高考生物一輪復習 第18章 第二講 生態(tài)系統(tǒng)的能量流動和物質循環(huán)(教材第2、3節(jié))課件 新人教版必修3

第十八章高考成功方案第1步高考成功方案第2步高考成功方案第3步高考成功方案第4步第二講一、生態(tài)系統(tǒng)的能量流動1．能量流動分析的基本思路(將種群作為整體來研究)對于生產者來說，能量輸入通過

；對于消費者來說，能量輸入來自于

。植物的光合作用上一個營養(yǎng)級2．能量流動的過程(1)能量的輸入：食物鏈、食物網

有機物中化學能有機物中化學能3．能量流動具有的兩大特點(1)

，其原因為：從食物鏈方面看，

；從能量利用形式看，

不可被再利用。

(2)

，有效傳遞率為

。單向流動食物鏈不逐級遞減可逆轉熱能10%～20%4．研究能量流動的意義(1)幫助人們科學規(guī)劃、設計

，使能量得到

的利用。(2)幫助人們合理地調整生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動關系，使能量持續(xù)高效地流向

的部分。人工生態(tài)系統(tǒng)最有效對人類最有益二、生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)(1)生態(tài)系統(tǒng)物質循環(huán)中所指的“物質”是什么？

。(2)與能量流動相比，物質循環(huán)表現(xiàn)出如下兩大特點：①物質循環(huán)發(fā)生于生物圈內，具有

。②無機環(huán)境中的物質可以被生物群落

。這與能量的單向流動和逐級遞減是不同的。組成生物體的化學元素全球性反復利用(3)生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)過程：①碳循環(huán)主要形式：

。②循環(huán)途徑：CO2考點一生態(tài)系統(tǒng)能量流動考情解讀

本考點在高考中多以圖像、圖解等形式結合食物網進行命題，題型有選擇題也有非選擇題。能量流動的內涵、能量流動的有關運算和能量分流過程分析均屬高頻考查點。2013年高考中結合物質循環(huán)以生活實際為素材，通過食物網、能量流動圖解、生態(tài)農業(yè)等模式進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)中部分生物構成的食物網。圖乙虛線方框內表示一個生態(tài)系統(tǒng)，箭頭表示該生態(tài)系統(tǒng)能量流動的方向。請據(jù)圖回答下列問題：(1)圖甲中雪兔和狼之間存在明顯的種間關系是________。(2)假如北極狐的食物1/2來自雷鳥，1/8來自植物，且該系統(tǒng)能量從生產者到消費者的傳遞效率為10%，從消費者到消費者的能量傳遞效率為20%，如果北極狐種群增加的能量為80kJ，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)的能量流動情況。同化總量(106J)儲存能量(106J)呼吸消耗(106J)A900200700B1001585C15213D186012分析上表可知，流入該生態(tài)系統(tǒng)的總能量為________(J)，從第二營養(yǎng)級到第三營養(yǎng)級的能量傳遞效率為________。從能量輸入和輸出來看，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箭頭聯(lián)系，二者存在明顯的種間關系是捕食；北極狐的能量有三個來源，雷鳥提供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80×1/2÷20%÷10%＋80×1/8÷10%＋80×3/8÷20%÷10%＝3600(kJ)；從圖乙中可以看出C為分解者，A為生產者，B、D分別為初級消費者和次級消費者，流入生態(tài)系統(tǒng)的總能量為生產者固定的太陽能，即(900×106)J，第二營養(yǎng)級到第三營養(yǎng)級的能量傳遞效率為18÷100×100%＝18%；從能量的輸入和輸出來看，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)3600

(3)分解者(4)900×106

18%增加[鏈一串]1．生態(tài)系統(tǒng)中某營養(yǎng)級生物(以某消費者為例)的能量去路分析(1)圖解：(2)能量去路分析：①消費者攝入能量＝消費者同化能量＋糞便中能量，即動物糞便中能量不屬該營養(yǎng)級同化能量，應為上一個營養(yǎng)級固定或同化能量。②消費者同化能量＝呼吸消耗＋生長、發(fā)育和繁殖③生長、發(fā)育和繁殖＝分解者分解利用＋下一營養(yǎng)級同化＋未被利用④由②、③知，消費者同化的能量＝呼吸消耗＋分解者分解＋下一營養(yǎng)級同化＋未被利用。2．生態(tài)金字塔歸納能量金字塔數(shù)量金字塔生物量金字塔形狀特點一定為正金字塔形一般為正金字塔形，有時會出現(xiàn)倒金字塔形一般為正金字塔形能量金字塔數(shù)量金字塔生物量金字塔象征含義能量沿食物鏈流動過程中具有逐級遞減的特性一般生物個體數(shù)目在食物鏈中隨營養(yǎng)級升高而逐級遞減一般生物量(現(xiàn)存生物有機物的總質量)沿食物鏈升高逐級遞減每一級含義食物鏈中每一營養(yǎng)級生物所含能量的多少每一營養(yǎng)級生物個體的數(shù)目每一營養(yǎng)級生物的有機物總量能量金字塔數(shù)量金字塔生物量金字塔特殊形狀天然生態(tài)系統(tǒng)一定正立某些人工生態(tài)系統(tǒng)(如人工魚塘)可呈現(xiàn)倒立狀況樹→昆蟲→鳥人工養(yǎng)殖的魚塘，生產者的生物量可以小于消費者的生物量[關鍵一點](1)生態(tài)系統(tǒng)中流入某一營養(yǎng)級的一定量的能量在足夠長的時間內的去路有三條：①自身呼吸消耗；②流入下一營養(yǎng)級；③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：某營養(yǎng)級動物糞便中能量不屬該營養(yǎng)級的同化量，而屬于上一營養(yǎng)級同化量的一部分，但尿液中所含能量則不然——尿液(如尿素)中所含能量應屬本營養(yǎng)級同化量的一部分。[通一類]1.右圖表示某一生態(tài)系統(tǒng)的能量金字塔，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分別代表不同的營養(yǎng)級，E1、E2代表能量的形式。下列敘述正確的是(

)A．Ⅰ和Ⅳ是實現(xiàn)物質循環(huán)的關鍵生態(tài)成分B．該圖所示的食物網只有1條食物鏈：Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→ⅣC．E1表示主要通過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Ⅰ為生產者，Ⅳ為頂級消費者而非分解者；該圖每一塔級均代表某環(huán)節(jié)的營養(yǎng)級，并非一類生物，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，構成食物鏈a→b→c，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，下列說法錯誤的是 (

)A．圖中的甲表示b的同化能量，乙表示b用于生長、發(fā)育和繁殖的能量B．大腸桿菌可以參與丁過程C．當生態(tài)系統(tǒng)處于相對穩(wěn)定狀態(tài)時，b的種群數(shù)量一般處于K/2值D．圖中d的能量不全部來自b生物解析：當生態(tài)系統(tǒng)處于相對穩(wěn)定狀態(tài)時，b種群數(shù)量一般處于K值；b攝入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、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，丁過程表示分解者分解釋放能量的過程，大腸桿菌可參與此過程；d的能量可來自于b的糞便，而此部分屬于上一營養(yǎng)級a的能量。答案：

C考點二生態(tài)系統(tǒng)物質循環(huán)過程、特點及相關原理在生產實踐中的應用考情解讀

此考點在高考中經常結合能量流動以食物網、生態(tài)農業(yè)等形式進行考查，題型包括選擇題和非選擇題；在全球減排、發(fā)展低碳經濟的背景下，與碳循環(huán)相關的原理和過程的考查預計會成為2013年高考熱點。[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。下表為A、B兩個不同時期陸地生態(tài)系統(tǒng)與大氣環(huán)境的碳交換情況。時期碳吸收量(kgC·a－1)碳釋放量(kgC·a－1)A1.20×10141.20×1014B1.20×10141.26×1014(1)生態(tài)系統(tǒng)碳的吸收主要是通過________作用實現(xiàn)的，碳的釋放主要是通過________作用實現(xiàn)的。(2)表中________時期的生態(tài)系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)，原因是_______________________________________________。(3)由于過度的人工碳排放，破壞了生態(tài)系統(tǒng)的________，導致大氣中________增加并引起全球氣候變化。(4)人們正在積極開發(fā)新能源以減少碳排放。如“葉綠素太陽能電池”是模仿類囊體吸收光能的特征而制造的，類囊體吸收光能的過程發(fā)生在光合作用的________階段；又如經改造的藍藻能在細胞內將光合作用產生的________直接發(fā)酵轉化為燃料乙醇。[解析]

(1)生態(tài)系統(tǒng)主要通過生產者的光合作用吸收大氣中的CO2，再通過呼吸作用釋放CO2。(2)分析圖表可知，該生態(tài)系統(tǒng)A時期的碳吸收量與碳釋放量相等，而B時期的碳吸收量小于碳釋放量，即B時期該生態(tài)系統(tǒng)會導致環(huán)境中CO2含量不斷增多，而A時期該生態(tài)系統(tǒng)的碳能維持相對穩(wěn)定。(3)當碳過度排放到環(huán)境中時，會破壞生態(tài)系統(tǒng)的碳平衡，從而導致大氣中CO2增多，形成溫室效應。(4)類囊體吸收光能發(fā)生在光合作用的光反應階段；光合作用產生的有機物經發(fā)酵可轉化為乙醇。[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)光反應有機物[鏈一串]1．碳循環(huán)解讀(1)大氣中的碳元素進入生物群落是通過植物的光合作用或化能合成作用實現(xiàn)的。(2)碳在生物群落和無機環(huán)境之間的循環(huán)是以CO2的形式進行的。碳元素在生物群落中的傳遞主要靠食物鏈和食物網，傳遞形式為有機物。(3)大氣中CO2的來源有三個：一是分解者的分解作用；二是動植物的呼吸作用；三是化石燃料的燃燒。(4)實現(xiàn)碳在生物群落和無機環(huán)境之間進行循環(huán)的關鍵因素是生產者和分解者。2．物質循環(huán)與能量流動比較項目能量流動物質循環(huán)形式光能→化學能→熱能(一般形式)化學元素過程沿食物鏈(網)單向流動在無機環(huán)境和生物群落間往復循環(huán)范圍生態(tài)系統(tǒng)各營養(yǎng)級全球性特點單向流動，逐級遞減反復出現(xiàn)，循環(huán)流動項目能量流動物質循環(huán)聯(lián)系①能量的固定、儲存、轉移和釋放，離不開物質的合成和分解②物質是能量沿食物鏈(網)流動的載體③能量是物質在生態(tài)系統(tǒng)中往復循環(huán)的動力圖示[關鍵一點](1)碳循環(huán)圖解的識別方法：上圖為生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)圖解。首先找出兩個成分之間具有雙向箭頭的是A和E，一個為生產者，一個是大氣中的CO2庫。又因為其他各個成分都有箭頭指向A，所以A為大氣中的CO2庫，E為生產者。然后觀察剩余的幾個成分，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則為消費者。整個圖解中，食物鏈是E→F→D→B。(2)能量流動與物質循環(huán)圖形繪制差異：①生產者唯一的能量來源是“太陽能”，其他指向生產者的箭頭應屬“物質”而非“能量”。②在生物群落內部，大凡傳遞有機物時，也同時傳遞著能量(有機物是能量的載體)。[通一類]3．下圖是生物圈中碳循環(huán)示意圖，下列相關分析不正確的是 (

).A．生物圈通過碳循環(huán)實現(xiàn)碳元素的自給自足B．甲是消費者，丙是生產者，各成分間以CO2的形式傳遞碳元素C．對戊過度開發(fā)利用會打破生物圈中碳循環(huán)的平衡D．碳循環(huán)過程需要能量驅動，同時又是能量流動的載體解析：圖中甲為消費者，乙為分解者，丙為生產者，丁為大氣中的CO2庫；在生物群落與無機環(huán)境之間以CO2的形式傳遞碳元素，在生物群落之間以有機物的形式傳遞碳元素。答案：

B4．下圖所示是某個農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的模式圖，據(jù)圖分析回答：(1)完成這個生態(tài)系統(tǒng)的能量流動圖解。(2)該生態(tài)系統(tǒng)的初級消費者除了人、家禽和家畜之外，還有害蟲等，如何運用信息傳遞的作用控制害蟲數(shù)量？(列舉兩項)________________________________。(3)從種間關系角度分析，可以采_______________________________(列舉兩項)等方法，提高農作物產量，使更多的能量流向人類。解析：題圖所示的是物質循環(huán)的過程，畫能量流動圖解時要注意能量的流動具有單向性，因此箭頭必須是單向的，物質可以循環(huán)利用，但是能量必須來自生態(tài)系統(tǒng)以外的太陽能。在解答本題時，一定要抓住問題的關鍵，比如第(2)小題要求從信息傳遞的作用角度分析，第(3)小題要求從種間關系角度分析，只有抓住關鍵，才能正確分析和解答。答案：(1)如圖所示(2)利用昆蟲信息素誘捕；利用昆蟲的性外激素擾亂昆蟲的雌雄交配(其他合理答案亦可)(3)除去雜草，減少競爭對手；消滅或控制害蟲數(shù)量，減少農作物能量流入害蟲體內(其他合理答案亦可)[做一題][例3]

同學們在課外活動中發(fā)現(xiàn)植物的落葉在土壤里會逐漸腐爛，形成腐殖質。他們猜測落葉的腐爛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，并設計了實驗進行驗證。(1)實驗設計首先要遵循的是____________原則和____________原則。(2)以帶有同種落葉的土壤為實驗材料，均分為A和B。實驗時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。B處理的目的是______________________________________________________。(3)(2)中實驗的自變量是__________________，因變量是_____________，無關變量是_________(至少寫出兩點)。(4)如果同學們的猜測是正確的，若干天后(2)中B組的落葉_______________________________________________。(5)如果同學們用帶有相同量同種植

物落葉的凍土苔原和熱帶雨林的

等量土壤為實驗材料，分別模擬

原生態(tài)系統(tǒng)的無機環(huán)境條件進行

C組和D組的實驗，定期抽樣檢測樣品土壤中未腐爛的落

葉的含量，請根據(jù)預期結果在右圖中繪出相應的曲線。[解析]

由題意可知該實驗的目的是驗證落葉的腐爛是由于土壤微生物的作用，實驗的自變量是土壤中微生物的有無，因變量是落葉的腐爛程度。為遵循生物實驗設計的對照原則和單一變量原則，所以應盡量減少無關變量對實驗的影響，如土壤溫度、濕度、pH、落葉的種類和大小等。在繪制曲線時，應注意以下幾點：①明確橫坐標和縱坐標的意義，其中縱坐標為未腐爛的落葉量；②兩曲線的起點相同，注意縱坐標初始值不為0；③由于微生物的分解作用，兩曲線呈下降趨勢，且D組下降速度較C組快；④由于隨時間延長，微生物的數(shù)量增多，所以兩曲線的下降趨勢是由慢到快。[答案]

(1)單一變量對照(2)殺死土壤微生物，同時避免土壤理化性質的改變(3)土壤微生物(作用)的有無落葉的腐爛程度土壤溫度、含水量、pH、落葉的種類和大小等(合理即可)(4)腐爛程度小于對照組(5)如右圖[學一技]1．變量分析項目內容自變量土壤中微生物的有無因變量落葉是否腐爛無關變量落葉的種類、土壤的理化性質、埋入土壤的時間等自變量設置方法取兩份土壤，一份為自然狀態(tài)(對照組)，一份進行滅菌處理(實驗組)2．預期結果與結論對照組土壤實驗組土壤預期結果落葉腐爛落葉沒有腐爛結論落葉腐爛是土壤微生物分解作用的結果[做一題][例4]

(1)在右圖所示食物網中，E是生產者，共含有7.1×109kJ的能量，B生物種群總能量為2.3×108kJ，從理論上計算A最多獲得的能量是(

)A．2.84×108kJ

B．2.38×108kJC．1.41×109kJ D．3.05×108kJ(2)在如圖所示的食物網中，假如貓

頭鷹的食物有2/5來自于兔子，

2/5來自于鼠，1/5來自于蛇，那么

貓頭鷹若增加20g體重，最少需要消耗植物(

)A．600g

B．900gC．1600g D．5600g(3)某同學繪制了下圖所示的能量流動圖解，下列敘述不正確的是 (

).A．生產者固定的總能量可表示為(A1＋B1＋C1＋A2＋

B2＋C2＋D2)B．由生產者到初級消費者的能量傳遞效率為D1/W1C