高考生物大一轮复习 高考预测 第九部分 生物与环境 9.4 生态系统的能量流动和物质循环课件.ppt

第4课生态系统的能量流动和物质循环 考点一生态系统的能量流动 重点探究型 核心知识回顾1 能量流动 1 概念 生态系统中能量的 的过程 输入 传递 转化和散失 2 对概念的理解 生产者固定的太阳 光合 能总量 食物链和食物网 化学能 化学能 热能 呼吸 2 能量流动过程 1 写出图中甲 乙 丙 丁 戊代表的内容 甲 乙 丙 丁 戊 生产者 初级消费者 次级消费者 呼吸作用 分解者 2 据图可判断各营养级的能量来源和去向 太阳能 上一营养级同化 下一营养级 3 能量流动的特点及原因分析 1 单向流动 表现 能量只能沿着 由低营养级流向高营养级 食物链 原因 a 生物之间的捕食关系是长期 的结果 一般不可逆转 b 各营养级通过呼吸作用所产生的 不能被生物群落重复利用 因此能量流动无法循环 自然选择 热能 2 逐级递减 相邻两个营养级能量传递效率 同化量的比值 为10 20 其原因如下 各营养级生物都会因为 消耗大部分能量 生产者的遗体 残枝败叶 消费者的尸体 粪便中的能量被 利用 经分解者的呼吸作用消耗 还有一部分 的能量 即指未被自身呼吸作用消耗 也未被下一个营养级和分解者利用 呼吸作用 分解者 未利用 4 能量流动研究的意义 1 帮助人们科学规划 设计 使能量得到最有效的利用 2 帮助人们合理地调整生态系统中的 关系 使能量持续高效地流向 人工生态系统 能量流动 对人类最有益的部分 特别提醒 能量流动中的两个 不同 1 生态系统中同化量和摄入量不同 同化量为每一营养级通过摄食并转化成自身有机物的能量 摄入量是消费者摄入的能量 同化量 摄入量 粪便量 2 能量传递效率与能量利用效率不同 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约为10 20 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 高考探究归纳 高考典题示例 2016 全国卷 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 下列叙述正确的是世纪金榜导学号77982201 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 解题指南 1 关键信息 题干 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 2 关键知识 生产者固定太阳能是食物链 网 能量流动的开始 高营养级生物的加入增加了能量消耗的环节 并不增加或改变能量流动的方向 解析 选c 题干中包含的食物链 植物 蝉 螳螂 黄雀 鹰 鹰的迁入会导致黄雀减少 螳螂增加 蝉减少等变化 a错误 该生态系统中细菌产生的能量不参与能量流动 生产者一般是通过光合作用固定太阳能 b错误 鹰的迁入使该生态系统由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 c正确 鹰的迁入使营养级增多了 食物链还是只有一条 能量流动的方向未改变 d错误 高考母题变式 变式1题干信息的应用 1 写出本题中 植物 螳螂 蝉 黄雀 鹰 构成的食物链 2 能量在食物链中流动的特点是什么 植物 蝉 螳螂 黄雀 鹰 单向流动和逐级递减 变式2能量流动的计算按照能量传递效率来计算 在鹰未加入之前 黄雀每增重5克 至少需要第一营养级的量为 克 鹰加入后 填 会 或 不会 影响这一数值 625 不会 备考方法规律 能量传递效率的计算方法 1 相邻营养级的能量传递效率 10 20 计算方法如下 2 食物链中能量的最值计算 设食物链a b c d 分情况讨论 如下表 能量传递效率未知时 已确定营养级间能量传递效率的 不能按 最值 法计算 例如 能量传递效率分别为a b c 若a的能量为m 则d获得的能量为 m a b c 3 在食物网中的分析 在解决有关能量传递的计算问题时 需要确定相关的食物链 能量传递效率约为10 20 一般从两个方面考虑 20 10 20 10 高考角度全练角度1能量流动过程的理解和计算1 2015 福建高考 下图为某人工鱼塘食物网及其能量传递示意图 图中数字为能量数值 单位是j m 2 a 1 下列叙述正确的是世纪金榜导学号77982202 a 该食物网中最高营养级为第六营养级b 该食物网中第一到第二营养级的能量传递效率为25 c 太阳鱼呼吸作用消耗的能量为1357j m 2 a 1d 该食物网中的生物与无机环境共同构成一个生态系统 解题指南 1 图示信息 箭头表示能量流动的方向 数值表示各营养级能量大小 2 关键知识 生态系统的概念 能量传递效率的计算方法 营养级与食物链的关系 解析 选b 该食物网中有3条食物链 其中含营养级最多的食物链是浮游植物 浮游动物 幽蚊幼虫 太阳鱼 鲈鱼 最高营养级鲈鱼为第五营养级 a错误 由图分析知 第一到第二营养级的能量传递效率为 3780 4200 31920 100 25 b正确 太阳鱼同化的能量为1483j m 2 a 1 其中一部分通过自身呼 吸作用以热能形式散失 一部分被下一营养级摄入体内 流入下一营养级 鲈鱼 一部分以遗体残骸的形式被分解者分解 还有一部分未被利用 太阳鱼的能量中流入下一营养级 鲈鱼 的为126j m 2 a 1 太阳鱼呼吸作用消耗的能量要小于1483 126 1357j m 2 a 1 c错误 生态系统的组成成分包括非生物 的物质和能量 无机环境 和生物部分 生物部分包括生产者 消费者和分解者 该食物网中的生物只有生产者 消费者两种 没有分解者 d错误 延伸探究 1 在题中食物网中太阳鱼占有第 营养级 其同化的能量去向是 2 若因某种因素导致幽蚊幼虫大量减少 则太阳鱼的数量会 原因是 三 四 呼吸消耗 流向下一营养级 被分解者分解利用 增多 食物链缩短 获得能量增多 角度2生态金字塔的识别和分析2 2014 海南高考 用各营养级生物的能量 数量构建的金字塔分别称为能量金字塔 数量金字塔 在某一栎林中 第一营养级生物为栎树 第二营养级生物为昆虫 第三营养级生物为蛙 蜥蜴和鸟 第四营养级生物为蛇 该栎林数量金字塔的示意图是 解题指南 1 题干关键词 营养级 能量金字塔 数量金字塔 2 关键知识 能量流动的特点 数量金字塔不同于能量金字塔 解析 选b 本题主要考查生态系统中不同营养级生物的数量关系 a图中 根据生态系统能量流动的特点是单向流动且逐级递减可知a项为能量金字塔 b图中 在数量金字塔中昆虫的数量远远大于栎树的数量 第三营养级的生物数量小于昆虫的数量 第四营养级的生物数量小于第三营养级的数量 故b项为栎林 数量金字塔 c d图中各个营养级之间的关系既不符合能量金字塔也不符合数量金字塔 知识总结 生态金字塔 能量流动模型不同的生态金字塔能形象地说明各营养级与能量 数量 生物量之间的关系 生态金字塔是定性研究生态系统的直观体现 3 2017 长沙模拟 某草原生态系统中能量金字塔由最下面一层到最上面一层共四层 分别为甲 乙 丙 丁 如图 若有外来生物戊入侵 且会与丙竞争食物 但不会被丁所捕食 下列有关说法不正确的是 a 甲可能为绿色植物 甲固定的能量大于乙 丙 丁同化的能量之和b 甲 乙 丙 丁构成该生态系统的生物群落c 丁生物的种群数量很可能会逐渐减少d 戊在生态系统中处于第三营养级 解析 选b 处于能量金字塔最底层的是生产者 所以甲可能为绿色植物 生产者甲固定的能量大于乙 丙 丁同化的能量之和 能量金字塔包含生产者和消费者 不包含分解者 而生物群落应该包含该生态系统中的所有生物 可见甲 乙 丙 丁不能构成该生态系统的生物群落 由于生物戊入侵 与丙 丁的食物 竞争食物 所以丙的数量会下降 又由于戊不会被丁所捕食 所以丁生物的种群数量很可能会因食物减少而逐渐减少 戊与丙竞争食物 所以在生态系统中处于第三营养级 加固训练 1 下列关于生态系统能量流动的叙述正确的是 a 生产者固定的总能量一定多于消费者和分解者同化的总能量b 消费者粪便被分解者分解表明该营养级的能量流向了分解者 c 能量传递效率是指相邻两个营养级间的传递效率 而非生物个体d 生态农业增加了农田生态系统中的食物链 使能量传递效率提高 解析 选c 人工鱼塘或城市生态系统中 生产者固定的总能量往往要比消费者和分解者同化的总能量少 消费者的粪便被分解者分解 实质上是上一营养级的能量流向了分解者 能量的传递效率是以 营养级 为研究对象而不是生物个体 生态农业的特点是丰富了农田生态系统的食物链 使物质和能量得到多级利用 提高了整体的能量利用率 2 某生态学家研究一花生实验田的能量流动情况 实验期间收获所有花生植株中葡萄糖量为300kg 实验期间花生细胞呼吸消耗葡萄糖量为100kg 建立能量流动模型如图所示 已知1kg葡萄糖含有能量1 6 104kj 分析选项 正确的是 a 该能量流动模型属于数学模型b 模型中a表示花生种群的同化量c 实验期间输入花生种群的能量为6 4 106kjd 实验期间花生种群以热能形式散失能量为1 6 105kj 解析 选c 题中的能量流动模型属于概念模型 a错误 模型中花生种群同化量应包括a和通过呼吸作用散失的能量 b错误 实验期间输入花生种群的能量为 300kg 100kg 1 6 104kj kg 6 4 106kj c正确 实验期间花生种群以热能形式散失的能量为1 6 106kj d错误 3 2017 沈阳模拟 如图为地震毁损的某自然保护区在人为干预下恢复过程的能量流动图 单位为103kj m2 a 下列说法不正确的是 a 流经城市生态系统的总能量包括了城市生态系统中的生产者固定的太阳能以及从外围的农田生态系统等补偿输入的能量b 计算可知 肉食动物需补偿输入的能量值为5 103kj m2 a c 流经该生态系统的总能量是1 29 105kj m2 a d 在人为干预下 能量在第一营养级到第二营养级之间的传递效率为14 6 解析 选d 城市生态系统虽然是人为建立的 但还是要依赖自然系统 其能量输入除生产者固定的太阳能外还有外围的其他系统来补偿输入的能量 才能维持平衡 肉食动物同化量为 16 4 9 0 5 103 2 5 103kj m2 a 所以补偿输入量为 2 1 5 1 0 05 0 25 103 2 5 103 5 103kj m2 a 流经该生态系统的总能量为 23 70 3 14 2 5 12 103 129 103 能量在第一营养级到第二营养级之间的传递效率为14 23 70 3 14 100 12 7 考点二生态系统的物质循环及其与能量流动的关系 基础夯实型 核心知识回顾1 物质循环 1 概念 组成生物体的各种元素在 与 之间不断循环的过程 生物群落 无机环境 2 分析 物质 组成生物体的 如c h o n p s等 循环范围 两个支点 之间 3 特点 反复利用 化学元素 生物群落和无机环境 全球性 循环流动 2 碳循环过程分析 1 请写出图中各标号的名称 a b c d e f 生产者 消费者 呼吸作用 光合作用和化能合成作用 呼吸作用 化石燃料的燃烧 2 碳进入生物群落的途径 生产者的 和化能合成作用 3 碳的存在形式与循环形式 在生物群落和无机环境间 主要以 的形式循环 在生物群落内部 以 的形式传递 在无机环境中 主要以 和碳酸盐的形式存在 光合作用 co2 含碳有机物 co2 3 温室效应 1 形成原因 大量化石燃料的燃烧 大气中的 含量迅速增加 打破了生物圈中 的平衡 2 产生危害 导致 加快极地和高山冰川的融化 导致海平面上升 对人类和其他许多生物的生存构成威胁 co2 碳循环 气温升高 4 能量流动和物质循环的区别与联系 有机物 无机物 食物链 网 无机环境和 生物群落 全球性 各营养级 单向流动 逐级递减 全球性 载体 动力 教材易漏边角知识 必修3p101 图5 11 1 据图分析 当今大气中co2含量上升的主要原因是 2 碳返回无机环境的途径有三个 化石燃料的燃烧 分解者的分解作用 动植物的呼吸作用 化石燃料的燃烧 思维诊断 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 江苏高考 分析 物质循环可以反复利用 无机环境中的物质可以通过光合作用 化能合成作用等途径进入生物群落 2 光合作用推动碳循环过程 促进了生物群落中的能量循环 天津高考 分析 能量是单向流动的 不能循环利用 3 物质循环的范围是生物圈 分析 物质循环具有全球性 其范围也是最大的生态系统 生物圈 4 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循环 分析 物质循环指的是各种化学元素在生物群落与无机环境之间循环 5 如果不按照生态规律办事 乱砍滥伐 会影响生态系统的碳循环 分析 乱砍滥伐会打破碳循环平衡 使大气中的co2进入生物群落受阻 大气中的co2含量明显增多 6 只有在光照的条件下 生态系统的能量流动和物质循环才是同时进行的 分析 在生态系统中 不管是否有光照 能量流动和物质循环都是同时进行的 高考角度全练角度1碳循环过程1 2017 广州模拟 图甲为部分碳循环示意图 图乙为我国北方某地20年间co2浓度变化的示意图 下列相关说法错误的是世纪金榜导学号77982203 a 图甲中成分a在碳循环中的主要作用是吸收大气中的co2b 图甲中缺少a co2的过程 图甲中d为分解者c 从碳循环角度分析造成每年冬季co2浓度变化的主要原因是图甲中 过程大大减少 并且 过程增加d 每年夏季co2浓度与前一年冬季相比下降 而每年的co2浓度的平均值却逐年增加 其原因是每年co2的排放量都大于co2的吸收量 解析 选b 图甲中a为生产者 d为初级消费者 c为次级消费者 b为分解者 a在碳循环中的主要作用是吸收大气中的co2 图甲中缺少a释放co2的过程 但b为分解者 冬季由于植物光合作用减弱 植物吸收co2的能力降低 且煤 石油等化石燃料的燃烧量增加 导致冬季co2浓度升高 每年夏季co2浓度与前一 年冬季相比略有下降 而每年的co2浓度的平均值却逐年增加 其原因是每年co2的排放量都大于co2的吸收量 2 2015 海南高考 回答下列关于红树林生态系统的问题 1 红树林具有调节气候 保护海岸的作用 从生物多样性价值的角度分析 这种作用所具有的价值属于 填 间接 或 潜在 价值 2 某红树林生态系统的碳循环如图所示 图中a是一种气体 b c d e和f表示生物成分 箭头表示碳流动的方向 图中a表示 生物成分e表示 生物成分f表示 表示初级消费者 解题指南 1 题干关键词 生物多样性价值 碳循环 2 图示信息 图示为该生态系统中碳循环的示意图 根据双向箭头可判断生产者和大气co2库 无机环境 解析 本题考查生态系统和生物多样性的有关知识 1 红树林具有调节气候 保护海岸的作用 强调的是其生态功能 属于生物多样性的间接价值 2 分析题图可知 双向箭头指向的分别是大气中co2库和生产者 而生产者为消费者提供能量和物质 消费者及分解者都释放co2 由此判断图中a是大气中的 co2 e是生产者 c以e为食 是初级消费者 b是次级消费者 d是三级消费者 f是分解者 答案 1 间接 2 co2生产者分解者c 延伸探究 1 题图所示的生物成分中 能构成几条食物链 提示 1条 即e c b d 2 碳循环过程中 碳从生物群落回到无机环境只能通过呼吸作用吗 为什么 提示 不是 还可以通过化石燃料的燃烧 方法技巧 三看 法快速确认碳循环的各环节 角度2物质循环和能量流动的综合考查3 2017 盐城模拟 图甲为一个长期处于稳定状态的生态系统的物质循环示意图 下表是对图甲中生态系统各组成成分能量流动情况的调查结果 图乙是该生态系统中人类对物质与能量的利用情况部分示意图 请据图回答问题 世纪金榜导学号77982204 单位 102kj m 2 年 1 1 大气中co2的来源有三个 分别是动植物的呼吸作用 若图甲中的 仅表示co2的流动方向 则不会存在的过程是 2 若图甲表示碳循环示意图 则d指生态系统中的 过程表示 3 题表中的pg表示生物同化作用固定的总能量 pn表示生物体内储存的能量 则r表示的生物学含义是 每平方米每年流经该生态系统的总能量为 4 图乙表示人类在草原上放养牲畜 其目的是调整生态系统中的能量流动关系 使能量流向 解析 1 大气中co2的来源有三个 分别是动植物的呼吸作用 微生物的分解作用和化石燃料的燃烧 图甲中的过程 表示碳以含碳有机物的形式在生态系统中传递 不能表示co2的流动方向 2 若图甲表示碳循环示意图 则d指生态系统中的非生物的物质 或大气中的co2库 过程表示光合作用 3 题表中的pg表示生物同化作用固定的总能量 pn表示生物体内储存的能量 r pg pn 则r表示生态系统中各生物成分的呼吸量 每平方米每年流经该生态系统的总能量为870 7 102kj 8 707 104kj 4 图乙表示人类在草原上放养牲畜 其目的是调整生态系统中的能量流动关系 使能量流向对人类最有益的部分 答案 1 微生物的分解作用化石燃料的燃烧 2 非生物的物质 或大气中的co2库 光合作用 3 生态系统中各生物成分的呼吸量8 707 104kj 4 对人类最有益的部分 加固训练 1 如图是人们设想的宇宙飞船生态系统模式图 以下叙述正确的是 a 图中 可表示航天员所需的食物 氧气和水等生活资源b 飞船中的能量循环利用 使飞船生态系统保持长期稳定c 分解罐中的微生物可将流入的排出物分解 为立体农业中的植物提供物质和能量d 该生态系统营养结构简单 自我调节能力差 需要航天员进行调控 解析 选d 图中 表示航天员呼吸释放co2 可表示航天员所需的食物 氧气和水等生活资源 表示微生物将排出物分解成无机物 同时产生co2 因而可以向小型立体农业中的植物提供无机盐和co2 但不能为植物提供能量 物质可以循环利用 但能量传递是单向流动 逐级递减的 因此需要吸收太阳 能 才能使飞船生态系统保持长期稳定 该人工生态系统涉及的生物种类较少 营养结构简单 自我调节能力差 需要航天员进行调控 2 下图为生态系统碳循环示意图 其中甲 乙 丙表示生态系统中的三种成分 下列叙述正确的是 a x和y代表的生物可分别为乳酸菌和酵母菌b 甲图的a和b将含碳有机物分解为co2c 大气中的co2在甲图的c d处合成有机物d 该生态系统的物质和能量都能循环利用 解析 选b 题图所示 x y分别代表绿色植物和腐生细菌 a错误 含碳有机物分解为co2的场所是细胞质基质和线粒体 即a和b b正确 植物细胞中将co2和h2o合成有机物的场所是叶绿体 而对co2的利用是在叶绿体基质 即c处 c错误 生态系统中的物质可循环利用 但能量流动是单向的 d错误 3 2016 南阳模拟 图1表示某生态系统碳循环过程 箭头表示物质循环方向 过程 代表的生物之间有如图2所示的营养关系 请据图回答 1 图1中 所代表的生物共同构成生物群落 乙所代表的生物对应图2中的 若图1中过程 和 的组成越复杂 则该生态系统的 稳定性越高 2 若图2中e所处的营养级含有的能量为7 3 109kj b的能量为1 5 108kj d的能量为1 8 108kj 第一营养级与第二营养级之间能量传递效率为10 第二营养级与第三营养级之间能量传递效率为15 则a的能量是 此过程体现了生态系统的能量流动具有 的特点 3 温室效应 将给人类带来灾难 下列有关温室效应及其相关原理的叙述 不恰当的是 a 碳元素在生物群落中主要以有机物的形式存在b 化石燃料的大量燃烧是导致温室效应的原因之一c 植树造林 退耕还林是解决温室效应的最主要的措施d 温室效应可能引起海平面上升 解析 1 分析图1 甲表示分解者 乙表示生产者 丙表示初级消费者 丁表示次级消费者 上述生物共同构成生物群落 乙 生产者 所代表的生物对应图2中的e 生产者 若图1中过程 和 的组成越复杂 则该生态系统的抵抗力稳定性越高 2 分析图2 共有3条食物链 分别是e b e d e c a 由于b种群 中的能量为1 5 108kj 则e通过食物链e b传给b的能量为1 5 108kj 10 1 5 109kj e通过食物链e d传给d的能量为1 8 108kj 10 1 8 109kj 因此通过食物链e c a的总能量为7 3 109kj 1 5 109kj 1 8 109kj 4 0 109kj 又因为e到a的食物链中 a是第三营养级 所以a得到的能量是 4 0 109 10 15 6 0 107kj 此过程体现了生态系统的能量流动具有单向流动 逐级递减的特点 3 碳元素在生物群落中主要以有机物的形式存在 a正确 化石燃料的大量燃烧是导致温室效应的原因之一 b正确 减少化石燃料的大量燃烧是解决温室效应的最主要的措施 c错误 温室效应使全球温度上升 极地和高山冰川融化 导致海平面上升 d正确 答案 1 甲 乙 丙 丁e抵抗力 2 6 0 107kj单向流动 逐级递减 3 c 4 如图为某农田生态系统及对秸秆进一步利用的示意图 请据图回答有关问题 1 该生态系统的主要成分是 蛇在该生态系统中位于第 营养级 若蛇的食物有1 5来自蛙 4 5来自鼠 则从理论上讲 蛇每增加1kg体重 至少消耗水稻 kg 2 若要调查鼠的种群密度 利用的方法应是 当生态系统处于相对稳定状态时 蛙的种群数量一般处于 值 3 秸秆利用后产生的废渣可以还田 其中的有机物可被分解者分解 产生的 可用于植物的光合作用 提高农作物的产量 与自然生态系统相比 该生态系统的优势主要是 解析 1 该生态系统的主要成分是生产者 即水稻 该生态系统中有两条食物链 蛇在该生态系统中位于第三 四营养级 蛇每增加1kg体重 至少消耗水稻4 5 20 20 1 5 20 20 20 45 kg 2 调查活动能力强的动物的种群密度常用标志重捕法 当生态系统处于相对稳定状态时 蛙的种群数量一般处于最大值 k值 3 废渣还田后 其中的有机物被分解者分解 产生的co2 h2o和无机盐可用于植物的光合作用 该农田生态系统的优势是实现了物质的循环 再生和能量的多级利用 提高了人类对能量的利用率 答案 1 水稻三 四45 2 标志重捕法最大 k 3 h2o co2 无机盐实现了物质的循环 再生和能量的多级利用 提高了人类对能量的利用率 找错 纠错 正确画 错误画 并纠正 正答 正答 性别比例 捕食 正答 正答 正答 在果树的呼吸作用中以热能形式散失 剖析错因 揭秘满分答题规则 规则1 正确理解生物学原理 不能混淆知识如本