2013届新课标高中总复习(第1轮)生物(湖南专版)必修3 第11讲 生态系统的能量流动和物质循环.ppt

第第1111讲讲 生态系统的能量流动生态系统的能量流动和物质循环和物质循环一、有关“能量流动”复习中的知识点1.能量流动起点是从生产者固定的太阳光能,流经的总能量是该系统中全部生产者固定的太阳能2.能量流动渠道是食物链和食物网3.生态系统中能量的变化是:光能→生物体有机物 中的化学能→热能4.流入各级消费者的总能量是指各级消费者进行 同化作用过程中所同化的物质中含有的能量总和,消费者粪便中所含的能量不能计入排便生物所同化物质 中的能量5.能量单向流动的原因是:食物链中各营养级的顺 序不可逆转,这是长期自然选择的结果6.能量流动逐级递减的原因是:第一,各营养级的能 量大部分以呼吸作用产生的热能的形式散失掉;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,如枯枝败叶等7.生态系统能量传递效率10%~20%的含义:指一 个营养级的总能量约只有10%~20%传递到下一营养 级若按20%这一最高效率计算,则第n营养级所获得 的能量是第一营养级的(1/5) n-1例1】在生态系统中有关食物链与能量流动的 叙述，不正确的是( )A．能量沿食物链流动是单向的B．食物链越长，最高营养级上获得的能量越 少C．初级消费者越多，次级消费者获得的能量 减少D．生物种类越多，生态系统中的食物链越多C【解析】食物链和食物网是生态系统中的营养结构，生态系统中的物质和能量即沿该渠道单向 流动，但能量流动效率只有10%～20%，故A、B项正确；又因初级消费者越多，则次级消费者食 物充足，繁殖也快，次级消费者从初级消费者获 得的能量也就越多，故C项不正确；生物种类越多 ，则食物链也越多，故D项正确。

二、每个营养级能量的来源和去向【例2】调查某生态系统两个营养级的能量流动 关系如下图所示字母代表能量数值，若能量传递 效率是15%，下列关系正确的是( )A．C＝0.15B B．C＝0.15DC．C＝0.15(A＋B＋D＋E) D．B＝A＋D＋EA【解析】据图可知，某一营养级能量的去向是①呼吸消耗，维持自身生命活动；②部分能量传 递到下一营养级；③部分被分解者分解释放；④ 未被利用的一部分，由于去路有多条，故传递到 下一营养级的能量大约只占该营养级总能量的 10%～20%，因题中能量传递效率为15%，则图中 C＝0.15B 三、辨析生态系统物质循环的实质1．其范围是地球上最大的生态系统——生物圈 ，即物质循环具有全球性2．其“物质”主要是组成生物体的C、H、O、N 、P、S等基本元素，而不是糖类、脂肪、蛋白质等物 质3．“循环”是指基本元素在生物群落和无机环 境间的往复运动主要包括碳循环、氮循环等生 物群落在循环中起决定性作用，因生命物质与化学元 素间的转化主要是依靠机体内的生化反应实现 4．生态系统的物质循环离不开能量的驱动，“ 循环”过程中复杂的物质变化和能量转化伴随进行 ，因此，既没有单纯的物质移动，又没有孤立的能 量转化。

例3】下图是地球上各种水体相互转化示意图 ，请从生态系统的角度考虑，指出该图能体现生态 系统功能是( )A．能量流动 B．物质循环 C．信息传递 D．物质更新A【解析】图中体现了在生物与无机环境之 间的反复利用的物质是H、O元素所组成的水，而不是蛋白质、糖类、脂质这些生物界所特有 的物质，因此从生态系统角度考虑，该图能体 现生态系统的功能是物质循环四、明确生态系统的能量流动与物质循环的关系生态系统的主要功能就是生态系统的能量流动与 物质循环两大功能之间既有区别，又有联系1)区别：能量在生态系统内是单向流动的，能 量在逐级流动的过程中传递效率是很低的，逐级都 有大量的能量被消耗掉因此，生态系统要不断地从 外界获取能量(太阳能)，只有这样，生态系统的能 量流动才能持续下去至于生态系统的物质循环， 则是在生物群落和无机环境之间循环往复地进行着 的，这些物质是可以重复地被利用的2)联系：生态系统的能量流动是随着物质循环 进行的，但物质循环离不开能量的驱动能量的固 定、转移和释放，离不开物质的合成与分解等过程 ，反之亦然生态系统中的各种组成成分——非生 物的物质和能量、生产者、消费者和分解者，正是 通过能量流动和物质循环，才紧密联系在一起，形 成一个统一的整体，因此，既没有单纯的物质移动 ，又没有孤立的能量转化，两者互为因果、相辅相 成，不可分割。

能量流动和物质循环之间的关系可 用下图表示：【例4】我国北方处于平衡状态的某森林生态系 统，其碳素循环如下图，箭头和字母分别表示碳素 传递的方向和转移量下列选项正确的是( )A．夏季，ab＋c＋e B．秋季，e＋fc＋fA【解析】物质循环过程中伴随着能量流动，故图中箭头既可表示碳元素的传递方向，也可表示能量流 动方向，据图可知：夏季正是树木光合作用最旺盛的 季节，也是树木旺盛生长的季节，处于平衡状态的森 林生态系统，植物光合作用所固定的总能量a＞植物 呼吸作用所消耗的能量b＋流到动物体的能量c＋流到 分解者的能量e能量流动中几个问题 (1)生态系统中流入某一营养级的一定量的能量在足够 长的时间内的去路有三条：①自身呼吸消耗；②流入下 一营养级；③被分解者分解利用但这一定量的能量不 管如何传递，最终都以热能形式从生物群落中散失，生 产者源源不断地固定太阳能，才能保证生态系统能量流 动的正常进行 (2)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)。

3)能量在流经各个营养级时，上一个营养级的能量 大约有10%～20%传到下一个营养级，营养级越高， 能量越少因此食物链越长，能量损失越多为了充 分利用能量，应尽量缩短食物链有关能量“最值”计 算方法总结如下：(4)“摄入量”≠“同化量”摄入的物质除一部分被动物 吸收同化外，还有一部分以“粪便”形式排出体外1.(2011·福建)下表选项中，甲、乙、丙三者关系能用右 下图表示的是( )A【解析】 ①生态系统中碳循环为：②内环境三大组分的关系为：③生态系统的能量流向为：④甲状腺激素分泌的分级调节： 2.(2011·山东)6月5日是世界环境日，今年我国的世界 环境日主题是“共建生态文明，共享绿色未来”草原 是绿色生态环境的重要组成部分某草原生态系统的 食物网如图所示1)图中食物网较简单 ，因此，该草原生态系统的 能力较差，其稳定性也相应较低除图中所示的生物类 群外，该生态系统的生物组成成分还应有 才 能保证其物质循环的正常进行自动调节(或反馈调节，或负反馈调节) 抵抗力 分解者 (2)如果图中草能提供10000 kJ的能量，营养级间的能 量传递效率为10%～20%，那么鹰占据的营养级能够 得到的最低和最高能量值分为是 kJ和 kJ 。

若去除蛇，且狐的数量不变，则草原容纳鹰的数量 会 若外来生物入侵该区，则会导致草原的 锐减或丧失10400增加生物 多样性(或物种多样性)(3)影响图中兔种群数量变化的种间因素是 和若某年兔种群的K值为1000只，且1只兔和4只鼠 消耗的草量相等，其他条件不变的情况下，次年鼠的数 量增加400只，则兔种群的K值变为 只用标志 重捕法调查该 区的种群数量时，若部分标记个体迁出 ，则导致调查结 果 (填“偏高”或“偏低”) (4)草原干旱时，兔摄取水分减少，体内细胞外液渗透 压 ，引起 渗透压感受器兴奋，增 加抗利尿激素的释放，进而引起 对 水的重吸收增加，减少排尿量，以保持体内水平衡捕食 竞争900偏高升高下丘脑 肾小管和集合管【解析】(2)鹰处于第三、四营养级，鹰获得最低的能 量按处于第四营养级、传递效率为10%进行计算 (10000×10%×10%×10%＝10)；鹰获得的最高能量按处 于第三营养级、传递效率为20%计算(10000×20%×20% ＝400)3)由于兔和鼠属于同一营养级，两者存在竞 争关系。

对能量的利用效率相同，只是对草的利用数 量不同，400只鼠消耗的食物量正好等于100只兔子消 耗的食物量用n表示第一次标记的鼠数量，N表示鼠 的种群数量，m表示第二次捕获的带标记的个体数量 ，M表示第二次捕获的个体总数量，由于n/N＝m/M， N＝(n×M)/m，m由于迁出变小，故N会变大 3.(2011·天津)放牧强度可影响人工草地的物质循环和 能量流动图1是亚热带 某人工草地在不同放牧强度 下牧草净光合产量(净光合产量＝光合作用合成量－呼 吸作用消耗量)的变化图，G0为不放牧，G1～G3为放 牧强度逐渐增强据图回答： (1)5～10月份的最适放牧强度是 (从G0～G3中 选填)， 月份可被初级消费者利用的总能量最多 (2)与放牧草地相比，8月份不放牧草地净光合产量明 显偏低的原因有 (多选)A．过多枝叶对下层植物有遮光作用B．植株衰老组织较 多C．缺少动物粪尿的施肥作用D．草地生态系统的物质循环加快G2 6A、B、C(3)据图1分析，为使牧草净光合产量维持在最高水 平，4～10月份需要采取的放牧措施是4月份不放牧， 5～10月份放牧强度保持在G2水平(4)牧草的光合作用强度可用单位时间和面积的 来表示。

(5)在牧草上喷洒32P标记的磷肥，检测32P在初级和 次级消费者中的放射强度，结果见图2，其中A消费 者处于第 营养级 (6)在生态系统的生物成分中，生产者体内的32P除被 消费者利用外，还有部分进入 有机物合成量(CO2消耗量或O2生成量)二分解者【解析】由图1可知最适放牧强度是各月份净光合产量最 大时的放牧强度，故为G2，且6月份净光合产量最高8月 份不放牧草地净光合产量明显偏低的可能原因：①枝叶过 多，但光合面积并未增加，呼吸作用消耗增加；②植物衰 老组织增加，光合作用能力降低；③动物粪尿中含有植物生长发育必需的矿质元素，能够促进植株生长、发育，提 高净光合产量牧草的光合作用强度即为光合作用表观强 度，所以可表示为单位时间和面积的有机物合成量(或CO2 消耗量或O2生成量)牧草中的32P会随食物链中的营养级 的升高含量增多而放射性增强，因此A为初级消费者，B为 次级消费者生产者体内的含32P有机物还有一部分被分解者吸收利用4.(2011·河南漯河期末)如图所示生态系统中能量流动 图解部分示意图，①②③④⑤⑥⑦各代表一定的能量 值，下列各项不正确的是( )AA．次级消费者的粪便中的能量去路包括在④途径中 B．从能量关系看②＞③＋④ C．一般情况下，②为①的10%～20% D．由于生物与生物之间吃与被吃的关系不可逆转， 所以能量流动具有单向性【解析】次级消费者的粪便中的能量是属于初级 消费者所同化的能量，其去路包括在⑥途径中。

图中②③分别代表次级消费者和三级消费者同化 的能量，④代表次级消费者流向分解者的能量， 每一营养级同化的能量除了流向下一营养级、被 分解者分解之外，大部分通过呼吸消耗以热能的 形式散失从能量关系看②＞③＋④ 5.(2011·阳江一模)研究者对某水域浮游生物群落进行 调查，绘制出如图所示能量金字塔，下列有关说法正 确的是( )DA．该群落共有4个营养级 B．该群落中各营养级之间的能量传递 效率在10%～ 20% C．该水域受到酱油厂废水的污染后，生产者的数量会 明显的增多 D．调查该 群落中浮游生物的种类及数量一般用的方法 是样方法【解析】由金字塔图显示，该群落共有3个营养级(生 产者、初级消费者和次级消费者)第一营养级(生产 者)主要通过光合作用获得能量，其他营养级(各级消 费者)通过摄取食物获得能量，由图知该群落中从生 产者到初级消费者。