高考生物总复习 第8单元 生物与环境课件 第31讲 能量流动和物质循环 生态系统的稳态及其调节Word文件下载.docx

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③被肉食动物取食并同化。

④未利用。

3．能量流动特点

（1）单方向的，不可逆的。

（2）逐级递减，传递效率一般只有约10%。

4．从能量流动过程可以推知

（1）植食动物比肉食动物多。

（2）高营养级生物数量少、生物量小、能量少、价值高。

（3）一个生态系统必须不断地从外界输入能量才能维持其正常功能。

5．能量传递效率的公式

能量传递效率＝×

100%。

思考诊断

1．如图表示能量在两个营养级之间的流动过程，请据图思考下列问题：

（1）第一个营养级的同化量与其摄入量和粪便量有怎样的关系？

提示　同化量＝摄入量－粪便量。

（2）上一个营养级同化的总能量是不是全部流向下一个营养级？

为什么？

提示　不是。

一部分能量被自身呼吸所消耗，还有一部分被分解者所利用，总有一部分能量未被下一营养级利用。

2．如图表示A、B两个特定生态系统的能量金字塔。

请思考：

（1）一个吃玉米的人所获得的能量一定多于一个吃牛肉的人，对吗？

提示　不对。

就“玉米→人”与“玉米→牛→人”这两种食物链而言，前者环节较少，能量损耗较少，人获得的能量更多。

但就“一个个体”而言，由于不知道两人的食物量，一个吃玉米的人所获得的能量和一个吃牛肉的人获得的能量无法比较。

（2）若土壤中含相同浓度的难降解污染物，则A中的人比B中的人体内污染物浓度更高，还是更低？

提示　若土壤中含相同浓度的难降解污染物，则生态系统A中的人比B中的人体内污染物浓度应更低（生物放大作用）。

1．能量流动的过程图解

（1）能量的来源：

太阳能。

（2）起点：

从生产者固定的太阳能开始。

（3）总量：

流经生态系统的总能量，是生产者通过光合作用所固定的全部太阳能。

（4）渠道：

食物链和食物网。

（5）能量转化：

太阳能→有机物中的化学能→热能（最终散失）。

（6）流动形式：

有机物中的化学能。

（7）散失途径：

细胞呼吸，包括各个营养级自身的呼吸消耗以及分解者的细胞呼吸。

（8）能量散失的形式：

以热能形式散失。

2．流入某一营养级的能量来源和去路

（1）能量来源

（2）能量去向：

流入某一营养级（最高营养级除外）的能量去向可以从以下两个角度分析：

①定量不定时（能量的最终去路）

这一定量的能量不管如何传递，最终都以热能形式从生物群落中散失，生产者源源不断地固定太阳能，才能保证生态系统能量流动的正常进行。

②定量定时

如果是以年为单位研究，未被利用的能量将保留到下一年。

3．能量流动特点原因的分析

（1）单向流动的原因

①食物链中各营养级的顺序是不可逆转的，这是长期自然选择的结果，如肉食动物以植食动物为食，而植食动物不能以肉食动物为食，植物与植食动物的能量关系也是如此。

②各营养级生物通过呼吸作用所产生的热能不能被生物群落重复利用，因此能量无法循环。

（2）逐级递减的原因

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所利用的部分。

题型一　生态系统中的能量流动过程、特点

1．某生态系统中有A、B、C、D四种生物，构成食物链A→B→C，D为分解者，如图是该生态系统中能量流入B处发生的一系列变化示意图，下列说法错误的是（　　）

A．图中的甲表示B的同化量，乙表示B用于生长、发育和繁殖的能量

B．参与丁过程的都是异养型生物，包括细菌、真菌等

C．当生态系统处于相对稳定状态时，B的种群数量一般处于K/2

D．图中D的能量不全部来自B生物

答案　C

解析　当生态系统处于相对稳定状态时，B种群数量达到环境容纳量即K值，C错误；

B摄入量为其同化量和粪便量之和，其同化量一部分用于呼吸消耗，一部分用于自身的生长、发育和繁殖；

丁过程为分解者的分解作用，分解者主要是营腐生生活的细菌、真菌等，都是异养型生物；

D的能量可来自于B的粪便，而此部分属于上一营养级A的能量。

2．（2016·

浙江联考）下列有关生态系统中能量流动的叙述，正确的是（　　）

A．兔子吃了1kg草，则这1kg草中的能量就流入了兔子体内

B．一只狼捕食了一只兔子，则这只兔子中约有10%的能量流入狼的体内

C．生产者通过光合作用合成有机物，能量就从无机环境流入生物群落

D．生态系统的能量是伴随着物质循环而被循环利用的

解析　兔子吃的草中的能量一部分被兔子同化，一部分残留在粪便中；

能量传递效率中的10%指的是营养级与营养级之间的传递效率，并非个体与个体之间的；

生产者通过光合作用合成有机物来固定太阳能，而太阳能来自无机环境；

生态系统中的能量是单向流动的，最终都会以热能的形式散失。

题型二　生态系统中能量流动的相关计算

3．（2016·

菏泽质检）有一食物网如下图所示。

如果能量传递效率为10%，各条食物链传递到庚的能量相等，则庚增加1kJ的能量，丙最少含多少能量（　　）

A．550kJB．500kJ

C．400kJD．100kJ

答案　A

解析　设丙的能量为x，经丙→丁→己→庚传递到庚的能量为0.5kJ，则需要丙0.5÷

（10%）3＝500（kJ），经丙→戊→庚传递到庚的能量为0.5kJ，则需要丙0.5÷

（10%）2＝50（kJ），即丙最少含500＋50＝550（kJ）的能量。

4．某同学绘制了如图所示的能量流动图解（其中W1为生产者固定的太阳能），下列叙述中不正确的是（　　）

A．生产者固定的总能量可表示为（A1＋B1＋C1＋A2＋B2＋C2＋D2）

B．由第一营养级到第二营养级的能量传递效率为D1/W1

C．流入初级消费者体内的能量可表示为（A2＋B2＋C2）

D．图解表明能量流动的特点是单向流动、逐级递减

解析　生产者固定的总能量可表示为（A1＋B1＋C1＋D1），A1表示呼吸作用消耗，B1表示未被利用，C1表示流向分解者，而D1＝A2＋B2＋C2＋D2，是流入下一营养级的能量，A正确；

由第一营养级到第二营养级的能量传递效率为D1/（A1＋B1＋C1＋D1）＝D1/W1，B正确；

流入初级消费者的能量为D1＝（A2＋B2＋C2＋D2），C错误；

图解表明能量流动的特点是单向流动、逐级递减，D正确。

方法规律

用拼图法进行能量流动计算

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）；

另一部分则用于生产者的生长、发育和繁殖（B1＋C1＋D1），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，如下图所示：

（1）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）能量传递效率不会是100%。

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×

100%，一般情况下，能量在相邻两个营养级间的传递效率大约为10%。

考点二　生态系统中的物质循环

1．碳循环的路线

大气圈→植物和动物→分解者→大气圈。

2．碳循环的过程

（1）如图所示

（2）过程解读

①碳的存在形式

②碳循环形式

项目

进入生物群落

生物群落内部

返回无机环境

形式

CO2

含碳有机物

方

式

光合作用或化能合成作用

通过食物链或食物网

a.生物的呼吸作用

b．分解者的分解作用

c．化石燃料的燃烧

③实现碳在生物群落和无机环境之间进行循环的关键环节是生产者和分解者。

④目前由于大气中CO2含量持续增加，碳循环平衡被打破，形成温室效应。

3．碳循环的特点

（1）反复利用，往复循环。

（2）具有全球性。

4．大气圈中的CO2变化特点

有着明显的昼夜变化和季节变化。

5．能量流动与物质循环的关系（加试）

能量流动

物质循环（以碳循环为例）

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

两者是同时进行的，彼此相互依存，不可分割；

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

6.重金属等物质的生物放大作用与能量流动特点的比较

重金属和DDT等农药的生物放大：

生物放大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“生物放大作用”，即营养级越高，该物质浓度越高。

思考延伸

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。

提示　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）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？

提示　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）图中的字母分别表示什么过程？

提示　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。

（4）生态系统的成分中，对物质循环起关键作用的环节是什么？

提示　生产者和分解者。

题型一　碳循环的过程及特点

1．（2016·

苍南适应性测试）下列有关生物圈中碳循环的叙述，错误的是（　　）

A．碳循环伴随着能量流动

B．分解者不参与生物圈中碳循环过程

C．光合作用和细胞呼吸与碳循环密切相关

D．碳在生物群落与无机环境之间循环的主要形式是CO2

答案　B

解析　分解者也可通过细胞呼吸将有机碳分解为CO2返回无机环境，故可参与碳循环过程。

2．如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（　　）

A．在碳循环过程中，同时伴随着能量流动

B．由于某种原因造成图中E生物数量大量减少，推测短期内与之相邻的两个营养级生物数量发生的变化是D增多，F减少

C．该生态系统的消费者包括图中的D、E、F、B

D．在A→C过程中碳主要以CO2的形式进行循环，在F→B过程中以含碳有机物的形式进行流动

解析　分析图形，A、B、D、E、F均有箭头指向C，则C是无机环境中的二氧化碳；

A、C之间为双向箭头，A为生产者；

A、D、E、F均有箭头指向B，则B为分解者，D、E、F为消费者；

图示中包含的食物链为A→D→E→F和A→E→F，