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必修三稳态与环境第四单元生态系统与环境保护第四单元第二讲生态系统的能量流动和物质循环考情考点探究题型年份及考卷考点选择题2012年上海、2011年福建卷物质循环和能量流动非选择题2012年江苏、海南卷2011年安徽、天津卷能量流动和物质循环考情回顾项目内容要求考点1.生态系统能量流动的过程及特点和研究意义2.生态系统的物质循环ⅡⅡ重难点1.生态系统的物质循环过程。2.能量流动的内涵、运算方法以及能量流动图解的分析。考点直击1.(2011·福建高考，4)下表选项中，甲、乙、丙三者关系能用下图表示的是()高考回眸选项表示内容甲乙丙A碳元素的流向消费者CO2库生产者B内环境成分的关系血浆淋巴组织液C生态系统的能量流向生产者消费者分解者D甲状腺激素分泌的分级调节下丘脑甲状腺垂体解析本题考查了生态系统的结构、功能及应用。一个完整的生态系统是由非生物的物质和能量、生产者、消费者和分解者四部分构成，在沼气池中，微生物分解有机物，产生可燃气体，属于分解者；生态系统中，物质是可以循环利用的，而能量是单向逐级递减的，C项的叙述违背了这一原则，因此是错误的。答案A解析考查对图表的分析、综合能力。A生产者的碳元素是以有机物的形式流向消费者，以CO2的形式流向CO2库，同时又被生产者吸收合成有机物，消费者的碳元素也是以CO2的形式流向CO2库，实现了碳元素的循环，物质是能循环利用的，能量不能循环只能单向流动，所以A正确C错误。B血浆中的成分不能直接进入淋巴，是先进入组织液再进入淋巴。D乙是垂体，丙是甲状腺。基础梳理探究一、能量流动的概念生态系统中能量的、传递、和散失的过程。二、能量流动的过程1．输入：生产者通过把太阳能转化为化学能，固定在有机物中。2．总值：流经生态系统的总能量为。自主梳理输入转化光合作用生产者固定的总能量3．传递、转化、散失(1)传递渠道：。(2)传递形式：。(3)能量去向(以能量在第一营养级的变化为例)①通过生产者的呼吸作用以形式散失。②用于生产者的、和等生命活动，储存在有机物中。③随着残枝败叶等被分解而释放出来。④被初级消费者摄入体内，流入营养级。食物链和食物网有机物中的化学能热能生长发育繁殖分解者下一个三、能量流动的特点1．单向流动能量流动只能沿由低营养级流向，不可逆转，也不能循环流动。2．逐级递减输入到某一营养级的能量中，只有的能量能够传递到下一营养级。食物链高营养级10%～20%四、研究能量流动的意义1．帮助人们科学规划、设计，使能量得到的利用。2．帮助人们合理地调整生态系统中的关系，使能量持续高效地流向对人类的部分。人工生态系统最有效能量流动最有益五、生态系统的物质循环1．概念(1)物质：组成生物体的等元素。(2)循环：无机环境与之间。(3)范围：整个。C、H、O、N、P、S生物群落生物圈2．特点(1)具有全球性，因此又称循环。(2)具往复循环性可重复利用3．实例——碳循环(1)生物群落中的主要存在形式：。(2)无机环境与生物群落之间的循环形式：。生物地球化学二氧化碳有机物六、能量流动与物质循环的关系1．二者，彼此相互依存，不可分割。2．物质作为，使能量沿食物链(网)流动；能量作为，使物质能够不断地在和生物群落之间循环往返。同时进行动力能量的载体无机环境1.食物链的营养级一般不超过五个，原因是什么？互动探究[提示]因为能量流动具有逐级递减的特点，超过五个营养级后，所剩能量不足以维持营养级的生存，所以一条食物链的营养级一般不超过五个。2．请你从能量流动的角度分析农民锄草的目的是什么？[提示]农民锄草的目的是调整能量流动的方向，使能量更多的流向对人类最有益的部分(即使能量更多地被农作物固定)。3．生态系统的食物链(网)与能量流动、物质循环之间具有怎样的关系？[提示]食物链(网)是生态系统的结构，而能量流动与物质循环是生态系统的功能，二者是结构与功能的关系。食物链(网)是能量流动和物质循环的渠道，它的改变直接影响生态系统的功能能否正常发挥。能量流动和物质循环也能影响食物链(网)，如果能量流动或物质循环被破坏，则直接影响食物链(网)的结构复杂程度。核心考点突破生态系统的能量流动要点归纳一、生态系统能量流动的过程1．能量的输入光能――→光合作用有机物中的化学能2．能量的传递(1)传递途径：食物链和食物网(2)传递形式：有机物中的化学能3．传递过程流入一个营养级的能量是指被这个营养级的生物所同化的全部能量。能量的来源与去路：来源①生产者的能量主要来自太阳能②其余各营养级的能量来自上一营养级所同化的能量去路①自身呼吸消耗、转化为其他形式的能量和热能②流向下一营养级③残体、粪便等被分解者分解④未被利用：包括生物每年的积累量，也包括动植物残体以化学燃料形式被储存起来的能量即一个营养级所同化的能量＝呼吸消耗的能量＋被下一营养级同化的能量＋分解者利用的能量＋未被利用的能量。4．能量的散失5．能量流动的特点及其原因(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各营养级通过呼吸作用所产生的热能不能被生物群落重复利用，因此能量流动无法循环。(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。6．生态金字塔——能量流动模型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，如树上昆虫与鸟的数量关系正金字塔形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质量)沿食物链流动逐级递减每一级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目每一营养级生物的总生物量感悟拓展1.能量流动的分析(1)最高营养级能量去路只有3个方面，少了传递给下一营养级这一去路。(2)分解者分解作用的实质仍然是呼吸作用。(3)流经各营养级的总能量：对生产者而言强调关键词“固定”而不能说“照射”，对各级消费者而言强调关键词“同化”而不能说“摄入”。2．能量传递效率的理解(1)在一条食物链中，由低营养级到高营养级推算，前一营养级比后一营养级含量一定多的指标是“能量”及“生物量”，而“数量”可能出现反例。(2)因能量传递效率为10～20%，传到第五营养级时，能量已经很少了，再往下传递不足以维持一个营养级，所以一条食物链中营养级一般不超过5个。典例导悟1(山东理综)以下表示动物利用食物的过程。正确的分析是()A．恒温动物的④/③值一般高于变温动物B．哺乳动物的③/①值一般为10%～20%C．提高圈养动物生长量一般需提高③/②值D．食肉哺乳动物的③/②值一般低于食草哺乳动物解析本题考查了动物对所摄取食物利用的过程及特点。恒温动物维持体温，需要消耗较多的有机物，因而④/③值一般低于变温动物；10%～20%是营养级的能量传递效率，而不是同化量和获取量之间的比值；圈养动物产量的提高依赖于同化量的增加，即③/②的比值提高，该选项是正确的；植物性食物中含有许多哺乳动物不能利用的物质，多于动物性食物，因而食肉动物的③/②值高于食草哺乳动物。答案C如果一个人的食物有1/2来自绿色植物，1/4来自小型肉食动物，1/4来自羊肉，假如传递效率为10%，那么该人每增加1千克体重，约消耗植物()A．10kgB．28kgC．100kgD．280kg答案D解析本题考查生态系统中的能量流动情况及其计算能力。根据题意，可以写出三条食物链：①植物→人，在此食物链中，人要增重0.5kg，消耗植物为0.5÷10%＝5kg；②植物→羊→人，在此食物链中，人要增重0.25kg，消耗的植物为0.25÷10%÷10%＝25kg；③植物→植食动物→小型肉食动物→人，在此食物链中，人要增重0.25kg，消耗的植物为0.25÷10%÷10%÷10%＝250kg。所以人要增重1kg，共消耗植物280kg。生态系统的物质循环要点归纳一、生态系统的碳循环1．大气中的碳元素进入生物群落，是通过植物的光合作用或化能合成作用而实现的。2．碳在生物群落和无机环境之间循环是以CO2的形式进行的。碳元素在生物群落中的传递，主要靠食物链和食物网，传递形式为有机物。3．大气中CO2的来源有三个：一是分解者的分解作用；二是动植物的呼吸作用；三是化石燃料的燃烧。4．实现碳在生物群落和无机环境之间进行循环的关键是生产者和分解者。5．碳在无机环境与生物群落之间传递时，只有生产者与无机环境之间的传递是双向的，其他各成分间的传递均是单向的。二、生态系统物质循环和能量流动的关系1．过程图解说明：(1)从图中可以看出，无机环境为生物成分提供物质和能量。(2)生产者主要是指绿色植物，是消费者和分解者能量的源泉，也是生态系统存在和发展的基础，因此，生产者是生态系统的主要成分。(3)绿色植物同化的二氧化碳等物质，大约90%需经分解者的分解作用归还给无机环境，被生产者重新利用，因此，从物质循环角度看，分解者在生态系统中占有重要地位。(4)从理论上讲，无机环境、生产者和分解者是任何一个自我调节的生态系统必要的基本成分，消费者的功能活动，不会影响生态系统的根本性质，所以消费者不是生态系统必要的基本成分。2．生态系统物质循环和能量流动的区别和联系能量流动物质循环单向流动、逐级递减在生物群落与无机环境之间反复循环区别在各级生态系统中进行在生物圈范围内进行，具有全球性联系①同时进行，相互依存，不可分割②均沿食物链与食物网的渠道进行③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，使物质循环不断地在生物群落与无机环境之间循环往返，能量以物质形式存在和流动，能量促进了物质的循环感悟拓展1.碳循环及生态系统四种成分的判断先据双向箭头“”确定大气中的CO2和“生产者”，再根据两者中有“3”个指出箭头的D为“生产者”，有“3”个指入箭头的C为大气中的CO2，最后根据D→A→B，确定A为消费者、B为分解者。2．物质循环与生物富集(1)物质循环的平衡打破，将造成生态环境问题：①碳循环失衡——温室效应，主要是大量化石燃料的燃烧，使大气中CO2含量增加。②硫循环失衡——酸雨(2)生物富集：是指环境中的一些污染物(如重金属、化学农药)通过食物链在生物体内大量积累的过程。①原因：化学性质稳定不易被分解；在生物体内积累而不易排出。②过程：随着食物链的延长而不断加强，即营养级越高，富集物的浓度越高。3．温室效应与气候变暖(1)温室效应的形成CO2与悬浮粒子是决定地球温度及气候的关键因素。CO2能吸收太阳辐射的红外线。当太阳照射到地球表面时，使地球变暖，这种热能又以红外线的形式向太空辐射，再次被CO2吸收，从而使大气层成为地面的保温层，起到保温作用。(2)大气中CO2含量持续增加的原因①工厂、汽车、飞机、轮船等对化石燃料的大量使用，向大气中释放大量的CO2。②森林、草原等植被大面积的破坏，大大降低了对大气中CO2的调节能力。(3)影响①气候变暖会使冰川雪山融化，海平面上升，这样就使沿海城市和国家面临灭顶之灾。②由于气候变化，也改变了降雨和蒸发机制，影响农业和粮食资源的生产。降雨量的变化使部分地区更加干旱或更加雨涝，并使病虫害增加。(4)缓解措施①植树造林，增加绿地面积。②减少化石燃料的燃烧。③开发清洁能源。典例导悟2下图为生态系统中碳循环的模式图。相关叙述正确的是()A．①代表生产者，5可以代表化能合成作用B．碳元素在①、②、③、④间以含碳有机物的形式传递C．在食物链中占有碳元素最多的营养级可能是①D．①、②、③中含有的有机物可以作为动力来促进碳元素在群落和环境之间循环解析首先需要确定这四种成分，①箭头指向②、③、④可以确定①是生产者，因为生物群落总能量流动的起点是生产者。由于生产者联系了无机环境和生物群落，所以确定④为无机环境。然后根据生产者和消费者都有箭头指向分解者，确定③为分解者。5代表生产者的呼吸作用产生二氧化碳。碳元素在①和④间，是以二氧化碳形式