一轮教案第34讲生态系统的能量流动和物质循环文档格式.docx

一轮教案第34讲生态系统的能量流动和物质循环文档格式.docx

《一轮教案第34讲生态系统的能量流动和物质循环文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一轮教案第34讲生态系统的能量流动和物质循环文档格式.docx（15页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

考点

　生态系统的能量流动

1．能量在营养级之间流动过程图解

（2）能量去向分析

①消费者摄入能量＝消费者同化能量＋粪便中能量，即动物粪便中能量不属于该营养级同化能量，应为上一个营养级固定或同化能量。

②消费者同化能量＝呼吸消耗的能量＋生长、发育和繁殖的能量。

③生长、发育和繁殖的能量＝分解者分解利用的能量＋下一营养级同化的能量＋未被利用的能量。

2．能量流动的特点及其原因

（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。

3．流动模型——生态金字塔的类型、含义比较

能量金字塔

数量金字塔

生物量金字塔

形状

特点

正金字塔形

一般为正金字塔形

象征

含义

能量沿食物链流动过程中具有逐级递减的特性

一般生物个体数目在食物链中随营养级升高而逐级递减

一般生物有机物的总质量沿食物链升高逐级递减

每一阶

每一营养级生物所含能量的多少

每一营养级生物个体的数目

每一营养级生物的有机物总量

特殊

无

极少

4．能量传递效率的计算

（1）相邻营养级的能量传递效率：

10%～20%，计算方法如下：

能量传递效率＝

×

100%

（2）食物链中能量的最值计算

设食物链A→B→C→D，分情况讨论（如下表）：

①能量传递效率未知时：

已知

问题

思路求解

D净增重M

至少需要A的量Y

Y（20%）3＝M

最多需要A的量Y

Y（10%）3＝M

A净增重N

D最多增重的量Y

N（20%）3＝Y

D至少增重的量Y

N（10%）3＝Y

②已确定营养级间能量传递效率的，不能按“最值”法计算。

例如，能量传递效率分别为a%、b%、c%，若A的能量为M，则D获得的能量为M×

a%×

b%×

c%。

（3）在食物网中分析

在解决有关能量传递的计算问题时，需要确定相关的食物链，能量传递效率约为10%～20%，一般从两个方面考虑：

例1　[2016·

衡水调研]如图是某生态系统的能量流动图解，图中数值的单位为kJ，请分析并回答下列问题。

（1）该生态系统的结构包括______________。

（2）生态系统的能量流动指能量的________、________、转化、散失过程；

第二营养级流入分解者的能量是________kJ。

（3）能量流动逐级递减的原因有：

①各营养级生物体内的大量能量被________________；

②上一营养级的部分能量_____________；

③还有少量能量被________利用。

（4）该生态系统还处于发展阶段，从能量输入与输出的角度考虑，该生态系统的能量输入________（填“大于”“等于”或“小于”）输出。

（5）如图所示是该生态系统的食物网，若E种群的总能量为5.8×

109kJ，B种群的总能量为1.6×

108kJ，从理论上分析，A种群获得的总能量最多是________kJ。

1.能量流动的特点有什么？

单向流动，逐级递减。

2．每个营养级能量的去向有哪些？

最终有三个去向：

①呼吸消耗；

②流入下一营养级；

③流向分解者。

解析　

（1）生态系统的结构包括生态系统的组成成分和营养结构（食物链、食物网）。

（2）能量流动指能量的输入、传递、转化和散失过程。

第二营养级的同化量为3370kJ，流入下一营养级能量为380kJ，呼吸消耗的能量为1890kJ，故流入分解者的能量为3370－380－1890＝1100kJ。

（3）能量流动逐级递减的原因包括各营养级生物体内的大量能量被呼吸作用消耗、部分能量未被下一个营养级利用和部分能量被分解者利用。

（4）该生态系统处于发展阶段，故有机物的储存，输入的能量大于输出的能量。

（5）E是第一营养级，而B、C、D都是第二营养级，最多获得能量按最大的传递效率20%计算，E传递给B、C、D的能量共有5.8×

109×

20%＝1.16×

109kJ，C和D获得的能量为1.16×

109－1.6×

108＝1×

109kJ，故A最多获得1×

20%＝2×

108kJ的能量。

答案　

（1）生态系统组成成分和营养结构（食物链、食物网）　

（2）输入　传递　1100　（3）呼吸作用消耗　未被下一个营养级利用　分解者　（4）大于　（5）2×

108

能量流动的过程图解及分析

（1）流经自然生态系统的总能量等于生产者固定的总能量；

相关生理过程为光合作用和化能合成作用。

（2）能量的传递载体是有机物，传递渠道是沿食物链和食物网。

（3）能量的散失形式为热能，相关生理过程为细胞呼吸。

1．下列表示生态系统中处于第二营养级的生物，其能量流动的过程图解，有关叙述正确的是（　　）

A．图中粪便量属于生产者经光合作用所固定的太阳能

B．呼吸作用以热能形式散失的能量占同化量的比例较小

C．流入下一个营养级的能量占摄入量的10%～20%

D．从图示可知，能量在营养级之间不具有单向流动的特点

答案　A

解析　该生物粪便中的能量不属于第二营养级的同化量，而应属于上一营养级同化量的一部分，A正确；

该生物所需的能量均来自于呼吸作用，而呼吸作用产生的能量大部分以热能形式散失，由此可见，呼吸作用以热能散失的能量占同化量的比例较大，B错误；

流入下一个营养级的能量占同化量的10%～20%，C错误；

第二营养级的能量流向第三营养级，而第三营养级的能量不能流向第二营养级，故能量在营养级之间具有单向流动的特点，D错误。

易错警示　粪便量属于上一个营养级的同化量，同化量＝摄入量－粪便量＝呼吸散失＋生长发育繁殖。

2．如图所示为某生态系统中两个营养级能量流动及相关生理过程，下列相关说法不正确的是（　　）

A．能量从生产者到初级消费者递减的原因之一是B

B．两个营养级的能量传递效率为D/C×

C．图示过程若需要完成碳元素的循环还需分解者

D．图中方框处表示被分解者利用的能量

答案　B

解析　能量逐级递减的原因有呼吸作用散失、未被利用或被分解者利用部分能量，B为呼吸作用散失能量；

第一营养级同化的能量是A，因此两个营养级的能量传递效率为D/A×

100%；

碳循环在图示过程中包括光合作用固定CO2、呼吸作用释放CO2、分解者分解有机物为CO2，因此完成碳元素的循环还需要分解者；

由题图可知，图中方框处表示被分解者利用的能量。

易错警示　传递效率是同化量之间的比值。

　生态系统的物质循环

1．碳循环过程

（1）碳进入生物群落的途径：

生产者的光合作用和化能合成作用。

（2）碳返回无机环境的途径

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）分析温室效应产生的原因

①化学燃料的大量燃烧，产生了大量CO2。

②植被破坏，降低了对大气CO2的调节能力。

2．能量流动和物质循环的关系图解

3．能量流动和物质循环的区别与联系

项目

能量流动

物质循环

形式

光能→化学能→热能（一般形式）

以化学元素形式流动

过程

沿食物链（网）单向流动

在无机环境和生物群落间往复循环

范围

生态系统各营养级

全球性

单向流动，逐级递减

反复出现，循环流动

联系

①能量的固定、转移、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

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。

例2　[2016·

唐山模拟]下图表示生物圈中碳元素的循环过程，其中A、B、C表示生态系统的不同成分，下列叙述中正确的是（　　）

A．③过程代表绿色植物的光合作用

B．A、B分别代表消费者和生产者

C．⑦是温室效应的主要原因

D．疏松土壤可能加快⑤过程

1.生产者都是绿色植物吗？

不是，还有硝化细菌等自养生物。

2．温室效应加剧的主要原因是什么？

化学燃料的大量燃烧。

解析　据图可知A是分解者，B是生产者，C是消费者；

③过程代表生产者的呼吸作用；

温室效应形成的主要原因是⑥化学燃料的大量燃烧；

疏松土壤可增加土壤中O2的浓度，促进微生物的呼吸作用。

答案　D

巧辨图形判断参与碳循环的四种成分

（1）图1——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，不能写“无机环境”，也不能写“生物类别”，再根据A→D、C→D，确定D为分解者，剩下C为消费者。

（2）图2——根据A与C之间是双向箭头判断：

A和C一个是生产者，一个是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：

A是生产者，B是初级消费者，C是非生物的物质和能量，D是次级消费者，E是分解者。

（3）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。

整个图解中，食物链是E→F→D→B。

1．[2016·

银川模拟]下图为碳循环示意图，下列叙述正确的是（　　）

A．图中由生产者、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ构成的食物链中，能量是单向流动、逐级递减的

B．生产者为第一营养级，①②⑥⑧之和为生产者固定的总能量

C．①⑥⑦⑧过程以CO2的形式进行，②③④⑤过程以有机物的形式进行

D．图示的碳循环路径缺少Ⅱ、Ⅲ直接到Ⅰ的途径

解析　Ⅳ属于分解者，不属于食物链的成分，A错误；

①为生产者固定的总能量，②⑥⑧属于①的一部分，B错误；

②③④⑤⑥过程以有机物形式，其余为CO2形式进行，C错误；

生产者、Ⅱ、Ⅲ通过呼吸作用将有机态的碳转变为CO2释放到大气中的CO2库，D正确。

易错警示　完成碳循环的关键过程是光合作用和呼吸作用，包括生产者、消费者、分解者的呼吸作用。

2.[2015·

嘉兴一中模拟]如图是我国北方处于平衡状态的某森林生态系统的碳循环示意图，其中箭头表示碳的传递方向，字母表示碳传递途径。

则下列叙述错误的是（　　）

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。

易错警示　植物生长的含义是积累量大于0，即光合>

呼吸，所以a大于呼吸。

●本讲归纳

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；

后一部分能量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，传递效率只有10%～20%。

4．组成生物体的C、H、O、N、P、S等化学元素，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。

●生物大视野

水的全球循环

水的主要循环路线是从地球表面通过蒸发进入大气圈，同时又不断地从大气圈中通过降雨回到地球表面。

每年地球表面的蒸发量和降水量是相等的，但陆地的降水量大于蒸发量，而海洋刚好相反。

因此陆地每年都把多余的水通过大江、大河源源不断地输送给大海，以弥补海洋水分的大量亏损（如图）。

由于水中携带着大量的各种化学物质周而复始地循环，因此极大地影响着各类营养物质在地球表面的分布。

水把这些营养物质从一个生态系统搬运到另一个生态系统，这对补充某些生态系统营养物质的不足起着重要作用。

由于水总是从高处往低处流动，所以高地往往比较贫瘠，而低地比较肥沃，如沼泽地和大陆架就是最肥沃的低地，也是地球上生产力最高的生态系统之一。

[注]　图中的数字表示水的蒸发量和降水量，并且全球水的蒸发量和降水量均按100计。

其中从海洋蒸发的占84，从陆地蒸发的占16；

降水量，有77降回海洋，有23降回到陆地。

生物在全球水循环中所起的作用很小，虽然植物在生长和光合作用中要吸收很多水，但主要通过蒸腾作用又把这些水送回了大气圈。

地球上的淡水大约只占地球总水量的3%，其中3/4又都被冻结在两极的冰盖和冰川中，如果这些冰雪全部融化，海平面就会上升60m！

虽然地球的全年降水量多达5.2×

108km3，但分配极不均匀，有的地方急需水而得不到水，而另一些地方又洪水泛滥，造成水的极大浪费。

我国国土的年均降水量为628mm，只相当全球陆地平均降水量的75%。

我国人均占水量只有世界人均占水量的25%。

水资源不足和水质污染已成为制约我国经济发展的一个重要因素。

——摘自浙科版　稳态与环境