《2020版高考生物一輪復習 第9單元 第4講 生態(tài)系統(tǒng)的能量流動和物質循環(huán)教學案 新人教版》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《2020版高考生物一輪復習 第9單元 第4講 生態(tài)系統(tǒng)的能量流動和物質循環(huán)教學案 新人教版（12頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

1、第4講　生態(tài)系統(tǒng)的能量流動和物質循環(huán) [考綱展示]　生態(tài)系統(tǒng)中物質循環(huán)和能量流動的基本規(guī)律及應用(Ⅱ) 考點一| 生態(tài)系統(tǒng)的能量流動 1．能量流動的概念 生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、傳遞、轉化和散失的過程。 2．能量流動的過程 (1)能量流經第二營養(yǎng)級的過程 ①c代表初級消費者糞便中的能量。 ②流入某一營養(yǎng)級(最高營養(yǎng)級除外)的能量的去向 d：自身呼吸作用散失。 e：用于生長、發(fā)育、繁殖等生命活動的能量。 i：流入下一營養(yǎng)級。 f：被分解者分解利用。 j：未被利用的能量。 (2)能量流經生態(tài)系統(tǒng)的過程 ①流經生態(tài)系統(tǒng)的總能量：生產者固定的太陽能。 ②能

2、量流動渠道：食物鏈和食物網。 ③能量傳遞形式：有機物中的化學能。 ④能量散失途徑：各種生物的呼吸作用(代謝過程)。 ⑤能量散失形式：熱能。 3．能量流動的特點及原因分析 (1)能量流動是單向的，原因是：①能量流動是沿食物鏈進行的，食物鏈中各營養(yǎng)級之間的捕食關系是長期自然選擇的結果，是不可逆轉的。②各營養(yǎng)級通過呼吸作用所產生的熱能不能被生物群落重復利用，因此能量流動無法循環(huán)。 (2)能量流動是逐級遞減的原因是：①各營養(yǎng)級生物都會因呼吸作用消耗大部分能量。②各營養(yǎng)級的能量都會有一部分流入分解者，包括未被下一營養(yǎng)級生物利用的部分。 4．研究能量流動的意義 (1)幫助人們科學規(guī)劃、設計

3、人工生態(tài)系統(tǒng)，使能量得到最有效的利用。 (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)高效地流向對人類最有益的部分。 1．判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”) (1)生產者固定的能量除用于自身呼吸外，其余均流入下一個營養(yǎng)級。 (×) 提示：生產者固定的能量有三個去路，即呼吸散失、流入下一個營養(yǎng)級、流向分解者。 (2)一個生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)級越多，在能量流動過程中散失的能量越多。 (√) (3)初級消費者糞便中的能量屬于生產者同化的能量。(√) (4)一只狼捕食了一只兔子，該狼獲得了兔子能量的10%～20%。(×) 提示：能量傳遞效率是針對相鄰兩個營養(yǎng)級中

4、的所有生物而言，不針對個體。 (5)農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中，沼渣、沼液作為肥料還田，使能量能夠循環(huán)利用。(×) 提示：沼液和沼渣可以為農作物提供肥料，沼氣池發(fā)酵產生的沼氣又能成為人類的能源物質，實現了能量的多級利用，而能量不能循環(huán)利用。 (6)?；~塘可以提高生態(tài)系統(tǒng)的能量傳遞效率。(×) 提示：能量傳遞效率由兩營養(yǎng)級的同化量決定，外界因素不能改變能量傳遞效率，但?；~塘可以提高能量的利用率。 2．思考回答(規(guī)范表述) (1)必修3P96“思考與討論”的圖為?；~塘。該生態(tài)系統(tǒng)中有生產者桑樹等，但是在管理該魚塘過程中還要定期往水體中投入飼料，從生態(tài)系統(tǒng)的功能分析，其原因是什么？ 提示：生

5、產者固定的太陽能不足以滿足魚類的需要，且不斷地輸出經濟魚類，而其中的元素無法返回該生態(tài)系統(tǒng)。 (2)三峽水庫完成蓄水后，與上游水體相比，庫區(qū)中有機污染物的含量大大降低，氮磷等無機物的含量有所上升。請從能量流動的角度分析該過程發(fā)生的主要變化是什么？ 提示：分解者通過細胞呼吸，把有機物中的能量變成熱能散失。 某一營養(yǎng)級能量的來源與去路分析 (1)能量來源 (2)能量去向：流入某一營養(yǎng)級的能量去向可從以下兩個角度分析： ①定量不定時(在足夠長的時間內能量的最終去路) a．自身呼吸消耗；b.流入下一營養(yǎng)級(最高營養(yǎng)級除外)；c.被分解者分解利用。 ②定量定時：流入某一營養(yǎng)級的

6、一定量的能量在一定時間內的去路可有四條： a．自身呼吸消耗；b.流入下一營養(yǎng)級；c.被分解者分解利用；d.未利用，既未被自身呼吸消耗，也未被下一營養(yǎng)級和分解者利用，如果是以年為單位研究，這部分的能量將保留到下一年，因此“未利用”是指在有限的時間“還沒來得及被利用的能量”?？捎萌鐖D表示： 考法1　能量流動過程的分析 1．如圖為生態(tài)系統(tǒng)中能量流動的部分過程。下列敘述不正確的是 (　　) A．①中的能量來自生產者的同化作用 B．分解者利用的能量一定比a小 C．b為初級消費者用于生長發(fā)育和繁殖的能量 D．應在a處加上細胞呼吸散失的熱能箭頭 B　[A正確，①表示初級消費者

7、糞便中的能量來自生產者的同化作用；B錯誤，a表示被初級消費者同化的能量，分解者從生產者利用的能量不一定比a小；C正確，b為初級消費者用于生長發(fā)育和繁殖的能量；D正確，一個營養(yǎng)級同化的能量大部分通過呼吸作用以熱能形式散失，應在a處加上細胞呼吸散失的熱能箭頭。] 2．如圖表示在一個生態(tài)系統(tǒng)中，植物光合作用積累的有機物被植食動物利用的過程。下列有關敘述正確的是(　　) A．①⑤之和為輸入到生態(tài)系統(tǒng)的全部能量 B．植食動物糞便中的能量包含在⑦中 C．⑤⑥⑦⑧之和為流向分解者的能量 D．④占②的百分比為能量傳遞效率 B　[輸入到生態(tài)系統(tǒng)的全部能量是生產者固定的全部太陽能，等于植物呼吸消耗

8、的能量＋植物光合作用積累的有機物，A錯誤；植食動物糞便中的能量屬于植物同化量的一部分，并未被植食動物同化，B正確；⑧表示植食動物呼吸消耗的能量，并沒有流向分解者，C錯誤；能量傳遞效率為相鄰兩營養(yǎng)級間同化量的比值，植物同化量未知，D錯誤。] 考法2　能量流動特點的分析及相關計算 3．下列關于生態(tài)系統(tǒng)的能量流動的敘述中，錯誤的是(　　) A．由于生態(tài)系統(tǒng)的能量流動是逐級遞減的，所以營養(yǎng)級越高則所同化的能量就越少 B．由于散失的熱能不能被生產者重新固定，所以生態(tài)系統(tǒng)的能量流動是單向不可循環(huán)的 C．充分利用作物秸稈等可以提高能量傳遞的效率 D．能量流動和物質循環(huán)的渠道都是食物鏈和食物網

9、 C　[生態(tài)系統(tǒng)中的能量沿食物鏈流動時，部分能量以熱能的形式散失，部分能量被分解者所利用，所以營養(yǎng)級越高同化的能量就越少，A正確；生產者只能固定光能或化學能，而不能固定每個營養(yǎng)級及分解者所散失的熱能，所以生態(tài)系統(tǒng)的能量流動是單向的，B正確；生態(tài)系統(tǒng)的能量傳遞效率一般不能人為改變，充分利用作物秸稈只能提高能量利用率而不能提高能量傳遞效率，C錯誤；能量流動和物質循環(huán)的渠道都是食物鏈和食物網，D正確。] 4．圖1是一個由5種生物組成的食物網；圖2所示為桑基魚塘農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)局部的能量流動，圖中字母代表相應能量。據圖回答以下問題： (1)若圖1食物網中戊攝食丁和丙的比例為3∶1，丙攝食的兩種生物

10、所占比例相等，則戊每增加10 kg生物量，按10%的能量傳遞效率計算，需要消耗生產者________kg。 (2)圖2中的C和B1＋C1＋D1可表示桑樹和蠶用于________________的能量。蠶沙(糞便)投入魚塘供給魚食用，蠶沙中同化的能量屬于第________營養(yǎng)級所含的能量。 解析：(1)若圖1食物網中戊攝食丁和丙的比例為3∶1，丙攝食的兩種生物所占比例相等，則戊每增加10 kg生物量，按10%的能量傳遞效率計算，由甲→丁→戊這條食物鏈需要消耗甲10×÷10%÷10%＝750 kg。 由甲→丙→戊這條食物鏈需要消耗甲10×÷10%×÷10%＝125 kg。由甲→乙→丙→戊這條

11、食物鏈需要消耗甲10×÷10%×÷10%÷10%＝1 250 kg，因此共需要消耗生產者(甲)750＋125＋1 250＝2 125 kg。 (2)圖2中，流經生態(tài)系統(tǒng)的總能量是生產者固定的太陽能總量，應是A；桑樹呼吸作用所散失的熱能可用B表示，圖中的C表示凈光合作用，是桑樹用于生長、發(fā)育、繁殖等生命活動所需的能量，B1＋C1＋D1屬于蠶用于蠶生長、發(fā)育、繁殖等生命活動所需的能量。蠶沙中所含的能量是蠶未同化的能量，仍屬于其上一個營養(yǎng)級，即屬于第一營養(yǎng)級所含的能量。 答案：(1)2 125　(2)自身生長、發(fā)育、繁殖等生命活動　一 若在食物網中，某一營養(yǎng)級同時從上一營養(yǎng)級的多種生物中獲

12、得能量，計算某一生物獲得的能量或需要某一生物提供的能量時，首先，要注意某一生物“從不同食物鏈中獲得能量的比例”，或某一生物“給不同生物提供能量的比例”，然后按照各個單獨的食物鏈分別計算后合并。 ①順推法：能量流向調整，從前往后計算。即由植物下推，用“乘法”。 ②逆推法：能量來源調整，從后往前計算。即由高營養(yǎng)級前推，用“除法”。 考點二| 物質循環(huán)及其與能量流動的關系 1．物質循環(huán) (1)概念：組成生物體的各種元素在生物群落與無機環(huán)境之間不斷循環(huán)的過程。 (2)分析 ①物質：組成生物體的化學元素，如C、H、O、N、P、S等。 ②循環(huán)范圍(兩個支點)：生物群落和無機環(huán)境之間。

13、 ③特點：全球性，反復利用、循環(huán)流動。 2．碳循環(huán) (1)請寫出圖中各標號的名稱： a．生產者；b.消費者；c.呼吸作用；d.光合作用和化能合成作用；e.呼吸作用；f.化石燃料的燃燒。 (2)碳的存在形式與循環(huán)形式。 ①在生物群落和無機環(huán)境間：主要以CO2形式循環(huán)。 ②在生物群落內部：以含碳有機物形式傳遞。 ③在無機環(huán)境中：主要以CO2和碳酸鹽形式存在。 (3)碳進入生物群落的途徑：生產者的光合作用和化能合成作用。 (4)碳返回無機環(huán)境的途徑。 ①生產者、消費者的呼吸作用。 ②分解者的分解作用。 ③化石燃料的燃燒。 3．溫室效應 (1)形成原因：大量化石燃料的燃

14、燒，導致大氣中的CO2含量迅速增加，打破了生物圈中碳循環(huán)的平衡。 (2)主要影響：使氣溫上升，加快極地和高山冰川的融化，導致海平面上升，進而對人類和其他許多生物的生存構成威脅。 (3)解決思路：減少化石燃料的燃燒，植樹造林，開發(fā)清潔能源。 4．能量流動和物質循環(huán)的關系 (1)區(qū)別 項目 能量流動 物質循環(huán)(以碳循環(huán)為例) 形式 以有機物為載體 主要是無機物 特點 單向流動、逐級遞減 全球性、循環(huán)性 范圍 生態(tài)系統(tǒng)各營養(yǎng)級 生物圈(全球性) (2)聯系 ①兩者是同時進行的，彼此相互依存，不可分割。 ②物質作為能量的載體，使能量沿著食物鏈(網)流動；能量作為動

15、力，使物質能夠不斷地在生物群落和無機環(huán)境之間循環(huán)往返。 1．判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”) (1)生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)指的是CO2在無機環(huán)境和生物群落中的往復循環(huán)。(×) 提示：碳循環(huán)指的是碳元素的循環(huán)，而不是含碳化合物的循環(huán)。 (2)大氣中的CO2進入生物群落的唯一方式是光合作用。(×) 提示：CO2從無機環(huán)境進入生物群落的方式有兩種：光合作用和化能合成作用。 (3)物質在生物之間的傳遞通常是通過食物鏈進行的。(×) 提示：物質在生物之間沿著食物鏈和食物網進行傳遞。 (4)物質循環(huán)和能量流動是兩個相對獨立的過程。(×) 提示：能量流動與物質循環(huán)都沿著食物鏈與食物

16、網進行，物質作為能量的載體，能量作為物質循環(huán)的動力，二者同時進行，彼此相互依存，不可分割。 (5)生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)和能量流動的渠道都是食物鏈和食物網，所以物質和能量都是循環(huán)往復的。(×) 提示：物質循環(huán)是往復的，而能量流動是單向的。 2．思考回答(規(guī)范表述) (1)生產者和分解者在碳循環(huán)過程中的作用分別是什么？ 提示：生產者通過光合作用和化能合成作用把二氧化碳合成有機物。分解者通過分解作用把有機物分解成二氧化碳。 (2)微生物分解作用與微生物的細胞呼吸相同嗎？ 提示：不相同。微生物分解作用包括細胞呼吸以及通過分泌酶將大分子有機物分解成小分子有機物。 對物質循環(huán)過程中相關圖

17、解的識別 (1)圖1——先根據雙向箭頭判斷：a和b應為生產者和非生物的物質和能量，不能寫“無機環(huán)境”，也不能寫“生物類別”。再根據a→c判斷：c為消費者，剩下的d為分解者。 (2)圖2——根據a與c之間的雙向箭頭及a有多個指出箭頭，c有多個指入箭頭判斷：a是生產者，c是非生物的物質和能量。根據a、b、d的箭頭都流向e，可進一步判斷：b是初級消費者，d是次級消費者，e是分解者。 (3)圖3——根據a與e之間的雙向箭頭及a有多個指入箭頭e有多個指出箭頭判斷：a為非生物的物質和能量，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

18、者。整個圖解中，食物鏈是e→f→d→b。 考法1　碳循環(huán)的過程及特點分析 1．如圖為生態(tài)系統(tǒng)中碳循環(huán)的模式圖。相關敘述正確的是(　　) A．甲代表生產者，①可以代表化能合成作用 B．在食物鏈中占有碳元素最多的營養(yǎng)級可能是甲 C．該生態(tài)系統(tǒng)中的消費者為乙、丙 D．碳元素在甲、乙、丙、丁間以含碳有機物的形式傳遞 B　[據題圖分析，甲是生產者，乙是消費者，丙是分解者，丁是大氣中的二氧化碳庫，則①表示呼吸作用，A、C錯誤；根據能量傳遞的逐級遞減的特點可知，甲含有能量最多，則其含有的碳元素也最多，B正確；碳元素在甲、乙、丙間以含碳有機物的形式傳遞，而與丁之間的

19、傳遞形式是二氧化碳，D錯誤。] 2．(2019·山東省第二次大聯考)如圖表示某生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)示意圖，圖中箭頭表示碳流動的方向。下列有關分析錯誤的是(　　) A．丙和乙的種間關系為捕食和競爭 B．若缺少甲和丁該生態(tài)系統(tǒng)將會崩潰 C．該生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)有其自身的運行規(guī)律 D．照射在甲上的太陽能是流經該生態(tài)系統(tǒng)的總能量 D　[析圖可知，甲為生產者，乙為初級消費者，丙為次級消費者，丁為分解者。丙和乙都以甲為食，且丙捕食乙，A正確；生產者和分解者是生態(tài)系統(tǒng)的必不可缺少的成分，B正確；碳循環(huán)是在每個生態(tài)系統(tǒng)獨特的營養(yǎng)結構基礎上實現的，有其自身的運行規(guī)律，C正確；生產者固定的太陽能是流經該

20、生態(tài)系統(tǒng)的總能量，僅是接收到的太陽能很小的一部分，D錯誤。] 考法2　物質循環(huán)和能量流動的關系分析 3．(2018·唐山市高三摸底)如圖為一個簡化的生態(tài)系統(tǒng)能量流動和物質循環(huán)示意圖，對圖中箭頭的含義表述錯誤的是(　　) A．④和⑤可表示生物群落中能量的散失 B．⑤可表示生物群落中的物質回歸無機環(huán)境 C．②表示能量在生物體之間單向流動 D．①可表示碳元素從二氧化碳轉變?yōu)橛袡C物 A　[讀圖可知，生物群落中能量的散失—④呼吸作用以熱能散失，生物群落中的物質回歸無機環(huán)境—⑤分解者的分解，A錯誤，B正確；能量在生物體之間單向流動，如圖中的②、③，C正確；碳元素從二氧化碳轉變成有機物—

21、①光合作用合成有機物，D正確。] 真題體驗| 感悟高考　淬煉考能 1．(2016·全國卷Ⅰ)在漫長的歷史時期內，我們的祖先通過自身的生產和生活實踐，積累了對生態(tài)方面的感性認識和經驗，并形成了一些生態(tài)學思想，如：自然與人和諧統(tǒng)一的思想。根據這一思想和生態(tài)學知識，下列說法錯誤的是(　　) A．生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)和能量流動有其自身的運行規(guī)律 B．若人與自然和諧統(tǒng)一，生產者固定的能量便可反復利用 C．“退耕還林、還草”是體現自然與人和諧統(tǒng)一思想的實例 D．人類應以保持生態(tài)系統(tǒng)相對穩(wěn)定為原則，確定自己的消耗標準 B　[生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)和能量流動有其自身的運行規(guī)律，人類只能認識并利用其運行

22、規(guī)律，不能改變它，故A項正確。生產者固定的能量可多級利用，但不能反復利用，故B項錯誤?！巴烁€林、還草”可防風固沙、涵養(yǎng)水源等，是體現自然與人和諧統(tǒng)一思想的實例，故C項正確。人類應以保持生態(tài)系統(tǒng)相對穩(wěn)定為原則，確定自己的消耗標準，避免過度消耗，破壞生態(tài)環(huán)境，故D項正確。] 2．(2016·全國卷Ⅲ)我國諺語中的“螳螂捕蟬，黃雀在后”體現了食物鏈的原理。若鷹遷入了蟬、螳螂和黃雀所在的樹林中，捕食黃雀并棲息于林中。下列敘述正確的是(　　) A．鷹的遷入增加了該樹林中蟬及其天敵的數量 B．該生態(tài)系統(tǒng)中細菌產生的能量可流向生產者 C．鷹的遷入增加了該生態(tài)系統(tǒng)能量消耗的環(huán)節(jié) D．鷹的遷入改變了

23、該生態(tài)系統(tǒng)能量流動的方向 C　[根據文字信息寫出食物鏈：植物→蟬→螳螂→黃雀→鷹，鷹的遷入會導致黃雀減少、螳螂增加、蟬減少等一系列變化，故A項錯誤。細菌一般是生態(tài)系統(tǒng)的分解者，分解者從動植物遺體、遺物中獲得的能量大部分會通過分解作用以熱能的形式散失，不會再被生產者利用，故B項錯誤。鷹的遷入使該生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈由4個營養(yǎng)級變?yōu)?個營養(yǎng)級，增加了該生態(tài)系統(tǒng)能量消耗的環(huán)節(jié)，故C項正確。鷹的遷入使該生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈營養(yǎng)級增加，但食物鏈還是只有一條，所以能量流動的方向未改變，故D項錯誤。] 3．(2018·全國卷Ⅱ)大型肉食性動物對低營養(yǎng)級肉食性動物與植食性動物有捕食和驅趕作用，這一建立在“威懾”與

24、“恐懼”基礎上的種間關系會對群落或生態(tài)系統(tǒng)產生影響，此方面的研究屬于“恐懼生態(tài)學”范疇?；卮鹣铝袉栴}： (1)當某種大型肉食性動物遷入到一個新的生態(tài)系統(tǒng)時，原有食物鏈的營養(yǎng)級有可能增加，生態(tài)系統(tǒng)中食物鏈的營養(yǎng)級數量一般不會太多，原因是_______________________________________________________ ____________________________________________________________。 (2)如果將頂級肉食性動物引入食物網只有三個營養(yǎng)級的某生態(tài)系統(tǒng)中，使得甲、乙兩種植食性動物間的競爭結果發(fā)生了反轉，即該生態(tài)系

25、統(tǒng)中甲的數量優(yōu)勢地位喪失。假定該反轉不是由頂級肉食性動物的直接捕食造成的，那么根據上述“恐懼生態(tài)學”知識推測，甲的數量優(yōu)勢地位喪失的可能原因是___________________________________________ _______________________________________________(答出一點即可)。 (3)若某種大型肉食性動物在某地區(qū)的森林中重新出現，會減輕該地區(qū)野豬對農作物的破壞程度。根據上述“恐懼生態(tài)學”知識推測，產生這一結果的可能原因有_________________________________________ ___________

26、____________________________________(答出兩點即可)。 解析：(1)從能量金字塔可以看出，在一個生態(tài)系統(tǒng)中，營養(yǎng)級越多，在能量流動過程中損失的能量就越多，因此，生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動一般不超過4～5個營養(yǎng)級。(2)根據題干信息“大型肉食性動物對低營養(yǎng)級肉食性動物與植食性動物有捕食和驅趕作用”，又這一種間關系是建立在“威懾”和“恐懼”基礎上的，且題干指出導致植食性動物甲在數量上的優(yōu)勢地位喪失不是由頂級肉食性動物的直接捕食造成的，因此，甲的數量優(yōu)勢地位喪失的可能原因是頂級肉食性動物對甲產生的“威懾”比乙高，甲因“恐懼”而逃離該生態(tài)系統(tǒng)的數量比乙多。(3)根據題中“恐懼生態(tài)學”的觀點可知，大型肉食性動物對野豬有捕食和驅趕的作用，故某大型肉食性動物的重新出現可能會使野豬的被捕食量增加，同時野豬也會因“恐懼”而減少采食，從而降低其對農作物的破壞程度。 答案：(1)生產者固定的能量在沿食物鏈流動過程中大部分都損失了，傳遞到下一營養(yǎng)級的能量較少　(2)甲對頂級肉食性動物的恐懼程度比乙高，頂級肉食性動物引入后甲逃離該生態(tài)系統(tǒng)的數量比乙多　(3)大型肉食性動物捕食野豬；野豬因恐懼減少了采食 - 12 -