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第2讲生态系统的能量流动和物质循环-2-考点一自主梳理核心突破典题试做考点二考点一生态系统中的能量流动生态系统的能量流动概念生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程过程能量来源太阳输入过程主要是通过生产者的光合作用,将光能转化成为化学能传递过程沿着食物链和食物网传递-3-考点一自主梳理核心突破典题试做考点二概念生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程过程转化和散失①在生产者的呼吸作用中以热能的形式散失②用于生产者的生长、发育和繁殖等生命活动,储存在植物体的有机物中③构成植物体的有机物中的能量,一部分随着残枝败叶等被分解者分解而释放出来;另一部分流入下一营养级-4-考点一自主梳理核心突破典题试做考点二特点单向流动沿食物链由低营养级流向高营养级,不可逆转,也不能循环流动逐级递减①能量在沿食物链流动的过程中是逐级递减的,传递效率大约为10%~20%②能量金字塔:将单位时间内各个营养级所得到的能量数值,由低到高绘制成图,可形成一个金字塔图形③在一个生态系统中,营养级越多,在能量流动过程中消耗的能量就越多。生态系统中的能量流动一般不超过4~5个营养级-5-考点一自主梳理核心突破典题试做考点二实践意义①研究生态系统的能量流动,可以帮助人们科学规划、设计人工生态系统,使能量得到最有效的利用②研究生态系统的能量流动,可以帮助人们合理地调整生态系统中的能量流动关系,使能量持续高效地流向对人类最有益的部分-6-考点一自主梳理核心突破典题试做考点二判一判(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)富营养化水体出现蓝藻水华的现象,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-考点一自主梳理核心突破典题试做考点二(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: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-考点一考点二自主梳理核心突破典题试做1.能量流动的过程图解-9-考点一考点二自主梳理核心突破典题试做相关分析如下表:起点生产者源头几乎所有生态系统所需能量都来自太阳光能能量输入相关生理过程光合作用、化能合成作用总能量生产者固定的(太阳能+化学能)总能量能量的传递形式有机物渠道沿食物链和食物网进行能量的散失相关生理过程细胞呼吸形式热能能量流动特点单向流动、逐级递减-10-考点一考点二自主梳理核心突破典题试做2.流入某一营养级的能量来源和去路-11-考点一考点二自主梳理核心突破典题试做(1)能量来源a.生产者的能量主要来自太阳能b.消费者的能量来自于上一营养级同化的能量(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:①定量不定时能量的最终去路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.未被利用②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。-12-考点一考点二自主梳理核心突破典题试做特别提醒(1)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-13-考点一考点二自主梳理核心突破典题试做3.能量流动特点及原因分析(1)单向流动①能量流动是沿食物链进行的,食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。②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①各营养级生物都会因呼吸作用消耗大部分能量。②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-考点一考点二自主梳理核心突破典题试做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。类型项目能量金字塔数量金字塔生物量金字塔形状特点正金字塔形一般为正金字塔形,有时会出现倒金字塔形一般为正金字塔形-15-考点一考点二自主梳理核心突破典题试做类型项目能量金字塔数量金字塔生物量金字塔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量的多少每一营养级生物的总生物量的多少-16-考点一考点二自主梳理核心突破典题试做易错易混(1)动物同化的能量不等于摄入的能量。动物同化的能量=摄入量-粪便中的能量,即摄入的食物只有部分被同化。例如蜣螂利用大象的粪便获得能量,就不能说蜣螂获得了大象的能量。(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-考点一考点二自主梳理核心突破典题试做例题(2015全国Ⅱ卷)某生态系统总面积为250km2,假设该生态系统的食物链为甲种植物→乙种动物→丙种动物,乙种动物种群的K值为1000头。回答下列问题。(1)某次调查发现该生态系统中乙种动物种群数量为550头,则该生态系统中乙种动物的种群密度为;当乙种动物的种群密度为时,其种群增长速度最快。(2)若丙种动物的数量增加,则一段时间后,甲种植物数量也增加,其原因是。(3)在甲种植物→乙种动物→丙种动物这一食物链中,乙种动物同化的能量(填“大于”“等于”或“小于”)丙种动物同化的能量。-18-考点一考点二自主梳理核心突破典题试做答案:(1)2.2头/km22头/km2(2)由于乙种动物以甲种植物为食,丙种动物的数量增加导致乙种动物的数量减少,从而导致甲种植物数量的增加(其他合理答案也可)(3)大于解析:(1)550头÷250km2=2.2头/km2,种群数量达到K/2时,增长速度最快,即(1000头÷2)÷250km2=2头/km2。(2)由甲种植物→乙种动物→丙种动物分析可知,当丙种动物增多时,其捕食的乙种动物增多,导致乙种动物数量下降,进而导致乙种动物捕食的甲种植物减少,最终使甲种植物数量增多。(3)生态系统中能量传递的特点是单向流动、逐级递减,因此乙种动物同化的能量大于丙种动物同化的能量。-19-考点一考点二自主梳理核心突破典题试做失分警示(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)热能是能量流动的最终归宿。(3)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。-20-考点一考点二自主梳理核心突破典题试做对应训练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单向、不循环的D.在生态系统中能量流动是逐级递减的答案解析解析关闭生态系统的能量流动是从生产者固定太阳能开始的,生产者所固定的总能量便是流经生态系统的总能量;生态系统的能量流动是沿着食物链或食物网进行的,能量流动是单向的,并且是逐级递减的。答案解析关闭B-21-考点一考点二自主梳理核心突破典题试做对应训练2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,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103kJ·m-2·a-1)。分析回答下列问题。生物种类消化道内食物组成千克体重污染物含量/mg汞某种杀虫剂A鱼(甲)鱼(乙)7896B河蚌水蚤、小球藻2557C小球藻/35D鱼(乙)水蚤1031E水蚤小球藻515-22-考点一考点二自主梳理核心突破典题试做(1)表中生物可能形成的食物链(网)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。-23-考点一考点二自主梳理核心突破典题试做(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C∶E=1∶1调整为2∶1。则该生态系统中传递给河蚌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)。(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2hm3,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/hm3。-24-考点一考点二自主梳理核心突破典题试做答案:(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。-25-考点一考点二自主梳理核心突破典题试做(3)假设小球藻固定的能量为a,在河蚌的食物比例为C∶E=1∶1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/2÷10%+x/2÷10%÷10%=a,解得x=a/55;在河蚌的食物比例为C∶E=2∶1时,河蚌获得的能量为y,则有如下关系:2y/3÷10%+y/3÷10%÷10%=a,解得y=a/40。因此,y÷x=1.375≈1.4。(4)假设2hm3内鱼(甲)的数量为x,则x∶30=50∶10,x=150条,因此,1hm3内鱼(甲)的数量为75条。-26-考点一考点二自主梳理典题试做核心突破考点二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①生态系统的物质循环又叫生物地球化学循环。②物质指组成生物体的C、H、O、N、P、Ca等元素。③物质循环指组成生物体的元素在生物群落和无机环境间的反复循环利用。④特点:具有全球性。-27-考点一考点二自主梳理典题试做核心突破(2)碳循环:碳在无机环境中的存在形式主要是CO2和碳酸盐;在生物群落中的主要存在形式是有机物;在无机环境与生物群落之间的主要循环形式是CO2。(3)温室效应:煤、石油、天然气等化石燃料的燃烧产生大量的二氧化碳、森林等植被遭到大量的破坏,导致大气中的CO2的含量不断上升,产生了温室效应。-28-考点一考点二自主梳理典题试做核心突破2.能量流动与物质循环的关系二者是同时进行的,彼此相互依存,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等过程。物质作为能量的载体,使能量沿着食物链(网)流动;能量作为动力,使物质在生物群落和无机环境之间得以不断地循环往返。-29-考点一考点二自主梳理典题试做核心突破判一判(1)无机环境中的物质