高考生物一轮总复习 第二单元 生物与环境 第3讲 生态系统的结构、能量流动和物质循环课件 新人教版必修3.ppt

第二单元生物与环境 必修三 第三讲生态系统的结构 能量流动和物质循环 1 生态系统的概念 由 与它的 相互作用而形成的统一整体 地球上最大的生态系统是 考点一生态系统的结构 生物群落 无机环境 生物圈 2 生态系统的结构 组成成分 非生物的物质和能量 分解者 细菌和真菌 生产者 绿色植物 消费者 营养结构 物质循环和能量流动 3 生态系统的营养结构 1 食物链 食物链的起点一定是 后面的营养级是 次级消费者在食物链中属于 营养级 食物链中体现的种间关系是 生产者 消费者 第三 捕食 2 食物网 由于一种生物的食物来源可能来自 生物 且某种生物可能为 生物所食 所以一个生态系统的营养结构往往由多种食物链交错而成 从而构成食物网 3 意义 生态系统 的渠道 生态系统保持 的重要条件 食物网越复杂 生态系统抵抗外界干扰的能力 多种 多种 物质循环和能量流动 相对稳定 越强 判断下列说法的正误 1 土壤微生物可作为生态系统的分解者 2 稻田生态系统中的分解者能将鸭的粪便分解成无机物以促进水稻的生长 3 所有的生产者都是植物 所有的动物都是消费者 所有的细菌和真菌都是分解者 4 生态系统的结构指的就是食物链和食物网 5 三级消费者在食物链中属于第四营养级 6 草 鹿 兔 狼 狐和土壤中微生物共同形成了一个生态系统 7 生产者一定能固定co2 8 食物网两种生物间只有一种种间关系 如图表示某陆地生态系统的食物网 请据图回答下列问题 1 图中共有几条食物链 请写出最长的食物链 提示 图中共有10条食物链 其中最长的食物链是 草 食草昆虫 蜘蛛 青蛙 蛇 猫头鹰 2 图中的食物链为什么能构成食物网 提示 因为有的生物可以被多种生物所捕食 有的生物可以捕食多种生物 3 图中哪些生物同时具有两种种间关系 并指出种间关系的名称 提示 吃虫的鸟和蜘蛛 青蛙和蜘蛛 猫头鹰和蛇具有捕食和竞争关系 4 如果大量引入兔短时间内会对其他生物的数量造成怎样的影响 提示 狐的数量会增加 其他生物的数量会因兔大量吃草而减少 5 如果要构成一个生态系统 除了图中的成分外还需要哪些成分 提示 还需要非生物的物质和能量 分解者等 1 各组成成分的比较 高考警示 1 生态系统成分的误区类型与特例分析 若问d a b具体是什么生物 则d主要为绿色植物 a为动物 b为营腐生生活的细菌和真菌 图示中d a b共同构成生物群落 食物链 网 中只包括d和a 2 生态系统的营养结构 1 模型图示相关说明 由于第一营养级一定是生产者 因此一种动物在某一食物链中的营养级 消费者级别 1 如兔是初级消费者 第二营养级 某一营养级的生物所代表的是该营养级的所有生物 不代表单个生物个体 也不一定是一个种群 同一种消费者在不同食物链中 可以占有不同的营养级 如狼分别是第三 第四营养级 在食物网中 两种生物之间的种间关系可出现多种 如狼和狐既是捕食关系 又是竞争关系 每条食物链的起点总是生产者 终点是不被其他动物捕食的动物 即最高营养级 中间为多种动物 有任何间断都不算完整的食物链 分解者和非生物的物质和能量不参与食物链的组成 食物链中的捕食关系是经长期自然选择形成的 不会倒转 因此箭头一定是由上一营养级指向下一营养级 2 食物链和食物网中的数量变化分析 若处于食物链中第一营养级的生物 生产者 数量减少 整个食物链中的其他生物都会减少 简单记为 一级生物若减少 其他生物跟着跑 天敌 一方减少 短时间内被捕食者数量会增加 但从长时间来看 会先增加后减少最后趋于稳定 简单记为 如果天敌患了病 先增后减再稳定 若处于中间营养级的生物数量减少 则这种生物数量的变化视具体食物链而定 中间生物被捕杀 不同情况要分家 大体遵循如下思路 a 生产者数量相对稳定原则 即消费者某一种群数量发生变化时 一般不考虑生产者数量的增加或减少 b 最高营养级的生物种群数量相对稳定原则 即当处于最高营养级的生物种群其食物有多种来源时 若其中一条食物链中某种生物减少 该种群的数量不会发生较大变化 如图所示食物网中 青蛙突然减少 则以它为食的蛇也将减少 鹰就要过多地捕食兔和食草鸟 从而导致兔 食草鸟减少 因为鹰不只捕食蛇一种生物 它可依靠其他食物来源来维持其数量基本不变 c 在食物网中 当某种生物因某种原因而数量减少时 对另一种生物数量的影响 沿不同的食物链分析结果不同时 应以中间环节少的为分析依据 简单记为 食物网 食物链 生物数量好判断 首先你要有主见 环节少的先看见 b a 甲 乙和丙所包含的所有种群构成群落b 戊不一定是微生物c 图中存在竞争关系的只有乙2和丙2d 丁的含量增加将导致臭氧层被破坏 解析 分析题图知 甲 丁为双向关系 且乙 丙 甲均指向戊 由此推断甲为生产者 乙 丙为消费者 丁为非生物的物质和能量库 戊为分解者 群落还包含戊 a错误 分解者也可以是营腐生的蚯蚓 蜣螂等 b正确 乙1 丙1间也存在竞争 c错误 大量的氟利昂会导致臭氧层的破坏 d错误 食物链变式模型的分析 1 下图中图1和图2都是以每个营养级中有机物多少为依据 图l中的食物链是丙 甲 乙 丁 图2中的食物链是丙 丁 甲 乙 2 图3表示甲和乙之间为捕食关系 甲是被捕食者 乙是捕食者 在食物链中 甲是低营养级 乙是高营养级 3 图4表示的是生态系统的组成成分图解 a是生产者 b是消费者 c是分解者 d是非生物的物质和能量 其中的食物链是a b 技巧点拨 变式训练 d 解析 兔和人有共同的食物来源 二者存在竞争关系 同时兔也能被人捕食 二者存在捕食关系 a正确 鼬和鹰都能捕食兔和鼠 若鼬减少时 鹰缺乏竞争者 数量会增多 b正确 大量捕杀鼬时 鼠的数量会增多 种内斗争会增强 c正确 植物与鹰的食物链有4条 d错误 1 能量流动的概念 生态系统中能量的 传递 转化和 的过程 2 能量流动的过程 考点二生态系统的能量流动 输入 散失 1 补充图中标号代表的内容甲 乙 丙 丁 戊 2 生态系统所需能量的最终来源是 3 能量输入生物群落的途径主要是 4 据图分析食物链中甲营养级能量的去向 通过自身 以 的形式散失 被 同化 生产者 初级消费者 次级消费者 呼吸作用 分解者 太阳能 生产者的光合作用 呼吸作用 热能 下一营养级 残枝败叶 遗体残骸等被 分解 未被利用 3 能量流动的特点及研究意义 1 特点 2 研究能量流动的实践意义 帮助人们科学规划 设计人工生态系统 使 帮助人们合理地调整生态系统中的能量流动关系 使能量 分解者 单向流动 逐级递减 能量得到最有效的利用 持续高效地流向对人类最有益的部分 判断下列说法的正误 1 生态系统相对稳定时无能量的输入和散失 2 生产者固定的能量除用于自身呼吸外 其余均流入下一个营养级 3 直接以低营养级的生物为食将消耗生态系统更多的能量 4 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 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10 20 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4 5个营养级 9 生态系统的能量流动过程中 同一个生态系统中相邻营养级之间的传递效率都相等 10 相邻营养级之间的能量传递效率不可改变 11 在食物链 a b c d 中 d增重10kg 则至少需要消耗a10 53kg 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103kj m2 y 请据图回答下列问题 1 该生态系统中流入生物群落的总能量有哪些来源 2 生产者 植食性动物和肉食性动物固定的总能量分别是多少 3 生产者 植食性动物 植食性动物 肉食性动物的能量传递效率分别是多少 结果保留一位有效数字 提示 1 一个来源是光能 另一个来源是输入的有机物中的化学能 2 肉食性动物固定的总能量 0 25 0 05 2 1 5 1 7 5 103kj m2 y 植食性动物固定的总能量 7 5 5 0 5 4 9 16 103kj m2 y 生产者固定的总能量 16 2 3 70 23 110 103kj m2 y 3 生产者 植食性动物的能量传递效率 植食性动物固定的能量中来自生产者的能量 生产者固定的总能量 100 16 2 110 100 12 7 植食性动物 肉食性动物的能量传递效率 肉食性动物固定的能量中来自植食性的能量 植食性动物固定的总能量 100 7 5 5 16 100 15 6 1 能量流动的过程图解 相关分析如下表 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 4 流动模型 生态金字塔的类型 含义比较 高考警示 能量流动中的三个易误点 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 3 能量传递效率与能量利用效率的区别 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为10 20 其计算公式为能量传递效率 一个营养级同化量 上一营养级同化量 100 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 合理调整能量流动关系 可提高能量的利用效率 如果在食物网中 某一营养级同时从上一营养级的多种生物中获得能量 计算某一生物获得的能量或需要某一生物提供的能量时 首先 要注意某一生物 从不同食物链中获得能量的比例 或某一生物 给不同生物提供能量的比例 然后按照各个单独的食物链分别计算后合并 高考警示 进行具体能量流动计算时切记 顺推 即由 植物 下推 与 逆推 即由高营养级前推 的计算 前者用 乘法 后者用 除法 c 解析 首先 生产者固定的能量应该是流经生态系统的总能量 摄入量 同化量 粪便中的能量 因此c为同化量 h为粪便中的能量 同化量 呼吸作用中以热能形式散失的能量 用于生长 发育 繁殖的能量 因此d是初级消费者用于自身生长 发育 繁殖的能量 f是呼吸作用中以热能形式散失的能量 i是流入分解者的能量 e是下一营养级摄入的能量 所以b h c f d h f e g 能量传递效率是相邻营养级同化量之间的比值 生产者与初级消费者之间的能量传递效率为c a 100 缩短食物链可以提高能量利用率 但不能提高能量传递效率 狼粪便中的能量应该属于初级消费者兔子的同化量中用于生长 发育 繁殖的能量 拼图法 分析生态系统中能量流动的去向输入第一营养级的能量 w1 被分为两部分 一部分在生产者的呼吸作用中以热能的形式散失了 a1 一部分则用于生产者的生长 发育和繁殖 而后一部分能量中 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 参考图示 技巧点拨 1 模式图中能量的拼接方法 流经整个生态系统的总能量是生产者固定的总能量 即w1 将图中第三营养级同化的总能量d2 拼回 第二营养级 则刚好等于d1 即第二营养级同化的总能量 再将d1 拼回 第一营养级 则刚好等于生产者固定的总能量w1 可见 在一个生态系统中 所有生物的总能量都来自w1 所有生物总能量之和都小于w1 呼吸作用消耗的缘故 2 用拼接模块表示传递效率 从上图可以看出 从第一营养级向第二营养级能量的传递效率等于d1 w1 2016 广州质检 由于 赤潮 一条4kg的杂食海洋鱼死亡 假如此杂食鱼的食物有1 2来自植物 1 4来自草食鱼类 1 4来自以草食鱼类为食的小型肉食鱼类 能量传递效率按20 计算 该杂食鱼从出生到死亡 共需海洋植物 a 28kgb 250kgc 16kgd 160kg d 解析 依题意构建食物网 如图所示 从图中可看出 杂食海洋鱼的食物来自3条食物链 分别是 海洋植物 杂食海洋鱼 海洋植物 草食鱼类 杂食海洋鱼 海洋植物 草食鱼类 小型肉食鱼类 杂食海洋鱼 能量传递效率按20 计算 由 得 4 1 2 20 10 kg 由 得 4 1 4 20 20 25 kg 由 得 4 1 4 20 20 20 125 kg 故共消耗海洋植物的量为10 25 125 160 kg 变式训练 a a 生产者固定的总能量可表示为 a1 b1 c1 a2 b2 c2 d2 b 由生产者到初级消费者的能量传递效率为d2 w1c 初级消费者摄入的能量为 a2 b2 c2 d w1 d1 d2 解析 由图可知 w1为生产者固定的太阳能 d1为初级消费者同化的能量 w1 a1 b1 c1 d1 d1 a2 b2 c2 d2 由于能量传递效率约为10 20 所以w1 d1 d2 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 a d 有机物 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 实现对能量的多级利用 提高能量利用率 1 概念 1 物质 组成生物体的 如c h o n p s等 2 循环范围 和 之间 3 循环特点 具有 考点三生态系统的物质循环 化学元素 无机环境 生物群落 全球性 循环流动 反复出现 2 碳循环过程 1 请写出图中各标号的名称 摄食 分解作用 2 循环形式 呼吸作用 光合作用 呼吸作用 燃烧 co2 3 物质循环的意义通过能量流动和物质循环 使生态系统中的 紧密地联系在一起 形成一个统一的整体 4 物质循环与能量流动的关系 1 两者是 的 彼此相互依存 不可分割 2 物质作为能量的 使能量沿着 流动 能量作为 使物质能够不断地在生物群落和无机环境之间循环往返 各种组成成分 同时进行 载体 食物链 网 动力 判断下列说法的正误 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 7 生物群落内部碳元素的循环属于碳循环 1 结合碳循环过程 分析应如何减轻温室效应的影响 提示 1 大力植树造林 2 开发清洁能源 减少化石燃料的燃烧 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 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 3 图中的字母分别表示什么过程 提示 1 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 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 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 1 生态系统的碳循环 4 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 碳循环形式及存在形式 在生物群落和无机环境间以co2的形式循环 在生物群落内部以有机物的形式传递 在无机环境中主要以co2和碳酸盐的形式存在 2 物质循环与能量流动的关系 高考警示 正确理解生态系统物质循环的四个关键点 1 生态系统的物质循环中所说的 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 2 生态系统的物质循环中所说的 物质 并不是指组成生物体的化合物 而是指组成生物体的化学元素 如c h o n p s等 3 碳在生态系统各成分之间传递并不都是双向的 只有生产者与无机环境之间的传递是双向的 其他各成分间的传递均是单向的 4 重金属和ddt等农药的生物富集 生物富集问题与能量流动相反 能量沿食物链流动时逐级递减 而农药或重金属在食物链中则存在 生物富集作用 即营养级越高 该物质浓度越高 d a 碳从植物体流入动物体的主要形式是有机物b a途径是通过光合作用实现的 b d g途径是通过细胞呼吸实现的 c 碳在生物群落与无机环境之间的循环主要以二氧化碳的形式进行d 如果图中的字母表示碳元素传递的数量 植物正常生长 则夏季a b c e之间的关系可表示为a b c e 解析 生态系统的物质循环具有全球性和往复循环利用的特点 碳元素在生物群落中以含碳有机物的形式流动 在生物群落和无机环境之间以co2的形式循环 a代表植物的光合作用 b d g代表生物的呼吸作用 c代表捕食 e f代表动植物的残枝败叶 遗体和粪便流向分解者 夏季植物正常生长 a b c e d错误 对物质循环过程相关图解的识别 1 碳循环过程示意图 技巧点拨 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应为生产者和大气中co2库 再根据a c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是大气中co2库 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为大气中co2库 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 整个图解中 食物链是e f d b a 图中b都是自养生物 光合生物细胞中不一定有叶绿体但都含有色素b 适度松土不可以促进 过程c 过程的加剧是造成温室效应的主要原因d 达到平衡状态的生态系统 和 的量基本相等 变式训练 d 解析 由图可知 a为分解者 b为生产者 c为消费者 图中b都是自养生物 光合生物如蓝藻中没有叶绿体但含有色素 适度松土不可以促进 消费者的呼吸作用过程 而是促进分解者的分解作用 过程即化石燃料的大量燃烧是造成温室效应的主要原因 在一个稳定状态的生态系统中 碳吸收量应该基本上等于碳释放量 碳元素由无机环境进入生物群落主要依赖于绿色植物的光合作用 而由生物群落回归无机环境则主要依赖于各类生物的呼吸作用和分解者的分解作用 课末总结 思维导图 探究高考 明确考向 c 解析 鹰迁入前 食物链为植物 蝉 螳螂 黄雀 鹰迁入后 食物链为植物 蝉 螳螂 黄雀 鹰 故鹰的迁入会使该树林中螳螂 蝉的天敌 的数量增加 蝉的数量减少 a错误 题干所述的食物链是捕食链 细菌是分解者 不参与该食物链的构成 即细菌产生的能量不能流向生产者 流向生产者的能量是太阳能 b错误 鹰的迁入使得最高营养级由第四营养级增加到第五营养级 增加了能量消耗的环节 c正确 能量流动是沿着食物链进行的 鹰的迁入没有改变该生态系统能量流动的方向 d错误 d a 该丝瓜地的碳循环在丝瓜 昆虫与无机环境之间完成b 依据随机取样原则统计成虫数量可计算出昆虫种群密度c 乙与甲的数量比值代表两种昆虫间的能量传递效率d 乙数量的增加会减少甲种群对丝瓜的摄食量 解析 该丝瓜地的碳循环在生物群落 各种生物 和无机环境之间完成 a错误 根据随机取样的原则统计样方内幼虫和成虫所有个体的数量可计算出昆虫的种群密度 b错误 乙和甲的数量不代表乙和甲的同化量 不能计算两种昆虫间的能量传递效率 c错误 因为丝瓜 昆虫甲 昆虫乙存在捕食关系 可构成食物链 丝瓜 昆虫甲 昆虫乙 乙的数量增加会导致甲的数量减少 从而减少甲种群对丝瓜的摄食量 d正确 3 2015 全国卷 4 下列有关生态系统的叙述 错误的是 a 生态系统的组成成分中含有非生物成分b 生态系统相对稳定时无能量输入和散失c 生态系统维持相对稳定离不开信息传递d 负反馈调节有利于生态系统保持相对稳定 解析 生态系统的组成成分包括非生物的物质和能量 生产者 消费者和分解者 a正确 生态系统的能量流动包括能量的输入 主要是生产者的光合作用 传递 转化和散失 生物的呼吸消耗 达到稳定状态时能量的输入 散失 b错误 生态系统的信息传递可以调节种间关系 维持生态系统的稳定性 c正确 生态系统自我调节的基础是负反馈调节机制 d正确 b 1 该公园生物群落的变化属于 演替 2 图中昆虫与杂食性鱼类之间的种间关系有 3 在黑斑蛙的繁殖季节 雄蛙通过叫声这种 信息求偶 雌蛙通常在近岸水深10 30cm的草丛间产卵 可采用 法了解该蛙卵块的密度 4 因该水域有些渗漏 补水时曾