（通用版）高考生物一轮复习 第九单元 生物与环境 第33讲 生态系统的能量流动和物质循环课件-人教版高三全册生物课件.ppt

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1、第第3333讲生态系统的能量流动和物质循环讲生态系统的能量流动和物质循环考情分析备考导航考情分析备考导航考考纲纲解解读读全国卷五年考全国卷五年考题统计题统计最新考最新考纲纲核心内容核心内容生生态态系系统统中的物中的物质质循循环环和能量流和能量流动动的基本的基本规规律及律及应应用用()()1.1.碳循碳循环环的的过过程和特点程和特点2.2.能量流能量流动动的的过过程、特点程、特点20152015全国全国卷卷T31(3);2015T31(3);2015全全国国卷卷T31(3);2014T31(3);2014全国全国卷卷T4T4、T31(3);2013T31(3);2013全国全国卷卷T5;2013

2、T5;2013全国全国卷卷T31(1)T31(1)考点一生态系统能量流动的分析考点一生态系统能量流动的分析知识梳理知识梳理 自主学习自主学习 夯实基础夯实基础(2)(2)定量定时定量定时:流入某一营养级的一定量的能量在一定时间内的去路可有流入某一营养级的一定量的能量在一定时间内的去路可有四条四条:a.:a.自身呼吸消耗自身呼吸消耗;b.;b.流入下一营养级流入下一营养级;c.;c.被分解者分解利用被分解者分解利用;d.;d.未被未被自身呼吸消耗自身呼吸消耗,也未被下一营养级和分解者利用也未被下一营养级和分解者利用,即即“未利用未利用”。如果是。如果是以年为单位研究以年为单位研究,这部分的能量将

3、保留到下一年。这部分的能量将保留到下一年。重点透析重点透析 剖析考点剖析考点 拓展深化拓展深化1.1.能量在营养级之间流动过程图解能量在营养级之间流动过程图解（1 1）能量来源）能量来源 (2)(2)能量去向分析。能量去向分析。消费者摄入能量消费者摄入能量=消费者同化能量消费者同化能量+粪便中能量粪便中能量,即动物粪便中能量即动物粪便中能量不属于该营养级同化能量不属于该营养级同化能量,应为上一个营养级同化的能量。应为上一个营养级同化的能量。消费者的同化量消费者的同化量=呼吸消耗的能量呼吸消耗的能量+生长、发育和繁殖的能量。生长、发育和繁殖的能量。生长、发育和繁殖的能量生长、发育和繁殖的能量=分

4、解者分解利用的能量分解者分解利用的能量+下一营养级同化下一营养级同化的能量的能量+未被利用的能量。未被利用的能量。2.2.能量流动特点及原因分析能量流动特点及原因分析(1)(1)单向流动单向流动能量流动是沿食物链进行的能量流动是沿食物链进行的,食物链中各营养级之间的捕食关系是食物链中各营养级之间的捕食关系是长期自然选择的结果长期自然选择的结果,是不可逆转的。是不可逆转的。各营养级通过呼吸作用所产生的热能不能被生物群落重复利用各营养级通过呼吸作用所产生的热能不能被生物群落重复利用,因因此能量流动无法循环。此能量流动无法循环。(2)(2)逐级递减逐级递减各营养级生物都会因呼吸作用消耗大部分能量。各

5、营养级生物都会因呼吸作用消耗大部分能量。各营养级的能量都会有一部分流入分解者各营养级的能量都会有一部分流入分解者,包括未被下一营养级生包括未被下一营养级生物利用的部分。物利用的部分。【清错破疑清错破疑】能量流动中的两个能量流动中的两个“不同不同”(1)(1)生态系统中同化量和摄入量不同。生态系统中同化量和摄入量不同。同化量为每一营养级通过摄食并同化的能量同化量为每一营养级通过摄食并同化的能量,摄入量是消费者摄入的能量摄入量是消费者摄入的能量,同化量同化量=摄入量摄入量-粪便量。粪便量。(2)(2)能量传递效率与能量利用效率不同。能量传递效率与能量利用效率不同。能量传递效率能量传递效率:能量在沿

6、食物链流动的过程中能量在沿食物链流动的过程中,逐级减少逐级减少,若以若以“营养级营养级”为单位为单位,能量在相邻两个营养级之间的传递效率约为能量在相邻两个营养级之间的传递效率约为10%10%20%20%。能量利用效率能量利用效率:通常考虑的是流入人体中的能量占生产者能量的比值通常考虑的是流入人体中的能量占生产者能量的比值,或流入最高营养级的能量占生产者能量的比值或流入最高营养级的能量占生产者能量的比值,或考虑分解者的参与或考虑分解者的参与,以以实现能量的多级利用。实现能量的多级利用。题组例练题组例练 分类例练分类例练 提炼方法提炼方法题组一题组一 能量流动过程的分析能量流动过程的分析1.(20

7、151.(2015云南玉溪模拟云南玉溪模拟)如图表示某生态系统的能量锥体图如图表示某生态系统的能量锥体图,P,P为生产者为生产者,Q,Q1 1为初级消费者为初级消费者,Q,Q2 2为次级消费者。对图中的各营养级所含有的能量进行分为次级消费者。对图中的各营养级所含有的能量进行分类剖析类剖析,其中正确的是其中正确的是()(注注:图中图中a a、a a1 1、a a2 2表示上一年留下来的能量表示上一年留下来的能量,e,e、e e1 1、e e2 2表示呼吸消耗量表示呼吸消耗量)A.a+b+c+d+eA.a+b+c+d+e为本年度流入该生态系统的总能量为本年度流入该生态系统的总能量B.cB.c1 1

8、表示次级消费者中被三级消费者同化的能量表示次级消费者中被三级消费者同化的能量C.C.初级消费者产生的粪便中所含的能量包含在初级消费者产生的粪便中所含的能量包含在b b或或d d中中D.cD.c和和e e之一可代表生产者传递给分解者的能量之一可代表生产者传递给分解者的能量C C【解题关键解题关键】1.1.自身呼吸作用消耗自身呼吸作用消耗(题中已知为题中已知为e e、e e1 1、e e2 2)。2.2.被下一营养级利用被下一营养级利用(c(c、c c1 1等等)。3.3.被分解者分解被分解者分解(b(b和和d d其中之一其中之一)。4.4.未利用未利用(b(b和和d d其中之一其中之一)。解析解

9、析:结合图形分析知结合图形分析知,b+c+d+eb+c+d+e为本年度植物光合作用利用的太阳能为本年度植物光合作用利用的太阳能(固固定的能量定的能量),),即流入该生态系统的总能量即流入该生态系统的总能量;c;c1 1代表初级消费者流入次级消费代表初级消费者流入次级消费者的能量者的能量,即被次级消费者同化的能量即被次级消费者同化的能量;初级消费者产生的粪便中所含的初级消费者产生的粪便中所含的能量属于生产者同化的能量能量属于生产者同化的能量,应包含在应包含在b b或或d d中中;b;b和和d d可代表生产者传递给可代表生产者传递给分解者的能量和未被利用的能量。分解者的能量和未被利用的能量。2.(

10、20152.(2015湖南长沙月考湖南长沙月考)下图表示某农田生态系统的能量流动情况下图表示某农田生态系统的能量流动情况,其中箭其中箭头表示能量流动方向头表示能量流动方向,数字为同化能量数值数字为同化能量数值,单位为单位为J/(cmJ/(cm2 2a)a)。下列叙。下列叙述错误的是述错误的是()A.A.流经该农田生态系统的总能量为流经该农田生态系统的总能量为900 J/(cm900 J/(cm2 2a)a)B.B.图中第一营养级到第二营养级的能量传递效率为图中第一营养级到第二营养级的能量传递效率为15%15%C.EC.E生物在该食物网中处于最高营养级生物在该食物网中处于最高营养级D.D.图中图

11、中B B和和C C的种间关系为竞争的种间关系为竞争解析解析:流经该农田生态系统的总能量为生产者流经该农田生态系统的总能量为生产者A A同化的总能量同化的总能量900 900 J/(cmJ/(cm2 2 a);a);图中第一营养级到第二营养级的能量传递效率为图中第一营养级到第二营养级的能量传递效率为(65+70)/900(65+70)/900100%=15%;100%=15%;E E生物在该生态系统中属于分解者生物在该生态系统中属于分解者;图中图中B B和和C C的种间关系为竞争。的种间关系为竞争。C C题组二题组二 能量流动的特点、应用能量流动的特点、应用3.(20153.(2015海南模拟海

12、南模拟)如图为生态系统中能量流动图解部分示意图如图为生态系统中能量流动图解部分示意图,各代表一定的能量值各代表一定的能量值,下列叙述中错误的是下列叙述中错误的是()A.A.生态系统中能量流动具有单向性是因为食物链中生物之间吃与被吃的生态系统中能量流动具有单向性是因为食物链中生物之间吃与被吃的关系不可逆转关系不可逆转B.B.一般情况下一般情况下,能量在相邻的两个营养级之间的传递效率大约是能量在相邻的两个营养级之间的传递效率大约是10%10%20%20%C.C.表示流经此生态系统的总能量表示流经此生态系统的总能量D.D.从能量关系看从能量关系看+C C解析解析:生态系统中能量流动具有单向性是因为食

13、物链中生物之间吃与被吃的生态系统中能量流动具有单向性是因为食物链中生物之间吃与被吃的关系不可逆转关系不可逆转,只能从被捕食者流向捕食者。由于能量流经各个营养级都有只能从被捕食者流向捕食者。由于能量流经各个营养级都有损失损失,一般情况下一般情况下,能量在相邻的两个营养级之间的传递效率大约是能量在相邻的两个营养级之间的传递效率大约是10%10%20%20%。表示生产者流入初级消费者的能量表示生产者流入初级消费者的能量,生产者固定的全部太阳能表示生产者固定的全部太阳能表示流经此生态系统的总能量。流经此生态系统的总能量。表示流入次级消费者的能量表示流入次级消费者的能量,一部分通过细胞一部分通过细胞呼吸

14、散失呼吸散失,一部分用于生长发育和繁殖一部分用于生长发育和繁殖,这部分能量部分随着遗体流入消费这部分能量部分随着遗体流入消费者者,为为,部分流入分解者部分流入分解者,为为,D,D正确。正确。4.(20164.(2016云南玉溪月考云南玉溪月考)某生态系统中存在如图所示的食物网某生态系统中存在如图所示的食物网,如将如将C C的食物的食物比例由比例由AB=11AB=11调整为调整为21,21,能量传递效率按能量传递效率按10%10%计算计算,该生态系统能承载该生态系统能承载C C的数量理论上是原来的的数量理论上是原来的()A.1.375A.1.375倍倍B.1.875B.1.875倍倍C.1.27

15、3C.1.273倍倍D.0.575D.0.575倍倍A A解析解析:由于生产者没有改变所以流向该生态系统的总能量没有变化由于生产者没有改变所以流向该生态系统的总能量没有变化,设设C C原来原来的能量为的能量为a,a,则需要则需要A A提供的能量为提供的能量为1/2a1/2a101010+1/2a10+1/2a10;10;改变食物比例后改变食物比例后的的C C的能量设为的能量设为b,b,则需要则需要A A提供的能量为提供的能量为2/3b2/3b10+1/3b10+1/3b101010,10,根据题意根据题意可得可得1/2a1/2a101010+1/2a10+1/2a10=2/3b10=2/3b1

16、0+1/3b10+1/3b101010,b/a=1.37510,b/a=1.375。5.(20165.(2016河北石家庄期中节选河北石家庄期中节选)如图为某农业生态系统的能量流动简图。如图为某农业生态系统的能量流动简图。请据图回答以下问题请据图回答以下问题:(1)(1)能量经能量经作用固定并进入生态系统作用固定并进入生态系统,图中的能量图中的能量K K为为。(2)(2)若甲同化的能量中若甲同化的能量中1/31/3直接流向丙直接流向丙,则丙增加则丙增加7 kJ7 kJ的能量的能量,至少需要消耗至少需要消耗甲甲 kJkJ的能量。的能量。解析解析:(1)(1)进入生态系统的能量是生产者通过光合作用

17、固定的能量进入生态系统的能量是生产者通过光合作用固定的能量,分析图分析图中所有的生物都释放能量中所有的生物都释放能量K,KK,K为各种生物呼吸释放到无机环境的热能。为各种生物呼吸释放到无机环境的热能。(2)(2)设至少需要消耗甲的能量为设至少需要消耗甲的能量为a,a,则有则有a/3a/31/5+2a/31/5+2a/31/51/51/5=7(kJ),1/5=7(kJ),解解得得a=75(kJ)a=75(kJ)。答案答案:(1)(1)光合热能光合热能(2)75(2)75有关能量流动的计算规律有关能量流动的计算规律(1)(1)在食物链中在食物链中:若题干中未做具体说明若题干中未做具体说明,则一般认

18、为能量传递的最低则一般认为能量传递的最低效率为效率为10%,10%,最高效率为最高效率为20%,20%,则则方法突破方法突破在能量分配比例和能量传递效率已知时的能量计算在能量分配比例和能量传递效率已知时的能量计算:对于食物网中能量对于食物网中能量流动的计算流动的计算,先根据题意写出相应的食物链并根据各营养级之间的传递效先根据题意写出相应的食物链并根据各营养级之间的传递效率率,按照从不同食物链获得的比例分别进行计算按照从不同食物链获得的比例分别进行计算,再将各条食物链中的值再将各条食物链中的值相加即可。相加即可。考点二生态系统的物质循环分析考点二生态系统的物质循环分析知识梳理知识梳理 自主学习自

19、主学习 夯实基础夯实基础1.1.生态系统物质循环的概念生态系统物质循环的概念(1)(1)物质物质:组成生物体的组成生物体的 等元素。等元素。(2)(2)循环过程循环过程:无机环境与无机环境与 之间。之间。(3)(3)范围范围:整个生物圈。整个生物圈。C C、H H、O O、N N、P P、S S生物群落生物群落2.2.碳循环过程碳循环过程(1)(1)循环途径循环途径(2)(2)循环形式循环形式碳在生物群落与无机环境之间主要以碳在生物群落与无机环境之间主要以 形式循环。形式循环。3.3.生态系统物质循环的特点生态系统物质循环的特点:、反复利用、循环流动。、反复利用、循环流动。COCO2 2全球性

20、全球性4.4.能量流动与物质循环的关系能量流动与物质循环的关系项项目目能量流能量流动动物物质质循循环环(以碳循以碳循环为环为例例)形式形式以以 为载为载体体主要是无机物主要是无机物特点特点 .范范围围生生态态系系统统各各营营养养级级 (全球性全球性)有机物有机物单向流动、逐级递减单向流动、逐级递减全球性、循环性全球性、循环性 生物圈生物圈重点透析重点透析 剖析考点剖析考点 拓展深化拓展深化碳循环的分析碳循环的分析(1)(1)大气中的碳元素进入生物群落大气中的碳元素进入生物群落,是通过植物的光合作用是通过植物的光合作用(主要途径主要途径)或硝或硝化细菌等的化能合成作用完成的。化细菌等的化能合成作

21、用完成的。(2)(2)碳元素在生物群落与无机环境之间循环的主要形式是碳元素在生物群落与无机环境之间循环的主要形式是COCO2 2;碳元素在生物碳元素在生物群落中的传递主要沿食物链和食物网进行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。传递形式为有机物。(3)(3)大气中大气中COCO2 2的主要来源的主要来源 (4)(4)碳元素在无机环境与生物群落之间传递时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只有生产者与无机环境之间的传递是双向的的传递是双向的,其他成分都是单向的其他成分都是单向的(判断成分的依据判断成分的依据)。【清错破疑清错破疑】正确理解有关物质循环的

22、四个方面正确理解有关物质循环的四个方面(1)(1)生态系统的物质循环中所说的生态系统的物质循环中所说的“生态系统生态系统”是指最大的生态系统是指最大的生态系统生生物圈物圈。(2)(2)生态系统的物质循环中所说的生态系统的物质循环中所说的“物质物质”并不是指组成生物体的化合物并不是指组成生物体的化合物,而是指组成生物体的化学元素而是指组成生物体的化学元素,如如C C、H H、O O、N N、P P、S S等。等。(3)(3)碳在生态系统各成分之间传递并不都是双向的碳在生态系统各成分之间传递并不都是双向的,只有生产者与无机环境只有生产者与无机环境之间的传递是双向的之间的传递是双向的,其他各成分间的

23、传递均是单向的。其他各成分间的传递均是单向的。(4)(4)重金属和重金属和DDTDDT等农药的生物富集等农药的生物富集:生物富集问题与能量流动相反生物富集问题与能量流动相反,能量沿能量沿食物链流动时逐级递减食物链流动时逐级递减,而农药或重金属在食物链中则存在而农药或重金属在食物链中则存在“生物富集作用生物富集作用”,即营养级越高即营养级越高,该物质浓度越高。该物质浓度越高。题组例练题组例练 分类例练分类例练 提炼方法提炼方法题组一题组一 物质循环过程、特点及应用物质循环过程、特点及应用1.(20161.(2016乌鲁木齐诊断乌鲁木齐诊断)如图表示生物圈中碳元素的循环过程如图表示生物圈中碳元素的

24、循环过程,A,A、B B、C C表示表示生态系统中的成分生态系统中的成分,表示过程表示过程,下列叙述正确的是下列叙述正确的是()A.A.代表绿色植物的光合作用代表绿色植物的光合作用,代表化能合成作用代表化能合成作用B.B.均属于细胞呼吸均属于细胞呼吸C.C.碳元素在生态系统中均以有机物的形式传递碳元素在生态系统中均以有机物的形式传递D.D.温室效应主要是由温室效应主要是由过程造成的过程造成的B B【解题关键解题关键】1.1.分析图解分析图解,明确明确A A为分解者为分解者,B,B是生产者是生产者,C,C是消费者。是消费者。2.2.温室效应的原因是温室效应的原因是COCO2 2过多造成的。过多造

25、成的。解析解析:据图中双向箭头推出据图中双向箭头推出B B为生产者为生产者,B,B、C C箭头都指向箭头都指向A,AA,A为分解者为分解者,C,C是是消费者。消费者。表示光合作用或化能合成作用表示光合作用或化能合成作用,表示呼吸作用表示呼吸作用;分别分别表示生产者、消费者和分解者的呼吸作用表示生产者、消费者和分解者的呼吸作用;碳元素在群落内部以有机物形碳元素在群落内部以有机物形式传递式传递,在生物群落与无机环境之间以在生物群落与无机环境之间以COCO2 2的形式传递的形式传递;温室效应主要是由温室效应主要是由含碳化石燃料燃烧造成的含碳化石燃料燃烧造成的,即即过程。过程。2.(20152.(20

26、15重庆模拟重庆模拟)如图表示生物圈中碳循环过程如图表示生物圈中碳循环过程,其中其中A A、B B、C C表示生态表示生态系统的不同成分。下列有关该图的分析正确的是系统的不同成分。下列有关该图的分析正确的是()A.A.图中生态系统中的食物链是图中生态系统中的食物链是ABCABCB.B.碳从生物群落进入无机环境的途径是碳从生物群落进入无机环境的途径是C.C.碳循环具有全球性碳循环具有全球性,氮循环不具有全球性氮循环不具有全球性D.D.提高提高过程有利于维持大气中的碳、氧平衡过程有利于维持大气中的碳、氧平衡B B解析解析:从图中看出从图中看出,A,A为分解者为分解者,生态系统中的食物链是生态系统中

27、的食物链是BC;BC;碳从生物群落碳从生物群落进入无机环境的途径是进入无机环境的途径是生产者的呼吸作用、生产者的呼吸作用、分解者的分解作用和分解者的分解作用和消费者的呼吸作用消费者的呼吸作用;碳、氮循环都具有全球性碳、氮循环都具有全球性,提高提高过程使大气中的过程使大气中的COCO2 2含量增加含量增加,会破坏大气中的碳、氧平衡。会破坏大气中的碳、氧平衡。“三看法三看法”快速确认碳循环的各环节快速确认碳循环的各环节方法突破方法突破题组二题组二 物质循环和能量流动关系的综合应用物质循环和能量流动关系的综合应用D D 4.(20144.(2014全国全国卷节选卷节选)某陆地生态系统中某陆地生态系统

28、中,除分解者外除分解者外,仅有甲、乙、丙、仅有甲、乙、丙、丁、戊丁、戊5 5个种群。调查得知个种群。调查得知,该生态系统有该生态系统有4 4个营养级个营养级,营养级之间的能量营养级之间的能量传递效率为传递效率为10%10%20%,20%,且每个种群只处于一个营养级。一年内输入各种群且每个种群只处于一个营养级。一年内输入各种群的能量数值如下表所示的能量数值如下表所示,表中能量数值的单位相同。表中能量数值的单位相同。回答下列问题回答下列问题:(1)(1)请画出该生态系统中的食物网。请画出该生态系统中的食物网。(2)(2)一般来说一般来说,生态系统的主要功能包括生态系统的主要功能包括、,此外还具有此

29、外还具有信息传递等功能。碳对生物和生态系统具有重要意义信息传递等功能。碳对生物和生态系统具有重要意义,碳在碳在和和之间的循环主要以之间的循环主要以COCO2 2的形式进行。的形式进行。种群种群甲甲乙乙丙丙丁丁戊戊能量能量3.563.5612.8012.8010.3010.300.480.48226.50226.50解析解析:(1)(1)根据题意可知根据题意可知,戊中能量最多戊中能量最多,处于第一营养级处于第一营养级,乙和丙中能量乙和丙中能量相差不多相差不多,都处于第二营养级都处于第二营养级,甲处于第三营养级甲处于第三营养级,丁处于第四营养级丁处于第四营养级,因因此可得出该生态系统中的食物网。此

30、可得出该生态系统中的食物网。(2)(2)生态系统的主要功能是能量流动和生态系统的主要功能是能量流动和物质循环。碳在无机环境和生物群落之间是以物质循环。碳在无机环境和生物群落之间是以COCO2 2的形式进行循环的。的形式进行循环的。(2)(2)物质循环能量流动生物群落无机环境物质循环能量流动生物群落无机环境构建知识网络强化答题语句构建知识网络强化答题语句【建网络图建网络图】生产者固定的能量生产者固定的能量填充填充:.食物链食物链(网网)热能热能(形式形式)单向流动单向流动 逐级递减逐级递减 全球性全球性循环性循环性生物群落生物群落生物圈生物圈【要语强记要语强记】1.1.一个过程一个过程生态系统的

31、能量来自生产者固定的太阳能生态系统的能量来自生产者固定的太阳能,经食物链和食物网的传递经食物链和食物网的传递,最最终以热能形式散失。终以热能形式散失。2.2.两大功能两大功能(1)(1)能量流动能量流动:能量流动是单向的能量流动是单向的;能量在流动过程中逐级递减能量在流动过程中逐级递减,在两相邻在两相邻营养级之间传递效率只有营养级之间传递效率只有10%10%20%20%。(2)(2)物质循环物质循环:组成生物体的组成生物体的C C、H H、O O、N N、P P、S S等元素等元素,都不断进行着从都不断进行着从无机环境到生物群落无机环境到生物群落,又从生物群落到无机环境的循环过程又从生物群落到

32、无机环境的循环过程,即生态系统即生态系统的物质循环的物质循环,具有全球性和循环流动的特点。具有全球性和循环流动的特点。(3)(3)能量流动和物质循环是生态系统的主要功能能量流动和物质循环是生态系统的主要功能,二者同时进行二者同时进行,相互依相互依存存,不可分割不可分割,物质是能量流动的载体物质是能量流动的载体,能量是物质循环的动力。能量是物质循环的动力。3.3.三个去向三个去向输入第一营养级能量的三个去向输入第一营养级能量的三个去向:一部分呼吸消耗以热能形式散失一部分呼吸消耗以热能形式散失;一部一部分用于生产者自身生长、发育繁殖储存于有机物中分用于生产者自身生长、发育繁殖储存于有机物中;后者能量最终包括后者能量最终包括两个去向两个去向:随残枝败叶被分解者分解随残枝败叶被分解者分解;被初级消费者摄入体内流入第被初级消费者摄入体内流入第二营养级。二营养级。