2013届 新课标高中总复习(第1轮)A(生物)广东专版必修3第11讲 生态系统的能量流动和物质循环.ppt

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1、第第1111讲讲 生态系统的能量流动生态系统的能量流动和物质循环和物质循环 一、有关“能量流动”复习中的知识点 1.能量流动起点是从生产者固定的太阳光能,流经的总能量是该系统中全部生产者固定的太阳能。2.能量流动渠道是食物链和食物网。3.生态系统中能量的变化是:光能生物体有机物中的化学能热能。4.流入各级消费者的总能量是指各级消费者进行同化作用过程中所同化的物质中含有的能量总和,消费者粪便中所含的能量不能计入排便生物所同化物质中的能量。5.能量单向流动的原因是:食物链中各营养级的顺序不可逆转,这是长期自然选择的结果。6.能量流动逐级递减的原因是:第一,各营养级的能量大部分以呼吸作用产生的热能的

2、形式散失掉;第二,各营养级总有一部分生物未被下一营养级的生物所利用,如枯枝败叶等。7.生态系统能量传递效率10%20%的含义:指一个营养级的总能量约只有10%20%传递到下一营养级。若按20%这一最高效率计算,则第n营养级所获得的能量是第一营养级的(1/5)n-1。【例1】在生态系统中有关食物链与能量流动的叙述，不正确的是()A能量沿食物链流动是单向的 B食物链越长，最高营养级上获得的能量越少 C初级消费者越多，次级消费者获得的能量减少 D生物种类越多，生态系统中的食物链越多C 【解析】食物链和食物网是生态系统中的营养结构，生态系统中的物质和能量即沿该渠道单向流动，但能量流动效率只有10%20

3、%，故A、B项正确；又因初级消费者越多，则次级消费者食物充足，繁殖也快，次级消费者从初级消费者获得的能量也就越多，故C项不正确；生物种类越多，则食物链也越多，故D项正确。二、每个营养级能量的来源和去向【例2】(双选)下图是生态系统能量流动的图解，有关叙述正确的是()A流入该生态系统的总能量为A所固定的太阳能总量B信息传递仅发生在A、B、C、D之间C此图不能完整地表示出该生态系统的结构DB营养级中的生物个体数目一定比A营养级中的少AC 【解析】流入该生态系统的总能量等于A所固定的太阳能总量；信息传递不仅发生在A、B、C、D之间，还能在生物无机环境之间发生；此图仅表示了生物部分，生态系统的结构还包

4、括无机环境；B营养级中的生物个体数目不一定比A营养级中的少，如大树与蚜虫构成的食物链。三、辨析生态系统物质循环的实质 1其范围是地球上最大的生态系统生物圈，即物质循环具有全球性。2其“物质”主要是组成生物体的C、H、O、N、P、S等基本元素，而不是糖类、脂肪、蛋白质等物质。3“循环”是指基本元素在生物群落和无机环境间的往复运动。主要包括碳循环、氮循环等。生物群落在循环中起决定性作用，因生命物质与化学元素间的转化主要是依靠机体内的生化反应实现。4生态系统的物质循环离不开能量的驱动，“循环”过程中复杂的物质变化和能量转化伴随进行，因此，既没有单纯的物质移动，又没有孤立的能量转化。【例3】(2010

5、海南)请回答：(1)碳在生物群落与无机环境之间的循环主要以_的形式进行。驱动整个生态系统运转的能量主要来源于_的太阳能。(2)分解者通过_和_的方式将有机物分解成CO2等释放到无机环境中。(3)如图所示的食物网中共有_条食物链，其中初级消费者是_。(4)如果环境中的某种有毒物质在生物体内既不能分解，也不能排出体外，则该物质经_的传递后，便可在不同的生物体内积累。因此，通常生物所在的_越高，该有毒物质在其体内的积累量越大。【解析】该题考查的是生态系统的有关知识，碳在生物群落与无机环境之间的循环主要以CO2的形式进行，在群落内以有机物的形式在生物间传递；而驱动生态系统运转的能量主要来源于光合作用固

6、定的太阳能；分解者通过有氧呼吸和无氧呼吸的方式将有机物分解成CO2等释放到无机环境中；从图形上来看，共有3条食物链，其中初级消费者是兔和鼠；有害物质的富集是沿着食物链逐级递增，营养级越高，危害越大。【答案】(1)CO2光合作用固定(2)有氧呼吸无氧呼吸(3)3兔和鼠(4)食物链营养级 四、明确生态系统的能量流动与物质循环的关系 生态系统的主要功能就是生态系统的能量流动与物质循环。两大功能之间既有区别，又有联系。(1)区别：能量在生态系统内是单向流动的，能量在逐级流动的过程中传递效率是很低的，逐级都有大量的能量被消耗掉。因此，生态系统要不断地从外界获取能量(太阳能)，只有这样，生态系统的能量流动

7、才能持续下去。至于生态系统的物质循环，则是在生物群落和无机环境之间循环往复地进行着的，这些物质是可以重复地被利用的。(2)联系：生态系统的能量流动是随着物质循环进行的，但物质循环离不开能量的驱动。能量的固定、转移和释放，离不开物质的合成与分解等过程，反之亦然。生态系统中的各种组成成分非生物的物质和能量、生产者、消费者和分解者，正是通过能量流动和物质循环，才紧密联系在一起，形成一个统一的整体，因此，既没有单纯的物质移动，又没有孤立的能量转化，两者互为因果、相辅相成，不可分割。能量流动和物质循环之间的关系可用下图表示：【例4】我国北方处于平衡状态的某森林生态系统，其碳素循环如下图，箭头和字母分别表

8、示碳素传递的方向和转移量。下列选项正确的是()A夏季，abce B秋季，efcfA 【解析】物质循环过程中伴随着能量流动，故图中箭头既可表示碳元素的传递方向，也可表示能量流动方向，据图可知：夏季正是树木光合作用最旺盛的季节，也是树木旺盛生长的季节，处于平衡状态的森林生态系统，植物光合作用所固定的总能量a植物呼吸作用所消耗的能量b流到动物体的能量c流到分解者的能量e。能量流动中几个问题。(1)生态系统中流入某一营养级的一定量的能量在足够长的时间内的去路有三条：自身呼吸消耗；流入下一营养级；被分解者分解利用。但这一定量的能量不管如何传递，最终都以热能形式从生物群落中散失，生产者源源不断地固定太阳能

9、，才能保证生态系统能量流动的正常进行。(2)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，是未被该营养级利用的能量(含在上一营养级同化能量的80%90%中)；后者则归于该营养级，是该营养级所同化的能量中的一部分(含在上一营养级传递来的10%20%的能量中)。(3)能量在流经各个营养级时，上一个营养级的能量大约有10%20%传到下一个营养级，营养级越高，能量越少。因此食物链越长，能量损失越多。为了充分利用能量，应尽量缩短食物链。有关能量“最值”计算方法总结如下：(4)“摄入量”“同化量”。摄入的物质除一部分被动物吸收同化外，还有一部分以“粪便”形式排出体外。1.(201

10、1福建)下表选项中，甲、乙、丙三者关系能用右下图表示的是()A【解析】生态系统中碳循环为：内环境三大组分的关系为：生态系统的能量流向为：甲状腺激素分泌的分级调节：2.(2011山东)6月5日是世界环境日，今年我国的世界环境日主题是“共建生态文明，共享绿色未来”。草原是绿色生态环境的重要组成部分。某草原生态系统的食物网如图所示。(1)图中食物网较简单，因此，该草原生态系统的 能力较差，其 稳定性也相应较低。除图中所示的生物类群外，该生态系统的生物组成成分还应有 才能保证其物质循环的正常进行。自动调节(或反馈调节，或负反馈调节)抵抗力分解者(2)如果图中草能提供10000 kJ的能量，营养级间的能

11、量传递效率为10%20%，那么鹰占据的营养级能够得到的最低和最高能量值分为是 kJ和 kJ。若去除蛇，且狐的数量不变，则草原容纳鹰的数量会 。若外来生物入侵该区，则会导致草原的 锐减或丧失。10400增加生物 多样性(或物种多样性)(3)影响图中兔种群数量变化的种间因素是 和 。若某年兔种群的K值为1000只，且1只兔和4只鼠消耗的草量相等，其他条件不变的情况下，次年鼠的数量增加400只，则兔种群的K值变为 只。用标志重捕法调查该区的种群数量时，若部分标记个体迁出，则导致调查结果 (填“偏高”或“偏低”)。(4)草原干旱时，兔摄取水分减少，体内细胞外液渗透压 ，引起 渗透压感受器兴奋，增加抗利

12、尿激素的释放，进而引起 对水的重吸收增加，减少排尿量，以保持体内水平衡。捕食竞争900偏高升高下丘脑肾小管和集合管【解析】(2)鹰处于第三、四营养级，鹰获得最低的能量按处于第四营养级、传递效率为10%进行计算(1000010%10%10%10)；鹰获得的最高能量按处于第三营养级、传递效率为20%计算(1000020%20%400)。(3)由于兔和鼠属于同一营养级，两者存在竞争关系。对能量的利用效率相同，只是对草的利用数量不同，400只鼠消耗的食物量正好等于100只兔子消耗的食物量。用n表示第一次标记的鼠数量，N表示鼠的种群数量，m表示第二次捕获的带标记的个体数量，M表示第二次捕获的个体总数量，

13、由于n/Nm/M，N(nM)/m，m由于迁出变小，故N会变大。3.(2011天津)放牧强度可影响人工草地的物质循环和能量流动。图1是亚热带某人工草地在不同放牧强度下牧草净光合产量(净光合产量光合作用合成量呼吸作用消耗量)的变化图，G0为不放牧，G1G3为放牧强度逐渐增强。据图回答：(1)510月份的最适放牧强度是 (从G0G3中选填)，月份可被初级消费者利用的总能量最多。(2)与放牧草地相比，8月份不放牧草地净光合产量明显偏低的原因有 (多选)。A过多枝叶对下层植物有遮光作用 B植株衰老组织较多 C缺少动物粪尿的施肥作用 D草地生态系统的物质循环加快G26A、B、C (3)据图1分析，为使牧草

14、净光合产量维持在最高水平，410月份需要采取的放牧措施是4月份 。不放牧，510月份放牧强度保持在G2水平(4)牧草的光合作用强度可用单位时间和面积的 来表示。(5)在牧草上喷洒32P标记的磷肥，检测32P在初级和次级消费者中的放射强度，结果见图2，其中A消费者处于第 营养级。(6)在生态系统的生物成分中，生产者体内的32P除被消费者利用外，还有部分进入 。有机物合成量(CO2消耗量或O2生成量)二二分解者【解析】由图1可知最适放牧强度是各月份净光合产量最大时的放牧强度，故为G2，且6月份净光合产量最高。8月份不放牧草地净光合产量明显偏低的可能原因：枝叶过多，但光合面积并未增加，呼吸作用消耗增

15、加；植物衰老组织增加，光合作用能力降低；动物粪尿中含有植物生长发育必需的矿质元素，能够促进植株生长、发育，提高净光合产量。牧草的光合作用强度即为光合作用表观强度，所以可表示为单位时间和面积的有机物合成量(或CO2消耗量或O2生成量)。牧草中的32P会随食物链中的营养级的升高含量增多而放射性增强，因此A为初级消费者，B为次级消费者。生产者体内的含32P有机物还有一部分被分解者吸收利用。4.研究者对某水域浮游生物群落进行调查，绘制出如图所示能量金字塔，下列有关说法正确的是()A该群落共有4个营养级B该群落中各营养级之间的能量传递效率在10%20%C该水域受到酱油厂废水的污染后，生产者的数量会明显的

16、增多D调查该群落中浮游生物的种类及数量一般用的方法是样方法D【解析】由金字塔图显示，该群落共有3个营养级(生产者、初级消费者和次级消费者)。第一营养级(生产者)主要通过光合作用获得能量，其他营养级(各级消费者)通过摄取食物获得能量，由图知该群落中从生产者到初级消费者的能量传递效率远低于10%。因生态系统具有自我调节能力，当该水域受到酱油厂废水的污染后，如果是轻度污染，由于生态系统有一定的自我调节能力，生产者浮游生物的种类和数量不会受到明显的影响，如果是重度污染，由于生态系统的自我调节能力有限，该生态系统则会崩溃。D选项正确。5.如图是某生态系统示意图，当一种生物的全部同化量来自两种生物时，其同

17、化量各占一半，下列叙述不正确的是()A该生态系统的生物群落包括了图中全部生物的总和B图中处于最高营养级的生物是蛇C图中由捕食关系而形成的食物链共3条D如蛇要净增重1千克，则最多要消耗绿色植物3500千克D 【解析】该图包括了生产者绿色植物、消费者蝉等、分解者细菌构成的完整生物群落；食物链共有3条：绿色植物蝉螳螂黄雀蛇，绿色植物蝉螳螂蛇，绿色植物蝉黄雀蛇。蛇为最高营养级，如蛇增重1千克有0.5千克来自螳螂，0.5千克来自黄雀，则消耗绿色植物最多为：500千克；2500千克与 250千克，共需绿色植物最多为3250千克。6.(双选)下图表示某草原生态系统能量流动图解，表示相关过程的能量数据。下列有

18、关叙述中，正确的是()A草所固定的能量是兔、狐所同化的能量之和B该生态系统若在一段较长时期内没有能量输入，系统内能量流动仍能正常进行C和分别属于草和兔同化量的一部分D图中/的比值代表兔狐的能量传递效率 CD 【解析】草所固定的能量的去向包括了呼吸作用、分解者利用和流入下一营养级，其固定的能量远大于兔、狐所同化的能量之和。能量流动具有单向性，若该生态系统在一段较长时期内没有能量输入，会造成生态系统的崩溃。7.(2011梅州模拟)(双选)如图为某农田生态系统及其中对秸秆进一步利用的流程示意图。下列相关说法中不正确的是()A流经此生态系统的总能量是生产者固定的太阳能B图中有5条食物链C秸秆利用后的废渣中的有机物被分解者分解后产生的CO2和矿质元素均可被农作物利用D建立该农业生态系统的目的是使生态系统中的能量尽可能多地流向水稻BD【解析】食物链是生态系统中生物之间由于捕食关系而形成的营养结构，图中只有2条食物链；建立该农业生态系统的目的是使生态系统中的能量尽可能多地流向对人类有益的地方。