生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)

1、第十八章第1步第2步第3步第4步第二講一、生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)1能量流動(dòng)分析的基本思路(將種群作為整體來(lái)研究)對(duì)于生產(chǎn)者來(lái)說(shuō)，能量輸入通過(guò) ；對(duì)于消費(fèi)者來(lái)說(shuō)，能量輸入來(lái)自于 。植物的光合作用上一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)2能量流動(dòng)的過(guò)程(1)能量的輸入：食物鏈、食物網(wǎng) 有機(jī)物中化學(xué)能有機(jī)物中化學(xué)能3能量流動(dòng)具有的兩大特點(diǎn)(1) ，其原因?yàn)椋簭氖澄镦湻矫婵矗?；從能量利用形式看， 不可被再利用。 (2) ，有效傳遞率為 。單向流動(dòng)食物鏈不逐級(jí)遞減可逆轉(zhuǎn)熱能10%20%科目一考試 2016年科目一模擬考試題科目二考試 2016年科目二考試技巧、考試內(nèi)容、考試視頻4研究能量流動(dòng)的意義(1)幫助人們科學(xué)規(guī)劃、設(shè)計(jì) ，使能

2、量得到 的利用。(2)幫助人們合理地調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)關(guān)系，使能量持續(xù)高效地流向 的部分。人工生態(tài)系統(tǒng)最有效對(duì)人類(lèi)最有益二、生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)(1)生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)中所指的“物質(zhì)”是什么？ 。(2)與能量流動(dòng)相比，物質(zhì)循環(huán)表現(xiàn)出如下兩大特點(diǎn)：物質(zhì)循環(huán)發(fā)生于生物圈內(nèi)，具有 。無(wú)機(jī)環(huán)境中的物質(zhì)可以被生物群落 。這與能量的單向流動(dòng)和逐級(jí)遞減是不同的。組成生物體的化學(xué)元素全球性反復(fù)利用(3)生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)過(guò)程：碳循環(huán)主要形式： 。循環(huán)途徑：CO2考點(diǎn)一生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)考情解讀 本考點(diǎn)在高考中多以圖像、圖解等形式結(jié)合食物網(wǎng)進(jìn)行命題，題型有選擇題也有非選擇題。能量流動(dòng)的內(nèi)涵、能量流動(dòng)的有關(guān)運(yùn)算和能量

3、分流過(guò)程分析均屬高頻考查點(diǎn)。2013年高考中結(jié)合物質(zhì)循環(huán)以生活實(shí)際為素材，通過(guò)食物網(wǎng)、能量流動(dòng)圖解、生態(tài)農(nóng)業(yè)等模式進(jìn)行綜合考查的可能性極大。做一題例1(2012湖南十二校聯(lián)考)下圖甲為北極凍原生態(tài)系統(tǒng)中部分生物構(gòu)成的食物網(wǎng)。圖乙虛線方框內(nèi)表示一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)，箭頭表示該生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的方向。請(qǐng)據(jù)圖回答下列問(wèn)題：(1)圖甲中雪兔和狼之間存在明顯的種間關(guān)系是_。(2)假如北極狐的食物1/2來(lái)自雷鳥(niǎo)，1/8來(lái)自植物，且該系統(tǒng)能量從生產(chǎn)者到消費(fèi)者的傳遞效率為10%，從消費(fèi)者到消費(fèi)者的能量傳遞效率為20%，如果北極狐種群增加的能量為80 kJ，若不考慮其他變化的影響，則需要植物的能量是_kJ。(3)圖乙中

4、C代表生態(tài)系統(tǒng)中的成分是_。(4)下表表示圖乙生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)情況。分析上表可知，流入該生態(tài)系統(tǒng)的總能量為_(kāi)(J)，從第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)到第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量傳遞效率為_(kāi)。從能量輸入和輸出來(lái)看，該生態(tài)系統(tǒng)的總能量是否增加？_。解析從圖中可以看出雪兔和狼之間只有一個(gè)箭頭聯(lián)系，二者存在明顯的種間關(guān)系是捕食；北極狐的能量有三個(gè)來(lái)源，雷鳥(niǎo)提供1/2，植物提供1/8，雪兔提供3/8，若北極狐增加的能量為80kJ，則植物增加的能量為801/220%10%801/810%803/820%10%3 600(kJ)；從圖乙中可以看出C為分解者，A為生產(chǎn)者，B、D分別為初級(jí)消費(fèi)者和次級(jí)消費(fèi)者，流入生態(tài)系統(tǒng)的總能量為生產(chǎn)者固

5、定的太陽(yáng)能，即(900106) J，第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)到第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量傳遞效率為18100100%18%；從能量的輸入和輸出來(lái)看，能量的輸入大于輸出，因此生態(tài)系統(tǒng)的總能量正在增加。答案(1)捕食(2)3 600(3)分解者(4)90010618%增加鏈一串1生態(tài)系統(tǒng)中某營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物(以某消費(fèi)者為例)的能量去路分析(1)圖解：(2)能量去路分析：消費(fèi)者攝入能量消費(fèi)者同化能量糞便中能量，即動(dòng)物糞便中能量不屬該營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化能量，應(yīng)為上一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)固定或同化能量。消費(fèi)者同化能量呼吸消耗生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖分解者分解利用下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化未被利用由、知，消費(fèi)者同化的能量呼吸消耗分解者分解下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化未被利

6、用。2生態(tài)金字塔歸納關(guān)鍵一點(diǎn)(1)生態(tài)系統(tǒng)中流入某一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的一定量的能量在足夠長(zhǎng)的 時(shí)間內(nèi)的去路有三條：自身呼吸消耗；流入下一營(yíng) 養(yǎng)級(jí)；被分解者分解利用。但這一定量的能量不管如 何傳遞，最終都以熱能形式從生物群落中散失。(2)糞便中能量尿液中能量：某營(yíng)養(yǎng)級(jí)動(dòng)物糞便中能量不 屬該營(yíng)養(yǎng)級(jí)的同化量，而屬于上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化量的一部 分，但尿液中所含能量則不然尿液(如尿素)中所含 能量應(yīng)屬本營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化量的一部分。通一類(lèi) 1.右圖表示某一生態(tài)系統(tǒng)的能量金字塔，其中、分別代表不同的營(yíng)養(yǎng)級(jí)，E1、E2代表能量的形式。下列敘述正確的是 ()A和是實(shí)現(xiàn)物質(zhì)循環(huán)的關(guān)鍵生態(tài)成分B該圖所示的食物網(wǎng)只有1條食物鏈：CE1表

7、示主要通過(guò)光合作用所攝入的能量D能量可在食物鏈中循環(huán)利用解析：圖中為生產(chǎn)者，為頂級(jí)消費(fèi)者而非分解者；該圖每一塔級(jí)均代表某環(huán)節(jié)的營(yíng)養(yǎng)級(jí)，并非一類(lèi)生物，可含多條食物鏈，能量不可循環(huán)利用。答案： C2(2012唐山一模)某生態(tài)系統(tǒng)中有a、b、c、d四種生物，構(gòu)成食物鏈abc，d為分解者，下圖是該生態(tài)系統(tǒng)中能量流入b處發(fā)生的一系列變化示意圖，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是 ()A圖中的甲表示b的同化能量，乙表示b用于生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖的能量B大腸桿菌可以參與丁過(guò)程C當(dāng)生態(tài)系統(tǒng)處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，b的種群數(shù)量一般處于K/2值D圖中d的能量不全部來(lái)自b生物解析：當(dāng)生態(tài)系統(tǒng)處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，b種群數(shù)量一般處于K值；b攝入

8、量為其同化量和糞便量之和，其同化量一部分用于呼吸消耗、一部分用于自身的生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖；大腸桿菌在生態(tài)系統(tǒng)中的地位是分解者，d表示分解者，丁過(guò)程表示分解者分解釋放能量的過(guò)程，大腸桿菌可參與此過(guò)程；d的能量可來(lái)自于b的糞便，而此部分屬于上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)a的能量。答案： C考點(diǎn)二生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)過(guò)程、特點(diǎn)及相關(guān)原理在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用考情解讀 此考點(diǎn)在高考中經(jīng)常結(jié)合能量流動(dòng)以食物網(wǎng)、生態(tài)農(nóng)業(yè)等形式進(jìn)行考查，題型包括選擇題和非選擇題；在全球減排、發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的背景下，與碳循環(huán)相關(guān)的原理和過(guò)程的考查預(yù)計(jì)會(huì)成為2013年高考熱點(diǎn)。做一題例2(2010廣東高考)氣候變化與生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)密切相關(guān)。下表為A、B兩個(gè)

9、不同時(shí)期陸地生態(tài)系統(tǒng)與大氣環(huán)境的碳交換情況。時(shí)期碳吸收量(kg Ca1)碳釋放量(kg Ca1)A1.2010141.201014B1.2010141.261014(1)生態(tài)系統(tǒng)碳的吸收主要是通過(guò)_作用實(shí)現(xiàn)的，碳的釋 放主要是通過(guò)_作用實(shí)現(xiàn)的。(2)表中_時(shí)期的生態(tài)系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)，原因是 _。(3)由于過(guò)度的人工碳排放，破壞了生態(tài)系統(tǒng)的_，導(dǎo)致 大氣中_增加并引起全球氣候變化。(4)人們正在積極開(kāi)發(fā)新能源以減少碳排放。如“葉綠素太陽(yáng)能電 池”是模仿類(lèi)囊體吸收光能的特征而制造的，類(lèi)囊體吸收光能 的過(guò)程發(fā)生在光合作用的_階段；又如經(jīng)改造的藍(lán)藻能 在細(xì)胞內(nèi)將光合作用產(chǎn)生的_直接發(fā)酵轉(zhuǎn)化為燃料乙醇。

10、解析(1)生態(tài)系統(tǒng)主要通過(guò)生產(chǎn)者的光合作用吸收大氣中的CO2，再通過(guò)呼吸作用釋放CO2。(2)分析圖表可知，該生態(tài)系統(tǒng)A時(shí)期的碳吸收量與碳釋放量相等，而B(niǎo)時(shí)期的碳吸收量小于碳釋放量，即B時(shí)期該生態(tài)系統(tǒng)會(huì)導(dǎo)致環(huán)境中CO2含量不斷增多，而A時(shí)期該生態(tài)系統(tǒng)的碳能維持相對(duì)穩(wěn)定。(3)當(dāng)碳過(guò)度排放到環(huán)境中時(shí)，會(huì)破壞生態(tài)系統(tǒng)的碳平衡，從而導(dǎo)致大氣中CO2增多，形成溫室效應(yīng)。(4)類(lèi)囊體吸收光能發(fā)生在光合作用的光反應(yīng)階段；光合作用產(chǎn)生的有機(jī)物經(jīng)發(fā)酵可轉(zhuǎn)化為乙醇。答案 (1)光合呼吸(2)A碳的釋放量等于碳的吸收量(3)碳平衡CO2濃度(4)光反應(yīng)有機(jī)物鏈一串1碳循環(huán)解讀(1)大氣中的碳元素進(jìn)入生物群落是通過(guò)

11、植物的光合作用或化能合成作用實(shí)現(xiàn)的。(2)碳在生物群落和無(wú)機(jī)環(huán)境之間的循環(huán)是以CO2的形式進(jìn)行的。碳元素在生物群落中的傳遞主要靠食物鏈和食物網(wǎng)，傳遞形式為有機(jī)物。(3) 大氣中CO2的來(lái)源有三個(gè)：一是分解者的分解作用；二是動(dòng)植物的呼吸作用；三是化石燃料的燃燒。(4) 實(shí)現(xiàn)碳在生物群落和無(wú)機(jī)環(huán)境之間進(jìn)行循環(huán)的關(guān)鍵因素是生產(chǎn)者和分解者。2物質(zhì)循環(huán)與能量流動(dòng)比較項(xiàng)目能量流動(dòng)物質(zhì)循環(huán)形式光能化學(xué)能熱能(一般形式)化學(xué)元素過(guò)程沿食物鏈(網(wǎng))單向流動(dòng)在無(wú)機(jī)環(huán)境和生物群落間往復(fù)循環(huán)范圍生態(tài)系統(tǒng)各營(yíng)養(yǎng)級(jí)全球性特點(diǎn)單向流動(dòng)，逐級(jí)遞減反復(fù)出現(xiàn)，循環(huán)流動(dòng)關(guān)鍵一點(diǎn)(1)碳循環(huán)圖解的識(shí)別方法： 上圖為生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)圖

12、解。首先找出兩個(gè)成分之間具有雙向箭頭的是A和E，一個(gè)為生產(chǎn)者，一個(gè)是大氣中的CO2庫(kù)。又因?yàn)槠渌鱾€(gè)成分都有箭頭指向A，所以A為大氣中的CO2庫(kù)，E為生產(chǎn)者。然后觀察剩余的幾個(gè)成分，其中其他生物部分的箭頭都指向C，所以C是分解者，剩余的B、D、F則為消費(fèi)者。整個(gè)圖解中，食物鏈?zhǔn)荅FDB。(2)能量流動(dòng)與物質(zhì)循環(huán)圖形繪制差異：生產(chǎn)者唯一的能量來(lái)源是“太陽(yáng)能”，其他指向生產(chǎn)者的箭頭應(yīng)屬“物質(zhì)”而非“能量”。在生物群落內(nèi)部，大凡傳遞有機(jī)物時(shí)，也同時(shí)傳遞著能量(有機(jī)物是能量的載體)。通一類(lèi)3下圖是生物圈中碳循環(huán)示意圖，下列相關(guān)分析不正確的是 ().A生物圈通過(guò)碳循環(huán)實(shí)現(xiàn)碳元素的自給自足B甲是消費(fèi)者，丙

13、是生產(chǎn)者，各成分間以CO2的形式傳遞碳元素C對(duì)戊過(guò)度開(kāi)發(fā)利用會(huì)打破生物圈中碳循環(huán)的平衡D碳循環(huán)過(guò)程需要能量驅(qū)動(dòng)，同時(shí)又是能量流動(dòng)的載體解析：圖中甲為消費(fèi)者，乙為分解者，丙為生產(chǎn)者，丁為大氣中的CO2庫(kù)；在生物群落與無(wú)機(jī)環(huán)境之間以CO2的形式傳遞碳元素，在生物群落之間以有機(jī)物的形式傳遞碳元素。答案： B4下圖所示是某個(gè)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的模式圖，據(jù)圖分析回答：(1)完成這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)圖解。(2)該生態(tài)系統(tǒng)的初級(jí)消費(fèi)者除了人、家禽和家畜之外，還有害蟲(chóng)等，如何運(yùn)用信息傳遞的作用控制害蟲(chóng)數(shù)量？(列舉兩項(xiàng))_。(3)從種間關(guān)系角度分析，可以采_(列舉兩項(xiàng))等方法，提高農(nóng)作物產(chǎn)量，使更多的能量流向人類(lèi)。

14、解析：題圖所示的是物質(zhì)循環(huán)的過(guò)程，畫(huà)能量流動(dòng)圖解時(shí)要注意能量的流動(dòng)具有單向性，因此箭頭必須是單向的，物質(zhì)可以循環(huán)利用，但是能量必須來(lái)自生態(tài)系統(tǒng)以外的太陽(yáng)能。在解答本題時(shí)，一定要抓住問(wèn)題的關(guān)鍵， 比如第(2)小題要求從信息傳遞的作用角度分析，第(3)小題要求從種間關(guān)系角度分析，只有抓住關(guān)鍵，才能正確分析和解答。答案：(1)如圖所示(2)利用昆蟲(chóng)信息素誘捕；利用昆蟲(chóng)的性外激素?cái)_亂昆蟲(chóng)的雌雄交配(其他合理答案亦可)(3)除去雜草，減少競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手；消滅或控制害蟲(chóng)數(shù)量，減少農(nóng)作物能量流入害蟲(chóng)體內(nèi)(其他合理答案亦可)做一題例3同學(xué)們?cè)谡n外活動(dòng)中發(fā)現(xiàn)植物的落葉在土壤里會(huì)逐漸腐爛，形成腐殖質(zhì)。他們猜測(cè)落葉的腐爛

15、是由于土壤微生物的作用，不同生態(tài)系統(tǒng)的土壤微生物分解能力不同，并設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。(1)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)首先要遵循的是_原則和 _原則。(2)以帶有同種落葉的土壤為實(shí)驗(yàn)材料，均分為A和B。實(shí)驗(yàn) 時(shí)A不做處理(自然狀態(tài))；B用塑料袋包好，放在60的恒 溫箱中滅菌1小時(shí)。B處理的目的是_ _。(3)(2)中實(shí)驗(yàn)的自變量是_，因變量是 _，無(wú)關(guān)變量是_(至少寫(xiě)出兩點(diǎn))。(4)如果同學(xué)們的猜測(cè)是正確的，若干天后(2)中B組的落葉 _。(5)如果同學(xué)們用帶有相同量同種植 物落葉的凍土苔原和熱帶雨林的 等量土壤為實(shí)驗(yàn)材料，分別模擬 原生態(tài)系統(tǒng)的無(wú)機(jī)環(huán)境條件進(jìn)行 C組和D組的實(shí)驗(yàn)，定期抽樣檢測(cè)樣品土壤中未腐爛的落

16、 葉的含量，請(qǐng)根據(jù)預(yù)期結(jié)果在右圖中繪出相應(yīng)的曲線。解析由題意可知該實(shí)驗(yàn)的目的是驗(yàn)證落葉的腐爛是由于土壤微生物的作用，實(shí)驗(yàn)的自變量是土壤中微生物的有無(wú)，因變量是落葉的腐爛程度。為遵循生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的對(duì)照原則和單一變量原則，所以應(yīng)盡量減少無(wú)關(guān)變量對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，如土壤溫度、濕度、pH、落葉的種類(lèi)和大小等。在繪制曲線時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：明確橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)的意義，其中縱坐標(biāo)為未腐爛的落葉量；兩曲線的起點(diǎn)相同，注意縱坐標(biāo)初始值不為0；由于微生物的分解作用，兩曲線呈下降趨勢(shì)，且D組下降速度較C組快；由于隨時(shí)間延長(zhǎng)，微生物的數(shù)量增多，所以?xún)汕€的下降趨勢(shì)是由慢到快。答案(1)單一變量對(duì)照(2)殺死土壤微生物，同

17、時(shí)避免土壤理化性質(zhì)的改變(3)土壤微生物(作用)的有無(wú)落葉的腐爛程度土壤溫度、含水量、pH、落葉的種類(lèi)和大小等(合理即可)(4)腐爛程度小于對(duì)照組(5)如右圖學(xué)一技1變量分析項(xiàng)目?jī)?nèi)容自變量土壤中微生物的有無(wú)因變量落葉是否腐爛無(wú)關(guān)變量落葉的種類(lèi)、土壤的理化性質(zhì)、埋入土壤的時(shí)間等自變量設(shè)置方法取兩份土壤，一份為自然狀態(tài)(對(duì)照組)，一份進(jìn)行滅菌處理(實(shí)驗(yàn)組)2預(yù)期結(jié)果與結(jié)論做一題例4(1)在右圖所示食物網(wǎng)中，E是生產(chǎn)者，共含有7.1109 kJ的能量，B生物種群總能量為2.3108 kJ，從理論上計(jì)算A最多獲得的能量是 ()A2.84108 kJB2.38108 kJC1.41109 kJ D3.0

18、5108 kJ(2)在如圖所示的食物網(wǎng)中，假如貓 頭鷹的食物有2/5來(lái)自于兔子， 2/5來(lái)自于鼠，1/5來(lái)自于蛇，那么 貓頭鷹若增加20 g體重，最少需要消耗植物 ()A600 gB900 gC1 600 g D5 600 g(3)某同學(xué)繪制了下圖所示的能量流動(dòng)圖解，下列敘述不正確的是 ().A生產(chǎn)者固定的總能量可表示為(A1B1C1A2 B2C2D2)B由生產(chǎn)者到初級(jí)消費(fèi)者的能量傳遞效率為D1/W1C初級(jí)消費(fèi)者攝入的能量為(A2B2C2D2)DW1D1D2.解析(1)解題流程如下：答案(1)B(2)B(3)C學(xué)一技1能量傳遞效率相關(guān)計(jì)算中的注意事項(xiàng)(1) 流入各級(jí)消費(fèi)者的總能量指的是該級(jí)消費(fèi)者同化的總能量，消費(fèi)者糞便中所含有的能量不能計(jì)入其同化的總能量中。因此，同化量攝入量糞便中的能量。(2) 能量傳遞效率某一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的同化量/上一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí) 的同化量。(3) 計(jì)算某一生物所獲得的最多