新高考生物一轮复习 第八单元 生物与环境 第31讲 能量流动和物质循环、生态系统的稳态及其调节讲义 浙科版.doc

第31讲 能量流动和物质循环、生态系统的稳态及其调节 考试标准知识内容必考要求加试要求能量流动和物质循环(1)生态系统中的能量流动(2)生态系统中的碳循环(3)能量流动和物质循环的关系c cc cc生态系统的稳态及其调节(1)生态系统的稳态(2)稳态的调节a ba b考点一生态系统中的能量流动1能量流动的过程(1)概念理解太阳能有机物中的化学能热能(2)流动过程能量流动的渠道是食物链和食物网。能量散失的途径是呼吸作用(代谢过程)。流动过程中能量的转化是太阳能有机物中的化学能热能。2能量流动的特点及意义(1)能量传递效率是指相邻两个营养级之间同化量的比值。相邻营养级之间的传递效率一般约为10%，若将单位时间内各个营养级所得到的能量数值由低到高可绘成能量金字塔。(2)能量流动的特点是单方向的、不可逆的。(3)研究意义帮助人们科学规划、设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用。帮助人们合理地调整生态系统中的能量流动关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。3能量传递效率的公式能量传递效率100%。诊断与思考1判断下列叙述的正误(1)生态系统中能量的初始来源只有太阳能()(2)直接以低营养级的生物为食将消耗生态系统更多的能量()(3)除最高营养级外，某一营养级的总能量由四个部分组成：自身呼吸消耗的能量、流向下一个营养级的能量、被分解者利用的能量和未被利用的能量()(4)由于散失的热能不能被生产者再固定，且食物链中捕食与被捕食的关系不可逆转，所以生态系统的能量流动是单方向的()(5)拔去田地中的杂草是人为地调整能量流动的方向，可以提高生态系统的能量传递效率()(6)兔吃草后排出的粪便中的能量是兔同化量的一部分()(7)一只狼捕食了一只兔子，该狼获得了兔子能量的约10%()(8)能量流动规律可用“能量金字塔”表示，一个生态系统的营养级越多，在能量流动过程中散失的热能越多，所以能量流动一般不会超过45个营养级()2如图表示能量在两个营养级之间的流动过程，请据图思考下列问题：(1)第一个营养级的同化量与其摄入量和粪便量有怎样的关系？提示同化量摄入量粪便量。(2)上一个营养级同化的总能量是不是全部流向下一个营养级？为什么？提示不是。一部分能量被自身呼吸所消耗，还有一部分被分解者所利用，总有一部分能量未被下一营养级利用。(3)为什么生态系统的能量流动具有单向流动和逐级递减的特点？提示单向流动的原因是：食物链中各营养级的顺序是长期自然选择的结果，生物之间的捕食关系是一定的。能量流动不能循环，原因是散失的热能不能再被利用；逐级递减的原因是：某个营养级同化的能量自身呼吸要消耗一部分，还有一部分被分解者利用，所以不能将全部的能量流入下一个营养级。题组一能量流动的过程1某生态系统中有a、b、c、d四种生物，构成食物链abc，d为分解者，如图是该生态系统中能量流入b处发生的一系列变化示意图，下列说法错误的是()a图中的甲表示b的同化量，乙表示b用于生长、发育和繁殖的能量b参与丁过程的都是异养型生物，包括细菌、真菌等c当生态系统处于相对稳定状态时，b的种群数量一般处于k/2d图中d的能量不全部来自b生物答案c解析当生态系统处于相对稳定状态时，b种群数量达到环境容纳量即k值，c错误；b摄入量为其同化量和粪便量之和，其同化量一部分用于呼吸消耗，一部分用于自身的生长、发育和繁殖；丁过程为分解者的分解作用，分解者主要是营腐生生活的细菌、真菌等，都是异养型生物；d的能量可来自于b的粪便，而此部分属于上一营养级a的能量。2如图为生态系统中能量流动图解的部分示意图，各代表一定的能量值，下列说法中不正确的是()a生物与生物之间的捕食关系不可逆转，所以能量流动具有单向性b中包含了三级消费者粪便中的能量c第二营养级流向第三营养级的能量传递效率为100%d在人工饲养的高密度鱼塘生态系统中，表示流经该生态系统的总能量答案d解析生物与生物之间的捕食关系不可逆转，所以能量流动具有单向性，a正确；三级消费者粪便中的能量是它的上一个营养级次级消费者流向分解者的能量，故中包含了三级消费者粪便中的能量，b正确；是初级消费者同化的能量，是次级消费者同化的能量，所以第二营养级流向第三营养级的能量传递效率为100%，c正确；在人工饲养的高密度鱼塘生态系统中，能量的主要来源是人工喂食的饲料(有机物)，故人工喂食的饲料(有机物)表示流经该生态系统的总能量，d错误。题组二能量流动的特点3下列关于生态系统的能量流动的叙述中，错误的是()a由于生态系统的能量流动是逐级递减的，所以营养级越高则所同化的能量就越少b由于散失的热能不能被生产者重新固定，所以生态系统的能量流动是单向不可循环的c充分利用作物秸秆等可以提高能量传递的效率d能量流动和物质循环的渠道都是食物链和食物网答案c解析生态系统中的能量沿食物链流动时，部分能量以热能的形式散失，部分能量被分解者所利用，所以营养级越高同化的能量就越少，a正确；生产者只能固定光能或化学能，而不能固定每个营养级及分解者所散失的热能，所以生态系统的能量流动是单向的，b正确；生态系统的能量传递效率一般不能人为改变，充分利用作物秸秆只能提高能量利用率而不能提高能量传递效率，c错误；能量流动和物质循环的渠道都是食物链和食物网，d正确。4.如图表示某一生态系统的能量金字塔，其、分别代表不同的营养级，e1、e2代表能量的形式。下列叙述正确的是()a和是实现物质循环的关键生态成分b该图所示的食物网中只有1条食物链：ce1表示的能量主要是通过光合作用所摄入的能量d能量可在食物链中循环利用答案c解析图中代表生产者，则e1表示的能量主要为生产者通过光合作用摄入的能量；、和都代表消费者，实现物质循环的关键生态成分是生产者和分解者；每一营养级的生物种类可能有很多，该图所示的食物网可能由很多条食物链组成；生态系统中能量流动是单向的，能量不能循环利用。题组三能量流动的相关计算5某同学绘制了如图所示的能量流动图解(其中w1为生产者固定的太阳能)，下列叙述中不正确的是()a生产者固定的总能量可表示为(a1b1c1a2b2c2d2)b由第一营养级到第二营养级的能量传递效率为d1/w1c流入初级消费者体内的能量可表示为(a2b2c2)d图解表明能量流动的特点是单向流动、逐级递减答案c解析生产者固定的总能量可表示为(a1b1c1d1)，a1表示呼吸作用消耗，b1表示未被利用，c1表示流向分解者，而d1a2b2c2d2，是流入下一营养级的能量，a正确；由第一营养级到第二营养级的能量传递效率为d1/(a1b1c1d1)d1/w1，b正确；流入初级消费者的能量为d1(a2b2c2d2)，c错误；图解表明能量流动的特点是单向流动、逐级递减，单向流动表示沿着食物链向高营养级传递，而不能倒过来流动；逐级递减表示前一营养级生物所包含的能量一般只有10%能够传给下一营养级生物，d正确。6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/(m2y)。下列说法错误的是()a图中a代表的生理过程是呼吸作用b第二营养级到第三营养级的能量传递效率为15.625%c该生态系统中生产者固定的总能量是9.6104kj/(m2y)d捕食关系一般不可逆转，所以能量流动具有单向性答案c解析每一营养级的能量去向包括流向下一营养级、被分解者分解和呼吸作用中以热能形式散失三个途径。因此，图中a代表的是各种生物的呼吸作用，a正确。肉食性动物从植食性动物获得的且同化的能量5.12.10.250.0552.5103kj/(m2y)，植食性动物的同化量2.5490.516103 kj/(m2y)，传递效率2.5/16100%15.625%，b正确。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9.6104 kj/(m2y)流入植食性动物的能量，c错误。食物链是以食物关系形成的联系，捕食关系的单向性决定了能量流动的单向性，d正确。1每一营养级的能量来源与去路分析消费者摄入能量(a)消费者同化能量(b)粪便中能量(c)，即动物粪便中能量不属于该营养级同化能量，应为上一个营养级固定或同化能量。消费者同化能量(b)呼吸消耗(d)用于生长、发育和繁殖(e)。生长、发育和繁殖(e)分解者利用(f)下一营养级同化(i)未被利用(j)。所以有：(1)未被利用的能量：包括生物每年的积累量和动植物残体以化石燃料形式被储存起来的能量。(2)一个营养级所同化的能量呼吸消耗的能量被下一营养级同化的能量分解者利用的能量未被利用的能量。(3)动物同化的能量与摄入量之间的关系：动物同化的能量摄入量粪便有机物中的能量，即摄入的食物只有一部分被同化。(4)流入一个营养级的能量：是指被这个营养级的生物所同化的全部能量。2生态系统的能量流动中的几点误区(1)误区一：生产者固定的能量只能是光能。由于生产者固定能量的方式有光合作用和化能合成作用，光合作用利用的能量是光能，但化能合成作用利用的是化学能，所以生产者固定的能量是光能或化学能。(2)误区二：生物数量金字塔与能量金字塔完全一致。能量金字塔体现的是营养级与营养级所含总能量的关系，而生物数量金字塔体现的是营养级与个体数量的关系，所以生物数量金字塔有时会出现倒置的现象。(3)误区三：能量传递效率能量利用率。能量传递效率体现的是能量流动过程中所遵循的客观规律，不能随意改变；但能量利用率可以人为改变，例如充分利用作物秸秆就可以提高能量利用率。3生态系统中能量流动的计算方法关于能量在营养级之间传递的计算，一般从食物链和食物网两个方面分析：(1)能量在食物链中传递的计算(传递效率按10%计算)在一条食物链中，若某一营养级的总能量为n，则传到下一营养级的能量为n10%(即0.1n)；在一条食物链中，某一营养级的能量为n，则上一营养级的能量为n10%10n。(2)能量在食物网中传递的计算若一食物网中，已知最高营养级增重为n，要求最多消耗第一营养级多少能量时，应按最长食物链计算；若一食物网中，已知第一营养级能量为m，要求最高营养级最少获得多少能量时，应按最长食物链计算。考点二生态系统的物质循环1碳循环的路线大气圈植物和动物分解者大气圈。2碳循环的过程(1)如图所示(2)过程解读碳的存在形式碳循环形式进入生物群落生物群落内部返回无机环境形式co2含碳有机物co2方式光合作用或化能合成作用通过食物链或食物网a.生物的呼吸作用b分解者的分解作用c化石燃料的燃烧实现碳在生物群落和无机环境之间进行循环的关键环节是生产者和分解者。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。3碳循环的特点(1)反复利用，往复循环。(2)具有全球性。4大气圈中的co2变化特点有着明显的昼夜变化和季节变化。诊断与思考1判断下列叙述的正误(1)无机环境中的物质可以通过多种途径被生物群落反复利用()(2)生态系统的物质循环指的是各种化合物在生物群落与无机环境之间往复循环()(3)生态系统的物质循环和能量流动的渠道都是食物链和食物网，所以物质和能量都是循环往复的()(4)有光照的条件下，生态系统的能量流动和物质循环才是同时进行的()(5)与碳循环有关的生理活动有光合作用、细胞呼吸和化能合成作用等()(6)减少化石燃料的燃烧和大力植树造林都可以有效地缓解温室效应()2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。请据图思考下列问题：(1)甲、乙、丙、丁分别代表生态系统的什么成分？并简述判断的理由。提示甲和丁之间有双向箭头，且其他几种成分都有箭头指向丁，所以丁为大气中的co2库，甲为生产者；甲和乙都有箭头指向丙，所以丙为分解者，则乙为消费者。(2)碳在甲、乙、丙之间的流动形式是什么？在甲(或乙或丙)与丁之间的流动形式又是什么？提示在甲、乙、丙之间的流动形式是有机物，在甲(或乙或丙)与丁之间的流动形式是co2。(3)图中的字母分别表示什么过程？提示b代表光合作用或化能合成作用。d和c代表细胞呼吸，f代表微生物的分解作用，a代表捕食，e和g代表动植物的遗体、排遗物等提供给分解者。题组一碳循环的过程及特点分析1.如图是生态系统中碳循环示意图，其中“”表示碳的流动方向。下列叙述不正确的是()a在碳循环过程中，同时伴随着能量流动b由于某种原因造成图中e生物数量大量减少，推测短期内与之相邻的两个营养级生物数量发生的变化是d增多，f减少c该生态系统的消费者包括图中的d、e、f、bd在ac过程中碳主要以co2的形式进行循环，在fb过程中以含碳有机物的形式进行流动答案c解析分析图形，a、b、d、e、f均有箭头指向c，则c是无机环境中的二氧化碳库；a、c之间为双向箭头，a为生产者；a、d、e、f均有箭头指向b，则b为分解者，d、e、f为消费者；图示中包含的食物链为adef，故e减少，短时间内d增多，f减少；碳在生物群落与无机环境之间主要以co2的形式循环，在生物群落内部是以含碳有机物的形式流动。2.右图为生态系统中碳循环的部分示意图，下列说法不正确的是()a物质循环伴随着能量的流动b能完成该循环的生物一定含有叶绿体和线粒体ca、b所示的物质循环具有全球性d进行a过程的生物是自养型生物答案b解析物质是能量的载体，因此物质循环伴随着能量的流动，a正确；图中a过程表示光合作用，b过程表示呼吸作用，蓝细菌既能进行光合作用，也能进行呼吸作用，但是没有叶绿体和线粒体，b错误；物质循环具有全球性，c正确；a过程是利用二氧化碳合成(ch2o)，该过程可表示生产者的光合作用，生产者均属于自养生物，d正确。题组二物质循环和能量流动的关系分析3图1是某生态系统碳循环示意图，其中a、b、c、d是生态系统内各生物成分，1、2、3、4、5、6表示有关的生理过程；图2为该生态系统中某一食物链及部分能量流动情况。下列说法正确的是()a在图1中，b、c分别属于初级消费者、生产者b图1中能表示呼吸作用过程的只有2、4、5c如果a发生瘟疫，d的数量将先增加后减少最后趋于稳定d在图2的食物链中，/的比值代表兔与狼(生物之间)的能量传递效率答案c解析图1中c是生产者，b是分解者，d是初级消费者，a是次级消费者，a错误；图中的过程3是分解者的分解作用，其实质也是呼吸作用，b错误；如果次级消费者a因发生瘟疫而数量减少，则初级消费者的数量会增加，增加后会导致生产者数量减少，d又会因食物减少而数量减少，最后趋于相对稳定状态，c正确；图2中的和代表兔和狼的摄入量而不是同化量，所以/的比值不能代表兔与狼(生物之间)的能量传递效率，d错误。4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的形式进行的答案c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。题组三物质循环和能量流动规律的应用实例分析5如图是近年在某县试验成功并大范围推广的生态农业模式，有关此生态系统的叙述中错误的是()a图中位于第二营养级的生物有螺、昆虫、鸭b鸭和螺之间是捕食与竞争关系c该生态系统中鸭所固定的能量包括生产者固定的太阳能和饲料中的化学能d图中微生物通过呼吸作用分解鸭的粪便，各种生态系统中的微生物都是分解者答案d解析生态系统中的微生物有的是生产者、有的是消费者、有的是分解者，d选项错误。6如图是某农业生态系统模式图，下列关于该系统的叙述错误的是()a微生物利用的是农作物通过光合作用固定的能量b多途径利用农作物可提高该系统中能量的传递效率c沼渣、沼液作为肥料还田可以促进物质循环再利用d食用菌、产甲烷杆菌及蚯蚓是该生态系统中的分解者答案b解析流经该生态系统的能量是生产者固定的太阳能总量，因此微生物利用的是农作物通过光合作用固定的能量；多途径利用农作物，可提高能量利用率，不能提高能量的传递效率；沼渣、沼液还田可以促进物质循环利用；营腐生生活的食用菌、产甲烷杆菌及蚯蚓都是该生态系统中的分解者。1对物质循环过程相关图解的识别(1)物质循环过程示意图(2)将上图换成字母，如下面三种变式图，据图判断a、b、c、d各代表哪种成分。图1先根据双向箭头判断：a和b应为生产者和非生物的物质和能量，b不能写成“无机环境”。再根据ac判断：c为消费者，剩下的d为分解者。图2根据a与c之间的双向箭头判断：a是生产者，c是非生物的物质和能量。根据a、b、d的箭头都流向e，可进一步判断：b是初级消费者，d是次级消费者，e是分解者。图3根据a与e之间的双向箭头判断：a为非生物的物质和能量，e为生产者。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c，所以c是分解者，剩余的b、d、f则为消费者。图解中的食物链是efdb。2能量流动和物质循环之间的关系项目能量流动物质循环(以碳循环为例)形式以有机物为载体以化学元素形式流动特点单向流动、逐级递减全球性、循环性范围生态系统各营养级生物圈(全球性)图示3.能量传递效率与能量利用效率的辨析(1)能量传递效率：能量在沿食物链流动的过程中，逐级减少，若以“营养级”为单位，能量在相邻两个营养级之间的传递效率一般为10%。(2)能量利用效率：通常考虑的是流入人体中的能量占生产者能量的比值，或流入最高营养级的能量占生产者能量的比值，或考虑分解者的参与，以实现能量的多级利用。考点三生态系统的稳态及其调节1生态系统的稳态生态系统发展到一定的阶段，它的结构和功能能够保持相对稳定，表现出物种多样化、结构复杂化和功能完善化。2稳态的原因生态系统具有自我调节能力。3稳态的调节：反馈调节(1)负反馈：抑制和减弱最初发生变化的那种成分所发生的变化结果：使生态系统保持稳定。(2)正反馈：加速最初发生变化的那种成分所发生的变化结果：使生态系统远离稳定。4生态系统稳态的破坏(1)破坏原因：外来干扰超过一定的限度，生态系统的自我调节功能本身就会受到损害。(2)破坏因素：自然因素和人为因素。(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，还要特别注意生态效益和生态后果。诊断与思考1判断下列叙述的正误(1)生态系统中的组成成分越多，食物网越复杂，生态系统的自我调节能力就越强()(2)落叶阔叶林、针阔混交林和针叶林遭到严重破坏时，往往不易在短时间内恢复到原来的状态，原因是其自我调节能力较低()(3)人类的活动可以影响生态系统的自我调节能力高低()(4)负反馈调节是生态系统自我调节能力的基础()(5)生态系统中并非生物数量越多，生态系统越稳定，而是生态系统中的食物关系越复杂，生态系统越稳定()2分析生态系统稳定性的具体表现(1)由下面的图示可得出生态系统在结构上相对稳定。(2)生物群落的能量输入与输出相对平衡，物质的输入与输出相对平衡，可得出生态系统在功能上相对稳定。3图a为草原生态系统中的反馈调节示意图，图b为某湖泊生态系统中发生的某种调节活动。请据图思考下列问题：(1)反馈调节有正反馈调节和负反馈调节，图a和图b分别属于哪一种？提示图a所示的是负反馈调节，图b所示的是正反馈