高考生物二轮练习精品学案第37课时生态系统的结构和功能.docx
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高考生物二轮练习精品学案第37课时生态系统的结构和功能
2019高考生物二轮练习精品学案：
第37课时生态系统的结构和功能
知识网络
基础梳理
【一】生态系统的概念及结构
1、生态系统是_____________和______________相互作用形成的统一整体，地球上最大的生态系统是_____________。
2、生态系统包括四种成分：
_____________________________、____________、_____________、_____________。
3、生态系统的营养结构指的是________________________。
【二】生态系统的能量流动
1、生态系统的能量流动是指生态系统中能量的_________、__________、__________和___________的过程。
2、被第二营养级摄入的能量中，没有全部被同化，这部分能量存在于_________中，被同化的能量中，有一部分经___________散失，其余部分用于生长、发育和繁殖，这一部分能量的最终去路有两个，分别是____________________________、__________________。
3、不同营养级的能量流动过程有相同点，即都有一部分能量用于____________，另一部分能量被_______利用；也有不同点，对生产者来说，能量来源和其它营养级不同，它的能量来自__________________，而最高营养级和其它营养级也不同，能量去向中没有___________________。
4、从一定的时间范围看，某一营养级的能量除了传给用于自身呼吸、下一营养级、被分解者利用外，还有一部分能量是_______________。
5、生态系统的能量流动有两个明显的特点：
_____________、_______________。
6、研究生态系统的能量流动，可以帮助人们科学规划、设计生态系统，使能量___________________。
如在农业生态系统中，通过设计，能实现对能量的____________利用，从而大大提高能量的________效率。
此外，还可以帮助人们合理地调整生态系统中的____________关系，使能量_________________________。
【三】生态系统的物质循环
1、生态系统的物质循环是指组成生物体的化学元素，不断的从____________到_____________，又从____________到____________的循环过程。
2、物质循环的特点是，无机环境中的物质可以被生物群落___________利用。
3、碳循环。
在下面的碳循环图解中，填上生态系统的各种成分：
【四】能量流动和物质循环的关系
能量流动和物质循环是生态系统的主要功能，二者同时进行，彼此___________、不可分割。
能量的固定、储存、转移和释放，离不开______________________等过程。
物质作为能量的________，使能量能沿食物网流动；能量作为__________，使物质能够不断在生物群落与无机环境之间循环往返。
【五】生态系统的信息传递
1、生态系统中的信息包括三种：
__________、____________、______________。
2、信息传递的作用有三方面：
对个体来说，信息传递有利于_________________，对种群来说，信息传递有利于_______________，对群落和生态系统来说，信息能________________________，以维持____________的稳定。
考点突破
考点【一】生态系统的成分
1、生态系统的四种成分非生物的物质和能量、生产者、消费者和分解者是紧密联系、不可分割的，不过在一个简单的生态系统中，可以没有消费者。
2、生产者、消费者和分解者可以属于不同的生物类型。
生物种类
所属类群
生产者
绿色植物
海洋藻类
光合作用细菌、蓝藻
化能合成细菌
真核生物
真核生物
原核生物
原核生物
消费者
多数动物〔包括浮游动物〕
寄生植物
寄生细菌
病毒
真核生物
真核生物
原核生物
无细胞结构
分解者
几乎全部真菌
多数细菌
少数动物
真核生物
原核生物
真核生物
而植物、动物、真菌、细菌的地位可能有多种情况
生物类型
在生态系统中的地位
植物
绝大多数是生产者，极少数是消费者
动物
绝大多数是消费者，极少数是分解者
真菌
几乎都是分解者
细菌
有分解者、消费者和分解者
考点【二】食物链和食物网
1、食物链和食物网的书写，开始必须是生产者。
2、某生物在食物链中的等级和在生态系统中的地位要注意区分，如食物链中的第三营养级是生态系统中的次级消费者。
3、注意食物网、生物群落、生态系统的成分
食物网——生产者和消费者
生物群落——生产者、消费者和分解者
生态系统——生产者、消费者、分解者及非生物的物质和能量
4、两种生物在食物网中的关系
〔1〕单纯的捕食或竞争
〔2〕同时存在捕食和竞争关系，答题时一定要注意写“捕食和竞争”。
5、一种生物的数量变化对其它生物数量的影响
在一个食物链中，一种生物的数量变化对另一种生物有较大的影响，一般都是先增后减或先减后增。
当问题是另一种生物的数量如何变化时，要答出完整的变化过程，假设问题是多种生物的数量变化，那么只答出它们最先的变化即可。
而在一个食物网中，一种生物的变化对其它生物的影响相对较小，特别是对一个复杂的食物网，只能准确地判断某些生物的数量变化。
例1、经调查，某生态系统中Y、X、Z分别为第【一】第二和第三营养级，每个营养级不同物种的个体数量如图甲所示〔图中每一柱条代表一个物种〕。
一段时间后个体数量发生变化，结果如图乙所示。
以下表达正确的选项是
A.X营养级的生物被捕食的压力明显增加
B.Z营养级生物个体数量的增加是由捕食对象专一引起的
C.Y营养级生物个体数量的变化是由于捕食者对捕食对象有选择的结果
D、X营养级的生物之间存在明显的竞争关系，且其中某种生物处于竞争劣势
【解析】生物个体数量的变化受气候、食物、天敌等多种因素的影响。
因为Y、X、Z分别为生态系统中第【一】第二和第三营养级的生物，从图乙可以看出，一段时间后，X营养级的生物数量减少，被捕食的压力明显增加；Z营养级生物捕食对象没有改变，个体数量的增加不是由捕食对象专一引起的；从图中不能看出Y营养级生物个体数量的变化由于捕食者对捕食对象有选择的结果；X营养级的生物之间存在竞争关系，某种生物处于劣势的现象不明显。
因此A正确。
【答案】A
变式1、右图为南极某海域的食物链。
据图判断正确的选项是
A此食物网共有6条食物链
B硅藻既是生产者，又是分解者
C磷虾在不同食物链上都属于同一营养级
D严禁过度捕杀蓝鲸由于其对该食物网影响最大
【解析】此食物网中共有9条食物链，硅藻在此生态系统中是生产者，不论在哪条食物链中，磷虾都是第二营养级，对食物网影响最大的在食物网中不可被替代的种群，如硅藻和磷虾，和蓝鲸同属于第三营养级的种群很多，对生态系统的影响较小。
【答案】C
考点【三】生态系统的能量流动过程
1、能量流经第二营养级的过程分析
第一营养级被第二营养级捕食，能量即被第二营养级“摄入”，根据我们的生活经验，这些能量并没有全部被第二营养级吸收，有些物质没有被消化，随粪便排出，这部分能量就没有被吸收，也就没有“流入”第二营养级，即被第二营养级“同化”。
被第二营养级同化的能量，首先要满足第二营养级的呼吸，其余的能量那么用于它的生长发育繁殖，即组成第二营养级的身体结构。
这部分能量的去向就可能随着被捕食进入第三营养级，或是它的遗体、残骸被分解者分解利用。
注意分析过程中提到的“摄入”、“流入”、“同化”这些词表示的能量。
流入和同化是相同的，它们和摄入的关系是：
摄入的能量—粪便中的能量=流入〔同化〕的能量
2、能量流经其它营养级的情况
能量流经其它营养级的情况与流经第二营养级的情况差不多，为了分析的方便，不再细分用于生长发育繁殖的过程，而是把这些能量都按来自同化进行处理。
分析图解发现，任何一个营养级的能量流入后，都有一部分用于呼吸，一部分被分解者利用；前面的营养级的能量会被下一个营养级利用；从能量的来源看，第一营养级〔生产者〕的能量来自于太阳能，其它营养级的能量来自于上一营养级；能量传到最后一个营养级，不会再向下传递，因此，最后一个营养级的能量流向就只有呼吸消耗和被分解者利用两个方向。
3、从总体上长期分析研究一个生态系统的能量流动
从总体看，多数生态系统的能量来自于太阳能，但太阳辐射能并没有全部被生产者利用〔一般来说，生产者对太阳能的利用率在1%左右，可见，生态系统对太阳能利用的潜力是很大的〕，另外，也有一些能量是储存在生物体内的，如第一营养级的植物仍然在生存着，它们的能量既没有用于呼吸，也没有被捕食传给下一营养级，除了残枝落叶外，生物体的能量并没有被分解者利用。
同时，动物和植物残体的能量也并没有全部被分解者分解利用，而是逐渐积累在土壤中。
这些能量称为“未利用”，任何一个营养级都有这样一部分能量。
例2、下图表示某草原生态系统中能量流动图解，①～④表示相关过程的能量数值.以下有关表达正确的选项是
A、草通过光合作用积累在有机物的能量就是流经此生态系统的总能量
B、兔的个体数目越多，狐获得的能量越少
C、各种生物呼吸作用中产生的热能再次转移到ATP中
D、②和④均属于兔同化量中的一部分
【解析】②是兔子传到狐狸的能量，①是草传给兔子的能量，②/①的比值不代表草→兔的能量传递效率C中1和植物固定的能量的比值才是草到兔的能量传递效率，应该是兔子得到的能量/草提供的总能量
【答案】D
变式2、甲、乙两个水池中各有由5个物种构成的食物网，如下图，且这两个水池的生态系统在没有人为干扰的情况下均达到相对平衡状态。
请据图回答：
〔1〕每个水池生态系统中有_________条食物链，流经该生态系统的总能量来自____________所固定的太阳能。
〔2〕假如鲫鱼的1/4食物来自绿藻，1/2来自轮虫。
且该系统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%。
如果鲫鱼种群增加的能量为200KJ，那么其中来自绿藻和轮虫的能量分别为_______KJ和_________KJ。
〔3〕为增加甲水池生态系统的多样性，向池中引种了大量浮萍，一段时间后，水面长满了浮萍，水草、绿藻和轮虫相继死亡。
水草死亡的最主要原因是缺少_________，轮虫死亡的主要原因是缺少_________________。
此时该水池中食物链只剩下2条，请画出这2条食物链构成的食物网。
〔4〕为促进生物量的增加，乙池中加入了较多的有机肥，一段时间后，池中绿藻爆发，其他4种生物陆续死亡，动物死亡的主要原因是水中缺少______________。
不久，绿藻也大量死亡，水体发臭。
导致水体发臭的生物因素是_______。
【答案】〔1〕5绿藻和水草
〔2〕500500
〔3〕光线绿藻〔或食物〕
〔4〕O2分解者〔微生物〕
考点【四】生态系统的能量流动特点
1、根据上面的分析，能量由一个营养级流向下一营养级是通过捕食关系建立起来的，由于捕食关系是不可逆转的，因此能量流动是单向的。
2、对于任何一个营养级来说，流入的能量总有一部分用于呼吸，一部分用于分解者分解，还有一些能量位于未被捕食的个体中或进入无机环境，不可能全部传给下一营养级，因此，能量流动是逐级递减的。
3、能量传递效率的计算
科学家对能量流动的研究结果是，一个营养级的能量只有10%—20%传给下一营养级，这个比率称为能量的传递效率。
计算时，应按两个营养级的总能量计算，如题目中未给出总能量的数值，那么要根据其它相关数值先计算出相应营养级的总能量。
注意：
传递效率是针对两个营养级的，而不能针对两个个体。
如一只狼吃了一只兔，不能推断这只狼获得了这只兔10%—20%的能量。
实际情况是，除了极少数的物质不能被消化吸收，90%以上的物质中的能量都流入了这只狼体内。
例3、某种植玉米的农场，其收获的玉米子粒即作为鸡的饲料，也可作为人的粮食，玉米的秸秆那么加工成饲料喂牛，生产的牛和鸡供人食用，人、牛、鸡的粪便经过沼气池发酵产生的沼气作为能源，沼渣、沼液作为种植玉米的肥料。
据此回答〔不考虑空间因素〕：
〔1〕请绘制由鸡、牛、玉米和人组成的食物网：
〔2〕牛与鸡之间________〔有、无〕竞争关系，理由是__________________________。
人与鸡的种间关系是__________，人与牛的种间关系是___________。
〔3〕流经该农场生态系统的总能量来自___________所固定的___________，无机环境中的碳以_____________形式进入该人工群落。
〔4〕假设该农场将生产玉米的1/3作为饲料养鸡，2/3供人食用，生产出的鸡供人食用。
现调整为2/3的玉米养鸡，1/3供人食用，生产出的鸡仍供人食用。
理论上，该农场供养的人数将____________〔增多、不变、减少〕，理由是___________________________________________________。
【解析】
〔1〕分析题意，可以写出食物网
〔2〕牛与鸡之间所需食物资源不同〔牛食玉米秸秆、鸡食玉米子粒〕，所以它们之间无竞争关系，人与鸡之间构成捕食与竞争的关系，人与牛之间构成捕食关系。
〔3〕流经一个生态系统的总能量是生产者固定的全部太阳能，因此，流经该农场生态系统的总能量来自玉米所固定的太阳能，无机环境中的碳以CO2的形式通过绿色植物的光合作用进入该人工群落的。
〔4〕依题意，理论上该农场供养日人数将减少，因为改变用途的1/3玉米被鸡食用后，在鸡这一环节散失了一部分能量，导致人获得的能量减少。
【答案】
〔1〕
〔2〕无它们所需食物资源不同〔或牛食玉米秸秆、鸡吃玉米子粒〕捕食与竞争捕食
〔3〕玉米〔其他合理答案也给分〕太阳能CO2
〔4〕减少改变用途的1/3玉米被鸡食用后，在鸡这一环节散失了不部分能量，导致人获得的能量减少
变式3、下图是某人工鱼塘生态系统能量流动过程示意图，数字表示部分环节涉及的能量值〔单位为103kJ/m2·y〕。
试回答以下有关问题：
〔1〕图中①代表的生理过程是_________，图中②代表的能量主要以__________形式贮存。
〔2〕该生态系统中生产者固定的总能量是______kJ/m2·y。
〔3〕该生态系统中从第二营养级到第三营养级的能量传递效率为___________。
〔4〕图中植食动物、小型肉食动物和大型肉食动物随营养级的升高需要的有机物输入越来越多，原因是______________________。
【解析】此题主要考查生态系统能量流动的过程，在有人工输入有机物一情况下，某一营养级的总能量包括从上一营养级获得和从饲料中获得的总和，特别注意看清题图中各序号代表的意义。
【答案】〔1〕呼吸作用 〔有机物中〕稳定的化学能
〔2〕1.1×105
〔3〕15.6％
〔4〕能量流动逐级递减；维持各营养级较高的有机物输出量
考点【五】研究能量流动的意义
课本上讲了两个方面，要区别对待。
生态农业问题中，通过把系统设计地复杂而达到目的，这样做的目的是实现对能量的多级利用，从而大大提高了能量的利用率。
在这里，要特别注意，能量是“多级利用”，而不是“循环利用”，是提高了能量的“利用率”，而不是提高能量的“传递效率”。
对于草场、树林、渔场、农田等生态系统，做法应是合理地调整生态系统的能量流动关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分，如农田，就是让能量保持在生产者农作物的体内，以便被人类利用，对草场，就是让能量流向第二营养级牛、羊的体内。
例4、下图是一个农业生态系统模式图，关于该系统的表达，错误的选项是
A.微生物也能利用农作物通过光合作用储存的能量
B.多途径利用农作物可提高该系统的能量利用效率
C.沼渣、沼液作为肥料还田，使能量能够循环利用
D.沼气池中的微生物也是该生态系统的分解者
【解析】此题主要考查生态学的相关知识，考查学生的理解能力和获取信息能力。
在该农业生态系统中，农作物可以成为家畜的饲料和人的食物，家畜也能成为人的食物，沼气池中的微生物可以利用农作物秸秆、人和家畜粪便中的有机物，而沼液和沼渣又可以为农作物提供肥料，沼气池发酵产生的沼气又能成为人类的能源物质，实现了能量的多级利用，提高了该生态系统的能量利用率。
沼气池中的微生物利用的是无生命的有机物，因此在生态系统中的地位属于分解者。
能量是不能循环利用的，所以C项的表达是错误的。
【答案】C
变式4、某地通过新建沼气池和植树造林，构建了新型农业生态系统〔如下图〕以下有关表达不正确的选项是〔 〕
A、该生态系统中，处于第二营养级的生物有人和家禽家畜
B、该生态系统中，人的作用非常关键，植物是主要成分
C、该生态系统的建立，提高了各营养级间的能量传递效率
D、沼气池的建造和植树造林，提高了该生态系统的稳定性
【解析】人可以改变生态系统中能量传递的方向，可以实现能量的多级利用，但不能改变能量的传递效率。
【答案】C
考点六、碳循环
1、自然生态系统中的碳循环
自然生态系统中的碳循环包括以下内容：
生产者固定二氧化碳〔包括光合作用和化能合成作用〕产生有机物、有机物经捕食关系经食物链传递进入各营养级、各营养级呼吸产生二氧化碳返回无机环境、各营养级的遗体残骸中的有机物被分解者产生二氧化碳返回无机环境。
可以用简图表示：
区分各种成分的方法：
生产者和大气之间可直接相互传递物质，生产者可把物质传向大气、消费者和分解者，生产者、消费者和分解者都有物质〔二氧化碳〕流向大气。
考虑到一个生态系统中有多级消费者，可以细化为初级、次级和三级消费者。
2、人参与下的碳循环
人参与的碳循环主是是指人类使用化石燃料，把原本处于生物圈岩石圈中的含碳有机物转变成二氧化碳，释放到大气圈中，还有人直接使用植物作为燃料。
这个过程导致了大气圈中二氧化碳浓度升高，是引发温室效应的主要原因。
例5、下图表示某生态系统中碳循环过程示意图，以下有关表达不正确的选项是
A、①、②、③
途径是通过呼吸作用实现的
B、④途径代表的是绿色植物的光合作用
C、造成温室效应的主要原因是⑤途径
D、碳以CO2的形式通过⑥途径进行传递
【解析】⑥是碳由植物进入动物，是通过捕食关系传递的，形成应是有机物，而不是二氧化碳
【答案】D
变式5、这是生态系统中碳循环的简明示意图，请根据回答以下问题：
〔1〕补充图中缺少的物质流向箭头。
〔2〕A过程是________的________作用，有________和_________两种类型。
〔3〕与A过程本质相同的有____________过程〔用图中字母的代号表示〕
〔4〕碳在无机环境中以_________形式存在，而在无机环境与生物群落之间以____________形式进行循环。
碳循环始终与______________结合在一起进行。
〔5〕生态系统的四种成分是通过__________和_________紧密联系，在一起而形成的一个整体的。
【解析】从图中可以看出，本图少了一个非常重要的箭头是大气中CO2的到绿色植物，这是因为如果没有光合作用，CO2中C的就不能进入生物群落，碳循环就无从谈起；图中过程A的表示生物遗体中的有机物被分解释放出，它是通过分解者的分解作用实现的，与相同也就是说是从有机物→无机的CO2，从图中不难看出是B、C。
答案〔l〕从大气中的到绿色植物，绿色植物到动物，泥炭、煤、石油到工厂、汽车
〔2〕分解者；分解；有氧呼吸；无氧呼吸
〔3〕B、C
〔4〕或碳酸盐；能量流动
〔5〕能量流动物质循环
考点七、信息的种类及信息传递意义
1、信息可分为物理信息、化学信息和行为信息三类。
物理信息和化学信息容易区分，行为信息是区分的重点。
对于行为信息，要注意：
〔1〕行为信息只能是动物发出的，植物不能发出。
〔2〕行为信息是动物主动发出的。
如同样是发声，鸟类在飞行过程出扑打翅膀发出的声音就是物理信息，而鸣叫是为了给同伴传出相关信息，或警告其它生物而发出的信息，就是有目的的，属于行为信息。
同样是尿液的气味，如果是留给自己或同伴，属于行为信息，如果这些气味被捕食者或被捕食者识别，那么捕食者或被捕食者利用的只能是化学信息。
〔3〕关于物理信息，它的来源可能是无机自然界，也可能是来自生物体，而化学信息和行为信息都是只来自于生物体。
2、信息传递的意义
信息传递的意义包括三个层面上的，一是在个体层面，信息传递可以保证生命活动的正常进行；二是在种群层面，信息传递有利于种族的繁衍，三是在群落和生态系统层面上，信息传递能够调节种间关系，以维持生态系统的稳定，我们可以这样理解，没有信息传递，就不可能有正常的捕食关系，也就不可能建立起食物链和食物网，也就无法进行能量流动和物质循环。
3、研究信息传递的应用
〔1〕提高农产品和畜产品的产量
改变光照等条件，改变植物的开花时间或动物的繁殖周期，以及模拟为植物传粉的昆虫所发出的信息，吸引前来为植物传粉
2、对有害动物进行控制
如模拟鸟类的集群信号，吸引鸟类聚集捕食害虫；利用昆虫信息激素吸引害虫，集中捕杀；模拟天敌发某些信息，警示或驱赶害虫或有害鸟类等；人工制造特殊的信息，驱赶动物或干扰动物正常生命活动或交配繁殖。
例6、某种植物上栖息着一定数量的甲、乙两种昆虫和蜘蛛。
甲、乙两种昆虫均以该植物为食，蜘蛛以乙昆虫为食。
甲昆虫在白天活动，乙昆虫在夜晚活动。
甲昆虫采䬫该种植物的叶片后，植物会释放出挥发性的物质X，X既可吸引甲昆虫的天敌，也能驱赶乙昆虫。
请回答：
〔1〕上述现象中，X分别在_____之间进行传递。
〔2〕影响甲昆虫活动的信息有两大来源，分别是_____和_____。
影响乙昆虫活动的信息种类是_____。
蜘蛛在蜘蛛网上捕食乙昆虫所利用的信息种类的_____。
〔3〕假设在上述植物上施用人工合成的物质X，短期内该植物上甲昆虫天敌和乙昆虫天敌数量的变化是_____。
【解析】此题考查生态鰵中信息的形式以及信息传递的方向以及利用信息传递原理在生产中的应用。
【答案】
〔1〕植物与甲昆虫的天敌；植物与乙昆虫
〔2〕无机环境生物化学信息和物理信息〔其他合理答案也给分〕物理信息
〔3〕甲昆虫天敌数量增加，乙昆虫天敌数量减少
变式6、如下图为生态系统信息传递模式图，以下表达不正确的选项是
A、信息传递是双向的，能量流动和物质循环也是双向的
B、生态系统的功能主要是能量流动、物质循环以及信息传递
C、物质循环是生态系统的基础，能量流动是生态系统的动力，信息传递那么决定着能量流动和物质循环的方向和状态
D、生态系统各成分间都有各种形式的信息传递
【解析】信息传递是双向的，能量流动是单向的，物质循环是很复杂的，不能简单地说是单向还是双向。
如碳循环中，生产者和无机环境是双向的，而消费者和分解者那么是单向的。
【答案】A
课时作业
1、细菌和真菌在生态系统的物质循环中不可缺少，是因为〔〕
A、食物链中重要一环
B、能把有机物分解为无机物，归还到无机环境中
C、与人类关系非常密切
D、与生产者、消费者都有关系
【解析】营腐生生活的细菌和真菌属于分解者，能把动植物遗体分解成无机物，供生产者重新利用。
【答案】B
2、如下图是生态系统能量流动的图解，对此图解的理解有误的是（）
A、B营养级的生物个体数量不一定比A少
B、假设M表示各营养级所含的能量，当MA<5MB时，生态系统将会崩溃
C、B摄入的能量即为B的同化量
D、A的能量大于B、
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