高三生物一轮课件：第3单元 生态系统和环境保护 必修3 第3单元 第2讲生态系统的能量流动和物质循环

抓住3个基础知识点掌握2个核心考点高效训练6道题提能课时限时检测第2讲生态系统的能量流动和物质循环一、能量流动的过程(如图)抓住3个基础知识点1．补充图中标号代表的内容①_______，②__________，③___________，④_________，⑤________。生产者初级消费者次级消费者呼吸作用分解者2．过程名师点拨有关能量流动的两个易错点(1)某一营养级生物排出的粪便量不属于该营养级的同化量，应属于上一营养级的同化量。(2)同化量不等于摄入量，其关系为摄入量＝同化量＋粪便量二、能量流动的特点和意义1．能量传递效率：是指_____________之间______的比值。2．能量流动的特点：_________、_________。3．研究意义(1)帮助人们科学规划、设计_____________，使能量得到_____利用。(2)帮助人们合理地调整生态系统中的能量流动关系，使能量持续高效地流向___________的部分。相邻两营养级同化量单向流动逐级递减人工生态系统高效对人类有益三、物质循环1．概念(1)物质：组成生物体的_________，如C、H、O、N、P、S。(2)循环范围：_________和_________之间。(3)循环特点：具有______。化学元素生物群落无机环境全球性2．碳循环(1)循环途径(2)循环形式碳在生物群落与无机环境之间主要以_____形式循环。(3)与能量流动的关系：二者同时进行，相互依存，不可分割。(4)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，形成一个统一整体。CO2各种组成成分1．(2012·海南高考)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、乙和分解者所储存的能量之和是输入该生态系统的总能量【解析】

根据题中简图可知，甲能够固定太阳能，为生产者，乙从甲中获取能量，为消费者，A正确；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，B正确；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，C正确；输入该生态系统的总能量是生产者甲固定的太阳能总量，D不正确。【答案】

D2．下图为生态系统能量流动示意图，下列等式中不可能成立的是(

)A．B2＝A×(10%～20%)B．A＝F＋B1＋C1＋D1＋E1C．A－(B1＋B3)＝C1＋C2＋C3D．C3＝B2×(80%～90%)【解析】

由于B2＝C1＋C2＋C3，C2＝B2×(10%～20%)，所以C3<B2×(80%～90%)。从长时间考虑，进入生态系统的能量都以热能的形式散失，即A＝F＋B1＋C1＋D1＋E1。【答案】

D3.某同学通过分析蛇的食性绘制了如图所示的食物关系。假定一条1kg的蛇，4/5的食物来自鼠，1/5的食物来自蛙。按能量流动的最高效率计算，此蛇间接消耗的植物为(

)A．45kg

B．22.5kg

C．90kg

D．20kg【解析】

依题意知此蛇间接消耗的植物为(4/5)÷20%÷20%＋(1/5)÷20%÷20%÷20%＝45kg。【答案】

A4．(2013·江西省师大附中高三三模)下图是某草原生态系统功能图解(图中数字代表某过程的能量数值，单位是kJ)。下列分析错误的是(

)A．碳元素在甲、乙、丙及分解者之间以有机物的形式传递B．同一营养级生物之间的关系主要是竞争C．甲→乙的能量传递效率低于乙→丙D．该生态系统稳态的维持离不开信息传递【解析】

碳元素在群落内以有机物的形式传递，在群落与无机环境之间以二氧化碳形式传递；同一营养级生物之间由于争夺食物资源而形成竞争关系；甲→乙的能量传递效率为200/1300＝15.5%，乙→丙的能量传递效率为20/200＝10%；任何生态系统稳态的维持都离不开信息传递。【答案】

C5．(2013·临沂高三二模)在温室内施用农家肥，同时培养蘑菇，既能为蔬菜提供无机盐又能提升室内温度。下列有关叙述正确的是(

)A．流入温室大棚的能量包括生产者固定的能量和蘑菇等呼吸提供的热能B．蘑菇等微生物通过分解作用分解有机物，属于分解者C．碳在生产者和分解者之间以CO2的形式循环流动D．利用昆虫信息素诱捕大棚内有害昆虫，属于化学防治【解析】

流入温室大棚的能量是生产者固定的能量，不包括蘑菇等呼吸提供的热能；生产者的残枝落叶中的有机物被分解者分解，而分解后主要以CO2的形式进入生产者；利用昆虫信息素诱捕大棚内有害昆虫，应属于生物防治。【答案】

B6．(2014·安徽省阜阳一中高三模拟)巢湖，中国五大淡水湖之一，位于安徽省中部。某生态学科研小组对巢湖进行调查后，得到了如图所示的食物网和表中的能量数据，请分析回答问题。(1)图中没有标出的生态系统的成分是____________________。(2)该生态系统中共有________条食物链，营养级最高的生物是________，它最高处于第________营养级。丁和戊的种间关系是________。生物类群同化的能量[102千焦/(m2·年)]甲8100丙600丁120乙900戊210庚30

(3)表中，甲生物同化的能量，除了一部分流向下一营养级外，其他的去向有____________________________。(4)能量在第一营养级和第二营养级之间的传递效率为________。(5)如果去除该生态系统中的丙和丁，则庚的数量将________，种群丁以种群丙为食，种群丙中的能量流向了种群丁，这说明种群丙和种群丁之间信息传递是________。(6)由于生活污水大量排入，使该生态系统遭到破坏，原因是污染超过了该生态系统的________________。【解析】

(1)由题干信息“食物网”可知未标出的生态系统的成分有分解者、非生物的物质和能量。(2)读图知该生态系统中的食物链有：甲→乙→戊→庚；甲→丙→戊→庚；甲→丙→丁→戊→庚；其中庚处于第4或5营养级；丁和戊的共同食物是丙且戊捕食丁即二者为竞争、捕食关系。(3)甲生物同化的能量除了一部分流向下一营养级外，其他的去向有自身呼吸作用散失、流向分解者、未被利用。(4)能量在第一营养级和第二营养级之间的传递效率为(600＋900)/8100≈18.52%

(5)除去丙和丁，减少了能量的流失与利用，使能量较多的流向下一营养级，导致庚的数量增加；种群丙和种群丁建立的捕食与被捕食的关系，说明了信息传递是双向的。(6)生态系统本身有自我调节能力，当超过其调节限度时，生态系统遭到破坏甚至崩溃。【答案】

(1)分解者、非生物的物质和能量(2)3庚5竞争和捕食(3)自身呼吸作用散失、流向分解者、未被利用(至少2项)(4)18.52%

(5)增加双向传递(6)自我调节能力纵横联系·理脉络关键语句·熟记忆1.生态系统的能量来自于生产者固定的太阳能，经食物链和食物网的传递，最终以热能形式散失。2．输入第一营养级能量的四个去向：一部分呼吸消耗以热能形式散失；一部分用于生产者自身生长、发育繁殖储存于有机物中；一部分随残枝败叶被分解者分解；另一部分则被初级消费者摄入体内流入第二营养级。3．生态系统能量流动具有两个明显特点，即：能量流动是单向的；能量在流动过程中逐级递减，有效传递率只有10%～20%。4．组成生物体的C、H、O、N、P、S等元素，都不断进行着从无机环境到生物群落，又从生物群落到无机环境的循环过程，即生态系统的物质循环，具有全球性和循环流动的特点。5．能量流动和物质循环是生态系统的主要功能，二者同时进行，相互依存，不可分割，物质是能量流动的载体，能量是物质循环的动力。考点一[69]能量流动的过程和特点掌握2个核心考点考题引领下列说法是否正确？(用“√”或“×”)1.(2013·四川高考T6B)防治稻田害虫，可提高生产者与消费者之间的能量传递效率。(

)2．(2010·海南高考T23(1))驱动整个生态系统运转的能量主要来源于绿色植物固定的太阳能。(

)3．(2012·安徽高考T30Ⅱ(3))田鼠和鼬都是恒温动物，同化的能量中一部分用于生长、发育、繁殖等生命活动，其余在呼吸作用中以热能形式散失。(

)4．(2009·江苏高考T17A)虎等大型肉食动物容易成为濒危物种适宜用生态系统中能量流动规律进行合理分析。(

)5．(2012·四川高考T31Ⅰ(3))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能量流动关系，使人们从中更多获益。(

)【提示】

1.×，防治害虫，可使能量流向对人类最有益的部分，而不能提高能量传递效率。2.√3．√

4.√

5.√一、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：(1)自身呼吸消耗；(2)流入下一营养级；(3)被分解者分解利用；(4)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。二、能量流动特点及原因分析1．单向流动：(1)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。(2)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：(1)各营养级生物都会因呼吸作用消耗大部分能量。(2)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。三、能量传递效率1．10%～20%，即输入某一营养级的能量中，只有10%～20%的能量流入到下一个营养级。计算方法为：3．能量的最值计算设食物链A→B→C→D，分情况讨论(如下表)：现实问题思路求解D营养级净增重M至少需要A营养级的量YM/(20%)3＝Y最多需要A营养级的量YM/(10%)3＝YA营养级净增重ND营养级最多增重的量YN(20%)3＝YD营养级至少增重的量YN(10%)3＝Y能量流动的特点1．如图为某生态系统中能量流动示意图，以下叙述不正确的是(

)—————[考向预测练1]—————

A．能量流动是从甲固定的太阳能开始的，流入该生态系统的总能量为1250kJB．从乙到丙的能量传递效率为15%C．将乙和丙的粪便作为有机肥还田，可以提高能量传递效率D．食物链的营养关系一般不可逆，这决定了能量流动的单向性【解析】

本题考查生态系统中能量流动的特点。能量流动从生产者固定的太阳能开始，流入该生态系统的总能量是生产者固定的太阳能总量，即175＋200＋875＝1250kJ；从乙到丙的能量传递效率是30÷200×100%＝15%；将乙和丙的粪便作为有机肥还田，不能提高能量传递效率；食物链的营养关系一般不可逆，所以能量流动具有单向性。【答案】

C能量流动的过程2．如图为某生态系统中生产者与初级消费者的能量流动图解，已知生产者的总能量为a，其中字母代表了能量，则下列叙述不正确的是(

)—————[考向预测练2]—————

A．从生产者到下一营养级的能量传递效率为a′/aB．c代表第二营养级用于生长、发育和繁殖的能量C．d代表用于呼吸作用消耗的能量D．b代表第二营养级的同化量【解析】

由题干中的信息可知，a′只能代表第二营养级摄入的能量，b代表第二营养级的同化量，其中d代表用于呼吸作用消耗的能量，c是指第二营养级用于生长、发育和繁殖的能量。【答案】

A考点二[70]生态系统的物质循环及与能量流动的关系考题引领下列说法是否正确？(用“√”或“×”)1.(2013·江苏高考T26(4)改编)在稻田中放养鱼增加了生态系统中营养结构的复杂性，从而增加了该生态系统中物质循环和能量流动的速率。(

)2．(2010·海南高考T23(2))分解者通过有氧呼吸和无氧呼吸的方式将有机物分解成CO2等释放到无机环境中。(

)3．(2010·新课标全国卷ⅡT3D)植物可通过呼吸作用和光合作用参与生态系统的碳循环。(

)4．(2010·广东高考T26(4))由于过度的人工碳排放，破坏了生态系统的碳平衡，导致大气中二氧化碳浓度增加并引起全球气候变化。(

)5．(2013·桐城模拟)生态系统中的能量可驱动物质循环。(

)【提示】

1.√

2.√

3.√

4.√

5.√一、碳循环(如图)1．碳的存在形式(1)生物群落内：以有机物形式存在。(2)无机环境中：以CO2和碳酸盐形式存在。2．碳的循环形式碳在生物群落和无机环境中主要以CO2的形式循环。3．与碳循环有关的生理过程光合作用、呼吸作用和分解作用，其中分解作用的主要过程是分解者的呼吸作用。4．实现碳在生物群落和无机环境之间进行循环的关键是生产者和分解者。二、物质循环与能量流动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主要是无机物特点单向流动、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)联系同时进行、相互依存、不可分割①能量的固定、储存、转移和释放，离不开物质的合成和分解②物质是能量沿食物链(网)流动的载体③能量是物质在生态系统中往复循环的动力图示碳循环的过程3.(2014·银川模拟)地球上的三个碳库为大气圈库、水圈库和生物库，碳在生物和无机环境之间迅速交换。右图是自然界碳循环的简图，下列叙述错误的是(

)—————[考向预测练1]—————

A．甲为分解者，乙为消费者，丙为生产者B．①②③表示CO2经甲、乙、丙的呼吸作用进入大气C．④过程表示大气中的CO2进入生物群落的主要途径D．碳元素以无机物形式在丙→乙→甲所示的渠道流动【解析】

由图示箭头的指向可知丙为生产者，乙为消费者，甲为分解者；④为光合作用，⑤为同化作用，①②③为呼吸作用；碳元素以有机物形式在丙→乙→甲所示的渠道流动。【答案】

D碳循环与能量流动的综合4．下图是某生态系统的物质和能量流向示意图。有关叙述正确的是(

)—————[考向预测练2]—————

A．X1过程需要通过绿色植物、蓝藻和化能自养细菌共同完成B．X1过程吸收的CO2总量与Y1、Y2、Y3及Z过程释放的CO2总量相等C．Z1、Z2和Z3过程提供的有机物中的碳全部转变为Z过程释放的CO2D．该生态系统中X3过程的能量值约为X1过程的能量值的1%～4%【解析】

A项，X1表示光合作用不能表示化能合成作用。B项，X1过程吸收CO2总量合成的有机物除了被生物呼吸消耗外，还有一部分未被利用。C项，流向分解者的有机物不能全部被分解者分解，有一部分转变成了煤、石油等化石燃料。【答案】

D生物变异原因及类型的探究一、碳循环过程示意图二、解读三种形式的变式图1．若下图中A、B、C、D为生态系统的四种成分，可先根据双向箭头确定A和B应为生产者和非生物的物质和能量，其中有多个箭头指向B，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。2．若下图表示生态系统的碳循环示意图，根据A与C之间的双向箭头及有多个箭头指向C判断：A和C分别是生产者和大气中CO2库。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。3．若下图表示生态系统的碳循环示意图，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。(2014·青岛质检)下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(

)—————[1个示范例]—————

【解析】

物质循环和能量流动是相互依存的，物质循环是能量流动的载体。能量流动是物质循环的动力。图中的食物链是A→D→E→F，如果E的数量大量减少，则它的食物来源D的数量在短期内会增加，而它的天敌F的数量在短期内会因食物减少而减少。B属于分解者，而不是消费者。C为大气中的CO2库，碳在A与C之间是以CO2的形式流动的，而在生物群落之间是以含碳有机物的形式流动的。【答案】

C1.(2014·徐州高三摸底)下图表示生物圈中碳循环过程，其中A、B、C表示生态系统的不同成分。下列有关该图的分析正确的是(

)————[2个押题练]————A．图中生态系统中的食物链是A→B→CB．碳从生物群落进入无机环境的途径是③⑤⑦C．碳循环具有全球性，磷循环不具有全球性D．提高⑥过程有利于维持大气中的碳—氧平衡【解析】

从图中看出，A为分解者，生态系统中的食物链是B→C；碳从生物群落进入无机环境的途径是③生产者呼吸、⑤分解者呼吸和⑦动物呼吸；碳循环具有全球性，磷循环也具有全球性；提高⑥过程使O2消耗加大，CO2产生增多，不利于维持大气中的碳—氧平衡。【答案】

B2．(2014·大连高三测试)如图表示生态系统中碳循环的部分过程，其中甲、乙、丙、丁组成生物群落。下列分析错误的是(

)A．④增多是温室效应产生的主要原因B．图中箭头可以表示碳元素的循环方向C．甲、乙种间关系的调节还需要信息传递的作用D．无机环境中的CO2可以来自细胞呼吸【解析】

温室效应产生的主要原因是化石燃料的燃烧，④是分解者的呼吸作用；该图表示生态系统中碳循环的部分过程，故箭头可以表示碳元素的循环方向；分析题图可知，甲是生产者，乙是初级消费者，两者的种间关系需要通过信息传递进行调节；细胞呼吸产生的CO2能释放到无机环境中。【答案】

A1．如图所示是碳循环过程示意图，下列叙述正确的是(

)高效训练6

道题A．图中①～⑤所表示的生理过程是生物圈维持稳态的重要因素B．增加图中A、D、E等各营养级生物的数量可提高该生态系统的抵抗力稳定性C．图中的食物链只有3条D．大气中C的含量增多是造成温室效应的主要原因，通过控制B、D、E的活动和增加A的数量能得到缓解【解析】

参与碳循环的生理过程主要是生产者的光合作用、生产者和消费者的呼吸作用以及分解者的分解作用，都是生物圈维持稳态的重要因素，故A正确；生态系统中，生物种类越多，食物链和食物网的结构越复杂，生态系统越稳定，故B错误；图中的A、D、E只是代表营养级，所以不能确定图中食物链的数目，故C错误；图中参与碳循环过程的生物有生产者A，消费者D、E，分解者B，C为大气中的CO2库，造成温室效应的原因是大量化学燃料的燃烧，使大气中二氧化碳增多，缓解的措施主要是减少化学燃料的使用，其次是植树造林、开发新能源等，故D错误。【答案】

A2.如图为某一生态系统的能量金字塔，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ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．Ⅰ是初级消费者B．Ⅳ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】

依题意，Ⅰ表示生产者，Ⅱ表示初级消费者，Ⅲ表示次级消费者，Ⅳ表示三级消费者，E1为生产者固定的能量，应是太阳能，E2为各营养级的生物通过呼吸作用释放出的能量，应为热能。能量流动的特点是单向流动、逐级递减。【答案】

C3．研究人员以常规稻作(不放养鸭，使用农药和除草剂)作为对照，研究“稻鸭共生”生态系统中碳的输入与输出情况，统计结果如下表所示。下列叙述错误的是(

)生态系统输入碳(kg/hm2)部分输出碳(kg/hm2)人为输入总输入水稻籽粒鸭CO2等气态碳常规稻作287.7515329.817845.77－1819.36稻鸭共生1916.8818649.948700.63175.443629.94A．该生态系统中有一条含3个营养级的食物链是稻(杂草)→害虫→鸭B．上表中“人为输入”碳的途径主要有肥料和鸭苗、秧苗、鸭饲料等C．对于水稻种群的能量去向除了图示输出碳的途径外，还有流向下一营养级和流向分解者D．为进一步提高经济和生态效益可在稻田中适当放养植食性鱼【解析】

对于水稻种群的能量去向为：呼吸作用以热能的形式散失、流向下一营养级和流向分解者；在稻田中放养植食性鱼，可能导致水稻的产量降低。【答案】

D4．以下表示动物利用食物的过程。正确的分析是(

)A．恒温动物的④/③值一般高于变温动物B．哺乳动物的③/①值一般为10%～20%C．提高圈养动物生长量一般需提高③/②值D．食肉哺乳动物的③/②值一般低于食草哺乳动物【解析】

恒温动物需要消耗更多的能量维持体温，所以有机物质积累量(④)较少，其④/③值一般低于变温动物。哺乳动物与其猎物之间的能量传递效率应表示为③/(①＋未获取量)。食肉哺乳动物与食草哺乳动物的③/②值大小无法比较。③/②值越高，说明有更多的食入量转变成饲养动物的同化量，有利于提高动物的生长量。【答案】

C5．(2013·青岛一中一模)某草原生态系统一条食物链甲→乙→丙中，各种群对能量的同化、利用、传递等的部分数量关系如下表(单位：百万千焦)。已知该草原生态系统受到的太阳辐射为150000百万千焦，但其中149875百万千焦的能量未被生产者固定。下列有关计算不正确的是(

)种群同化量净生产量(净同化量)

呼吸消耗传递给分解者传递给下一营养级未被利用的能量甲65.53.015.041.5乙14.050.522.5丙21.4微量(不计)无A．流经该生态系统的总能量为125百万千焦B．甲净生产量为59.5百万千焦C．乙呼吸消耗的能量为10百万千焦D．能量从乙到丙的传递效率为14.3%【解析】

流经该生态系统的总能量为150000－149875＝