安徽寿县安丰中学届高三生物一轮复习教案生态系统的能量流动和物质循环.docx

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安徽寿县安丰中学届高三生物一轮复习教案生态系统的能量流动和物质循环

生态系统的能量流动和物质循环

一、能量流动的过程

1．过程

起点是______________________________________

⇓

形式：

太阳能→有机物中化学能

⇓

经细胞呼吸以______形式散失

2．图解

传递过程，见下图。

（1）能量流动的源头——太阳能。

（2）能量转化：

太阳能→有机物中的______→热能（最终散失）。

（3）流动形式：

有机物中的________。

（4）散失途径：

呼吸作用，包括各个营养级自身的呼吸消耗以及分解者的呼吸作用。

（5）能量散失的形式：

______。

（6）箭头由粗到细：

表示流入下一营养级的能量________。

（7）随营养级的升高，储存在生物体内的能量越来越少。

[判一判]

1．生态系统的能量流动指能量的输入和输出过程（　　）

2．流经生态系统的总能量是照射在生产者上的太阳能（　　）

3．散失的热能可以被生产者固定再次进入生态系统（　　）

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（　　）

二、能量流动的特点和意义

[判一判]

1．生态系统中的能量流动是单向的，且是逐级递减的（　　）

2．相邻两个营养级的能量传递效率不会小于10%，也不会大于20%（　　）

3．研究能量流动，可合理设计人工生态系统，高效利用能量（　　）

4．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（　　）

三、生态系统的物质循环

[判一判]

1．参与循环的物质是组成生物体的各种化合物（　　）

2．物质循环的范围是生物圈（　　）

3．碳循环在生物群落和无机环境之间主要以有机物形式循环（　　）

4．化学燃料的大量燃烧是造成温室效应的主要原因（　　）

5．物质和能量都是往复循环，重复利用的（　　）

6．物质循环是能量流动的载体，能量流动是物质循环的动力（　　）

1．教材93页[问题探讨]分析解决问题。

2．教材93页最下面能量流动的分析。

3．教材94页图5－6和图5－7并结合[思考与讨论]理解能量流动过程。

4．教材95页图5－8和[资料分析]理解能量流动的特点。

5．教材97页[调查]和[技能训练]提升能力。

6．教材99页生态农业的有关知识。

7．结合教材101页图5－11，解决教材100页[思考与讨论]几个问题。

8．教材101页温室效应问题。

9．教材102页[探究]土壤微生物的分解作用。

10．教材98页练习一中1，二中1；教材104页练习一中1和4。

考点103　提升综合分析能力——生态系统的能量流动分析

1．（2010·山东卷，6）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

排雷　

（1）最高营养级能量去路只有3个方面，少了传递给下一营养级这一去路；

（2）分解

者分解作用的实质仍然是呼吸作用；（3）流经各营养级的总能量：

对生产者而言强调关键

词“固定”而不能说“照射”，对各级消费者而言强调关键词“同化”而不能说“摄

入”；（4）根据生态系统的能量流动规律，要提高对能量的利用率，我们可以在实际生活

中借鉴下面的一些措施：

①尽量缩短食物链；②充分地利用生产者；③充分利用分解者，

如利用秸秆培育食用菌；利用植物残体生产沼气等。

能量的来源及去向图解

（1）消费者摄入能量（a）＝消费者同化能量（b）＋粪便中能量（c），即动物粪便中的能量不属于

该营养级同化的能量，应为上一个营养级固定或同化的能量。

（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。

1．如图为某生态系统中能量流动图解部分示意图，①②③④各代表一定的能量值，下列各项中正确的是（　　）

A．①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100kg

C．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②≥③＋④

考点104　模型构建——能量流动特点及金字塔

2．（2010·江苏卷，11）有人发起“多吃素食、少吃肉食”的运动，以支援粮食短缺地区的灾民。

运用生态学知识对此的合理解释是（　　）

A．多吃肉食会增加心血管病的发病率

B．直接以低营养级的生物为食将消耗生态系统更多的能量

C．多吃肉食比多吃素食消耗的粮食总量更多

D．节省的肉食可以帮助灾民提高营养水平

排雷　

（1）食物链越短，散失的能量越少，这是肉、蛋比粮食贵的原因。

（从能量流动分析）

（2）在一条食物链中，由低营养级到高营养级推算，前一营养级比后一营养级含量一定多

的指标是“能量”，而“数量”和“生物量”均可能出现反例。

（3）在人工生态系统中因能量可人为补充，可能会使能量金字塔呈现倒置状况。

如人工鱼

塘中生产者的能量未必比消费者（鱼）多。

天然生态系统不会这样。

（4）某营养级的“粪便”中的能量不同于“尿液”中的能量。

前者应归于上一营养级；后

者则归于该营养级。

1．能量流动特点及原因

（1）单向流动——捕食关系是长期自然选择的结果，不能“逆转”；散失的热能不能利用，

无法“循环”。

（2）逐级递减——自身呼吸消耗＋分解者分解＋未被利用

2．能量传递效率

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%。

提醒　同一食物链不同环节能量传递效率往往不完全相同，不涉及“最多”、“最少”，

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%。

3．能量金字塔、数量金字塔、生物量金字塔

不同的金字塔能形象地说明营养级与能量、数量、生物量之间的关系，是定量研究生态

系统的直观体现。

类型

项目　　

能量金字塔

数量金字塔

生物量金字塔

含义

各营养级固定的总能量

每一营养级生物个体的数量

每一营养级现存生物的总质量

形状

特点

呈正金字塔形

一般呈正金字塔形

分析

能量流动的过程中总是有能量的消耗散失

一株大树上，鸟、虫、树的数量金字塔的塔形会发生倒置

浮游植物的个体小，寿命短，又不断被浮游动物吃掉，所以某一时间浮游植物的生物量（用质量来表示）可能低于浮游动物的生物量

2．下图中甲图表示一个海滩湿地生态系统中部分生物的食物关系。

请据图回答问题：

（1）在该生态系统中，既是分解者又可作为消费者食物的生物是________。

（2）请根据甲图中的生态系统，写出乙图中能量金字塔各营养级的所有生物名称：

①______________________；②______________________；③______________。

考点105　模型构建——碳循环

3．如图是生物圈中碳循环示意图，下列相关分析不正确的是（　　）

A．生物圈通过碳循环实现碳元素的自给自足

B．A是消费者，C是生产者，各成分间以CO2的形式传递碳元素

C．对E过度开发利用会打破生物圈中碳循环的平衡

D．碳循环过程需要能量驱动，同时又是能量的载体

排雷　

（1）生态系统物质循环的范围中所指的物质主要是组成生物体的基本元素，而不是

由这些元素组成的糖类、脂肪和蛋白质等具体物质。

（2）物质循环的概念中所说的“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。

（3）碳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双向的，

在其他各成分间的传递均是单向的。

1．循环特点：

（1）具有全球性；

（2）反复循环。

2．过程图解及解读

（1）大气中的碳元素进入生物群落，是通过植物的光合作用（主要途径）或硝化细菌等的化

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）大气中CO2的主要来源

（4）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双向

的，其他成分都是单向的。

（判断成分的依据）

3．温室效应

（1）成因

①工厂、汽车、飞机、轮船等对化学燃料的大量使用，向大气中释放大量的CO2。

②森林、草原等植被大面积的破坏，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，导致海平面上升，对陆地生态系统和人类的生存构成威胁。

（3）缓解措施

①植树造林，增加绿地面积。

②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

（1）从图中可以看出，无机环境为生物成分提供物质和能量。

（2）生产者主要是指绿色植物，它是消费者和分解者能量的源泉，也是生态系统存在和发

展的基础，因此，生产者是生态系统的主要成分。

（3）绿色植物同化的CO2等物质，大约90%需经分解者的分解作用返回无机环境，被生产

者重新利用，因此，从物质循环角度看，分解者在生态系统中占有重要地位。

（4）二者同时进行，相互依存，不可分割，主要体现在：

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。

3．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．能量①②③④的总和一定小于生产者所固定的太阳能总量

B．生物圈的物质是自给自足的，能量是需要不断补充的

C．丁中包含的生物可能处于食物链的最高营养级

D．碳元素以CO2形式进入生物群落又以CO2的形式离开生物群落返回无机环境

考点106　实验技能提升——“土壤微生物的分解作用”的探究活动

4．如图是两个生态系统中腐殖质总量随时间的变化情况，这两个生态系统分别是（　　）

A．A是热带草原，B是热带雨林

B．A是热带雨林，B是温带草原

C．A是冻土苔原，B是热带雨林

D．A是冻土苔原，B是温带草原

排雷　

（1）腐殖质的量与矿质元素的量成反比；

（2）腐殖质的量主要取决于该环境的分解者

的分解能力——雨水充足、温度高的热带雨林微生物的分解能力最强；（3）人为焚烧落叶

层的主要目的是加速物质循环。

实验假设

案例1

案例2

微生物能分解落叶使之腐烂

微生物能分解淀粉

实

验

设

计

实验组

对土壤高温处理

A杯中加入30mL土壤浸出液

对照组

对土壤不做任何处理

B杯中加入30mL蒸馏水

自变量

土壤中是否含微生物

土壤中微生物的有无

实验现象

在相同时间内实验组落叶腐烂程度小于对照组

不变蓝

产生砖红色沉淀

变蓝

不变色

结论分析

微生物对落叶有分解作用

土壤浸出液中的微生物能分解淀粉

（注：

在A1、B1中加入碘液，在A2、B2中加入斐林试剂）

4．如图表示a、b、c三地区森林土壤有机物分解状况，则分解者的作用强弱是（　　）

A．a＞b＞cB．c＞b＞a

C．c＝b＞aD．a＞c＝b

　　利用“拼图法”解决能量流动中的

难题

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，很容易理解以下问题：

（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，在一个草原生态系统中，草原上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D1/W1，因此不会达到100%，一般情况下，能量传递效率为10%～20%。

（3）在解决有关能量传递的计算问题时，首先要确定相关的食物链，理清生物与生物在营养级上的差值。

典例

　研究人员在对甲、乙两个不同的生态系统调查后发现，两个生态系统的生产者总能量相同，甲生态系统只有初级和次级消费者，乙生态系统则有初级、次级、三级和四级消费者。

如果其他的因素都一样，则下列选项叙述正确的是（　　）

A．甲生态系统中现存的消费者的总能量大于乙生态系统中现存的消费者的总能量

B．甲生态系统的消费者总能量小于生产者同化的总能量，但乙生态系统则相反

C．甲、乙生态系统的消费者总能量都大于生产者同化的总能量

D．乙生态系统的消费者总能量大于甲生态系统的消费者总能量

体会　能量流动中传递效率的相关计算需注意

（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）能量传递效率＝某一个营养级的同化量/上一个营养级的同化量。

（3）计算某一生物所获得的最多（最少）的能量规律（设食物链为A→B→C→D）：

已知

问题

求解思路

D营养级净增重M

至少需要A营养级多少

N×（20%）3＝M

最多需要A营养级多少

N×（10%）3＝M

A营养级净增重N

D营养级最多增重多少

N×（20%）3＝M

D营养级至少增重多少

N×（10%）3＝M

（4）涉及多条食物链的能量流动计算时，若根据要求只能选择食物网中的一条食物链，计算某一生物获得的最多（或最少）的能量时，其规律如下：

生产者消费者

对物质循环过程不理解，不会识别