高考生物一轮复习 324能量流动与物质循环、生态系课件 教科版.ppt

第4讲能量流动与物质循环 生态系统的稳态及其调节 生态系统的能量流动和物质循环 生态系统的稳态及其调节 知识点一能量流动和物质循环1 生态系统中的能量流动 1 能量流动的含义 在生态系统中 能量不断沿着太阳 植食动物 肉食动物 的方向流动 植物 顶位肉食动物 自身呼吸消耗 未利用 单方向 热 2 生态系统中的物质循环 1 含义 生态系统中组成生物体的c h o n p s等元素在相对封闭的循环圈中的过程 2 特点 参与循环的物质数量 而且可以得到重复利用 3 碳的全球循环 在无机环境与生物群落之间的循环形式 路线 大气圈 植物和动物 周而复始 往复循环 恒定 二氧化碳 分解者 大气圈 4 循环图解 思考1 有人发起 多吃素食 少吃肉食 的运动 以支援粮食短缺地区的灾民 运用生态学知识对此应作何解释 提示 根据生态系统能量流动逐级递减的原理 多吃肉食比多吃素食消耗的粮食总量更多 因此 多吃素食 少吃肉食 可降低人在食物链中的营养级 从而节约更多的粮食 知识点二生态系统的稳态及其调节1 稳态的含义生态系统内部的所有成分彼此 保持和的稳定 从而表现出物种化 结构化和功能化 2 稳态的原因 生态系统具有功能 相互协调 结构 功能 多样 复杂 完善 自我调节 抑制和减弱 保持稳定 加速 远离 动态平衡 反馈 5 生态系统稳态的破坏 1 破坏原因 超过一定的限度 生态系统的自我调节功能本身就会受到损害 2 破坏因素 自然因素和因素 3 对生产生活的启示 人类活动除了要讲究经济效益和社会效益外 还要特别注意 外来干扰 人为 生态效益和生态后果 思考2 在辽宁西部某地区的 三北防护林 单一种植的是樟子松 一段时间松毛虫肆虐 使这一地区的防护林几乎成了不毛之地 该事实最能说明什么 提示 该事实充分说明了物种单一不利于生态系统稳态的维持 解读 判断正误 1 相邻两个营养级的能量传递效率不会小于10 也不会大于20 2 流经第二营养级的总能量指次级消费者摄入到体内的能量 3 物质循环的范围是生物圈 4 碳循环在生物群落和无机环境之间主要以有机物形式循环 5 化学燃料的大量燃烧是造成温室效应的主要原因 生态系统稳定性图解 ts面积越小 生态系统越稳定 y值越小 抗干扰能力越强 x值越小 生态恢复能力越强 生态系统的稳定性原理图解 高考地位 5年12考 2012 海南卷 19 安徽理综 30 生态系统的能量流动 典例1 2012 海南卷 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 解析甲能利用光能 所以是生产者 甲的能量流向乙 同时甲 乙都有一部分能量指向分解者 所以乙是消费者 a项正确 该生态系统有太阳能的输入和能量的散失 所以是开放性的 b项正确 能量流动的起点是生产者固定的太阳能 通过生物的呼吸作用以热能的形式散失大部分能量 c项正确 输入该生态系统的能量是指生产者固定的太阳能 d项错误 答案d 本考点属高考重点与热点之一 对能量流动的考查所涉及的主要内容包括能量流动的特点 相关概念的比较 如能量传递效率与能量利用率 同化量与摄入量 能量传递效率的计算等 题型既有选择题 也可结合生态系统的结构及物质循环命制非选择题 1 能量的来源及去向图解 1 消费者摄入能量 a 消费者同化能量 b 粪便中能量 c 即动物粪便中的能量不属于该营养级同化的能量 应为上一个营养级固定或同化的能量 2 消费者同化能量 b 呼吸消耗 d 生长 发育和繁殖 e 3 生长 发育和繁殖 e 分解者分解利用 f c 下一营养级同化 i 未被利用 j 即消费者同化能量若为两部分之和是b d e 若为四部分之和是b d f c i j 2 食物链中有关能量的计算 在某一食物链中 若求最高营养级获得的最多能量或需要最少的生产者 一般按传递效率为20 计算 反之 则按传递效率为10 计算 3 食物网中有关能量的计算 首先要理解能量传递效率是以 营养级 为单位的 其次要理顺食物链 食物网和营养级的关系 最后依据题意选取10 或20 作为传递效率进行计算 能量流动的相关知识 盲点清零 1 能量的输入过程 绝大部分是通过绿色植物的光合作用 但在极少数特殊空间 如深海热泉口生态系统 是通过特殊细菌的化能合成作用 2 能量在食物链中的流动形式是有机物中的化学能 3 根据能量流动的递减原则 在建立与人类相关的食物链时 为了减少能量损耗节约能量 应尽量缩短食物链 4 能量流动过程包括能量的输入 传递 转化和散失等过程 5 能量流动特点及原因 单向流动 捕食关系是长期自然选择的结果 不能 逆转 散失的热能不能利用 无法 循环 逐级递减 自身呼吸消耗 分解者分解 未被利用 训练1 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 训练2 2013 惠州二调 如图为生态系统中能量流动图解部分示意图 字母表示能量的多少 下列选项中正确的是 a 图中b h c d e f ib 生产者与初级消费者之间的能量传递效率为 100 c 兔 狼 这一关系中 狼粪便的能量属于dd 缩短食物链可以提高能量传递效率 生态系统中的物质循环 高考地位 5年8考 2012 全国卷 5 江苏单科 11 典例2 2010 广东理综 26 气候变化与生态系统的碳循环密切相关 下表为a b两个不同时期陆地生态系统与大气环境的碳交换情况 请回答下列问题 1 生态系统碳的吸收主要是通过 作用实现的 碳的释放主要是通过 作用实现的 2 表中 时期的生态系统处于稳定状态 原因是 3 由于过度的人工碳排放 破坏了生态系统的 导致大气中 增加并引起全球气候变化 4 人们正在积极开发新能源以减少碳排放 如 叶绿素太阳能电池 是模仿类囊体吸收光能的特性而制造的 类囊体吸收光能的过程发生在光合作用的 阶段 又如经改造的蓝藻能在细胞内将光合作用产生的 直接发酵转化为燃料乙醇 解析本题主要考查生态系统碳循环与气候变化的相关知识 如 光合作用 呼吸作用 温室效应以及生态系统的稳定性等知识 1 碳在生物群落与无机环境之间的循环主要以co2的形式进行 co2的吸收主要依靠光合作用实现 其次还有化能合成作用 co2的释放主要依靠呼吸作用实现 其次还有化学燃料的燃烧 2 表中a时期碳吸收量等于碳释放量 生态系统维持稳定 而b时期碳吸收量小于碳释放量 生态系统的稳定性遭到破坏 3 过度的人工碳排放超过了生态系统的自我调节能力 生态系统的稳定性遭到破坏 co2排放的增加导致温室效应 引起全球气候变化 4 光合作用的光反应阶段发生在类囊体中 光合作用的产物是有机物和氧气 其中有机物 葡萄糖 可作为发酵的直接原料 答案 1 光合呼吸 2 a碳的释放量等于碳的吸收量 3 碳平衡co2浓度 4 光反应有机物 高考中对物质循环的考查 可以与光合作用 化能合成作用 细胞呼吸等生理过程结合起来考查 也可以与生态系统结构 能量流动及温室效应和低碳经济等社会热点问题相联系进行综合考查 1 碳循环过程图解及解读 1 图示 2 析图 大气中的碳元素进入生物群落 是通过植物的光合作用 主要途径 或硝化细菌等的化能合成作用完成的 碳元素在生物群落与无机环境之间循环的主要形式是co2 碳元素在生物群落中的传递主要沿食物链和食物网进行 传递形式为有机物 2 物质循环和能量流动的比较 1 生态系统的物质循环所指的物质主要是组成生物体的基本元素 而不是由这些元素组成的糖类 脂肪和蛋白质等具体物质 2 物质循环的概念中所说的 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 3 碳在无机环境与生物群落之间传递时 只有生产者与无机环境之间的传递是双向的 在其他各成分间的传递均是单向的 4 实现碳在生物群落和无机环境之间循环的关键环节是生产者和分解者 5 目前由于大气中co2含量持续增加 碳循环平衡被打破 形成温室效应 训练3 2013 浙江温州十校联考 24 图中a b c d表示某生态系统的四种成分 箭头表示各成分之间的关系 下列相关叙述中正确的是 a a和c所包含的所有种群构成群落b c1的同化量越大 流向c2的能量就越少c d不一定是原核生物d b中co2的含量增加将减缓温室效应解析结合图中各成分之间的关系可知a b c d分别代表生产者 非生物的物质和能量 消费者 分解者 分解者不一定是原核生物 比如真菌 生态系统中的所有生物构成群落 包括a c d的所有种群 某一营养级的能量有10 20 流向下一营养级 所以c1的同化量越大 流向c2的能量就越多 b中的co2含量与温室效应有关 co2含量越少越有利于减缓温室效应 答案c 训练4 2012年11月26 12月8日世界 联合国气候框架公约 第十八次缔约方大会在卡塔尔多哈举行 会议要求发达国家在2020年前大幅减排并对气候变化增加出资 根据如图所示碳循环的部分过程进行的有关分析 正确的是 a 生物群落内部进行碳循环的物质形式是二氧化碳b 参与 过程的生物包括生产者 消费者和分解者c 过程增强后 过程随之增强 不能通过增强 减少大气中co2d 开发太阳能 水能 核能等新能源 可减少人类对 过程的依赖解析生物群落内部碳循环的主要形式是含碳有机物 故a错误 过程指的是生产者固定co2 故b错误 增大 过程能减少大气中co2的量 但不是最主要的方法 减少大气中co2的量最主要的方法是d项所述 答案d 生态系统的稳定性 高考地位 5年7考 2012 山东理综 26 海南卷 20 2011 海南单科 21 典例3 2012 山东理综 26 如图中 曲线 分别表示某野生动物种群数量超过环境容纳量后 其未来种群数量变化三种可能的情况 1 图中曲线 说明该种群对其栖息地的破坏程度较轻 当曲线 趋近零时 对该动物种群已不宜采取 保护的措施 图中阴影部分可能引起该种群的 发生改变 进而导致物种进化 2 若图中物种处于最高营养级 当其数量下降 且其他条件不变时 流向该营养级其他物种的能量会 处于该营养级物种的种间关系是 3 若图中物种为食草动物 当看到青草明显减少时 部分个体会另觅取食地 这体现了生态系统的 功能 4 人类对野生动物栖息地的过度利用也会导致出现图中的三种情况 16世纪以来 世界人口表现为 j 形增长 因此需控制 j 形增长数学方程式中 参数 以实现人口和野生动物资源的协调发展 解析本题主要考查了种群数量变化规律和生态系统功能的相关知识 1 由图中信息可知 该野生动物种群数量超过环境容纳量后 曲线 表示的种群数量下降最少 并在环境容纳量上下波动 说明该种群对其栖息地的破坏程度较轻 当曲线 趋近零时 宜采取易地保护措施 以保护濒危生物 而不宜采取就地保护措施 图中阴影部分代表环境阻力 对种群起定向选择的作用 并可能引起种群基因频率的改变 2 能量在相邻两个营养级间的传递效率是10 20 若某营养级的某物种数量下降 流向该物种的能量减少 而流向与其处于竞争关系的同一营养级的其他物种的能量将会增加 3 在草原上 绿色 为食草动物提供了可采食的信息 当看到青草明显减少时 部分个体会另觅取食地 体现了生态系统的信息传递功能 4 j 形增长的数学方程式为 nt n0 t 表示该种群数量是一年前种群数量的倍数 控制 参数 可控制种群数量 以实现人口和野生动物资源的协调发展 答案 1 就地 或建立自然保护区 基因频率 2 增加 种间 竞争 3 信息传递 4 高考对本考点的考查多与全球生态环境问题及生态系统物质循环生物净化等相结合命制综合题 近年对负反馈调节考查较多 题型既有选择题 也有非选择题 1 对生态系统的稳态的理解生态系统的一个重要特点就是它常常趋向于稳态 使系统内部的所有成分彼此相互协调 保持稳定 1 结构的相对稳定 生态系统中动 植物种类及数量保持相对稳定 变化如图所示 2 功能的相对稳定 生物群落中物质和能量的输入量与输出量保持相对平衡 3 生态系统的稳态是系统内部自我调节的结果 这种自我调节主要是依靠群落内部种间关系及种内斗争来实现的 调节能力大小如下表所示 2 生态系统的自我调节 反馈调节生态系统通过反馈调节达到其稳态 反馈调节分为正反馈和负反馈两种 其中负反馈调节在生态系统中普遍存在 是生态系统自我调节能力的基础 也是生态系统的主要调节方式 两者比较如下 3 维持生态系统稳态的措施 1 控制生态系统的干扰程度 对生态系统的利用应该适度 不应该超出其自我调节能力 2 对人类利用强度较大的生态系统应实施相应的物质和能量的投入 保证生态系统内部结构和功能的协调 1 在自然条件下 生态系统总是朝着物种多样化 结构复杂化和功能完善化的方向发展 直到达到稳态 2 生态系统的稳态是系统发展的结果 生态系统的稳定性不是绝对稳定 而是指生态系统的结构与功能保持动态平衡状态 结构相对稳定 动植物的种类和数量相对稳定 功能相对稳定 物质与能量输入和输出相对平衡 可打破重建 在遵循生态系统规律的前提下依据人类的需要 打破原有平衡 建立更加高效的平衡 3 生态系统的自我调节能力不是无限的 当外界干扰因素的强度超过一定限度时 生态系统的自我调节能力会迅速丧失 4 生态系统中负反馈调节起主要作用 5 生态系统结构和功能的稳定是人类生存和发展的基础 训练5 某池塘中 早期藻类大量繁殖 食藻浮游动物水溞大量繁殖 藻类减少 接着又引起水溞减少 后期排入污水 引起部分水溞死亡 加重了污染 导致更多水溞死亡 关于上述过程的叙述 正确的是 a 早期不属于负反馈 后期属于负反馈b 早期属于负反馈 后期不属于负反馈c 早期 后期均属于负反馈d 早期 后期均不属于负反馈 解析反馈分为正反馈和负反馈 正反馈起到的作用是使系统工作的效果逐步加强 负反馈起反作用 不断在 纠正 在维持稳态上发挥主要作用 故早期属于负反馈 后期属于正反馈 答案b 训练6 如图所示 两条虚线之间的部分表示生态系统功能正常的作用范围 y表示一个外来干扰使之偏离这一范围的大小 x表示恢复到原状态所需的时间 曲线与正常范围之间所夹的面积可以作为总稳定性的定量指标 ts 下列说法正确的是 a 在正常作用范围内 生态系统中生物的种类和数量保持不变b 在遭到干扰时 x y值的大小与生物的种类有关 与数量无关c 一般来说 对同一个生态系统 y值和x值之间呈负相关d ts值越大 这个生态系统的总稳定性越大解析在正常作用范围内 生态系统中生物的种类和数量在一定范围内保持动态平衡 并不是保持不变 抵抗力稳定性与恢复力稳定性与生物的种类与数量关系密切 一般来说 对同一个生态系统而言 y值和x值之间呈负相关 答案c 难点对食物网各营养级能量分流问题模糊不清点拨能量流动图解中箭头方向及箭头数量的分析箭头的方向就是能量流动的方向 这个知识点很容易理解 箭头数量代表能量的分配情况 这个数量在一些具体的图中不确定 命题者有时候会 隐藏 一些箭头 1 输入到某一级消费者的能量是同化量还是摄入量 要看该消费者是否有 指向粪便 如图甲中箭头 指的是摄入量 因为有箭头 没有箭头 时 代表的是同化量 突破1个难点 规避1个易失分点 2 综合甲 乙两图可知 从某一营养级发出的箭头可以是四个 也可以是五个 图甲中 代表的能量 摄入量 现存的兔子 可见图甲中 隐藏 了一个箭头 图乙中w1为该营养级同化的能量 等于a1 b1 c1 d1 b1为现存的量 3 某营养级同化的能量 有两种分法 分为 呼吸作用中以热能的形式散失的 图乙中的a1 和 用于其生长 发育和繁殖的 b1 c1 d1 即图乙中的阴影部分 而后一部分能量包括现存的植物体b1 流向分解者的c1 流向下一营养级的d1 分为 未被利用的 图丙中的b1 和 被利用的 a1 c1 d1 即图丙中的空白部分 两部分 易失分点不能准确确认碳循环图解中功能类群点拨碳循环图解的识别方法 上图为生态系统的碳循环图解 1 首先找出两个成分之间具有双向箭头的是a和e 一个为生产者 一个是大气中的co2库 又因为其他各个成分都有箭头指向a 所以a为大气中的co2库 e为生产者 2 观察剩余的几个成分 其中其他生物部分的箭头都指向c 所以c是分解者 剩余的b d f则为消费者 整个图解中 食物链是e f d b 纠错演练1 如图甲表示某生态系统的能量锥体图 p为生产者 q1为初级消费者 q2为次级消费者 现对图中的各营养级所含有的能量进行分类剖析 其中分析不正确的是 注 图乙中a a1 a2表示上一年留下来的能量 e e1 e2表示呼吸消耗量 a b c d e为本年度流入该生态系统的总能量b c1表示初级消费者中被次级消费者所同化的能量c b和d之一可代表生产者传递给分解者的能量d 初级消费者产生的粪便中所含的能量是包含在c中的解析由题可知c c1分别是生产者流入初级消费者 初级消费者流入次级消费者的能量 即初级消费者 次级消费者所同化的能量 b c d e为生产者固定的能量 即本年度流入该生态系统的总能量 b和d b1和d1 b2和d2 之一可代表粪便 遗体残骸等传递给分解者的能量 初级消费者产生的粪便中所含的能量属于生产者同化的能量 应包含在b或d中 答案d 2 如图为生态系统中碳循环的示意图 下列相关叙述正确的是 a 图中的生产者是1 只包括全部的绿色植物b 碳元素在图中l 2 3 4之间以co2的形式循环c 图中3是分解者 它通过呼吸作用将含碳有机物最终分解成co2释放到无机环境中d 图中1 2 3可构成食物链 解析图中1是生产者 包括绿色植物 光能合成细菌 化能合成细菌等 2是消费者 3是分解者 4是无机环境 5是呼吸作用 6是光合作用 主要 和化能合成作用 碳在1 2 3之间以有机物的形式传递 在生物群落与无机环境之间以co2的形式传递 答案c 1 2012 安徽卷 某弃耕地的主要食物链由植物 田鼠 鼬构成 生态学家对此食物链能量流动进行了研究 结果如下表 单位是j hm2 a 生态系统中的能量流动 1 能量从田鼠传递到鼬的效率是 2 在研究能量流动时 可通过标志重捕法调查田鼠种群密度 在1hm2范围内 第一次捕获并标记40只田鼠 第二次捕获30只 其中有标记的15只 该种群密度是 只 hm2 若标记的田鼠有部分被鼬捕食 则会导致种群密度估算结果 3 田鼠和鼬都是恒温动物 同化的能量中只有3 5 用于 其余在呼吸作用中以热能的形式散失 4 鼬能够依据田鼠留下的气味去猎捕后者 田鼠同样也能够依据鼬的气味或行为躲避猎捕 可见 信息能够 维持生态系统的稳定 解析 1 营养级之间的能量传递效率 下一个营养级的同化量 上一个营养级的同化量 100 2 种群中个体总数 重捕个体数 标志个体总数 重捕中标志个体数 即可求出种群中个体总数为80只 又知调查范围是1hm2 可算出种群密度为80只 hm2 当标记的田鼠有部分被鼬捕食 会导致种群密度估算值偏高 3 一个营养级同化的能量大多通过呼吸作用以热能的形式散失 少数用于该营养级个体自身的生长 发育和繁殖等生命活动 4 由题干可知 信息能够调节生物的种间关系 以维持生态系统的稳定 答案 1 3 2 80偏高 3 生长 发育 繁殖等生命活动 4 调节生物的种间关系 2 2012 四川理综 31 为防治农田鼠害 研究人员选择若干大小相似 开放的大豆田 在边界上每隔一定距离设置适宜高度的模拟树桩 为肉食性猛禽提供栖息场所 设桩一段时间后 测得大豆田中田鼠种群密度的变化如图所示 请回答下列问题 1 该农田生态系统的主要成分是 猛禽与田鼠的种间关系是 2 该生态系统中田鼠的种群密度是由 决定的 b点以后田鼠种群密度大幅上升 从田鼠生存环境变化的角度分析 其原因是 3 与曲线 相比 曲线 所示环境中猛禽的密度 若在农田周围合理植树可控制鼠害 从而帮助人们合理地调整该生态系统中的 关系 使人们从中更多获益 解析本题主要考查种群 群落 生态系统的相关知识 1 生态系统的主要成分是生产者 该农田生态系统的生产者主要是大豆 猛禽以田鼠为食 二者之间是捕食关系 2 种群密度的大小是由出生率 死亡率 迁入 迁出决定的 影响种群密度大小的因素有许多 主要是天敌和食物 由图中信息 b点大豆株冠形成 b点以后田鼠种群密度快速增加 从田鼠生存环境变化的角度分析 其原因之一是田鼠能更好地逃避天敌 由图中信息 大豆开花结实 植株萎蔫两阶段田鼠种群密度分别增大和下降 可推知食物对田鼠种群密度影响较大 3 曲线 田鼠种群密度低于曲线 可推知曲线 所示环境中猛禽密度更大 在该农田生态系统中可通过合理植树 适量引入田鼠的天敌 从而调整能量流动的关系 使能量最大限度地流向对人类有益的部分 答案 1 大豆捕食 2 出生率和死亡率 迁入和迁出株冠形成有利于躲避天敌 食物增加 3 更大能量流动 3 2011 福建理综 4 下表选项中 甲 乙 丙三者关系能用右图表示的是 生态系统中的物质循环 解析依据题干中提供的信息逐项分析 若甲为消费者 其呼吸作用产生的co2释放到co2库 co2库中的co2又可以通过生产者 丙 的光合作用固定到有机物中 消费者通过摄食 碳元素又可进入消费者 故a正确 若甲为血浆