2024高考生物一輪復習第九單元生物與環(huán)境第33講生態(tài)系統(tǒng)的能量流動和物質(zhì)循環(huán)教案新人教版

PAGE11-第33講生態(tài)系統(tǒng)的能量流淌和物質(zhì)循環(huán)考點一生態(tài)系統(tǒng)的能量流淌1.能量流淌的概述(1)概念:生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失的過程。(2)能量流淌的四個環(huán)節(jié)輸入—傳遞—轉(zhuǎn)化—太陽能→有機物中的化學能→熱能散失—2.能量流淌過程(1)補充圖中標號代表的內(nèi)容①生產(chǎn)者,②初級消費者,③次級消費者,④呼吸作用,⑤分解者。(2)據(jù)圖補充食物鏈中①養(yǎng)分級能量的去向①通過自身呼吸作用以熱能的形式散失。②被下一養(yǎng)分級同化。③殘枝敗葉等被分解者分解。④未被利用。(3)圖示中的E2/E1表示其次、三養(yǎng)分級間的能量傳遞效率。3.能量流淌的特點及緣由分析(1)能量流淌是單向的,緣由是①能量流淌是沿食物鏈進行的,食物鏈中各養(yǎng)分級之間的捕食關(guān)系是長期自然選擇的結(jié)果,是不行逆轉(zhuǎn)的;②各養(yǎng)分級通過呼吸作用所產(chǎn)生的熱能不能被生物群落重復利用,因此能量流淌無法循環(huán)。(2)能量流淌是逐級遞減的,緣由是①各養(yǎng)分級生物都會因呼吸作用消耗大部分能量;②各養(yǎng)分級的能量都會有一部分流入分解者,包括未被下一養(yǎng)分級生物利用的部分。4.探討能量流淌的實踐意義(1)幫助人們科學規(guī)劃、設計人工生態(tài)系統(tǒng),使能量得到最有效的利用。(2)幫助人們合理地調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)中的能量流淌關(guān)系,使能量持續(xù)高效地流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠?。[糾誤診斷](1)生態(tài)系統(tǒng)的能量流淌是指能量的輸入和散失過程。(×)提示:生態(tài)系統(tǒng)中的能量流淌是指能量的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失的過程。(2)流經(jīng)農(nóng)村和城市兩個生態(tài)系統(tǒng)的總能量均是其植物所固定的太陽能。(×)提示:流經(jīng)兩個生態(tài)系統(tǒng)的總能量除了來自植物固定的太陽能外,還有人為輸入的能量。(3)初級消費者糞便中的能量屬于生產(chǎn)者同化的能量。(√)(4)一只狼捕食了一只兔子,該狼獲得了兔子能量的10%～20%。(×)提示:能量傳遞效率是針對相鄰兩個養(yǎng)分級中的全部生物而言,不針對個體。(5)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中,沼渣、沼液作為肥料還田,使能量能夠循環(huán)利用。(×)提示:沼液和沼渣可以為農(nóng)作物供應肥料,沼氣池發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣又能成為人類的能源物質(zhì),實現(xiàn)了能量的多級利用,能量不能循環(huán)利用。1.“蓮藕生態(tài)養(yǎng)魚”是種養(yǎng)復合生態(tài)型的農(nóng)業(yè)新模式,在相同環(huán)境及養(yǎng)殖條件下,若將池塘中主要魚種由草食性魚更換為肉食性魚,則魚類產(chǎn)量將如何變更?緣由是

。

提示:降低。能量流淌逐級遞減,肉食性魚所處養(yǎng)分級高,獲得能量少。2.如圖甲為某自然生態(tài)系統(tǒng)的能量金字塔簡圖,其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分別代表不同的養(yǎng)分級,m1、m2代表不同的能量形式。圖乙表示能量流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)某一養(yǎng)分級的變更示意圖,其中a～g表示能量值的多少。請據(jù)圖分析回答。(1)圖甲中m1輸入該生態(tài)系統(tǒng)的途徑是生產(chǎn)者的。

(2)圖乙中,若A表示圖甲中養(yǎng)分級Ⅱ的生物攝入能量,養(yǎng)分級Ⅱ的生物同化能量可用圖中哪個字母表示?其能量值如何表示?(用圖中字母)(3)從圖乙中能計算能量傳遞效率嗎?說明緣由。提示:(1)光合作用(2)Bb(或d+e)(3)不能。圖乙僅表示能量流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)某一養(yǎng)分級的變更,計算能量傳遞效率需知道相鄰兩養(yǎng)分級生物的同化量。3.就這一食物網(wǎng)而言,若人的素食∶肉食比例由1∶1調(diào)整為2∶1,則同樣的玉米,人獲得的能量是原來的多少倍?寫出推導思路(設傳遞效率為20%)。提示:1.29。推導思路如下:設玉米能量均為A,調(diào)整前人獲得能量為x1,調(diào)整后人獲得能量為x2,則+=A,+=A,則x1=,x2=,==≈1.29。題型一能量流淌過程的分析1.(2024·安徽合肥質(zhì)檢)下圖表示某長期穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)中光合作用積累的有機物被植食性動物利用的過程(圖中的字母表示所含的能量)。據(jù)圖分析,下列相關(guān)敘述正確的是(A)A.植物積累的能量為c+e+g+h+iB.植食動物糞便中的能量為d+gC.b中的物質(zhì)和能量都被微生物利用D.能量在相鄰養(yǎng)分級傳遞效率為f/a解析:植物積累的能量為a,依據(jù)數(shù)量關(guān)系可知,圖中c+e+g+h+i也可以表示植物光合作用積累的有機物中的能量;植食動物糞便中的能量為d-f,即g;b中的物質(zhì)和能量有部分被微生物利用;能量在相鄰養(yǎng)分級傳遞效率為f/(a+植物呼吸作用消耗量)。2.(2024·福建卷)下圖為某人工魚塘食物網(wǎng)及其能量傳遞示意圖(圖中數(shù)字為能量數(shù)值,單位是J·m-2·a-1)。下列敘述正確的是(B)A.該食物網(wǎng)中最高養(yǎng)分級為第六養(yǎng)分級B.該食物網(wǎng)中第一到其次養(yǎng)分級的能量傳遞效率為25%C.太陽魚呼吸作用消耗的能量為1357J·m-2·a-1D.該食物網(wǎng)中的生物與無機環(huán)境共同構(gòu)成一個生態(tài)系統(tǒng)解析:該食物網(wǎng)中最長的食物鏈為:浮游植物→浮游動物→幽蚊幼蟲→太陽魚→鱸魚,最高養(yǎng)分級為第五養(yǎng)分級;該食物網(wǎng)中第一養(yǎng)分級到其次養(yǎng)分級的能量傳遞效率為(3780+4200)÷31920×100%=25%;太陽魚呼吸作用消耗的能量、流向分解者的能量和未被利用的能量共計1483-126=1357(J·m-2·a-1);該食物網(wǎng)中的生物只有生產(chǎn)者和消費者,沒有分解者,因此不能和無機環(huán)境共同構(gòu)成一個生態(tài)系統(tǒng)。某一養(yǎng)分級的能量去向(1)定量不定時分析流入某一養(yǎng)分級的肯定量的能量在足夠長的時間內(nèi)的去路可有三條:①自身呼吸消耗;②流入下一養(yǎng)分級(最高養(yǎng)分級除外);③被分解者分解利用。但這肯定量的能量不管如何傳遞,最終都以熱能形式從生物群落中散失;生產(chǎn)者源源不斷地固定太陽能,才能保證生態(tài)系統(tǒng)能量流淌的正常進行。(2)定量定時分析流入某一養(yǎng)分級的肯定量的能量在肯定時間內(nèi)的去路可有四條:①自身呼吸消耗;②流入下一養(yǎng)分級(最高養(yǎng)分級除外);③被分解者分解利用;④未被利用,即未被自身呼吸消耗,也未被下一養(yǎng)分級和分解者利用,假如是以年為單位進行探討,這部分能量將保留到下一年。題型二能量流淌特點的分析及相關(guān)計算3.關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)的能量流淌,下列敘述錯誤的是(C)A.由于生態(tài)系統(tǒng)的能量流淌是逐級遞減的,所以養(yǎng)分級越高則所同化的能量就越少B.由于散失的熱能不能被生產(chǎn)者重新固定,所以生態(tài)系統(tǒng)的能量流淌是單向不行循環(huán)的C.充分利用作物秸稈等可以提高能量傳遞的效率D.能量流淌和物質(zhì)循環(huán)的渠道都是食物鏈和食物網(wǎng)解析:生態(tài)系統(tǒng)中的能量沿食物鏈流淌時,部分能量以熱能的形式散失,部分能量被分解者所利用,所以養(yǎng)分級越高同化的能量就越少;生產(chǎn)者只能固定光能或化學能,而不能固定每個養(yǎng)分級及分解者所散失的熱能,所以生態(tài)系統(tǒng)的能量流淌是單向的;生態(tài)系統(tǒng)的能量傳遞效率一般不能人為變更,充分利用作物秸稈只能提高能量利用率而不能提高能量傳遞效率;能量流淌和物質(zhì)循環(huán)的渠道都是食物鏈和食物網(wǎng)。4.如圖為生態(tài)系統(tǒng)食物網(wǎng)簡圖,若E生物種群總能量為7.1×109kJ,B生物種群總能量為2.3×108kJ。從理論上計算,A儲存的總能量最少為(B)A.7.1×108kJB.4.8×107kJC.5.95×107kJD.2.3×107kJ解析:由圖可知,D為生產(chǎn)者,要使A獲得的能量最少,則必需保證三個條件:一是能量來源途徑要最少,二是能量傳遞效率要最低,三是食物鏈要最長。故從理論上講,與A儲存的能量最少相關(guān)的食物鏈不行能是D→A,也不行能是D→A、D→E→C→A同時存在,只能是D→E→C→A。為此,E的能量在傳給A的途徑中,只有確保:①E在傳給B時用去的能量最多,②E的總能量減去傳給B的后再傳給C時傳遞效率最低,③C在傳給A時效率最低,結(jié)果才能使A獲得的能量最少。所以據(jù)此計算得A儲存的總能量最少為(7.1×109kJ-2.3×108kJ÷10%)×10%×10%=4.8×107kJ。方向調(diào)整后的能量計算方法若在食物網(wǎng)中,某一養(yǎng)分級同時從上一養(yǎng)分級的多種生物中獲得能量,計算某一生物獲得的能量或須要某一生物供應的能量時,首先,要留意某一生物“從不同食物鏈中獲得能量的比例”,或某一生物“給不同生物供應能量的比例”,然后依據(jù)各個單獨的食物鏈分別計算后合并。①順推法:能量流向調(diào)整,從前往后計算。即由植物下推,用“乘法”。②逆推法:能量來源調(diào)整,從后往前計算。即由高養(yǎng)分級前推,用“除法”?？键c二生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)及其與能量流淌的關(guān)系1.物質(zhì)循環(huán)(1)概念:組成生物體的各種元素在生物群落與無機環(huán)境之間不斷循環(huán)的過程。(2)分析①物質(zhì):組成生物體的化學元素,如C、H、O、N、P、S等。②循環(huán)范圍:生物群落和無機環(huán)境之間。③特點:全球性,反復利用、循環(huán)流淌。2.碳循環(huán)(1)碳的存在形式①無機環(huán)境中:二氧化碳和碳酸鹽。②生物群落中:主要是含碳有機物。(2)碳循環(huán)過程①請寫出圖中各標號的名稱a.生產(chǎn)者;b.消費者;c.呼吸作用;d.光合作用和化能合成作用;e.呼吸作用;f.化石燃料燃燒。②碳進入生物群落的途徑:生產(chǎn)者的光合作用和化能合成作用。③碳的循環(huán)形式。a.在生物群落和無機環(huán)境之間:主要是CO2。b.在生物群落內(nèi)部:含碳有機物。3.溫室效應(1)形成緣由:大量化石燃料的燃燒,使大氣中的CO2含量快速增加,打破了生物圈中碳循環(huán)的平衡。(2)影響:導致氣溫上升,加快極地和高山冰川的溶化,導致海平面上升,進而對人類和其他很多生物的生存構(gòu)成威逼。4.能量流淌與物質(zhì)循環(huán)之間的關(guān)系(1)區(qū)分項目能量流淌物質(zhì)循環(huán)(以碳循環(huán)為例)形式以有機物為載體主要是無機物特點單向流淌、逐級遞減全球性、循環(huán)性范圍生態(tài)系統(tǒng)各養(yǎng)分級生物圈(全球性)(2)聯(lián)系①兩者是同時進行的,彼此相互依存,不行分割。②物質(zhì)作為能量的載體,使能量沿著食物鏈(網(wǎng))流淌;能量作為動力,使物質(zhì)能夠不斷地在生物群落和無機環(huán)境之間循環(huán)來回。[糾誤診斷](1)碳可在森林群落和無機環(huán)境之間進行循環(huán)。(√)(2)無機環(huán)境中的物質(zhì)可以通過多種途徑被生物群落反復利用。(√)(3)生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)指的是CO2在無機環(huán)境和生物群落中的往復循環(huán)。(×)提示:碳循環(huán)指的是碳元素的循環(huán),而不是含碳化合物的循環(huán)。(4)大氣中的CO2進入生物群落的唯一方式是光合作用。(×)提示:CO2從無機環(huán)境進入生物群落的方式有兩種:光合作用和化能合成作用。(5)生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流淌的渠道都是食物鏈和食物網(wǎng),所以物質(zhì)和能量都是循環(huán)往復的。(×)提示:物質(zhì)循環(huán)是往復的,而能量流淌是單向的。(6)植物可通過呼吸作用和光合作用參加生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)。(√)1.既然生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)是循環(huán)的,為何農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)還須要常常施肥?請說出你的理由。提示:物質(zhì)循環(huán)具有全球性,是在生物圈內(nèi)進行的。農(nóng)田是一個范圍相對較小的生態(tài)系統(tǒng),物質(zhì)在該生態(tài)系統(tǒng)中不肯定能實現(xiàn)循環(huán)。農(nóng)田中的農(nóng)作物合成有機物(如蛋白質(zhì)、磷脂等)時利用了土壤中的氮、磷、鉀等元素,這些元素隨著糧食、瓜、果等輸出農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng),因此須要不斷施入含氮、磷、鉀等元素的肥料。2.如圖為碳循環(huán)示意圖,圖中的甲、乙、丙分別代表生態(tài)系統(tǒng)中的生物類群。請據(jù)圖回答:(1)圖中甲、乙、丙分別代表生態(tài)系統(tǒng)的什么成分?并簡述推斷理由。提示:甲表示消費者,乙表示分解者,丙表示生產(chǎn)者。大氣中的CO2庫和丙進行雙向溝通,丙為生產(chǎn)者,甲和丙都有箭頭指向乙,所以乙為分解者,甲為消費者。(2)圖中①、②、③代表的生理過程分別是什么?提示:光合作用、呼吸作用、呼吸作用。(3)碳在甲、乙、丙之間的流淌形式是什么?提示:含碳有機物。3.微生物的分解作用與細胞呼吸等同嗎?請說明理由。提示:不能完全等同。微生物分解作用是微生物分泌酶到細胞外,將細胞外的大分子有機物分解成小分子有機物(也可能生成無機物),然后再汲取進入細胞。微生物分解作用包括體外有機物分解和體內(nèi)細胞呼吸作用。題型一碳循環(huán)的過程及特點分析1.下列關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)的敘述,錯誤的是(B)A.低碳生活方式有助于維持生物圈中碳循環(huán)的平衡B.物質(zhì)循環(huán)是在生產(chǎn)者、消費者、分解者之間進行的C.煤和石油通過燃燒和微生物的分解作用產(chǎn)生CO2,促進碳循環(huán)D.生物圈不須要從外界獲得任何物質(zhì)補給,就能長期維持其正常功能解析:物質(zhì)循環(huán)是在生物圈范圍內(nèi)的無機環(huán)境與生物群落之間進行的。2.(2024·江西南昌三模)下圖為某生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的過程。下列有關(guān)敘述錯誤的是(D)A.d表示大氣中的CO2,由于很多因素的影響,其含量夏季低于冬季B.通過a的汲取,a、b的呼吸作用、c的分解作用及e的燃燒,實現(xiàn)碳循環(huán)C.在正常演替過程中,生產(chǎn)者固定CO2量大于整個生物群落排放CO2量D.只需將d的含義改為熱能,圖即可表示為該生態(tài)系統(tǒng)的能量流淌示意圖解析:d表示大氣中的CO2,由于夏季植物的光合作用實力強于冬季等因素的影響,其含量夏季低于冬季;碳循環(huán)是指以二氧化碳的形式在無機環(huán)境和生物群落之間的循環(huán)來回,即通過a的汲取,a、b的呼吸作用、c的分解作用及e的燃燒,可實現(xiàn)碳循環(huán);若此生態(tài)系統(tǒng)中的生物群落處在朝困難化演替的過程中,則生產(chǎn)者汲取的CO2量大于整個生物群落排放的CO2量;由于能量只能單向流淌、逐級遞減,且植物不能利用熱能,所以即使將d的含義改為熱能,題圖也不行表示為該生態(tài)系統(tǒng)的能量流淌示意圖。快速確認碳循環(huán)各環(huán)節(jié)的“三看法”一看雙箭頭一方為“生產(chǎn)者”,另一方為“大氣CO2庫”三看題型二物質(zhì)循環(huán)和能量流淌的關(guān)系分析3.下列關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)和能量流淌的敘述,正確的是(A)A.水體富養(yǎng)分化時出現(xiàn)“水華”現(xiàn)象,說明物質(zhì)循環(huán)的平衡被破壞B.流經(jīng)全部生態(tài)系統(tǒng)的總能量都是生產(chǎn)者固定的太陽能C.其次養(yǎng)分級同化能量的10%～20%會被下一養(yǎng)分級捕食D.碳循環(huán)是以含碳有機物、CO2和碳酸鹽等形式進行的解析:水體富養(yǎng)分化是一種氮、磷等植物養(yǎng)分物質(zhì)含量過多所引起的水質(zhì)污染現(xiàn)象。水生生物特殊是藻類將大量繁殖,破壞了水體的生態(tài)平衡;對于城市人工生態(tài)系統(tǒng)來說,流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的總能量除