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第33講 生態(tài)系統的能量流動和 物質循環(huán),,第九單元 生物與環(huán)境,[考綱考頻] 生態(tài)系統中物質循環(huán)和能量流動的基本規(guī)律及應用 Ⅱ(3年16考),,第九單元 生物與環(huán)境,一、生態(tài)系統的能量流動,生態(tài)系統能量流動示意圖,1．補充圖中標號代表的內容 甲：_______________，乙：_______________， 丙：_______________，?。篲______________， 戊：_______________。 2．生態(tài)系統所需能量的最終來源：__________。 3．據圖補充食物鏈中甲營養(yǎng)級能量的去向 (1)通過自身_____________以_________的形式散失。 (2)被_______________同化。 (3)殘枝敗葉、遺體殘骸等被_____________分解。 (4)未被利用。,生產者,初級消費者,次級消費者,呼吸作用,分解者,太陽能,呼吸作用,熱能,下一營養(yǎng)級,分解者,4．特點：____________和_______________。,單向流動,逐級遞減,6．研究意義 (1)幫助人們科學規(guī)劃、設計人工生 態(tài)系統，使能量得到最有效的利用。 (2)幫助人們合理地調整生態(tài)系統中 的_______________，使能量持續(xù)高 效地流向____________________。,能量流動,對人類最有益的部分,思考：消費者攝入的能量、同化的能量、輸入的能量與糞便中的能量有什么關系？ 提示：同化的能量＝輸入的能量＝攝入的能量－糞便中的能量。,二、生態(tài)系統的物質循環(huán) 1．物質循環(huán) (1)概念：組成生物體的各種元素在_______________與_______________間不斷地循環(huán)的過程。 (2)特點：__________、反復利用、____________。 (3)與能量流動的關系：二者同時進行，相互依存，不可分割。 (4)意義：通過能量流動和物質循環(huán)使生態(tài)系統中的各種組成成分緊密地聯系在一起，形成一個統一整體。,生物群落,無機環(huán)境,全球性,循環(huán)流動,2．碳循環(huán) (1)碳在無機環(huán)境中的存在形式：_________和碳酸鹽。 (2)碳在無機環(huán)境與生物群落之間的循環(huán)形式：___________ (主要)。 (3)循環(huán)過程：碳從無機環(huán)境到生物群落是通過__________作用、_______________作用實現的；從生物群落到無機環(huán)境則是通過______________________和_____________________實現的。,CO2,CO2,光合,化能合成,動植物的細胞呼吸,微生物的分解作用,3．溫室效應 (1)形成原因：大量化學燃料的燃燒，大氣中的__________含量迅速增加，打破了生物圈中碳循環(huán)的平衡。 (2)影響：導致_______________，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。,CO2,氣溫升高,1．從生態(tài)學角度分析，生態(tài)系統中流動的能量最初來源于 ( ) A．光合作用 B．高能化學鍵 C．綠色植物 D．太陽光能 解析：除極少的特殊情況外，地球上所有的生態(tài)系 統所需要的能量都來自太陽能，生態(tài)系統中的生產者通過光 合作用，把太陽能固定在它們所制造的有機物中，這樣太陽 能就轉變?yōu)榛瘜W能輸入生態(tài)系統的第一營養(yǎng)級。另外，做此 類題時要注意審題，題目中為“能量最初來源于”，故答案為D。,D,2．如圖為生態(tài)系統能量流動的部分圖解，①代表一定的能量值。下列相關敘述中，正確的是( ) A．生態(tài)系統的能量流動是循環(huán)進行的 B．能量在沿食物鏈流動時逐級遞減 C．次級消費者屬于第二營養(yǎng)級 D．圖中①代表呼吸作用所消耗的能量,B,解析：生態(tài)系統的能量只能單向流動，不能循環(huán)，故 A項 錯誤；能 量流動 的特點之一就是沿 食物 鏈流動的 方向逐級遞減，故B項正確；次級消費者屬于第三營養(yǎng)級，故C項錯誤；①代表被分解者分解生產者的遺體 和殘骸中所含有的能量，故D項錯誤。,C,解析：圖中只有生物成分之間及微生物與大氣中CO2間的碳流動過程，缺乏植物和動物與大氣間的CO2交換過程，大氣中的CO2進入生物群落主要依賴于植物的光合作用，生物群落中的碳進入大氣主要通過植物、動物和微生物的呼吸作用(圖中已有微生物的分解作用)。,D,解析： “陽春布德澤，萬物生光輝”主要體現的是環(huán)境對生物的影響。,考點一 利用過程圖分析生態(tài)系統的能量流動,考點二 碳循環(huán),1．結合下圖探究以下問題,考點一 利用過程圖分析生態(tài)系統的能量流動,(1)圖解分析：流入某一營養(yǎng)級的一定量的能量在一定時間內的去路可有四條： ①_______________； ②___________________； ③被_______________分解利用； ④未被自身呼吸消耗，也未被下一營養(yǎng)級和分解者利用，即“_______________”。如果是以年為單位研究，這部分的能量將保留到下一年。 (2)能量的散失：散失的能量是通過生產者、消費者和分解者的_______________分解有機物而產生的，最終以_______________形式散失。,自身呼吸消耗,流入下一營養(yǎng)級,分解者,未利用,呼吸作用,熱能,2．能量流動的特點及其原因 (1)單向流動。 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_______________是長期自然選擇的結果，是不可逆轉的。 ②各營養(yǎng)級通過_________________________________________________，因此能量流動無法循環(huán)。 (2)逐級遞減。 ①各營養(yǎng)級生物都會因_____________消耗大部分能量。 ②各營養(yǎng)級的能量都會有一部分流入_______________，包括未被下一營養(yǎng)級生物利用的部分。,捕食關系,呼吸作用所產生的熱能不能被生物群落重復利用,呼吸作用,分解者,深度思考 1.分析下圖A、B、C分別代表什么？ ___________________________,2.分析右圖。 次級消費者糞便中的能量直接來自A、B、C中的哪一部分的能量？ ___________________________ 3.某同學繪制了如圖所示的能量流動圖解(其中W1為生產者固定的太陽能，A為呼吸量),由第一營養(yǎng)級到第二營養(yǎng)級的傳遞效率是多少？初級消費者用于生長、發(fā)育、繁殖的能量如何表示？B1表示的含義是什么？ ___________________________ 4．如圖是某湖泊的能量金字塔，a、b、 c、d 分別表示什么？d/c的值應為多少？ ___________________________,提示：1.A：同化量 B：生長、發(fā)育、繁殖的能量 C：分解者分解的能量 2．B 3．D1/W1 B2＋D2＋C2 未利用能量 4．第1、2、3、4營養(yǎng)級的同化量 10%～20%,1．下圖為某草原生態(tài)系統甲和乙兩種生物的能量流動簡圖，下列敘述正確的是( ) A．甲、乙和分解者共同構成該生態(tài)系統的生物群落 B．甲固定的能量為流入該生態(tài)系統的總能量 C．乙糞便中流向分解者的能量不屬于乙所固定的能量 D．圖中表示能量由無機環(huán)境(太陽能)進入生物群落，再由生物群落以熱能的形式散失到無機環(huán)境，體現出能量循環(huán)利用的特點,C,解析：該圖只是甲和乙兩種生物的能量流動簡圖，該草原生態(tài)系統不僅只有甲和乙兩種生物，所以甲、乙和分解者不會構成該生態(tài)系統的生物群落，甲固定的能量也不是流入該生態(tài)系統的總能量，A、B項錯誤；乙糞便中流向分 解者的 能量應該屬于甲所固定的能量，C項正確；生態(tài)系統中能量是不可循環(huán)利用的，D項錯誤。,2．下圖1為生態(tài)系統中食物鏈所反映的能量流動情況，圖中 的箭頭符號為能量的流動方向，單位為kcal/(m2·年)；圖2為 某一生態(tài)系統的能量金字塔，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；圖3為某生態(tài)系統 食物網的圖解。據圖分析不能得出的結論是( ),圖1,B,A．據圖1可知，在入射的太陽能中，生產者只利用了其中的1%左右 B．據圖2可知Ⅳ為分解者，相當于圖1中的A，能夠利用各營養(yǎng)級轉移來的能量 C．圖3中貓頭鷹體重每增加1 kg，至少消耗A約25 kg D．據圖可知，圖1中的生產者相當于圖2中的Ⅰ，相當于圖3中的A,解析：分析圖1數據可知，16 000/1 500 900≈1%，A項正 確；根據能量金字塔(圖2)的特點，可知Ⅰ為生產者、Ⅱ為初 級消費者、Ⅲ為次級消費者、Ⅳ為三級消費者，能量金字塔 中不包括分解者，B項錯誤；當貓頭鷹體重增加的1 kg全部 來自于食物鏈A→B→貓頭鷹，且傳遞效率為20%時，消耗 的A最少，為1÷20%÷20%＝25(kg)，C項正確；據圖可 知，圖2中的Ⅰ與圖3中的A均為生產者，D項正確。,歸納提煉 生態(tài)金字塔的識別 (1)圖1表示能量金字塔，每一階表示營養(yǎng)級所含能量的多 少。按能量流動逐級遞減，自下而上，營養(yǎng)級級別依次增 高，不會倒置。 (2)圖2可表示數量金字塔，在特殊情況下可倒置，如一株大 樹上，鳥、蟲、樹的數量關系。,(3)能量傳遞效率的應用 ①確定食物鏈中的營養(yǎng)關系。據能量傳遞效率10%～20%計 算，相鄰兩個營養(yǎng)級的能量差值在5～10倍左右，若能量差 值遠比五倍小，則應位于同一營養(yǎng)級。 ②能量傳遞效率的相關“最值”計算 能量在流經各個營養(yǎng)級時，上一營養(yǎng)級的能量大約有10%～ 20%傳到下一營養(yǎng)級，營養(yǎng)級越高，流入的能量越少。因此 食物鏈越長，能量損失越多。為了充分利用能量，應盡量縮 短食物鏈。有關能量的“最值”計算方法總結如下：,1．仔細觀察分析圖示，回答相關問題：,考點二 碳循環(huán),(1)碳進入生物群落的途徑：____________________________________。 (2)大氣中CO2來源 ①___________________________。 ②____________________。 ③____________________。 (3)分析溫室效應產生的原因 ①_______________的大量燃燒，產生CO2。 ②_____________，降低了對大氣中CO2的調節(jié)能力。 (4)緩解溫室效應的措施 ①_______________，減少化學燃料的燃燒。 ②______________、_______________，增加綠地面積。,生產者的光合作用或化能合成作用,生產者、消費者的呼吸作用,分解者的分解作用,化學燃料的燃燒,化學燃料,植被破壞,開發(fā)清潔能源,植樹造林,退耕還林還草,2．能量流動和物質循環(huán)的關系,生產者,分解者,深度思考 1．實現碳循環(huán)的關鍵環(huán)節(jié)(生態(tài)系統成分)是什么？ ___________________________ 2．下圖表示某池塘生態(tài)系統中碳循環(huán)模式圖： ①②過程中碳的傳遞形式分別是什么？ 該生態(tài)系統的復雜程度取決于哪一過程？(①、②、③) ___________________________,3．氣候變化與生態(tài)系統的碳循環(huán)密切相關，下表為A、B兩個不同時期陸地生態(tài)系統與大氣環(huán)境的碳交換情況。 表中哪一時期處于相對穩(wěn)定狀態(tài)？原因是什么？ ___________________________,提示：1.生產者和分解者。 2．CO2、含碳有機物 ② 3．表中A時期處于相對穩(wěn)定狀態(tài)，原因是碳的吸收量與釋放量相對平衡。,3．下圖分別表示人體不同液體間的物質交換和生態(tài)系統的碳循環(huán)過程，下列說法正確的有( ) ①乙中的d為分解者，a為生產者 ②人長期營養(yǎng)不良時，甲中c的滲透壓降低會引起組織水腫 ③甲中d處的 O2濃度最低 ④乙中c為消費者，其中的初級消費者一定為第二營養(yǎng)級 ⑤甲中的a、b、c、d構成人體內環(huán)境 ⑥乙中有3條食物鏈，其中b所處營養(yǎng)級貯存的能量最少,A,A．3項 B．4項 C．5項 D．6項 解析：甲圖中a為組織液、b為淋巴、c為血漿、d為細胞內 液，乙圖中a為生產者、b為分解者、c為消費者、d為空氣中 的二氧化碳，所以①錯誤；人長期營養(yǎng)不良會導致血漿滲透 壓降低，使組織液增多，引起組織水腫，②正確；組織細胞 進行新陳代謝，消耗氧氣，所以甲中的d細胞內液處O2濃度 最低，③正確；乙中c為消費者，食物鏈中初級消費者一定 為第二營養(yǎng)級，④正確；內環(huán)境由組織液、血漿和淋巴構 成，無細胞內液，⑤錯誤；乙中食物鏈只有a→c，⑥錯誤。,4．下圖是某生態(tài)系統的物質和能量流向示意圖(能量傳遞效 率按10%計算)。下列有關敘述正確的是( ) A．X1過程的完成必須依賴一種具有雙層膜結構的細胞器 B．X1過程吸收的CO2總量與Y1、Y2、Y3……及Z過程釋放的CO2總量相等 C．當該生態(tài)系統處于相對穩(wěn)定狀態(tài)時，X3過程的能量值約為X1過程能量值的1% D．Z1、Z2、Z3……過程提供的有機物中的碳將全部轉變?yōu)閆過程釋放的CO2中的碳,C,解析：圖示X1表示光合作用固定二氧化碳的過程，參與的生 物可能是綠色植物或原核生物藍藻等，X2、X3等表示動物通 過攝食同化有機物的過程，Y1、Y2等表示生產者和消費者通 過呼吸作用釋放二氧化碳的過程，Z表示分解者的分解作 用。一般情況下，X固定的二氧化碳大于Y和Z過程釋放的二 氧化碳總量，因為還有一部分有機物未被利用。當生態(tài)系統 到達動態(tài)平衡時，X3＝X1×10%×10%。Z1、Z2、Z3……過 程提供的有機物中的碳還有一部分轉化為分解者自身的有機 物中。,易錯點1 同化量≠攝入量 [點撥] 同化量：指被消費者消化吸收的物質所含有的能量。 攝入量：指被消費者攝入的物質所含有的能量。 同化量＝攝入量－糞便量。,易錯點2 能量傳遞效率≠能量利用效率 [點撥] (1)能量傳遞效率：能量在沿食物鏈流動的過程中，逐級減少，若以“營養(yǎng)級”為單位，能量在相鄰兩個營養(yǎng)級之間的傳遞效率約為10%～20%。 (2)能量利用效率：通?？紤]的是流入人體中的能量占 生產者能 量的 比值，或流 入最高營 養(yǎng)級 的能量占生產者能量的比值，或考慮分解者的參與，以實現能量的多級利用。,易錯點3 計算能量傳遞效率易出現的誤區(qū),易錯點4 識圖解題時因對物質循環(huán)的變式圖解分析不到位而出錯 [點撥] (1)弄清 碳循環(huán)過 程示意圖中 箭頭的方向及代表含義。 (2)將右圖換成字母，并嘗試判斷四種 成分(找依據)，如下面三種變式圖,1．判斷下列有關生態(tài)系統能量流動的敘述 (1)(2015·東北師大附中期末T25A)多吃肉食比多吃素食消耗的 糧食總量更多。( ) (2)(2013·四川卷T6B)稻田生態(tài)系統中，防治稻田害蟲可提高 生產者和消費者之間的能量傳遞效率。( ) (3)[2012·四川卷T31Ⅰ(3)]若在農田周圍合理植樹，可控制鼠 害，從而幫助人們合理地調整該生態(tài)系統中的能量流動關 系，使人們從中更多獲益。( ),√,×,√,(4)(2011·海南卷T21C)生態(tài)系統的食物鏈中營養(yǎng)級越高的生 物，其體型必然越大。( ) (5)[2010·海南卷T23(1)]驅動整個生態(tài)系統運轉的能量主要來 源于綠色植物固定的太陽能。( ) 2．判斷下列有關生態(tài)系統物質循環(huán)的敘述 (1)(2015·南京市高三質量檢測T20C)參與循環(huán)的物質是組成生 物體的各種化合物。( ) (2)(2013·天津卷T3A)光合作用推動碳循環(huán)過程，促進了生物 群落中的能量循環(huán)。( ),×,√,×,×,(3)[2010·海南卷T23(1)]碳在生物群落與無機環(huán)境之間的循環(huán) 主要以CO2的形式進行。( ) (4)(2010·全國卷ⅡT3D)植物可通過呼吸作用和光合作用參與 生態(tài)系統的碳循環(huán)。( ) (5)[2010·廣東卷T26(3)]由于過度的人工碳排放，破壞了生態(tài) 系統的碳平衡，導致大氣中二氧化碳濃度增加并引起全球氣 候變化。( ),√,√,√,