2021届高三生物二轮复习讲义：专题十一 种群、群落和生态系统(word版)

必备知识·自测诊断

考点

种群的特征和数量变化

1．解读三种类型的“S”型曲线

(1)t1之前，种群数量小于K/2，由于资源和空间相对充裕，种群数量增长较快，当种群数量为K/2时，出生率远大于死亡率，种群增长速率达到最大值。

(2)t1～t2，由于资源和空间有限，当种群密度增大时，种内斗争加剧，天敌数量增加，种群增长速率下降。 (3)t2时，种群数量达到K值，此时出生率等于死亡率，种群增长速率为0。 2．K值与K/2值的分析与应用 (1)K值与K/2值的分析：

(2)K值与K/2值的应用：

1．易误辨析

(1)若通过环境条件，使某动物的性成熟推迟，则出生率会更高(×) (2)环境容纳量是指种群的最大数量(×)

(3)不同种生物的K值各不相同，但同种生物的K值固定不变(×) 2．原因分析

(1)调查分布范围小、个体较大的种群密度应选用什么调查方法？____________________。此方法可否用于调查人口密度？____________________。

提示：直接逐个计数 可以

(2)调查有趋光性的昆虫可以采用________________调查种群密度。 提示：黑光灯诱捕

考点 群落的结构和演替

1．辨析群落的四种关系、三种曲线和两种结构 (1)四种关系：

写出A、B、C、D四图中a与b的种间关系： A．互利共生，B.寄生，C.竞争，D.捕食。 (2)三种种间关系曲线：

写出图1～3表示的种间关系：

图1：互利共生；图2：捕食；图3：竞争。 (3)两种结构：

现象 垂直结构 1分层现象 水平结构 常呈2镶嵌分布 环境因素：地形变化、土壤湿度、盐决定 因素 植物：阳光 动物：3栖息空间和4食物条件 碱度的差异及5光照强度不同 生物因素：生物6自身生长特点不同，以及人和动物的影响 2.“两看法”判断初生演替和次生演替

1．易误辨析

(1)物种丰富度是区别不同群落的重要特征(×) (2)从山下到山上植被分布不同体现群落的垂直结构(×) (3)演替达到相对稳定的阶段后，群落内物种组成不再变化(×) 2．原因分析

(1)次生演替较初生演替速度快的原因是： ___________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

提示：次生演替发生时，原有土壤条件基本保留，甚至还保留了植物的种子或其他繁殖体，因而次生演替更快 (2)调查土壤小动物类群丰富度为什么不用样方法或标志重捕法？

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 提示：许多土壤小动物有较强的活动能力，且身体微小，因此不适用于样方法或标志重捕法

考点

1．据同化类型判断生态系统功能类群

生态系统的结构、功能和稳定性

2．辨清生态系统能量流动的三个易混点

(1)流经生态系统的总能量强调的关键词是“固定”而不是“照射”。 (2)10%～20%是相邻两个营养级的传递效率，不是两个个体之间的传递效率。 (3)能量传递效率≠能量利用率：

①能量传递效率：能量沿食物链流动，以“营养级”为单位，传递效率约为10%～20%。 ②能量利用率：能够被人类利用的能量占生产者能量的比值。 3．生态系统中的信息传递

4.明确碳循环的来源和去路

(1)碳进入生物群落的途径：生产者的光合作用或化能合成作用。 (2)碳返回无机

a.生产者、消费者的呼吸作用

环境的途径b.分解者的分解作用实质是呼吸作用

c.化石燃料的燃烧

5．关注生物多样性的“三、三、四”

(1)三个层次：基因多样性、物种多样性、生态系统多样性。 (2)三种价值：

①直接价值：工业原料、药用、食用、文学艺术创作、旅游观赏、科学研究。 ②间接价值：防风固沙、调节气候、涵养水源、保持水土。 ③潜在价值：目前尚不清楚的价值。

(3)四类保护：就地保护、易地保护、生物技术保护、法制保护。

1．易误辨析

(1)食物链各营养级中10%～20%的能量会被分解者利用(×) (2)防治稻田害虫，可提高生产者和消费者之间的能量传递效率(×)

(3)碳对生物和生态系统具有重要意义，碳在生物群落和无机环境之间的循环主要以CO2的形式进行(√) (4)生态系统中的物种丰富度越高，食物网的结构会越复杂，生态系统的稳定性越高(√) 2．原因分析

(1)从物质和能量角度分析，生产者是生态系统的基石的理由是________________ ________________________________________________________________________。

提示：生产者通过光合作用或化能合成作用合成有机物，储存能量，从而为生态系统的其他生物提供物质和能量

(2)生态系统的能量流动是单向的，请分析原因是___________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

提示：能量流动是沿着食物链传递的，食物链中的食性关系是长期自然选择形成的，不能逆转，因而能量流动是单向的

关键能力·课堂培优

综合运用能力 运用归纳概括的科学思维方法串联种群和群落

[网络构建]

[题点练通]

围绕种群的特征和数量变化，考查理解能力和信息获取能力 1.(2020·山东等级考)为研究甲、乙两种藻的竞争关系，在相同条件下对二者进行混合培养和单独培养，结果如下图所示。下列说法错误的是( )

A．单独培养条件下，甲藻数量约为1.0×106个时种群增长最快

B．混合培养时，种间竞争是导致甲藻种群数量在10～12天增长缓慢的主要原因 C．单独培养时乙藻种群数量呈“S”型增长 D．混合培养对乙藻的影响较大

解析：选B 由图可知，单独培养条件下，甲藻种群的环境容纳量(K值)为2.0×106个，在K/2(1.0×106个)时种群增长最快，A正确；混合培养时，在10～12天甲藻种群数量接近K值，而乙藻种群数量接近0，此时导致甲藻种群数量增长缓慢的主要因素是种内竞争，B错误；由图中曲线可知，乙藻单独培养时种群数量呈“S”型增长，C正确；图中混合培养时，甲、乙两种藻起始数量相同，到10～12天时甲藻数量接近环境容纳量，而乙藻接近灭绝，可知混合培养对乙藻的影响较大，D正确。

2．(2019·全国卷Ⅰ)某实验小组用细菌甲(异养生物)作为材料来探究不同条件下种群增长的特点，设计了三个实验组，每组接种相同数量的细菌甲后进行培养，培养过程中定时更新培养基，三组的更新时间间隔分别为3 h、10 h、23 h，得到a、b、c三条种群增长曲线，如图所示。下列叙述错误的是( )

A．细菌甲能够将培养基中的有机物分解成无机物 B．培养基更换频率的不同，可用来表示环境资源量的不同

C．在培养到23 h之前，a组培养基中的营养和空间条件都是充裕的 D．培养基更新时间间隔为23 h时，种群增长不会出现J型增长阶段

解析：选D 细菌甲为异养生物，能够将培养基中的有机物分解成无机物，A项正确。培养基更新频率的不同，可用来表示环境资源量的不同：更新频率快，环境资源相对丰富；更新频率慢，环境资源相对匮乏，B项正确。通过对比题图中三条曲线可知，a组为培养基更新时间间隔为3 h的实验组，细菌数量呈J型增长，由此可知其营养和空间条件都是充裕的，C项正确。培养基更新时间间隔为23 h时，在培养的初始阶段，由于营养和空间条件充裕，种群增长也会出现J型增长阶段，D项错误。

[规律方法]

λ值与种群数量变化的关系

“λ”应为“种群数量”每年以一定的倍数增长，第二年数量为第一年的λ倍，由此，若λ＝1，则种群数量不变(稳定)；若λ>1，则种群数量增长；λ>1且恒定时种群数量呈“J”型增长；若λ<1，则种群数量下降。如下图所示：

3．(2020·全国卷Ⅱ)河水携带泥沙流入大海时，泥沙会在入海口淤积形成三角洲。在这个过程中，会出现3种植物群落类型：①以芦苇为主的植物群落(生长在淡水环境中)，②以赤碱蓬为主的植物群落(生长在海水环境中)，③草甸植物群落(生长在陆地环境中)。该三角洲上的植物群落是通过群落演替形成的，演替的顺序是( )

A．②①③ C．①③②

B．③②① D．③①②

结合群落的结构和演替，考查理解能力 解析：选A 河水携带泥沙进入大海时，在入海口淤积形成三角洲的过程中，海水逐渐淡化，所以，该三角洲上的植物生长环境的变化为：生长在海水环境中→生长在淡水环境中→生长在陆地环境中。对应的植物群落演替顺序是②①③，A选项正确。

4．(2020·东湖区校级模拟)生态学家对我国某高山群落演替的过程进行了研究，该地区分布着常绿阔叶林、常绿落叶混交林、针阔混交林等多种植被类型，不同海拔高度植被类型不同。如图为甲、乙两个群落在演替过程中物种丰富度的变化曲线，下列分析合理的是( )

A．甲、乙两个群落在演替过程中都具有大量物种替代的特点 B．第5年至25年的变化说明群落乙的抵抗力稳定性比甲弱 C．30年后群落乙物种丰富度达到最高，各种群密度达到最大 D．不同海拔高度的植被类型差异反映了群落的垂直结构特征

解析：选B 甲、乙两个群落在演替过程中都具有优势物种替代的特点，A错误；第5年至25年群落乙的物种丰富度变化幅度较甲大，因此说明群落乙的抵抗力稳定性比甲弱，B正确；30年后群落乙物种丰富度达到最高，但不代表各种群密度达到最大，C错误；不同海拔高度的植被类型差异反映了群落的垂直性地带分布，属于群落的水平结构特征，D错误。

理解能力 从结构与功能观角度理解生态系统的结构和功能

[网络构建]

[题点练通]

1．(2019·湖北八市联考)如图表示某种群的同化量在三种主要生命活动[①因争夺生存资源(竞争)而消耗；②避免捕食者的捕食所需；③繁育后代]中分配比例的四种情况。下列说法错误的是( )

结合生态系统的结构和功能，考查生命观念和科学思维能力

A．最可能出现在生物入侵早期的是情况甲，一定时间内该种群的种群密度呈增大趋势 B．与其他生物的竞争、捕食关系越激烈，种群用于繁育后代的能量比例就越小

C．种群的同化量有4个去向：以热能形式散失，用于自身生长、发育和繁殖，流入下一个营养级，流向分解者

D．为防治农田鼠害，可引入天敌，使鼠的能量分配向情况丙转变，从而降低鼠的环境容纳量

解析：选C 生物入侵早期，自然界的资源和空间相对充裕，所以用于与其他物种争夺生存资源所消耗的能量和用于避免被捕食者捕食所需的能量较少，用于繁育后代的能量较多，因此情况甲最可能代表种群在生物入侵早期的一般情形，且一定时间内，该种群的种群密度呈增大趋势，A正确；与其他生物的竞争、捕食关系越激烈，消耗的能量就越多，种群用于繁育后代的能量比例就越小，B正确；每个营养级同化量的去向通常包括4个方面：自身呼吸作用消耗(以热能形式散失)、流向分解者、流向下一营养级、未利用(其中后3种包含于用于自身生长、发育和繁殖的能量)，而最高营养级的同化量通常有3个去向，不包括“流向下一营养级”，C错误；分析题图可知，为防治农田鼠害，可考虑引入与其有捕食关系的动物(天敌)，使其能量分配向情况丙转变，从而达到降低鼠的环境容纳量的效果，D正确。

2．(2020·全国卷Ⅲ)生态系统的物质循环包括碳循环和氮循环等过程。下列有关碳循环的叙述，错误的是( ) A．消费者没有参与碳循环的过程

B．生产者的光合作用是碳循环的重要环节 C．土壤中微生物的呼吸作用是碳循环的重要环节 D．碳在无机环境与生物群落之间主要以CO2形式循环

解析：选A 消费者的存在能加快生态系统的物质循环，A项错误；光合作用是指生产者利用光能，将二氧化碳和水转化成有机物，并且释放出氧气的过程。大气CO2库中的碳进入生物群落是通过生产者的光合作用或化能合成作用实现的，生产者的光合作用是碳循环的重要环节，B项正确；土壤中的微生物可以通过呼吸作用将含碳有机物中的碳返回大气中，土壤中微生物的呼吸作用是碳循环的重要环节，C项正确；碳在生物群落和无机环境之间的循环主要以CO2的形式进行，在生物群落内部主要以含碳有机物的形式传递，D项正确。

围绕生态系统稳定性和环境保护，考查社会责任 3.下列有关雾霾对生物多样性影响的叙述，错误的是( ) A．物种和物种之间以及生物与无机环境之间的共同进化形成生物多样性

B．雾霾天气影响环境温度、光照时间、pH值等条件，从而破坏物种的生育与繁殖环境，导致种群数量的减少甚至物种灭绝

C．长时间、大面积、高污染的雾霾天气，易导致不同生态系统的趋同

D．有些植物能吸收空气中的雾霾物质而减弱雾霾影响，体现了生物多样性的直接价值

解析：选D 生物多样性是物种和物种之间以及生物与无机环境之间共同进化的结果。当持续性雾霾天气严重影响到区域环境的温度、光照时间、pH等条件时，也有可能破坏该区域的部分物种的生育与繁殖环境，导致种群数量的减少甚至物种灭绝。雾霾污染会因其承载的高浓度特殊物质而改变区域生态系统的结构，从而诱发区域生态系统功能变化。严重情况下，如长时间、大面积、高污染的雾霾天气，甚至导致不同生态系统的趋同，变成几乎没有生物的死亡地带。有些植物能吸收空气中的雾霾物质体现了生物多样性的间接价值即生物多样性对生态系统的重要调节功能。

4．(2020·连云港模拟)2020年“国际生物多样性日”的主题为“我们的解决方案在自然界”。下列有关生物多样性的叙述中正确的是( )

A．我国制定的海洋伏季休渔既是保护生物多样性的举措，也遵循可持续发展的理念 B．热带雨林具有的旅游观赏和保持水土的功能均体现了生物多样性的直接价值 C．海州湾海湾生态与自然遗迹海洋特别保护区只是保护海岸原生动植物的多样性 D．生物多样性是长期生物进化的结果，生物多样性锐减不属于全球性生态环境问题

解析：选A 我国制定的海洋伏季休渔既是保护生物多样性的举措，也遵循可持续发展的理念，A正确；热带雨林具有的旅游观赏和保持水土的功能分别体现了生物多样性的直接价值和间接价值，B错误；海州湾海湾生态与自然遗迹海洋特别保护区不仅保护海岸原生动植物的多样性，而且保护基因多样性和生态系统多样性，C错误；生物多样性是长期生物进化的结果，生物多样性锐减属于全球性生态环境问题，D错误。

高频考点(一) 种群的特征和数量变化 (说明：加※的设问是针对本考点的设问，下同)

1．(2019·全国卷Ⅰ)某果园中存在A、B两种果树害虫，果园中的鸟(C)可以捕食这两种害虫；使用人工合成的性引诱剂Y诱杀B可减轻B的危害。回答下列问题。

(1)果园中包含害虫A的一条食物链是________。该食物链的第三营养级是________。

※(2)A和B之间存在种间竞争关系，种间竞争通常是指______________________ ________________________。

※(3)性引诱剂Y传递给害虫B的信息属于________。使用性引诱剂Y可以诱杀B的雄性个体，从而破坏B种群的________，导致________降低，从而减轻B的危害。

解析：(1)紧扣答题要求“包含害虫A”，则相应的一条食物链是“果树→害虫A→鸟(C)”，其中第三营养级是鸟(C)。(2)种间竞争通常是指两种或两种以上的生物相互争夺相同的资源和空间而表现出来的相互抑制现象。(3)人工合成的性引诱剂Y是化学物质，其传递给害虫B的信息属于化学信息。使用性引诱剂Y可以诱杀B的雄性个体，从而破坏B种群的正常性别比例， 导致B种群的种群密度降低，从而减轻果园中害虫B的危害。

答案：(1)果树→A→C C (2)两种或两种以上生物相互争夺相同的资源和空间而表现出来的相互抑制现象 (3)化学信息 性别比例 种群密度

2．(2017·全国卷Ⅱ)林场中的林木常遭到某种山鼠的危害。通常，对于鼠害较为严重的林场，仅在林场的局部区域(苗圃)进行药物灭鼠，对鼠害的控制很难持久有效。回答下列问题：

※(1)在资源不受的理想条件下，山鼠种群的增长曲线呈________型。

(2)在苗圃进行了药物灭鼠后，如果出现种群数量下降，除了考虑药物引起的死亡率升高这一因素外，还应考虑的因素是____________________________________________。

(3)理论上，除药物灭鼠外还可以采取生物防治的方法控制鼠害，如引入天敌。天敌和山鼠之间的种间关系是________。

※(4)通常，种群具有个体所没有的特征，如种群密度、年龄结构等。那么，种群的年龄结构是指________________________________________。

解析：(1)在资源不受的理想条件下，山鼠种群数量呈“J”型增长。(2)仅在林场的局部区域(苗圃)进行药物灭鼠后，如果出现种群数量下降，除了考虑药物引起的死亡率升高这一因素外，还应考虑的因素是苗圃中山鼠种群中个体的迁出。(3)引入天敌是控制鼠害的生物防治方法。天敌以山鼠为食，天敌和山鼠的种间关系为捕食。(4)种群的年龄结构是指种群中各年龄期个体在种群中所占的比例。

答案：(1)J (2)苗圃中山鼠种群中个体的迁出 (3)捕食 (4)种群中各年龄期的个体在种群中所占的比例 找规律——“形异质同”学通法

析 个 性 找 共 性

高频考点(二) 生态系统的结构和功能

1．(2020·全国卷Ⅲ)假设某种蓝藻(A)是某湖泊中唯一的生产者，其密度极大，使湖水能见度降低。某种动物(B)是该湖泊中唯一的消费者。回答下列问题：

※(1)该湖泊水体中A种群密度极大的可能原因是____________________________ _____________________________________________________________(答出2点即可)。

第1题的(2)(3)小题考查种间关系和种群的数量特征及影响种群数量变化的因素。第2题第(1)小题考查种群增长曲线的类型，第(4)小题直接考查年龄结构的概念 大部分通过简单情景直接设问种群的特征、数量变化，且都注重核心概念的考查，如第1题考查竞争的概念，第2题考查年龄结构的概念。解答此类问题的方法是掌握种群的5个数量特征及其相互之间的联系，理解相关概念 ※(2)画出该湖泊生态系统能量流动的示意图。

(3)假设该湖泊中引入一种仅以A为食的动物(C)后，C种群能够迅速壮大，则C和B的种间关系是________。 解析：

(1)蓝藻(A)种群密度极大的原因可能是水体富营养化，没有其他生产者的竞争，捕食者数量少等。

(2)流入某一营养级(最高营养级除外)的能量有三个去向：通过呼吸作用散失、被分解者分解利用、流向下一营养级。最高营养级的能量去向不包括流向下一营养级，由此可画出该湖泊生态系统能量流动的示意图，具体见答案。(3)竞争是指两种或两种以上生物相互争夺资源和空间等。竞争的结果常表现为相互抑制，有时表现为一方占

优势，另一方处于劣势甚至灭亡。由于B以蓝藻(A)为食，C仅以A为食，且该湖泊中引入动物(C)后，C种群能够迅速壮大，故C和B的种间关系为竞争。

答案：(1)水体富营养化，没有其他生产者的竞争 (2)

(3)竞争

2．(2015·全国卷Ⅱ)某生态系统总面积为250 km2，假设该生态系统的食物链为甲种植物→乙种动物→丙种动物，乙种动物种群的K值为1 000头。回答下列问题：

(1)某次调查发现该生态系统中乙种动物种群数量为550头，则该生态系统中乙种动物的种群密度为__________；当乙种动物的种群密度为______________时，其种群增长速度最快。

※(2)若丙种动物的数量增加，则一段时间后，甲种植物数量也增加，其原因是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

※(3)在甲种植物→乙种动物→丙种动物这一食物链中，乙种动物同化的能量________(填“大于”“等于”或“小于”)丙种动物同化的能量。

解析：(1)该生态系统中，乙种动物种群数量为550头，该生态系统的总面积为250 km2，则乙种动物的种群密度为550÷250＝2.2(头·km2)。乙种动物种群的K值为1 000头，当种群数量为K/2时，种群的增长速度最快，此时乙种动物的种群密度为500÷250＝2(头·km2)。(2)若丙种动物的数量增加，则乙种动物被丙种动物捕食的概率增加，导致乙种动物数量减少，而乙种动物数量减少将导致被捕食者甲种植物的数量增加。(3)在甲种植物→乙种动物→丙种动物这一食物链中，乙种动物同化的能量主要有三个去路：被下一营养级(丙种动物)同化、自身呼吸消耗和被分解者利用。因此，乙种动物同化的能量要大于丙种动物同化的能量。

答案：(1)2.2头·km2 2头·km2 (2)由于乙种动物以甲种植物为食，丙种动物的数量增加导致乙种动物的数量减少，从而导致甲种植物数量的增加 (3)大于

找规律——“形异质同”学通法

析个性 第1题考查生态系统能量流动模型构建；第2题第(2)(3)小题考查食物链中营养级数量变化分析 这两个题目虽然考查形式有所差别，但考查的内容相同，都是根据能量流动规律分析食物链(网)，解答此类问题的方法是了解能量流动的含义，－

－

－

－

找共性 理解、分析能量流经不同营养级的过程，并理解学会辨别几种种间关系的不同

技能强化(一) “拼图法”解答能量流动图解类问题

能量流动图解类题目主要是通过能量流动图解考查能量的来源、去向和能量传递效率等知识，以及结合生态工程考查能量流动在生产中的应用。

[典例1] 图甲是某生态农业的结构模式图，图乙表示能量流经该生态系统某一营养级的变化示意图，其中a～g表示能量值。据图回答下列问题：

(1)图甲中的________是生态系统的基石，从生态学角度分析，人们建立图示的农业生态系统的最大优点是____________________________________________________。

(2)一般情况下，农田生态系统的______稳定性较低，若此生态系统遭到酸雨危害，首先受到影响的是_______，从而影响生态系统的稳定性。

(3)图甲中的食物链有______条。如果人的食物有1/2来自农作物，1/4来自家禽，1/4来自猪肉，假如能量传递效率为10%，那么人每增加1 kg体重，约消耗农作物________ kg。

(4)沼气池中的微生物在生态系统中的成分属于________。

(5)若图乙中A表示某食物网中第二营养级所摄入的全部能量，则图乙中B表示__________________________；C表示____________________________；F表示____________________________。图乙中的____________________________(填能量值的符号)。

[解题示范] (1)生产者通过光合作用将太阳能固定在有机物中，从而可以被生物所利用，因此，生产者(图甲中的农作物)是生态系统的基石；建立农业生态系统的最大优点是实现物质和能量的多级利用，减少环境污染，提高农产品的产量。(2)生态系统的生物种类越多，营养结构越复杂则抵抗力稳定性越高，恢复力稳定性越低，农田生态系统的生物种类单一、营养结构简单，所以抵抗力稳定性低；若此生态系统遭到酸雨危害，首先受到影响的是农作物。(3)图甲中有3条食物链：农作物→人、农作物→家禽→人、农作物→猪→人；若能量传递效率为10%，则人每增加1 kg体重消耗农作物的质量为1×1/2÷10%＋1×1/4÷10%÷10%＋1×1/4÷10%÷10%＝55(kg)。(4)沼气池中的微生物在生态系统中属于分解者，其主要作用是分解有机物，产生沼气。(5)若图乙中A表示某食物网中第二营养级所摄入的全部能量，则B表示该营养级(初级消费者)同化的能量，C表示初级消费者用于自身生长、发育和繁殖的能量，D表示呼吸作用散失的能量，E表示分解者利用的能量，F表示下一营养级摄入的能量。该营养级的摄入量(a)＝该营养级的同化量(b)＋粪便量(c)；其中b＝d＋e，e＝g＋f，所以，a＝b＋c＝c＋d＋e＝c＋d＋g＋f。

[答案] (1)农作物(生产者) 实现物质和能量的多级利用，减少环境污染，提高农产品的产量 (2)抵抗力 农作物 (3)3 55 (4)分解者 (5)第二营养级(初级消费者)的同化量 用于生长、发育和繁殖的能量 下一营养级摄入的能量 b＋c或c＋d＋e或c＋d＋g＋f

a＝

[规律方法] 1．学题型技法

“拼图法”分析能量流动过程

①W1、D1指相应营养级的同化量，B1、B2指相应营养级未被利用的能量； ②各营养级用于生长、发育和繁殖的能量为B1＋C1＋D1或B2＋C2＋D2。 2．防细节失分 (1)辨析生物学术语：

生态农业通过实现能量的多级利用和物质循环再生来提高“能量利用率”而不是“能量传递效率”，如本题第(1)题。

(2)合理选取能量传递效率：

在进行能量流动计算时，应结合题意根据能量的来源和方向，确定能量传递效率是10%还是20%。

[对点训练]

如图所示为某生态系统的能量流动图解，据图回答下列问题：

注：图中数字为能量数值，单位是J·cm2·a1

(1)图中________和________(填字母)在碳循环中起关键作用，碳元素在A和B之间以________的形式进行传递。

(2)B与C之间的能量传递效率为________，据图分析，能量传递效率不能达到百分之百的原因是____________________________________________________________。

(3)在生活中，可将植物秸秆、动物粪便等放入沼气池，产生的沼气可作为燃料，请从能量流动的角度分析，简述这种做法的意义是____________。

解析：(1)图中生产者A可将无机物转化为有机物，分解者D可将有机物转化为无机物，两者在碳循环中起关键作用。碳元素在生产者A和消费者B之间以有机物的形式进行传递。(2)依据能量传递效率公式：能量传递效率＝下一营养级的同化量÷上一营养级的同化量×100%。B与C之间的能量传递效率为

15.3

25＋35＋5＋15.3

－

－

×100%≈19.05%。据图分析，由于能量在传递过程中，有一部分被呼吸作用消耗，一部分被分解者分解利用，一部分暂时未被利用，因此能量传递效率不能达到百分之百。(3)利用植物秸秆、动物粪便等产生的沼气作为燃料供能，这种做法可实现对能量的多级利用，提高能量利用率。

答案：(1)A D 有机物 (2)19.05% 能量有一部分被呼吸作用消耗，一部分被分解者分解利用，一部分暂时未被利用 (3)实现对能量的多级利用，提高能量利用率

技能强化(二) 与能量流动有关的四类计算题

能量流动计算类题目的主要考查形式有两大类：一是通过食物链(食物网)的展示，求某一条食物链的能量传递效率或最大值、最小值的计算；二是通过提供食物网中某营养级的食物配比，求某一营养级的最值问题。解答此类问题时要注意理清每条食物链，然后再计算。

类型一 没有能量来源或分配比例的计算

[典例2] 在如图所示食物网中，鹰要增加20 g体重，最多消耗植物________g，最少消耗植物________g。

[题型技法]

若没有能量来源或能量分配比例，当求最多需求量时，按最长食物链、最低能量传递效率计算；当求最少需求量时，按最短食物链、最高能量传递效率计算。

[解题示范] 最多消耗应选取最长食物链，能量传递效率按10%计算；最少消耗应选取最短食物链，能量传递效率按20%计算。

[答案] 20 000 500

类型二 能量来源或分配比例的计算

[典例3] 若某草原生态系统只存在下面的食物关系，尝试完成以下问题：

(1)假如猫头鹰的食物有2/5来自兔，2/5来自鼠，1/5来自蛇，那么，猫头鹰若要增加20 g体重，最少需要消耗的植物为________。

(2)假如植物有2/5被兔所食，有3/5被鼠所食；鼠有2/3直接被猫头鹰捕食，有1/3被蛇捕食后流入猫头鹰体内。那么，猫头鹰若要增加20 g体重，最少需要消耗的植物为_______(精确到个位数)。

[题型技法]

(1)若能量来源或能量分配比例，当求最多需求量时，在范围内的所有食物链中按最低能量传递效率计算；当求最少需求量时，在范围内的所有食物链中按最高能量传递效率计算。

(2)计算时注意当能量来源比例时，由高营养级向低营养级逐级递推。当能量分配比例时，假设出低营养级的需求量，由低营养级向高营养级逐级递推。同时要注意分配比例。

[解题示范] (1)在生态系统中，能量传递效率为20%时，能量在流动过程中损失最小，可消耗最少的植物，为最高营养级提供最多的能量。因此，若计算使猫头鹰增加20 g体重至少消耗的植物质量，则能量按20%传递。设猫头鹰从不同食物链消耗的植物分别为a、b、c，可写出：

食物链① 植物――→兔――→猫头鹰 a 20×2/5 g 食物链② 植物――→鼠――→猫头鹰 20%20%20%20% b 20×2/5 g 食物链③ 植物――→鼠――→蛇――→猫头鹰 c 20×1/5 g

列方程式得：a×20%×20%＝20×2/5，b×20%×20%＝20×2/5，c×20%×20%×20%＝20×1/5。 解得：a＝200(g)、b＝200(g)、c＝500(g)，a＋b＋c＝900(g)。

(2)设猫头鹰从三条食物链中获得的能量依次为e、f、g，植物固定的总能量为h。根据题意，可写出：

食物链① 植物――→兔――→猫头鹰 2/5h e 食物链② 植物――→鼠――→猫头鹰 (3/5)×(2/3)h f 食物链③ 植物――→鼠――→蛇――→猫头鹰 (3/5)×(1/3)h g

列方程式得：2/5h×20%×20%＝e，(3/5)×(2/3)h×20%×20%＝f，(3/5)×(1/3)h×20%×20%×20%＝g，e＋f＋g＝20(g)。解得：h≈595(g)。

[答案] (1)900 g (2)595 g 类型三 能量来源比例改变的计算 [典例4] 回答以下有关能量计算的问题：

(1)若人类获取植物性食物与动物性食物的比例是1∶1，将此食物结构改为4∶1，能量流动效率按10%计算，则调整后可供养的人口是前者的________倍。

(2)若植物向动物及向人提供的能量比例由1∶1调整为1∶4，能量流动效率按10%计算，则调整后供养的人口是前者的________倍。

(3)如图所示的食物网中，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( )

A．1 125 g C．2 000 g

B．1 600 g D．6 500 g

20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%[题型技法]在具体计算时务必先澄清分配比例，再确定求解中应“顺推(用乘法)”还是“逆推(用除法)”，以右图食物网为例：

(1)若已知“植物同化量(A)”，并告知其“传向动物与直接传向人的比例由1∶1调整为1∶2”，求解人最多增重变化(M)，计算时宜“顺推(用乘法)”

调整前 调整后

11112A××＋A××＝M1 252521112A××＋A××＝M2 3535(2)若已知“人同化量(M)”并告知人的食物来源“素食、肉食由1∶1调整为2∶1”，求解最少需要植物量(A)，计算时应“逆推(用除法)”

调整前 M×11M×22＋＝A1 11255M×调整后 21M×33＋＝A2 11255[解题示范] (1)若人类获取植物性食物与动物性食物的比例是1∶1，如下左图，共需植物性食物的相对值为55；如果动物性食物与植物性食物的比例是1∶4，则共需植物性食物的相对值是28(如下右图)。前者对食物的消耗量是后者的1.96倍，这也就说明后者可供养的人数是前者的1.96倍。

10MM11M11

(2)设植物能量为M，则调整前，人所得能量为M××10%＋M××(10%)2＝＋＝，调整后人所得

222002002002MM41M41M11M41

能量为M××10%＋M××(10%)2＝＋＝，则调整后∶调整前＝/≈1.49，即调整后供养的人

5525500500500200口是调整前的1.49倍。

(3)甲为生产者，戊共有以下食物链：①甲→乙→戊，戊增加20×1/2＝10(g)，需要乙10×5＝50(g)，需要甲50×10＝500(g)；②甲→丙→戊，戊增加20×1/4＝5(g)，需要丙5×5＝25(g)，需要甲25×10＝250(g)；③甲→丙→丁→戊，戊增加20×1/4＝5(g)，需要丁5×5＝25(g)，需要丙25×5＝125(g)，需要甲125×10＝1 250(g)，故共需要甲500＋250＋1 250＝2 000(g)。

[答案] (1)1.96 (2)1.49 (3)C 类型四 具有人工能量输入的计算

[典例5] 如图是某人工鱼塘生态系统能量流动过程中部分环节涉及的能量值[单位为103 kJ/(m2·a)]，请回答有关问题：

(1)图中A代表的生理过程是________。

(2)第二营养级到第三营养级的能量传递效率是______；第一营养级到第二营养级的传递效率是________。 (3)流入该生态系统的总能量是________kJ/(m2·a)。 [题型技法]

人工输入到某一营养级的能量是该营养级同化量的一部分，但却不是从上一营养级流入的能量，在求算该营养级与上一营养级间的传递效率时则不考虑人工输入的能量；而在求算该营养级与下一营养级间的传递效率时，则考虑人工输入的能量。

[解题示范] (1)每一营养级(最高营养级除外)的能量去向包括流向下一营养级、被分解者分解、呼吸作用中以热能形式散失及未利用四个途径。因此，图中A代表的是各种生物的呼吸作用。(2)肉食性动物从植食性动物获得的且同化的能量＝5.1＋2.1＋0.25＋0.05－5＝2.5×103 kJ/(m2·a)，植食性动物的同化量＝2.5＋4＋9＋0.5＝16×103 kJ/(m2·a)，因此第二营养级到第三营养级的能量传递效率＝2.5/16×100%＝15.625%。该生态系统中能量的来源有两个：生产者固定的能量和有机物输入，生产者固定的总能量＝96×103＋14×103(流入植食性动物的能量)＝110×103kJ/(m2·a)。第一营养级到第二营养级的能量传递效率为14/110×100%≈12.7%。(3)流入该生态系统的总能量为110×103＋7×103＝1.17×105kJ/(m2·a)。

[答案] (1)呼吸作用 (2)15.625% 12.7% (3)1.17×105

[对点训练]

(2019·宜城市期中)三江源自然保护区位于青藏高原腹地，是世界高海拔地区生物多样性最集中、生态最敏感的地区。高原鼠兔是保护区内的重要物种之一，如图是与高原鼠兔有关的部分食物网。

请分析回答：

(1)为调查高原鼠兔种群密度，研究者在1公顷的范围内，第一次捕获并标记600只；第二次捕获500只，其中有标记的有150只，则其种群密度约为________只/公顷。上述调查方法称为____________。

(2)该食物网中有____条食物链，鹰获得能量最少的食物链是____________________________________。若鹰要增加1 kg体重，至少需要消耗草____kg。

(3)若去除鼬，则草原容纳鹰的数量会________(填“增加”“减少”或“不变”)。

(4)自然保护区内各种生物种群的集合叫作________，其中物种数目的多少称为________，可反映生态系统的稳定性。若使用药物毒杀高原鼠兔，一段时间后高原鼠兔数量反而会暴发性增长，请简述理由： ____________________________________________

________________________________________________________________________。

解析：(1)高原鼠兔的活动能力强、活动范围广，应该采用标志重捕法调查其种群密度；根据标志重捕法计算公式：种群中个体数(N)÷标记总数＝重捕总数÷重捕中被标记的个体数，即N∶600＝500∶150，解得N＝2 000只。(2)分析题图可知，该食物网中有5条食物链；能量流动的特点是单向流动、逐级递减，因此鹰获得能量最少的食物链是草→昆虫→高原鼠兔→鼬→鹰。已知高营养级的能量，求低营养级能量时，若求所需最多能量，应选最长食物链，并按10%的能量传递效率计算；若求所需最少能量，应选最短食物链，并按20%的能量传递效率计算。若鹰要增加1 kg体重，至少(选最短食物链“草→高原鼠兔→鹰”，按照能量传递效率为20%计算)需要消耗草1÷20%÷20%＝25 kg。(3)若去除鼬，则鹰的营养级降低，其获得的能量增加，因此草原容纳鹰的数量会增加。(4)自然保护区内各种生物种群的集合叫作群落，其中物种数目的多少称为丰富度，可反映生态系统的稳定性。若使用药物毒杀高原鼠兔，一段时间后高原鼠兔数量反而会暴发性增长，原因是毒杀高原鼠兔后，会导致鼬、鹰等天敌的数量大量减少，使得高原鼠兔的数量增加。

答案：(1)2 000 标志重捕法 (2)5 草→昆虫→高原鼠兔→鼬→鹰 25 (3)增加 (4)群落 丰富度 毒杀高原鼠兔后，会导致鼬、鹰等天敌的数量大量减少，使得高原鼠兔的数量增加

技能强化(三) “模型法”突破碳循环图示类试题

对碳循环图示类题目的考查形式主要有两大类：一是提供碳循环的概念图考查碳循环的特点；二是结合能量流动，考查碳循环的过程及与能量流动的关系。解答此类题目时首先要根据碳循环的特点判断出生态系统的成分，而判断生态系统成分的关键往往以双箭头为突破口，因为双箭头只存在于生产者和无机环境之间。

[典例6] 组成生物体的元素不断进行着从无机环境到生物群落，又从生物群落到无机环境的循环过程，如图是某生态系统部分碳循环的示意图，其中①、②等序号表示有关生理过程，请分析图中信息，回答相关问题：

(1)生产者将大气中的碳转化为生物体中的碳的生理过程有________________，可用图中序号________表示。 (2)图示碳循环中，碳主要以CO2的形式参与的过程有______，碳主要以有机物的形式存在的过程有________(两空均填图中序号)。

(3)图中仅显示了碳循环的一部分环节，其中缺少的环节为________________(用图中内容和箭头表示)。 (4)生态系统的功能主要有物质循环、______________，其中物质循环的特点为________________。

[解题示范] 图中Ⅰ表示大气中的CO2，Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ分别表示初级消费者、次级消费者和分解者。(1)生产者可通过光合作用和化能合成作用(即过程①)固定碳元素。(2)碳由无机环境进入生物群落的过程(①)和由生物群落返回无机环境的过程(⑦、⑧)中均主要以CO2的形式参与，碳在生物群落内的流动过程(②、③、④、⑤、⑥)中都主要以有机物的形式存在。(3)图中缺少初级消费者和次级消费者通过呼吸作用产生CO2，将碳返回到大气中的环节。(4)生态系统的功能主要有能量流动、物质循环、信息传递等，物质循环的特点是具有全球性和循环性。

[答案] (1)光合作用和化能合成作用 ① (2)①、⑦、⑧ ②、③、④、⑤、⑥ (3)Ⅱ→Ⅰ和Ⅲ→Ⅰ (4)能量流动、信息传递等 具有全球性和循环性

[规律方法] 1．学题型技法

构建模型，判断碳循环示意图中的成分

(1)首先找出两个成分之间具有双向箭头的，一个为生产者，一个是大气中的CO2库，其他各个成分都有箭头指向的为大气中的CO2库。

(2)然后观察剩余的几个成分，其中箭头都指向的是分解者，剩余的成分为消费者。分析如下：

2．防细节失分

(1)正确区分碳循环的形式。在生物群落内部以有机物形式循环，而在生物群落和无机环境间是以CO2形式循环的。

(2)记清能量流动和物质循环的渠道。食物链和食物网是能量流动和物质循环的渠道，食物链中只有生产者和消费者。

[对点训练]

(2019·汕头模拟)图甲是某生态系统的碳循环示意图，图乙表示一定时间内流经该生态系统各营养级(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)能量的不同去向的相对值(分别用a、b、c、d表示，其中b表示呼吸作用消耗的能量)。请回答下列问题：

(1)该生态系统的总能量是由图甲中的________(填字母)固定的。图甲中的食物链是____________________(用字母和箭头表示)。

(2)大量植树造林可以缓解温室效应，请据图甲分析原因： ______________________。

(3)图乙中________________(填字母)表示流向下一个营养级的能量。上一营养级的能量不能全部流向下一营养级的原因是上一营养级的能量去向有自身呼吸消耗、被________利用和未被利用。

(4)若图乙中处于第Ⅲ营养级的生物数量短时间内大量增加，则短期内对处于第Ⅰ和Ⅱ营养级的生物数量的影响分别是________、________。

解析：(1)流经生态系统的总能量是该生态系统的生产者D通过光合作用和化能合成作用固定的总能量。该图中的食物链有两条：D→E→B、D→B。(2)大量植树造林可以缓解温室效应，其原因是：大量植树造林可以增加CO2从大气中的CO2库到生物群落的吸收速率。(3)图乙中，Ⅰ是生产者，第一营养级，Ⅱ是初级消费者，第二营养级，Ⅲ是次级消费者，第三营养级，流入第三营养级的能量是b3＋c3＋d3。而第三营养级是该生态系统的最高营养级，该营养级没有流入下一营养级的能量，没有a3，故乙图中a1、a2表示流向下一个营养级的能量。上一营养级的能量不能全部流向下一营养级的原因有自身呼吸消耗、被分解者利用、一部分未参与流动。(4)乙图中的Ⅲ如果短时间内大量增加，即Ⅱ的捕食者增加，则短期内的影响是Ⅱ减少，而Ⅰ随之增加。

答案：(1)D D→E→B和D→B (2)大量植树造林可以增加CO2从大气中的CO2库到生物群落的吸收速率 (3)a1、a2 分解者 (4)增加 减少

学科素养·真题训练

1．(2018·海南高考)对于一个结构和功能处于恢复过程中的生态系统，下列推论错误的是( ) A．适当的物质和能量投入可加快生态系统的恢复

B．随着生物多样性的提高，系统的自我调节能力增强 C．恢复后的生态系统，其结构和功能可接近受损前的状态 D．生物多样性提高后，某营养级的能量可全部流入下一营养级

解析：选D 适当的物质和能量投入可加快生态系统的恢复；随着生物多样性的提高，系统的自我调节能力增强；恢复后的生态系统，其结构和功能可接近受损前的状态；生物多样性提高，但能量传递效率保持不变。

2．(2016·全国卷Ⅰ)在漫长的历史时期内，我们的祖先通过自身的生产和生活实践，积累了对生态方面的感性认识和经验，并形成了一些生态学思想，如：自然与人和谐统一的思想。根据这一思想和生态学知识，下列说法错误的是( )

A．生态系统的物质循环和能量流动有其自身的运行规律 B．若人与自然和谐统一，生产者固定的能量便可反复利用 C．“退耕还林、还草”是体现自然与人和谐统一思想的实例 D．人类应以保持生态系统相对稳定为原则，确定自己的消耗标准

解析：选B 生态系统的物质循环和能量流动有其自身的运行规律，人类只能认识并利用其运行规律，不能改变它。生产者固定的能量可多级利用，但不能反复利用。“退耕还林、还草”可防风固沙、涵养水源等，是体现自然与人和谐统一思想的实例。人类应以保持生态系统相对稳定为原则，确定自己的消耗标准，避免过度消耗，破坏生态环境。

3．(2018·海南高考)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：选D 小鸟啄击扑打的动作本身是一种行为信息，A正确；小鸟的眼睛能够感受镜子发出的物理信息，B正确；小鸟把镜子传递的信息当作来自入侵者的信息，C正确；激怒小鸟的信息是直接来自非生物的物理信息，D错误。

4．(2016·全国卷Ⅲ)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：选C 根据文字信息写出食物链：植物→蝉→螳螂→黄雀→鹰，鹰的迁入会导致黄雀减少、螳螂增加、蝉减少等系列变化。细菌一般是生态系统的分解者，分解者从动植物遗体、遗物中获得的能量通过分解作用以热能的形式散失，不会再被生产者利用。鹰的迁入使该生态系统的食物链由4个营养级变为5个营养级，增加了该生态系统能量消耗的环节。鹰的迁入使该生态系统的食物链营养级增加，但食物链还是只有一条，所以能量流动的方向未改变。

5．(2018·海南高考)某地建设池塘时，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：选D 鲫鱼既是初级消费者又是次级消费者，A正确；鳜鱼的营养级比鲢鱼高，消耗等量藻类时，鳜鱼的生长量少于鲢鱼，B正确；通气有利于水体中分解者的呼吸作用，促进生物残骸分解为无机物，C正确；藻类固定的能量大于流入次级消费者的能量，D错误。

6．(2018·浙江高考)某生态系统碳循环的部分示意图如下：

回答下列问题：

(1)图中的字母________表示大气中的CO2，由于许多因素的影响，使其含量夏季________冬季。

(2)CO2被生产者吸收转变成体内物质进入生物群落，再被图中的A、B的________和C的分解作用以及E的燃烧，转变成CO2后再重新循环。若此生态系统中的生物群落处在正常演替过程中，生产者吸收的CO2量________整个生物群落排放的CO2量。

(3)若将本题图修改为该生态系统的能量流动示意图，可将D的含义改为__________，其他字母及文字代表的含义不变，还需要修改之处有：增加“光→A”，取消“→E→D”、_______。

解析：(1)题图显示：A、B、C、E均有箭头指向D，说明D表示大气中的CO2。A、D之间是双向箭头，A、B死的有机物可被C利用，说明A是生产者，C是分解者，进而推知B是消费者，E为化石燃料的燃烧。由于许多因素的影响，特别是夏季植物的光合作用较冬季旺盛，使夏季大气中CO2的含量低于冬季。(2)CO2被生产者吸收，通过光合作用转变成体内的含碳有机物进入生物群落，再被图中的A、B的呼吸作用和C的分解作用以及E的燃烧，转变成CO2后再重新循环。若此生态系统中的生物群落处在正常演替过程中，则随着演替的进行，生物的种类和数量，特别是生产者的种类和数量逐渐增多，因此生产者吸收的CO2量大于整个生物群落排放的CO2量。 (3)若将本题图修改为该生态系统的能量流动示意图，可将D的含义改为非生物环境，其他字母及文字代表的含义不变。因能量流动起源于生产者固定的太阳能、渠道是食物链和食物网、特点之一是单向流动，所以还需要修改之处有：增加“光→A”，取消“→E→D”、 “D→A”。

答案：(1)D 低于 (2)呼吸作用 大于 (3)非生物环境 D→A