2020版高考生物一轮复习12.2生态系统的能量流动和物质循环课件苏教版必修3.pptx

1、第2讲 生态系统的能量流动和物质循环,-2-,自主梳理,核心突破,考向感悟,生态系统中的能量流动 生态系统的能量流动,输入 传递 转化,散失,太阳,光合作用,食物链 食物网,-3-,自主梳理,核心突破,考向感悟,呼吸作用,生长、发育和繁殖,有机物,分解者,下一营养级,-4-,自主梳理,核心突破,考向感悟,单向,低营养级 高营养级,逆转,循环流动,逐级递减,10%20%,营养级,45,-5-,自主梳理,核心突破,考向感悟,人工生态系统,最有效,能量流动,最有益,-6-,自主梳理,核心突破,考向感悟,(1)流经农村和城市两个生态系统的总能量均是其植物所固定的太阳能。( )(2)富营养化水体出现水华

2、现象,可以说明能量流动的特点。( )(3)食物链各营养级中10%20%的能量会被分解者利用。( ),提示:城市生态系统中的总能量包括人工投入的能量。,提示:水体富营养化是指水中富含大量的氮、磷等元素导致蓝藻等生物吸收营养后大量繁殖,蓝藻吸收无机盐不属于能量流动范畴。,提示:食物链中各营养级之间的能量传递效率为10%20%,而不是10%20%传向分解者。,-7-,自主梳理,核心突破,考向感悟,(4)防治稻田害虫,可提高生产者和消费者之间的能量传递效率。( )(5)生态系统中的能量可被多级循环利用,从而大大提高能量的利用率。( )(6)直接以低营养级的生物为食将消耗生态系统更多的能量。( ),提示

3、:在食物链中,通过防治害虫只能提高能量利用率,使得能量朝有利于人的方向流动,而不能提高能量传递效率。,提示:能量是不循环的,只能单向流动。,提示:降低人在食物链中的营养级可节约更多的粮食。,-8-,自主梳理,核心突破,考向感悟,1.能量流动的过程图解,-9-,自主梳理,核心突破,考向感悟,相关分析如下表:,-10-,自主梳理,核心突破,考向感悟,2.流入某一营养级的能量来源和去路,-11-,自主梳理,核心突破,考向感悟,(2)能量去路:流入某一营养级(最高营养级除外)的能量去路可从以下两个角度分析: 定量不定时(时间足够长)能量的最终去路,-12-,自主梳理,核心突破,考向感悟,特别提醒(1)

4、消费者摄入能量=消费者同化能量+粪便中的能量,即动物粪便中的能量不属于该营养级的同化能量,应为上一个营养级固定或同化的能量。 (2)消费者同化能量=呼吸消耗+用于生长、发育和繁殖 (3)用于生长、发育和繁殖=分解者分解利用+下一营养级摄入,定量定时: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,即a.自身呼吸消耗;b.流入下一营养级;c.被分解者分解利用;d.未被自身呼吸消耗,也未被下一营养级和分解者利用,即“未被利用”,如果是以年为单位研究,这部分的能量将保留到下一年。,-13-,自主梳理,核心突破,考向感悟,3.能量流动特点及原因分析 (1)单向流动 能量流动是沿食物链进行的,食

5、物链中各营养级之间的捕食关系是长期自然选择的结果,是不可逆转的。 各营养级通过细胞呼吸所产生的热能不能被生物群落重复利用,因此能量无法循环流动。 (2)逐级递减 各营养级生物都会因呼吸作用消耗大部分能量。 各营养级的能量都会有一部分流入分解者,包括未被下一营养级生物所利用的部分。,-14-,自主梳理,核心突破,考向感悟,4.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。不同的金字塔能形象地说明营养级、生物量、生物数量之间的关系,是定量研究生态系统的直观体现。,-15-,自主梳理,核心突破,考向感悟,-16-,自主梳理,核心突破,考向感悟,易错易混(1)动物同化的能量不等于

6、摄入的能量。 动物同化的能量=摄入的能量-粪便中的能量,即摄入的食物只有部分被同化。例如兔子粪便中的能量,就不属于兔子同化的能量。兔子取食的生产者中的能量一部分被兔子同化,另一部分存留在兔子的粪便中。 (2)粪便中的能量不是该营养级同化量的一部分。 消费者产生的粪便中的能量不属于该营养级同化的能量,它实际上与上一营养级的遗体、残骸一样,属于上一营养级的未被利用的部分。,-17-,自主梳理,核心突破,考向感悟,1.下列关于生态系统能量流动的叙述,不正确的是 ( ) A.流经生态系统的总能量主要是绿色植物所固定的太阳能的总量 B.生态系统中流动的能量不包括各营养级的呼吸量 C.生态系统的能量流动是

7、单向、不循环的 D.在生态系统中能量流动是逐级递减的,考向 生态系统的能量流动,答案,解析,-18-,自主梳理,核心突破,考向感悟,2.(2018江苏)某城市河流由于生活污水和工业废水的排入,水质逐渐恶化。经过治理后,河水又恢复了清澈。图1表示该河流的能量金字塔(甲、乙、丙为3种鱼,丁为1种水鸟,甲不摄食藻类,箭头指示能量流动方向),图2表示部分能量流动关系(图中数字表示同化的能量)。请回答下列问题。,图1,-19-,自主梳理,核心突破,考向感悟,图2,-20-,自主梳理,核心突破,考向感悟,(1)图1所示食物网中,遗漏了一条能量流动途径,该条途径是 。 (2)图1所示食物网中,次级消费者是

8、,丁与丙之间的种间关系是 。 (3)根据图1分析,除了图2中已经标出的能量去向之外,乙的能量去向还有 。 (4)结合图2分析,图1所示食物网中第一营养级到第二营养级能量的传递效率 (在“大于”“小于”或“等于”中选择)7.6%。 (5)经检测,水体中含有某种可被生物富集的农药,推测此农药含量最高的物种是 。 (6)从生态学角度解释,污染物排放导致水质恶化的主要原因是 。,-21-,自主梳理,核心突破,考向感悟,答案 (1)水草甲丁 (2)丙和丁 捕食和竞争 (3)传递给丙、自身呼吸作用以热能形式散失 (4)大于 (5)丁 (6)河流生态系统自我调节(自我修复)能力有限,-22-,自主梳理,核心

9、突破,考向感悟,解析 本题考查生态系统的结构与功能的相关知识,属于对生命观念和科学思维的考查。(1)由题目所给信息“甲、乙、丙为3种鱼,丁为1种水鸟”和“图中丁既可以吃乙又可以吃丙”可推出丁还可以吃甲。(2)处于第三营养级的生物都是次级消费者,包括丙和丁。丁可以吃丙,两者之间存在捕食关系;丙和丁都可以吃乙,两者之间又存在竞争关系。(3)乙同化的能量的去向主要有三条:自身呼吸消耗;流向下一营养级(流向丙和丁);被分解者分解。(4)图2中水草、藻类到乙的能量传递效率为1 90025 000100%=7.6%;因为处于第二营养级的生物除乙外还有甲,图1所示食物网中第一营养级到第二营养级能量的传递效率

10、应大于7.6%。(5)根据生物富集理论,营养级越高的生物,其体内难降解的农药浓度越高;该食物网中,丁所处的营养级最高。(6)生态系统的自我调节能力有限,当外界干扰超出生物系统的自我调节能力时,生态平衡将被破坏。,-23-,自主梳理,核心突破,考向感悟,失分警示(1)能量传递效率是指营养级之间的同化量比值,而不是种群之间的同化量比值。 (2)热能由于不能被各个营养级所利用,所以不能再回到该生态系统中,因此生态系统在能量方面不能自给自足,需要源源不断地输入。,-24-,自主梳理,核心突破,考向感悟,3.某研究小组开展了对某湖泊中环境问题的研究,他们首先选取了该湖泊中5种不同的生物A、B、C、D、E

11、,并对其进行消化道内食物组成的分析,然后又请当地湖泊研究所的专家对这5种生物体内2种污染物的含量进行了测定,如下表所示。下图表示该湖区部分生物之间的能量流动关系(单位为103 kJm-2a-1)。分析回答下列问题。,-25-,自主梳理,核心突破,考向感悟,(1)表中生物可能形成的食物链有 条,当看到附近绿色明显减少时,水蚤会迅速移至他处另觅食物,这体现了生态系统的 功能。 (2)图中丙所代表的生物成分为 ,图中显示输入该系统的能量是 。,-26-,自主梳理,核心突破,考向感悟,(3)若该系统中小球藻每年固定的能量不变,由于某种因素的影响使得河蚌的食物比例由原来的CE=11调整为21。则该生态系

12、统中传递给河蚌B的能量理论上是原来的 倍(能量传递效率按10%计算,保留小数点后一位数字)。,答案:(1)3 信息传递 (2)分解者 光能、有机物中的化学能 (3)1.4 (4)75,(4)某段时间人们用标志重捕法调查鱼(甲)的种群密度,调查的总体积为2 km3,随机选取多处样方,若第一次捕捞了30条全部标志后释放,一段时间后进行第二次捕捞,在第二次捕捞到的鱼(甲)中,未标志的有40条、标志的有10条。由此可估算出该鱼类种群在该时期是 条/km3。,解析: (1)根据表中食物关系,可推知构成的食物网为 :,一共有3条食物链。当看到附近绿色明显减少时,水蚤移至他处另觅食物,这体现了生态系统具有信

13、息传递的功能。 (2)图中甲、乙、丙、丁分别表示生产者、初级消费者、分解者、次级消费者;输入该生态系统的能量有生产者所固定的太阳能和输入的有机物中的化学能。 (3)假设小球藻固定的能量为a,在河蚌的食物比例为CE=11时,河蚌获得的能量为x,河蚌的能量有1/2来自C,1/2来自E,则有如下关系:x/210%+x/210%10%=a,解得x=a/55;在河蚌的食物比例为CE=21时,河蚌获得的能量为y,则有如下关系:2y/310%+y/310%10%=a,解得y=a/40。因此,yx=1.3751.4。(4)假设2 km3内鱼(甲)的数量为x,则x30=5010,x=150条,因此,1 km3

14、内鱼(甲)的数量为75条。,-27-,自主梳理,核心突破,考向感悟,-28-,自主梳理,核心突破,考向感悟,生态系统中的物质循环 1.生态系统的物质循环 (1)生态系统物质循环的概念理解 生态系统的物质循环又叫 。 物质指组成生物体的 等元素。 物质循环指组成生物体的元素在 的反复循环利用。 特点:具有 。 (2)碳循环:碳在无机环境中的存在形式主要是 和碳酸盐;在生物群落中的主要存在形式是 ;在无机环境与生物群落之间的主要循环形式是 。,生物地球化学循环,C、H、O、N、P、Ca,生物群落和无机环境间,全球性,CO2,有机物,CO2,-29-,自主梳理,核心突破,考向感悟,(3)温室效应:

15、等化石燃料的燃烧产生大量的二氧化碳、 等植被遭到大量的破坏,导致大气中的_的含量不断上升,产生了温室效应。 2.能量流动与物质循环的关系 二者是 进行的,彼此相互依存, 。能量的固定、储存、 和释放,离不开物质的合成和 等过程。物质作为能量的 ,使能量沿着 流动;能量作为 ,使物质在生物群落和 之间得以不断地循环往返。,煤、石油、天然气,森林,CO2,同时,不可分割,转移,分解,载体,食物链(网),动力,无机环境,-30-,自主梳理,核心突破,考向感悟,(1)无机环境中的物质可以通过多种途径被生物群落反复利用。( )(2)物质循环和能量流动是两个相对独立的过程。 ( )(3) 碳循环在生物群落

16、内部以CO2形式循环。( ),提示:物质可以在生物群落和无机环境之间循环往返。,提示:物质循环与能量流动相互依存、不可分割。,提示:碳循环在生物群落与无机环境之间以CO2形式进行。,-31-,自主梳理,核心突破,考向感悟,1.碳循环过程,-32-,自主梳理,核心突破,考向感悟,(1)碳进入生物群落的途径:生产者的光合作用或化能合成作用。,(3)温室效应的产生原因 化石燃料的大量燃烧,产生大量CO2。 植被遭到破坏,降低了对大气中CO2的调节能力。,-33-,自主梳理,核心突破,考向感悟,4.物质循环与能量流动的关系,-34-,自主梳理,核心突破,考向感悟,2.物质循环的特点 (1)全球性:物质

17、循环的范围是生物圈。 (2)往复循环,重复利用:物质可以在无机环境和生物群落之间反复利用。 3.碳循环及存在形式 (1)在生物群落和无机环境间以CO2的形式循环。 (2)在生物群落内部以含碳有机物的形式传递。 (3)在无机环境中主要以CO2和碳酸盐的形式存在。,-35-,自主梳理,核心突破,考向感悟,考向1 物质循环 1.右图是生物圈中碳循环示意图,下列相关分析错误的是( )A.生物圈通过碳循环实现碳元素的自给自足 B.A是消费者,C是生产者,碳在各成分间以CO2的形式传递 C.对E过度开发利用会打破生物圈中碳循环的平衡 D.碳循环过程需要能量驱动,同时又是能量的载体,答案,解析,-36-,自

18、主梳理,核心突破,考向感悟,考向2 物质循环与能量流动的关系 2.下列与生态系统功能相关的描述,错误的是( ) A.碳在无机环境与生物群落之间以CO2的形式循环 B.物质与能量在生物与环境之间循环流动,信息的流动只在生物之间发生 C.植物的光合作用和生物的残体分解是碳循环的一部分 D.全球气候变暖与地球上碳循环遭到破坏有关,答案,解析,-37-,自主梳理,核心突破,考向感悟,3.下列有关生态系统能量流动和物质循环的叙述,正确的是 ( ) A.一种蜣螂专以大象粪为食,则该种蜣螂获得了大象的物质,同时最多能获取大象所同化能量的20% B.当狼捕食兔子并同化为自身的有机物时,能量就从第一营养级流入第

19、二营养级 C.生产者通过光合作用合成有机物,能量就从非生物环境流入生物群落 D.生态系统的能量是伴随物质而循环利用的,答案,解析,-38-,一、能量流动的计算方法 1.已知某营养级生物具有的能量,未确定能量传递效率,求其他营养级生物的能量 在解决这类问题时,首先要确定食物链和能量传递效率,厘清生物的营养级级别和能量传递效率,要注意题目中是否有“最多”“最少”“至少”等特殊的字词,从而确定是使用10%还是20%来解题。下面以食物链ABCD为例,分情况讨论如下表:,-39-,-40-,在食物网中,还要确定每一种生物能量多种来源和多种流向的比例。若每一种生物能量多种来源和多种流向的比例题目中已给出,

20、此时厘清所有生物与生物之间的相关食物链,进行分别计算后汇总即可。若题目中能量传递效率和每一种群的能量多种来源或多种流向的比例都未给出,则讨论情况如下表。,-41-,2.根据营养级的能量摄入和去路来求解能量流入或去路之一的能量 解决这类问题,首先明确摄入的能量和能量的去路。消费者摄入的能量一部分被同化,一部分通过粪便排出。除最高级消费者外,各营养级的同化量有三个去路:流入下一营养级、自身呼吸消耗和被分解者利用。最高营养级的能量去路只有自身呼吸消耗和被分解者利用。消费者的同化量=摄入量-粪便量,生产者的同化量就是生产者固定的太阳能。,-42-,应用体验1右图是某生态系统中食物网简图,图中ag代表各

21、种不同的生物。若一种生物被下一营养级多种生物摄食,且被摄食量相等,则d每增加10 kg,最多需消耗生产者 ( )A.3 250 kg B.1 935.48 kg C.2 750 kg D.468.75 kg,答案,解析,-43-,二、判断参与碳循环的四种成分 以碳循环为例分析三种典型的模式图,从而总结方法,具体如下。 (1)碳循环过程示意图,-44-,(2)将上图换成字母,并尝试判断四种成分(找依据),如下面三种变式图。,-45-,图形解读: 图1中,先根据双向箭头确定A和B应为生产者或非生物的物质和能量,其中有多个箭头指向B,可判断B为非生物的物质和能量(不能写“无机环境”),再根据AD,D

22、C,AC,确定D为消费者,C为分解者。 图2中,根据A与C之间的双向箭头及有多个箭头指向C,可判断A和C分别是生产者和非生物的物质和能量。根据A、B、D的碳都流向E,可进一步判断,B是初级消费者,D是次级消费者,E是分解者。 图3中,首先找出相互之间具有双向箭头的两个成分即A和E,一个为生产者,一个是大气中的CO2库。又因为其他各个成分都有箭头指向A,所以A为大气中的CO2库,E为生产者。然后观察剩余的几个成分,其中其他生物部分的箭头都指向C,所以C是分解者,B、D、F则为消费者。,-46-,应用体验2(2018年浙江6月)某生态系统碳循环的部分示意图如下: 回答下列问题。 (1)图中的字母 表示大气中的CO2,由于 许多因素的影响,使其含量夏季 冬季。 (2)CO2被生产者吸收转变成体内物质进入生物群落,再被图中的A、B的 和C的分解作用以及E的燃烧,转变成CO2后再重新循环。若此生态系统中的生物群落处在正常演替过程中,生产者吸收的CO2量 整个生物群落排放的CO2量。 (3)若将本题图修改为该生态系统的能量流动示意图,可将D的含义改为 ,其他字母及文字代表的含义不变,还需要修改之处有:增加“光A”、取消“ED”、 。,答案,解析,