产者所固定的太阳能的总量约占1% 。 教材P55
[易错考点]
(4)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。如果一个生态系统在一段较长时期内没有能量(太阳能或化学能)输入,这个生态系统就会崩溃。 教材P57
(5)若系统中含有输入的有机物(饵料、有机污染物等),则总能量=生产者固定的能量+输入有机物中的能量。
(6)“未固定” 是指未被固定的太阳能；
“未利用” 是指未被自身呼吸作用消耗，也未被后一个营养级和分解者利用的能量
[易错考点]
1．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。下图为养殖大闸蟹的阳澄湖某水域生态系统能量流动的部分图解，其中的英文字母表示能量(单位：kJ)。对该图的分析正确的是(　　 )
A．流经阳澄湖该养殖区域的总能量为a
B．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，生态系统稳定性一定比自然区域高
考向1| 能量流动过程分析 P303
C
考向2| 能量流动的特点分析 P303
2．下图为某生态系统中能量传递示意图，以下叙述不正确的是(　 　)
A．能量流动是从甲固定的太阳能开始的，流入该生态系统的总能量为1 250 kJ
B．从乙到丙的能量传递效率为15%
C．将乙和丙的粪便作为有机肥还田，
可以提高能量传递效率
D．食物链的营养关系一般不可逆转，
这决定了能量流动的单向性
C
3．初级生产量是指单位时间和单位面积上
的绿色植物通过光合作用所固定的能量。
次级生产量是消费者和分解者的生产量。
某人工湖夏季的净初级生产量和次级生产量
与水深的关系如图所示，下列相关叙述错误
的是(　　 ) P303
A．曲线中随水深增加，净初级生产量下降，主要原因是光照减弱
B．若该生态系统长期处于c点以下状态，则很难维持稳定状态
C．净初级生产量用于植物的生长、发育和繁殖，a处的植物长势最好
D．据图可知，水深8 m处次级生产量高于净初级生产量
D
考向3| 能量流动相关计算 P304
4．下表是某农田生态系统中田鼠种群摄食植物后能量流动情况，下列有关叙述错误的是(　 　)
项目 摄食量 粪便量 呼吸作用散失量
能量/(J·hm-2·a-1) 1.05×1010 3.50×109 4.55×109
A．田鼠同化的能量中约有35%用于其生长、发育和繁殖
B．田鼠粪便量不属于其同化能量中流向分解者能量的一部分
C．以田鼠为食的天敌最多可获得的能量为1.4×109 J/(hm2·a)
D．田鼠的上一营养级同化的能量至少为7.0×1010 J/(hm2·a)
D
5．下图所示的食物网中，戊的食物有1/2来自乙，1/4来自丙，1/4来自丁，且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%。若戊体重增加20 g，需要消耗植物(　 　) P304
A．1 125 g
B．1 600 g
C．2 000 g
D．6 500 g
甲
乙
戊
丙
丁
C
甲→乙→戊，1/2×20÷20%÷10%＝500(g)；
甲→丙→戊，1/4×20÷20%÷10%＝250(g)；
甲→丙→丁→戊，1/4×20÷20%÷20%÷10%＝1 250(g)，
故共需要甲500＋250＋1 250＝2 000(g)。
(1)能量流动中的定值计算
①已确定营养级间能量传递效率的，不能按“最值”法计算，而需按具体数值计算。例如，在食物链A→B→C→D中，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如果是在食物网中，某一营养级同时从上一营养级的多种生物获得能量，且各途径所获得的生物量比例确定，则需按照各单独的食物链进行计算后合并。
【方法规律】 P304
【方法规律】
(2)能量传递效率的计算方法
(3)能量流动中的最值计算
传递效率=
下一营养级的同化量
上一营养级的同化量
╳100%
1．(生活、学习和实践情境)下表为某热带雨林生态系统在一段时间内的能量流动情况，A、B、C、D分别代表该生态系统各营养级的所有生物，GP代表各成分的同化量，X代表用于生长发育和繁殖的能量。下列叙述正确的是(　 　) P305
能量类型 GP X R
A 25.2 6.7 18.5
B 3.9 0.8 3.1
C 214.3 78.5 135.8
D 1 678.6 635.7 1 042.9
分解者 369.8 50.1 319.7
注：表中能量数值单位为×108kJ/(m2·a)
①R代表生物通过呼吸作用散失的能量
②D→C→A→B形成一条食物链
③第三到第四营养级能量传递效率为11.9%
④该生态系统的有机物的总量增加
A．①③
B．②④
C．②③
D．①④
D
2．(2022·湖北卷)下图为生态系统结构的一般模型，据图回答下列问题：P305
(1)图中A代表________；肉食动物1的数量________(填“一定”或“不一定”)少于植食性动物的数量。
(2)如果②③④代表能量流动过程，④代表的能量大约是②的________。
1%～4%
分解者
不一定

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