高三生物一轮复习优质学案生态系统的结构和功能.docx

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高三生物一轮复习优质学案生态系统的结构和功能

第29讲　生态系统的结构和功能

考纲考情——知考向

核心素养——提考能

最新考纲

1.生态系统的结构（Ⅰ）

2.生态系统中物质循环和能量流动的基本规律及应用（Ⅱ）

3.生态系统中的信息传递（Ⅱ）

生命观念

比较物质循环、能量流动与信息传递的过程，建立物质和能量观

科学思维

构建生态系统组成成分之间关系模型，分析能量流动及物质循环过程图解，培养逻辑思维

近三年考情

2018·全国卷Ⅰ（29）、

2018·全国卷Ⅱ（31）、

2018·全国卷Ⅲ（6、32）、

2016·全国卷Ⅲ（5）

社会责任

通过总结能量流动的实践意义，形成学以致用、关注社会生产生活的态度

考点一　生态系统的结构

1.生态系统的范围

（1）概念：

生态系统是由生物群落与它的无机环境相互作用而形成的统一整体。

如下图所示：

（2）范围：

有大有小，地球上最大的生态系统是生物圈。

（3）结构：

由组成成分和营养结构（食物链和食物网）构成。

（4）功能：

进行物质循环、能量流动、信息传递。

2.生态系统的成分

（1）非生物的物质和能量：

阳光、热能、水、空气、无机盐等。

（2）生物群落

生产者

消费者

分解者

营养方式

自养

异养

异养

生物类型

a.光合自养生物：

绿色植物和蓝藻等

b.化能合成生物：

硝化细菌等

大多动物，寄生植物（如菟丝子）

腐生细菌和真菌，腐食动物

地位

生态系统的基石，主要成分

生态系统最活跃部分，但非必要成分

生态系统的关键成分，必要成分

作用

（1）合成有机物，储存能量

（2）为消费者提供食物和栖息场所

（1）加快物质循环

（2）帮助植物传粉和传播种子

将有机物分解为无机物，供生产者重新利用

3.营养结构——食物链和食物网

（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，且消费级别＝营养级别－1。

（2）食物网

①概念：

在一个生态系统中，许多食物链彼此相互交错连接成的复杂营养结构。

②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。

③功能：

是生态系统能量流动和物质循环的渠道。

④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。

教材

高考

1.真题重组　判断正误

（1）生态系统中分解者的作用是将有机物分解成无机物[2018·全国卷Ⅲ，32

（1）]（　　）

（2）“大鱼吃小鱼，小鱼吃小虾，小虾吃泥巴”，泥巴中的藻类属于第一营养级（2015·海南卷，23C）（　　）

（3）土壤中的硝化细菌是异养生物，因而不是生产者（2014·海南卷，16D）（　　）

（4）趋光性昆虫是农田生态系统中的消费者（2018·全国卷Ⅲ，6A）（　　）

提示　

（1）√　

（2）√

（3）×　硝化细菌能把无机物转化成有机物，属于自养生物，是生产者。

（4）√

2.深挖教材

（人教版必修3P91模型图拓展）图1表示某草原生态系统食物网，图2表示该草原生态系统各成分之间的关系，请据图回答下列问题：

（1）图1中猫头鹰占有哪些营养级？

青蛙和蜘蛛之间是什么关系？

图1中未包含生态系统的哪些成分？

提示　第三、四、五、六营养级　捕食和竞争　非生物的物质和能量及分解者

（2）图2中①和②分别是什么？

判断依据是什么？

提示　①是非生物的物质和能量，②是生产者；判断依据是①和②之间是双向箭头，除此之外，①都是“指入”的箭头，②都是“指出”的箭头。

　结合生态系统成分，考查分析判断能力

1.（2018·海南卷，20）某地在建设池塘时，设计了如图所示的食物网，鲫鱼和鲢鱼生活在不同水层。

关于该池塘生态系统的叙述，错误的是（　　）

A.鲫鱼既是初级消费者又是次级消费者

B.消耗等量藻类时，鳜鱼的生长量少于鲢鱼

C.通气可促进水体中生物残骸分解为无机物

D.藻类固定的能量小于流入次级消费者的能量

『解析』　鲫鱼在不同的食物链中分别处于第二和第三营养级，既是初级消费者又是次级消费者，A正确；能量流动是逐级递减的，由于鳜鱼所处的营养级高于鲢鱼，所以消耗等量藻类时，鳜鱼的生长量少于鲢鱼，B正确；水中的需氧微生物能够分解有机物，通气可促进水体中生物残骸分解为无机物，促进物质的循环，C正确；藻类固定的能量不能百分百地流入次级消费者体内，因此藻类固定的能量高于流入次级消费者的能量，D错误。

『答案』　D

2.（2019·河北保定期中）关于下图的叙述，正确的是（　　）

A.图示的各种成分在生态学上可以构成一个生态系统

B.图示的各种成分在生态学上可以构成一个生物群落

C.细菌与蝉之间的关系属于竞争

D.蛇属于三级消费者

『解析』　图示中包括了非生物的物质和能量（光、CO2等）、生产者（绿色植物）、消费者（蝉等）和分解者（细菌），它们构成了一个生态系统；蝉是消费者，细菌是分解者，二者之间不能构成竞争关系；蛇属于四级消费者。

『答案』　A

　结合食物链和食物网的分析，考查科学思维能力

3.（2019·山西大同模拟）下图为某河流中营养结构示意图，下列说法正确的是（　　）

A.该食物网包含生态系统的所有成分

B.鳜鱼属于第三、第四营养级

C.该食物网的能量来源只有水草固定的太阳能

D.该河流中引入外来物种有利于增加生物多样性

『解析』　该食物网中含有生产者和消费者，不包括分解者、非生物的物质和能量，A错误；鳜鱼在食物链“水草→草鱼→鳜鱼”中属于第三营养级，而在食物链“绿藻→轮虫→鳙鱼→鳜鱼”或“绿藻→水蚤→鳙鱼→鳜鱼”中属于第四营养级，B正确；该食物网能量的来源是水草和绿藻固定的太阳能，C错误；该河流中若引入外来物种.可能会导致外来物种入侵，D错误。

『答案』　B

4.（2019·山东名校模拟）下表是某生态系统食物网中甲、乙、丙、丁四种生物有机物同化量的比例关系。

下列关于该食物网推断最不可能的是（　　）

生物种类

甲

乙

丙

丁

同化有机物所占比例/%

86

12

1.1

0.9

A.以上四个种群至少构成两条食物链

B.甲、乙两种群不可能处于同一营养级

C.第一营养级同化的能量不可能全部被第二营养级利用

D.乙、丙以甲为食物，丁以乙、丙为食物

『解析』　由于丙、丁同化有机物所占比例相差太小，很可能处于同一个营养级，所以四个种群至少构成两条食物链，即甲→乙→丙，甲→乙→丁，A正确；甲、乙两种群同化有机物所占比例差异较大，所以不可能处于同一营养级，B正确；第一营养级同化的能量大部分用于自身呼吸消耗，所以第一营养级的同化能量不可能全部被第二营养级利用，C正确；由A项分析可知，丙不可能直接以甲为食物，D错误。

『答案』　D

1.生态系统中各成分的快速判断

2.食物网中生物数量变化的分析与判断

（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”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，鹰通过增加捕食兔和食草鸟，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。

考点二　生态系统的功能

1.生态系统的能量流动过程、特点及意义

2.消费者的能量流动

注意：

最高营养级消费者的能量没有流向下一营养级这条途径。

（1）从上述图解可以得到：

摄入量＝同化量＋粪便量。

（2）除最高营养级外其他各营养级同化能量均有4个去路①通过呼吸作用以热能的形式散失；②被下一营养级生物利用；③被分解者利用；④未被利用，而最高营养级无②（填序号）。

3.物质循环

（1）概念理解及与能量流动关系

（2）碳循环过程

解读：

①碳的存在形式与循环形式

a.在生物群落和无机环境间：

主要以CO2形式循环。

b.在生物群落内部：

以含碳有机物形式传递。

c.在无机环境中：

主要以CO2和碳酸盐形式存在。

②碳进入生物群落的途径：

生产者的光合作用和化能合成作用。

③碳返回无机环境的途径

a.生产者、消费者的呼吸作用；

b.分解者的分解作用（实质是呼吸作用）；

c.化石燃料的燃烧。

（3）温室效应

①形成原因：

大量化石燃料的燃烧，导致大气中的CO2含量迅速增加，打破了生物圈中碳循环的平衡。

②影响：

使气温升高，加快极地和高山冰川的融化，导致海平面上升，进而对人类和其他许多生物的生存构成威胁。

③缓解措施：

植树造林，增加绿地面积；减少化石燃料的燃烧；开发清洁能源。

4.信息传递

（1）信息的种类、特点、来源及实例（连线）

（2）信息传递的作用及应用

教材

高考

1.真题重组　判断正误

（1）生态系统中细菌产生的能量可流向生产者（2016·全国卷Ⅲ，5B）（　　）

（2）若人与自然和谐统一，生产者固定的能量便可反复利用（2016·全国卷Ⅰ，5B）（　　）

（3）生态系统维持相对稳定离不开信息传递（2015·全国卷Ⅱ，4C）（　　）

（4）碳可在森林群落和无机环境之间进行循环（2015·海南卷，22A）（　　）

提示　

（1）×　细菌产生的能量大多以热能的形式散失，不能流向分解者。

（2）×　生态系统的能量是单向流动、逐级递减的，不能反复利用。

（3）√　（4）√

2.深挖教材

（人教版必修3P93问题探讨改编）下图表示A、B两个特定生态系统的能量金字塔，请分析下列问题：

（1）依生态学原理看同样的玉米，上述哪种营养结构可养活更多的人口？

为什么？

提示　A；因为B中人处于第三营养级，能量流动过程中散失较多，养活的人口较少。

（2）A中的每个人所获得的能量一定比B中的每个人获得的能量多吗？

为什么？

提示　不一定；因为能量金字塔每一阶含义是每一营养级全部生物所含的能量多少。

（3）请你结合能量金字塔，绘制数量金字塔、生物量金字塔，并作简要说明。

提示

　结合能量流动的过程和特点，考查科学思维能力

1.（2016·全国卷Ⅲ，5）我国谚语中的“螳螂捕蝉，黄雀在后”体现了食物链的原理。

若鹰迁入了蝉、螳螂和黄雀所在的树林中，捕食黄雀并栖息于林中。

下列叙述正确的是（　　）

A.鹰的迁入增加了该树林中蝉及其天敌的数量

B.该生态系统中细菌产生的能量可流向生产者

C.鹰的迁入增加了该生态系统能量消耗的环节

D.鹰的迁入改变了该生态系统能量流动的方向

『解析』　鹰迁入后，形成了食物链：

植物→蝉→螳螂→黄雀→鹰，据此可知，鹰的迁入会使该树林中黄雀的数量减少，这导致蝉的天敌（螳螂）的数量增加，进而导致蝉的数量减少，A错误；能量流动是单向的，生产者的能量可能流向分解者（细菌），细菌的能量不能流向生产者，B错误；能量流动是沿着食物链进行的，鹰的迁入没有改变该生态系统能量流动的方向，D错误。

『答案』　C

2.如图表示某生态系统中生产者能量的来源和去路（b表示呼吸散失的能量），下列说法错误的是（　　）

A.在人工鱼塘生态系统中，输入生态系统的总能量大于a

B.食物链的营养关系一般不可逆，这决定了能量流动的单向性

C.c用于自身生长、发育和繁殖

D.若d为下一个营养级同化的能量，则d的量是c的10%～20%

『解析』　在人工鱼塘生态系统中，输入生态系统的总能量除生产者同化的能量外，还有人工输入的有机物中的能量，A正确；食物链的营养关系一般不可逆，所以能量流动具有单向性，B正确；从图中分析，c属于生产者用于自身生长、发育和繁殖的能量，C正确；能量传递效率是相邻两个营养级同化量的比值，若d为下一个营养级同化的能量，则d的量是a的10%～20%，D错误。

『答案』　D

1.某一营养级的能量去向

（1）不定时分析（三个去向）

①自身呼吸消耗；②流入下一营养级（最高营养级除外）；③被分解者分解利用。

（2）定时分析（四个去向）

①自身呼吸消耗；②流入下一营养级（最高营养级除外）；③被分解者分解利用；④未利用。

2.能量流动特点及原因

（1）单向流动的原因

①能量流动是沿食物链进行的，食物链中各营养级之间的捕食关系是长期自然选择的结果，是不可逆转的。

②各营养级通过呼吸作用所产生的热能不能被生物群落重复利用，因此能量流动无法循环。

（2）逐级递减的原因

①各营养级生物都会因呼吸作用消耗大部分能量。

②各营养级的能量都会有一部分流入分解者，包括未被下一营养级生物利用的部分。

　结合碳循环过程及特点，考查逻辑思维解决问题能力

3.（2019·吉林辽源期末）下列关于生态系统中碳循环的说法，错误的是（　　）

A.各级消费者所利用的碳都直接或间接来自生产者

B.分解者在碳循环中起重要作用

C.碳在无机环境中仅以CO2形式存在

D.碳在无机环境与生物群落间是以CO2形式进行循环的

『解析』　各级消费者所利用的碳归根结底都来自于生产者的光合作用，A正确；分解者能把动植物的遗体等分解成二氧化碳、水和无机盐，这些物质又能被植物吸收和利用，进而制造有机物，可见，分解者对于自然界中碳循环起着重要的作用，B正确；碳在无机环境中以CO2、碳酸盐等形式存在，C错误；碳在生物群落与无机环境之间是以CO2的形式进行循环的，D正确。

『答案』　C

4.（2019·吉林长春模拟）下图是由蓝藻、绿藻（如小球藻）等大量繁殖后发生水华现象的某湖泊生态系统的碳循环过程，图中箭头表示碳流动的方向。

请据图回答下列问题：

（1）从生态系统的组成成分看，图中　　　　可表示蓝藻、绿藻等，D表示　　　　。

（2）碳元素在A、B、C之间以　　　　形式传递。

（3）完成⑤过程的生理活动主要是_______________________________。

（4）若在该湖泊生态系统中，C能量的

直接提供给B，则要使B能量增加8kJ，至少需要消耗C的能量是　　　　kJ。

『解析』　

（1）蓝藻、绿藻等能够进行光合作用，是生态系统的生产者，可以用图中的C表示；图中D表示分解者。

（2）图中A、B、C表示的是生产者和消费者，碳元素在它们之间以含碳有机物的形式流动。

（3）过程⑤表示蓝藻、绿藻等的光合作用。

（4）图中有两条食物链，分别是C→B、C→A→B，若C能量的

直接提供给B，假设C的能量是x，按照能量最大传递效率进行计算，则

×20%＋

×20%×20%＝8kJ，解得x＝100kJ。

『答案』　

（1）C　分解者　

（2）（含碳）有机物　（3）光合作用　（4）100

在不同图解中快速确认碳循环各环节

据图示方法可快速推断各图各环节：

（1）大气CO2库——甲中b、乙中c、丙中a、丁中4；

（2）生产者——甲中a、乙中a、丙中e、丁中1；

（3）分解者——甲中d、乙中e、丙中c、丁中3；

（4）判定上述三环节后，消费者无论具有几个营养级都将迎刃而解。

　围绕信息传递的种类、特点及应用，考查建立普遍联系的生命观念

5.（2019·河南中原名校联考）下列有关生态系统信息传递及其应用的叙述，错误的是（　　）

A.动物的特殊行为可在同种或异种生物之间传递信息

B.生态系统中的信息传递和能量流动一样，都是单向的

C.信息能够调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定

D.利用昆虫信息素诱捕或警示有害动物，以降低害虫的种群密度

『解析』　动物的特殊行为，对于同种或异种生物来说能够传递某种信息，即行为信息，A正确；生态系统中的信息传递是双向的，B错误；生态系统中信息传递有调节生物种间关系，维持生态系统稳定的作用，C正确；利用昆虫信息素（即化学信息）诱捕或警示有害动物，可降低害虫的种群密度，D正确。

『答案』　B

巧判生态系统信息传递的类型

（1）涉及声音、颜色、植物形状、磁力、温度、湿度这些信号，通过动物感觉器官皮肤、耳朵、眼或植物光敏色素、叶、芽等感觉上述信息，则判断为物理信息。

（2）若涉及化学物质挥发性（如性外激素等）这一特点，则判断为化学信息。

（3）凡涉及“肢体语言”者均属行为信息。

如孔雀开屏。

　结合生态系统的三大功能，综合考查科学思维能力

6.（2018·衡水金卷调研卷）某生态系统有较为复杂的食物网，而图甲只是其中的6条食物链，图乙为该生态系统的第一、二和三营养级（用A、B、C表示）同化能量的分配情况，其中数字代表能量值，单位略。

请回答下列问题：

（1）该生态系统的组成成分包括__________________________________

________________________________________________________________。

（2）鹰和狐　　　　（填“是”或“不是”）该生态系统的顶极消费者，理由是

__________________________________________________________________。

（3）图乙中A对应的数据为　　　　，第二营养级同化的能量中　　　　%以热能的形式散失。

（4）狐和兔子可以根据对方的气味或行为特征捕猎或躲避猎捕，该现象体现出生态系统的信息能够　　　　　　　　　　，以维持生态系统的稳定。

『解析』　

（1）生态系统的组成成分包括生产者、消费者、分解者、非生物的物质和能量。

（2）由于狐和鹰处于食物链的顶端，是该生态系统的顶极消费者。

（3）由图乙可知，A的能量去向有4个，A对应数据应为3.0＋15.0＋41.5＋51.5＝111，第二营养级同化量为15.0，结合本营养级的能量去向，计算出呼吸散失的热能为：

15.0－0.5－3－2.5＝9.0，所占比例为9/15×100%＝60%。

（4）狐和兔子根据对方气味或行为特征捕猎或躲避猎捕，属于群落层次上，调节生物的种间关系。

『答案』　

（1）生产者、消费者、分解者、非生物的物质和能量　

（2）是　鹰和狐处于食物链的顶端　（3）111　60（4）调节生物的种间关系

生态系统三大功能的区别与联系

项目

能量流动

物质循环

信息传递

特点

单向流动，逐级递减

循环流动，反复利用

往往是双向的

范围

生态系统中各营养级及分解者

生物圈

生物之间，生物与无机环境之间

途径

食物链和食物网

多种

地位

生态系统的动力

生态系统的基础

决定能量流动和物质循环的方向和状态

联系

同时进行，相互依存，不可分割，形成一个统一整体

澄清易错易混·强化科学思维

[易错易混]

易错点1　对生态系统的成分分辨不清

点拨　

（1）几个“未必”

生产者未必都是植物（如蓝藻、硝化细菌），植物未必都是生产者（如菟丝子营寄生生活，属于消费者）；消费者未必都是动物（如营寄生生活的微生物等），动物未必都是消费者（如秃鹫、蚯蚓、原生动物等以动植物残体为食的腐生动物属于分解者）；分解者未必都是微生物（如蚯蚓等动物），微生物未必都是分解者（如硝化细菌、蓝藻等）。

（2）两个“一定”

生产者一定为“自养型”，“自养型”一定为生产者，分解者一定为“腐生”型，“腐生”型一定为分解者。

易错点2　对能量的去向及摄入量、同化量和粪便量分辨不清

点拨　

（1）能量的4个去向：

①呼吸作用消耗以热能形式散失；②流入下一营养级；③流入分解者；④暂时未被利用。

（2）有关能量的3个常考关系式：

①摄入量＝同化量＋粪便量。

②同化量＝用于生长、发育和繁殖的能量＋呼吸量。

③用于生长、发育和繁殖的能量＝分解者利用量＋下一营养级同化量＋未利用量＝同化量－呼吸消耗量。

易错点3　生态系统的“结构”并非生态系统的四种成分

点拨　生态系统的结构包括两个方面：

一是组成成分，包括非生物的物质和能量、生产者、消费者、分解者；二是营养结构，包括食物链和食物网。

易错点4　误认为食物网中“某营养级”的生物都是一个种群

点拨　食物网中处于某营养级的生物有很多种群，甚至许多物种——食物网越复杂生态系统越稳定的原因正是处于同一营养级的物种种类多，当一种生物灭亡时，其功能可由处于同一营养级的其他生物所取代。

[规范答题]

（2019·安徽六校摸底改编）巢湖是我国五大淡水湖泊之一，研究人员对巢湖生态系统的结构和功能进行研究。

图1为该生态系统各营养级之间的能量流动关系图，图中相关数值表示有机物干物质量（单位：

t·km－2·a－1）。

图2是该生态系统中浮游动物的能量流动示意图。

请据图回答下列问题：

（1）由图1分析，从生态系统组成成分的角度分析，巢湖中植物是　　　　　　，浮游动物是　　　　　　，生态系统结构包括______________________________________________________________。

（2）如果一部分水生植物芦苇被加工为纸张，存在于纸中的能量属于　　　　。

小型鱼虾的能量中，传递给肉食性鱼类的占　　　　（保留至小数点后一位），小型鱼虾的能量除　　　　　　、呼吸散失和流向有机碎屑外，其还流向人类的捕捞活动。

（3）由图2可知，A表示　　　　　　，B表示　　　　　　，C表示　　　　　　。

（4）当该生态系统受到轻度污染后，能够迅速恢复，这是通过　　　　　　调节机制来实现的，这说明生态系统具有　　　　能力。

答卷采样

错因分析

错因分析：

混淆分解者的生活方式（腐生）误认为分解者都是微生物。

生态系统结构包括组成成分和营养结构，其中组成成分包括生产者、消费者、分解者和非生物的物质和能量，掌握不全面

正确『答案』消费者、分解者

生态系统的组成成分和食物链（网）

错因分析：

混淆能量流动去向，误认为图中应该有流向分解者的

正确『答案』流向下一营养级

错因分析：

对图2理解不清楚，A表示摄入量。

不能熟练应用摄入量＝同化量＋粪便量

同化量＝用于生长发育繁殖的能量＋呼吸消耗量等数量关系。

正确『答案』摄入量　同化量

随堂·真题&预测

1.（2018·海南卷，19）某同学将一面镜子竖立在一棵树旁，该树上的一只小鸟飞到镜前，对着镜子中的“小鸟”愤怒地啄击扑打。

下列关于该事件中信息传递的叙述，错误的是（　　）

A.小鸟啄击扑打的动作本身是一种行为信息

B.小鸟的眼睛能够感受镜子发出的物理信息

C.小鸟把镜子传递的信息当作来自入侵者的信息

D.激怒小鸟的信息是直接来自非生物的化学信息

『解析』　小鸟对着镜子中的“小鸟”愤怒地啄击扑打是动物的特殊行为，能够对于同种或异种生物传递某种信息，属于行为信息，激怒小鸟的信息是直接来自镜子中的“小鸟”的物理和行为信息。

『答案』　D

2.（2015·海南卷，25）关于草原生态系统能量流动的叙述，错误的是（　　）

A.能量流动包括能量的输入、传递、转化和散失的过程

B.分解者所需的能量可来自各营养级生物所储存的能量

C.生态系统维持正常功能需要不断得到来自系统外的能量

D.生产者固定的能量除用于自身呼吸外，其余均流入下一营养级

『解析』　生产者固定的能量除用于自身呼吸外，其余均流入下一营养级及分解者，D错误。

『答案』　D

3.（2020·高考预测）下列有关生态系统结构与功能的叙述，正确的是（　　）

A.生态系统的结构应包括非生物的物质和能量、生产者、消费者、分解者

B.自养生物都是生产者，动物都属于消费者

C.能量流动是沿着食物链（网）循环进行的

D.信息传递能调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定

『解析』　生态系统的结构包括生态系统的组成成分和食物链（网），A错误；