1、第29讲 能量流动和物质循环,-2-,-3-,教材梳理,题型探究,真题演练,能量流动和物质循环 1.能量流动 (1)能量流动过程,-4-,教材梳理,题型探究,真题演练,能量的来源: 。 起点: 。 流经生态系统的总能量:生产者通过 和化能合成作用所固定的全部能量。 能量流动的渠道: 。 (2)植食动物能量的去向 通过自身细胞呼吸以 的形式散失。 被 分解。 流向 。 暂时未利用。 (3)能量流动的特点:单向流动、 。,太阳能(或光能),生产者固定太阳能,光合作用,食物链和食物网,热能,分解者,下一营养级,逐级递减,-5-,教材梳理,题型探究,真题演练,(4)能量传递效率 能量传递效率为相邻两个
2、营养级的 之比,即能量传递效率= 100%。能量从植物到植食动物或从植食动物到肉食动物的传递效率一般只有约 。,同化量,10%,-6-,教材梳理,题型探究,真题演练,2.物质循环 (1)碳循环的过程 ; ;摄食; ;燃烧; 。,呼吸作用,光合作用,呼吸作用,分解作用,有机物,-7-,教材梳理,题型探究,真题演练,(3)碳循环的特点 反复利用, 。 具有 。,往复循环,全球性,-8-,教材梳理,题型探究,真题演练,3.能量流动和物质循环的关系,有机物,单向,非生物环境,生物圈,载体,动力,-9-,教材梳理,题型探究,真题演练,考向一 能量流动 【典例1-1】 (2018浙江3月超级全能生考试)如
3、图某生态系统的部分能量流动示意图,其中a1是流入生产者的总能量,下列叙述错误的是( )A.a7可直接为绿色植物提供物质和能量 B.第一营养级传递给分解者的总能量是a4+a7 C.a1、a2、a6中的能量主要以稳定化学能的形式存在 D.第一营养级和第二营养级之间能量传递效率是a6/a1100%,答案,解析,-10-,教材梳理,题型探究,真题演练,【典例1-2】 (2018浙江稽阳联谊学校高三3月联考)下图表示某草原上植食动物所摄入能量的去路(字母表示相应能量)。请回答下列问题。,(1)生态系统各生物之间存在着取食和被取食关系,传递着生产者所固定的能量,这种单方向的 关系叫做食物链。 (2)图中的
4、生态系统成分有 。B表示 ,A属于第 营养级的能量。,-11-,教材梳理,题型探究,真题演练,(3)若B中能量为2.0109 kJ,C中能量为1.8109 kJ,肉食动物同化的能量为5.4107 kJ,则该生态系统从植食动物到肉食动物的能量传递效率为 。 (4)若草原引入一种外地植物,在原产地时,该种植物某种基因型频率为Aa占38%,aa占11%,引入8年后,Aa占18%,aa占21%,该物种在引入后种群基因频率如何变化?A的基因频率 (填“增大”“减小”或“不变”)。,答案:(1)营养 (2)分解者、消费者 植食动物的同化量 一 (3)2.7% (4)不变 解析:(1)生态系统各生物之间存在
5、着取食和被取食关系,传递着生产者所固定的能量,这种单方向的营养关系叫做食物链。 (2)图中的生态系统成分有分解者和消费者;B表示植食动物的同化量,A表示植食动物粪便中的能量,属于第一营养级的能量。,-12-,教材梳理,题型探究,真题演练,(3)若B中能量为2.0109 kJ,C中能量为1.8109 kJ,肉食动物同化的能量为5.4107 kJ,则该生态系统从植食动物到肉食动物的能量传递效率为肉食动物同化的能量植食动物同化的能量100%=(5.4107)(2.0109)100%=2.7%。 (4)若草原引入一种外地植物,在原产地时,该种植物某种基因型频率为Aa占38%,aa占11%,则AA基因型
6、频率为1-38%-11%=51%,根据遗传平衡定律可推知在原产地时该种群中A的基因频率为51%+1/238%=70%;引入该草原8年后,Aa占18%,aa占21%,则AA占1-18%-21%=61%,引入后该种群中A的基因频率为61%+1/218%=70%。因此,该物种在引入后种群中A的基因频率不变。,-13-,教材梳理,题型探究,真题演练,归纳提升能量来源和去路分析,-14-,教材梳理,题型探究,真题演练,(2)能量去路 定量不定时分析,这一定量的能量不管如何传递,最终都以热能的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。,-15-,教材梳理,题型探
7、究,真题演练,定量定时分析 流入某一个营养级的一定量的能量(在一定时间内),如果以年为单位研究,未被利用的能量将保留到下一年。,-16-,教材梳理,题型探究,真题演练,考向二 物质循环 【典例1-3】 (2018浙江宁波3月新高考模拟)下列关于生态系统中物质循环的叙述,错误的是( ) A.低碳生活方式有助于维持生物圈中碳循环的平衡 B.物质循环是在生产者、消费者、分解者之间进行的 C.煤和石油的燃烧和微生物的分解作用产生CO2,促进碳循环 D.生物圈不需要从外界获得任何物质补给,就能长期维持其正常功能,答案,解析,-17-,教材梳理,题型探究,真题演练,【典例1-4】 (2018浙江名校协作体
8、高三下学期3月考试)下图为某养殖鱼塘生态系统各成分之间物质循环示意图。,(1)鱼塘中的鱼属于图中的 (填“甲”“乙”或“丙”)。除图中包含的成分外,鱼塘接受的阳光属于该生态系统成分中的 。 (2)流经该生态系统的总能量 (填“大于”“等于”或“小于”)该生态系统生产者固定的总能量。,-18-,教材梳理,题型探究,真题演练,(3)水生群落也有分层现象,其层次性主要是由 、温度和氧气的垂直分布决定的。一个湖泊自上而下可以分为四层,图中的甲发挥作用主要在 。 (4)没有外力干扰时,湖泊将朝着物种多样化、 和功能完善化方向发展演替。,答案:(1)丙 能源 (2)大于 (3)光的穿透性 底泥层 (4)结
9、构复杂化,-19-,教材梳理,题型探究,真题演练,解析:据图分析,乙与大气CO2之间为双箭头,说明乙是生产者,是生态系统的主要成分;乙与丙都指向了甲,说明甲是分解者,则丙为消费者。 (1)鱼属于生态系统中的消费者,即图中的丙;阳光属于生态系统中的能源。 (2)流经养殖鱼塘的总能量包括生产者固定的全部太阳能和投放的饲料中的能量,因此流经该生态系统的总能量大于该生态系统生产者固定的总能量。 (3)水生群落具有垂直分层现象,主要是由光的穿透性、温度和氧气的垂直分布决定的;图中甲是分解者,主要位于湖泊的底泥层。 (4)没有外力干扰时,湖泊将朝着物种多样化、结构复杂化和功能完善化方向发展演替。,-20-
10、,教材梳理,题型探究,真题演练,考向三 物质循环和能量流动的关系 【典例1-5】 图1为生态系统中碳循环的模式图,图2为某一水域生态系统在一年之内的能量流动情况能量流动单位:103 kJ/(m2a)。下列相关叙述正确的是( ),-21-,教材梳理,题型探究,真题演练,A.甲代表生产者,表示光合作用 B.流经上述水域生态系统的总能量为1 744103 kJ/(m2a) C.甲、乙、丙中含有的碳元素以有机物的形式在生物群落和环境之间循环 D.按图中能量传递效率,若顶级肉食动物获得1 kJ能量,则生产者需具有416.2 kJ能量,答案,解析,-22-,教材梳理,题型探究,真题演练,1.(2017浙江
11、11月选考,13)下列关于能量流动的叙述,正确的是( ) A.动物同化的能量中包括其粪便中的能量 B.生产者能将约10%的太阳能转化为化学能 C.相同条件下恒温动物的体重净增长低于变温动物 D.消费者营养级具有的能量与该消费者的平均体重呈正相关,答案,解析,-23-,教材梳理,题型探究,真题演练,2.(2018浙江4月选考,29)某生态系统碳循环的部分示意图如右图所示。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
12、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。,-24-,教材梳理,题型探究,真题演练,(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:(1)D 低于 (2)细胞呼吸 大于 (3)非生物环境 取消“DA” 解析:碳循环示意图中A为生产者,B为消费者,C为分解者,D为大气中的CO2,E为燃料。生物群落的演替过程中,生产者吸收的CO2大于整个生物群落排放的CO2量,有利于演替的正常进行。若改为能量流动则D为热能,生产者不能利用热能,要取消“DA”。
13、,-25-,教材梳理,题型探究,真题演练,3.(2016浙江10月选考,29)某苔原生态系统的部分食物网如图1所示,其能量流动过程如图2所示。,图1 图2 注字母表示能量值;表示营养级。,-26-,教材梳理,题型探究,真题演练,请回答下列问题。 (1)图1中的生物构成了 条食物链,其中处于第二营养级的生物有 种。 (2)图1中生物体内DDT浓度最高的生物是 。 (3)图2中,甲代表的生态系统成分是 ,能量从第一个营养级到第二个营养级的传递效率是 (用图2中的字母表示)。流入生态系统的能量是通过 的同化实现的。,-27-,教材梳理,题型探究,真题演练,答案:(1)10 3 (2)北极狐和雪鸮 (
14、3)分解者 b/a100% 生产者 解析:(1)分析图1可知,该食物网中包含10条食物链,其中雪兔、旅鼠和驯鹿这3种生物处于第二营养级。(2)由于生物放大作用,处于食物链顶端的生物体内DDT浓度最高,该食物网中北极狐和雪鸮的营养级最高。(3)图2中,甲代表生态系统中的分解者,营养级之间的能量传递效率指某一个营养级的同化量与上一个营养级的同化量的比值,因此,能量从第一个营养级到第二个营养级的传递效率是b/a100%。对于该生态系统而言,流入生态系统的能量是生产者所固定的太阳能,因此,流入生态系统的能量是通过生产者的同化实现的。,-28-,教材梳理,题型探究,真题演练,4.(2016浙江4月选考,
15、29)某生态系统的部分食物网如下图所示。请回答下列问题。,-29-,教材梳理,题型探究,真题演练,(1)蛇在最长的食物链中处于第 营养级。通常情况下,变温动物所在食物链的营养级的数目比仅有恒温动物的营养级 。 (2)在该生态系统中,动植物种类随季节更替发生规律性的变化,这种变化体现了群落的 结构。若该群落由于火灾被毁灭,经若干年后此地又重新形成新的群落,这种群落演替类型属于 。 (3)图中的“”除表示捕食关系外,还可表示 的方向。 (4)若狐侵入该生态系统一段时间后,生态系统的结构和功能仍保持相对稳定,则表明生态系统具有 能力。,-30-,教材梳理,题型探究,真题演练,答案:(1)五 多 (2
16、)时间 次生演替 (3)能量流动 (4)自我调节 解析:(1)由题图可知,该食物网中存在7条食物链,其中食物链“草食草昆虫蜘蛛蛙蛇猫头鹰”最长,在该食物链中,蛇处于第五营养级。通过图示可知,变温动物所在食物链的营养级数目比仅有恒温动物的多。(2)生态系统中动物的种类随季节变化,体现了群落的时间结构。群落在火灾后发生的演替属于次生演替。(3)食物链是物质循环和能量流动的渠道,因此,图示中“”除表示捕食关系外,还能表示能量流动的方向。(4)有其他生物侵入后,生态系统仍能维持相对稳定,说明生态系统具有一定的自我调节能力。,-31-,教材梳理,题型探究,真题演练,5.(2015浙江10月选考,29)某
17、农田生态系统的食物网如图所示,请回答下列问题。(1)该农田生态系统中的生产者是 。写出该食物网中最短的一条食物链: 。 (2)黑鸢在最长的食物链中处于第 营养级。从能量流动角度看,处于食物链顶位的黑鸢种群数量最少、能量也最少,原因是能量流动是单向的且 。 (3)为控制农田鼠害,可用 法调查黑线姬鼠的种群密度。 (4)若施用某农药控制三化螟的数量,会导致该农药在黑鸢体内积累并对其造成危害。这种现象称为 。,-32-,教材梳理,题型探究,真题演练,答案:(1)水稻 水稻黑线姬鼠黑鸢 (2)五 传递效率约为10%(或逐级递减) (3)标志重捕 (4)生物放大 解析:(1)由食物网可知,该农田生态系统
18、中的生产者是水稻,该食物网中最短的一条食物链是水稻黑线姬鼠黑鸢。(2)由题图可知,黑鸢在该生态系统中处在第三、第四和第五营养级。由于能量流动是单向流动且逐级递减的,所以一般情况下,处于食物链顶位的生物种群数量最少、能量也最少。(3)调查动物的种群密度一般用标志重捕法。(4)化学杀虫剂和有害物质通过食物链逐级积累和浓缩,在生物体内高度富集,导致危害的现象称为生物放大。,-33-,教材梳理,题型探究,真题演练,生态系统的稳态及其调节 1.稳态的含义 生态系统内部的所有成分彼此 ,保持结构和功能的稳定,从而表现出物种 化、结构 化和功能化。 2.稳态的原因 生态系统具有 功能。 3.稳态调节机制 (
19、1)反馈调节 当生态系统中的 发生变化的时候,它必然会引起其他成分出现一系列的相应变化,这些变化最终又反过来 最初发生变化的那种成分,这个过程叫反馈调节。,相互协调,多样,复杂,完善,自我调节,某一成分,影响,-34-,教材梳理,题型探究,真题演练,(2)类型,抑制和减弱,保持稳定,远离稳态,-35-,教材梳理,题型探究,真题演练,4.稳态与调节的关系 (1)稳态是靠生态系统的 来实现的。 (2)生态系统的物种多样化、结构 和功能完善化,能在很大程度上克服和消除外来干扰保持自身的稳定性。 (3)生态系统的自我调节是 限度的。 5.生态系统稳态的破坏 (1)破坏原因:外来干扰因素超过一定限度,生
20、态系统的功能本身就会受到损害。 (2)破坏因素:自然因素和 因素。 (3)对生产生活的启示:人类的活动除了要讲究经济效益和社会效益外,还要特别注意生态效益和生态后果,以便在利用自然的同时能基本保持生物圈的稳定。,自我调节,复杂化,有一定,自我调节,人为,-36-,教材梳理,题型探究,真题演练,考向 生态系统的稳态及其调节 【典例2-1】 某湖泊中发生了如图所示的变化,下列叙述错误的是( )A.如图所示调节方式可加速最初所发生的变化,使生态系统远离稳态 B.在人体中也存在类似的调节方式,如甲状腺激素水平的调节 C.图中过程对生态系统虽有极大的破坏作用,但仍旧可能修复 D.如图调节方式不是生态系统
21、主要的调节方式,在自然生态系统中十分少见,答案,解析,-37-,教材梳理,题型探究,真题演练,【典例2-2】 在某一生态系统中,螟虫、螳螂(以螟虫为食)的种群数量变化如下图所示。结合图中所给的信息分析,下列叙述正确的是( ),A.与螟虫、螳螂有关的食物链具有两个营养级 B.螳螂种群数量的波动主要受食物等内源性因素调节 C.长期喷洒DDT,螳螂个体内的DDT浓度往往会高于螟虫 D.螟虫、螳螂种群数量的周期性波动体现了生态系统中的正反馈调节,答案,解析,-38-,教材梳理,题型探究,真题演练,归纳提升构建反馈调节的模型 (1)负反馈调节(抑制和减弱最初所发生的变化,使生态系统趋于稳定)(2)正反馈调节(加速最初所发生的变化,往往使生态系统偏离稳态),-39-,教材梳理,题型探究,真题演练,(2016浙江10月选考,9)某海湾水体富营养化严重,大型鱼类种类减少,将导致( ) A.生物群落发生演替 B.食物网复杂程度降低 C.食物链的环节增多 D.生态系统稳定性增强,答案,解析,
