2019-2020年高考生物 第5章《生态系统及其稳定性》复习考点二 分析生态系统的能量流动 新人教

2019-2020年高考生物 第5章《生态系统及其稳定性》复习考点二 分析
生态系统的能量流动 新人教版必修3
一、能量流动的过程 1． 概念理解
输入—⎩
⎪⎨
⎪⎧
源头：太阳能
流经生态系统的总能量：生产者固定的太阳能总量
⇓
传递—⎩⎪⎨
⎪
⎧
途径：食物链和食物网形式：有机物中的化学能
⇓
转化—太阳能→有机物中的化学能→热能 ⇓
散失—⎩⎪⎨
⎪⎧
形式：最终以热能形式散失
过程：自身呼吸作用
2． 过程图解
[判一判]
1． 生态系统的能量流动指能量的输入和散失过程 ( × ) 提示 还包括传递和转化过程。

2． 流经生态系统的总能量是照射在生产者上的太阳能 ( × ) 提示 是生产者固定的太阳能或化学能。

3． 散失的热能可以被生产者固定再次进入生态系统 ( × )
提示 生产者只能利用太阳能或化学能(化能合成作用)，不能利用热能。

4．流经第二营养级的总能量指次级消费者摄入到体内的能量( ×)
提示初级消费者同化的能量。

二、能量流动的特点及意义
1．能量传递效率：是指相邻两个营养级之间同化量的比值。

2．能量流动的特点：单向流动、逐级递减。

3．研究意义
(1)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)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。

[解惑] 相邻两营养级之间能量传递效率只有10%～20%，因此食物链中营养级一般不超过4～5个。

[判一判]
1．相邻两个营养级的能量传递效率不会小于10%，也不会大于20% ( ×)
2．能量金字塔可以出现倒置现象( ×)
3．研究能量流动，可合理设计人工生态系统，提高能量的传递效率( ×)
三、物质循环
1．概念
(1)物质：组成生物体的化学元素，如C、H、O、N、P、S等。

(2)循环范围：生物群落和无机环境之间。

(3)循环特点：具有全球性。

2．碳循环
(1)循环形式
①无机环境与生物群落之间：CO2。

②生物群落内：以有机物形式沿食物链和食物网传递。

(2)图解
[解惑] 生态系统物质循环的物质是指组成生物体的基本元素，而非其组成的化合物；在循环过程中伴随着复杂的物质和能量的转化。

1．观察下面的能量流动过程图解，回答相关问题。

(1)能量的太阳能。

(2)起点：从生产者固定太阳能开始。

(3)流经生态系统的总能量：生产者通过光合作用所固定的全部太阳能。

(4)渠道：食物链和食物网。

(5)能量转化：太阳能→有机物中的化学能→热能(最终散失)。

(6)流动形式：有机物中的化学能。

(7)散失途径：呼吸作用，包括各个营养级自身的呼吸消耗以及分解者的呼吸作用。

(8)能量散失的形式：以热能形式散失。

2．观察下图能量在营养级之间流动过程图解，回答相关问题。

(1)摄入量、同化量、粪便量三者之间的关系是摄入量＝同化量＋粪便量。

(2)在各营养级中，能量的三个去路：①通过呼吸作用以热能的形式散失；②被下一营养级生物利用；③被分解者利用。

(3)概括能量流动的特点
①单向流动：能量只能沿着食物链由低营养级流向高营养级。

②逐级递减：相邻两个营养级的能量传递效率约为10%～20%。

3． 写出能量传递效率的计算公式
相邻两个营养级的传递效率＝下一营养级同化量
上一营养级同化量
×100%。

易错警示 能量流动中的2个“比较” (1)生态系统中同化量和摄入量的比较
同化量为每一营养级通过摄食并转化成自身有机物的能量，摄入量是消费者摄入的能量，同化量＝摄入量－粪便量。

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，属于未被利用的那部分能量。

(2)能量传递效率与能量利用效率的比较
能量传递效率：能量在沿食物链流动的过程中，逐级减少，若以“营养级”为单位，能量在相邻两个营养级之间的传递效率约为10%～20%。

其计算公式为能量传递效率＝(下一营养级同化量/上一营养级同化量)×100%。

能量利用效率：通常考虑的是流入人体中的能量占生产者能量的比值，或流入最高营养级的能量占生产者能量的比值，或考虑分解者的参与，以实现能量的多级利用。

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，因此食物链越短，能量利用效率越高；同时，生态系统中生物种类越多，营养结构越复杂，抵抗力稳定性越强，能量利用效率越高。

1． 如图为某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表示流经该生态系统内部的总能量
B ．一般情况下，次级消费者增加1 kg ，生产者至少增加100 kg
C ．生物与生物之间的捕食关系一般不可逆转，所以能量流动具有单向性
D ．从能量关系看②≥③＋④ 答案 C
解析 ①仅仅是流经该生态系统内部总能量的一部分；次级消费者增加1 kg ，生产者至少增加25 kg ；从能量关系上看，②>③＋④。

2． 如图为一食物网。

若要使丙体重增加x ，已知其食用的动物性食物(乙)所占比例为a ，则至少
需要的生产者(甲)的量为y，那么x与y的关系可表示为
( )
A．y＝90ax＋10x B．y＝25ax＋5x
C．y＝20ax＋5x D．y＝10ax＋10x
答案 C
解析由题干中的“至少”可知，应该按最大传递效率20%计算，a表示动物性食物(乙)所占比例，则1－a表示直接从生产者(甲)获得食物所占比例，故有(1－a)x÷20%＋ax÷20%÷20%＝y，即y＝20ax＋5x。

技法提炼
生态系统中能量传递的相关计算
在解决有关能量传递的计算问题时，首先要确定相关的食物链，理清生物在营养级上的差别，能量传递效率为10%～20%，解题时注意题目中是否有“最多”、“最少”、“至少”等特殊的字眼，从而确定使用10%或20%来解题。

1．设食物链A→B→C→D，分情况讨论如下：
(1)已知D营养级的能量为M，则至少需要A营养级的能量＝M÷(20%)3；最多需要A营养级的能量＝M÷(10%)3。

(2)已知A营养级的能量为N，则D营养级获得的最多能量＝N×(20%)3；最少能量＝N×(10%)3。

2．在食物网中分析：
如在A→B→C→D中，确定生物量变化的“最多”或“最少”时，还应遵循以下原则：
(1)食物链越短，最高营养级获得的能量越多。

(2)生物间的取食关系越简单，生态系统消耗的能量越少，如已知D营养级的能量为M，计算至少需要A营养级的能量，应取最短食物链A→D，并以20%的效率进行传递，即等于M÷20%；计算最多需要A营养级的能量时，应取最长的食物链A→B→C→D，并以10%的效率进行传递，即等于M÷(10%)3。

3．在食物网中，某一营养级同时从上一营养级的多种生物按一定比例获取能量，则按照单独的食物链进行计算后再合并。