高考生物一轮复习（知识概览+主干回顾+核心归纳）523生态系统的能量流动、物质循环金榜课件 新人教版必修3.ppt

第2 3节生态系统的能量流动生态系统的物质循环 一 能量流动的过程生态系统能量流动示意图 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 1 通过自身 以 的形式散失 2 被 同化 3 残枝败叶 遗体残骸等被 分解 4 未被利用 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 分解者 二 能量流动的特点及研究意义1 特点 1 2 2 研究能量流动的实践意义 1 帮助人们科学规划 设计人工生态系统 使 2 帮助人们合理地调整生态系统中的能量流动关系 使能量 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 三 物质循环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 元素 无机环境 生物群落 全球性 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 同时进行 载体 食物链 网 动力 1 流经生态系统的总能量是照射在生产者上的太阳能 分析 流经生态系统的总能量是生产者所固定的太阳能 而不是照射在生产者上的太阳能 2 2010新课标全国卷t5c 沼渣 沼液作为肥料还田 使能量能够循环利用 分析 沼渣 沼液作为肥料还田 能够为生产者提供矿质元素 而能量是以有机物形式存在的 不能为生产者提供能量 能量是不能循环利用的 3 2010江苏t11c 多吃肉食比多吃素食消耗的粮食总量更多 分析 生态系统能量传递具有逐级递减的特点 吃肉时人的营养级比吃素食时的营养级高 因此能量消耗多 消耗的粮食多 4 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 分析 第二营养级是指初级消费者 因此流经第二营养级的总能量是指被第二营养级所同化的能量 而不是被次级消费者摄入到体内的能量 5 在生态系统中能量流动的渠道由生产者 消费者和分解者组成 分析 食物链和食物网是生态系统中能量流动的渠道 食物链 食物网由生产者 消费者组成 6 研究能量流动 可调整能量流动关系 使生产者固定的能量全部流向人类 分析 由于在各营养级中都会有生物的细胞呼吸存在 通过细胞呼吸 部分能量会以热能的形式散失 因此研究能量流动 可调整能量流动关系 使生产者固定的能量尽可能多地流向对人类最有益的部分 但是做不到全部流向人类 7 参与循环的物质是组成生物体的各种化合物 分析 参与循环的物质是组成生物体的各种元素 8 碳循环在生物群落内部以co2形式循环 分析 碳循环是在生物群落和无机环境之间以co2形式循环 而不是在生物群落内部循环 碳循环在生物群落内部流动的形式是有机物 9 化学燃料的大量燃烧是造成温室效应的主要原因 分析 化学燃料的大量燃烧会产生大量的co2 导致全球气候变暖 从而造成温室效应 考点一能量流动的过程及特点1 能量流动图解 1 图解分析 流入某一营养级的一定量的能量在一定时间内的去路可有四条 自身呼吸消耗 流入下一营养级 被分解者分解利用 未被自身呼吸消耗 也未被下一营养级和分解者利用 即 未利用 如果是以年为单位研究 这部分的能量将保留到下一年 2 能量的散失 散失的能量是通过生产者 消费者和分解者的呼吸作用分解有机物而产生的 最终以热能形式散失 2 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 3 能量传递效率 1 能量传递效率 100 一般说来 能量传递的平均效率大约为10 20 2 能量的最值计算 计算能量的问题时 如遇到 至少需要 最多利用 等字眼 所选用的传递效率为20 在食物网中应选最短食物链计算 如遇到 最大消耗 最少利用 等字眼 所选用的传递效率为10 在食物网中则应选最长的食物链计算 设食物链a b c d 分情况讨论 拓展延伸 1 能量的输入过程不都是通过绿色植物的光合作用 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来实现的 2 同一食物链不同环节能量传递效率往往不完全相同 计算时不能按10 或20 而需按具体数值计算 如在食物链a b c d中 能量传递效率分别为a b c 若a的能量为m 则d的能量为m a b c 考查角度1 借助图形分析能量流动的特点 典例1 2012 海南高考 如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 以热能形式输出d 甲 乙和分解者所储存的能量之和是输入该生态系统的总能量 解析 选d 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 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 能量通过光合作用进入生态系统 经过生产者 消费者和分解者的呼吸作用后有一部分以热能的形式散失 输入该生态系统的总能量是生产者甲固定的太阳能总量 互动探究 1 上题中甲一定具有叶绿体吗 提示 不一定 甲可以进行光合作用 但不一定具有叶绿体 如蓝藻 2 是不是甲每个个体的能量都多于乙每个个体的能量 提示 不是 只能比较甲所处营养级和乙所处营养级的能量大小关系 而不能比较甲和乙某个个体的能量 变式训练 如图为某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 下列各项中正确的是 a 表示流经生态系统内部的总能量b 一般情况下 次级消费者增加1kg 生产者至少增加100kgc 生物与生物之间吃与被吃的关系一般不可逆转 所以能量流动具有单向性d 从能量关系看 解析 选c 表示初级消费者的同化量 一般情况下次级消费者增加1kg 至少消耗生产者应按20 传递效率计算 故生产者至少增加25kg 生物与生物之间吃与被吃的关系一般不可逆转 所以能量流动具有单向性 从能量关系看 不可能等于 因为同化量 还要满足次级消费者的自身呼吸消耗 考查角度2 能量传递效率的计算 典例2 2012 安徽高考改编 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 1 能量从田鼠传递到鼬的效率是 2 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形式散失 3 如图为弃耕地演替为湿地生态系统后的图解 图中生产者是 用字母表示 如果e取食a的比例由1 5调整为1 2 则e的量是原来的倍 能量传递效率按10 计算 结果精确到小数点后一位 解析 1 能量从田鼠传递到鼬的效率是 2 25 107 7 50 108 100 3 2 田鼠和鼬都是恒温动物 同化的能量中只有3 5 用于生长 发育 繁殖等生命活动 其余在呼吸作用中以热能的形式散失 3 根据图解可判断出a为生产者 设e调整前获得的能量为m 调整后的能量为n 则调整前需要a的能量为1 5m 10 4 5m 10 10 82m 调整后需要a的能量为1 2n 10 1 2n 10 10 55n 假定调整前后e从a获得的能量不变 则有82m 55n 则n m 1 5 答案 1 3 2 生长 发育 繁殖等生命活动 3 a1 5 变式训练 在如图所示的食物网中 a表示动物性食物所占比例 若要使鸟体重增加x 至少需要生产者的量为y 那么x与y的关系可表示为 a y 90ax 10 xb y 25ax 5xc y 20ax 5xd y 100ax 10 x 解析 选c 动物性食物所占比例为a 则经草 虫 鸟这条食物链使鸟增重为ax 至少需生产者的量为 25ax 则通过草 鸟这条食物链增重为 1 a x 至少需生产者的量为 5x 5ax 表达式为y 25ax 5x 5ax 20ax 5x 考点二生态系统物质循环实例 碳循环1 循环特点 1 具有全球性 2 反复循环 2 大气中co2的来源 1 生产者 消费者的呼吸作用 2 分解者的分解作用 3 化学燃料的燃烧 3 温室效应 1 大气中co2含量持续增加的原因 工厂 汽车 飞机 轮船等对化学燃料的大量使用 向大气中排放大量的co2 森林 草原等植被大面积的被破坏 大大降低了对大气中co2的调节能力 2 危害 加快极地冰川融化 海平面上升 对陆地生态系统和人类的生存构成威胁 影响农业和粮食资源的生产 改变了降雨和蒸发机制 3 缓解措施 植树造林 增加绿地面积 开发清洁能源 减少化学燃料的燃烧 4 能量流动与物质循环之间的关系图解 高考警示 1 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 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 典例3 如图表示生物圈中碳元素的循环过程 下列有关叙述中错误的是 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 解析 选d 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 过程即化学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 互动探究 1 上题实现 过程的具体途径有几条 提示 分解者的分解作用和燃烧 2 上题中若a含有细胞核 则a中将含碳有机物转化为co2的具体场所是什么 提示 细胞质基质或线粒体基质 由a含有细胞核可知a为真核生物 其将含碳有机物转化为co2的方式是细胞呼吸 具体场所是细胞质基质或线粒体基质 变式训练 如图为碳元素在生态系统循环中的模式图 图中 圆圈 表示生态系统的生物成分 箭头 表示过程 请据图回答 1 为 4为 2 6为 7为 3 碳在生物群落内部传递是通过实现的 4 陆地生态系统的食物链中含碳量最多的生物成分是 解析 从图中可知 与4是双向箭头 又是生物 故 代表生产者 4为大气中的co2库 均指向 故 为分解者 则 为消费者 那么5为生产者的呼吸作用 6为生产者的光合作用 或化能合成作用 7为消费者的呼吸作用 碳在生物群落内部沿食物链 或食物网 进行传递 生产者固定co2 故含碳量最多 答案 1 分解者大气中的co2库 2 光合作用 或化能合成作用 呼吸作用 3 食物链 或食物网 4 生产者 或 拓展延伸 土壤微生物分解活动的探究分析 注 在a1 b1中加入碘液 在a2 b2中加入斐林试剂并加热 备选典例 下列是对土壤微生物开展探究活动的三个案例 请在相应的空白处作答 1 案例 探究落叶在土壤微生物的作用下是否发生腐烂 分解 设计思路 对实验组土壤应该进行处理 尽可能排除的作用 2 案例 探究土壤微生物对淀粉的分解作用 实验步骤 将取自农田的土壤制成土壤浸出液 放在烧杯中静置一段时间 另取两只烧杯 编号为a b 加入等量的淀粉糊 在a烧杯中加入30ml土壤浸出液 b烧杯中加入 在室温条件下放置7天后 从a烧杯中取20ml溶液 分别加入a1和a2两支试管各10ml 从b烧杯中取20ml溶液 分别加入b1和b2两支试管各10ml 在a1和b1中加入碘液 在a2和b2中加入 并进行处理 观察各试管的 记录实验结果 解析 1 对照实验中自变量的处理方法 案例 中实验的自变量是土壤微生物的有无 对照组不做处理含有微生物 实验组应不含微生物 应进行灭菌处理 案例 中实验的自变量是分解淀粉的微生物的有无 a组土壤浸出液含有微生物 b组烧杯中加入的液体应不含微生物 因此可加入等量的蒸馏水 2 验证不同糖类需要的试剂 淀粉遇碘液变蓝 淀粉分解产生的还原糖遇斐林试剂在加热的情况下产生砖红色沉淀 答案 1 灭菌土壤微生物 2 30ml 等量 蒸馏水 无菌水 等量的 斐林试剂加热 颜色变化 一 利用 拼图法 分析能量去向的方法 典例1 某同学绘制了如图所示的能量流动图解 下列叙述正确的是 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 选a 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 方法归纳 利用 拼图法 可以直观地表示生态系统中能量流动的去向 具体分析如下 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 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 易错提醒 1 流入各级消费者的总能量指的是该级消费者同化的总能量 消费者粪便中所含有的能量不能计入其同化的总能量中 因此 同化量 摄入量 粪便中的能量 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 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 i j 二 生态系统各成分的确定方法 典例2 如图为生态系统中碳循环过程 其中甲 乙 丙 丁构成生态系统的生物群落 箭头表示物质循环方向 下列相关叙述中错误的是 a 图中 过程可以表示绿色植物的光合作用b 缺少类群甲则生态系统的物质循环不能正常进行c 类群丙无氧呼吸是产生大气中气体x的途径之一d 碳在乙 丙中以有机物的形式存在 解析 选c 由题图可知 气体x为二氧化碳 类群乙为生产者 类群丙为消费者 类群甲为分解者 类群丙无氧呼吸不能产生二氧化碳 联系生物群落与无机环境的两种成分是生产者和分解者 如果甲缺少 生态系统的物质循环将不能正常进行 碳在乙 丙中以有机物形式存在 方法归纳 以碳循环为例分析三种典型的模式图 从而总结方法 具体如下 1 碳循环过程示意图 2 将上图换成字母 并尝试判断四种成分 找依据 如下面三种变式图 图形解读 图1 先根据双向箭头确定a和b应为生产者或非生物的物质和能量 其中由多个内指箭头可判断b为非生物的物质和能量 不能写 无机环境 再根据a d c d 确定d为分解者 剩下c为消费者 图2 根据a与c之间的双向箭头及c有多个内指箭头判断 a和c分别是生产者和非生物的物质和能量 根据a b d的碳都流向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 首先找出相互之间具有双向箭头的两个成分即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 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 易错提醒 1 在判断时由于没考虑生产者和消费者 分解者的关系 容易将生产者和非生物的物质和能量颠倒 2 消费者接受一个箭头而出发两个 分解者则接受两个而出发一个 两者之间物质流动方向为消费者到分解者 3 在具体物质循环图中 特别注意化学燃料等其他环节的关系判断 1 下列不属于生物群落中的碳返回大气的途径是 a 生物的呼吸作用b 某些细菌的化能合成作用c 分解者的分解作用d 森林火灾 解析 选b 某些细菌的化能合成作用是把自然环境中的碳固定为有机物的过程 不是返回大气的过程 生物群落中的碳返回大气的途径包括生物的呼吸作用 分解者的分解作用以及生物中有机物的燃烧等 2 如图所示 a b c d e f各代表一种生物种群 下列对该图分析合理的是 a 该图表示一个生物群落b 该图表示一个生态系统c 若d种群为增长型年龄组成 则e种群密度将逐渐增大d 图中c种群获得的能量占a种群能量的10 20 解析 选c 该图中缺少分解者 多了非生物的物质和能量 不是群落 也不是生态系统 对于增长型种群 其种群密度将逐渐增大 e种群也会随之增大 图中b c和f属于第二营养级 其能量之和占a种群能量的10 20 3 如图为某一生态系统的能量金字塔 其中 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 是初级消费者b 为分解者c e1为太阳能 e2为热能d 能量可在食物链中循环利用 解析 选c 能量金字塔中 表示生产者 和 表示消费者 分别代表第二 三 四营养级 食物链可表示为 该生态系统的全部能量为 所固定的全部太阳能 用e1表示 e2表示各营养级由于呼吸作用产生的热能 能量在食物链中只能单向传递 并且随营养级的升高逐级递减 4 下表是某生态系统食物网中 甲 乙 丙 丁四种生物有机物同化量的比例关系 下列关于该食物网推断最不可能的是 a 以上四个种群至少构成两条食物链b 甲 乙两种群不可能处于同一营养级c 乙 丙以甲为食物 丁以乙 丙为食物d 第一营养级同化的能量不可能全部被第二营养级利用 解析 选c 根据生态系统的能量传递效率是10 20 则甲一定处于第一营养级 若只有甲为第一营养级 则第二营养级有机物的同化比例在8 6 17 2 若只有乙为第二营养级 则第三营养级有机物的同化比例在1 2 2 4 第三营养级有丙 丁 食物链有两条 若第一营养级不只有甲一种 则食物链也是至少两条 a正确 若甲 乙为同一营养级 则第二营养级有机物的同化比例在9 8 19 6 而丙 丁的同化量只有2 0 故甲 乙不可 能处于同一营养级 b正确 若乙 丙以甲为食物 丁以乙 丙为食物 乙 丙同化量的10 20 是1 31 2 62 c不可能 第一营养级同化的能量一部分被自身呼吸作用消耗 还有一部分不能被下一营养级利用 第一营养级同化的能量不可能全部被第二营养级利用 d正确 5 如图为一个生态系统的模式图 下列相关叙述正确的是 a 若图表示该生态系统的碳循环 则丁为微生物b 若图表示该生态系统的碳循环 则丙处于最高营养级c 若丁为沼气池 沼渣 沼液作为甲的肥料 使能量循环利用d 若乙为初级消费者 则乙种群的有机物总量比甲的少 解析 选d 若图表示该生态系统的碳循环 甲为生产者 乙为消费者 丙为分解者 丁为无机环境 若图表示该生态系统的碳循环 丙为分解者 不出现在食物链中 若丁为沼气池 沼渣 沼液作为甲的肥料 使无机物循环利用 若乙为初级消费者 甲则为生产者 初级消费者的有机物总量比生产者的少 6 据图回答问题 1 与 有关的生理过程是 共同表示的生理过程是 2 共同表示的生理过程是在植物体细胞内的上进行的 3 大气中co2的来源有动植物的细胞呼吸 等 解析 1 图中 为生产者从大气中吸收co2的过程 即为植物的光合作用 而且植物也可通过细胞呼吸分解有机物以co2的形式释放到大气中 消费者为异养型生物 直接分解有机物获得能量 可以将葡萄糖分解为丙酮酸进而分解产生co2和 h h 和来自空气中的o2结合形成h2o 这就是一个完整的有氧呼吸过程 2 过程表示植物利用h2o经过光反应产生o2的过程 是在植物体细胞中叶绿体的类囊体膜上进行的 3 大气中co2除来自生产者 消费者的细胞呼吸 还来自分解者的分解作用 以及人类对石油 煤 天然气等大量化学燃料的燃烧 答案 1 细胞呼吸 光合作用有氧呼吸 2 叶绿体的类囊体膜 3 分解者的分解作用化学燃料的燃烧 7 2011 海南高考 下列关于生态系统的叙述 正确的是 a 生态系统中生产者得到的能量必然大于消费者得到的能量b 生态系统中的信息传递对所有捕食者都必然是有利的c 生态系统的食物链中营养级越高的生物 其体型必然越大d 生态系统的食物链中营养级越高的生物 其体型必然越小 解析 选a a项 生态系统的能量流动传递的效率是10 20 因此生产者得到的能量必然大于消费者得到的能量 b项 生态系统的信息传递具有双向性 不可能都对捕食者有利 有的对于被捕食者有利 如鸟的叫声 提醒同伴有捕食者等 c d两项 生态系统的食物链中 动物的体型与营养级的高低关系不大 如大象比狮子