高考生物第一轮复习知识拓展：5.59生态系统的能量流动课件浙科版必修3

欢迎进入生物课堂 第五十九课时生态系统的能量流动 考点一能量流动的概念及过程 基础知识整合 1 概念 能量流动是指生态系统中的 和的过程 2 能量流动的起点 3 能量流动的渠道 能量输入 传递 转化 散失 生产者 主要是植物 固定太阳能 食物链和食物网 4 能量流动中能量形式的变化 生物体有机物中的 最终散失 5 能量在食物链中流动的形式是 6 能量散失的主要途径 包括各营养级生物本身的呼吸及分解者的呼吸 能量散失的主要形式 太阳光能 化学能 热能 有机物 食物 中的化学能 呼吸作用 热能 知识拓展 能量在流经每一营养级时的分流问题分析 1 能量来源 生产者的能量来自于太阳能 各级消费者的能量一般来自上一个营养级 同化量 摄入量 粪便中所含能量 2 能量去路 a 每个营养级生物呼吸作用释放的能量一部分用于生命活动 另一部分以热能散失 b 每个营养级生物一部分能量流到后一个营养级中 c 每个营养级生物的遗体 粪便 残枝败叶中的能量被分解者分解而释放出来 d 未利用能量 现存量 最终被分解者利用 因此 也可归为c 典例精析 例1 下图是某森林生态系统物质和能量流向示意图 h i j k表示不同用途的有机物 j是未利用部分 方框大小表示使用量 下列叙述正确的是 A 进入该生态系统的CO2量与各h产生的CO2总量相等B 生产者i的量大于被初级消费者同化的有机物的量C 流向分解者的k可被生产者直接吸收利用D 流经该生态系统的物质和能量可循环利用 B 考查类型 本题以能量流动的形式综合考查能量流动的计算 物质循环 光合作用 呼吸作用 分解作用等知识 解析 生态系统的CO2量就是流经该生态系统的总能量 用a表示 h是生态系统中各成分的呼吸量 在生态系统的食物链中能量流动逐级递减 10 20 用x表示 x 10 20 假设为1 5 而各级呼吸量占各能量级的一部分 用Y Y 1 4据图 表示 则各成分呼吸量的总量为aY 1 x x2 1 8 1 8x 1 8x2 生产者呼吸量aY 初级消费者呼吸量axY 次级消费者及以上呼吸量ax2Y 分解者的呼吸量 1 8a 1 8ax 1 8ax2 Y 生产者k值为1 8a 据图 初级消费者k值为1 8ax 次级消费者及以上k值为1 8ax2 可得出小于a 生产者i的量等于初级消费者的摄入量 除去粪便量才等于同化量 流向分解者的k须经分解者分解才能被生产者吸收利用 流经该生态系统的物质能循环利用 而能量逐级递减不能循环利用 方法归纳 要注意图形的识别与知识的联系 此题为中难题 理解分析类 考点二能量流动的特点 基础知识整合 1 单向流动是指能量只能从流向 而不能反向流动 2 逐级递减是指输入到一个营养级的能量不能百分之百地流入下一营养级 能量在沿流动过程中 3 能量传递效率 生态系统的能量传递效率为的含义 是指一个营养级所同化的总能量大约只有传递到 前一营养级 后一营养级 食物链 逐级减少 10 20 10 20 下一个营养级 知识拓展 1 单向流动的原因 食物链中各营养级的顺序是不可逆转的 是吃与被吃的关系 这是长期自然选择的结果 各营养级的能量大部分以呼吸作用产生的热能形式散失掉 这些能量是生物无法利用的 2 逐级递减的原因 各营养级的生物都因呼吸消耗了大部分能量 各营养级总有一部分生物未被下一营养级利用 如枯枝败叶 4 研究能量流动的意义 1 可以帮助人们科学规划 设计人工生态系统 使能量得到最有效的利用 即实现能量的多级利用 如 桑基鱼塘 沼气池 的开发等 2 可以帮助人们合理调整生态系统中的能量流动关系 使能量持续高效地流向对人类最有益的部分 如 合理放牧 等 典例精析 例2 以下表示动物利用食物的过程 正确的分析是 A 恒温动物的 值一般高于变温动物B 哺乳动物的 值一般为10 20 C 提高圈养动物生长量一般需提高 值D 食肉哺乳动物的 值一般低于食草哺乳动物 C 考查类型 本题考查生态系统中能量流动的分析 解析 在低温条件下恒温动物的 值小于变温动物 因为此条件下 恒温动物的呼吸量要大于变温动物 生态系统中能量的传递效率10 20 是指前一营养级的总能量有10 20 传到下一个营养级 提高圈养动物的生长量就是要考虑用最少的食物达到动物的最大同化量 由于食肉动物的食物中蛋白质和脂肪多 经消化后大量被吸收 未同化量少 所以 的值高而草食动物的食物主要以淀粉和纤维素为主 大量纤维素不能被消化吸收 未同化量多 所以 的值相对较低 方法归纳 本题难度较大 需要综合各方面的知识加以分析回答 考点三能量金字塔 基础知识整合 1 能量沿食物链流动时 营养级越多 消耗的能量就 因此可以将单位时间内各个营养级的能量数值 由低到高绘制成图 这样就形成一个正金字塔图形 就叫做 在能量金字塔中 营养级别越低 占有的能量 反之 自然生态系统中能量金字塔绝不会倒置 逐级递减 越多 能量金字塔 越多 越少 2 从能量金字塔中可以看出 在生态系统中 营养级越多 在能量流动过程中消耗的能量就 而之所以呈现金字塔形 是因为通常情况下 能量从上一个营养级传递到下一个营养级 平均传递效率为 传递效率 下一个营养级同化量 上一个营养级同化量 100 3 能量金字塔每一台阶的含义 代表食物链中每一营养级生物所含多少 能量金字塔形状的象征含义 表明能量流动沿食物链流动过程具有的特性 越多 10 20 能量 逐级递减 知识拓展 1 生态金字塔生态金字塔是能量金字塔 数量金字塔 生物量金字塔的总称 这三者都是用来说明食物链中能量流动情况 不同的金字塔能形象地说明营养级与能量 生物量 数量之间的关系 是定量研究生态系统的直观体现 能量金字塔是以各营养级所固定的总能量来表示的 它以热力学为基础 较好地反映了生态系统内能量流动的本质 数量金字塔过高地估计了小型生物的作用 而生物量金字塔又过于强调了大型生物的作用 而能量金字塔所提供的情况较为客观和全面 2 数量金字塔 用生物体数目来表示 以每个营养级的生物个体数量为依据绘制的金字塔 但会出现有的生物个体数量很少而每个个体的生物量很大的情况 所以也会出现倒置的现象 3 生物量金字塔 用有机物量来表示 以每个营养级的生物量绘制的金字塔 但某些单细胞生物的生命周期短 不积累生物量 而且在测定生物量时是以现存量为依据的 如在海洋生态系统中 生产者浮游植物个体小 寿命短 又会不断被浮游动物吃掉 因而某一时间调查到的浮游植物的生物量可能要低于其捕食者浮游动物的生物量 即出现浮游动物数量多于浮游植物而呈现倒置现象 总之 在自然生态系统中只有能量金字塔永远是底宽上尖的正金字塔形 即 能量金字塔绝不会倒置 数量金字塔及生物量金字塔一般也是正金字塔形 但有时也会出现倒置的特殊形状的金字塔 如下图 典例精析 例3 在一个实验中 研究菜青虫吃掉白菜叶的比例 并将其转换为生物量 观察发现虫子一天吃了2cm2菜叶 为了估算方便 又做了一些测量 W 该菜叶每平方厘米的平均干物质量 X 虫子每天呼吸的总量 Y 虫子每天粪便的干重 Z 每天CO2的排出量 以下估算虫子每天增加的生物量 B 的公式正确的是 A B 2W Y ZB B W Y ZC B 2W X ZD B 2W X Y D 考查类型 本题主要考查能量流动过程的有关知识 解析 虫子每天增加的生物量 B 即为净增加量 应等于摄入量 粪便量 呼吸量 虫子一天吃了2cm2菜叶 该菜叶每平方厘米的平均干物质量为W 因此 实际摄入量为2W 粪便量为Y 呼吸量为X 所以B 2W X Y 方法归纳 解答此类题要认真分析能量流动的过程要点 考点四生态系统能量流动中的有关计算 知识拓展 生态系统中能量流动的计算是近几年高考的热点 考生常因缺乏系统总结和解法归纳而容易出错 下面就相关题型的规律及解法分析总结如下 一 涉及一条食物链的能量流动计算1 计算能量传递效率 例4 下表是对某水生生态系统营养级和能量流动情况的调查结果 表中A B C D分别表示不同的营养级 E为分解者 Pg表示生物同化作用固定能量的总量 Pn表示生物体贮存的能量 Pn Pg R R表示生物呼吸消耗的能量 单位 102千焦 m2 年 典例精析 分析回答 1 能量流动是从A B C D中的哪个营养级开始的 为什么 2 该生态系统中能量从第三营养级传递到第四营养级的效率是 3 从能量输入和输出角度看 该生态系统的总能量是否增加 为什么 B B营养级含能量最多 B为生产者 5 7 增加 该生态系统输入的总能量大于所有生物消耗能量之和 2 已知各营养级的能量 或生物量 计算特定营养级间能量的传递效率 典例精析 例5 在某生态系统中 1只2kg的鹰要吃10kg的小鸟 0 25kg的小鸟要吃2kg的昆虫 而100kg的昆虫要吃1000kg的绿色植物 若各营养级生物所摄入的食物全转化成能量的话 那么 绿色植物到鹰的能量传递效率为 A 0 05 B 0 5 C 0 25 D 0 025 C 解析 根据题意 可根据食物链及能量传递效率的概念计算出各营养级之间的能量传递效率 即从绿色植物 昆虫 小鸟 鹰这一食物链中小鸟 鹰的传递效率为2 10 0 2 昆虫 小鸟的传递效率为0 25 2 0 125 绿色植物 昆虫的传递效率为100 1000 0 1 因此绿色植物到鹰的能量传递效率为0 1 0 125 0 2 0 0025 即0 25 也可计算出绿色植物转化为鹰的食物链中各营养级的生物量 即 10kg的小鸟需要昆虫的生物量 10 0 25 2 80kg 80kg的昆虫需要绿色植物的生物量 80 100 1000 800kg 因此 从绿色植物 昆虫 小鸟 鹰的生物量依次为800kg 80kg 10kg 2kg 则鹰转化绿色植物的百分比为2 800 100 0 25 方法归纳 如设A B C D食物链中 传递效率分别为a b c 若现有A营养级生物重为M 则能使D营养级生物增重的量 M a b c 3 在一条食物链内 计算某一生物所获得的最多 最少 的能量 典例精析 例6 若某生态系统固定的总能量为24000kJ 则该生态系统的第四营养级生物最多能获得的能量是 A 24kJB 192kJC 96kJD 960kJ 解析 据题意 生态系统固定的总能量是生态系统中生产者 第一营养级 所固定的能量 即24000kJ 当能量的传递效率为20 时 每一个营养级从前一个营养级获得的能量是最多的 因而第四营养级所获得能量的最大值为 24000 20 20 20 192kJ B 例7 在一条有5个营养级的食物链中 若第五营养级的生物体重增加1kg 理论上至少要消耗第一营养级的生物量为 A 25kgB 125kgC 625kgD 3125kg C 解析 据题意 要计算消耗的第一营养级的生物量 应按照能量传递的最大效率20 计算 设需消耗第一营养级的生物量为xkg 则x 1 20 4 625kg 方法归纳 二 涉及多条食物链的能量流动计算 1 在能量分配比例已知且能量传递效率也已知时的能量计算 典例精析 例8 由于 赤潮 的影响 一条4kg重的杂食性海洋鱼死亡 假如该杂食性鱼的食物有1 2来自植物 1 4来自草食鱼类 1 4来自以草食鱼类为食的小型肉食鱼类 按能量流动效率20 计算 该杂食性鱼从出生到死亡 共需海洋植物 A 120kgB 160kgC 60kgD 100kg B 解析 根据题干 可绘出食物网如下 因此共需海洋植物为4 1 2 5 4 1 4 5 5 4 1 4 5 5 5 160kg 方法归纳 在能量分配比例已知时 直接根据已知的能量传递效率按实际的食物链条数计算 2 在能量分配比例已知但能量传递效率未知时的能量计算 典例精析 例9 下图食物网中 在能量传递效率为10 20 时 假设每个营养级的生物从前一营养级的不同生物处获得的能量相等 则人的体重每增加1kg 至少需要消耗水藻kg 975 解析 由题意知 人从大鱼和小鱼处获得的能量是相等的 小鱼从虾和水藻处获得的能量是相等的 而且 题中 至少 需要多少 应按能量传递的最大效率计算 计算方法如下 在 小鱼 大鱼 人 的传递途径中 大鱼的生物量至少为0 5 20 2 5kg 小鱼的生物量至少为2 5 20 12 5kg 在 小鱼 人 的传递途径中 小鱼的生物量至少是0 5 20 2 5kg 因此 小鱼的生物量总量至少为12 5 2 5 15kg 同理 在 水藻 水蚤 虾 小鱼 的传递过程中 水藻的生物量至少是15 2 20 20 20 937 5kg 在 水藻 小鱼 的传递过程中 水藻的生物量至少是15 2 20 37 5kg 因此 水藻的生物量总量至少为937 5 37 5 975kg 方法归纳 对于食物网中能量流动的计算 应先根据题意写出相应的食物链并确定各营养级之间的传递效率 按照从不同食物链获得的比例分别进行计算 再将各条食物链中的值相加即可 3 在能量分配比例未知时计算某一生物获得的最多 或最少 的能量 典例精析 例10 如下图食物网中 若人的体重增加1kg 最少消耗水藻 kg 最多消耗水藻 kg 解析 本题中 最短食物链为水藻 小鱼 人 传递效率按20 计算 设最少消耗水藻为x 则x 20 20 1 所以x 25 要求最多消耗就要选择水藻 水蚤 虾 小鱼 大鱼 人 传递效率按10 计算 设最多消耗为y 则y 10 5 1 y 105kg 25 105 方法归纳 课时练习六十一 一 选择题 每小题只有一个正确选项 1 在1957年 美国的生态学家H T Odum对佛罗里达州的银泉进行了生态系统营养级和能量流动情况的调查 下表是调查结果 表中的 分别表示不同的营养级 为分解者 GP表示生物同化作用所固定的能量 R表示生物呼吸消耗的能量 NP表示生物体贮存着的能量 NP GP R 下列叙述中正确的是 C 单位 102千焦 m2 年 A 生态系统能量流动的渠道可能是 B 能量在初级消费者和次级消费者之间的传递效率约为5 5 C 若该生态系统维持现在的能量输入 输出水平 则有机物的总量会增多D 营养级GP的去向中 未被利用的能量有一部分残留在自身的粪便中 2 下图为某生态系统能量流动示意图 下列说法正确的是 A 图中A所固定的能量是B C的能量之和B 若C增加1kg 则需要消耗A约41 6kgC B营养级的个体数量一定多于C的个体数量D 若B的数量越多 则C获得的能量越少 B 3 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 储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16 n A 4 下图为生态系统中食物链所反映出的能量流动情况 图中的箭头符号为能量的移动方向 单位为kcal m2 a 下列说法正确的是 在入射的太阳能中 生产者只利用了其中的1 左右 分解者可利用来自各营养级转移到 A 的所有能量 消费者营养级别越高 可利用的总能量越多 当人们把生产者当作食物时 比起其他营养级 可获得更多的能量A B C D B 5 下图表示某草原生态系统中能量流动图解 表示相关过程能量流动量 下列有关叙述正确的是 A 是流入该生态系统的总能量B 和 分别属于草和兔同化量的一部分C 图中 的值代表草 兔的能量传递效率D 分解者获得的能量最少 B 6 下图是某生态系统物质和能量流向示意图 下列有关叙述正确的是 A X1过程的完成必须依赖于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的状态时 X3过程的能量值约为X1过程能量值的1 4 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 C 7 某草原生态系统一条食物链A B C中 各种群对能量的同化 利用 传递等的部分数量关系如下表 已知该草原生态系统受到的太阳辐射为150000百万千焦 但其中14987百万千焦的能量未被生产者固定 下列有关计算不正确的是 单位 百万千焦 A 流经该生态系统的总能量为125B A净生产量为59 5C B呼吸消耗的能量为19D 能量从B到C的传递效率为14 3 C 8 发生汶川大地震的龙门山地震带是我国生物多样性保护的关键区域 80 的大熊猫种群 我国近1 5的特有种子植物均分布于此 据不完全统计 地震后植被毁损达到30 以上 还出现了200米宽 1公里长 30米厚的大型泥石流带 下图为地震毁损的某自然保护区人为干预下恢复过程的能量流动图 单位为103kJ m2 a 下列说法不正确的是 A 计算可知 肉食动物需补偿输入的能量值为5 103kJ m2 a B 由图可知营养级较高的生物 在这场地震中受到的影响较大C 在人为干预下 能量在第二营养级到第三营养级之间传递效率为15 6 D 流经该生态系统的总能量是生产者固定的太阳能 解析 流经该生态系统的总能量是生产者固定的太阳能及补偿输入的能量之和 D 二 非选择题 9 下图是一水域生态系统在一年之内的能量流动情况资料 能量单位 kJ m2 a 请分析回答下列问题 1 该系统的能量传递效率在之间 能量传递效率较低是因为 2 该水域生态系统的基础是 若将该图转换成能量金字塔 则自下而上第三层的能量为kJ m2 a 3 第四营养级生物同化的能量为 kJ m2 a 其最终去向是 4 研究该系统能量流动是为了 5 5 16 2 大部分能量被各营养级生物自身呼吸作用消耗 另有一部分能量流向分解者 生产者 383 21 呼吸消耗和被分解者利用 帮助人们科学规划 设计人工生态系统 使能量得到最有效的利用 帮助人们合理地调整生态系统中能量流动的关系 使能量持续高效地流向对人类最有益的部分 10 下图是某一水域生态系统在一年之内的能量流动情况资料 能流单位 103kJ m2 y 据图回答 1 流经该生态系统的总能量为 103kJ m2 y 2 从生产者到顶级肉食动物 碳元素主要以形式传递 按图中能量传递效率 若顶级肉食动物要获得1kJ能量 则生产者需具有kJ能量 计算结果保留1位小数 3 如果该水域发生重金属污染 则上述生物中体内的重金属含量最高 2081 有机物 416 2 顶级肉食动物 11 下图1是某生态系统能量流动的定量分析图解 代表三个营养级 能量单位为百万千焦 图2是该生态系统相关内容模式图 请据图回答 1 图1数据正确 但是有一箭头方向错误 请指出并改正 2 图1中未标记出 的呼吸量 其呼吸量应为 百万千焦 结果保留1位小数 呼吸消耗 应改为 呼吸消耗 9 0 3 图2若表示该生态系统中的食物网 则应做怎样的最小改正 共有 条食物链 4 图2若表示生态系统中的能量流动 C可表示 5 图2若表示生态系统的碳循环 C可表示 6 图2之所以可以表示上述生态系统中的食物网 能量流动和碳循环三种情况 合理性的解释为 去掉 C A 方向 6 非生物的能量 大气中的二氧化碳库 生态系统物质循环和能量流动的主渠道是生态系统的营养结构 12 下表是生态学家对某弃耕多年的荒地进行调查后 绘制的其中一条食物链的3个营养级 植物 田鼠 蛇 的能量分析表 单位 J hm2 a 1 流经该生态系统的总能量是J hm2 a 这部分能量是由表中 填字母 所固定的全部太阳能 0 2 48 1011 A 植物 2 请就表格中研究的对象用箭头和文字表示出该生态系统中的C元素流动模型 3 第二营养级到第三营养级的能量传递效率为 第一营养级到第二营养级的能量传递效率为 4 该荒地的群落演替类型为 3 2 0 3 次生演替 5 下图为地震毁损的某自然保护区人为干预下恢复过程的能量流动图 单位为103kJ m2 y 在人为干预下 能量在第二营养级到第三营养级之间传递效率为 15 6 13 下图甲为北极冻原生态系统中部分生物构成的食物网 图乙虚线方框内表示一个生态系统 箭头表示该生态系统能量流动的方向 请据图回答 1 图甲中雪兔和狼之间明显的种间关系是 2 假如北极狐的食物1 2来自雷鸟 1 8来自植物 且该系统能量从生产者到消费者的传递效率为10 从消费者到消费者的能量传递效率为20 如果北极狐种群增加的能量为80kJ 若不考虑其他变化的影响 则植物增加的能量是kJ 3 图乙中C代表生态系统中的成分是 捕食 3600 分解者 4 下表表示图乙生态系统的能量流动情况 分析上表可知 流入该生态系统的总能量为 106J 从第二营养级到第三营养级的能量传递效率为 从能量输入和输出来看 该生态系统的总能量是否增加 900 18 增加 是 解析 从图中可以看出雪兔和狼之间只有一个箭头联系 二者没有共同的食物来源 因此二者明显的种间关系是捕食 北极狐的能量有三个来源 雷鸟提供1 2 植物提供1 8 还有雪兔提供3 8 若北极狐增加能量80kJ 则植物增加的能量为 80 1 2 20 10 80 1 8 10 80 3 8 20 10 3600kJ 从图乙中可以看出C为分解者 A为生产者 B D分别为初级消费者和次级消费者 流入生态系统的总能量为生产者固定的太阳能 即900 106J 第二营养级传递到第三营养级的传递效率为18 100 100 18 从能量的输入和输出来看 能量的输入大于输出 因此生态系统的总能量正在增加 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全