必修三第二單元第4講生態(tài)系統(tǒng)的功能-能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)

第4講生態(tài)系統(tǒng)的功能——能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)2015備考·最新考綱

生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)的基本規(guī)律及應(yīng)用(Ⅱ)考點(diǎn)1

生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)(5年17考)

(2013安徽卷、海南卷……)1．能量流動(dòng)的過(guò)程 (1)概念理解(2)能量流動(dòng)圖解2．每一營(yíng)養(yǎng)級(jí)能量來(lái)源與去路的分析太陽(yáng)能上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化的能量 (2)能量去向：流入某一營(yíng)養(yǎng)級(jí)(最高營(yíng)養(yǎng)級(jí)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(最終也將被分解者利用)3．生態(tài)金字塔

不同的生態(tài)金字塔能形象地說(shuō)明各營(yíng)養(yǎng)級(jí)與能量、生物量、數(shù)量之間的關(guān)系，是定量研究生態(tài)系統(tǒng)的直觀體現(xiàn)。呼吸消耗下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)分解者能量金字塔數(shù)量金字塔生物量金字塔形狀特點(diǎn)正金字塔形一般為正金字塔形一般為正金字塔形象征含義能量沿食物鏈流動(dòng)過(guò)程中具有_________的特性一般生物個(gè)體數(shù)目在食物鏈中隨營(yíng)養(yǎng)級(jí)升高而_________一般生物有機(jī)物的總質(zhì)量沿食物鏈升高_(dá)________逐級(jí)遞減逐級(jí)遞減逐級(jí)遞減每一階含義每一營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物所含能量的多少每一營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物個(gè)體的數(shù)目每一營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物的有機(jī)物總量特殊形狀無(wú)極少4.能量流動(dòng)的特點(diǎn)及意義 (1)能量傳遞效率：是指______________之間______的比值。 (2)能量流動(dòng)的特點(diǎn)：__________、_________。 (3)研究意義

①幫助人們科學(xué)規(guī)劃、設(shè)計(jì)_____________，使能量得到 _________利用。

②幫助人們合理地調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)關(guān)系，使能量持續(xù)高效地流向_____________的部分。相鄰兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化量單向流動(dòng)逐級(jí)遞減人工生態(tài)系統(tǒng)最有效的對(duì)人類最有益思維激活

判斷正誤 (1)植物→鼠→鷹這條食物鏈，第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)含能量少 (2013·全國(guó)新課標(biāo)Ⅰ，5D)(

)。 (2)生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈中營(yíng)養(yǎng)級(jí)越高的生物，其體型必然越大 (2011·海南，21C)(

)。 (3)生態(tài)金字塔可采用生物量單位，能量單位和個(gè)體數(shù)量單位，生態(tài)金字塔必然呈正金字塔形 (

)。 (4)散失的熱能可以被生產(chǎn)者固定再次進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)(

)。 (5)相鄰兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量傳遞效率不會(huì)小于10%，也不會(huì)大于20% (

)。 (6)研究能量流動(dòng)，可合理設(shè)計(jì)人工生態(tài)系統(tǒng)，提高能量的傳遞效率 (

)。

答案

(1)√

(2)×

(3)×

(4)×

(5)×

(6)×

生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的過(guò)程及特點(diǎn)1．(2012·安徽卷，30Ⅱ)某棄耕地的主要食物鏈由植物→田鼠→鼬構(gòu)成。生態(tài)學(xué)家對(duì)此食物鏈能量流動(dòng)進(jìn)行了研究，結(jié)果如下表，單位是J/(hm2·a)。植物田鼠鼬固定的太陽(yáng)能攝入量同化量呼吸量攝入量同化量呼吸量2.45×10111.05×1097.50×1087.15×1082.44×1072.25×1072.18×107(1)能量從田鼠傳遞到鼬的效率是________。(2)在研究能量流動(dòng)時(shí)，可通過(guò)標(biāo)志重捕法調(diào)查田鼠種群密度。在1hm2范圍內(nèi)，第一次捕獲并標(biāo)記40只田鼠，第二次捕獲30只，其中有標(biāo)記的15只。該種群密度是________只/hm2。若標(biāo)記的田鼠有部分被鼬捕食，則會(huì)導(dǎo)致種群密度估算結(jié)果________。(3)田鼠和鼬都是恒溫動(dòng)物，同化的能量中只有3%～5%用于____________，其余在呼吸作用中以熱能的形式散失。(4)鼬能夠依據(jù)田鼠留下的氣味去獵捕后者，田鼠同樣也能夠依據(jù)鼬的氣味或行為躲避獵捕。可見(jiàn)，信息能夠________________，維持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定。

答案

(1)3%

(2)80偏高(3)生長(zhǎng)、發(fā)育、繁殖等生命活動(dòng)(4)調(diào)節(jié)生物的種間關(guān)系互動(dòng)探究

據(jù)上題表格中數(shù)據(jù)推算隨鼬糞便流失的能量是多少？這部分能量應(yīng)包含于表中哪一數(shù)據(jù)中？

提示鼬糞便中的能量＝鼬的攝入量－鼬同化量＝2.44×107－2.25×107＝1.9×106(J/hm2·a)此部分能量應(yīng)包含于表中田鼠同化量即7.56×108h中。題后反思

以第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)為例，能量的來(lái)源和去路圖解如下：

由此可見(jiàn)：(1)攝入量－糞便量＝同化量。 (2)同化量－呼吸量＝生長(zhǎng)、發(fā)育、繁殖量。 (3)一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)糞便量不屬于該營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化量，而屬于上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的同化量，即上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)流向分解者的能量

能量流動(dòng)的相關(guān)計(jì)算2．如圖所示的食物網(wǎng)中，若人的體重增加1kg，最少消耗水藻________kg，最多消耗水藻________kg。

解析能量在相鄰兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)間的傳遞效率是10%～20%。求最少消耗水藻時(shí)，選最短的食物鏈，如水藻→小魚(yú)→人，傳遞效率按20%計(jì)算，設(shè)最少消耗水藻為X，則X×20%×20%＝1kg，X＝25kg；求最多消耗水藻時(shí)，選最長(zhǎng)的食物鏈，如水藻→水蚤→蝦→小魚(yú)→大魚(yú)→人，傳遞效率按10%計(jì)算，設(shè)最多消耗水藻為Y，則Y×10%×10%×10%×10%×10%＝1kg，Y＝100000kg。

答案

25

100000(2013·廣東預(yù)測(cè))如圖為部分能量流動(dòng)圖解，下列敘述正確的是 (

)。[對(duì)點(diǎn)強(qiáng)化]A．次級(jí)消費(fèi)者攝入量占初級(jí)消費(fèi)者攝入總量的10%～20%B．c表示初級(jí)消費(fèi)者的同化量C．圖中能量數(shù)值b＝a＋cD．C指向分解者的箭頭中包含初級(jí)消費(fèi)者的遺體殘骸，包括次級(jí)消費(fèi)者的糞便解析能量傳遞效率10%～20%是相鄰營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化量之比，而非攝入量，所以A項(xiàng)錯(cuò)誤；攝入量減糞便量是同化量，同化量一部分用于呼吸散失，一部分用于生長(zhǎng)發(fā)育和繁殖，所以B項(xiàng)錯(cuò)誤；圖中b等于呼吸散失的能量與c之和，所以C項(xiàng)錯(cuò)誤；c表示生長(zhǎng)發(fā)育和繁殖所用能量，這一過(guò)程中一部分會(huì)被下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)攝入，下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的糞便屬于c，所以D項(xiàng)正確。答案

D考點(diǎn)2

生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)(5年9考)

(2012天津卷，2010海南卷……)1．生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)概念在生態(tài)系統(tǒng)中，組成生物體的__________________等化學(xué)元素不斷進(jìn)行著從_________到_________，又從________回到________的循環(huán)過(guò)程范圍_______(全球)對(duì)象組成生物體的________形式生物群落與無(wú)機(jī)環(huán)境間：_______生物群落內(nèi)：_______動(dòng)力____物質(zhì)循環(huán)特點(diǎn)_____性、反復(fù)出現(xiàn)、_____流動(dòng)C、H、O、N、P、S無(wú)機(jī)環(huán)境生物群落生物群落無(wú)機(jī)環(huán)境生物圈化學(xué)元素?zé)o機(jī)物有機(jī)物能量全球循環(huán)2. 碳循環(huán)過(guò)程 (1)碳進(jìn)入生物群落的途徑，生產(chǎn)者的光合作用或_________作用 (3)溫室效應(yīng)的產(chǎn)生原因：

①化學(xué)燃料的大量燃燒，產(chǎn)生大量____。

②植被破壞，降低了對(duì)大氣中____的調(diào)節(jié)能力。呼吸分解化能合成CO2CO2思維激活

巧辨圖形判斷參與碳循環(huán)的四種成分：以下三幅圖均為生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)常見(jiàn)圖解，你能否辨認(rèn)出各圖中A～E的成分類別？

提示圖1：A——生產(chǎn)者；B——非生物物質(zhì)和能量；C——消費(fèi)者；D——分解者

圖2：A——生產(chǎn)者；B——初級(jí)消費(fèi)者；C——非生物物質(zhì)和能量；D——次級(jí)消費(fèi)者；E——分解者

圖3：A——非生物物質(zhì)和能量；E——生產(chǎn)者；F、D、B依次為初級(jí)、次級(jí)、三級(jí)消費(fèi)者；C——分解者

碳循環(huán)1．如圖為碳元素在生態(tài)系統(tǒng)中循環(huán)的模式圖，圖中甲、乙、丙表示生態(tài)系統(tǒng)的生物成分，箭頭表示生理過(guò)程。下列相關(guān)敘述中，不正確的是 (

)。 A．d過(guò)程代表光合作用，b過(guò)程代表呼吸作用 B．甲所示的營(yíng)養(yǎng)級(jí)在食物鏈中占有的碳元素最多 C．碳元素在甲、乙、丙之間以有機(jī)物的形式進(jìn)行傳遞 D．碳元素可在無(wú)機(jī)環(huán)境和生物群落之間反復(fù)利用

解析丁為大氣CO2庫(kù)，甲為生產(chǎn)者，乙為消費(fèi)者，丙為分解者；d過(guò)程代表呼吸作用，b過(guò)程代表光合作用；碳元素在生物群落內(nèi)部主要以有機(jī)物的形式進(jìn)行傳遞，在無(wú)機(jī)環(huán)境與生物群落間主要以二氧化碳的形式進(jìn)行傳遞。

答案

A互動(dòng)探究

若將上述題圖改為“能量流動(dòng)圖”則相關(guān)的箭頭是否有變動(dòng)？

提示作為能量流動(dòng)圖，應(yīng)添加由“太陽(yáng)能―→甲”的箭頭，并去掉b箭頭。

物質(zhì)循環(huán)與能量流動(dòng)綜合2．如圖是某生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)和能量流向示意圖(能量傳遞效率按10%計(jì)算)。下列有關(guān)敘述正確的是 (

)。 A．X1過(guò)程的完成必須依賴一種具有雙層膜結(jié)構(gòu)的細(xì)胞器 B．X1過(guò)程吸收的CO2總量與Y1、Y2、Y3……及Z過(guò)程釋放

的CO2總量相等 C．當(dāng)該生態(tài)系統(tǒng)處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，X3過(guò)程的能量值

約為X1過(guò)程能量值的1% D．Z1、Z2、Z3……過(guò)程提供的有機(jī)物中的碳將全部轉(zhuǎn)

變?yōu)閆過(guò)程釋放的CO2中的碳

解析圖示X1表示光合作用固定CO2的過(guò)程，參與的生物可能是綠色植物或原核生物藍(lán)藻等，X2、X3等表示動(dòng)物攝食有機(jī)物的過(guò)程，Y1、Y2等表示生產(chǎn)者和消費(fèi)者通過(guò)呼吸作用釋放CO2的過(guò)程，Z表示分解者的分解作用。一般情況下，生產(chǎn)者固定的CO2大于Y和Z過(guò)程釋放的CO2總量，因?yàn)檫€有一部分有機(jī)物未被利用。Z1、Z2、Z3……過(guò)程提供的有機(jī)物中的碳還有一部分轉(zhuǎn)化到分解者自身的有機(jī)物中。當(dāng)生態(tài)系統(tǒng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，X3＝X1×10%×10%。

答案

C互動(dòng)探究

圖中可進(jìn)行X1的生物類群有哪些？X1能否表示化能合成作用？

提示可進(jìn)行光合作用的生物類群有植物、光合細(xì)菌、藍(lán)藻等，X1不可表示化能合成作用，化能合成作用所需能量不是“光能”而是體外無(wú)機(jī)物氧化所釋放的化學(xué)能。題后歸納物質(zhì)循環(huán)與能量流動(dòng)的關(guān)系項(xiàng)目能量流動(dòng)物質(zhì)循環(huán)形式主要以有機(jī)物為載體無(wú)機(jī)物、有機(jī)物特點(diǎn)單向流動(dòng)，逐級(jí)遞減循環(huán)往復(fù)范圍生態(tài)系統(tǒng)中的各營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物圈(全球性)聯(lián)系同時(shí)進(jìn)行，相互依存，不可分割：①能量的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失，離不開(kāi)物質(zhì)的合成和分解；②物質(zhì)是能量沿食物鏈(網(wǎng))流動(dòng)的載體；③能量是物質(zhì)在生態(tài)系統(tǒng)中循環(huán)往復(fù)的動(dòng)力圖示技法提煉

快速確認(rèn)碳循環(huán)各環(huán)節(jié)的“三看法”如圖是生物圈中碳循環(huán)示意圖，下列相關(guān)分析不正確的是 (

)。[對(duì)點(diǎn)強(qiáng)化]A．生物圈通過(guò)碳循環(huán)實(shí)現(xiàn)碳元素的自給自足B．A是消費(fèi)者，C是生產(chǎn)者，各成分間以CO2的形式傳遞碳元素C．對(duì)E過(guò)度開(kāi)發(fā)利用會(huì)打破生物圈中碳循環(huán)的平衡D．碳循環(huán)過(guò)程需要能量驅(qū)動(dòng)，同時(shí)又是能量的載體解析圖中A為消費(fèi)者，B為分解者，C為生產(chǎn)者，D為大氣中的CO2庫(kù)；碳元素在生物群落與無(wú)機(jī)環(huán)境之間以CO2的形式傳遞，在生物群落之間以有機(jī)物的形式傳遞。答案

B易混點(diǎn)混淆“同化量”、“攝入量”、“糞便量”

點(diǎn)撥

(1)攝入量≠同化量，糞便中能量不屬本營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化量而屬“上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的同化量中流入分解者的能量的一部分”。 (2)流入某一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量是指該營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物的同化量，而不是攝入量，“攝入量”、“同化量”及“糞便”關(guān)系如下(以草→兔→狐→狼為例)。

圖中A、B、C均屬流向分解者的能量，但A、B均屬“草的同化量”，只有C才屬兔的同化量。易錯(cuò)點(diǎn)1錯(cuò)將“相鄰兩營(yíng)養(yǎng)級(jí)”的傳遞效率等同于“相鄰兩

個(gè)生物個(gè)體”間的傳遞效率

點(diǎn)撥能量傳遞效率是指“相鄰兩營(yíng)養(yǎng)級(jí)”間的傳遞效率，即下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)全部生物同化量/上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)全部生物同化量×100%，而不是相鄰營(yíng)養(yǎng)級(jí)中個(gè)體間的傳遞效率，如“一只狼”捕獲“一只狐”時(shí)，應(yīng)獲得了狐的“大部分能量”而不是獲得“10%～20%”的能量，“所有狼”可獲得“所有狐”的能量才是10%～20%易錯(cuò)點(diǎn)2錯(cuò)將能量“傳遞效率”等同于“能量利用效率”或?qū)?/p>

能量“多級(jí)利用”看作能量“循環(huán)利用”

點(diǎn)撥能量傳遞效率與能量利用效率的比較(1)能量傳遞效率：能量在沿食物鏈流動(dòng)的過(guò)程中，逐級(jí)遞減，若以“營(yíng)養(yǎng)級(jí)”為單位，能量在相鄰兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間的傳遞效率為10%～20%。其計(jì)算公式為能量傳遞效率＝(下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化量/上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化量)×100%(2)能量利用效率：通?？紤]的是流入人類可利用部分的能量(即流入目標(biāo)環(huán)節(jié)的能量)占生產(chǎn)者能量的比值，生態(tài)工程中常通過(guò)建“沼氣池”“蘑菇房”等實(shí)現(xiàn)廢物資源化，這就是提高了能量利用率?！霸稀a(chǎn)品—原料—產(chǎn)品”的無(wú)廢棄物生產(chǎn)模式正是實(shí)現(xiàn)物質(zhì)循環(huán)再生、能量多級(jí)利用的典型模式，該模式具有少消耗、多效益、可持續(xù)的特點(diǎn)。提高了能量利用率，但并未提高能量“傳遞效率”。此外，能量流動(dòng)永遠(yuǎn)是單向的、不循環(huán)的，能量最終均以熱能形式散失于系統(tǒng)中，不能被“循環(huán)利用”。1. 在分析生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)時(shí)經(jīng)常涉及“輸入量(輸入到某一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量)”、“攝入量”、“同化量”、“糞便量”等說(shuō)法，則下列說(shuō)法中正確的是 (

)。 A.某一營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物的攝入量即同化量 B.某一營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物的糞便量是該營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物同化量的一

部分 C.輸入到某一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量即該營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物的同化量 D.相鄰兩營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物中較高營(yíng)養(yǎng)級(jí)與較低營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物的

攝入量之比表示能量傳遞效率糾錯(cuò)演練

解析輸入量即同化量，攝入量＝同化量＋糞便量，因此，A項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確；某一營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物的糞便量實(shí)際上是上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物同化量的一部分，B項(xiàng)錯(cuò)誤。

答案

C2. 如圖表示A、B兩個(gè)特定生態(tài)系統(tǒng)的能量金字塔。有關(guān)解釋正確的是 (

)。

①一個(gè)吃玉米的人所獲得的能量一定比一個(gè)吃牛肉的人獲得的能量多②能量沿食物鏈單向流動(dòng)，傳遞效率隨營(yíng)養(yǎng)級(jí)的升高而逐級(jí)遞減③若A和B中玉米的數(shù)量相同，A能養(yǎng)活10000人，則B至少能養(yǎng)活500人④若土壤中含相同濃度的難降解污染物，則A中的人比B中的人體內(nèi)污染物濃度低 A.①③④ B．①②③

C．①②③④ D．③④

解析本題考查