(江苏专用)2019版高中生物全程练习方略配套资料3生态系统的能量流动和物质循环

第2、3节生态系统的能量流动和物质循环一、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.据图补充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呼吸作用热能下一营养级分解者二、能量流动的特点及意义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_________的利用。(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对___________的部分。相邻两个营养级同化量单向流动逐级递减人工生态系统最有效人类最有益【点拨】相邻两营养级之间能量传递效率只有10%～20%，因此食物链中营养级一般不超过4～5个。

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_________。2.碳循环(1)循环形式：①无机环境与生物群落之间：_____。②生物群落内：以________形式沿_________________传递。化学元素生物群落无机环境全球性CO2有机物食物链和食物网(2)图解：植物动物摄食枯枝落叶、尸体、粪便煤、石油、天然气等化学燃料大气中的CO2库分解者分解作用呼吸作用光合作用呼吸作用燃烧【点拨】生态系统物质循环的物质是指生物体的基本元素，而非其组成的化合物；在循环过程中伴随着复杂的物质和能量的转化。

【思维判断】1.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。2.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】研究能量流动使能量得到最有效利用，实现能量的多级利用，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分，而非全部。××3.碳在无机环境中存在形式是CO2。()【分析】碳在无机环境中的存在形式是CO2和碳酸盐。4.物质循环是能量流动的载体，能量流动是物质循环的动力。()【分析】物质作为能量载体，使能量沿着食物链(网)流动；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。×√能量流动的过程1.能量的输入光能有机物中的化学能2.能量的传递(1)传递途径：食物链和食物网。(2)传递形式：有机物中的化学能。光合作用3.能量流动的图解某营养级同化的总能量绝大部分以热能散失用于该营养级生物生长发育、繁殖等；储存于生物体内①同化为自身的能量以粪便形式排出（含上一营养级的能量）吸收②未吸收第一年第一年未利用分解者③④有机残体分解者第二年下一营养级体内遗体残骸被捕食死亡图解分析：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：a.自身呼吸消耗；b.流入下一营养级；c.被分解者分解利用；d.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。【高考警示钟】动物的同化量不等于摄入量(1)概念差异。①同化量：指被消费者消化吸收的物质所含有的能量。②摄入量：指消费者摄入的物质所含有的能量。(2)二者关系。真正流入下一营养级的能量，应该是该营养级生物的同化量，该营养级生物排出的粪便中的能量没有被该营养级生物同化，应属于上一个营养级的同化量，即同化量=摄入量-粪便量。【典例训练1】如图表示某生态系统的能量锥体图，P为生产者，Q1为初级消费者，Q2为次级消费者。对图中的各营养级所含有的能量进行分类剖析。其中分析不正确的是()(注：图中a、a1、a2表示上一年留下来的能量，e、e1、e2表示呼吸消耗量)A.b+c+d+e为本年度流入该生态系统的总能量B.c1表示初级消费者中被次级消费者所同化的量C.b和d之一，可代表生产者传递给分解者的能量D.初级消费者产生的粪便中所含的能量包含在c中【解题指南】1.知识储备(1)生态系统能量传递的途径与形式；(2)食物链中每一营养级的能量的来源与去路。2.解题关键：明确能量锥体图中每段所代表的含义，分析能量流动的传递过程。【解析】选D。结合图形分析知，b+c+d+e为植物光合作用利用的光能(固定的能量)，即流入该生态系统的总能量；c1代表初级消费者流入次级消费者的能量即被次级消费者所同化的量；b和d可代表生产者传递给分解者的能量和未利用的能量；初级消费者产生的粪便中所含的能量属于生产者同化的能量，应在b或d中。【互动探究】(1)如果此生态系统每年的能量锥体图都与B图一样，预测这个生态系统的生物量变化趋势。提示：增加。分析：B图中，每个营养级都有上年剩余的生物量，按照这个趋势，这个生态系统的生物量会增加。(2)这一年，P和Q1之间的能量传递效率是多少？提示：c/(b+c+d+e)。分析：P本年的同化量是b+c+d+e，Q1本年的同化量是c，则能量传递效率是c/(b+c+d+e)。【变式备选】在一个草原生态系统中，如果要研究被第二营养级同化的能量去向，不应包括下列选项中的()A.羊的呼吸消耗量B.羊的粪便量C.羊的生长量D.部分死亡羊的重量【解析】选B。生产者所固定的能量被第二营养级摄入后，一部分被第二营养级的生物同化，用于生长、发育和繁殖及通过呼吸作用消耗，还有一部分未被同化，通过粪便等排出体外。因此羊的粪便量不是被羊同化的能量去向。能量流动的相关分析1.流动特点的原因分析(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各营养级的能量有多个流动去向，不可能100%地流入到下一个营养级中。2.能量传递效率(1)计算公式：相邻营养级间传递效率=(2)一般生态系统中能量传递效率大约为10%～20%。【技巧点拨台】能量传递效率相关“最值”计算选最短食物链按×20%计算知低营养级求高营养级获能量最多获能量最少选最长食物链按×10%计算知高营养级求低营养级需最多能量选最长食物链按÷10%计算需最少能量选最短食物链按÷20%计算【典例训练2】(2011·海南高考)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【解题指南】1.考查实质：本题考查生态系统中能量传递的特点，特别是对能量传递特例的考查。2.解题关键：理解生态系统中能量传递的过程，同时能够准确利用逆向思维找出能量传递的特例。【解析】选A。生态系统的能量传递效率是10%～20%，因此生产者得到的能量必然大于消费者得到的能量；生态系统的信息传递具有双向性，不可能都对捕食者有利，有的对于捕食者不利，如乌贼遇到天敌喷出墨汁，就不利于捕食者捕食；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，如大象比狮子体型大，但是它的营养级比狮子低。【变式备选】如图为一个草原生态系统的食物链，E1、E2、E3、E4分别表示流入牧草、昆虫、鸟、鹰的能量，下列说法不正确的是()牧草昆虫鸟鹰A.这些生物形成的数量金字塔与能量金字塔基本一致B.(10%)3≤E4/E1≤(20%)3C.牧草的大部分能量传给了昆虫D.捕食关系对维持群落的稳定有重要作用【解析】选C。一般而言，营养级越高，该营养级的能量越少，生物数量也越少；能量的传递效率在10%～20%之间，因此鹰从牧草处获得的最多能量为(20%)3(E1)，最少能量为(10%)3(E1)；牧草传递给昆虫的能量最多为20%；各种生物之间的捕食和被捕食关系(相互制约)，使其数量不会有明显变化，因此捕食关系对维持群落的稳定有重要作用。生态系统的物质循环1.实例——碳循环(1)大气中的碳元素进入生物群落，是通过植物的光合作用或微生物的化能合成作用完成的。(2)碳元素在生物群落与无机环境之间循环的主要形式是CO2；碳元素在生物群落中的传递主要沿食物链和食物网进行，传递形式为有机物。(3)碳元素在无机环境与生物群落之间传递时，只有生产者与无机环境之间的传递是相互的，其他成分之间的传递都是单向的。(4)用碳循环过程理解生态系统的发育状态(不考虑人工排放CO2)①若从大气进入生物群落的CO2量＞从生物群落进入大气的CO2量，则生态系统处于成长阶段；②若从大气进入生物群落的CO2量≈从生物群落进入大气的CO2量，则生态系统处于相对稳定阶段；③若从大气进入生物群落的CO2量＜从生物群落进入大气的CO2量，则生态系统往往处于衰退阶段。2.温室效应(1)主要成因：大量使用化学燃料，打破了生物圈中碳循环的平衡，大气中的二氧化碳迅速增加。(2)影响：地球气候异常，灾难性气候增加；温度上升，冰川融化，导致海平面上升，沿海国家和地区可能被海水淹没。(3)解决方法：①减少化学燃料的使用，开发新的能源，改进能源结构，如利用风能、水能、核能等。②多植树造林，增加CO2从大气进入生物群落的量。3.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)形式特点范围联系以有机物为载体单向流动、逐级递减生态系统各营养级主要是无机物全球性、循环性生物圈(全球性)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项目能量流动物质循环(以碳循环为例)图示【技巧点拨台】碳循环的总结(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。【典例训练3】(2012·南通模拟)甲图是生态系统的碳循环示意图，乙图表示一个长期有效的生态系统中的食物网，请回答下列问题：(1)甲图生态系统中碳循环首先依赖于____________。图中①②③过程中碳流动形式的不同点是________________________。(2)甲图中分解者通过____________和____________两种方式将碳放回大气中。(3)乙图食物网中的肉食动物是____________，若人们想通过此生态系统更多地得到种群X，你认为达到目的的最有效手段是____________。【解题指南】1.考查实质：生态系统的物质循环和食物网。2.解题关键：(1)生态系统物质循环与生物个体代谢的关系；(2)碳循环的形式；(3)分解者在物质循环中的作用。【解析】(1)生态系统中的碳循环是指生态系统中的碳元素在生物群落与无机环境之间的循环，碳元素主要以二氧化碳的形式通过光合作用进入生物群落，即图中①过程。碳元素主要以二氧化碳的形式返回到大气中，即图中③过程，碳在生物群落内是以有机物的形式流动的，即图中的②过程。(2)分解者分解有机物的过程中使碳元素返回到无机环境中，分解者的分解作用包括有氧呼吸和无氧呼吸两种方式。(3)由图可知W为生产者，故X、H为肉食动物。要想获得较多的X，应使W同化的能量消耗最少，故应除去G、S种群。答案:(1)生产者的光合作用①③过程中以CO2的形式流动，②过程中以含碳有机物的形式流动(2)有氧呼吸无氧呼吸(3)X、H除去此生态系统中的G、S种群【变式备选】大气中CO2过多与碳循环失衡有关。哥本哈根世界气候大会所倡导的低碳生活获得普遍认同。根据如图所作出的判断不正确的是()A.增加自养生物种类和数量有利于降低大气中的CO2含量B.大气中CO2的增加主要与异养生物②的数量增加有关C.该生态系统中的所有自养生物与所有异养生物构成了生物群落D.该图能表示物质循环过程，不能准确表示能量流动方向【解析】选B。降低大气中的CO2含量，主要通过生产者的光合作用来完成；大气中CO2的增加主要是由化学燃料的大量燃烧引起的，异养生物的数量增加对大气中CO2的浓度改变不会有很大影响；生物群落包括生产者、消费者、分解者，其中生产者属于自养型，消费者、分解者都为异养型；物质是循环的，能量流动是单向逐级递减不循环的，故题图不能准确表示能量流动方向。【变式备选】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①②③④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【解题指南】1.考查实质：本题结合图形考查生态系统中物质循环、能量流动的过程和关系，考查学生对图形的分析能力。2.解题思路：从生态系统的能量流动和物质循环的关系简图入手，正确理解能量流动的起点、物质循环的形式以及两者之间的关系。【解析】选C。A项和B项，物质循环和能量流动的联系：物质作为能量的载体，使能量沿着食物链(网)流动；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项，生产者固定的太阳能的总量包括三部分：生产者自身的呼吸作用散失的能量、生产者流向初级消费者的能量、生产者流向分解者的能量，其中能量①和能量④代表所有生物的呼吸作用散失的能量；D项，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，在生物群落内部以有机物的形式传递。探究实验中的变量分析与控制——生态系统中分解者的作用【案例】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Ⅰ：探究落叶在土壤微生物的作用下是否发生腐烂(分解)。对实验组土壤应该进行_______处理，尽可能排除_______的作用。组别对照组实验组处理情况不做处理的带落叶的土壤进行过处理的带落叶的土壤将等量的带落叶的土壤，用带有编号的相同的塑料袋分别包扎好，并埋在5cm深的土壤中设计思路：(2)案例Ⅱ：探究土壤微生物对淀粉的分解作用。实验步骤：①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。②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______。③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；④在A1和B1中加入碘液；在A2和B2中加入______，并进行_____处理。⑤观察各试管的______，记录实验结果。【命题人透析】(1)对照实验中自变量的处理方法：①案例Ⅰ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。②案例Ⅱ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：①淀粉遇碘液变蓝；②淀粉分解产生的还原糖遇斐林试剂在水浴加热的情况下产生砖红色沉淀。【标准答案】(1)灭菌土壤微生物(2)②30mL(等量)蒸馏水(无菌水)④(等量的)斐林试剂水浴加热⑤颜色变化【阅卷人点评】得分要点本题的所有答案都是惟一的，只有符合标准答案才能得分。失分案例(1)第2空错答为“无关变量”。(2)②答案不严谨，只答出“蒸馏水”。④第2空答案不严谨，答为“加热”。1.有关生态系统中能量流动的叙述不正确的是()A.生态系统中能量流动是从太阳辐射光能开始的B.生态系统中流动的能量几乎全部来源于太阳能C.生态系统中的能量流动是逐级递减和单向流动的D.生态系统离开外界环境的能量供应就无法维持【解析】选A。流入生态系统的总能量是生产者固定的太阳能总量，也就是从生产者固定太阳能开始的。生态系统的能量除少数来自化能合成的生物以外，几乎全部来源于太阳能。生态系统中能量流动特点是单向流动、逐级递减，若缺少外界环境的能量供应，生态系统就无法维持。2.如图所示为生态系统中能量流动图部分示意图，①②③④各代表一定的能量值，下列各项中不正确的是()生产者初级消费者次级消费者三级消费者分解者①②④③A.①表示流经生态系统内部的总能量B.从能量关系看②>③+④C.一般情况下，②为①的10%～20%D.生物与生物之间吃与被吃的关系不可能逆转，所以能量流动具有单向性【解析】选A。①表示初级消费者同化的能量，从能量关系看②=③+④+呼吸作用散失的能量+未被利用的能量，一般情况下，②为①(相邻两个营养级之间能量传递的效率)的10%～20%，生物与生物之间吃与被吃的关系不可能逆转，说明能量沿食物链由低营养级流向高营养级，不能逆转，即能量流动具有单向性。3.目前地球大气中CO2浓度增高，形成温室效应，地球表面的温度也有所提高，这将造成土壤沙漠化等恶果，导致CO2浓度增高的主要原因是()A.人口剧增，呼出CO2增多B.工业污染和自然资源的不合理利用C.大量生物遭灭绝D.自然因素破坏了生态平衡【解析】选B。人口剧增，呼出的CO2中“碳”直接或间接来自生产者，不会使CO2增多太多；而工业污染和化学燃料的不合理利用，使贮存了几亿年的碳在短时间内以CO2的形式大量散失到大气中，破坏了碳平衡，使CO2浓度增高，是主要原因。4.从生态系统物质循环的角度看，人体内碳元素的根本来源是()A.大气中的CO2B.生产者C.分解者D.消费者【解析】选A。人体内的碳元素来源于食物中的有机物，而有机物来源于光合作用，光合作用产生的有机物中碳的来源是大气中的CO2。5.(多选)(2012·盐城模拟)如图为一个普通的生态系统能量流动模型，图中方框表示各营养级，箭头表示能量流动方向。据图分析下列有关叙述中错误的是()A.不考虑有机物质输入，流经生态系统的总能量就是入射日光能B.对于人工鱼塘生态系统，有机物质输入大于日光能输入C.若植食动物的摄入量为a，则顶位肉食动物最多可获得a/25的能量D.能量的输出包括群落呼吸产生的热能和贮存的现成有机物【解析】选A、C、D。流经生态系统的总能量指生产者固定的太阳能，而不是入射的太阳能；人工鱼塘需要投入大量饵料，即有机物质输入大于日光能输入；摄入量中有一部分是不能被该营养级固定的，这部分不能进行传递，进行传递的是被营养级固定的那部分；能量的输出包括呼吸产热和被分解者利用的部分能量。

6.请回答：(1)碳在生物群落与无机环境之间的循环主要以________的形式进行。驱动整个生态系统运转的能量主要来源于________的太阳能。(2)分解者通过__