2013高考专题复习3-4-2 生态系统的能量流动与物质循环

(对应学生用书P199)知识梳理一、生态系统的能量流动 1概念：生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。2起点：生产者固定太阳能开始。3总量：生产者固定的太阳能总量。4流动渠道：食物链和食物网。5特点：(1)单向流动：能量只能沿着食物链由低营养级流向高营养级。 (2)逐级递减每个营养级生物都因呼吸而散失部分热能。每个营养级生物总有一部分不能被下一营养级利用。传递效率为10%20%(形象地用能量金字塔表示)。6过程7研究意义(1)帮助人们科学规划，设计人工生态系统，使能量得到最有效利用，实现能量的多级利用。 (2)帮助人们合理地调整生态系统中能量流动关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。问题探究1：试比较摄取的能量、储存的能量、同化的能量三者之间的大小关系。提示：摄取的能量包含同化的能量和粪便量，储存的能量为同化 的能量减去呼吸消耗的能量。所以，三者大小关系是：摄取的能量同化的能量储存的能量二、物质循环 1概念：组成生物体的C、H、O、N、P、S等元素，不断进行着从无机环境到生物群落，又从生物群落到无机环境的循环过程，又称为生物地球化学循环。 2碳循环(1)无机环境中存在形式：CO2和碳酸盐盐。(2)生物群落中主要存在形式：有机物。(3)无机环环境与生物群落之间间的循环环形式是CO2。(4)特点：具全球性，可循环环利用。3能量流动动与物质质循环环的关系(1)二者同时进时进 行，彼此相互依存，不可分割。(2)物质质作为为能量载载体，使能量沿着食物链链(网)流动动；能量作为为动动力，使物质质能够够不断地在生物群落和无机环环境之间间循环环往返。问题探究2：在生物群落内部物质也是循环的吗？提示：物质循环发生在生物群落和无机环境之间。群落内部由于捕食关系不可逆转，所以群落内部物质是单向流动的。自主检测一、判断题 1生态系统中的能量流动是单向的，且是逐级递减的。( )【答案】 2相邻两个营养级的能量传递效率不会小于10%，也不会大于20%。( )【答案】 ×3研究能量流动，可合理设计人工生态系统，高效利用能量。()【答案】 4研究能量流动，可调整能量流动关系，使生产者固定的能量全部流向人类。( )【答案】 ×5参与循环的物质是组成生物体的各种化合物。( )【答案】 ×6物质和能量都是往复循环，重复利用的。( )【答案】 ×二、选择题 7用于初级消费者各器官、组织的生长和繁殖新的个体的能量叫做次级生产量。次级生产量实际上是( )A初级消费者摄取的能量B初级消费者同化的能量C摄取的能量减去呼吸消耗的能量D摄取的能量减去粪便量，再减去呼吸消耗的能量【解析】 次级生产量消费者保存在其体内的能量，也就是同化 量呼吸量；而同化量摄入量粪便量(未同化)，故选D。【答案】 D8第一营养级固定的总能量是a，第一营养级呼吸消耗的能量是b，第二营养级固定的能量是c。则第一营养级可提供给生态系统中的其他生物利用的能量是( )Aa BabCc Dbc【解析】 第一营养级提供给生态系统的能量即生产者的同化量 减去生产者自身呼吸消耗的能量，故选B。【答案】 B9如图是1000年2000年地球大气中的CO2含量(ppm)和每平方米热量(W/m2)的关系图(如图)，CO2含量从1860年第二次工业革命开始前后迅速上升，至1950年前后，上升曲线已几乎成直线态势。下列有关叙述中正确的是( )A碳在生物群落与无机环境之间的循环主要是以CO2和有机物的形式进行的 B从图中可以看出，温室效应与工业革命以后CO2浓度的升高有直接关系 CCO2含量迅速上升的主要原因是伐木毁林，光合作用吸收CO2减少引起的 D通过转基因技术培育速生林是保持大气中CO2含量稳定的唯一措施 【答案】 B三、非选择题 10(2011·南昌模拟)如图甲表示某生态系统中物质循环的部分图解，其中A、B、C、D构成生物群落。图乙表示此生态系统生物群落中的碳循环流动部分过程，请回答：(1)碳在无机环境与生物群落之间以及生物群落内部分别以_、_形式进行流动。(2)从生态系统的成分看，乙图中能发生过程的生物相当于甲图中的_，一般过程对于甲图中A而言，发生的场所是_(填细胞结构)。(3)生态系统中物质循环伴随着能量流动，若甲图补充DB，假设B获得的总能量为a，其中由A供能的比例为x，则按最低传递效率计算，D同化的总能量(y)与x的函数关系式为_。(4)据乙图，当某人进食后，_的分泌量增加，可促进进行。若此人为糖尿病患者，_(填序号)过程会加强，以补充能量的供应。【答案】 (1)CO2 有机物 (2)D 线粒体 (3)y90ax10a (4)胰岛素 (对应学生用书P200)考点1 生态系统的能量流动1.能量流动的特点(1)生态系统中能量的源头是太阳能，生态系统的能量流动是从绿色植物通过光合作用固定太阳能开始的。 (2)能量流动的途径是食物链和食物网。能量的变化情况是：太阳光能生物体中的化学能热能。因此热能是能量流动的最终归宿。能量以有机物为载体，以有机物中的化学能形式沿食物链流动。 (3)流入生态系统的总能量是指全部生产者所固定下来的太阳能的总量。(4)流入各级消费者的总能量是指各级消费者在进行同化作用时所同化的物质中含有的能量总量。 (5)能量流动是单向的原因：食物链各营养级的顺序是不可逆转的，这是长期自然选择的结果。 (6)能量在流动中逐渐递减的原因是：第一，各营养级的生物都会因细胞呼吸消耗相当大的一部分能量；第二，各营养级总有一部分生物未被下一营养级的生物所利用。 (7)能量的传递效率为10%20%的含义是指：“输入到一个营养级的能量中大约只有10%20%流动到下一个营养级”。这里“输入到一个营养级的能量”应是指流入这个营养级的总能量，“流动到下一个营养级”应是指下一个营养级同化的总能量。2能量流动的图解3生态金字塔能量流动模型象征含义能量沿食物链流 动过程中具有逐 级递减的特性生物个体数目在食 物链中随营养级升 高而逐级递减生物量(现存生 物有机物的总 质量)沿食物链 流动逐级递减 每一阶含 义食物链中每一营 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 物的总生物量典例1 (2011·河北唐山一模)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64%n【解析】 羊同化量摄入量粪便中的能量64%n。储存在羊体内的能量同化量呼吸作用散失量16%n。根据能量流动传递效率10%20%，故由羊流向下一营养级的能量为(10%20%)×64%n。【答案】 A1.食物网中，能量传递效率是指某营养级流向各食物链下一营养级的总能量占该营养级的比例。如2能量流动的分析方法(1)定量不定时分析：流入某一营养级的一定量的能量在足够长的时间内的去路可有三条：自身呼吸消耗；流入下一营养级；被分解者分解利用。 (2)定量定时分析：流入某一营养级的一定量的能量在一定时间内的去路可有四条：自身呼吸消耗；流入下一营养级；被分解者分解利用；未被自身呼吸消耗，也未被下一营养级和分解者利用，即“未利用”。如果是以年为单位研究，这部分的能量将保留到下一年。举一反三 1(2011·陕西高新区一中模拟)下图是能量流动的图解，对此图解的理解错误的是( )A图中方框的大小可表示该营养级生物所具有的能量的多少B该图中C所具有的能量为B的10%20%C该图中的A表示流经该生态系统的总能量D图中A具有的能量等于B、C、D的能量之和【解析】 生态系统能量流动过程中，能量流动是单向的、逐级 递减的，能量传递效率为10%20%，图中A为生产者，其固定的太阳能是流经该生态系统的总能量，A具有的能量大于B、C、D的能量之和。 【答案】 D2(2011·浙江宁波八校联考)科学家对生活在某生态系统的一个蜘蛛种群的能量进行定量分析，得出了能量流经这种肉食动物的有关数 据如下图所示(能量以种群的质量表示)，下列叙述正确的是( )被蜘蛛吃下未被蜘蛛同化的能量属于上一营养级同化量中的一部分 在食物链中，蜘蛛至少位于第三营养级 图中X代表用于蜘蛛生长、发育和繁殖的能量 根据图中的数据不能算出猎物种群和蜘蛛间的能量传递效率 A BC D【解析】 被蜘蛛吃下未被蜘蛛同化的能量属于上一营养级同化量中的一部分。蜘蛛是肉食动物，至少是次级消费者，位于第三营养级 。图中X是同化量中减去呼吸消耗的，代表用于蜘蛛生长、发育和繁殖的能量。猎物种群和蜘蛛间的能量传递效率是用蜘蛛的同化量除以猎物种群的同化量，储存在猎物种群有机物中的能量不是猎物种群的同化量的全部，不能算出猎物种群和蜘蛛间的能量传递效率。 【答案】 A3. (2011·青岛模拟)在如图食物网中，a表示动物性食物所占比例，若鸟要使体重增加x，至少需要生产者量为y，那么x与y的关系可表示为( )Ay90xa10x By20xa5xCy20xa5x Dy100xa10x【解析】 根据能量流动效率为10%20%，如果能量流动效率为20%，则y为：xa/20%/20%x(1a)/20%20xa5x；如果能量流动效率为10%，则y为xa/10%/10%x(1a)/10%90xa10x；所以20xa5xy90xa10x。【答案】 C考点2 生态系统的物质循环1.物质循环(1)物质：组成生物体的C、H、O、N、P、S等化学元素。硫循环氮循环2物质循环与能量流动的关系项目能量流动物质循环形式以有机物为载体无机物特点单向传递、逐级递减往复循环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 中往复循环的动力典例2 (2011·黄冈调考)小李高中毕业回到农村利用所学的生态学知识，在自家庭院搞了一个小生态农业。他在约167平方米的土地上，地下种天麻，地面养蘑菇和密环菌，空中架箱养蚯蚓，顶上搭葡萄架。需光的采光，不需光的享阴凉，各取所需，生活在各自的生态位置上。同时用蚯蚓喂鸡，鸡粪喂猪，猪粪汇集变沼气，沼气点灯做饭，沼渣做肥料，最大限度地利用了物质和能量。使这点土地产生出了年产值几万元的收入。请据此回答： (1)此生态系统的生产者是_，消费者是_，分解者是_。(2)该生态系统体现了_和_的多级利用，使系统中_和_的转化率达到最高程度。(3)请你设计绘出该生态系统物质和能量流动简图。 【解析】 (1)由题干信息可知，天麻、葡萄等进行光合作用的绿色植物为生产者；鸡、猪等直接或间接地以绿色植物为食的动物为消费 者；蚯蚓、蘑菇和密环菌等为分解者。(2)该生态系统为良性循环的生态农业体系，体现了物质、能量的多级利用，提高了物质和能量的转化率 与利用率。(3)绘制该生态系统物质和能量流动简图时，易错处在于能量流动图，考生常常受食物链的定式影响，使能量流动描绘不全。【答案】 (1)天麻、葡萄 鸡、猪 蚯蚓、蘑菇和密环菌(2)物质 能量 物质 能量 (3)见下图 绘制能量流动与物质循环图的要点由于物质在生物群落内部可循环流动、反复利用，而能量只能是单向流动，因而在生态系统内部绘制能量流动图时，生产者只有来自太阳能的箭头，不会有消费者及分解者或无机环境传来的能量，只有当论及物质循环时，才可能存在“相互传递”的“箭头”。另外，只要两者之间有有机物传