2012高考生物总复习课件（浙科版）：6.3 6.4 能量流动和物质循环 生态系统的稳态及其调节（必修3）

第三、四节能量流动和物质循环·生态系统的稳态及其调节

高频考点突破实验专题探究即时达标训练基础自主梳理命题视角剖析第三、四节能量流动和物质循环·生态系统的稳态及其调节基础自主梳理一、生态系统中的能量流动1．流动的渠道：食物链和食物网。2．生态系统的总能量：_______所固定的太阳能。3．能量流动的起点：生产者。4．能量流动的终点：顶位肉食动物(最高营养级别的消费者)。5．特点：__________、逐级递减。生产者单向流动二、生态系统中的物质循环1．概念：组成生物体的__________不断进行着从无机环境到生物群落，又从生物群落到无机环境的循环过程。2．碳循环的基本路线：从_______到植物和动物，再从动植物通向分解者，最后又回到大气圈。化学元素大气圈思考感悟能量在流动过程中以什么形式存在？【提示】以有机物中化学能的形式存在。三、生态系统的稳态和调节1．稳态实现方式：生态系统的_________。2．调节方式：反馈调节。3．反馈调节的种类(1)负反馈：是_____和______最初发生变化的那种成分所发生的变化。(2)正反馈：生态系统中某一成分的变化所引起的一系列变化，反过来不是抑制而是_____最初所发生的变化。自我调节抑制减弱加速高频考点突破考点一生态系统的能量流动1．能量流动特点(1)生态系统中能量流动是单向的。在生态系统中，能量流动只能从第一营养级流向第二营养级，再依次流向后面的各个营养级，不可逆转，也不能循环流动。(2)能量在流动过程中是逐级递减的。输入到一个营养级的能量不可能百分之百地流入下一个营养级，能量在沿食物链流动的过程中是逐级减少的。一般来说，在输入到某一个营养级的能量中，只有10%～20%的能量能够流到下一个营养级，也就是说，能量在相邻两个营养级间的传递效率大约是10%～20%。2．每一营养级具体的能量流动情况理解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可有三条：①自身呼吸散热消耗；②流入下一营养级；③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，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。(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：①自身呼吸散热消耗；②流入下一营养级；③被分解者分解利用；④未被自身呼吸消耗，也未被后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④部分的能量将保留给下一年。【易误警示】①生产者的同化量就是生产者固定的太阳能总量。②真正流入下一营养级的能量，应该是该生物的同化量，即同化量＝摄入量－粪便量。③粪便实际上是上一营养级的未被利用的成分，通过分解者将其分解。即时应用(随学随练，轻松夺冠)1．如下图为生态系统中能量流动图解部分示意图，①②③④各代表一定的能量值，下列各项中正确的是(

)A．①表示流经生态系统内部的总能量B．一般情况下，三级消费者增加1kg，至少需要生产者100kgC．生物与生物之间捕食关系一般不可逆转，所以能量流动具单向性D．从能量关系看②≥③＋④考点二生态系统物质循环的实例——碳循环由图分析：1．大气中CO2的来源(1)生产者、消费者的呼吸作用；(2)分解者的分解作用；(3)化学燃料的燃烧。2.目前由于碳循环平衡被打破，对形成温室效应的分析(1)大气中CO2含量持续增加的原因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①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。②改变了降雨和蒸发机制，影响农业和粮食资源生产。(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。【易误警示】①碳在无机环境与生物群落之间传递时，只有生产者与无机环境之间的传递是双向的，其他各成分间的传递均是单向的。②大气中的碳元素进入生物群落，主要是绿色植物的光合作用，此外还有硝化细菌等的化能合成作用。3．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传递、逐级递减往复循环范围生物群落生物圈(全球性)项目能量流动物质循环联系同时进行、相互依存、不可分割(1)能量的固定、储存、转移和释放，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往复循环的动力即时应用(随学随练，轻松夺冠)2．(2010年北京东城二模)图为生态系统中碳循环示意图，箭头表示循环方向。下列相关叙述正确的是(

)A．图中乙、丙、丁构成了该生态系统的生物群落B．图中②③④过程均可表示不同生物的呼吸作用C．缺少类群甲则生态系统的物质循环不能正常进行D．由于呼吸作用的消耗，丁对食物的同化量远小于摄入量解析：选C。由图示生态系统中不同成分在碳循环中的关系可知：甲、乙、丙、丁分别表示分解者、生产者、消费者、消费者，故甲乙丙丁共同组成了该生态系统的生物群落。分解者是生态系统中的重要成分，缺少分解者甲，能量流动、物质循环将不能正常进行。图中②表示生产者的呼吸作用，③④表示含碳的有机物沿食物链的传递过程。由于丁中的粪便没有被同化，导致丁同化的能量远小于其摄入量。考点三生态系统稳态的理解和调节1．生态系统的稳态的理解生态系统的稳态是生态系统发展到一定阶段，它的结构和功能能够保持相对稳定时，表现出来的保持或恢复自身结构和功能相对稳定的能力。可以从以下几个方面理解：(1)结构的相对稳定：生态系统中动、植物种类及数量保持相对稳定。变化如图所示：(2)功能的相对稳定：生物群落中物质和能量的输入量与输出量保持相对平衡。(3)生态系统的稳态是系统内部自我调节的结果，这种自我调节主要是依靠群落内部种间关系及种内斗争来实现的。2．生态系统的自我调节——反馈调节生态系统通过反馈调节达到其稳态。反馈调节分为正反馈和负反馈两种。其中负反馈调节在生态系统中普遍存在，是生态系统自我调节能力的基础，也是生态系统的主要调节方式。3．稳定性的破坏与保护(1)稳定性的破坏①自然因素：火山爆发、地震、台风、海啸、流行病等。(2)稳定性的保护①针对不同类型生态系统的特点，采取相应保护对策，保护各生态系统的稳定性。②遵循生态规律，建立新的稳定生态系统，使其朝着有利于人类的方向发展。【特别提醒】①生态系统的稳定性是一种相对稳定，生态系统的结构和功能总是在一定范围内变化。②生态系统的自我调节能力与自身的成分和营养结构呈正相关。③生态系统的自我调节能力是有一定限度的。即时应用(随学随练，轻松夺冠)3．(2010年北京西城高三抽样)以下实例可以说明生态系统具有自动调节能力的是(

)A．豆科植物能供给根瘤菌有机养料，同时能通过根瘤菌获得含氧养料B．草原上羊数量剧增会导致草的数量减少，进而抑制了羊的数量增长C．山区植被遭到破坏或掠夺式砍伐后造成水土流失甚至泥石流的发生D．废弃多时的耕地上会逐渐生长出杂草，进而逐渐出现小灌木林解析：选B。豆科植物和根瘤菌是共生关系。植被破坏导致泥石流发生，是自然现象没有体现自动调节能力。耕地上出现小灌木林是群落演替。只有B选项体现了生态系统的自动调节能力。实验专题探究观察类实验——观察的方法及指标1．常用的观察方法(1)直接观察法：用肉眼观察。如用肉眼观察“生长素浓度对扦插枝条生根的影响”的实验现象。(2)间接观察法：借助于仪器(如显微镜、放大镜)进行观察。如借助显微镜观察植物细胞的质壁分离的实验现象。2．观察指标是指在实验观察中用来指示或反映研究对象中某些可被研究者或仪器感知的特征或现象标志。常用的观察指标：(1)颜色变化。如发生质壁分离的紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞其细胞液颜色变深。(2)体积变化。如酵母菌进行无氧呼吸时，培养瓶中气体体积增加。(3)数量变化。如低温诱导染色体变异，使染色体数目加倍；最适浓度的生长素处理的扦插枝条生根数量最多。(4)物质行为的变化。如低温诱导染色体变异，细胞有丝分裂中期染色体没有排列在细胞中央。实战演练(专项提能，小试牛刀)为观察生态系统的稳定性，设计4个密闭、透明的生态瓶，各瓶内的组成和条件见下表。经过一段时间的培养和观测后，发现甲瓶是最稳定的生态系统。生态系统组成光水草藻类浮游动物小鱼泥沙生态瓶编号甲＋＋＋＋－＋乙－＋＋＋－＋丙＋＋＋＋－－丁＋＋＋＋＋＋注：“＋”表示有；“－”表示无。请回答以下问题：(1)乙瓶中，藻类的种群密度变化趋势为________，原因是_________________________________________________________________________。(2)丙瓶比甲瓶有较多的有机物，原因是______________________________________。(3)丁瓶与甲瓶相比，氧气含量________，原因是_______________________________________________________________________________。(4)根据观测结果，得出结论：①_______________________________________________；②______________________________________________________________________。答案：(1)下降缺乏光照情况下藻类不能进行光合作用，不能生长(2)缺乏泥沙，分解者数量太少(3)较低消费者较多，消耗较多的氧(4)①生态系统应该具有生产者、消费者和分解者以及非生物的物质和能量(太阳能)②生产者、消费者以及分解者之间应保持适宜比例，以维持生态系统的相对稳定命题视角剖析视角1紧扣教材重点能量流动的相关分析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(

)例1A．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【尝试解答】

D【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。【探规寻律】流入各级消费者的总能量是指各级消费者在进行同化作用时所同化的物质中含有的能量总和，消费者粪便中所含有的能量不能计入排便生物所同化的物质中的能量，它实际与上一个营养级的遗体残骸一样，属于未被下一个营养级利用的那一部分。

变式训练(2011年温州中学模拟)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：选A。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。视角2洞察高考热点生态系统的碳循环(2010年高考广东卷)气候变化与生态系统的碳循环密切相关。下表为A、B两个不同时期陆地生态系统与大气环境的碳交换情况。例2时期碳吸收量(kgC·a－1)碳释放量(kgC·a－1)A1.20×10141.20×1014B1.20×10141.26×1014(1)生态系统碳的吸收主要是通过________作用实现的，碳的释放主要是通过________作用实现的。(2)表中__________时期的生态系统处于稳定状态，原因是______________________________________________________________________________。(3)由于过度的人工碳排放，破坏了生态系统的________，导致大气中________增加并引起全球气候变化。(4)人们正在积极开发新能源以减少碳排放。如“叶绿素太阳能电池”是模仿类囊体吸收光能的特性而制造的，类囊体吸收光能的过程发生在光合作用的______阶段；又如经改造的蓝藻能在细胞内将光合作用产生的________直接发酵转化为燃料乙醇。【尝试解答】

(1)光合呼吸(2)A碳的吸收量等于碳的释放量(3)碳平衡CO2浓度(4)光反应有机物【解析】

(1)光合作用吸收CO2，呼吸作用释放CO2，生态系统中的碳循环主要是通过光合作用和呼吸作用实现的。(2)生态系统中的碳吸收量等于释放量时，说明该生态系统处于相对稳定状态。(3)过度的人工碳排放使得碳释放量大大超过碳吸收量,从而破坏了生态系统的稳定性。向大气中排放大量的CO2会引起温室效应，导致全球气候变化。(4)光合作用的光反应阶段中，对光能的吸收和转化发生在叶绿体的类囊体薄膜上。蓝藻光合作用的产物是糖类(有机物)，经酒精发酵可生成乙醇。视角3突破易错终点对正反馈调节和负反馈调节概念及实例辨析不清方式项目负反馈调节正反馈调节作用是生态系统自我调节能力的基础，能使生态系统达到和保持平衡使生态系统远离平衡状态方式项目负反馈调节正反馈调节结果抑制或减弱最初发生变化的那种成分所发生的变化加速最初发生变化的那种成分所发生的变化实例森林中的食虫鸟和害虫的数量变化；体内激素调节已经污染的湖泊中污染状况加剧；血液凝固、排尿排便、胎儿分娩等过程方式项目负反馈调节正反馈调节图示自我挑战(2011年嘉兴一中质检)某池塘演变早期，藻类大量繁殖，食藻浮游动物水蚤随之大量繁殖，导致藻类数量减少，接着又引起水蚤减少。后期因排入污水，引起部分水蚤死亡，加重了污染，导致更多水蚤死亡。关于上述过程的叙述，正确的是(

)A．早期不属于负反馈调节，后期属于负反馈调节B．早期属于负反馈调节，后期属于正反馈调节C．早期、后期均属于负反馈调节D．早期、后期均属于正反馈调节【尝试解答】

B【解析】负反馈调节是指某一成分的变化所引起的一系列变化抑制或减弱最初发生变化的那种成分所发生的变化，题干中所述的早期符合负反馈调节的机制。正反馈调节是指某一成分的变化所引起的一系列变化促进或加强最初所发生的变化，题干中所述的后期属于正反馈调节。即时达标训练高考热点集训（10）——能量流动和物质循环1．(2010年北京西城区高三第二学期期末)下图为生态系统中食物链所反映的能量流动情况，图中箭头表示能量移动的方向，单位为kcal/(m2·a)。下列说法错误的是(

)A．此生态系统中的分解者可利用图中A的所有能量B．辐射的太阳能中仅有1%左右的能量被生产者利用C．每一营养级的能量大部分用于呼吸和被分解者利用D．食物链的营养关系一般不可逆，这决定了能量流动的单向性解析：选A。A中的落叶、排泄物和尸体能被分解者利用，呼吸所消耗的能量主要是各个营养级自身消耗的能量。食物链上能量流动的特点是单向流动,逐级递减。2．(2010年高考江苏卷)有人发起“多吃素食、少吃肉食”的运动，以支援粮食短缺地区的灾民。运用生态学知识对此的合理解释是(

)A．多吃肉食会增加心血管病的发病率B．直接以低营养级的生物为食将消耗生态系统更多的能量C．多吃肉食比多吃素食消耗的粮食总量更多D．节省的肉食可以帮助灾民提高营养水平解析：选C。从食物链中的能量流动特点来看，营养级越高，在能量流动过程中损失的能量越多。多吃素食，是将人放在初级消费者的层次上，只经过一次能量传递，这样人获得的能量最多，消耗的粮食总量最少。3．(2011年温州中学第一次模拟)图中甲、乙、丙分别代表热带雨林生态系统中的三大功能类群。下列说法正确的是(

)A．丙处于两个营养级，是杂食性动物B．图中表示出了两个食物链C．图中的箭头可以表示物质和能量的传递方向D．乙→丙的能量传递效率为10%～20%解析：选C。本题的关键词为“三大功能类群”，所以指的是生产者、消费者与分解者，而分解者不属于食物链中的营养级。4．在一个100km2的草原上，猎豹的种群密度是0.1头/km2，鬣狗的种群密度是10头/km2，蝗虫的种群密度是10000只/km2。对此现象的解释，正确的是(

)A．能量从鬣狗流向猎豹的效率为1%B．猎豹和鬣狗属于同一营养级，猎豹体型大于鬣狗C．蝗虫属于第一营养级，在草原生态系统中含能量最多D．猎豹与鬣狗存在捕食关系，所以两种生物种群密度不同解析：选B。猎豹和鬣狗属于同一营养级，从题干信息中不能获得鬣狗流向猎豹的能量的效率。5．生态系统是生物群落与它的无机环境相互作用形成的统一整体。生物圈这个最大的生态系统中，还可以分出很多个生态系统，例如一片森林、一块草地、一个池塘等。下列有关生态系统的结构和功能的叙述正确的是(

)A．生态系统的结构包括非生物的物质和能量、生产者、消费者、分解者B．流经某生态系统的总能量是生产者积累的有机物中的全部能量C．生态农业的建立实现了物质和能量的多级循环利用，提高了能量的利用率D．信息传递在农业生产中的应用可提高农产品和畜产品的产量，也可对有害动物进行控制解析：选D。生态系统的结构包括生态系统的成分、食物链和食物网，生态系统的成分包括非生物的物质和能量、生产者、消费者、分解者；流经生态系统的总能量是生产者同化的有机物的量，包括积累的有机物中的全部能量和生产者呼吸消耗的能量；生态农业实现了物质循环利用、能量的多级利用，提高了能量的利用率。6．(2010年高考全国卷Ⅰ)如图是一个农业生态系统模式图，关于该系统的叙述，错误的是(

)A．微生物也能利用农作物通过光合作用储存的能量B．沼气池中的微生物也是该生态系统的分解者C．沼渣、沼液作为肥料还田，使能量能够循环利用D．多途径利用农作物可提高该系统的能量利用效率解析：选C。微生物能够利用农作物秸秆中有机物内储存的能量，A项对；沼气池中的微生物如产甲烷杆菌能将人畜粪便、农作物秸秆中的有机物分解产生甲烷(沼气的成分之一)，此时的微生物是分解者，B项对；能量流动的特点是单向流动、逐级递减，能量不能循环利用，C项错；农作物为人类提供食物，为家畜提供饲料，产生的秸秆可以用来生产沼气，这种多途径利用农作物的方式，大大提高了生态系统中的能量利用效率。7．图一是某生态系统的碳循环示意图，其中A、B、C、D是生态系统内的各生物成分，1、2、3、4、5表示有关的生理过程；图二为该生态系统中某一食物链及部分能量流动情况。请分析回答：图1图2(1)在图一中，C、B分别属于____________。碳元素在生物群落内部传递是沿______实现的。(2)图一中表示呼吸作用过程的是______(填序号)。A、C、D为B提供________________。(3)若图一中的C产生60mol氧气，则流入D的能量一般不超过相当于______mol葡萄糖的能量。如果A发生瘟疫，D发生的变化是_____________。(4)在图二的食物链中，②/①的比值代表______(生物之间)的能量传递效率，③和④分别属于____________(生物)的同化量的一部分。解析：(1)大气中的CO2通过绿色植物的光合作用进入生物群落，生产者、消费者、分解者通过呼吸作用把CO2释放到大气中，因此C属于生产者,A、D属于消费者，B属于分解者。(2)1的生理过程是光合作用，2、3、4、5表示的生理过程是呼吸作用。A、C、D为B提供物质和能量。(3)图一表示的食物链是：C→D→A，C产生60mol氧气，产生的葡萄糖为10mol，因此流入D的能量一般不超过相当于10×20%＝2mol葡萄糖的能量。A如果发生瘟疫，D的数量应该先增加，然后减少，最后稳定。(4)①为兔的同化量，②为狼的同化量，所以②/①的比值代表兔流入狼的能量传递效率；③表示的能量存在于兔的粪便中，而粪便主要是草未被兔消化的残渣，故③为草的同化量的一部分；④表示的能量存在于兔的遗体残骸中，故④为兔的同化量一部分。答案：(1)生产者、分解者食物链(2)2、3、4、5物质和能量(3)2数量先增加后减少最后稳定(4)兔→狼草和兔8．目前在我国农村，农作物秸秆大多被直接燃烧，还有一部分被随意堆放，浪费严重，利用率低。如图甲是某科技小组的同学针对农作物秸秆浪费和闲置情况，设计出的以沼气为纽带，联动农作物种植、养鱼、养鸡等产业的生态农业良性循环系统。请据图分析回答：甲乙(1)该生态系统中生产者是__________；沼渣能为生产者提供__________。(2)农田生态系统的稳定性较低，原因是________；其群落在空间结构上包括________和水平结构。(3)燃烧沼气为鸡舍增加照明时间，可以明显增加产蛋量，这属于__________调节方式。(4)如图乙是能量流经鸡种群的示意图，其中A表示鸡的摄入量，D表示鸡自身的呼吸消耗量，那么B中的能量表示____________；此生态系统能量流动的特点是____________________。(5)此生态农业比传统农业有哪些明显的优势？________________________________________________________________________。答案：(1)农作物无机盐(或矿质元素)(2)生物种类少(或营养结构简单)垂直结构(3)神经—体液(4)鸡的同化量逐级递减、单向流动(5)实现了废物资源化、能量多级利用、减轻了对环境的污染等解题方法指导（7）——最大值或最小值问题的题型归类在生物计算题中，比较常见的最大值或最小值问题有以下几类：1．生物个体发育中的最值荠菜受精卵至少经过多少次有丝分裂，可形成16个细胞组成的球状胚体(

)A．4

B．5

C．6D．7解析：选B。此题易错选A。由于受精卵经过一次有丝分裂形成一个基细胞和一个顶细胞，一个顶细胞经多次有丝分裂形成球状胚体。因此含16个细胞的球状胚体实际上从顶细胞开始进行了4次有丝分裂，从受精卵开始则经历了5次有丝分裂。2．细胞分裂中的最值某二倍体植物每个种皮细胞内含8条染色体，在其生活史中一个细胞内最多可含______条染色体，最少可含______条染色体。一个细胞核中最多可含______条染色体。解析：种皮是由珠被细胞有丝分裂形成，所以每个种皮细胞内含8条染色体，则每个体细胞中的染色体数为8。在有丝分裂后期，染色单体分开而使染色体加倍，减数分裂时同源染色体分开而减半。因此该生物生活史中，一个细胞内最多可含24条染色体(如