浙江专版2018-2019版高中生物第六章生态系统第14课时能量流动和物质循环学案浙科版必修3 .doc

第14课时能量流动和物质循环学考要求知识内容必考要求加试要求生态系统中的能量流动cc生态系统中的碳循环cc课时要求(1)概述生态系统中能量流动的过程和特点。(2)概述生态系统中碳循环的过程和特点，关注碳循环平衡失调与温室效应的关系。一、生态系统中的能量流动1能量流动的含义及渠道(1)能量流动的含义：在生态系统中，能量不断沿着太阳植物植食动物肉食动物顶位肉食动物的方向流动。(2)渠道：沿食物链的营养级依次传递。2能量流动过程(1)能量流动的起点：太阳辐射能(或光能)。(2)能量流动的渠道：食物链或食物网。(3)植食动物的能量去向：被自身细胞呼吸消耗；被分解者分解；被肉食动物取食并同化；暂未被利用。3能量流动特点(1)单方向的，不可逆的。(2)逐级递减，传递效率一般只有约10%。思考比如草兔狐，通过兔的粪便流入分解者体内的能量，属于哪个营养级同化的能量？答案草(生产者)。探究1实例分析下面是赛达伯格湖能量沿营养级流动的定量分析图，据图思考：(1)由图得知，能量流动是单方向的、不可逆的。原因是：经过长期的自然选择，食物链中各营养级的顺序是不可逆转的。各营养级的能量总是趋向于以呼吸作用产生热能而散失掉，无法再利用。(2)由图中数据可以看出能量流动是逐级递减的，原因是：各营养级的生物都会因呼吸作用而消耗掉相当大一部分能量。各营养级的生物中总有一部分能量未被下一营养级的生物所利用。还有少部分能量随着残枝败叶或遗体等直接传递给了分解者。探究2理性思维(1)从能量流动过程可以推知：植食动物比肉食动物多。高营养级生物数量少、能量少、价值高。一个生态系统必须不断地从外界输入能量才能维持其正常功能。(2)能量传递效率的公式能量传递效率下一营养级的同化量/上一营养级的同化量100%。(3)如图表示A、B两个特定生态系统的能量金字塔。请思考：一个吃玉米的人所获得的能量一定多于一个吃牛肉的人，对吗？为什么？答案不对。就“玉米人”与“玉米牛人”这两条食物链而言，前者环节较少，能量损耗较少，人获得的能量更多，但就“一个个体”而言，由于不知道两人的食物量，一个吃玉米的人所获得的能量和一个吃牛肉的人获得的能量无法比较。若A和B中玉米的数量相同，A能养活10 000人，则B能养活多少人(传递效率按10%计算)?答案1 000人。若A和B中玉米的数量相同，设养活一人消耗能量为m，如A能养活10 000人，对应的玉米能量是100 000m，同样数量的玉米，B中养活的人数是10 00010%10%1 000(人)。若土壤中含相同浓度的难降解污染物，则A中的人比B中的人体内污染物浓度更高，还是更低？答案若土壤中含相同浓度的难降解污染物，则生态系统A中的人比B中的人体内污染物浓度应更低(其原因是由于生物放大作用)。例1如图为生态系统中能量流动图解部分示意图(字母表示能量的多少)，请思考：(1)图中的f代表的含义是什么？(2)生产者与一级消费者之间的能量传递效率为多少？(3)“兔狼”这一关系中，狼粪便中的能量属于图中哪一字母？(4)缩短食物链能否提高能量传递效率？答案(1)图中的f应代表一级消费者的呼吸消耗量。 (2)100%。(3)兔是第二营养级，狼是第三营养级，狼粪便中所含的能量应是上一营养级的能量，即字母d。(4)缩短食物链可以减少能量损耗，使能量更多地被利用，但不能提高传递效率。易混易错能量流动过程中的4个易错点(1)动物同化的能量摄入量粪便有机物中的能量，即摄入的食物只有部分被同化。例如蜣螂利用大象的粪便获得能量，就不能说蜣螂获得了大象的能量。(2)最高营养级能量去路只有3个方面，少了传递给下一营养级这一去路。(3)分解者分解作用的实质仍然是呼吸作用。(4)生产者所固定的太阳能只是太阳能中很少的一部分。例2下列关于能量流动的叙述，正确的是()A动物同化的能量中包括其粪便中的能量B生产者能将约10%的太阳能转化为化学能C相同条件下恒温动物的体重净增长低于变温动物消费者D越是处在食物链高位的动物，其能量越多答案C解析动物同化的能量摄食量排便量，粪便中的能量属于上一个营养级的同化量；生产者能将1%2%的太阳能转化为化学能，能量在相邻两营养级之间的传递效率约为10%；相同条件下，恒温动物需要维持体温恒定，而变温动物则不需要，所以变温动物有更多的能量用于生长发育；越是处在食物链高位的动物，其能量越少。例3某同学绘制如图所示的能量流动图解(其中W1为生产者固定的太阳能)，下列叙述错误的是()A生产者固定的总能量可表示为(A1B1C1D1)B由第一营养级到第二营养级的能量传递效率为D1/W1C流入一级消费者的能量为(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为A1(呼吸作用散失)B1(用于自身的生长、发育和繁殖)C1(遗体、残骸)D1(一级消费者摄入)，A项正确；传递效率输入第二营养级的能量D1/输入第一营养级的能量W1，B项正确；流入一级消费者的能量为D1A2B2C2D2，C项错误；分析题图可知，能量只能从生产者流向一级消费者，且总量减少，体现了能量流动的特点，D项正确。方法技巧利用“拼图法”巧解能量流动难点输入第一营养级的能量(W1)被分为两部分(如图所示)：一部分在生产者的呼吸作用中以热能的形式散失(A1)，一部分则用于生产者的生长、发育和繁殖(B1C1D1)。而后一部分能量中包括现存的植物体B1、流向分解者的C1、流向下一营养级的D1。例4在如图所示的食物网中，假如猫头鹰的食物有来自于兔子，来自于鼠，来自于蛇，那么猫头鹰若增加20 g体重，需要消耗植物(传递效率为10%)()A600 g B900 gC1 600 g D5 600 g答案D解析需要消耗植物为：2010%10%2010%10%10%5 600(g)。二、生态系统中的物质循环碳循环1物质循环生态系统中的无机物，在一个相对封闭的循环圈中周而复始、往复循环的过程。2特点(1)周而复始、往复循环。(2)参与循环的物质数量恒定，可以重复利用。3碳的全球循环(1)基本路线图解(2)大气中二氧化碳含量的特点：有明显的昼夜变化和季节变化。海洋对大气中二氧化碳含量的调节作用：二氧化碳在大气圈和水圈的界面上通过扩散作用而相互交换。总之，碳在生态系统中的含量，能通过碳循环的自我调节机制得到调整，并恢复到原来的平衡状态。(3)碳循环平衡失调原因：人类因能源消费向大气中排放大量二氧化碳，从而严重干扰了陆地、海洋和大气之间二氧化碳交换的平衡，致使大气中二氧化碳的含量持续增加。影响：产生温室效应。思考若生态系统的碳循环被破坏，可能导致什么危害？答案导致温室效应，全球变暖，严重威胁人类的生存。探究1实例分析观察下面碳循环示意图回答相关问题：(1)碳循环的基本路线是从大气圈到植物和动物，再通向分解者，最后又回到大气圈。(2)过程分析大气中碳元素以CO2的形式进入生物群落，其主要途径是植物的光合作用。碳元素在生物群落中的传递途径是食物链和食物网，传递形式是有机物。碳回到大气圈要经过动、植物和分解者的呼吸作用，以及燃料的燃烧。(3)为什么海洋在调节大气圈的含碳量方面有非常重要的作用？答案海洋的含碳量是大气圈的50倍，二氧化碳在大气圈和水圈的界面上可以通过扩散作用而互相交换，从而维持大气圈的碳平衡。(4)你了解温室效应吗？它是由于大气中二氧化碳含量过高引起的，请推测大气中二氧化碳含量升高的主要原因是什么？答案煤、石油、天然气等燃料的燃烧，使大气中的二氧化碳浓度过高，是形成“温室效应”的主要原因。探究2理性思维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。请据图思考下列问题：(1)甲、乙、丙、丁分别代表生态系统的什么成分？并简述判断的理由。答案甲和丁之间有双向箭头，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、丙之间的流动形式是什么？在甲(或乙或丙)与丁之间的流动形式又是什么？答案碳在甲、乙、丙之间的流动形式是有机物，在甲(或乙或丙)与丁之间的流动形式是CO2。(3)图中的字母分别表示什么过程？答案b代表光合作用或化能合成作用，d和c代表呼吸作用，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、排遗物等提供给分解者。(4)生态系统的成分中，对物质循环起关键作用的环节是什么？答案生产者和分解者。例5(2013浙江学业水平考试)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。下列叙述中，正确的是()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D解析分析题图可知，甲为生产者，丙为消费者，丁为分解者，乙为大气中的CO2，表示光合作用，表示呼吸作用；和的速率不一定相等；捕食食物链中不包括分解者。 方法技巧“三看法”确定碳循环过程示意图中各成分例6(2016浙江4月学考)下列人类活动不会加剧温室效应的是()A多开汽车 B火力发电C植树造林 D燃煤取暖答案C解析温室效应是由于大气中二氧化碳的增加引起的，多开汽车、火力发电、燃煤取暖都会增加大气中的二氧化碳，而植树造林不会增加大气中的二氧化碳。1(2015浙江学业水平考试)碳在大气圈和生态系统生产者之间的流动形式是()A碳酸盐 B单质碳CCO2 D含碳有机物答案C解析大气圈中的碳通过生产者的光合作用，以CO2的形式进入生物群落，生物群落中的碳通过生物的呼吸作用以CO2的形式返回大气圈。2能量流动是指生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程，下列关于能量流动的叙述，正确的是()A能量沿食物链单向流动B能量沿食物链循环流动C能量在各营养级间可以循环利用D消费者的级别越高，所获得的能量越多答案A解析能量流动的特点是单向流动，逐级递减，A项正确；能量沿食物链或食物网单向流动，B项错误；能量在各营养级间不能循环利用，C项错误；消费者的级别越高，所获得的能量越少，D项错误。3流经一个生态系统的总能量是()A生产者用于生长、发育和繁殖的总能量B流经各个营养级的能量总和C各个营养级生物同化的能量总和D生产者固定的太阳能的总量答案D4在生态系统的碳循环中，既能使碳进入生物群落，又能使碳回到大气中的生物是()A绿色植物 B植食动物C肉食动物 D营腐生生活的真菌答案A解析绿色植物通过光合作用使CO2进入生物群落，通过呼吸作用使CO2回到大气中。5保护环境，减少温室气体CO2的排放，需要世界各国的共同努力，是因为()A物质循环具有全球性B物质循环具有单向性C能量流动具有循环性D能量流动是逐级递减的答案A解析保护环境，减少温室气体CO2的排放，需要世界各国的共同努力，是因为物质循环具有全球性，A项正确，B项错误；能量流动具有单向性、逐级递减性，C项错误；能量流动是逐级递减的这句话是正确的，但是题干强调的是二氧化碳这种物质的循环，D项错误。题组一生态系统中的能量流动1关于草原生态系统能量流动的叙述，错误的是()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贮存的能量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答案D解析生态系统的能量流动包括能量的输入、传递、转化和散失的过程，A项正确；分解者所需的能量可来自各营养级生物所贮存的能量，B项正确；生态系统维持正常功能需要不断得到来自系统外的能量，如太阳能，C项正确；生产者固定的能量大部分用于自身呼吸，其余少部分能量流入下一营养级及分解者，D项错误。2如图为某人工鱼塘食物网及其能量传递示意图(图中数字为能量数值，单位是Jm2a1)。下列叙述正确的是()A该食物网中最高营养级为第六营养级B该食物网中第一到第二营养级的能量传递效率为25%C太阳鱼呼吸作用消耗的能量为1 357 Jm2a1D该食物网中的生物与非生物环境共同构成一个生态系统答案B解析该食物网中最长的食物链为：浮游植物浮游动物幽蚊幼虫太阳鱼鲈鱼，最高营养级为第五营养级；该食物网中第一营养级到第二营养级的能量传递效率为(3 7804 200)31 920100%25%；太阳鱼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计1 4831261 357(Jm2a1)；该食物网中的生物只有生产者和消费者，没有分解者，不能和非生物环境构成一个生态系统。3下图为生态学家对某弃耕地的一条捕食食物链(植物鼠鼬)进行能量流动研究的结果单位为107 J/(hm2a)。下列有关叙述中错误的是()A该弃耕地以腐食食物链为主B弃耕后该群落可发生次生演替C鼠到鼬的能量传递效率为2.3%D鼬的同化量只有少部分用于生长和繁殖答案C解析分析题图，总初级生产量为25 000107 J/(hm2a)，流向鼠的只有105107 J/(hm2a)，且被同化的只有75107 J/(hm2a)，所以该弃耕地以腐食食物链为主，A项正确；弃耕地上原有土壤条件、植物种子和其他繁殖体保留，因此该演替为次生演替，B项正确；鼠到鼬的能量传递效率100%3%，C项错误；鼬同化的能量中有少部分用于其生长、发育、繁殖等生命活动，大部分用于呼吸作用以热能的形式散失，D项项正确。4某生态系统的能量传递效率为10%。在“草兔狐”食物链中，如果狐活动一天需要200 kJ的能量，需要草提供的能量约为()A200 kJ B2 500 kJC5 000 kJ D20 000 kJ答案D解析如果狐活动一天需要200 kJ的能量，需要草提供的能量约为200 kJ10%10%20 000 kJ。5如图是某农业生态系统模式图，下列关于该系统的叙述错误的是()A微生物利用的是农作物通过光合作用固定的能量B多途径利用农作物可提高该系统中能量的传递效率C沼渣、沼液作为肥料还田可以促进物质循环再利用D食用菌、产甲烷杆菌及蚯蚓是该生态系统中的分解者答案B解析流经该生态系统的能量是生产者固定的太阳能总量，因此微生物利用的是农作物通过光合作用固定的能量；多途径利用农作物，可提高能量利用率，不能提高能量的传递效率；沼渣、沼液还田可以促进物质循环利用；营腐生生活的食用菌、产甲烷杆菌及蚯蚓都是该生态系统中的分解者。题组二生态系统中的物质循环6碳循环是生态系统中重要的物质循环类型。下列过程与碳循环无直接关系的是()A生物的呼吸作用 B植物的光合作用C化石燃料的燃烧 D植物的蒸腾作用答案D解析生物的呼吸作用是生物群落中碳进入非生物环境的途径之一，A项正确；植物的光合作用是非生物环境中的碳进入生物群落的途径之一，B项正确；化石燃料的燃烧是生物群落中碳进入非生物环境的途径之一，C项正确；植物的蒸腾作用与碳循环没有直接关系，D项错误。7如图是生态系统中碳循环示意图，“”表示碳的流动方向，下列说法正确的是()A该生态系统的结构包括A、B、C、D与非生物环境B该生态系统中捕食链可表示为：ADEBCA固定的能量D固定的能量A传递给B的能量A呼吸作用消耗的能量D碳是以二氧化碳的形式在生物群落与非生物环境中往复循环，这种循环具有全球性答案D解析生态系统的结构包括组成成分和营养结构，组成成分是指A、B、D、E与非生物环境，营养结构是指捕食链，A、B项错误；生产者固定的能量的去向包括呼吸作用消耗、流向分解者、流向下一营养级和未被利用，C项错误；碳元素是以二氧化碳的形式在生物群落与非生物环境中往复循环，碳循环的特点是具有全球性和循环性，D项正确。8下列关于生态系统中碳循环的说法，错误的是()A各级消费者所利用的碳归根结底来自生产者B分解者在碳循环中起重要作用C碳元素在非生物环境中仅以CO2形式存在D碳元素在非生物环境与生物群落间是以CO2形式循环的答案C解析碳元素通过生产者的光合作用或化能合成作用进入生物群落，各级消费者所利用的碳归根结底来自生产者，A项正确；分解者能够把生产者和消费者的残枝败叶和遗体粪便中的有机物分解为无机物返回非生物环境，在碳循环中起重要作用，B项正确；碳在非生物环境中以碳酸盐和CO2形式存在，C项错误；碳元素在非生物环境与生物群落之间以二氧化碳的形式进行循环，D项正确。9如图是生物圈中碳循环示意图，下列相关分析不正确的是()A生物圈通过碳循环实现碳元素的自给自足BA是消费者，C是生产者，各成分间以CO2的形式传递碳元素C对E过度开发利用会打破生物圈中碳循环的平衡D碳循环过程需要能量驱动，同时又是能量的载体答案B解析生物圈通过碳循环实现碳元素的自给自足，A项正确；A是消费者，C是生产者，在生物群落与非生物环境之间以CO2的形式传递碳元素，而在生物群落内部以含碳有机物的形式传递碳元素，B项错误；对E(煤、石油、天然气等化石燃料)过度开发利用会打破生物圈中碳循环的平衡，C项正确；碳循环过程需要能量驱动，同时又是能量的载体，D项正确。10图甲为部分碳循环示意图，图乙为我国北方某地20年间CO2浓度变化的示意图。下列相关说法错误的是()A图甲中成分A在碳循环中的主要作用是吸收大气中的CO2B图甲中缺少ACO2的过程，D为分解者C每年的冬季CO2浓度变化，从碳循环角度分析主要原因是图甲中过程大大减少，并且过程增加D每年夏季CO2浓度与前一年冬季相比下降，而每年的CO2浓度的平均值却逐年增加，原因是每年CO2的排放量都大于CO2的吸收量答案B解析分析图甲可知，A为生产者，D为一级消费者，C为二级消费者，B为分解者。A在碳循环中主要吸收大气中的CO2，同时生产者也能通过自身的呼吸作用释放CO2；冬季由于植物光合作用减弱，植物吸收CO2的能力降低，且煤、石油的燃烧量增加，导致冬季CO2浓度升高；图乙曲线表明每年夏季CO2浓度与前一年冬季相比略有下降，而每年的CO2浓度平均值却逐年增加，原因是每年CO2的排放量都大于CO2的吸收量。题组三综合应用11我国谚语中的“螳螂捕蝉，黄雀在后”体现了食物链的原理。若鹰迁入了蝉、螳螂和黄雀所在的树林中，捕食黄雀并栖息于林中。下列叙述正确的是()A鹰的迁入增加了该树林中蝉及其天敌的数量B该生态系统中细菌产生的能量可流向生产者C鹰的迁入增加了该生态系统能量消耗的环节D鹰的迁入改变了该生态系统能量流动的方向答案C解析鹰迁入后，形成了食物链：植物蝉螳螂黄雀鹰，据此可知，鹰的迁入会使该树林中黄雀的数量减少、螳螂增加、蝉减少等一系列变化，A项错误；能量流动是沿着食物链进行的，细菌是分解者，不参与食物链的构成，即细菌的能量不能流向生产者，B项错误；能量流动是沿着食物链进行的，鹰的迁入没有改变该生态系统能量流动的方向，D项错误。12如图是某生态系统能量流动示意图，相关叙述正确的是()A图中各营养级的生物共形成一条食物链，这是能量流动的渠道B与的比值表示由第一个营养级到第二个营养级的能量传递效率C表示通过呼吸作用释放的能量，可用于生物体的生长、发育和繁殖D每个营养级的能量输出除外，还能流入下一营养级答案B解析每个营养级的生物种类往往不止一种，所以图中各营养级生物形成的是食物网，食物链和食物网是能量流动的渠道，故A项错误；能量传递效率下一个营养级的同化量/上一个营养级的同化量100%，所以与的比值表示由第一个营养级到第二个营养级的能量传递效率，故B项正确；呼吸作用释放的能量，一部分用于生物体的生长、发育和繁殖，大部分以热能的形式散失了，所以表示自身呼吸散失的能量，故C项错误；最高营养级的能量不会流向下一个营养级，故D项错误。13(2015浙江7月学考)如图表示某草原生态系统中，部分生物之间存在的取食与被取食关系。请回答：(1)生态系统通常都是由无机物、有机物、气候、能源、生产者、消费者和_七大成分组成的。 (2)图中兔、鼠、吃草籽的鸟和草食昆虫属于第_营养级。 (3)该生态系统中，许多食物链彼此相互交错连接形成_。食物链是生态系统物质移动和_的通道。 (4)草原群落的组成和外貌随季节更替发生规律性的变化， 体现了群落的_结构。 (5)若该草原被火灾毁灭，多年后重新演替为草原，这种演替方式属于_演替。 答案(1)分解者(2)二(3)食物网能量流动(4)时间(5)次生解析(1)生态系统通常包括无机物、有机物、气候、能源、生产者、消费者、分解者七大成分。(2)图中的兔、鼠、吃草籽的鸟和草食昆虫等以草为食，属于第二营养级。(3)在一个生态系统中，许多食物链彼此相互交错连接形成食物网，食物链是生态系统物质移动和能量流动的通道。(4)群落的季节性变化属于群落的时间结构。(5)草原火灾后重新演替成草原的过程属于次生演替。14图甲为生态系统中碳循环的示意图，图乙所示为图甲圆形框内的生物种间关系。据图回答下列问题。(1)甲图中的a在生态系统的成分中指的是_。碳元素在生物群落中主要以_形式存在。图示途径表示的是_。(2)现今全世界都倡导的“低碳生活”措施是为了减缓主要由图甲中_(填数字)产生的温室效应现象。(3)图乙中B与D的种间关系为_。若D的食物来源中，绿色植物占50%，B占25%，C占25%，现有绿色植物100 kg，则D能增重约_kg(设能量传递效率为10%)。(4)随着经济发展、人口增多，人类毁林填湖、毁林建房现象时有发生，这些活动改变了群落演替的_。人类为了提高生物多样性，会向某些生态系统中引进新的物种，但要采取谨慎措施，原因是_。答案(1)分解者有机物光合作用(2)(3)竞争和捕食0.36(4)速度和方向引入的新物种可能缺乏天敌，种群数量迅速增加，占有大量资源，导致生态失衡解析(1)甲图中的a能向非生物环境中释放二氧化碳，指的是分解者；碳元素在生物群落中主要以有机物形式存在。图示途径表示光合作用过程。(2)“低碳生活”措施是为了减缓主要由图甲中化石燃料的燃烧产生的温室效应现象。(3)乙图所示为生物种间关系，包含的食物链有：绿色植物ACD，绿色植物D，绿色植物BD，故D能捕食B，且B与D同时竞争绿色植物。D的食物来源中，绿色植物占50%，B占25%，C占25%，现有绿色植物100 kg，能量传递效率一般只有约10%，设D增重m kg，则需绿色植物0.5m10%0.25m10%10%0.25m10%10%10%280m100 kg，则m0.36 kg。(4)随着经济发展、人口增多，人类毁林填湖、毁林建房现象时有发生，这些活动改变了群落演替的速度和方向。引进新的物种，可能因缺乏天敌，种群数量迅速增加，占有大量资源，导致生态失衡。15赛达伯格湖的能量流动如图