高考生物大一轮复习 第九单元 生物与环境35课件 新人教版 .ppt

第35讲生态系统的能量流动和物质循环,考纲要求生态系统中的物质循环和能量流动的基本规律及其应用(),教材导学一、能量流动的概念生态系统中能量的_、传递、_和散失的过程，称为生态系统的能量流动。二、能量流动的过程,1.起点生产者_开始。2.总量生产者_。3.流动渠道_和_。4.特点(1)单向流动：能量只能沿着食物链由_流向高营养级。,(2)逐级递减：每个营养级生物都因_而散失部分热能。每个营养级生物总有一部分不能被_利用。传递效率为_(形象地用_)。,三、能量流动研究的意义1.帮助人们科学规划，设计_，使能量得到最有效利用，实现能量的_。2.帮助人们合理地_生态系统中能量流动关系，使能量持续高效地流向_。四、生态系统的物质循环1.概念(1)物质：组成生物体的_等元素。(2)主体：无机环境与_之间。(3)范围：整个_。,2.特点(1)具有全球性，因此又称_循环。(2)循环方式：_。五、实例碳循环1.无机环境中的存在形式_和碳酸盐；生物群落中的主要存在形式：_；无机环境与生物群落之间的循环形式：_。,2.循环过程,3.温室效应(1)形成原因：大量化学燃料的燃烧，大气中的_含量迅速增加，打破了生物圈中_的平衡。(2)影响：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。,六、能量流动与物质循环的关系及意义1.与能量流动的关系_作为_的载体，使_沿着_流动；能量作为_，使物质能够不断地在_和_之间循环往返。2.意义通过_和_，使生态系统中的各种组成成分紧密地联系在一起，形成一个统一整体。,自我校对一、输入转化二、细胞呼吸细胞呼吸初级消费者次级消费者三级消费者细胞呼吸有机物细胞呼吸热能1.固定太阳能2.固定的太阳能总量3.食物链食物网4.(1)低营养级(2)呼吸作用下一营养级10%-20%能量金字塔表示三、1.人工生态系统多级利用2.调整对人类最有益的部分,四、1.(1)C、H、O、N、P、S(2)生物群落(3)生物圈2.(1)生物地球化学(2)往返循环五、1.CO2有机物CO22.光合细胞呼吸3.(1)CO2碳循环六、1.物质能量能量食物链(网)动力生物群落无机环境2.能量流动物质循环,基础自测判断正误(1)流经生态系统的总能量是照射在生产者上的太阳能。()(2)流经第三营养级的总能量是指三级消费者摄入到体内的能量。()(3)生态系统中的能量可被多级循环利用，从而大大提高能量的利用率。()(4)生态系统中生产者得到的能量必然大于消费者得到的。(),(5)生态系统的食物链中营养级越高的生物，其体型必然越大。()(6)一种蜣螂专以象粪为食，则该种蜣螂最多能获取大象所同化能量的20%。()(7)当狼捕食兔子并同化为自身的有机物时，能量就从第一营养级流入了第二营养级。()(8)生产者通过光合作用合成有机物时，能量就从非生物环境流入生物群落。()(9)生态系统的能量是伴随物质而循环利用的。(),(10)物质循环和能量流动是两个相对独立的过程。()(11)生物群落内部碳元素的循环属于碳循环。()(12)碳循环在生物群落内部以CO2形式循环。()(13)化学燃料的大量燃烧是造成温室效应的主要原因。(),【答案】(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)(11)(12)(13),考点突破考点一能量流动过程和特点1.能量流动的过程图解,2.流入某一营养级的能量来源和去路,3.能量流动特点及原因分析(1)单向流动：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。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：各营养级生物都会因呼吸作用消耗大部分能量。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。,【注意】(1)动物同化的能量不等于摄入的能量：动物同化的能量=摄入量-粪便有机物中的能量，即摄入的食物只有部分被同化。例如蜣螂利用大象的粪便获得能量，就不能说蜣螂获得了大象的能量。(2)粪便量不是该营养级同化量的一部分：消费者产生的粪便不属于该营养级同化的能量，它实际上与上一营养级的遗体、残骸一样，属于上一营养级被分解者利用的部分。,【例1】(2014南京模拟)下图为某生态系统的能量流动简图，下列叙述错误的是(),A.甲是生产者，乙是消费者B.该生态系统是一个开放的系统C.能量通过光合作用固定并进入系统，可以热能形式输出D.甲、乙和分解者所贮存的能量之和是输入该生态系统的总能量,【解析】根据题中简图可知，甲能够固定太阳能，为生产者，乙从甲获取能量，为消费者，A项正确；该生态系统需要从外界获得能量，同时能量也可以扩散到外界，是一个开放的生态系统，B项正确；能量通过光合作用进入该生态系统，经过生产者、消费者的呼吸作用和分解者的分解作用后有一部分以热能的形式散失，C项正确；输入该生态系统的总能量是生产者甲固定的太阳能总量，D不正确。【答案】D,【例2】下图表示甲、乙两个特定生态系统的能量金字塔，有关解释正确的是(),A.一个吃玉米的人所获得的能量一定比一个吃牛肉的人获得的能量多B.能量沿食物链单向流动，传递效率随营养级的升高而逐级递减C.若甲和乙中玉米的数量相同，能量传递效率为10%，且甲能养活10000人，则乙能养活500人D.若土壤中含相同浓度的DDT，则甲中的人比乙中的人体内DDT浓度低,【解析】对于一个个体来说，其从上一营养级获得能量的多少取决于其摄入量及同化的比例，故A项错误；在生态系统中能量的传递效率在10%-20%之间，与营养级高低没有联系，故B项错误；假设每个人的能量为a，则甲图中玉米含有的能量为10000a10%=100000a，那么乙能养活的人数为100000a10%10%a=1000，故C项错误；DDT在食物链中具有富集现象，即营养级越高，体内含有的DDT浓度越大，甲中人处于第二营养级，乙中人处于第三营养级，故D项正确。【答案】D,【例3】(2014武昌区联考)图甲为某湖泊生态系统的能量金字塔简图，其中、分别代表不同的营养级，m1、m2代表不同的能量形式。图乙表示能量流经该生态系统某一营养级的流动途径示意图，其中a-g表示能量值。请据图作答：,(1)图甲中，m2表示的能量形式为_。通常情况下，位于营养级的生物个体数量一般远远少于，主要原因是_。(2)图乙中，若A表示图甲中营养级所摄入的全部能量，则B表示_，C表示_。(3)图乙中有两处不同的能量散失途径，其中E处散失的能量是通过_实现的。,(4)若图甲中营养级、各有一种生物甲、乙、丙，它们构成的食物关系如图。其中，甲能量中比例为x的部分直接提供给丙，要使丙能量增加AkJ，至少需要消耗甲的能量为_(用含所给字母的表达式表示)kJ。,【解析】(1)m1是输入到生态系统中的能量，是太阳能。m2是该生态系统散失的能量，是热能。在能量传递中由于大量能量以热能形式散失，故最高营养级获得的能量最少，位于营养级的生物个体数量一般远远少于。(2)图乙中，若A表示图甲中营养级所摄入的全部能量，摄入的能量中有一部分(c)未被同化，B表示被同化的能量，同化的能量去掉呼吸散失的能量，即是用于生长、发育和繁殖的能量(C)。,(3)由图乙看出，生态系统能量散失的途径有两条：通过自身的呼吸作用散失；通过微生物(或分解者)的分解作用散失。(4)设至少需要消耗甲的能量为mkJ，则(m-mx)1/51/5+mx1/5=A，m=25A/(1+4x)。,【答案】(1)热能(或通过呼吸作用散失的热量)在食物链中能量流动逐级递减，的营养级高，可利用的能量少(2)所同化的能量用于生长、发育和繁殖的能量(3)分解者的分解作用(4)25A/(1+4x),考点二能量流动相关计算1.根据能量传递效率，计算种群能量在解决有关能量传递的计算问题时，首先要确定相关的食物链，理清生物在营养级上的差别，能量传递效率为10%-20%，解题时注意题目中是否有“最多”“最少”“至少”等特殊的字眼，从而确定使用10%或20%来解题。,(1)设食物链为ABCD，分情况讨论如下：已知D营养级的能量为M，则至少需要A营养级的能量=M(20%)3；最多需要A营养级的能量=M(10%)3。已知A营养级的能量为N，则D营养级获得的最多能量=N(20%)3；最少能量=N(10%)3。,生物间的取食关系越简单，生态系统消耗的能量越少，如已知D营养级的能量为M，计算至少需要A营养级的能量，应取最短食物链AD，并以20%的效率进行传递，即等于M20%；计算最多需要A营养级的能量时，应取最长的食物链ABCD，并以10%的效率进行传递，即等于M(10%)3。(3)在食物网中，某一营养级同时从上一营养级的多种生物按一定比例获取能量，则按照单独的食物链进行计算后再合并。,【例4】有一食物网如下图所示。如果能量传递效率为10%，各条食物链传递到庚的能量相等，则庚增加1kJ的能量，丙最少含多少能量()A.550kJB.500kJC.400kJD.100kJ,【解析】经丙丁己庚传递到庚的能量为0.5kJ，则需要丙0.5(10%)3=500(kJ)，经丙戊庚传递到庚的能量为0.5kJ，则需要丙0.5(10%)2=50(kJ)，即丙最少含500+50=550(kJ)的能量。【答案】A,2.计算能量传递效率计算公式：相邻两个营养级的传递效率=下一营养级同化量/上一营养级同化量100%。,【例5】科学家对生活在某生态系统的一个蜘蛛种群的能量进行定量分析，得出了能量流经这种肉食动物的有关数据如下图所示(能量以有机物的质量表示)，下列叙述正确的是(),被蜘蛛吃下未被蜘蛛同化的能量属于上一营养级同化量中的一部分在食物链中，蜘蛛至少位于第三营养级图中X代表用于蜘蛛生长、发育和繁殖的能量根据图中的数据不能算出猎物种群和蜘蛛间的能量传递效率A.B.C.D.,【解析】本题考查生态系统的能量流动过程。理解能量传递效率的概念、理清能量的传递过程是正确解答该题的关键；对进行判断时，要特别注意同化的含义。被蜘蛛吃下未被蜘蛛同化的能量属于上一营养级残体中储存的能量，是上一营养级同化量中用于自身生长发育和繁殖中的能量的一部分，正确。在食物链中，蜘蛛以小动物为食，至少位于第三营养级，正确。被某一营养同化的能量一部分用于自,身呼吸消耗，一部分用于生长发育和繁殖；后者有一部分流到下一营养级，一部分被分解者分解和暂不被利用，正确。能量传递效率指的是下一营养级同化量和上一营养级同化量之比，由于题目中没给出上一营养级同化量值(储存值为同化量减去消耗量)，不能算出猎物种群和蜘蛛间的能量传递效率，正确。【答案】A,A.构成了唯一一条食物链B.由NP可知被调查时刻该生态系统的能量输入大于输出C.能量在第三、四营养级间的传递效率约为5.5%，低于10%，也是有可能的D.的粪便中所含能量是其GP的一部分,【解析】是分解者，不参与构成食物链，A项错误；题干中NP=GP-R，NP都大于零，故能量的输入大于输出，B项正确；能量的传递效率一般是10%-20%，但是有些营养级之间能量传递的效率可低于10%，或高于20%，C项正确；生物体粪便中的能量是未被自身同化的能量，属于上一营养级的能量，D项错误。【答案】AD,【例7】(2014苏北四市联考)某自然保护区地震后，据不完全统计，植被毁损达到30%以上。图1为该地区在人为干预下恢复过程的能量流动图单位为103kJ/(m2y)，图2表示恢复过程中某种群的种群密度对种群的出生率和死亡率的影响。请回答：,(1)如图1所示，输入该生态系统的能量主要是_，第一营养级到第二营养级的能量传递效率为_(保留一位小数)。(2)图1中A表示_，图中未利用部分的能量在生物体内的存在形式是_。(3)如图1所示，除生产者外其他营养级需要补偿能量输入的原因是_。计算可知，肉食性动物需补偿输入的能量值至少为_103kJ/(m2y)。,(4)由图2可知，种群密度在_点时，种群数量的增长速率最大；在_点时，表示该种群已达到环境容纳量(K值)。(5)随着时间的推移，地震毁损的自然保护区内生物的种类和数量不断恢复的过程属于_演替。,【解析】(1)生态系统的能量输入有两种方式：输入的太阳能和人为输入的有机物，从图可以推知，该生态系统输入的太阳能为3+14+70+23=110103kJ/(m2y)，输入的有机物能量为7103kJ/(m2y)，所以输入该生态系统的能量主要是生产者光合作用固定的太阳能，第一营养级到第二营养级的能量传递效率为14/110100%=12.7%(保留一位小数)。,(2)图1中A表示细胞呼吸(或呼吸作用)，图中未利用部分的能量在生物体内的存在形式是有机物中的化学能。(3)如图1所示，除生产者外其他营养级需要补偿能量输入的原因是植被受损，光合作用能力减弱，流入该生态系统的能量减少；补偿能量输入可以减轻植被恢复的压力。从第二营养级流入第三营养级的能量为：(14+2)-(0.5+4+9)=2.5103kJ/(m2y)，肉食性动物需补偿输入的能量值至少为：(0.05+0.25+2.1+5.1)-2.5=5103kJ/(m2y)。,(4)由图2可知，种群密度在C点时，种群数量的增长速率最大；在E点时，种群数量的增长速率为0，表示该种群已达到环境容纳量(K值)。(5)随着时间的推移，地震毁损的自然保护区内生物的种类和数量不断恢复的过程属于群落(或次生)演替。【答案】(1)生产者光合作用固定的太阳能12.7%(2)细胞呼吸(或呼吸作用)有机物中的化学能(3)植被受损，流入该生态系统的能量减少；减轻植被恢复的压力(答出前者即可)5(4)CE(5)群落(或次生),考点三物质循环1.碳循环过程分析,(4)概括物质循环的特点。全球性：物质循环的范围是生物圈。往复循环，重复利用：物质可以在无机环境和生物群落之间反复利用。(5)碳循环及存在形式：在生物群落和无机环境间：以CO2形式循环。在生物群落内部：以含碳有机物形式传递。在无机环境中：主要以CO2和碳酸盐形式存在。,【注意】(1)物质循环流动，能量单向流动不循环，所以不能说能量伴随着物质循环而循环。(2)物质循环中所说的“生态系统”并不是一般的生态系统，而是指地球上最大的生态系统生物圈，因此物质循环具有全球性。,【例8】如图为碳元素在生态系统中循环的模式图，图中甲、乙、丙表示生态系统的生物成分，箭头表示生理过程。下列相关叙述中，不正确的是(),A.d过程代表光合作用，b过程代表呼吸作用B.甲所示的营养级在食物链中占有的碳元素最多C.碳元素在甲、乙、丙之间以有机物的形式传递D.碳元素可在无机环境和生物群落之间反复利用,【解析】丁为无机环境，甲为生产者，乙为消费者，丙为分解者。d过程代表呼吸作用，b过程代表光合作用；甲为生产者，生产者在食物链中所含有机物中的能量最多，在食物链中占有的碳元素最多；碳元素在生物群落内部主要以有机物的形式进行传递，在无机环境与生物群落间主要以二氧化碳的形式进行传递；碳元素可以在生态系统中反复利用。【答案】A,【例9】分析以下生态系统的能量流动和物质循环的关系简图，不能得到的结论是(),A.物质作为能量的载体，使能量沿着食物链(网)流动B.能量作为动力，使物质能够不断地在生物群落和无机环境之间循环往返C.能量的总和便是生产者所固定的太阳能总量D.碳在生物群落和无机环境之间的循环主要是以CO2的形式进行的,【解析】生产者所固定的太阳能总量是指生产者总的同化量，的总和小于生产者所固定的太阳能总量。【答案】C,精要点拨(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大气中的CO2库。(2)然后观察剩余的几个成分，其中其他生物部分的箭头都指向的是分解者，剩余的成分为消费者。,模型一分析：E为生产者；F、D、B都为消费者；C为分解者；A为大气中的CO2库。,模型二分析：A为生产者；B为消费者；C为分解者；D为大气中的CO2库。,模型三分析：A为生产者；C为消费者；B为分解者；D为大气中的CO2库。,模型四分析：A为生产者；B、C都为消费者；D为分解者。,考点四实验土壤微生物的分解作用1.实验原理(1)土壤中存在种类、数目繁多的细菌、真菌等微生物，它们在生态系统中的成分为分解者。(2)分解者的作用是将环境中的有机物分解为无机物，其分解速率与环境中的温度、水分等生态因子有关。,【例10】同学们在课外活动中发现植物的落叶在土壤里会逐渐腐烂，形成腐殖质。他们猜测落叶的腐烂是由于土壤微生物的作用，不同生态系统的土壤微生物分解能力不同，并设计了实验进行验证。(1)实验设计首先要遵循的是_原则和_原则。,(2)以带有同种落叶的土壤为实验材料，均分为A和B。实验时A不做处理(自然状态)；B用塑料袋包好，放在60的恒温箱中灭菌1h。B处理的目的是_。(3)“(2)”中实验的自变量是_，因变量是_，无关变量是_(至少写出两点)。,(4)如果同学们的猜测是正确的，若干天后“(2)”中B组的落叶_。(5)如果同学们用带有相同量同种植物落叶的冻土苔原和热带雨林的等量土壤为实验材料，分别模拟原生态系统的无机环境条件进行C组和D组的实验，定期抽样检测样品土壤中未腐烂的落叶的含量，请根据预期结果在如图中绘出相应的曲线。,【解析】由题意可知该实验的目的是验证落叶的腐烂是由于土壤微生物的作用，实验的自变量是土壤中微生物的有无，因变量是落叶的腐烂程度。为遵循生物实验设计的对照原则和单一变量原则，所以应尽量减少无关变量对实验的影响，如土壤温度、湿度、pH、落叶的种类和大小等。在绘制曲线时，应注意以下几点：明确横坐标和纵坐标的意义，其中纵坐标为未腐烂的落叶量；两曲线的起点相同，注意纵坐标初始值不为0；由于微生物的分解作用，两曲线呈下降趋势，且D组下降速度较C组快；随时间延长，微生物的数量增多，故两曲线的下降趋势是由慢到快。,【答案】(1)单一变量对照(2)杀死土壤微生物，同时避免土壤理化性质的改变(3)土壤微生物(作用)的有无落叶的腐烂程度土壤温度、含水量、pH、落叶的种类和大小等(合理即可)(4)腐烂程度小于对照组(5)如下图,课堂练习1.教材原话填空。(1)生态系统中能量的_过程，称为生态系统的能量流动。(2)能量流动中“未利用”是指_的能量。(3)生态系统的能量流动具有两个明显的特点：_和_。,(4)研究生态系统的能量流动，可以帮助人们科学规划、设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用。如“桑基鱼塘”能实现_，从而大大提高_。(5)研究生态系统的能量流动，可以帮助人们合理地_，使能量_。(6)组成生物体的_，都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，这就是生态系统的物质循环。这里所说的生态系统，指的是地球上最大的生态系统_，其中的物质循环具有_，因此又叫_。,答案(1)输入、传递、转化和散失的(2)未被自身呼吸作用消耗，也未被后一营养级和分解者利用(3)单向流动逐级递减(4)对能量的多级利用能量的利用率(5)调整生态系统中的能量流动关系持续高效地流向对人类最有益的部分(6)C、H、O、N、P、S等元素生物圈全球性生物地球化学循环,2.如图所示生态系统中能量流动图解部分示意图，各代表一定的能量值，下列各项不正确的是(),A.次级消费者的粪便中的能量去路包括在途径中B.从能量关系看+C.一般情况下，为的10%-20%D.由于生物与生物之间吃与被吃的关系不可逆转，所以能量流动具有单向性,解析次级消费者的粪便中的能量并没有被次级消费者同化，因此不能包括在途径中；是由第二营养级传递给第三营养级的能量，也就是次级消费者同化的能量，是由第三营养级传递给第四营养级的能量，是次级消费者被分解者分解利用的能量，因此+；是生产者被初级消费者同化的能量，因此为的10%-20%；由于食物链的相邻营养级之间都是捕食关系，因此能量流动不可逆转，具有单向性。答案A,3.有如图所示的一个食物网(能量传递效率按10%计算)，则下列叙述中正确的是(),A.该食物网中初级消费者是昆虫，次级消费者是鸟B.昆虫属于第一营养级，鸟属于第二营养级C.若绿色植物固定的太阳能总量为M，昆虫获得的总能量为m1，鸟获得的总能量为m2，则Mm1+m2D.在鸟类的食物构成中，若动物性食物占1/3，植物性食物占2/3，则鸟类增加能量A时，生产者需提供能量为55A,解析能量流动具有单向流动、逐级递减的特点，因此绿色植物固定的太阳能总量M一定比昆虫获得的总能量m1和鸟获得的总能量m2大。答案C,4.下图表示某水生生态系统的能量金字塔，下列叙述中正确的是(),A.此水生生态系统的能量传递效率不足10%B.该生态系统的全部食肉动物构成一个种群C.该生态系统的浮游植物、食草动物、食肉动物构成群落D.该生态系统能量流动和物质循环彼此独立,解析此生态系统中浮游植物到食草动物的能量传递效率为2491/366297%，食草动物到食肉动物的传递效率为200/24918%，此水生生态系统的能量传递效率不足10%；该生态系统的某种生物构成一个种群；群落应包括该生态系统中全部的生产者、消费者和分解者；生态系统中能量流动伴随着物质循环。答案A,5.下图表示生态系统中碳循环的部分过程，其中甲、乙、丙、丁组成生物群落。下列分析错误的是(),A.甲是绿色植物，丙是肉食动物B.图中箭头可以表示碳元素的流动方向C.过程中伴随着能量的传递，其中丁所含的能量最少D.无机环境中的CO2可以来自细胞呼吸,解析根据题图中的双箭头的位置，可推知甲为生产者，乙为初级消费者，丙为次级消费者，丁为分解者。由此可知丁不在食物链上，故能量含量最少的应是丙。答案C,6.在碳循环中，连通无机环境和生物群落的生物类群和生理作用分别是()生产者消费者分解者光合作用呼吸作用蒸腾作用化能合成作用A.；B.；C.；D.；,解析碳循环中，生产者通过光合作用或化能合成作用将CO2转化为有机物进入生物群