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生物专题9生物与环境第28讲生态系统中的生产量和生物量能量流动和物质循环01考点102考点205预测高效提升03考点304随堂达标反馈知识内容考试要求知识内容考试要求1．初级生产量、次级生产量及生物量的含义a3.生态系统中的能量流动c2．生态系统中的碳循环c4.能量流动和物质循环的关系c生态系统中的生产量和生物量1．初级生产量：指绿色植物通过___________所制造的有机物质或所固定的能量。单位：g/(m2·a)或J/(m2·a)(a代表年)。(1)生产过程的化学反应式6CO2＋12H2O――→2.8×106J叶绿体C6H12O6＋6O2＋6H2O(2)总初级生产量：包括____________在内的全部生产量，用GP表示。(3)净初级生产量：在初级生产量中，有一部分是被植物的呼吸(R)消耗掉了，剩下的用于植物的____________，用NP表示，即NP＝GP－R。净初级生产量随____________的不同有很大差异。光合作用呼吸消耗生长和繁殖温度和雨量2．生物量：净生产量在某一调查时刻前的积累量。(1)单位：g/m2或J/m2。(2)NP＝GP－R0生物量______0生物量______＝0生物量______3．次级生产量：异养生物(包括消费者和分解者)等次级生产者利用__________________而生产出来的有机物质。(1)单位：g/(m2·a)或J/(m2·a)。(2)生产过程：次级生产者的同化量－呼吸量，即为次级生产量。增加减少不变现成有机物质[基础诊断](1)次级生产量归根结底是要依靠植物在光合作用中产生的有机物()(2)凡是异养生物都是次级生产者()(3)海洋的初级生产量之和虽是陆地初级生产量的1/2，但次级生产量却相当于陆地的3倍多()(4)次级生产量减去呼吸量即为净次级生产量()√√√×[教材热考拾遗](必修3P107图6－7改编)如图表示动物利用食物的过程，下列叙述正确的是()A．次级生产量的食源都是初级生产量B．次级生产量是次级生产者的同化量C．哺乳动物的③/①值一般为10%D．恒温动物的④/③值一般低于变温动物解析：选D。次级生产量的食源可以是初级生产量，也可以是上一营养级的次级生产量，A错误；在单位时间内由于动物和微生物(异养型)的生长和繁殖而增加的生物量或所贮存的能量即为次级生产量，所以次级生产量等于同化量减去呼吸量，B错误；哺乳动物与其食物之间的能量传递效率应为：③/(①＋未收获量)＝10%，C错误；与变温动物相比，恒温动物需要消耗更多的能量维持体温，所以细胞呼吸消耗的能量多，有机物的积累量(④)较少，所以恒温动物的④/③值一般低于变温动动物，D正确。1．比较初级生产量、生物量和次级生产量项目初级生产量生物量次级生产量能量来源太阳光能太阳光能或有机物植物生产的有机物描述单位g/(m2·a)或J/(m2·a)g/m2或J/m2g/(m2·a)或J/(m2·a)能量大小最大较大较小项目初级生产量生物量次级生产量三者的关系(1)总初级生产量(GP)＝净初级生产量(NP)＋植物呼吸量(R)；(2)当净生产量表示在某一时刻前的有机物质积累量时即为生物量；(3)次级生产量的能量来源于初级生产量；(4)初级生产量、生物量和次级生产量的能量一般均直接或间接来源于太阳光能2.顶极群落的生产量和生物量生产与呼吸消耗平衡时达到稳定状态，即所谓顶极群落的状态，如果生产量大于呼吸量，则还可以继续演替，群落的丰度还能继续上升。换句话说顶极群落中的总生产量等于总呼吸量，初级生产者生产的能量基本全部沿食物链被各个营养级消耗，因此群落总的净生产量约为零。[题组冲关]1．(2017·浙江4月选考)下列关于生态系统生产量和生物量的叙述，正确的是()A．陆地生态系统的总初级生产量随着纬度的增加而增加B．顶极群落的净初级生产量小于同类型的非顶极群落C．因海洋生态系统中以捕食食物链为主而导致生物量为倒金字塔形D．食高等植物的消费者比食单细胞藻类的消费者具有更高的次级生产量解析：选B。总初级生产量是绿色植物通过光合作用固定的能量，陆地生态系统的总初级生产量随着纬度的增加而减少，A错误；顶极群落是达到平衡状态的群落，群落整体的净生产量几乎为0，所以顶极群落的净生产量小于同类型的非顶极群落，B正确；海洋中的生产者主要是单细胞藻类，它们个体小、繁殖快、含纤维素少，可以整个被浮游动物吞食和消化，并迅速地转化为下一个营养级的生物量，所以生物量为正金字塔形，C错误；植食动物利用藻类的效率相当于陆地动物利用植物效率的5倍，所以植食动物具有更高的次级生产量，D错误。2．(2020·浙江省十校联考)下列有关生物量的描述，不正确的是()A．生物量实际上就是净生产量在某一调查时刻前的积累量B．构成植物体的有机物积累越多则其生物量越大C．生物量的单位通常用g/m2或J/m2表示D．生物量只能用于植物不能用于动物解析：选D。次级生产量是次级生产者(包括异养生物即消费者、分解者)的有机物质生产量，不包括生产者的生产量(初级生产量)，D错误。生态系统中的能量流动1．能量流动的过程(1)能量的来源：_________。太阳能(2)起点：生产者固定太阳能。(3)流经生态系统的总能量：生产者通过____________所固定的全部太阳能。(4)渠道：__________________。(5)能量转化：太阳能→__________________→热能(最终散失)。(6)流动形式：____________中的化学能。(7)散失途径：呼吸作用，包括各个营养级自身的____________以及分解者的呼吸作用。(8)能量散失的形式：以______形式散失。光合作用食物链和食物网有机物中的化学能有机物呼吸消耗热能2．能量流动特点(1)____________，不可逆的。(2)____________，传递效率一般只有约10%。单方向的逐级递减3．从能量流动过程可以推知(1)植食动物比肉食动物______。(2)高营养级生物数量______、生物量______、能量少、价值高。(3)一个生态系统必须不断地从外界____________才能维持其正常功能。多少小输入能量[基础诊断](1)流经生态系统的总能量是照射在生产者上的太阳能()(2)生产者通过光合作用合成有机物时，能量就从无机环境输入到了生物群落()(3)除最高营养级外，某一营养级的总能量由四个部分组成：自身呼吸消耗的能量、流向下一个营养级的能量、被分解者利用的能量和未被利用的能量()(4)生态系统中生产者得到的能量必然大于消费者得到的()(5)多吃肉食比多吃素食消耗的粮食总量更多()(6)由于散失的热能不能被生产者再固定，且食物链中捕食与被捕食的关系不可逆转，所以生态系统的能量流动是单向的()×√√×√√[教材热考拾遗](必修3P110图6－9改编)赛达伯格湖的能量流动如下图所示。图中数字为能量数值，单位是J/(cm2·a)。请回答：(1)生态系统的两大重要功能是_________________________________________________。(2)生产者处于第________营养级，图中生产者到植食性动物的能量传递效率约为________%(保留一位小数)。(3)据图分析，植食性动物所同化能量的去向包括：________、________、未利用和流向下一营养级。由此可见，生态系统中能量流动的特点是___________________________。解析：(2)生产者处于第一营养级，图中生产者到植食性动物的能量传递效率约为62.8÷464.6×100%≈13.5%。(3)植食性动物所同化能量的去向有：呼吸消耗；流向分解者；流向下一营养级；未利用。能量流动的特点是单向流动、逐级递减。答案：(1)物质循环和能量流动(2)一13.5(3)呼吸作用分解者利用(与前一空位置可颠倒)单向流动、逐级递减考法1能量流动的过程分析(1)光能射入量＝生产者固定量＋反射量。(2)生产者同化量＝流经生态系统总能量≠各营养级同化量总和。(3)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－粪便中有机物中的能量，即摄入的食物只有部分被同化。(4)粪便量属于上一营养级的同化量。消费者产生的粪便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。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。因混淆“摄入量”与“同化量”“粪便中的能量”与“尿液中的能量”而出错(1)摄入量≠同化量：摄入量－粪便中能量才是同化量，动物的粪便不曾被动物消化吸收而同化，不属于同化量，如兔吃草时，兔粪便中的能量应为草流向分解者的能量，而不属于兔同化量。(2)粪便中的能量≠尿液中的能量：粪便中的能量不属于动物同化量，但尿液中尿素所含能量应属于动物同化量的一部分。[题组冲关]1．(2020·浙江1月选考)下列关于生态系统能量流动的叙述，正确的是()A．营养级数量越多，相邻营养级之间的能量传递效率就越低B．呼吸消耗量在同化量中所占比例越少，生物量增加就越多C．生产者的净初级生产量越大，各级消费者的体型就越大D．营养级所处的位置越高，该营养级所具有的总能量就越多答案：B2．如图为生态系统中能量流动图解部分示意图，①②③④各代表一定的能量值，下列各项中正确的是()A．①表示流经生态系统内部的总能量B．次级消费者粪便中的能量属于①中的部分能量C．④是指第二营养级遗体残骸中蕴含的能量D．一般情况下，③＋④之和约为②的10%解析：选B。生产者的同化量是流经生态系统的总能量，①是初级消费者的同化量；次级消费者粪便中的能量来自初级消费者，属于初级消费者同化量的一部分；次级消费者是第三营养级，④是其遗体残骸中蕴含的能量；一般情况下，两个营养级之间的同化量之比是能量传递效率，③/②约为10%。考法2流入某一营养级的能量来源和去路(1)能量来源生产者的能量主要来自太阳能消费者的能量来自上一营养级同化的能量(2)能量去向：流入某一营养级(最高营养级除外)的能量去向可以从以下两个角度分析①定量不定时(能量的最终去处)a.自身呼吸消耗b.流入下一营养级c.被分解者分解利用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定量定时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，未被利用的能量将保留到下一年。利用“拼图法”巧解能量流动输入第一营养级的能量(W1)，即生产者的同化量被分为两部分：一部分在生产者的呼吸作用中以热能的形式散失(A1)，一部分则用于生产者的生长、发育和繁殖(B1＋C1＋D1)。后一部分能量中包括现存的植物体B1、流向分解者的C1、流向下一营养级的D1。[题组冲关]3．(2020·浙江杭州高三模拟)下列有关生态系统的能量及其生态学原理运用的叙述，正确的是()A．最高营养级生物所同化的能量不会再提供给其他生物B．分解者可以通过分解消费者的粪便，从而获得该消费者所同化的能量C．为提高作物的产量，可多给作物施用有机肥，实现能量的循环利用D．可通过增加食物链提高人工生态系统的稳定性，以减少病虫害解析：选D。最高营养级生物所同化的能量可被分解者获取，A错误；消费者的粪便中含有的能量属于上一营养级的生物，不属于消费者的同化量，B错误；为提高作物的产量，可多给作物施用有机肥，实现物质的循环利用，生态系统的能量流动不能循环，C错误；可通过增加食物链提高人工生态系统的稳定性，以减少病虫害，D正确。4．下图为“桑基鱼塘”农业生态系统的能量流动图解，据图分析，下列叙述错误的是()A．图中用于桑树生长、发育、繁殖的能量是CB．图中未利用的能量是指蚕粪便中的能量C．桑树与蚕之间的能量传递效率可以用(E＋F＋G＋H)/A表示D．桑树的总光合作用固定的能量可以用B＋C表示解析：选B。B表示桑树