2013导学教程生物(人教版)一轮课件：第九单元第35讲生态系统的能量流动和物质循环

第

35

讲生态系统的能量流动和物质循环主干知识整合一、能量流动1．概念：生态系统中能量的

、

、

，和

的过程。2．过程(1)输入途径：主要是生产者的

。(2)起点：从

固定太阳能开始，总能量为生产者所固定的全部太阳能。(3)途径：以有机物形式沿

向下一营养级传递；散失的是三大功能类群生物呼吸作用产生的热能。

输入传递转化散失光合作用生产者食物链(4)过程：

3．特点(1)

：沿食物链由低营养级流向高营养级，不能

，也不能

。

(2)

，

单向流动逆转循环流动逐级递减能量金字塔：将单位时间内各个营养级所得到的能量数值

绘成图，可形成一个金字塔图形。4．意义(1)帮助人们科学规划、设计

，使能量得到

的利用。(2)帮助人们合理地

生态系统中的能量流动关系，使能量

地流向对人类最有益的部分。

由低到高人工生态系统最有效调整持续高效二、物质循环1．概念：2．特点：

、反复利用、

。3．碳循环(1)存在形式：

和碳酸盐。(2)循环形式：

(主要)。(3)过程：在生物群落中以

形式

传递。

全球性循环流动CO2CO2有机物沿食物链或食物网4．温室效应(1)形成原因：大量化石燃料的燃烧，大气中的

含量迅速增加，打破了生物圈中

的平衡。(2)影响：加快极地和高山冰川的

，导致海平面

，进而对人类和其他许多生物的生存构成威胁。5．物质循环与能量流动的关系：二者同时进行，相互依存，不可分割。6．物质循环与能量流动的意义：通过能量流动和物质循环使生态系统中的

紧密地联系在一起，形成一个统一整体。

CO2碳循环融化上升各种组成成分1．能量的来源及去向图解

考点一：生态系统的能量流动分析高频考点突破(1)消费者摄入能量(a)＝消费者同化能量(b)＋粪便中能量(c)，即动物粪便中能量不属该营养级同化能量，应为上一个营养级固定或同化能量。(2)消费者同化能量(b)＝呼吸消耗(d)＋生长、发育和繁殖(e)(3)生长、发育和繁殖(c)＝分解者分解利用(f)＋下一营养级同化(i)＋未被利用(j)，即消费者同化能量若为两部分之和是b＝d＋e；若为四部分之和是b＝d＋f＋i＋j。

2．生态系统的能量流动过程可以用下图表示(1)某一营养级具体的能量流动情况

即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。理解流入每一营养级的能量去向可从以下两个角度分析。A．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可有三条：a．自身呼吸消耗；b．流入下一营养级；c．被分解者分解利用。

B．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：a．自身呼吸消耗；b．流入下一营养级；c．被分解者分解利用；d．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，这部分的能量将保留到下一年。3．能量流动特点的原因分析(1)单向流动①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。【特别提醒】(1)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。(2)分解者分解作用的实质仍然是呼吸作用。(3)流经各营养级的总能量：对生产者而言强调关键词“固定”而不能说“照射”，对各级消费者而言强调关键词“同化”而不能说“摄入”。

【对位训练】1.如图是麻风树林中两个营养级的能量流动图解，已知麻风树的总能量为N。其中字母代表了能量，则下列叙述不正确的是A．从麻风树注入下一营养级的能量传递效率为A/NB．C是第二营养级用于生长、发育和繁殖的能量C．D是指呼吸作用消耗的能量D．该图中不包含非生命的物质和能量

解析

由题干中的信息可知，该图只包含两个营养级，麻风树是第一营养级，则A只能代表第二营养级的摄入量，B代表第二营养级的同化量，其中D代表用于呼吸作用消耗的能量，C代表第二营养级用于生长、发育和繁殖的能量，E则是第二营养级流入分解者的能量；该图解中包括了生产者、消费者和分解者，没有非生命的物质和能量。答案

A

2．如图为某草原生态系统中能量流动图解，①～④表示相关过程能量流动量。下列有关叙述正确的是

A．①是流入该生态系统的总能量B．分解者获得的能量最少C．图中②/①的值代表草→兔的能量传递效率D．③和④分别属于草和兔同化量的一部分解析

①表示草同化的能量流向下一营养级即兔的能量，草所固定的太阳能是流入该生态系统的总能量，图中②/①的值代表兔→狐的能量传递效率；兔粪便中的能量是草同化的能量的一部分；在一个生态系统中分解者获得的能量不一定是最少的。答案

D

3．(2012·南通高三第一次模拟)在某草原生态系统能量流动过程中，假设羊摄入体内的能量为n，羊粪便中的能量为36%n，呼吸作用散失的能量为48%n，则A．羊同化的能量为64%nB．贮存在羊体内的能量为52%nC．由羊流向分解者的能量为16%nD．由羊流向下一营养级的能量为64%n解析

同化量＝摄入量－粪便量＝n－36%n＝64%n。呼吸作用散失的能量属于羊的同化量。答案

A

考点二：能量金字塔、数量金字塔不同的金字塔能形象地说明营养级与能量、数量之间的关系，是定量研究生态系统的直观体现。

能量金字塔数量金字塔形状特点呈正金字塔形一般为正金字塔形，有时会出现倒金字塔，如树上昆虫与树的数目关系象征含义能量沿食物链流动过程中具有逐级递减的特性一般生物个体数目在食物链中随营养级升高而逐级递减每一阶的含义食物链中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目【对位训练】4.(2011·日照模拟)如图所示，下列有关生态系统的表述正确的是A．若图中A、B、C依次表示同一个种群中老、中、幼年龄段个体数量，则此种群为增长型种群B．若A、B、C为某生态系统中的三个营养级，则A、B、C构成该生态系统的生物群落C．若A、B、C为某生态系统中的三个种群，并且形成A→B→C的食物链，那么A、B、C不一定符合能量金字塔D．若A、B、C为某生态系统中的三个营养级，B、C中不会出现同一生物种群解析

若图中A、B、C依次表示同一个种群中老、中、幼年龄段个体数量，则此种群为衰退型种群；若A、B、C为某生态系统中的三个营养级(包括生产者、消费者)，则A、B、C与分解者共同构成该生态系统的生物群落；生态系统中，三个相邻营养级的能量关系符合能量金字塔，但每一营养级中不只有一个种群，故三个种群间不一定符合能量金字塔。在食物网中一种生物可能兼跨不同的营养级，即不同的营养级中可能出现同一种生物。答案

C

5．(2012·杭州第一次质检)下图表示A、B两个特殊生态系统的能量金字塔。有关解释正确的是

①一个吃玉米的人所获得的能量一定比一个吃牛肉的人获得的能量多②能量沿食物链单向流动，传递效率随营养级的升高而逐级递减③若A和B中玉米的数量相同，A若能养活10000人，则B可能只能养活1000人④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低

A．①③④B．①②③C．①②③④D．③④解析

生态系统的能量流动指的是种群间的能量流动，而非个体，故①错误。能量沿食物链单向流动，随着营养级的升高而逐级递减，能量传递效率并未随着营养级的升高而逐级递减，故②错误。答案

D

1．过程图解及解读(1)图示

考点三：碳循环2．温室效应(1)成因①工厂、汽车、飞机、轮船等对化学燃料的大量使用，向大气中释放大量的CO2。②森林、草原等植被大面积的破坏，大大降低了对大气中CO2的调节能力。(2)危害加快极地冰川融化，导致海平面上升，对陆地生态系统和人类的生存构成威胁。(3)缓解措施①植树造林、增加绿地面积。②开发清洁能源，减少化学燃料燃烧。

【对位训练】6.如图是某生态系统碳循环示意图，其中D为大气，a～d代表发生在生物体内的生理作用，A、B、C代表生态系统的不同生物。以下叙述不正确的是A．通过a过程太阳能便进入了生物群落B．在这个生态系统中，C所含的能量最多C．b、c、d过程将CO2释放到大气中D．此图中包含了该生态系统的全部成分解析

此图中缺少太阳能、水分、无机盐等非生物的物质和能量。答案

D

7．(2012·温州十校联考)环境问题是全世界人们密切关注的问题，低耗能、低污染、低排放为基础的低碳经济模式越来越成为促进国家经济持续增长和可持续发展的重要经济模式。下列说法正确的是A．大气中CO2的来源之一是生物细胞的呼吸作用，人体细胞有氧呼吸与无氧呼吸都能产生CO2B．大气中CO2进入生物群落的方式只能是植物的光合作用

C．C是构成生物体的最基本元素，C、H、O、N是构成细胞的主要元素，核酸、酶、果糖、油脂中都含有这四种元素D．20世纪以后，主要是煤、石油和天然气的大量燃烧，致使CO2的全球平衡受到严重干扰，大气中的CO2量急剧增加解析

人体细胞的无氧呼吸只产生乳酸。除了植物的光合作用能固定二氧化碳外，光合细菌和蓝藻等生物的光合作用、一些微生物的化能合成作用也能固定二氧化碳。糖类物质(如果糖)只由C、H、O三种元素组成。大气中的CO2量急剧增加的主要原因是化学燃料的大量燃烧。答案

D

考点四：对“土壤微生物的分解作用”的探究活动的分析实例1实例2实验假设微生物能分解落叶使之腐烂微生物能分解淀粉实验设计实验组对土壤高温处理A杯中加入30Ml土壤浸出液对照组对土壤不做任何处理B杯中加入30mL蒸馏水自变量土壤中是否含微生物烧杯中是否含微生物实验现象在相同时间内实验组落叶腐烂程度小于对照组AA1不变蓝A2产生砖红色沉淀BB1变蓝B2不变色结论分析微生物对落叶有分解作用土壤浸出液中的微生物能分解淀粉【对位训练】

8．(2011·济南一模)下图是两个生态系统中腐殖质总量随时间而发生变化的情况，甲、乙曲线分别代表哪两个生态系统A．热带雨林、温带森林B．温带草原、寒带针叶林C．寒带针叶林、热带雨林D．热带草原、温带草原解析

土壤腐殖质总量与落叶量、微生物分解能力等因素有关，热带雨林落叶量较大，但热带雨林地区微生物分解能力强，故土壤腐殖质总量少。寒带针叶林落叶较热带雨林少，且微生物活动弱，故选C。答案

C

9．某同学完成了“土壤微生物的分解作用”的对照实验，对照组A．土壤不做处理，自然状态B．土壤进行处理C．排除土壤微生物的作用D．尽可能避免土壤理化性质的改变解析

采用对照实验的方法，设计实验组和对照组，对照组的土壤应不做处理，处于自然状态，实验组为了排除土壤微生物的作用应对土壤进行处理。答案

A

答题技能培养方法体验能量流动中传递效率的相关计算1．流入各级消费者的总能量指的是该级消费者同化的总能量，消费者粪便中所含有的能量不能计入其同化的总能量中。因此，同化量＝摄入量－粪便中的能量。2．能量传递效率＝某一个营养级的同化量/上一个营养级的同化量。

3．计算某一生物所获得的最多(最少)的能量规律(设食物链为A→B→C→D)：

已知问题求解思路D营养级净增重M至少需要A营养级多少N×(20%)3＝M最多需要A营养级多少N×(10%)3＝MA营养级净增重ND营养级最多增重多少N×(20%)3＝MD营养级至少增重多少N×(10%)3＝M【典例】(2011·高考山东卷)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下图所示。

(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。(2)如果图中草能提供10000kJ的能量，营养级间的能量传递效率为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别是________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，则会导致该草原的________锐减或丧失。

(3)影响图中兔种群数量变化的种间因素是________和竞争。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鼠的种群数量时，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。

解析

(1)抵抗力稳定性是指生态系统抵抗外界干扰并使自身的结构和功能保持原状的能力。生态系统之所以具有抵抗力稳定性，是因为生态系统内部具有一定的自我调节能力。生态系统的自我调节能力有大有小，因此，抵抗力稳定性有高有低。一般地说，生态系统的成分越单纯，营养结构越简单，自我调节能力就越小，抵抗力稳定性就越低。生态系统的组成成分包括非生物的物质和能量以及生物成分(生产者、消费者和分解者)，图中的生物组成成分缺少了分解者。

(2)据图分析，鹰所在的食物链有三条，分别占据着第三营养级和第四营养级，它所获得的能量最低值要按照最长食物链(草→鼠→蛇→鹰)、最低能量传递效率(10%)来计算，即10000×10%×10%×10%＝10kJ；它所获得的能量最高值要按照最短食物链(草→鼠或兔→鹰)、最高能量传递效率(20%)来计算，即10000×20%×20%＝400kJ。若去除蛇，且狐的数量不变，则兔的数量不变，而鼠的数量增多，去除蛇后，因为鹰的食物来源还有兔和鼠，且通过更短的食物链获得鼠的能量，故鹰的数量增多；若外来物种入侵到当地生态系统，外来物种会以当地物种为食物，或与当地物种竞争食物、空间等资源，会使当地生物多样性锐减甚至丧失。

(3)图中兔与草、狐、鹰形成捕食关系，与鼠形成竞争关系，两种种间关系都影响到兔种群的数量变化；兔和鼠都以草为食，鼠的数量增加势必影响兔种群的繁殖，增加的400只鼠争夺了100只兔的食物，所以免种群的K值是1000－100＝900只。标志重捕法是根据重捕到的动物中标记个体数占总个体数的比例来估计种群密度。其计算公式是M/N＝m/n(其中N表示种群内个体总数；M表示第一次捕捉到并标记个体数；n表示第二次捕捉数；m表示第二次捕捉个体中标记数)，则N＝Mn/m，若部分标记个体迁出，即m值偏小，N值会偏高。

(4)动物机体缺水时体内细胞外液渗透压升高，刺激下丘脑内的渗透压感受器产生兴奋，兴奋经反射弧传导到垂体，促进抗利尿激素的释放。抗利尿激素促进肾小管和集合管对水分的重吸收，减少尿的排放，以保持体内水分平衡。答案

(1)自我调节(或反馈调节、负反馈调节)抵抗力分解者(2)10

400增加生物多样性(或物种多样性)

(3)捕食900偏高(4)升高下丘脑肾小管和集合管

【典例1】(2012·潍坊一检)下图为生态系统碳循环模式图，下列分析错误的是

易误警示一、对碳循环示意图辨析不清A．f表示大气中的二氧化碳库B．该图中有三条食物链C．图中的a一定是自养生物，b、c、d、e一定是异养生物D．碳以有机物的形式由a传到b【解析】因为研究对象为碳循环，所以要考虑生物和非生物的物质和能量，只有生产者才能吸收二氧化碳，生产者、消费者和分解者都要产生二氧化碳，所以a为生产者，b为分解者，f为大气中的二氧化碳库，图中只有一条食物链。【答案】

B

【纠错笔记】(1)碳循环过程示意图弄清箭头的方向及代表含义。(2)将上图换成字母，并尝试判断四种成分(找依据)据图判断A、B、C、D各代表哪种成分？先根据双向箭头确定A和B应为生产者和非生物物质和能量，不能写“无机环境”，也不能写“生物类别”，再根据A→C确定C为消费者，剩下D