新2017版高考生物一轮复习第八单元生物与环境第31讲解读

第31讲 能量流动和物质循环、生态系统的稳态及其调节[考试标准]考点一 生态系统中的能量流动1．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)流动过程①能量流动的渠道是食物链和食物网。

②能量散失的途径是呼吸作用(代谢过程)。

③流动过程中能量的转化是太阳能→有机物中的化学能→热能。

2．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。

相邻营养级之间的传递效率一般约为10%，若将单位时间内各个营养级所得到的能量数值由低到高可绘成能量金字塔。

(2)能量流动的特点是单方向的、不可逆的。

(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。

3．能量传递效率的公式能量传递效率＝下一营养级的同化量该营养级的同化量×100%。

[诊断与思考]1．判断下列叙述的正误(1)生态系统中能量的初始来源只有太阳能( × )(2)直接以低营养级的生物为食将消耗生态系统更多的能量( × )(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)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方向的( √ )(5)拔去田地中的杂草是人为地调整能量流动的方向，可以提高生态系统的能量传递效率( × )(6)兔吃草后排出的粪便中的能量是兔同化量的一部分( × )(7)一只狼捕食了一只兔子，该狼获得了兔子能量的约10%( × )(8)能量流动规律可用“能量金字塔”表示，一个生态系统的营养级越多，在能量流动过程中散失的热能越多，所以能量流动一般不会超过4～5个营养级( √ )2．如图表示能量在两个营养级之间的流动过程，请据图思考下列问题：(1)第一个营养级的同化量与其摄入量和粪便量有怎样的关系？提示 同化量＝摄入量－粪便量。

(2)上一个营养级同化的总能量是不是全部流向下一个营养级？为什么？提示不是。

一部分能量被自身呼吸所消耗，还有一部分被分解者所利用，总有一部分能量未被下一营养级利用。

(3)为什么生态系统的能量流动具有单向流动和逐级递减的特点？提示单向流动的原因是：食物链中各营养级的顺序是长期自然选择的结果，生物之间的捕食关系是一定的。

能量流动不能循环，原因是散失的热能不能再被利用；逐级递减的原因是：某个营养级同化的能量自身呼吸要消耗一部分，还有一部分被分解者利用，所以不能将全部的能量流入下一个营养级。

题组一能量流动的过程1．某生态系统中有A、B、C、D四种生物，构成食物链A→B→C，D为分解者，如图是该生态系统中能量流入B处发生的一系列变化示意图，下列说法错误的是( )A．图中的甲表示B的同化量，乙表示B用于生长、发育和繁殖的能量B．参与丁过程的都是异养型生物，包括细菌、真菌等C．当生态系统处于相对稳定状态时，B的种群数量一般处于K/2D．图中D的能量不全部来自B生物答案 C解析当生态系统处于相对稳定状态时，B种群数量达到环境容纳量即K值，C错误；B摄入量为其同化量和粪便量之和，其同化量一部分用于呼吸消耗，一部分用于自身的生长、发育和繁殖；丁过程为分解者的分解作用，分解者主要是营腐生生活的细菌、真菌等，都是异养型生物；D的能量可来自于B的粪便，而此部分属于上一营养级A的能量。

2．如图为生态系统中能量流动图解的部分示意图，①②③④⑤各代表一定的能量值，下列说法中不正确的是( )A．生物与生物之间的捕食关系不可逆转，所以能量流动具有单向性B．⑤中包含了三级消费者粪便中的能量C ．第二营养级流向第三营养级的能量传递效率为③②×100% D ．在人工饲养的高密度鱼塘生态系统中，①表示流经该生态系统的总能量答案 D解析 生物与生物之间的捕食关系不可逆转，所以能量流动具有单向性，A 正确；三级消费者粪便中的能量是它的上一个营养级次级消费者流向分解者的能量，故⑤中包含了三级消费者粪便中的能量，B 正确；②是初级消费者同化的能量，③是次级消费者同化的能量，所以第二营养级流向第三营养级的能量传递效率为③②×100%，C 正确；在人工饲养的高密度鱼塘生态系统中，能量的主要来源是人工喂食的饲料(有机物)，故①＋人工喂食的饲料(有机物)表示流经该生态系统的总能量，D 错误。

题组二 能量流动的特点3．下列关于生态系统的能量流动的叙述中，错误的是( )A ．由于生态系统的能量流动是逐级递减的，所以营养级越高则所同化的能量就越少B ．由于散失的热能不能被生产者重新固定，所以生态系统的能量流动是单向不可循环的C ．充分利用作物秸秆等可以提高能量传递的效率D ．能量流动和物质循环的渠道都是食物链和食物网答案 C解析 生态系统中的能量沿食物链流动时，部分能量以热能的形式散失，部分能量被分解者所利用，所以营养级越高同化的能量就越少，A 正确；生产者只能固定光能或化学能，而不能固定每个营养级及分解者所散失的热能，所以生态系统的能量流动是单向的，B 正确；生态系统的能量传递效率一般不能人为改变，充分利用作物秸秆只能提高能量利用率而不能提高能量传递效率，C 错误；能量流动和物质循环的渠道都是食物链和食物网，D 正确。

4.如图表示某一生态系统的能量金字塔，其Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别代表不同的营养级，E 1、E 2代表能量的形式。

下列叙述正确的是( )A ．Ⅰ和Ⅳ是实现物质循环的关键生态成分B ．该图所示的食物网中只有1条食物链：Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→ⅣC ．E 1表示的能量主要是通过光合作用所摄入的能量D ．能量可在食物链中循环利用答案 C解析图中Ⅰ代表生产者，则E1表示的能量主要为生产者通过光合作用摄入的能量；Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ都代表消费者，实现物质循环的关键生态成分是生产者和分解者；每一营养级的生物种类可能有很多，该图所示的食物网可能由很多条食物链组成；生态系统中能量流动是单向的，能量不能循环利用。

题组三能量流动的相关计算5．某同学绘制了如图所示的能量流动图解(其中W1为生产者固定的太阳能)，下列叙述中不正确的是( )A．生产者固定的总能量可表示为(A1＋B1＋C1＋A2＋B2＋C2＋D2)B．由第一营养级到第二营养级的能量传递效率为D1/W1C．流入初级消费者体内的能量可表示为(A2＋B2＋C2)D．图解表明能量流动的特点是单向流动、逐级递减答案 C解析生产者固定的总能量可表示为(A1＋B1＋C1＋D1)，A1表示呼吸作用消耗，B1表示未被利用，C1表示流向分解者，而D1＝A2＋B2＋C2＋D2，是流入下一营养级的能量，A正确；由第一营养级到第二营养级的能量传递效率为D1/(A1＋B1＋C1＋D1)＝D1/W1，B正确；流入初级消费者的能量为D1＝(A2＋B2＋C2＋D2)，C错误；图解表明能量流动的特点是单向流动、逐级递减，单向流动表示沿着食物链向高营养级传递，而不能倒过来流动；逐级递减表示前一营养级生物所包含的能量一般只有10%能够传给下一营养级生物，D正确。

6．如图是某人工鱼塘生态系统能量流动过程中部分环节涉及的能量值[单位为103 kJ/(m2·y)]。

下列说法错误的是( )A．图中A代表的生理过程是呼吸作用B．第二营养级到第三营养级的能量传递效率为15.625%C．该生态系统中生产者固定的总能量是9.6×104kJ/(m2·y)D．捕食关系一般不可逆转，所以能量流动具有单向性答案 C解析每一营养级的能量去向包括流向下一营养级、被分解者分解和呼吸作用中以热能形式散失三个途径。

因此，图中A代表的是各种生物的呼吸作用，A正确。

肉食性动物从植食性动物获得的且同化的能量＝5.1＋2.1＋0.25＋0.05－5＝2.5×103kJ/(m2·y)，植食性动物的同化量＝2.5＋4＋9＋0.5＝16×103kJ/(m2·y)，传递效率＝2.5/16×100%＝15.625%，B正确。

该生态系统中能量的来源有两个，生产者固定的能量和有机物输入，生产者固定的总能量＝9.6×104kJ/(m2·y)＋流入植食性动物的能量，C错误。

食物链是以食物关系形成的联系，捕食关系的单向性决定了能量流动的单向性，D正确。

1．每一营养级的能量来源与去路分析消费者摄入能量(a)＝消费者同化能量(b)＋粪便中能量(c)，即动物粪便中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。

消费者同化能量(b)＝呼吸消耗(d)＋用于生长、发育和繁殖(e)。

生长、发育和繁殖(e)＝分解者利用(f)＋下一营养级同化(i)＋未被利用(j)。

所以有：(1)未被利用的能量：包括生物每年的积累量和动植物残体以化石燃料形式被储存起来的能量。

(2)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。

(3)动物同化的能量与摄入量之间的关系：动物同化的能量＝摄入量－粪便有机物中的能量，即摄入的食物只有一部分被同化。

(4)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。

2．生态系统的能量流动中的几点误区(1)误区一：生产者固定的能量只能是光能。

由于生产者固定能量的方式有光合作用和化能合成作用，光合作用利用的能量是光能，但化能合成作用利用的是化学能，所以生产者固定的能量是光能或化学能。

(2)误区二：生物数量金字塔与能量金字塔完全一致。

能量金字塔体现的是营养级与营养级所含总能量的关系，而生物数量金字塔体现的是营养级与个体数量的关系，所以生物数量金字塔有时会出现倒置的现象。

(3)误区三：能量传递效率＝能量利用率。

能量传递效率体现的是能量流动过程中所遵循的客观规律，不能随意改变；但能量利用率可以人为改变，例如充分利用作物秸秆就可以提高能量利用率。

3．生态系统中能量流动的计算方法关于能量在营养级之间传递的计算，一般从食物链和食物网两个方面分析：(1)能量在食物链中传递的计算(传递效率按10%计算)①在一条食物链中，若某一营养级的总能量为n ，则传到下一营养级的能量为n ×10%(即0.1n )；②在一条食物链中，某一营养级的能量为n ，则上一营养级的能量为n ÷10%＝10n 。