2023届高考生物一轮复习第9单元第6课时生态系统的能量流动-讲义(通用版).docx
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1、第6课时生态系统的能量流动课标要求1.分析生态系统中的能量在生物群落中单向流动并逐级递减的规律。2.举例说明如何利用能量流动规律,使人们能够更加科学、有效地利用生态系统中的资源。3.解释生态金字塔表征了食物网各营养级之间在个体数量、生物量和能量方面的关系。1能量流动的概念理解源于选择性必修2 P55“思考讨论”:生态系统中的能量流动和转化遵循能量守恒定律。流入生态系统的能量一部分储存在生物体有机物中,而另一部分通过生物的呼吸作用以热能的形式散失至非生物环境中,两部分之和与流入生态系统的能量相等(填“相等”或“不相等”)。2第一营养级能量流动提醒生产者固定的太阳能即第一营养级的同化量,一部分能量
2、用于呼吸消耗,余下的用于自身的生长、发育和繁殖,即积累有机物中的能量。3第二营养级及其后营养级能量流动(1)由上图分析可知输入该营养级的总能量是指图中的b(填字母)。粪便中的能量(c)不属于(填“属于”或“不属于”)该营养级同化的能量,应为上一个营养级同化的能量中流向分解者的部分。初级消费者同化的能量(b)呼吸作用以热能的形式散失的能量(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(fc)下一营养级同化的能量(i)未被利用的能量(j)。(2)总结:摄入量同化量粪便量。其中最高营养级无。思考一种蜣螂专以大象粪为食,则该种蜣螂最多能获取多少大象的同化量?为什么
3、?提示0;因为大象摄入量大象同化量大象粪便量(上一营养级同化量)。源于选择性必修2 P55“图35”:在一定时间内,某生态系统中全部生产者固定的能量值为a,全部消费者所获得的能量值为b,全部分解者所获得的能量值为c,则abc(填“”“”或“”)。易错提醒(1)能量流动过程的“一来二去”模型说明:A是初级消费者摄入量;B是初级消费者同化量;C是用于自身生长发育繁殖量;D是次级消费者摄入量。初级消费者摄入量同化量粪便量。同化量呼吸作用散失的能量用于生长发育繁殖量。生长发育繁殖量遗体残骸次级消费者摄入量。(2)能量流动过程的“一来三去”模型说明:D、E、F分别代表第一、第二、第三营养级同化量。三条去
4、路(最高营养级除外):呼吸作用散失、流入下一个营养级、分解者利用。(3)能量流动过程的“一来四去”模型说明:D、E、F分别代表第一、第二、第三营养级同化量。四条去路(最高营养级除外):呼吸作用散失、流入下一个营养级、分解者利用、未利用。4能量流动的特点源于选择性必修2 P55“思考讨论”:流经某生态系统的能量不能再回到该生态系统,原因是能量流动是单向的。5能量流动的相关计算(1)在食物网中,能量传递效率不是以个体或种群为单位的,而是以营养级为单位的,如对于食物网,由第一营养级到第二营养级的能量传递效率是指(BC)同化的总能量占A同化的总能量的10%20%。(2)求最高营养级获得能量的“最大值”
5、或“最小值”在一条食物链中,若生产者(第一营养级)能量为100%,那么第n营养级获得的能量最多为(20%)n1,最少为(10%)n1。在多条食物链中,最高营养级从不同渠道得到的能量比不定,已知较低营养级生物的能量,求较高营养级生物获得的能量:(3)求最低营养级消耗量的“至少”或“最多”如一条食物链共有n个营养级,则第n营养级生物每增加1 kg体重:a“至少”需要消耗的生产者的量:5n1。b“最多”需要消耗的生产者的量:10n1。在多条食物链中,若已知较高营养级生物的能量,求所需较低营养级生物的能量:(4)关于“定值”的计算在食物网中,某一营养级同时从上一个营养级的多种生物中按一定比例获取能量,
6、则按照单独的食物链进行计算后再合并。思考有一食物网如下图所示。假如鹰的食物2/5来自兔子,2/5来自老鼠,其余来自蛇,那么鹰要增加20 g体重,最多消耗植物多少克?提示分别计算三条食物链消耗植物的质量:如下图:相加为5 600 g,故最多消耗植物5 600 g。6生态金字塔的类型及特点项目能量金字塔数量金字塔生物量金字塔形状每一阶含义每一营养级生物所含能量的多少每一营养级生物个体的数量每一营养级生物所容纳的有机物总干重象征含义能量沿食物链流动过程中具有逐级递减的特点一般情况下,生物个体数量在食物链中随营养级升高而逐级递减一般情况下,生物量随营养级升高而逐级递减特征上窄下宽的正金字塔形一般为正金
7、字塔形,但可能出现“倒置”,如“树昆虫鸟”一般为正金字塔形7研究能量流动的实践意义(1)帮助人们将生物在时间、空间上进行合理配置,增大流入某个生态系统的总能量。(2)帮助人们科学规划、设计人工生态系统,使能量得到最有效的利用。(3)帮助人们合理地调整生态系统中的能量流动关系,使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。(1)源于选择性必修2 P59“探究实践”:人们主要通过合理密植的方法提高作物的光能利用效率。(2)源于选择性必修2 P60“拓展应用2”:溶解在水中的方糖不能变回原来的形状,原因是在一个封闭的系统中,物质总是由有序朝着无序的方向发展。考向一能量流动的过程1(2022宁波模拟)如图表
8、示在某生态系统中,能量流经第二营养级的示意图。下列对该图分析不合理的是()A能量流动是伴随着物质利用进行的B图中甲为初级消费者同化的能量C该图不够完善,缺少甲中因呼吸作用以热能形式散失的能量D乙比甲的能量少的原因主要是甲的遗体残骸中的能量被分解者利用而未传递下去答案D解析在生态系统的能量流动过程中,物质是能量流动的载体,能量是物质循环的动力,能量流动是伴随着物质利用而进行的,A正确;该图不够完善,没有标出甲中因呼吸作用散失的能量,C正确;乙比甲的能量少的主要原因是呼吸作用消耗了很多的能量,D错误。2某同学绘制了如图所示的能量流动图解(其中W1为生产者固定的太阳能),下列叙述中不正确的是()A生
9、产者固定的总能量可表示为(A1B1C1A2B2C2D2)B由第一营养级到第二营养级的能量传递效率为D1/W1C流入初级消费者体内的能量可表示为(A2B2C2)D图解表明能量流动的特点是单向流动、逐级递减答案C解析生产者固定的总能量可表示为(A1B1C1D1),A1表示呼吸作用消耗,B1表示未被利用,C1表示流向分解者,而D1A2B2C2D2,是流入下一营养级的能量,A正确;由第一营养级到第二营养级的能量传递效率为D1/(A1B1C1D1)D1/W1,B正确;流入初级消费者的能量为D1(A2B2C2D2),C错误。考向二能量流动的特点及应用3我国珠江三角洲某地桑基鱼塘的能量流动简图如下。据图判断
10、以下说法错误的是()A输入该生态系统的总能量大于植物实际光合量之和B植物到蚕和鱼的能量传递效率小于蚕和鱼同化量与植物实际光合量之比C鱼同化的能量可通过自身的遗体残骸和粪便流向分解者D生产中用蚕粪喂鱼和塘泥肥田能够实现物质的循环利用答案C解析因为该生态系统有鱼饲料等人工输入能量,所以输入该生态系统的总能量大于植物实际光合量之和,A正确;鱼同化量中有鱼饲料中含有的能量,故植物到蚕和鱼的能量传递效率小于蚕和鱼同化量与植物实际光合量之比,B正确;鱼粪便中的能量属于上一营养级的同化量,C错误。4某生态系统部分营养成分之间的关系,以及部分营养级的部分能量值(单位:Jm2a1)如图。下列判断正确的是()A草
11、草食性动物肉食性动物肉食性动物是一条食物链B在能量流动和物质循环中X分别代表热能和CO2C肉食性动物属于初级消费者,由草食性动物到肉食性动物的能量传递效率是3%D肉食性动物同化的能量中只有约3.11%用于其生长、发育和繁殖答案D解析草食性动物与肉食性动物都不止一种,因此不能表示一条食物链,A错误;在能量流动中,能量主要以热能形式散失;物质循环包括碳循环、氮循环等,在碳循环中,X表示CO2,B错误;肉食性动物属于次级消费者,C错误;用于生长、发育和繁殖的能量同化量呼吸量7105(Jm2a1),占同化量的约3.11%,D正确。考向三能量流动的有关计算5胶州湾是我国传统渔业捕捞区,现今该海域的经济鱼
12、种已形不成渔汛,有些甚至枯竭。为了恢复胶州湾生态系统的功能,促进海洋渔业资源可持续发展,研究人员对胶州湾生态系统的营养关系进行了初步分析,结果如下表所示。下列说法错误的是()营养级同化量(tkm2y1)未利用(tkm2y1)分解者分解(tkm2y1)呼吸量(tkm2y1)1.420.420.190.81?15.0011.9439.313 825.371 986.70547.001 224.0023 804.423 252.002 877.0013 850.05A.该生态系统生产者固定太阳能的总量为23 804.42 tkm2y1B从第一营养级到第二营养级的能量传递效率大约为16%C第三营养级的
13、同化量为66.25 tkm2y1D该生态系统需要不断得到来自系统外的能量补充,以便维持该生态系统的正常功能答案C解析生产者固定的太阳能的总量是输入该生态系统的总能量,即该生态系统第一营养级生物的同化量,即为23 804.42 tkm2y1,A正确;从第一营养级到第二营养级的能量传递效率3 825.3723 804.42100%16%,B正确;第三营养级同化的能量被下一营养级同化的能量(第四营养级同化的能量)呼吸散失的能量分解者分解释放的能量未被利用部分,故第三营养级的同化量1.4239.3111.941567.67( tkm2y1),C错误;根据生态系统的能量流动的特点是单向流动、逐级递减,可
14、推测生态系统的正常功能的维持需要源源不断的来自系统外的能量补充,D正确。6如图是某草原生态系统中部分营养结构,若蛇取食鼠的比例由1/4调整到3/4,假设能量传递效率按20%计算,从理论上分析,改变取食比例后蛇体重增加1 kg,人能比原来多增重()A2 kg B2.5 kgC4 kg D4.5 kg答案A解析根据题意可知取食比例改变前:蛇体重增加1 kg消耗草:3/4(20%)31/4(20%)2100(kg),改变后:蛇体重增加1 kg消耗草:1/4(20%)33/4(20%)250(kg)。所以改变后和改变前相比剩余的50 kg草可流向人。所以人可以增重5020%20%2(kg)。重温高考真
15、题演练1(2021浙江6月选考,7)下列关于生态金字塔的叙述,正确的是()A生态金字塔显示了各营养级之间的数量关系B生态金字塔中每个营养级的生物均属于同一食物链C生态金字塔中的营养级均按其所占的数值大小依次排列D生态金字塔可分别以个体数量、生产量和能量为指标绘制答案A解析生态金字塔中每个营养级的生物均属于食物网的同一营养级,但不属于同一条食物链,B错误;生态金字塔通常都是下宽上窄的正金字塔图形,但也有倒金字塔的,如英吉利海峡的浮游植物与浮游动物和底栖动物的生物量金字塔,故生态金字塔中的营养级并非均按其所占的数值大小依次排列,C错误;生态金字塔可采用生物量单位、个体数量单位和能量单位,故可分别以
16、生物量、个体数量和能量为指标绘制,并非生产量,D错误。2(2019全国,6)如果食物链上各营养级均以生物个体的数量来表示,并以食物链起点的生物个体数作底层来绘制数量金字塔,则只有两个营养级的夏季草原生态系统(假设第一营养级是牧草,第二营养级是羊)和森林生态系统(假设第一营养级是乔木,第二营养级是昆虫)数量金字塔的形状最可能是()A前者为金字塔形,后者为倒金字塔形B前者为倒金字塔形,后者为金字塔形C前者为金字塔形,后者为金字塔形D前者为倒金字塔形,后者为倒金字塔形答案A解析夏季草原生态系统中,作为第一营养级的牧草的个体数远多于作为第二营养级的羊的个体数量,该生态系统数量金字塔的形状最可能是金字塔
17、形;而在森林生态系统中,作为第一营养级的乔木的一个个体上生活着大量的作为第二营养级的昆虫个体,该生态系统数量金字塔的形状最可能为倒金字塔形,故选A。3(2018海南,20)某地在建设池塘时,设计了如图所示的食物网,鲫鱼和鲢鱼生活在不同水层。关于该池塘生态系统的叙述,下列错误的是()A鲫鱼既是初级消费者又是次级消费者B消耗等量藻类时,鳜鱼的生长量少于鲢鱼C通气可促进水体中生物残骸分解为无机物D藻类固定的能量小于流入次级消费者的能量答案D解析鳜鱼的营养级比鲢鱼高,故消耗等量藻类时,鳜鱼的生长量少于鲢鱼,B正确;通气有利于水体中分解者的呼吸作用,促进残骸分解为无机物,C正确;藻类固定的能量大于流入次
18、级消费者的能量,D错误。4(2020全国,31)假设某种蓝细菌(A)是某湖泊中唯一的生产者,其密度极大,使湖水能见度降低。某种动物(B)是该湖泊中唯一的消费者。回答下列问题:(1)该湖泊水体中A种群密度极大的可能原因是_(答出2点即可)。(2)画出该湖泊生态系统能量流动的示意图。(3)假设该湖泊中引入一种仅以A为食的动物(C)后,C种群能够迅速壮大,则C和B的种间关系是_。答案(1)水体富营养化;没有其他生产者的竞争(2)如图所示(3)种间竞争解析(1)若水体中N、P等元素含量高,则蓝细菌会大量繁殖,即水体富营养化,又因为没有其他生产者与其竞争,所以该种蓝细菌种群密度极大,使湖水能见度降低。(
19、2)生态系统的能量流动示意图需体现能量的来源、各营养级能量的去向(见答案)。(3)因该湖泊中B以A为食,在引入仅以A为食的动物C后,C与B之间是种间竞争的关系,且C的竞争力较强,使C种群能够迅速壮大。5(2021山东,24)海水立体养殖中,表层养殖海带等大型藻类,海带下面挂笼养殖滤食小型浮游植物的牡蛎,底层养殖以底栖微藻、生物残体残骸等为食的海参。某海水立体养殖生态系统的能量流动示意图如下,M、N表示营养级。(1)估算海参种群密度时常用样方法,原因是_。(2)图中M用于生长、发育和繁殖的能量为_kJ/(m2a)。由M到N的能量传递效率为_%(保留一位小数),该生态系统中的能量_(填“能”或“不
20、能”)在M和遗体残骸间循环流动。(3)养殖的海带数量过多,造成牡蛎减产,从生物群落的角度分析,原因是_。(4)海水立体养殖模式运用了群落的空间结构原理,依据这一原理进行海水立体养殖的优点是_。在构建海水立体养殖生态系统时,需考虑所养殖生物的环境容纳量、种间关系等因素,从而确定每种生物之间的合适比例,这样做的目的是_。答案(1)海参活动能力弱,活动范围小(2)2 4886.3不能(3)由于海带的竞争,浮游植物数量下降,牡蛎的食物减少,产量降低(4)能充分利用空间和资源维持生态系统的稳定性,保持养殖产品的持续高产(或实现生态效益和经济效益的可持续发展)解析(2)生长、发育和繁殖的能量同化的能量呼吸
21、作用消耗的能量3 2812 8263 6192 488 kJ/(m2a);由 M到N的能量传递效率为386(32812826)100%6.3%,能量流动的方向是单向的,不能循环。(3)牡蛎以浮游植物为食,由于海带的竞争,浮游植物数量下降,牡蛎的食物减少,所以产量降低。(4)海水立体养殖利用了群落结构的特点,优点是能充分利用空间和资源;由于空间和资源是有限的,所以在构建海水立体养殖生态系统时,需考虑所养殖生物的环境容纳量、种间关系等因素,从而确定每种生物之间的合适比例,维持生态系统的稳定性,保持养殖产品的持续高产。6(2019江苏,26)图1是某生态系统部分生物关系示意图。请回答下列问题:(1)
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