江苏专用2022版高考生物一轮复习第九单元生物与环境第4课生态系统的能量流动和物质循环课件苏教版
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传递效率是相邻营养级同化量之间的比值,生产者与初级消费者之间的能量传
递效率为c/a×100%,B错误。狼粪便中的能量应该属于初级消费者兔的同化量
中用于生长、发育、繁殖的能量,C正确。缩短食物链不能提高能量传递效率,D 错误。
【易错警示】能量传递效率≠能量利用率 (1)能量传递效率是指能量在相邻两个营养级之间的传递效率,只有10%～20%,
过呼吸作用将碳以二氧化碳的形式释放到空气中去。
(5)低碳生活方式有助于维持生物圈中碳循环的平衡。 ( √ ) 分析:由于化石燃料的大量燃烧,打破了生物圈中碳循环的平衡,导致温室效应 的发生,因此低碳生活方式有助于维持生物圈中碳循环的平衡。
【概念活用】 教材命题源 1.教材必修3 P93“问题探讨”改编:如图表示甲、乙两个特定生态系统的能 量金字塔。
(3)能量分配比例或能量传递效率已知: 先根据题意写出相应的食物链,根据各营养级之间的传递效率,按照从不同食 物链获得的比例分别进行计算,再将各条食物链中的值相加即可。
【热点考向演练】 考向一 通过生态系统的能量流动过程图解,考查模型分析能力 1.如图为生态系统中能量流动图解部分示意图(字母表示能量的多少),下列选 项中正确的是 ( )
答案:(1)水草→甲→丁 (2)丙和丁 捕食和竞争 (3)传递给丙、自身呼吸作用以热能形式散失 (4)大于 (5)丁 (6)河流生态系统自我调节(自我修复)能力有限
母题变式延伸 核心素养新命题 (1)此河水治理好后,因该水域有些渗漏,补水时曾不慎引入含除草剂的水,导 致一些水草死亡。水草腐烂后,图中最先快速增殖的生物类群是什么?为什 么?(科学思维:分析与综合) 提示:藻类。原因是藻类与水草竞争,水草死亡,藻类失去大量竞争对象而快速 繁殖。另外水草腐烂后被分解者分解产生的无机物被藻类吸收利用。 (2)上题图2中能量流动是沿着食物链、食物网进行传递的,那么能量是如何传 递给分解者的?(科学思维:综合与分析) 提示:生物的遗体和动物的排出物是分解者能量的来源。
(3)光合作用推动碳循环过程,促进了生物群落中的能量循环。 ( × )
分析:光合作用推动碳循环过程,但是生态系统中能量流动的特点是单向流动、
逐级递减,是不能循环的。 (4)植物可通过呼吸作用和光合作用参与生态系统的碳循环。
( √)
分析:植物可通过光合作用将大气中的碳元素固定到生物群落中,同时也可以通
【知能素养提升】 1.能量流动模型解读:(科学思维:概括、综合) (1)第一营养级的能量流动分析。
因为植物的真正光合作用=净光合作用+呼吸作用,同化量=用于生长、发育和 繁殖的能量+呼吸作用散失的能量,所以生产者的同化量=真正光合作用量,生 产者用于生长、发育和繁殖的能量=净光合作用量。
(2)第二营养级能量流动分析
2.三种生态金字塔:(科学思维:比较、归纳)
个体的数目
有机物总量
逐级递减
3.能量流动的最值计算规律:(科学思维:建立模型) (1)计算某一生物获得的最多(至少)能量的规律。 设食物链A→B→C→D,分情况讨论:
(2)涉及多条食物链的能量流动计算时,若根据要求只能选择食物网中的一条 食物链,计算某一生物获得的最多(或最少)的能量。其规律如下:
(5)由题意可知,该农药可沿食物链或食物网富集,则该农药在处于最高营养级 的生物体内含量最高。 (6)从生态学角度分析,每个生态系统都有一定的自我调节能力,如果超过这个 调节能力,则生态系统会崩溃。题中由于生活污水和工业废水的排入,水质逐渐 恶化,说明污染物排放已经超过了河流生态系统的自我调节能力。
3.碳返回无机环境的途径: (1)生产者和消费者的_呼__吸__作__用__; (2)分解者的_分__解__作__用__(主要是呼吸作用); (3)_化__石__燃__料__的燃烧。
【概念辨析】全面清障碍
1.判断下列有关能量流动叙述的正误:
(1)生态系统中细菌产生的能量可流向生产者。 ( × )
四、物质循环的概念
化学元素 无机环境 全球性
五、碳循环
1.碳的存在形式与循环形式: (1)在生物群落和无机环境间:主要以_C_O_2 的形式。 (2)在生物群落内部:以_含__碳__有__机__物__的形式。 (3)在无机环境中:主要以_C_O_2_和__碳__酸__盐_的形式。 2.碳进入生物群落的途径:生产者的_光__合__作__用__和化能合成作用。
(3)某一个营养级同化能量的“2个”“3个”“4个”去路: ①“2个”去路: 同化量=呼吸消耗的能量+用于生长、发育和繁殖的能量 ②“3个”去路(定量不定时,即能量的最终去向): 同化能量=呼吸消耗的能量+分解者利用的能量+下一营养级同化的能量 ③“4个”去路(定量定时,即一定时间段的能量去向): 同化能量=呼吸消耗的能量+分解者利用的能量+下一营养级同化的能量+未被 利用的能量。 (注意:最高营养级的生物去除被下一营养级同化的能量。)
第4课 生态系统的能量流动和物质循环
核心概念·自查
【概念导图】一图知全局
【概念梳理】闭书测基础 一、能量流动的概念 1.生态系统的能量流动:指生态系统中能量的_输__入__、传递、转化和_散__失__的过 程。
2.对概念的理解:
生产者 光合作用
有机物 食物链和食物网
热能
二、能量流动的过程
(1)写出图中甲、乙、丙、丁、戊代表的内容: 甲._生__产__者__,乙.__初__级__消__费__者_,丙.__次__级__消__费__者_,丁._呼__吸__作__用__,戊._分__解__者__。 (2)据图分析食物链中甲营养级能量的去向: ①通过自身_呼__吸__作__用__以_热__能__的形式散失。 ②被_下__一__营__养__级__同化。 ③残枝败叶等被_分__解__者__分解。 ④未被利用。
(1)依生态学原理看,同样重量的玉米,_甲__可养活更多的人口,理由是甲中 人处于第二营养级,与乙相比_能__量__传__递__过__程__中__损__耗__小__。
(2)若土壤中含相同浓度的难降解污染物,则甲、乙中的人体内污染物浓度哪 个较高? 提示:乙中人体内污染物浓度较高。 (3)一个吃玉米的人所获得的能量一定比一个吃鸡肉的人获得的能量多,对吗? 为什么? 提示:不对;甲、乙中“人”代表的是相应营养级,并非“一个人”。
关键能力·进阶
考点一 生态系统的能量流动 【典例精研引领】
(2018·江苏卷)某城市河流由于生活污水和工业废水的排入,水质逐渐恶化。 经过治理后,河水又恢复了清澈。图1表示该河流的能量金字塔(甲、乙、丙为 3种鱼,丁为1种水鸟,甲不摄食藻类,箭头表示能量流动方向),图2表示部分能 量流动关系(图中数字表示同化的能量)。请回答下列问题:
(5)食物链各营养级中10%～20%的能量会被分解者利用。 ( × ) 分析:食物链各营养级中10%～20%的能量会流向下一个营养级,而不是分解者。 (6)若人与自然和谐统一,生产者固定的能量便可反复利用。 ( × ) 分析:能量是单向流动,逐级递减的,任何时候不会反复利用。
2.判断下列有关物质循环以及与能量流动关系叙述的正误: (1)无机环境中的物质可以通过多种途径被生物群落反复利用。 ( √ ) 分析:物质循环是可以反复利用的,无机环境中的物质可以通过光合作用、化能 合成作用等途径进入生物群落。 (2)碳循环过程中能量需要以物质为载体,同时又驱动物质在生物群落和 无机环境之间循环往返。 ( √ ) 分析:碳循环过程中物质是能量的载体,同时需要能量作为动力进行驱动。
名师授法解中遗漏的能量流动途径是水草→甲→丁。 (2)次级消费者属于第三营养级,故图1所示食物网中的次级消费者为丙和丁; 丁可以捕食丙,而丁和丙又均以乙为食,故丁与丙之间的种间关系是捕食和竞 争。 (3)乙在图中所示食物链中不是最高营养级,所以乙的能量有三个去向:流向 下一营养级(包括丁和丙);流向分解者;自身呼吸作用以热能形式散失。 (4)因为乙同化的能量为1 900 kJ/(m2·a),生产者同化的能量为 25 000 kJ/(m2·a),1 900/25 000×100%=7.6%,而生产者同化的能量除了流 向乙外还流向了甲,所以第一营养级到第二营养级能量的传递效率大于7.6%。
分析:细菌一般是分解者,分解者从动植物遗体中获得的能量大部分通过分解作
用以热能的形式散失,不会再被生产者利用。 (2)生态系统相对稳定时无能量输入和散失。
(×)
分析:生态系统相对稳定时,能量的输出和输入维持动态平衡。
(3)一只狼捕食了一只兔子,则该狼就获得了这只兔子能量的10%～20%。 ( × ) 分析:能量传递效率发生在两个相邻营养级之间,而不是个体之间。 (4)能量金字塔可以出现倒置现象。 ( × ) 分析:因为生态系统中的能量一定是单向流动、逐级递减的,所以能量金字塔的下层 一定大于上层,不会出现倒置现象。
(1)图1所示食物网中,遗漏了一条能量流动途径,该条途径是_________。 (2)图1所示食物网中,次级消费者是_________,丁与丙之间的种间关系是 _________。 (3)根据图1分析,除了图2中已经标出的能量去向之外,乙的能量去向还有 _________。 (4)结合图2分析,图1所示食物网中第一营养级到第二营养级能量的传递效率 _________ (填“大于”“小于”或“等于”)7.6%。 (5)经检测,水体中含有某种可被生物富集的农药,推测体内此农药含量最高的 物种是_________。 (6)从生态学角度解释,污染物排放导致水质恶化的主要原因是_________。
(3)上图食物链中乙营养级能量的去向:
三、能量流动的特点及研究意义 1.特点:_单__向__流__动__、__逐__级__递__减__。 2.传递效率:相邻两个营养级之间_同__化__量__的比值,大约为10%～20%。 3.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。
①初级消费者摄入能量(a)=初级消费者同化能量(b)+粪便中的能量(c),即动 物粪便中的能量不属于该营养级同化能量,应为上一个营养级固定或同化能量。 ②初级消费者同化能量(b)=呼吸消耗的能量(d)+用于生长、发育和繁殖的能 量(e)。 ③生长、发育和繁殖的能量(e)=分解者利用的能量(f)+下一营养级同化的能 量(i)+未被利用的能量(j)。
A.图中b=h+c+d+e+f+i B.生产者与初级消费者之间的能量传递效率为b/a×100% C.“草→兔→狼”这一食物链中,狼粪便中的能量属于d D.缩短食物链可以提高能量传递效率
【解析】选C。生产者固定的能量应该是流经生态系统的总能量,摄入量=同化
量+粪便中的能量,因此c为同化量,h为粪便中的能量,同化量=呼吸作用中以热 能形式散失的能量+用于生长、发育、繁殖的能量,因此d是初级消费者用于自 身生长、发育、繁殖的能量,f是呼吸作用中以热能形式散失的能量,i是流入分 解者的能量,e是下一营养级摄入的能量,所以b=h+c=h+f+d=f+e+g,A错误。能量
2.教材必修3 P101“与社会的联系”:在自然生态系统中,植物通过_光__合__作__用__ 从大气中摄取碳的速率,与通过生物的_呼__吸__作__用__和__分__解__作__用__而把碳释放到大气 中的速率_大__致__相__同__。 3.教材必修3 P104“拓展题”改编:氮元素在生物群落与无机环境之间_能__(填 “能”或“不能”)循环利用。农田是人工生态系统,是以提高农作物的产量 和效益,使_能__量__更多地流向人类,满足人类的需要为目的。需要不断向农田中 施加氮肥,其原因是农田土壤中氮的含量往往不足以使作物高产,加之农产品 源源不断地自农田生态系统输出,其中的氮元素并不能都归还土壤,所以需要 施加_氮__肥__。
递效率为c/a×100%,B错误。狼粪便中的能量应该属于初级消费者兔的同化量
中用于生长、发育、繁殖的能量,C正确。缩短食物链不能提高能量传递效率,D 错误。
【易错警示】能量传递效率≠能量利用率 (1)能量传递效率是指能量在相邻两个营养级之间的传递效率,只有10%～20%,
过呼吸作用将碳以二氧化碳的形式释放到空气中去。
(5)低碳生活方式有助于维持生物圈中碳循环的平衡。 ( √ ) 分析:由于化石燃料的大量燃烧,打破了生物圈中碳循环的平衡,导致温室效应 的发生,因此低碳生活方式有助于维持生物圈中碳循环的平衡。
【概念活用】 教材命题源 1.教材必修3 P93“问题探讨”改编:如图表示甲、乙两个特定生态系统的能 量金字塔。
(3)能量分配比例或能量传递效率已知: 先根据题意写出相应的食物链,根据各营养级之间的传递效率,按照从不同食 物链获得的比例分别进行计算,再将各条食物链中的值相加即可。
【热点考向演练】 考向一 通过生态系统的能量流动过程图解,考查模型分析能力 1.如图为生态系统中能量流动图解部分示意图(字母表示能量的多少),下列选 项中正确的是 ( )
答案:(1)水草→甲→丁 (2)丙和丁 捕食和竞争 (3)传递给丙、自身呼吸作用以热能形式散失 (4)大于 (5)丁 (6)河流生态系统自我调节(自我修复)能力有限
母题变式延伸 核心素养新命题 (1)此河水治理好后,因该水域有些渗漏,补水时曾不慎引入含除草剂的水,导 致一些水草死亡。水草腐烂后,图中最先快速增殖的生物类群是什么?为什 么?(科学思维:分析与综合) 提示:藻类。原因是藻类与水草竞争,水草死亡,藻类失去大量竞争对象而快速 繁殖。另外水草腐烂后被分解者分解产生的无机物被藻类吸收利用。 (2)上题图2中能量流动是沿着食物链、食物网进行传递的,那么能量是如何传 递给分解者的?(科学思维:综合与分析) 提示:生物的遗体和动物的排出物是分解者能量的来源。
(3)光合作用推动碳循环过程,促进了生物群落中的能量循环。 ( × )
分析:光合作用推动碳循环过程,但是生态系统中能量流动的特点是单向流动、
逐级递减,是不能循环的。 (4)植物可通过呼吸作用和光合作用参与生态系统的碳循环。
( √)
分析:植物可通过光合作用将大气中的碳元素固定到生物群落中,同时也可以通
【知能素养提升】 1.能量流动模型解读:(科学思维:概括、综合) (1)第一营养级的能量流动分析。
因为植物的真正光合作用=净光合作用+呼吸作用,同化量=用于生长、发育和 繁殖的能量+呼吸作用散失的能量,所以生产者的同化量=真正光合作用量,生 产者用于生长、发育和繁殖的能量=净光合作用量。
(2)第二营养级能量流动分析
2.三种生态金字塔:(科学思维:比较、归纳)
个体的数目
有机物总量
逐级递减
3.能量流动的最值计算规律:(科学思维:建立模型) (1)计算某一生物获得的最多(至少)能量的规律。 设食物链A→B→C→D,分情况讨论:
(2)涉及多条食物链的能量流动计算时,若根据要求只能选择食物网中的一条 食物链,计算某一生物获得的最多(或最少)的能量。其规律如下:
(5)由题意可知,该农药可沿食物链或食物网富集,则该农药在处于最高营养级 的生物体内含量最高。 (6)从生态学角度分析,每个生态系统都有一定的自我调节能力,如果超过这个 调节能力,则生态系统会崩溃。题中由于生活污水和工业废水的排入,水质逐渐 恶化,说明污染物排放已经超过了河流生态系统的自我调节能力。
3.碳返回无机环境的途径: (1)生产者和消费者的_呼__吸__作__用__; (2)分解者的_分__解__作__用__(主要是呼吸作用); (3)_化__石__燃__料__的燃烧。
【概念辨析】全面清障碍
1.判断下列有关能量流动叙述的正误:
(1)生态系统中细菌产生的能量可流向生产者。 ( × )
四、物质循环的概念
化学元素 无机环境 全球性
五、碳循环
1.碳的存在形式与循环形式: (1)在生物群落和无机环境间:主要以_C_O_2 的形式。 (2)在生物群落内部:以_含__碳__有__机__物__的形式。 (3)在无机环境中:主要以_C_O_2_和__碳__酸__盐_的形式。 2.碳进入生物群落的途径:生产者的_光__合__作__用__和化能合成作用。
(3)某一个营养级同化能量的“2个”“3个”“4个”去路: ①“2个”去路: 同化量=呼吸消耗的能量+用于生长、发育和繁殖的能量 ②“3个”去路(定量不定时,即能量的最终去向): 同化能量=呼吸消耗的能量+分解者利用的能量+下一营养级同化的能量 ③“4个”去路(定量定时,即一定时间段的能量去向): 同化能量=呼吸消耗的能量+分解者利用的能量+下一营养级同化的能量+未被 利用的能量。 (注意:最高营养级的生物去除被下一营养级同化的能量。)
第4课 生态系统的能量流动和物质循环
核心概念·自查
【概念导图】一图知全局
【概念梳理】闭书测基础 一、能量流动的概念 1.生态系统的能量流动:指生态系统中能量的_输__入__、传递、转化和_散__失__的过 程。
2.对概念的理解:
生产者 光合作用
有机物 食物链和食物网
热能
二、能量流动的过程
(1)写出图中甲、乙、丙、丁、戊代表的内容: 甲._生__产__者__,乙.__初__级__消__费__者_,丙.__次__级__消__费__者_,丁._呼__吸__作__用__,戊._分__解__者__。 (2)据图分析食物链中甲营养级能量的去向: ①通过自身_呼__吸__作__用__以_热__能__的形式散失。 ②被_下__一__营__养__级__同化。 ③残枝败叶等被_分__解__者__分解。 ④未被利用。
(1)依生态学原理看,同样重量的玉米,_甲__可养活更多的人口,理由是甲中 人处于第二营养级,与乙相比_能__量__传__递__过__程__中__损__耗__小__。
(2)若土壤中含相同浓度的难降解污染物,则甲、乙中的人体内污染物浓度哪 个较高? 提示:乙中人体内污染物浓度较高。 (3)一个吃玉米的人所获得的能量一定比一个吃鸡肉的人获得的能量多,对吗? 为什么? 提示:不对;甲、乙中“人”代表的是相应营养级,并非“一个人”。
关键能力·进阶
考点一 生态系统的能量流动 【典例精研引领】
(2018·江苏卷)某城市河流由于生活污水和工业废水的排入,水质逐渐恶化。 经过治理后,河水又恢复了清澈。图1表示该河流的能量金字塔(甲、乙、丙为 3种鱼,丁为1种水鸟,甲不摄食藻类,箭头表示能量流动方向),图2表示部分能 量流动关系(图中数字表示同化的能量)。请回答下列问题:
(5)食物链各营养级中10%～20%的能量会被分解者利用。 ( × ) 分析:食物链各营养级中10%～20%的能量会流向下一个营养级,而不是分解者。 (6)若人与自然和谐统一,生产者固定的能量便可反复利用。 ( × ) 分析:能量是单向流动,逐级递减的,任何时候不会反复利用。
2.判断下列有关物质循环以及与能量流动关系叙述的正误: (1)无机环境中的物质可以通过多种途径被生物群落反复利用。 ( √ ) 分析:物质循环是可以反复利用的,无机环境中的物质可以通过光合作用、化能 合成作用等途径进入生物群落。 (2)碳循环过程中能量需要以物质为载体,同时又驱动物质在生物群落和 无机环境之间循环往返。 ( √ ) 分析:碳循环过程中物质是能量的载体,同时需要能量作为动力进行驱动。
名师授法解中遗漏的能量流动途径是水草→甲→丁。 (2)次级消费者属于第三营养级,故图1所示食物网中的次级消费者为丙和丁; 丁可以捕食丙,而丁和丙又均以乙为食,故丁与丙之间的种间关系是捕食和竞 争。 (3)乙在图中所示食物链中不是最高营养级,所以乙的能量有三个去向:流向 下一营养级(包括丁和丙);流向分解者;自身呼吸作用以热能形式散失。 (4)因为乙同化的能量为1 900 kJ/(m2·a),生产者同化的能量为 25 000 kJ/(m2·a),1 900/25 000×100%=7.6%,而生产者同化的能量除了流 向乙外还流向了甲,所以第一营养级到第二营养级能量的传递效率大于7.6%。
分析:细菌一般是分解者,分解者从动植物遗体中获得的能量大部分通过分解作
用以热能的形式散失,不会再被生产者利用。 (2)生态系统相对稳定时无能量输入和散失。
(×)
分析:生态系统相对稳定时,能量的输出和输入维持动态平衡。
(3)一只狼捕食了一只兔子,则该狼就获得了这只兔子能量的10%～20%。 ( × ) 分析:能量传递效率发生在两个相邻营养级之间,而不是个体之间。 (4)能量金字塔可以出现倒置现象。 ( × ) 分析:因为生态系统中的能量一定是单向流动、逐级递减的,所以能量金字塔的下层 一定大于上层,不会出现倒置现象。
(1)图1所示食物网中,遗漏了一条能量流动途径,该条途径是_________。 (2)图1所示食物网中,次级消费者是_________,丁与丙之间的种间关系是 _________。 (3)根据图1分析,除了图2中已经标出的能量去向之外,乙的能量去向还有 _________。 (4)结合图2分析,图1所示食物网中第一营养级到第二营养级能量的传递效率 _________ (填“大于”“小于”或“等于”)7.6%。 (5)经检测,水体中含有某种可被生物富集的农药,推测体内此农药含量最高的 物种是_________。 (6)从生态学角度解释,污染物排放导致水质恶化的主要原因是_________。
(3)上图食物链中乙营养级能量的去向:
三、能量流动的特点及研究意义 1.特点:_单__向__流__动__、__逐__级__递__减__。 2.传递效率:相邻两个营养级之间_同__化__量__的比值,大约为10%～20%。 3.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。
①初级消费者摄入能量(a)=初级消费者同化能量(b)+粪便中的能量(c),即动 物粪便中的能量不属于该营养级同化能量,应为上一个营养级固定或同化能量。 ②初级消费者同化能量(b)=呼吸消耗的能量(d)+用于生长、发育和繁殖的能 量(e)。 ③生长、发育和繁殖的能量(e)=分解者利用的能量(f)+下一营养级同化的能 量(i)+未被利用的能量(j)。
A.图中b=h+c+d+e+f+i B.生产者与初级消费者之间的能量传递效率为b/a×100% C.“草→兔→狼”这一食物链中,狼粪便中的能量属于d D.缩短食物链可以提高能量传递效率
【解析】选C。生产者固定的能量应该是流经生态系统的总能量,摄入量=同化
量+粪便中的能量,因此c为同化量,h为粪便中的能量,同化量=呼吸作用中以热 能形式散失的能量+用于生长、发育、繁殖的能量,因此d是初级消费者用于自 身生长、发育、繁殖的能量,f是呼吸作用中以热能形式散失的能量,i是流入分 解者的能量,e是下一营养级摄入的能量,所以b=h+c=h+f+d=f+e+g,A错误。能量
2.教材必修3 P101“与社会的联系”:在自然生态系统中,植物通过_光__合__作__用__ 从大气中摄取碳的速率,与通过生物的_呼__吸__作__用__和__分__解__作__用__而把碳释放到大气 中的速率_大__致__相__同__。 3.教材必修3 P104“拓展题”改编:氮元素在生物群落与无机环境之间_能__(填 “能”或“不能”)循环利用。农田是人工生态系统,是以提高农作物的产量 和效益,使_能__量__更多地流向人类,满足人类的需要为目的。需要不断向农田中 施加氮肥,其原因是农田土壤中氮的含量往往不足以使作物高产,加之农产品 源源不断地自农田生态系统输出,其中的氮元素并不能都归还土壤,所以需要 施加_氮__肥__。