必修三第二单元第4讲生态系统的功能-能量流动和物质循环

第4讲生态系统的功能——能量流动和物质循环2015备考·最新考纲

生态系统中物质循环和能量流动的基本规律及应用(Ⅱ)考点1

生态系统的能量流动(5年17考)

(2013安徽卷、海南卷……)1．能量流动的过程 (1)概念理解(2)能量流动图解2．每一营养级能量来源与去路的分析太阳能上一营养级同化的能量 (2)能量去向：流入某一营养级(最高营养级除外)的能量可存在如下去向：

①自身_________

②流入___________

③被_______分解利用

④未被利用量(最终也将被分解者利用)3．生态金字塔

不同的生态金字塔能形象地说明各营养级与能量、生物量、数量之间的关系，是定量研究生态系统的直观体现。呼吸消耗下一营养级分解者能量金字塔数量金字塔生物量金字塔形状特点正金字塔形一般为正金字塔形一般为正金字塔形象征含义能量沿食物链流动过程中具有_________的特性一般生物个体数目在食物链中随营养级升高而_________一般生物有机物的总质量沿食物链升高_________逐级递减逐级递减逐级递减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目每一营养级生物的有机物总量特殊形状无极少4.能量流动的特点及意义 (1)能量传递效率：是指______________之间______的比值。 (2)能量流动的特点：__________、_________。 (3)研究意义

①帮助人们科学规划、设计_____________，使能量得到 _________利用。

②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_____________的部分。相邻两个营养级同化量单向流动逐级递减人工生态系统最有效的对人类最有益思维激活

判断正误 (1)植物→鼠→鹰这条食物链，第三营养级含能量少 (2013·全国新课标Ⅰ，5D)(

)。 (2)生态系统的食物链中营养级越高的生物，其体型必然越大 (2011·海南，21C)(

)。 (3)生态金字塔可采用生物量单位，能量单位和个体数量单位，生态金字塔必然呈正金字塔形 (

)。 (4)散失的热能可以被生产者固定再次进入生态系统(

)。 (5)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% (

)。 (6)研究能量流动，可合理设计人工生态系统，提高能量的传递效率 (

)。

答案

(1)√

(2)×

(3)×

(4)×

(5)×

(6)×

生态系统能量流动的过程及特点1．(2012·安徽卷，30Ⅱ)某弃耕地的主要食物链由植物→田鼠→鼬构成。生态学家对此食物链能量流动进行了研究，结果如下表，单位是J/(hm2·a)。植物田鼠鼬固定的太阳能摄入量同化量呼吸量摄入量同化量呼吸量2.45×10111.05×1097.50×1087.15×1082.44×1072.25×1072.18×107(1)能量从田鼠传递到鼬的效率是________。(2)在研究能量流动时，可通过标志重捕法调查田鼠种群密度。在1hm2范围内，第一次捕获并标记40只田鼠，第二次捕获30只，其中有标记的15只。该种群密度是________只/hm2。若标记的田鼠有部分被鼬捕食，则会导致种群密度估算结果________。(3)田鼠和鼬都是恒温动物，同化的能量中只有3%～5%用于____________，其余在呼吸作用中以热能的形式散失。(4)鼬能够依据田鼠留下的气味去猎捕后者，田鼠同样也能够依据鼬的气味或行为躲避猎捕。可见，信息能够________________，维持生态系统的稳定。

答案

(1)3%

(2)80偏高(3)生长、发育、繁殖等生命活动(4)调节生物的种间关系互动探究

据上题表格中数据推算随鼬粪便流失的能量是多少？这部分能量应包含于表中哪一数据中？

提示鼬粪便中的能量＝鼬的摄入量－鼬同化量＝2.44×107－2.25×107＝1.9×106(J/hm2·a)此部分能量应包含于表中田鼠同化量即7.56×108h中。题后反思

以第二营养级为例，能量的来源和去路图解如下：

由此可见：(1)摄入量－粪便量＝同化量。 (2)同化量－呼吸量＝生长、发育、繁殖量。 (3)一个营养级粪便量不属于该营养级同化量，而属于上一营养级的同化量，即上一营养级流向分解者的能量

能量流动的相关计算2．如图所示的食物网中，若人的体重增加1kg，最少消耗水藻________kg，最多消耗水藻________kg。

解析能量在相邻两个营养级间的传递效率是10%～20%。求最少消耗水藻时，选最短的食物链，如水藻→小鱼→人，传递效率按20%计算，设最少消耗水藻为X，则X×20%×20%＝1kg，X＝25kg；求最多消耗水藻时，选最长的食物链，如水藻→水蚤→虾→小鱼→大鱼→人，传递效率按10%计算，设最多消耗水藻为Y，则Y×10%×10%×10%×10%×10%＝1kg，Y＝100000kg。

答案

25

100000(2013·广东预测)如图为部分能量流动图解，下列叙述正确的是 (

)。[对点强化]A．次级消费者摄入量占初级消费者摄入总量的10%～20%B．c表示初级消费者的同化量C．图中能量数值b＝a＋cD．C指向分解者的箭头中包含初级消费者的遗体残骸，包括次级消费者的粪便解析能量传递效率10%～20%是相邻营养级同化量之比，而非摄入量，所以A项错误；摄入量减粪便量是同化量，同化量一部分用于呼吸散失，一部分用于生长发育和繁殖，所以B项错误；图中b等于呼吸散失的能量与c之和，所以C项错误；c表示生长发育和繁殖所用能量，这一过程中一部分会被下一营养级摄入，下一营养级的粪便属于c，所以D项正确。答案

D考点2

生态系统的物质循环(5年9考)

(2012天津卷，2010海南卷……)1．生态系统的物质循环概念在生态系统中，组成生物体的__________________等化学元素不断进行着从_________到_________，又从________回到________的循环过程范围_______(全球)对象组成生物体的________形式生物群落与无机环境间：_______生物群落内：_______动力____物质循环特点_____性、反复出现、_____流动C、H、O、N、P、S无机环境生物群落生物群落无机环境生物圈化学元素无机物有机物能量全球循环2. 碳循环过程 (1)碳进入生物群落的途径，生产者的光合作用或_________作用 (3)温室效应的产生原因：

①化学燃料的大量燃烧，产生大量____。

②植被破坏，降低了对大气中____的调节能力。呼吸分解化能合成CO2CO2思维激活

巧辨图形判断参与碳循环的四种成分：以下三幅图均为生态系统物质循环常见图解，你能否辨认出各图中A～E的成分类别？

提示图1：A——生产者；B——非生物物质和能量；C——消费者；D——分解者

图2：A——生产者；B——初级消费者；C——非生物物质和能量；D——次级消费者；E——分解者

图3：A——非生物物质和能量；E——生产者；F、D、B依次为初级、次级、三级消费者；C——分解者

碳循环1．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。下列相关叙述中，不正确的是 (

)。 A．d过程代表光合作用，b过程代表呼吸作用 B．甲所示的营养级在食物链中占有的碳元素最多 C．碳元素在甲、乙、丙之间以有机物的形式进行传递 D．碳元素可在无机环境和生物群落之间反复利用

解析丁为大气CO2库，甲为生产者，乙为消费者，丙为分解者；d过程代表呼吸作用，b过程代表光合作用；碳元素在生物群落内部主要以有机物的形式进行传递，在无机环境与生物群落间主要以二氧化碳的形式进行传递。

答案

A互动探究

若将上述题图改为“能量流动图”则相关的箭头是否有变动？

提示作为能量流动图，应添加由“太阳能―→甲”的箭头，并去掉b箭头。

物质循环与能量流动综合2．如图是某生态系统的物质和能量流向示意图(能量传递效率按10%计算)。下列有关叙述正确的是 (

)。 A．X1过程的完成必须依赖一种具有双层膜结构的细胞器 B．X1过程吸收的CO2总量与Y1、Y2、Y3……及Z过程释放

的CO2总量相等 C．当该生态系统处于相对稳定状态时，X3过程的能量值

约为X1过程能量值的1% D．Z1、Z2、Z3……过程提供的有机物中的碳将全部转

变为Z过程释放的CO2中的碳

解析图示X1表示光合作用固定CO2的过程，参与的生物可能是绿色植物或原核生物蓝藻等，X2、X3等表示动物摄食有机物的过程，Y1、Y2等表示生产者和消费者通过呼吸作用释放CO2的过程，Z表示分解者的分解作用。一般情况下，生产者固定的CO2大于Y和Z过程释放的CO2总量，因为还有一部分有机物未被利用。Z1、Z2、Z3……过程提供的有机物中的碳还有一部分转化到分解者自身的有机物中。当生态系统达到动态平衡时，X3＝X1×10%×10%。

答案

C互动探究

图中可进行X1的生物类群有哪些？X1能否表示化能合成作用？

提示可进行光合作用的生物类群有植物、光合细菌、蓝藻等，X1不可表示化能合成作用，化能合成作用所需能量不是“光能”而是体外无机物氧化所释放的化学能。题后归纳物质循环与能量流动的关系项目能量流动物质循环形式主要以有机物为载体无机物、有机物特点单向流动，逐级递减循环往复范围生态系统中的各营养级生物圈(全球性)联系同时进行，相互依存，不可分割：①能量的输入、传递、转化和散失，离不开物质的合成和分解；②物质是能量沿食物链(网)流动的载体；③能量是物质在生态系统中循环往复的动力图示技法提炼

快速确认碳循环各环节的“三看法”如图是生物圈中碳循环示意图，下列相关分析不正确的是 (

)。[对点强化]A．生物圈通过碳循环实现碳元素的自给自足B．A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解析图中A为消费者，B为分解者，C为生产者，D为大气中的CO2库；碳元素在生物群落与无机环境之间以CO2的形式传递，在生物群落之间以有机物的形式传递。答案

B易混点混淆“同化量”、“摄入量”、“粪便量”

点拨

(1)摄入量≠同化量，粪便中能量不属本营养级同化量而属“上一营养级的同化量中流入分解者的能量的一部分”。 (2)流入某一营养级的能量是指该营养级生物的同化量，而不是摄入量，“摄入量”、“同化量”及“粪便”关系如下(以草→兔→狐→狼为例)。

图中A、B、C均属流向分解者的能量，但A、B均属“草的同化量”，只有C才属兔的同化量。易错点1错将“相邻两营养级”的传递效率等同于“相邻两

个生物个体”间的传递效率

点拨能量传递效率是指“相邻两营养级”间的传递效率，即下一营养级全部生物同化量/上一营养级全部生物同化量×100%，而不是相邻营养级中个体间的传递效率，如“一只狼”捕获“一只狐”时，应获得了狐的“大部分能量”而不是获得“10%～20%”的能量，“所有狼”可获得“所有狐”的能量才是10%～20%易错点2错将能量“传递效率”等同于“能量利用效率”或将

能量“多级利用”看作能量“循环利用”

点拨能量传递效率与能量利用效率的比较(1)能量传递效率：能量在沿食物链流动的过程中，逐级递减，若以“营养级”为单位，能量在相邻两个营养级之间的传递效率为10%～20%。其计算公式为能量传递效率＝(下一营养级同化量/上一营养级同化量)×100%(2)能量利用效率：通常考虑的是流入人类可利用部分的能量(即流入目标环节的能量)占生产者能量的比值，生态工程中常通过建“沼气池”“蘑菇房”等实现废物资源化，这就是提高了能量利用率。“原料—产品—原料—产品”的无废弃物生产模式正是实现物质循环再生、能量多级利用的典型模式，该模式具有少消耗、多效益、可持续的特点。提高了能量利用率，但并未提高能量“传递效率”。此外，能量流动永远是单向的、不循环的，能量最终均以热能形式散失于系统中，不能被“循环利用”。1. 在分析生态系统的能量流动时经常涉及“输入量(输入到某一营养级的能量)”、“摄入量”、“同化量”、“粪便量”等说法，则下列说法中正确的是 (

)。 A.某一营养级生物的摄入量即同化量 B.某一营养级生物的粪便量是该营养级生物同化量的一

部分 C.输入到某一营养级的能量即该营养级生物的同化量 D.相邻两营养级生物中较高营养级与较低营养级生物的

摄入量之比表示能量传递效率纠错演练

解析输入量即同化量，摄入量＝同化量＋粪便量，因此，A项错误，C项正确；某一营养级生物的粪便量实际上是上一营养级生物同化量的一部分，B项错误。

答案

C2. 如图表示A、B两个特定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能养活10000人，则B至少能养活500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.①③④ B．①②③

C．①②③④ D．③④

解析本题考查