2024届高考生物一轮复习：第3讲 生态系统的结构和能量流动Word版

第3讲 生态系统的结构和能量流动考点一 生态系统的结构问题探讨（课本P48）大豆根系会给土壤带来哪些变化？大豆的根会吸收土壤中的水和无机盐，使土壤的水和无机盐减少；大豆根的呼吸作用会增加土壤中CO2的含量；大豆与根瘤菌互利共生固氮，会增加土壤中氮的含量；死亡和脱落的大豆根，会增加土壤中有机物的含量。1生态系统的概念、范围和类型(1)概念：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。“相互作用”指生态系统中生物与无机环境之间及生物与生物之间通过能量流动、物质循环和信息传递而形成一个具有自我调节能力的统一整体。思考：动物园里饲养着各种动物，也栽培了许多植物。一个动物园中的动物和植物是一个系统吗？ 不是(2)范围：有一定时间和空间范围，有大有小，如一片森林、一条湖泊、一片草原、一条河流、一块农田等都可以各自成为一个生态系统。地球上的全部生物及其非生物环境的总和，构成地球上最大的生态系统生物圈。(3)类型：可分为自然生态系统和人工生态系统两大类。(4)生态系统的结构：生态系统的组成成分+营养结构（食物链和食物网）(5)生态系统的功能：能量流动、物质循环、信息传递2生态系统的组成成分：非生物的物质和能量、生产者、消费者、分解者明确每个成分的组成以及在生态系统中的作用、地位和营养方式营养方式 自养：生物利用无机物合成自身有机物的方式异养：生物通过摄取现成的有机物来获得营养的方式(1)非生物的物质和能量：物质：水、空气、无机盐、土壤、矿物质等能量：光、热。【也包括残枝败叶中的有机物】作用：为生物提供物质和能量，是生物群落赖以生存和发展的基础。【是生态系统中生物群落的物质和能量的最终来源】地位：是生态系统的必备成分。 (2)生物成分：生产者、消费者、分解者生产者营养方式：自养生物实例：光能自养型（进行光合作用）：主要是绿色植物（真核），蓝细菌、光合细菌（原核）化能自养型（进行化能合成作用）：如硝化细菌、硫细菌、铁细菌等（原核）。拓展：硝化细菌是类好氧性细菌，包括亚硝酸菌和硝酸菌。生活在有氧的水中或砂层中，在氮循环水质净化过程中扮演着很重要的角色。注意：生产者不一定是植物(如蓝细菌、硝化细菌等是原核生物)，植物不一定是生产者(如菟丝子营寄生生活，属于消费者)，生产者不一定都可以进行光合作用。生产者=自养型生物作用：a.将无机物制造成有机物，主要把太阳能转化为化学能，储存在所制造的有机物中。b.为消费者提供食物以及栖息场所。地位：生态系统的基石、主要成分。消费者营养方式：异养生物，实例：营捕食生活的生物：主要是动物，包括植食性动物、肉食性动物、杂食性动物等。营寄生生活的生物：如菟丝子、寄生细菌（肺炎链球菌等）、病毒注意：消费者不一定是动物(如营寄生生活的微生物等)，动物不一定是消费者(如秃鹫、蚯蚓、蜣螂等以动植物的遗体或动物排遗物为食的腐生动物属于分解者)。猪笼草和捕蝇草即是生产者也是消费者。区别：消费者一般从活的生物体取食；分解者则从生物遗体、排泄物和残落物中获得物质和能量分类：初级消费者：植食性动物。次级消费者：以植食性动物为食的肉食性动物。小型肉食动物三级消费者：以次级消费者为食的肉食性动物。大型肉食动物作用：将有机物转化为无机物（CO2、水、氨等），加快生态系统的物质循环，帮助植物传粉和传播种子。地位：生态系统的重要成分（最活跃的生物成分）。【但不是必要成分，实则可有可无。但自然生态系统中是一定存在消费者】分解者营养方式：异养生物实例：主要是营腐生生活的细菌和真菌（如蘑菇、木耳）；还有一些腐生动物。如屎壳郎 、蚯蚓，甚至大型动物如秃鹫（基本不捕食活的动物，是腐生，即以现成的食物为食）等。注意：a.分解者不一定是微生物(如蚯蚓等动物)，微生物不一定是分解者(如硝化细菌属于生产者，寄生细菌属于消费者)。营腐生生活的生物=分解者b.微生物(细菌、真菌等)：既有生产者：硝化细菌、铁细菌等，也有消费者：肺炎双球菌、根瘤菌，还有分解者：枯草杆菌；蘑菇等作用：将动植物的遗体和动物的排遗物等分解成无机物注意：a.分解者能给绿色植物提供无机物,但不提供能量。b.分解者的分解作用呼吸作用，分解作用包括呼吸作用地位：生态系统的关键成分，对物质循环必不可少。思考：如果没有分解者，生态系统会怎样？动植物遗体和动物的排遗物落物会堆积如上，生态系统就会崩溃(3)三者紧密联系，使生态系统成为一个统一的整体。可用生态系统的结构模型表示（4）生态系统中各成分的判断依据图2回答问题：1)图中构成生物群落的成分有、，其中不参与食物网构成。2)被称为“生态系统的基石”的成分是，它一定是自养型生物。能将有机物分解成无机物供生产者重新利用的是，它主要是营腐生生活的细菌和真菌。3)图中A表示的生理过程是光合作用、化能合成作用，B表示的生理过程是细胞呼吸。3生态系统的营养结构：食物链和食物网(1)食物链概念：生态系统中各生物之间由于食物关系而形成的一种联系。类型：捕食链、寄生链、腐生链 【注意：常见的或无特别说明情况下就指捕食链】实例:思考：螳螂捕蝉黄雀在后，食物链具有几个营养级？ 四分析1)食物链中的一个个环节指营养级。某一营养级的生物是指处于食物链同一环节上的所有生物的总和。不代表单个生物个体，也不一定是一个种群。2)每条食物链的起点都是生产者，（即生产者总是第一营养级）终点都是不被其他动物所食的动物，即最高营养级，中间有任何间断都不算完整的食物链。3）食物链由生产者和消费者构成，分解者及非生物的物质和能量不属于食物链的成分，不出现在食物链(网)中。【高中生物中的食物链实际上是捕食链，它是由生产者和消费者之间通过捕食关系形成的。】分解者只能分解动植物的遗体残骸，不能与动物之间形成捕食关系，所以它不参与食物链，不占任何营养级。4)由于第一营养级一定是生产者，因此一种动物在某一食物链中的营养级消费者级别1。5)一条食物链一般不超过5个营养级。因为各个营养级的生物都会因呼吸作用消耗掉大部分能量，其余能量有一部分流入分解者，只有一小部分能够被下一营养级的生物利用，流到第五营养级时，余下的能量很少（即能量沿食物链的流动是逐级递减的，营养级越高获得的能量越少），甚至不足以养活一个种群，因此食物链一般不超过五个营养级；6）食物链中箭头的含义：方向代表能量流动的方向，同时体现捕食与被捕食的关系。食物链的方向为不可逆性：食物链中的捕食关系是长期自然选择的结果，不会倒转；7）食物链的复杂程度主要取决于有食物联系的生物种类，而并非生物的数量。8）食物链中各营养级生物之间是相互制约的，它们的数量始终处于一种动态变化中。这种制约可能来自种间，也可能来自种内。(2)食物网概念：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关系。形成原因：在生态系统中，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。（生态系统中生物之间的食性关系复杂，一种生物可以摄食多种其他生物，一种生物也可以被多种生物所摄食。）【同一种生物在不同的食物链中可以占有不同的营养级。】特点：1）越复杂的生态系统，食物网中的食物链的数量就越多。2）同一种消费者在不同的食物链中可以占据不同的营养级。即因为动物食性的改变，消费者所处营养级不固定，食物链往往具有暂时性。3）在食物网中，两种生物之间的种间关系可出现多种，如青蛙和蜘蛛既是捕食关系，又是竞争关系。(4)食物链和食物网的功能：是生态系统保持相对稳定的重要条件。如果一条食物链上某种动物减少或消失，它在食物链上的位置会由其它生物来取代，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。错综复杂的食物网。食物链和食物网是生态系统的营养结构，是生态系统中物质循环和能量流动的渠道。（5）分析食物链(网)中各营养级生物数量的变动情况在食物网中，当某种生物因某种原因大量减少时，对另一种生物的影响，沿不同的食物链分析其结果不同，应以中间环节少的为分析判断的依据。如：“温带草原生态系统食物网简图”中的猫头鹰减少时，直接造成影响的生物是鼠和兔，而不是虫、鸟、蛙、蛇等。 1)食物链中第一营养级的生物数量减少对其他生物数量变动的影响：若处于食物链中第一营养级的生物数量减少，直接以其为食物的第二营养级的生物因食物缺乏而数量减少，又会引起连锁反应，整个食物链中的其他生物数量都会减少。2)“天敌”一方减少对被捕食者数量变动的影响：“天敌”一方减少，短时间内被捕食者数量会增加，但随着其数量的增加，种内斗争加剧，种群密度下降，最后趋于稳定，但最终结果比原来数量要大（K值升高）。3)复杂食物网中某种群数量变化引起的连锁反应分析：以中间环节少的作为分析依据，考虑方向和顺序为：从高营养级依次到低营养级。生产者相对稳定，即生产者比消费者稳定得多，所以当某一种群数量发生变化时，一般不需要考虑生产者数量的增加或减少。处于最高营养级的生物有多种食物来源时，若其中一条食物链被中断，则该种群可通过多食其他生物来维持其数量基本不变。4)同时占有两个营养级的种群数量变化的连锁反应分析：a种群的数量变化导致b种群的营养级降低时，则b种群的数量将增加。a种群的数量变化导致b种群的营养级升高时，则b种群的数量将减少。（6）食物链（网）的构建1）根据种群数量变化曲线图构建分析依据：先上升、先下降者为被捕食者。分析结果：食物链：乙丙甲（图1）。2）根据所含能量（生物量）构建分析依据：根据相邻营养级间能量传递效率约为10%20%，可推测能量相差在5倍以内，很可能为同一营养级。分析结果：食物链：丙甲乙丁（图2）。食物网：（图3）。下表中的食物链为BDAC。营养级ABCD能量(kJ)15.9870.70.9141.03）根据生物体内有害物质的浓度“由少到多”构建。生物体ABCDE有机汞浓度（ppm）0.0670.51680.39分析依据：生物的富集作用。重金属、农药等有害物质被生物体吸收后难以排出体外，所以此类物质会随着食物链逐级积累，即营养级越高的个体中含有有害物质的量越多，其含量往往是上一营养级个体含量的510倍。分析结果：食物网：考点二 生态系统的能量流动1能量流动的概念理解概念：生态系统的能量流动是指生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。【能量在生产者、消费者、分解者之间流动】（一）能量的输入（1）生态系统的能量源头：太阳能 【除极少数特殊空间外，化能合成作用】（2）能量流动的起点：生产者的光合作用 （不是从太阳辐射光能开始）（3）流经生态系统的总能量：生产者所固定的太阳能的总量(总光合作用)注意：并非照射到该生态系统的全部太阳能人工生态系统还可能来自饲料或污水中有机物的化学能。【如人工鱼塘中鱼获得的能量主要来自饲料】矿物肥料不为植物提供化学能。少数生态系统需考虑化能合成作用（二）能量的传递（1）途径:食物链和食物网（2）形式：有机物中的化学能【能量在生物群落以有机物为载体】（3）来源：生产者主要来自太阳能 消费者从上一营养级同化的能量 分解者生产者、消费者的遗体和排遗物（4）能量流动的过程第一营养级能量流动过程分析同化量=生产者固定