高考生物一轮必备 第34讲 生态系统的能量流动和物质循环 巩固基础+突破考点+典例讲解）课件 新人教版

返回目录返回目录返回目录返回目录1 1生态系统中物质循环和能量流动的基本规律及应生态系统中物质循环和能量流动的基本规律及应用用()()考纲要求考纲要求第第3434讲讲生态系统的能量流动和物质循环生态系统的能量流动和物质循环 一、生态系统的能量流动 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：_。返回目录返回目录输入输入 传递传递 转化转化 散失散失 光合作用光合作用 生产者生产者 食物链和食物网食物链和食物网 第第3434讲讲生态系统的能量流动和物质循环生态系统的能量流动和物质循环 (4)特点 _：沿食物链由低营养级流向高营养级，不能_，也不能_。 _：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_的，传递效率大约为_。 导思：动物粪便属于动物的同化量吗？(请翻阅教材必修3 P94“能量流动的过程”)返回目录返回目录单向流动单向流动 逆转逆转 循环流动循环流动 逐级递减逐级递减 逐级减少逐级减少 10%10%20%20% 第第3434讲讲生态系统的能量流动和物质循环生态系统的能量流动和物质循环 3意义 (1)帮助人们科学规划、设计_，使能量得到最有效的利用。 (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。返回目录返回目录人工生态系统人工生态系统 调整调整 持续高效持续高效 第第3434讲讲生态系统的能量流动和物质循环生态系统的能量流动和物质循环 二、生态系统的物质循环及实例 1物质循环 (1)概念：组成生物体的各种元素在无机环境与生物群落间不断地循环的过程。 (2)特点：_、反复利用、_。 (3)与能量流动的关系：二者同时进行，相互依存，不可分割。 (4)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。返回目录返回目录全球性全球性 循环流动循环流动 各种组成成分各种组成成分 第第3434讲讲生态系统的能量流动和物质循环生态系统的能量流动和物质循环 2. 碳循环 (1)无机环境中存在形式：_和碳酸盐。 (2)生物群落中存在形式：_(主要)。 (3)循环过程：碳从无机环境到生物群落是通过_作用、_作用实现的；从生物群落到无机环境则是通过_和_实现。返回目录返回目录COCO2 2 含碳有机物含碳有机物 光合光合 化能合成化能合成 呼吸作用呼吸作用 微生物的分解微生物的分解 返回目录返回目录第第3434讲讲生态系统的能量流动和物质循环生态系统的能量流动和物质循环判断正误，对的打判断正误，对的打“”“”，错的打，错的打“”。1 120122012山东卷山东卷 处于食物链最高营养级的一物种数量处于食物链最高营养级的一物种数量下降，且其他条件不变时，流向该营养级其他物种的能量下降，且其他条件不变时，流向该营养级其他物种的能量会不变。会不变。( () ) 解析解析 该物种与该营养级其他物种间为竞争关系，该物种与该营养级其他物种间为竞争关系，所以该物种数量下降，其他物种获得的能量会增加。所以该物种数量下降，其他物种获得的能量会增加。 2 220102010江苏卷江苏卷 直接以低营养级的生物为食将消耗生直接以低营养级的生物为食将消耗生态系统更多的能量。态系统更多的能量。( () ) 解析解析 直接以低营养级的生物为食减少能量流动过直接以低营养级的生物为食减少能量流动过程中呼吸作用散失的能量，生态系统能获得更多的能量。程中呼吸作用散失的能量，生态系统能获得更多的能量。返回目录返回目录第第3434讲讲生态系统的能量流动和物质循环生态系统的能量流动和物质循环3 320132013海南卷海南卷 设将水稻田里的杂草全部清除掉，稻设将水稻田里的杂草全部清除掉，稻田生态系统中能量流动的营养级数减少。田生态系统中能量流动的营养级数减少。( () ) 解析解析 杂草与水稻位于同一营养级，是竞争关系，杂草与水稻位于同一营养级，是竞争关系，将杂草全部清除掉后能量更多地流向水稻，不会影响营养将杂草全部清除掉后能量更多地流向水稻，不会影响营养级数。级数。4 4相邻两个营养级的能量传递效率不会小于相邻两个营养级的能量传递效率不会小于10%10%，也不会，也不会大于大于20%20%。( () ) 解析解析 相邻两个营养级的能量传递效率一般介于相邻两个营养级的能量传递效率一般介于10%10%20%20%之间，也有特殊情况。之间，也有特殊情况。返回目录返回目录第第3434讲讲生态系统的能量流动和物质循环生态系统的能量流动和物质循环5 5研究能量流动，可合理设计人工生态系统，高效利用研究能量流动，可合理设计人工生态系统，高效利用能量。能量。( () ) 解析解析 研究能量流动，设计合理的人工生态系统，研究能量流动，设计合理的人工生态系统，如如“桑基鱼塘桑基鱼塘”，实现对能量的多级利用，从而提高能量，实现对能量的多级利用，从而提高能量利用率。利用率。 6 6物质是能量流动的载体，能量流动是物质循环的动力。物质是能量流动的载体，能量流动是物质循环的动力。( () ) 解析解析 物质作为能量的载体，使能量沿着食物链物质作为能量的载体，使能量沿着食物链( (网网) )流动，能量作为动力，使物质能够不断地在生物群落和无流动，能量作为动力，使物质能够不断地在生物群落和无机环境之间循环往返。机环境之间循环往返。返回目录返回目录第第3434讲讲生态系统的能量流动和物质循环生态系统的能量流动和物质循环 考点一生态系统能量流动的过程及特点 1. 对能量流动过程的理解 (1)能量的输入：生产者固定的太阳能总量。 (2)能量的传递：以有机物形式，沿食物链和食物网。 (3)能量的转化和散失：光能化学能热能。 (4)能量流动的特点：逐级递减；单向流动。返回目录返回目录第第3434讲讲生态系统的能量流动和物质循环生态系统的能量流动和物质循环 2初级消费者中能量的来源及去向图解返回目录返回目录第第3434讲讲生态系统的能量流动和物质循环生态系统的能量流动和物质循环 图中能量关系：消费者摄入能量(a)消费者同化能量(b)粪便中能量(c)，即动物粪便中的能量不属于该营养级同化的能量，应为上一个营养级固定或同化的能量。例如蜣螂利用大象的粪便获得能量，就不能说蜣螂获得了大象的能量。 消费者同化能量(b)呼吸消耗(d)生长、发育和繁殖(e)。 生长、发育和繁殖(e)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bde；若为四部分之和是bdfij。返回目录返回目录第第3434讲讲生态系统的能量流动和物质循环生态系统的能量流动和物质循环 提醒：(1)能量的传递效率为10%20%的含义：指一个营养级的总能量大约只有10%20%传到下一营养级。如果按20%这一最高效率计算，若第一营养级的总能量为100%，第二营养级所获得的能量为20%，第三营养级所获得的能量为20%20%4%第n营养级所获得的能量是第一营 养级能量的 (若按传递效率10%计算，公式为 )，由此可知生态系统中的能量传递一般不超过45个营养级。 (2)确定食物链中的营养关系。据能量传递效率20%计算，相邻两个营养级的能量差值也在5倍左右，若能量差值远比五倍小，则应位于同一营养级。返回目录返回目录第第3434讲讲生态系统的能量流动和物质循环生态系统的能量流动和物质循环 (3)提高能量利用率的措施不能提高能量传递效率。 (4)能量传递效率的计算 设食物链ABCD 同一食物链中能量传递效率相同：若A营养级净增重N，则D营养级最多增重的量为N(20%)3，最少增重的量为N(10%)3。 同一食物链中能量传递效率不完全相同：能量传递效率分别为a%、b%、c%，若A营养级净增重N，则D营养级增重为Na%b%c%。返回目录返回目录第第3434讲讲生态系统的能量流动和物质循环生态系统的能量流动和物质循环 例1图11341表示某生态系统的能量锥体图，P为生产者，Q1为初级消费者，Q2为次级消费者。对图中的各营养级所含有的能量进行分类剖析。其中分析不正确的是() (注：图中a、a1、a2表示上一年留下来的能量，e、e1、e2表示呼吸消耗量)返回目录返回目录第第3434讲讲生态系统的能量流动和物质循环生态系统的能量流动和物质循环图图11341 Abcde为本年度流入该生态系统的总能量 Bc1表示初级消费者中被次级消费者所同化的能量 Cb和d之一可代表生产者传递给分解者的能量 D初级消费者产生的粪便中所含的能量是包含在c中的返回目录返回目录第第3434讲讲生态系统的能量流动和物质循环生态系统的能量流动和物质循环 答案D 解析 结合题干及图示，可知：图中a、a1、a2表示上一年留下来的能量，e、e1、e2表示呼吸消耗量。则c、c1分别是生产者流入初级消费者、初级消费者流入次级消费者的能量。b和d(b1和d1、b2和d2)之一可代表粪便、残枝败叶、遗体等传递给分解者的能量，另一个表示未利用的会保留至下一年的能量。因此bcde为本年度流入该生态系统的总能量。c1代表初级消费者流入次级消费者的能量即被次级消费者所同化的量。初级消费者产生的粪便中所含的能量属于生产者同化的能量，应在b或d中，所以D项不正确。返回目录返回目录第第3434讲讲生态系统的能量流动和物质循环生态系统的能量流动和物质循环 点评 解答本题需明确：锥体图中各部分的含义；各营养级能量的去路；分解者分解部分的能量和上一年留下来的能量的区别。返回目录返回目录第第3434讲讲生态系统的能量流动和物质循环生态系统的能量流动和物质循环 探究：(1)如果此生态系统每年的能量锥体图都与B图一样，预测这个生态系统的生物量变化趋势。 (2)这一年， P和Q1之间的能量传递效率如何计算？ (1)增加。B图中，每个营养级都有上年剩余的生物量，按照这个趋势，这个生态系统的生物量会增加。 (2)P本年的同化量是bcde，Q1本年的同化量是c，则能量传递效率是c/(bcde)。返回目录返回目录第第3434讲讲生态系统的能量流动和物质循环生态系统的能量流动和物质循环 变式题2012黄山三模 图11342是某人工鱼塘生态系统能量流动过程中部分环节涉及的能量值(单位为103 kJ/m2y)。下列说法错误的是()返回目录返回目录第第3434讲讲生态系统的能量流动和物质循环生态系统的能量流动和物质循环图图11342 A. 图中A代表的生理过程是呼吸作用 B. 碳从动物流向分解者的形式为有机物 C. 该生态系统中生产者固定的总能量是9.6104 kJ/m2y D捕食关系一般不可逆转，所以能量流动具有单向性返回目录返回目录第第3434讲讲生态系统的能量流动和物质循环生态系统的能量流动和物质循环 答案C 解析 图中A代表的是各种生物通过细胞呼吸产生CO2，消耗有机物的过程，A正确；分解者分解的是动物遗体或残枝败叶中的有机物，B正确；该生态系统中生产者固定的总能量为9.6104 kJ/m2y不正确，没有包含流入植食性动物的能量。 返回目录返回目录第第3434讲讲生态系统的能量流动和物质循环生态系统的能量流动和物质循环 考点二生态系统中的“金字塔”不同的“金字塔”能形象地说明营养级与能量、数量、生物量之间的关系，是定量研究生态系统的直观体现。返回目录返回目录第第3434讲讲生态系统的能量流动和物质循环生态系统的能量流动和物质循环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返回目录返回目录第第3434讲讲生态系统的能量流动和物质循环生态系统的能量流动和物质循环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一般生物有机物的总质量沿食物链升高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返回目录返回目录第第3434讲讲生态系统的能量流动和物质循环生态系统的能量流动和物质循环分析能量流动的过程中总是有能量的耗散 一株大树上，鸟、虫、树的数量金字塔的塔形会发生倒置 浮游植物的个体小，寿命短，又不断被浮游动物吃掉，所以某一时间浮游植物的生物量(用质量来表示)可能低于浮游动物的生物量 提醒：在一条食物链中，由低营养级到高营养级推算，前一营养级比后一营养级含量一定多的指标是“能量”，而“数量”和“生物量”均可能出现反例。 在人工生态系统中，因能量可人为补充，可能会使能量金字塔呈现倒置状况。如人工鱼塘中生产者的能量未必比消费者(鱼)多。天然生态系统则必须当能量状况表现为正金字塔形状时，方可维持生态系统的正常运转，从而维持生态系统的稳定性。 某营养级的“粪便”中的能量不同于“尿液”中的能量。前者应归于上一营养级，是未被该营养级利用的能量(含在上一营养级同化能量的80%90%中)；后者则归于该营返回目录返回目录第第3434讲讲生态系统的能量流动和物质循环生态系统的能量流动和物质循环 养级，是该营养级所同化的能量中的一部分(含在上一营养级传递来的10%20%的能量中)。返回目录返回目录第第3434讲讲生态系统的能量流动和物质循环生态系统的能量流动和物质循环 例2如图11343表示甲、乙两个特定生态系统的能量金字塔，有关解释正确的是() 返回目录返回目录第第3434讲讲生态系统的能量流动和物质循环生态系统的能量流动和物质循环图图11343 A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 B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 C若甲和乙中玉米的数量相同，能量传递效率为10%，且甲能养活10 000人，则乙能养活500人 D若土壤中含相同浓度的DDT，则甲中的人比乙中的人体内DDT低返回目录返回目录第第3434讲讲生态系统的能量流动和物质循环生态系统的能量流动和物质循环 答案D 解析 对于一个个体来说，其从上一营养级获得能量的多少取决于其摄入量及同化的比例，故A错误；在生态系统中能量的传递效率在10%20%之间，与营养级高低没有联系，故B错误；假设每个人的能量为a，则甲图中玉米含有的能量为10 000a10%100 000a，那么乙能养活的人数为100 000a10%10%a1 000，故C错误；DDT在食物链中具有富集现象，即营养级越高的生物体内含有的DDT浓度越大，甲中人处于第二营养级，乙中人处于第三营养级，故D正确。返回目录返回目录第第3434讲讲生态系统的能量流动和物质循环生态系统的能量流动和物质循环 点评 解答本题需明确：食物链越短，散失的能量越少，这是肉、蛋比粮食贵的原因。食物链越长，生物的营养级越高，富集的不能分解的有害物质越多，这也是毒害作用越大的原因。返回目录返回目录第第3434讲讲生态系统的能量流动和物质循环生态系统的能量流动和物质循环 变式题图11344为某一生态系统的能量金字塔，其中、分别代表不同的营养级，E1、E2代表能量的形式。下列叙述正确的是() A是初级消费者 B为分解者 CE1为太阳能，E2为热能 D能量可在食物链中循环利用返回目录返回目录第第3434讲讲生态系统的能量流动和物质循环生态系统的能量流动和物质循环图图11344 答案C 解析 能量金字塔反映食物链中各营养级所拥有能量值的大小。能量金字塔的最底层为第一营养级即生产者，为本金字塔中最高营养级而非分解者。非生物的物质和能量中太阳能被生产者经光合作用固定而进入生物群落。最终被各营养级生物的呼吸作用以热能的形式散失到无机环境。返回目录返回目录第第3434讲讲生态系统的能量流动和物质循环生态系统的能量流动和物质循环 考点三生态系统的物质循环及实例 1. 碳循环返回目录返回目录第第3434讲讲生态系统的能量流动和物质循环生态系统的能量流动和物质循环图图11345 (1)碳在生物群落和无机环境之间的循环主要是以CO2的形式进行的。 (2)过程 大气中的CO2进入生物群落：植物的光合作用(主要途径)或硝化细菌等的化能合成作用。 大气中的CO2主要来源于分解者的分解及生产者、消费者的细胞呼吸和化石燃料的燃烧。返回目录返回目录第第3434讲讲生态系统的能量流动和物质循环生态系统的能量流动和物质循环 巧学：四种成分的判断 先据双向箭头“ ”确定“非生物 的物质和能量”和“生产者”，两者中 有“3”个指出箭头的D为“生产者”， 有“3”个指入箭头的C为“非生物的物 质和能量”，最后根据DA，DB，确 定A为消费者、B为分解者。 若问D、A、B具体是什么生物，则D主要为绿色植物，A为动物，B为腐生生活的细菌和真菌。 图示中D、A、B共同构成生物群落，食物链(网)中只包括D和A生物。返回目录返回目录第第3434讲讲生态系统的能量流动和物质循环生态系统的能量流动和物质循环图图11346 2. 物质循环和能量流动的关系返回目录返回目录第第3434讲讲生态系统的能量流动和物质循环生态系统的能量流动和物质循环项目能量流动物质循环(以碳循环为例) 形式以有机物为载体CO2和含碳有机物特点单向传递、逐级递减全球性、循环性范围生态系统各营养级生物圈(全球性)联系同时进行、相互依存、不可分割能量的固定、储存、转移和释放，离不开物质的合成和分解物质是能量沿食物链(网)流动的载体能量是物质在生态系统中往复循环的动力 提醒：物质循环流动，能量单向流动不循环，所以不能说能量伴随着物质循环而循环。返回目录返回目录第第3434讲讲生态系统的能量流动和物质循环生态系统的能量流动和物质循环图示 例3如图11347是生物圈中碳循环示意图，下列相关分析不正确的是() A生物圈通过碳循环实现碳元素 的自给自足 BA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返回目录返回目录第第3434讲讲生态系统的能量流动和物质循环生态系统的能量流动和物质循环图图11347 答案B 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，E为化石燃料；在生物群落与无机环境之间以CO2的形式传递碳元素，在生物群落之间以有机物的形式传递碳元素。 点评 解答本题需明确：图中各字母所代表的生态系统的成分；碳循环的过程；温室效应形成的原因。返回目录返回目录第第3434讲讲生态系统的能量流动和物质循环生态系统的能量流动和物质循环 探究：C项中，若E过度开发利用会导致什么现象？我们应该怎么办？ 温室效应。减少化石燃料(煤、石油等)的利用，倡导低碳生活，减少二氧化碳的排放；另一方面积极植树造林，退耕还林、还草。返回目录返回目录第第3434讲讲生态系统的能量流动和物质循环生态系统的能量流动和物质循环 变式题2013辽宁联考 图甲是生态系统的碳循环示意图，图乙表示一个长期有效的生态系统中的食物网，请回答下列问题：返回目录返回目录第第3434讲讲生态系统的能量流动和物质循环生态系统的能量流动和物质循环图11348 (1)图甲生态系统中碳循环首先依赖于_。图中过程中碳流动形式的不同点是_。 (2)图甲中分解者通过_和_两种方式将碳放回大气中。 (3)图乙食物网中的肉食动物是_，若人们想通过此生态系统更多地得到种群X，你认为达到目的的最有效手段是_。返回目录返回目录第第3434讲讲生态系统的能量流动和物质循环生态系统的能量流动和物质循环 答案(1)生产者的光合作用过程中以CO2的形式流动、过程中以含碳有机物的形式流动 (2)有氧呼吸无氧呼吸 (3)X、H除去此生态系统中的G、S种群 解析 生态系统中的碳循环是指生态系统中的碳元素在生物群落与无机环境之间的循环，碳元素主要以二氧化碳形式通过光合作用进入生物群落，即图中，碳元素主要以二氧化碳的形式返回到大气中，即图中的过程，碳在生物群落间是以有机物的形式流动的，即图中的过程。分解者的分解将碳放回到大气中，包括有氧呼吸和无氧呼吸两种方式。由图可知W为生产者，故X、H为肉食动物，返回目录返回目录第第3434讲讲生态系统的能量流动和物质循环生态系统的能量流动和物质循环 要想获得较多的X，应使W同化的能量消耗最少，故应除去G、S种群。返回目录返回目录第第3434讲讲生态系统的能量流动和物质循环生态系统的能量流动和物质循环 备选理由备选理由 本题涉及人工生态系统，鉴于在正文中涉及本题涉及人工生态系统，鉴于在正文中涉及较少，用此题补充这个知识点。较少，用此题补充这个知识点。1 1为做好灾后重建，青海省玉树县人们通过新建沼气池为做好灾后重建，青海省玉树县人们通过新建沼气池和植树造林，构建了新型农业生态系统和植树造林，构建了新型农业生态系统( (如下图所示如下图所示) )。下。下列有关叙述不正确的是列有关叙述不正确的是( () )返回目录返回目录第第3434讲讲生态系统的能量流动和物质循环生态系统的能量流动和物质循环该生态系统中，处于第二营养级的生物有人和家禽、家该生态系统中，处于第二营养级的生物有人和家禽、家畜畜该生态系统中，人的作用非常关键，植物是主要成分该生态系统中，人的作用非常关键，植物是主要成分该生态系统的建立，提高了各营养级间的能量传递效率该生态系统的建立，提高了各营养级间的能量传递效率沼气池的建造和植树造林，人为干扰了该生态系统的稳沼气池的建造和植树造林，人为干扰了该生态系统的稳定性定性A A B B C C D D 答案答案D D 解析解析 在一个生态系统中，生产者是主要成分，生产者越在一个生态系统中，生产者是主要成分，生产者越多，生态系统越稳定；生态系统的能量传递效率一般为多，生态系统越稳定；生态系统的能量传递效率一般为10%10%20%20%，不会因生态系统的改变而改变。，不会因生态系统的改变而改变。返回目录返回目录第第3434讲讲生态系统的能量流动和物质循环生态系统的能量流动和物质循环 备选理由备选理由 本题主要考查能量流动的计算，鉴于这个知本题主要考查能量流动的计算，鉴于这个知识点较单一，我们在正文中没有涉及，可用此题补充这个识点较单一，我们在正文中没有涉及，可用此题补充这个知识点知识点2 2在下图所示的食物网中，假如猫头鹰的食物有在下图所示的食物网中，假如猫头鹰的食物有2/52/5来自来自于兔子，于兔子，2/52/5来自于鼠，来自于鼠，1/51/5来自于蛇，那么猫头鹰若增加来自于蛇，那么猫头鹰若增加20 g20 g体重，最少需要消费植物体重，最少需要消费植物( () )A A600 g B600 g B900 g C900 g C1 600 g D1 600 g D5 600 g5 600 g返回目录返回目录第第3434讲讲生态系统的能量流动和物质循环生态系统的能量流动和物质循环 答案答案B B 解析解析 通过食物链通过食物链( (植物植物兔兔猫头鹰猫头鹰) )，猫头鹰增重，猫头鹰增重20 g20 g2/52/58 g8 g，最少需要消费植物的量为，最少需要消费植物的量为8 g8 g5 55 5200 g200 g；通过食物链；通过食物链( (植物植物鼠鼠猫头鹰猫头鹰) )，猫头鹰增重，猫头鹰增重20 g20 g2/52/58 g8 g，最少需要消费植物的量为，最少需要消费植物的量为8 g8 g5 55 5200 g200 g；通过食物链；通过食物链( (植物植物鼠鼠蛇蛇猫头鹰猫头鹰) )，猫头鹰增，猫头鹰增重重20 g20 g1/51/54 g4 g，最少需要消费植物的量为，最少需要消费植物的量为4 g4 g5 55 55 5500 g500 g。所以合计需要消费植物。所以合计需要消费植物200 g200 g200 g200 g500 g500 g900 g900 g。返回目录返回目录第第3434讲讲生态系统的能量流动和物质循环生态系统的能量流动和物质循环