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必修三 第二单元 第4讲 生态系统的功能――能量流动和物质循环剖析.ppt
1、第4讲　生态系统的功能——能量流淌和物质循环2021备考·最新考纲生态系统中物质循环和能量流淌的基本规律及应用(Ⅱ)考点1　生态系统的能量流淌(5年17考)　(2021安徽卷、海南卷……)1．能量流淌的过程(1)概念理解(2)能量流淌图解2．每一养分级能量来源与去路的分析太阳能上一养分级同化的能量(2)能量去向：流入某一养分级(最高养分级除外)的能量可存在如下去向：①自身_________②流入___________③被_______分解利用④未被利用量(最终也将被分解者利用)3．生态金字塔不同的生态金字塔能形象地说明各养分级与能
2、量、生物量、数量之间的关系，是定量讨论生态系统的直观表达。呼吸消耗下一养分级分解者能量金字塔数量金字塔生物量金字塔样子特点正金字塔形一般为正金字塔形一般为正金字塔形象征含义能量沿食物链流淌过程中具有_________的特性一般生物个体数目在食物链中随养分级升高而_________一般生物有机物的总质量沿食物链升高_________逐级递减逐级递减逐级递减每一阶含义每一养分级生物所含能量的多少每一养分级生物个体的数目每一养分级生物的有机物总量特别样子无极少4.能量流淌的特点及意义(1)能量传递效率：是指______________之
3、间______的比值。(2)能量流淌的特点：__________、_________。(3)讨论意义①关心人们科学规划、设计_____________，使能量得到_________利用。②关心人们合理地调整生态系统中的能量流淌关系，使能量持续高效地流向_____________的部分。相邻两个养分级同化量单向流淌逐级递减人工生态系统最有效的对人类最有益思维激活推断正误(1)植物→鼠→鹰这条食物链，第三养分级含能量少(2021·全国新课标Ⅰ，5D)(　　)。(2)生态系统的食物链中养分级越高的生物，其体型必定越大(2021·海南，
4、21C)(　　)。(3)生态金字塔可采纳生物量单位，能量单位和个体数量单位，生态金字塔必定呈正金字塔形(　　)。(4)散失的热能可以被生产者固定再次进入生态系统(　　)。(5)相邻两个养分级的能量传递效率不会小于10%，也不会大于20%(　　)。(6)讨论能量流淌，可合理设计人工生态系统，提高能量的传递效率(　　)。答案　(1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)×生态系统能量流淌的过程及特点1．(2021·安徽卷，30Ⅱ)某弃耕地的主要食物链由植物→田鼠→鼬构成。生态学家对此食物链能量流淌进行了讨论，结果如下表，单
5、位是J/(hm2·a)。植物田鼠鼬固定的太阳能摄入量同化量呼吸量摄入量同化量呼吸量2.45×10111.05×1097.50×1087.15×1082.44×1072.25×1072.18×107(1)能量从田鼠传递到鼬的效率是________。(2)在讨论能量流淌时，可通过标志重捕法调查田鼠种群密度。在1hm2范围内，第一次捕获并标记40只田鼠，第二次捕获30只，其中有标记的15只。该种群密度是________只/hm2。若标记的田鼠有部分被鼬捕食，则会导致种群密度估算结果________。(3)田鼠和鼬都是恒温动物，同化的能量
6、中只有3%～5%用于____________，其余在呼吸作用中以热能的形式散失。(4)鼬能够根据田鼠留下的气味去猎捕后者，田鼠同样也能够根据鼬的气味或行为躲避猎捕。可见，信息能够________________，维持生态系统的稳定。答案　(1)3%　(2)80　偏高　(3)生长、发育、繁殖等生命活动　(4)调整生物的种间关系互动探究据上题表格中数据推算随鼬粪便流失的能量是多少？这部分能量应包含于表中哪一数据中？提示　鼬粪便中的能量＝鼬的摄入量－鼬同化量＝2.44×107－2.25×107＝1.9×106(J/hm2·a)此部分能
7、量应包含于表中田鼠同化量即7.56×108h中。题后反思以第二养分级为例，能量的来源和去路图解如下：由此可见：(1)摄入量－粪便量＝同化量。(2)同化量－呼吸量＝生长、发育、繁殖量。(3)一个养分级粪便量不属于该养分级同化量，而属于上一养分级的同化量，即上一养分级流向分解者的能量能量流淌的相关计算2．如下图的食物网中，若人的体重增加1kg，最少消耗水藻________kg，最多消耗水藻________kg。解析　能量在相邻两个养分级间的传递效率是10%～20%。求最少消耗水藻时，选最短的食物链，如水藻→小鱼→人，传递效率按20
8、%计算，设最少消耗水藻为X，则X×20%×20%＝1kg，X＝25kg；求最多消耗水藻时，选最长的食物链，如水藻→水蚤→虾→小鱼→大鱼→人，传递效率按10%计算，设最多消耗水藻为Y，则Y×10%×10%×10%×10%×10%＝1kg，Y＝100000kg。答案　25　100000(2021·广东预报)如图为部分能量流淌图解，以下表达正确的选项是(　　)。[对点强化]A．次级消费者摄入量占初级消费者摄入总量的10%～20%B．c表示初级消费者的同化量C．图中能量数值b＝a＋cD．C指向分解者的箭头中包含初级消费者的遗体残骸，包括次级消
9、费者的粪便解析　能量传递效率10%～20%是相邻养分级同化量之比，而非摄入量，所以A项错误；摄入量减粪便量是同化量，同化量一部分用于呼吸散失，一部分用于生长发育和繁殖，所以B项错误；图中b等于呼吸散失的能量与c之和，所以C项错误；c表示生长发育和繁殖所用能量，这一过程中一部分会被下一养分级摄入，下一养分级的粪便属于c，所以D项正确。答案　D考点2　生态系统的物质循环(5年9考)　(2021天津卷，2021海南卷……)1．生态系统的物质循环概念在生态系统中，组成生物体的__________________等化学元素不断进行着从___
10、______到_________，又从________回到________的循环过程范围_______(全球)对象组成生物体的________形式生物群落与无机环境间：_______生物群落内：_______动力____物质循环特点_____性、反复出现、_____流淌C、H、O、N、P、S无机环境生物群落生物群落无机环境生物圈化学元素无机物有机物能量全球循环2.碳循环过程(1)碳进入生物群落的途径，生产者的光合作用或_________作用(3)温室效应的产生缘由：①化学燃料的大量燃烧，产生大量____。②植被破坏，降低了对大气中
11、____的调整能力。呼吸分解化能合成CO2CO2思维激活巧辨图形推断参加碳循环的四种成分：以下三幅图均为生态系统物质循环常见图解，你能否分辨出各图中A～E的成分类别？提示　图1：A——生产者；B——非生物物质和能量；C——消费者；D——分解者图2：A——生产者；B——初级消费者；C——非生物物质和能量；D——次级消费者；E——分解者图3：A——非生物物质和能量；E——生产者；F、D、B依次为初级、次级、三级消费者；C——分解者碳循环1．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。
12、以下相关表达中，不正确的选项是(　　)。A．d过程代表光合作用，b过程代表呼吸作用B．甲所示的养分级在食物链中占有的碳元素最多C．碳元素在甲、乙、丙之间以有机物的形式进行传递D．碳元素可在无机环境和生物群落之间反复利用解析　丁为大气CO2库，甲为生产者，乙为消费者，丙为分解者；d过程代表呼吸作用，b过程代表光合作用；碳元素在生物群落内部主要以有机物的形式进行传递，在无机环境与生物群落间主要以二氧化碳的形式进行传递。答案　A互动探究若将上述题图改为“能量流淌图”则相关的箭头是否有变动？提示　作为能量流淌图，应添加由“太阳能―→甲”的箭
13、头，并去掉b箭头。　物质循环与能量流淌综合2．如图是某生态系统的物质和能量流向示意图(能量传递效率按10%计算)。以下有关表达正确的选项是(　　)。A．X1过程的完成必需依靠一种具有双层膜结构的细胞器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．当该生态系统处于相对稳定状态时，X3过程的能量值约为X1过程能量值的1%D．Z1、Z2、Z3……过程提供的有机物中的碳将全部转变为Z过程释放的CO2中的碳解析　图示X1表示光合作用固定CO2的过程，参加的生物可能是绿色植物或原核生物蓝藻等，X2、X3等表示动
14、物摄食有机物的过程，Y1、Y2等表示生产者和消费者通过呼吸作用释放CO2的过程，Z表示分解者的分解作用。一般状况下，生产者固定的CO2大于Y和Z过程释放的CO2总量，因为还有一部分有机物未被利用。Z1、Z2、Z3……过程提供的有机物中的碳还有一部分转化到分解者自身的有机物中。当生态系统到达动态平衡时，X3＝X1×10%×10%。答案　C互动探究图中可进行X1的生物类群有哪些？X1能否表示化能合成作用？提示　可进行光合作用的生物类群有植物、光合细菌、蓝藻等，X1不行表示化能合成作用，化能合成作用所需能量不是“光能”而是体外无机物氧
15、化所释放的化学能。题后归纳物质循环与能量流淌的关系项目能量流淌物质循环形式主要以有机物为载体无机物、有机物特点单向流淌，逐级递减循环往复范围生态系统中的各养分级生物圈(全球性)联系同时进行，互相依存，不行分割：①能量的输入、传递、转化和散失，离不开物质的合成和分解；②物质是能量沿食物链(网)流淌的载体；③能量是物质在生态系统中循环往复的动力图示技法提炼快速确认碳循环各环节的“三看法”如图是生物圈中碳循环示意图，以下相关分析不正确的选项是(　　)。[对点强化]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
16、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解析　图中A为消费者，B为分解者，C为生产者，D为大气中的CO2库；碳元素在生物群落与无机环境之间以CO2的形式传递，在生物群落之间以有机物的形式传递。答案　B易混点　混淆“同化量”、“摄入量”、“粪便量”点　拨　(1)摄入量≠同化量，粪便中能量不属本养分级同化量而属“上一养分级的同化量中流入分解者的能量的一部分”。(2)流入某一养分级的能量是指该养分级生物的同化量，而不是摄入量，“摄入量”、“同化量”及“粪便”关
17、系如下(以草→兔→狐→狼为例)。图中A、B、C均属流向分解者的能量，但A、B均属“草的同化量”，只有C才属兔的同化量。易错点1　错将“相邻两养分级”的传递效率等同于“相邻两个生物个体”间的传递效率点　拨　能量传递效率是指“相邻两养分级”间的传递效率，即下一养分级全部生物同化量/上一养分级全部生物同化量×100%，而不是相邻养分级中个体间的传递效率，如“一只狼”捕获“一只狐”时，应获得了狐的“大部分能量”而不是获得“10%～20%”的能量，“全部狼”可获得“全部狐”的能量才是10%～20%易错点2　错将能量“传递效率”等同于“能量利
18、用效率”或将能量“多级利用”看作能量“循环利用”点　拨　能量传递效率与能量利用效率的比较(1)能量传递效率：能量在沿食物链流淌的过程中，逐级递减，若以“养分级”为单位，能量在相邻两个养分级之间的传递效率为10%～20%。其计算公式为能量传递效率＝(下一养分级同化量/上一养分级同化量)×100%(2)能量利用效率：通常考虑的是流入人类可利用部分的能量(即流入目标环节的能量)占生产者能量的比值，生态工程中常通过建“沼气池”“蘑菇房”等实现废物资源化，这就是提高了能量利用率。“原料—产品—原料—产品”的无废弃物生产模式正是实现物质循环再
19、生、能量多级利用的典型模式，该模式具有少消耗、多效益、可持续的特点。提高了能量利用率，但并未提高能量“传递效率”。此外，能量流淌永久是单向的、不循环的，能量最终均以热能形式散失于系统中，不能被“循环利用”。1.在分析生态系统的能量流淌时常常涉及“输入量(输入到某一养分级的能量)”、“摄入量”、“同化量”、“粪便量”等说法，则以下说法中正确的选项是(　　)。A.某一养分级生物的摄入量即同化量B.某一养分级生物的粪便量是该养分级生物同化量的一部分C.输入到某一养分级的能量即该养分级生物的同化量D.相邻两养分级生物中较高养分级与较低养分级生
20、物的摄入量之比表示能量传递效率纠错演练解析　输入量即同化量，摄入量＝同化量＋粪便量，因此，A项错误，C项正确；某一养分级生物的粪便量事实上是上一养分级生物同化量的一部分，B项错误。答案　C2.如图表示A、B两个特定生态系统的能量金字塔。有关解释正确的选项是(　　)。①一个吃玉米的人所获得的能量肯定比一个吃牛肉的人获得的能量多　②能量沿食物链单向流淌，传递效率随养分级的升高而逐级递减　③若A和B中玉米的数量相同，A能养活10000人，则B至少能养活500人　④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低　　　　
21、　　　　　　　　　　　　　　A.①③④B．①②③C．①②③④D．③④解析　此题考查生态系统的能量金字塔的分析。①错误，因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错误，能量沿食物链单向流淌，随养分级的升高而逐级递减，但传递效率不肯定逐级递减，仍为10%～20%；③正确，若A和B中玉米的数量相同，设养活一人消耗能量为m，如A能养活10000人，对应的玉米能量至少是50000m，同样数量的玉米，B中至少养活的人数是50000×10%×10%＝500人；④正确，若土壤中含相同浓度的难降解污染物，
22、则生态系统A中的人比B中的人体内污染物浓度低的缘由是由于生物的富集作用。答案　D设计生态工程的常用方法之一是给食物链(网)“加环”，如图就是一种“加环”示意图，据图推断以下说法正确的选项是(　　)。①用残渣来培育食用菌和蛆、蛹，实现了物质的多级利用②用玉米的副产品玉米芯生产木糖醇，可增加经济效益③用蛆、蛹粪便作为有机肥还田，运用了能量循环再生原理④该生态工程通过“加环”提高了能量传递效率　⑤在离开人的管理条件下，该生态工程仍可以正常运转A.①②B．②③⑤C．①④⑤D．②④解析　该生态工程中用残渣来培育食用菌和蛆、蛹，用玉米芯生产木糖醇
23、，充分地利用了废弃物，实现了物质的多级利用，增加了经济效益；能量只能单向流淌、逐级递减，而不能循环利用，也不能提高能量“传递效率”，只能提高能量“利用效率”；该生态工程是在人的参加下建立的，因此该生态工程离不开人的管理。答案　A
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