（江苏专用）高考生物总复习 第34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.pptx

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1、第第34讲生态系统的能量流动和讲生态系统的能量流动和物质循环物质循环考点一 生态系统中的能量流动考点二 生态系统中的物质循环总总纲纲目目录录高考再现考点一生态系统中的能量流动考点一生态系统中的能量流动一、能量流动的概念一、能量流动的概念生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。二、能量流动的过程二、能量流动的过程1.第一营养级能量分析第一营养级能量分析2.消费者能量分析消费者能量分析(1)从上述图解可以得到:摄入量=同化量+粪便量。(2)在各营养级中,能量的几个去路:通过呼吸作用以热能的形式散失;被下一营养级生物利用;被分解者利用;未被利用。三、能量流动的特点三、能量流动的特点生态系统的能

2、量流动具有 单向流动和 逐级递减的特点。单向流动是指生态系统的能量只能从第一营养级流向第二营养级,再流向第三营养级能量流动不可 逆转,也不能 循环。逐级递减是指能量在沿食物链传递的过程中,每一个营养级的生物在代谢(如呼吸、排泄)中都会消耗很多的能量(这些能量最终以 热能的形式散失),结果流向下一个营养级的能量逐级减少。能量在相邻两个营养级之间的传递效率平均只有10%20%。生态系统中的能量流动规律可用“能量金字塔”表示。四、研究能量流动规律的实践意义四、研究能量流动规律的实践意义研究生态系统的能量流动,可以帮助人们在设计人工生态系统时充分考虑能量的 有效利用;还可以合理调整生态系统中的能量流动

3、关系,使能量流向对人类 最有益的部分。1.流经生态系统的总能量是照射在生产者上的太阳能。()2.生产者通过光合作用合成有机物时,能量就从无机环境输入到了生物群落。()3.兔粪便中的能量不属于第二营养级的能量。()4.相邻两个营养级的能量传递效率不会小于10%,也不会大于20%。()5.生态系统中的能量可被多级循环利用,从而大大提高能量的利用率。()6.一只狼捕食了一只兔子,则该狼就获得了这只兔子能量的10%20%。()7.直接以低营养级的生物为食将消耗生态系统更多的能量。()8.拔去田地中的杂草是人为地调整能量流动的方向,可以提高生态系统的能量传递效率。()如图是某人工鱼塘生态系统能量流动过程

4、中部分环节涉及的能量值单位为103kJ/(m2y),请据图分析回答:(1)流入该生态系统的总能量的来源一是能,二是能。(2)生产者固定的太阳能是kJ/(m2y),流入植食性动物的总能量是kJ/(m2y),流入肉食性动物的总能量是kJ/(m2y)。(3)生产者植食性动物的能量传递效率是,植食性动物肉食性动物的能量传递效率是。(结果保留一位有效数字)(4)假设所需能量全部来自生产者,按照图中的能量流动规律,肉食性动物要增加100 kg,则大约需要消耗生产者kg。答案答案(1)光输入的有机物中的化学(2)110103161037.5103(3)12.7%15.6%(4)5 047解析解析(1)因为该

5、鱼塘为人工鱼塘,从图中可以看出,流入该生态系统的总能量的来源一是生产者固定的太阳能,二是输入的有机物中的化学能。(2)肉食性动物固定的总能量=0.25+0.05+2.1+5.1=7.5103 kJ/(m2y);植食性动物固定的总能量=(7.5-5)+0.5+4+9=16103 kJ/(m2y);生产者固定的总能量=(16-2)+3+70+23=110103 kJ/(m2y)。(3)生产者植食性动物的能量传递效率=植食性动物固定的能量中来自生产者的能量/生产者固定的总能量100%=(16-2)/110100%12.7%;植食性动物肉食性动物的能量传递效率=肉食性动物固定的能量中来自植食性动物的能

6、量/植食性动物固定的总能量100%=(7.5-5)/16100%15.6%。(4)肉食性动物要增加100 kg,则需要生产者的质量=10015.6%12.7%5 047(kg)。1.1.能量流动概念模型解读能量流动概念模型解读(1)第二营养级能量流动分析初级消费者摄入能量(a)=初级消费者同化能量(b)+粪便中的能量(c),即动物粪便中的能量不属于该营养级同化能量,应为上一个营养级固定或同化能量。初级消费者同化能量(b)=呼吸消耗的能量(d)+用于生长、发育和繁殖的能量(e)。生长、发育和繁殖的能量(e)=分解者利用的能量(f)+下一营养级同化的能量(i)+未被利用的能量(j)。(2)各营养级

7、能量流动分析未被利用的能量:包括生物每年的积累量和动植物残体以化石燃料的形式被储存起来的能量。一个营养级所同化的能量=呼吸消耗的能量+被下一营养级同化的能量+分解者利用的能量+未被利用的能量。动物同化的能量与摄入量之间的关系:动物同化的能量=摄入量-粪便有机物中的能量,即摄入的食物只有一部分被同化。流入一个营养级的能量:是指被这个营养级的生物所同化的全部能量。2.2.能量流动的特点及原因能量流动的特点及原因(1)单向流动的原因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长期自然选择的结果,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,因此能量流动无法循环。

8、(2)逐级递减的原因各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,包括未被下一营养级生物利用的部分。3.三种金字塔的比较三种金字塔的比较项目类型能量金字塔数量金字塔生物量金字塔形状含义能量随营养级升高逐级递减生物个体数目在食物链中随营养级升高而逐级递减生物量(现存生物有机物的总量)随营养级升高逐级递减特点正金字塔一般呈正金字塔,有时呈倒金字塔(树昆虫鸟)一般为正金字塔备注在人工生态系统中因能量可人为补充,可能会使能量金字塔呈现倒置状况。如人工鱼塘中生产者的能量未必比消费者(鱼)的能量多自然生态系统必须当能量状况表现为正金字塔时,方可维持生态系统的正常运转,从而

9、维持生态系统的稳定食物链中各营养级由低级到高级,能量因逐级损耗而逐级递减,故从能量数值上看,前一营养级总大于后一营养级,但若从数量或生存区域或个体体积看,则未必存在上述大小关系考向一能量流动的概念、过程及特点分析考向一能量流动的概念、过程及特点分析1.关于草原生态系统能量流动的叙述,错误的是 (D)A.能量流动包括能量的输入、传递、转化和散失的过程B.分解者所需的能量可来自各营养级生物所储存的能量C.生态系统维持正常功能需要不断得到来自系统外的能量D.生产者固定的能量除用于自身呼吸外,其余均流入下一营养级解析解析生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程,称为生态系统的能量流动,A正确;分解

10、者能将动植物遗体和动物的排遗物分解成无机物,动物和植物构成食物链和食物网,所以分解者所需的能量可来自各营养级生物储存的能量,B正确;地球上几乎所有的生态系统所需的能量都来源于太阳光能,通过生产者的固定使能量流入生态系统,经过食物链和食物网能量逐渐散失,不能重复利用,所以需要不断得到来自系统外的能量,C正确;生产者固定的能量,去向有自身的呼吸、流入下一营养级、流向分解者,D错误。2.由草、兔、狐组成的食物链中,兔所获得的能量,其去向不包括(B)A.兔呼吸作用释放的能量B.由兔的粪便流入分解者体内的能量C.流入狐体内的能量D.由狐的粪便流入分解者体内的能量解析解析兔的同化能量去向有:一是呼吸作用散

11、失的能量;二是流入下一营养级如狐体内的能量;三是形成的遗体、残骸和排出物等的能量被分解者利用。兔粪便中储藏的能量是没有被兔消化的草的能量,不属于兔同化的能量,因此B选项所述能量既不是兔所获得的能量,也不是兔体内能量的去向。归纳拓展归纳拓展1.1.生态系统的能量流动过程生态系统的能量流动过程流入每一营养级的能量去向可从以下两个角度分析:(1)定量不定时分析: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:自身呼吸散热消耗;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,只有生产者源源不断地固定太阳能,才能保证生态系统能量流动的正常进行

12、。(2)定量定时分析: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:自身呼吸散热消耗;流入下一营养级;被分解者分解利用;未被自身呼吸消耗,也未被下一营养级和分解者利用,即“未利用”。如果是以年为单位研究,第四部分的能量将保留到下一年。2.2.动物的同化量和摄入量的关系动物的同化量和摄入量的关系同化量是指被消费者消化吸收的物质所含有的能量;未同化量是指被消费者摄入但未被消化吸收的物质(食物残渣、粪便)所含的能量。因此,真正流入下一个营养级的能量,应该是下一营养级生物的同化量。该动物排出的粪便中的能量没有被动物同化,应属于上一个营养级,即同化量=摄入量-粪便量。3.(2018江苏南通考

13、前模拟)下图表示某草原生态系统中能量流动图解,表示相关过程的能量流动。下列有关叙述中,正确的是()考向二能量流动的过程图分析考向二能量流动的过程图分析A.之和是流入该生态系统的总能量B.和分别属于草和兔同化量的一部分C.图中与的比值代表“草兔”的能量传递效率D.该生态系统中狐的营养级别最高,获得的能量最多答案答案 B解析解析流入该生态系统的总能量是草固定太阳能的总量,A错误;和分别属于草和兔同化量的一部分,B正确;图中与的比值代表“兔狐”的能量传递效率,C错误;该生态系统中狐的营养级别最高,获能最少,D错误。4.如图表示能量流经某生态系统第二营养级示意图单位:J/(cm2a),据图分析,有关说

14、法正确的是()A.该生态系统第一营养级同化的能量至少为400B.第二营养级用于生长、发育和繁殖的能量是100C.能量由第二营养级到第三营养级的传递效率是20%D.该生态系统第三营养级同化的能量是15答案答案 A解析解析图为能量流经某生态系统第二营养级的示意图,其中A表示该营养级摄入的能量,B表示该营养级同化的能量,C表示该营养级用于生长、发育和繁殖的能量,D表示呼吸作用中以热能的形式散失的能量,E表示分解者利用的能量,B错误;第二营养级同化的能量为100(摄入量)-20(粪便中的能量)=80,根据能量传递效率倒推出第一营养级同化的能量至少为400,A正确;题图仅表示能量流经第二营养级的过程,并

15、不能得出第三营养级的同化量,因此无法计算由第二营养级到第三营养级的能量传递效率,C错误;选项D将次级消费者摄入的能量等同于第三营养级同化的能量,D错误。技能提炼技能提炼生态系统中能量流动分析与计算方法生态系统中能量流动分析与计算方法在解决有关能量传递的计算问题时,首先要确定相关的食物链,理清生物在营养级上的差别,能量传递效率为10%20%,解题时注意题目中是否有“最多”“最少”“至少”等特殊的字眼,从而确定使用10%或20%来解题。(1)设食物链ABCD,分情况讨论如下:已知D营养级的能量M,则至少需要A营养级的能量=M(20%)3;最多需要A营养级的能量=M(10%)3。已知A营养级的能量N

16、,则D营养级获得的最多能量=N(20%)3;最少能量=N(10%)3。(2)如果是在食物网中,同一营养级同时从上一营养级多种生物获得能量,则按照各单独的食物链进行计算后合并。(3)在食物网中分析如确定生物量变化的“最多”或“最少”时,还应遵循以下原则:食物链越短,最高营养级获得的能量越多;生物间的取食关系越简单,生态系统消耗的能量越少,如已知D营养级的能量M,计算至少需要A营养级的能量时,应取最短食物链AD,并以20%的效率进行传递,即等于M20%;计算最多需要A营养级的能量时,应取最长的食物链ABCD,并以10%的效率进行传递,即等于M(10%)3。(4)已知较低营养级生物的能量求解较高营养

17、级生物的能量时,若求解“最多”值,则说明较低营养级生物的能量按“最高”效率传递;若求解“最(至)少”值,则说明较低营养级生物的能量按“最低”效率传递。具体规律如下:生产者消费者考点二生态系统中的物质循环考点二生态系统中的物质循环一、物质循环的概念一、物质循环的概念生态系统的物质循环是指在生态系统中组成生物体的C、H、O、N、P、Ca等元素,不断进行着从无机环境到生物群落，再回到无机环境的循环过程。物质循环是在地球上最大的生态系统生物圈中进行的,具有全球性,因此又称为生物地球化学循环。二、物质循环的特点二、物质循环的特点循环流动、全球性。三、物质循环过程举例三、物质循环过程举例1.1.水循环水循

18、环:水以3种形态在陆地、海洋和大气之间不断循环的过程称为水循环。水循环和其他物质的循环联系在一起,在生态系统的物质循环中发挥极其重要的作用。2.2.碳循环碳循环(1)碳的存在形式:在无机环境中,碳主要以CO2和碳酸盐的形式存在;在生物体内,碳主要以 含碳的有机物的形式存在。(2)碳循环的主要形式:CO2。(3)碳循环的范围:全球。(4)碳循环过程:无机环境(CO2)生物群落(有机物)(5)碳循环的破坏温室效应a.形成原因:大量化石燃料的燃烧,导致大气中的 CO2含量迅速增加,打破了生物圈中 碳循环的平衡。b.影响:使 气温升高,加快极地和高山冰川的融化,导致海平面上升,进而对人类和其他许多生物

19、的生存构成威胁。c.缓解措施:植树造林,增加绿化面积;减少化石燃料的燃烧;开发清洁能源等。3.3.氮循环氮循环大气中的氮只有通过固氮作用才能转化为植物可吸收利用的硝酸盐和氨等物质,转化到蛋白质等有机物中,最终通过微生物分解成氨、氮气等归还到大气中。四、能量流动和物质循环的关系四、能量流动和物质循环的关系 在生物圈中,物质循环与能量流动同时进行,两者相互依存,不可分割。物质作为能量的 载体,使能量沿着食物链(网)流动;能量作为动力,使物质在生物群落和无机环境之间得以不断地往返循环。1.碳在生物群落和无机环境之间主要以有机物形式循环。()2.与碳循环有关的生理活动有光合作用、化能合成作用和呼吸作用

20、等。()3.化石燃料的大量燃烧是造成温室效应的主要原因。()4.低碳生活方式有助于维持生物圈中碳循环的平衡。()5.物质循环的范围是生物圈。()6.生态系统的物质循环指的是各种化合物在生物群落与无机环境之间往复循环。()7.生态系统的物质循环和能量流动的渠道都是食物链和食物网,所以物质和能量是循环往复的。()8.物质是能量的载体,能量是物质循环的动力。()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。请据图分析回答:(1)图中甲代表,乙代表,丙代表,丁代表 。(2)碳在甲、乙、丙之间的流动形式是,在甲(或乙或丙)与丁之间的流动形式是。(3)图中的

21、字母a表示,b表示,c表示,d表示,e表示,f表示,g表示。答案(1)生产者消费者分解者大气中的CO2(2)含碳有机物CO2(3)捕食光合作用或化能合成作用细胞呼吸细胞呼吸植物的残枝败叶微生物的分解作用动物的遗体、排遗物解析解析(1)甲和丁之间存在双向箭头,且其他几种成分都有箭头指向丁,所以丁为大气中的CO2,甲为生产者;甲和乙都有箭头指向丙,所以丙为分解者,则乙为消费者。(2)碳在甲、乙、丙之间是以含碳有机物的形式传递的,在甲(或乙或丙)与丁之间是以CO2的形式传递。(3)b代表光合作用或化能合成作用,d和c代表细胞呼吸,f代表微生物的分解作用,a代表捕食,e和g代表动植物的遗体、排遗物等提

22、供给分解者。1.(2018江苏宿迁质检)如图为生物圈碳循环过程示意图,甲丁表示生态系统的成分,表示过程。下列叙述错误的是(多选)()考向一碳循环的过程考向一碳循环的过程A.、表示呼吸作用B.和的速率基本相等C.甲丙丁构成捕食食物链D.、过程中碳以有机物的形式传递答案答案 ABC解析解析是碳元素进入生物群落的光合作用或化能合成作用,、表示呼吸作用,A错误;若碳循环能保持平衡,则和的速率基本相等,B错误;丁是分解者,不能和其他生物构成捕食食物链,C错误;、是群落内部的碳的流动,以有机物的形式传递,D正确。2.如图为某生态系统的碳循环示意图(表示生态系统的成分,表示相关过程),下列叙述正确的是()A

23、.图示的碳循环路径是完整的B.流经该生态系统的总能量是通过过程实现的C.图中以CO2的形式进行的过程有过程,以含碳有机物的形式进行的过程有D.图中由生产者、和构成的食物链中,能量流动是单向、逐级递减的答案答案 B解析解析图中、分别为大气中CO2、初级消费者、次级消费者和分解者。图中缺少、直接到的碳循环路径(第二营养级和第三营养级的呼吸作用),A错误;流经该生态系统的总能量是生产者通过(如光合作用)固定的,B正确;图中过程以CO2的形式进行,过程以含碳有机物的形式进行,C错误;食物链中不包括分解者,D错误。(1)图中双向箭头代表生产者、大气中的CO2,其中其他所有成分都指向的为大气中的CO2,即

24、C为大气中的CO2,A是生产者。(2)除了C之外,有最多被指向箭头的为分解者,即B为分解者。技能提炼技能提炼辨析碳循环中生态系统的各成分辨析碳循环中生态系统的各成分(3)三个图的模式其实一致,复杂的地方在于消费者的划分,图甲中消费者只有D,图乙中消费者有D、E,图丙中消费者有D、E、F。(4)图甲蕴含的食物链为AD,图乙蕴含的食物链为ADE,图丙蕴含的食物链为ADEF。3.(2018江苏泰州中学月考)图1是某生态系统碳循环示意图,其中A、B、C、D是生态系统内各生物成分,1、2、3、4、5表示有关的生理过程;图2为该生态系统中某一食物链及部分能量流动情况。下列有关叙述错误的是(多选)()考向二

25、物质循环和能量流动的关系考向二物质循环和能量流动的关系A.图1中B、C分别属于分解者和生产者B.图1中表示呼吸作用过程的是2、3、4、5C.图2中和属于兔同化量的一部分并流向分解者D.图2/(+)的比值代表兔与狼之间的能量传递效率答案答案 CD解析解析根据题意和图示分析可知:图1是某生态系统碳循环示意图,首先根据双向箭头可判断出C是生产者;其次判断分解者,分解者除了一个箭头指向无机环境外,其他箭头都指进来,因此B为分解者;其余均为消费者,即A和D均为消费者。图中1表示光合作用;2、3、4和5表示呼吸作用。图2为该生态系统中某一食物链及部分能量流动情况,-表示兔的同化量;表示狼的同化量;表示兔未

26、同化的能量;表示兔流向分解者的能量。由以上分析可知,图1中B属于分解者,C属于生产者,A、C、D为B提供物质和能量,A正确;由以上分析可知,2、3、4和5表示呼吸作用,B属于分解者,生物群落中的其他生物均可为分解者提供物质和能量,B正确;图2中和分别是草和兔同化量的一部分并流向分解者,C错误;在图2的食物链中,-表示兔的同化量,表示狼的同化量,是兔未同化的能量,仍属于其上一个营养级(草),表示兔流向分解者的能量,因此/(-)的值代表兔与狼之间的能量传递效率,D错误。4.如图表示某生态系统(部分)的组成及物质和能量流向情况(秃鹫以动物尸体为食),下列叙述正确的是 ()A.M代表光能,N代表热能,

27、P代表无机盐、CO2B.共有4条捕食食物链,秃鹫所占有的营养级最多C.图中狼与秃鹫之间能量传递效率一般为10%20%D.群落内部的负反馈调节维持着该生态系统的稳定性答案答案 D解析解析依据题意可知,该图表示某生态系统的组成及物质和能量的流向情况,所以M应表示光能和CO2等无机物,N表示生产者、消费者通过细胞呼吸散失的热能和CO2,P表示由分解者分解释放的热能和CO2等,A错误;秃鹫以动物尸体为食,说明秃鹫属于分解者,不参与捕食食物链的构成,因此图中只有1条捕食食物链,B错误;能量在相邻两个营养级之间的传递效率一般为10%20%,但秃鹫属于分解者,C错误;群落内部的负反馈调节是生态系统自我调节能

28、力的基础,维持着该生态系统的稳定性,D正确。归纳拓展归纳拓展物质循环与能量流动的关系物质循环与能量流动的关系项目能量流动物质循环形式以有机物为载体主要是无机物特点单向流动、逐级递减循环往返范围生物群落生物圈(全球性)联系二者同时进行、相互依存、不可分割能量的固定、储存、转移和释放,离不开物质的合成和分解物质是能量沿食物链(网)流动的载体能量是物质在生态系统中往返循环的动力图示1.(2018江苏单科,28,8分)某城市河流由于生活污水和工业废水的排入,水质逐渐恶化。经过治理后,河水又恢复了清澈。图1表示该河流的能量金字塔(甲、乙、丙为3种鱼,丁为1种水鸟,甲不摄食藻类,箭头指示能量流动方向),图

29、2表示部分能量流动关系(图中数字表示同化的能量)。请回答下列问题:高考再现高考再现图1(1)图1所示食物网中,遗漏了一条能量流动途径,该条途径是。(2)图1所示食物网中,次级消费者是,丁与丙之间的种间关系是。(3)根据图1分析,除了图2中已经标出的能量去向之外,乙的能量去向还有。(4)结合图2分析,图1所示食物网中第一营养级到第二营养级能量的传递效率(在“大于”、“小于”或“等于”中选择)7.6%。(5)经检测,水体中含有某种可被生物富集的农药,推测此农药含量最高的物种是。(6)从生态学角度解释,污染物排放导致水质恶化的主要原因是答案答案(1)水草甲丁(2)丙和丁捕食和竞争(3)传递给丙、自身

30、呼吸作用以热能形式散失(4)大于(5)丁(6)河流生态系统自我调节(自我修复)能力有限解析解析(1)生态系统中的能量沿着食物链(网)流动。图中第二营养级中的甲的能量可以流向第三营养级丙、丁,图中遗漏的能量流动途径是水草甲丁。(2)次级消费者属于第三营养级,图中属于第三营养级的生物有丙、丁。(3)生态系统的能量流动中,初级消费者(乙)的能量有三个去向,一是自身呼吸作用以热能的形式散失,二是流向下一营养级(丙和丁),三是被分解者分解利用。(4)第二营养级包括甲和乙,第一营养级到第二营养级的能量传递效率为(甲+乙)/25 000,甲同化的能量未知,乙同化的能量为1 900 kJ,故第一、二营养级的传

31、递效率大于7.6%(1 900/2 5 000100%)。(5)被生物富集的农药在最高营养级中的含量最高,即丁中农药含量最高。(6)生态系统具有自我调节能力,但其自我调节能力是有一定限度的,当河流的污染物超过生态系统能自我调节的范围时,就会造成河流水质恶化。2.(2014江苏单科,10,2分)下列关于生态系统中物质循环和能量流动的叙述,正确的是 (D)A.富营养化水体出现蓝藻水华的现象,可以说明能量流动的特点B.生态系统中能量的初始来源只有太阳能C.食物链各营养级中10%20%的能量会被分解者利用D.无机环境中的物质可以通过多种途径被生物群落反复利用解析解析蓝藻水华现象与水体中N、P增多而引起蓝藻大量繁殖有关,体现了物质的利用,未体现出能量流动的特点,A错误;生态系统中能量的初始来源包括太阳能(光合作用固定)和氧化无机物时释放的化学能(化能合成作用利用),B错误;食物链各营养级中10%20%的能量流向下一营养级,C错误;无机环境和生物群落间物质可以循环反复利用,D正确。