高中生物總復(fù)習(xí) 第4單元 第2講生態(tài)系統(tǒng)的能量流動生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán) 新人教版必修3

《高中生物總復(fù)習(xí) 第4單元 第2講生態(tài)系統(tǒng)的能量流動生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán) 新人教版必修3》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中生物總復(fù)習(xí) 第4單元 第2講生態(tài)系統(tǒng)的能量流動生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán) 新人教版必修3（57頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、第二講生態(tài)系統(tǒng)的能量流動生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)一、能量流動1概念：生態(tài)系統(tǒng)中能量的 、傳遞、 和散失的過程。2過程(1)輸入途徑：主要是生產(chǎn)者的 。(2)起點(diǎn)：從生產(chǎn)者固定太陽能開始。(3)途徑： 。輸入輸入轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化光合作用光合作用食物鏈和食物網(wǎng)食物鏈和食物網(wǎng)(4)過程：3特點(diǎn)(1)單向流動：能量流動只能從第一營養(yǎng)級流向第二營養(yǎng)級，再依次流向后面的各個營養(yǎng)級，不可逆轉(zhuǎn)，也不可 流動。(2)逐級遞減：能量在沿食物鏈流動的過程中是 的，傳遞效率大約為 。(3)能量金字塔：將單位時間內(nèi)各個營養(yǎng)級所得到的 數(shù)值由低到高繪成圖，可形成一個金字塔圖形。循環(huán)循環(huán) 逐級逐級遞減遞減10%20%能量能量4意義(1)

2、幫助人們科學(xué)規(guī)劃、設(shè)計人工生態(tài)系統(tǒng)，使 得到最有效的利用。(2)幫助人們合理地調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動關(guān)系，使能量持續(xù)高效地流向 的部分。能量能量對人類最有益對人類最有益1能量流動的過程分析(1)能量的輸入(2)能量的傳遞傳遞途徑：食物鏈和食物網(wǎng)。傳遞形式：有機(jī)物中的化學(xué)能。傳遞過程流入某一營養(yǎng)級的一定量的能量在足夠長的時間內(nèi)的去路可有三條：a.自身呼吸散熱消耗；b.流入下一營養(yǎng)級；c.被分解者分解利用。但這一定量的能量不管如何傳遞，最終都以熱能形式從生物群落中散失，生產(chǎn)者源源不斷地固定太陽能，才能保證生態(tài)系統(tǒng)能量流動的正常進(jìn)行。(3)能量的轉(zhuǎn)化太陽能有機(jī)物中的化學(xué)能熱能(最終散失)。(4)能

3、量的散失形式：熱能，熱能是能量流動的最后形式?！咎貏e提醒】消費(fèi)者攝食的能量等于消費(fèi)者同化的能量加上糞便中的能量，糞便中的能量屬于上一營養(yǎng)級的遺體，消費(fèi)者同化的能量即是上一營養(yǎng)級流向該消費(fèi)者的能量，也就是該營養(yǎng)級的總能量。2能量流動特點(diǎn)(1)單向流動食物鏈中，相鄰營養(yǎng)級生物的吃與被吃關(guān)系不可逆轉(zhuǎn)，因此能量不能倒流，這是長期自然選擇的結(jié)果。各營養(yǎng)級的能量總有一部分通過細(xì)胞呼吸以熱能的形式散失掉，這些能量是無法再利用的。(2)逐級遞減每個營養(yǎng)級的生物總有一部分能量不能被下一營養(yǎng)級利用。3生物金字塔類型類型類型項目項目 能量金字塔能量金字塔數(shù)量金字塔數(shù)量金字塔生物量金字塔生物量金字塔形狀形狀特點(diǎn)特點(diǎn)正

4、金字塔形正金字塔形一般為正金字塔一般為正金字塔形，有時會出現(xiàn)形，有時會出現(xiàn)倒金字塔形倒金字塔形一般為正金字一般為正金字塔形塔形類型類型項目項目 能量金字塔能量金字塔數(shù)量金字塔數(shù)量金字塔生物量金字塔生物量金字塔象征象征含義含義能量沿食物鏈流能量沿食物鏈流動過程中具有逐動過程中具有逐級遞減的特性級遞減的特性生物個體數(shù)目生物個體數(shù)目在食物鏈中隨在食物鏈中隨營養(yǎng)級升高而營養(yǎng)級升高而逐級遞減逐級遞減生物量生物量(現(xiàn)存生現(xiàn)存生物有機(jī)物的總物有機(jī)物的總量量)沿食物鏈流沿食物鏈流動逐級遞減動逐級遞減每一階每一階含義含義食物鏈中每一營食物鏈中每一營養(yǎng)級生物所含能養(yǎng)級生物所含能量的多少量的多少每一營養(yǎng)級生每一營養(yǎng)

5、級生物個體的數(shù)目物個體的數(shù)目每一營養(yǎng)級生每一營養(yǎng)級生物的總生物量物的總生物量【特別提醒】(1)能量金字塔不會出現(xiàn)倒置現(xiàn)象。(2)數(shù)量金字塔可出現(xiàn)倒置現(xiàn)象，如樹林中，樹、昆蟲和食蟲鳥三者形成的數(shù)量金字塔可出現(xiàn)倒置現(xiàn)象。1根據(jù)圖示的食物網(wǎng)，若黃雀的全部同化量來自兩種動物，且蟬和螳螂各占一半，則當(dāng)綠色植物增加G千克時，黃雀增加體重最多是()AG/75千克B3G/125千克C6G/125千克DG/550千克解析：根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)能量流動的最高傳遞效率20%，設(shè)黃雀增加體重X千克，則根據(jù)題意可列出計算式：(5X/255X/2)5G，XG/75千克。答案：A二、物質(zhì)循環(huán)1概念：組成生物體的C、H、O、N、P、

6、S等元素，都不斷進(jìn)行著從 到生物群落，又從 到無機(jī)環(huán)境的循環(huán)過程。這里所說的生態(tài)系統(tǒng)是指 ，因此又稱為生物地球化學(xué)循環(huán)。2特點(diǎn)：全球性、物質(zhì)可被反復(fù)利用。無機(jī)環(huán)境無機(jī)環(huán)境生物群落生物群落生物圈生物圈3碳循環(huán)(1)無機(jī)環(huán)境中的存在形式： 和碳酸鹽。(2)生物群落中的主要存在形式： 。(3)無機(jī)環(huán)境與生物群落之間的循環(huán)形式： 。(4)特點(diǎn)：具全球性，可循環(huán)利用。CO2CO2含碳有機(jī)物含碳有機(jī)物大氣中的碳元素進(jìn)入生物群落，是通過植物的光合作用或化能合成作用而實現(xiàn)的。碳在生物群落和無機(jī)環(huán)境之間循環(huán)是以CO2的形式進(jìn)行的。碳元素在生物群落中的傳遞，主要靠食物鏈和食物網(wǎng)，傳遞形式為有機(jī)物。實現(xiàn)碳在生物群落

7、和無機(jī)環(huán)境之間循環(huán)的關(guān)鍵是生產(chǎn)者和分解者。碳在無機(jī)環(huán)境與生物群落之間傳遞時，只有生產(chǎn)者與無機(jī)環(huán)境之間的傳遞是雙向的，其他各成分間的傳遞均是單向的。3能量流動與物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系項目項目能量流動能量流動物質(zhì)循環(huán)物質(zhì)循環(huán)形式形式以有機(jī)物為載體以有機(jī)物為載體無機(jī)物無機(jī)物特點(diǎn)特點(diǎn)單向傳遞、逐級遞減單向傳遞、逐級遞減往復(fù)循環(huán)往復(fù)循環(huán)范圍范圍生態(tài)系統(tǒng)各營養(yǎng)級生態(tài)系統(tǒng)各營養(yǎng)級生物圈生物圈(全球性全球性)2分析以下生態(tài)系統(tǒng)的能量流動和物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系簡圖，不能得到的結(jié)論是()A能量的總和一定小于生產(chǎn)者所固定的太陽能總量B生物圈的物質(zhì)是自給自足的，能量是需要不斷補(bǔ)充的C丁中包含的生物可能處于食物鏈的最高營養(yǎng)級D碳以C

8、O2的形式進(jìn)入生物群落又以CO2的形式離開生物群落返回?zé)o機(jī)環(huán)境解析：分析圖中的信息可知甲是生產(chǎn)者、乙和丙是消費(fèi)者、丁是分解者；生產(chǎn)者固定的能量有四個去向：呼吸消耗、流向動物、被分解者利用、留在生產(chǎn)者的體內(nèi)，圖中的總和是呼吸消耗、流向動物、被分解者利用，因此小于生產(chǎn)者所固定的太陽能總量。從題圖中我們還可以看出，生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)可以循環(huán)再生，如碳以CO2的形式進(jìn)入生物群落又以CO2的形式離開生物群落返回?zé)o機(jī)環(huán)境，而能量必須由太陽能不斷補(bǔ)充。丁作為分解者，不是食物鏈的“成員”，因此選項C錯誤。答案：C 對碳循環(huán)示意圖辨析不清(1)碳循環(huán)過程示意圖弄清箭頭的方向及代表含義。(2)將上圖換成字母，并嘗試判

9、斷四種成分(找依據(jù))據(jù)圖判斷A、B、C、D各代表哪種成分？先根據(jù)雙向箭頭確定A和B應(yīng)為生產(chǎn)者和非生物物質(zhì)和能量，不能寫“無機(jī)環(huán)境”，也不能寫“生物類別”，再根據(jù)AC確定C為消費(fèi)者，剩下D為分解者。解讀右圖根據(jù)與之間的雙向箭頭判斷：是生產(chǎn)者，是非生物物質(zhì)和能量。根據(jù)的碳都流向，可進(jìn)一步判斷：是初級消費(fèi)者，是次級消費(fèi)者，是分解者。 2010年12月14日，亞洲能源論壇在廣州舉行，中國政府作出了仍要高強(qiáng)度減排的承諾，低碳經(jīng)濟(jì)與綠色生活方式引人關(guān)注。根據(jù)下圖回答問題：( 1 ) 圖1 是 碳 循 環(huán) 示 意 圖 ， 原 核 生 物 可 能 參 與 其 中 的_(填序號)過程。煤是“高碳”能源，通過燃燒

10、，碳主要以CO2的形式進(jìn)入大氣圈。根據(jù)圖1提出一項實現(xiàn)“ 低 碳 ” 承 諾 、 減 少 溫 室 效 應(yīng) 的 關(guān) 鍵 措 施 ：_。(2)若圖1中的生物種群及相互間的食物關(guān)系如圖2所示，設(shè)E種群干物質(zhì)中蘊(yùn)藏的能量為11010 kJ；B種群干物質(zhì)中蘊(yùn)藏的能量為2108 kJ，D種群干物質(zhì)中蘊(yùn)藏的能量是2.5108 kJ，當(dāng)A只捕食C時，能量傳遞效率按20%計算，則A的能量值是_。(3)圖3是該生態(tài)系統(tǒng)中能量流向蛙類后發(fā)生的一系列變化示意圖。請據(jù)圖回答相關(guān)問題：圖3中的A表示蛙同化的能量，則C、D表示的含義分別為_、_。當(dāng)生態(tài)系統(tǒng)處于相對穩(wěn)定狀態(tài)時，蛙的種群數(shù)量一般處于_(填“K”或“K/2”)值

11、，此時種群數(shù)量的增長率為_?！惧e因分析】不能正確分析碳循環(huán)過程圖解中各部分名稱，對能量流動和物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系不能盡量用生物學(xué)術(shù)語回答?！菊_解答】(1)原核生物在生態(tài)系統(tǒng)中既可以是生產(chǎn)者，也可以是消費(fèi)者和分解者，因此可參與碳循環(huán)示意圖中的過程。緩解溫室效應(yīng)主要從兩個方面加以考慮：一是減少CO2的釋放；二是增加CO2的吸收。減少CO2的釋放，主要是減少化石燃料的使用，開發(fā)新能源(如太陽能、風(fēng)能、核能等)替代化石能源；增加CO2的吸收，主要是保護(hù)植被，大力植樹造林。(2)根據(jù)圖2中的食物關(guān)系可知：E是生產(chǎn)者，其余生物為消費(fèi)者。 若E種群干物質(zhì)中蘊(yùn)藏的能量為11010kJ；B種群干物質(zhì)中蘊(yùn)藏的能量為2

12、108kJ，D種群干物質(zhì)中蘊(yùn)藏的能量是2.5108kJ，那么C種群干物質(zhì)中蘊(yùn)藏的能量為：11010kJ20%(2108kJ2.5108kJ)15.5108kJ；當(dāng)A只捕食C時，則A的能量值是：15.5108kJ20%3.1108kJ。(3)圖中的A表示蛙同化的能量，則C表示分解者利用的能量，D表示通過呼吸作用散失的能量。當(dāng)生態(tài)系統(tǒng)處于相對穩(wěn)定狀態(tài)時，蛙的種群數(shù)量一般處于K值，此時種群數(shù)量的增長率為0。答案：(1)保護(hù)植被，大力植樹造林；控制(減少)化石燃料的燃燒，減少CO2的排放量；開發(fā)水能、太陽能等新能源(答案合理即可)(2)3.1108kJ(3)分解者利用的能量通過呼吸作用散失的能量K01

13、.如圖表示某生態(tài)系統(tǒng)(部分)的組成及物質(zhì)和能量流動情況(禿鷲以動物尸體為食)，該生態(tài)系統(tǒng)中()AM代表光能，N代表熱能，P代表無機(jī)鹽、CO2B共有4條捕食食物鏈，禿鷲所占有的營養(yǎng)級最多C圖中狼與蚊子之間能量傳遞效率一般為10%20%D群落內(nèi)部的負(fù)反饋調(diào)節(jié)維持著該生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性解析：題圖表示了生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)和能量的流動情況，所以M應(yīng)表示光能和CO2等無機(jī)物，N表示生產(chǎn)者和分解者通過呼吸散失的熱能和CO2，P表示由分解者分解釋放的熱能和CO2，A項錯。圖中只有1條食物鏈，禿鷲屬于分解者，B項錯。蚊子屬于寄生生物，狼與蚊子之間的能量傳遞效率要小于10%，C項錯。負(fù)反饋調(diào)節(jié)是生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的基礎(chǔ)。答案

14、：D利用“拼圖法”巧解能量流動中的難點(diǎn)1.輸入第一營養(yǎng)級的能量分析輸入第一營養(yǎng)級的能量(W1)，被分為兩部分：一部分在生產(chǎn)者的呼吸作用中以熱能的形式散失了(A1)，一部分則用于生產(chǎn)者的生長、發(fā)育和繁殖(B1C1D1)。而后一部分能量中，包括現(xiàn)存的植物體B1、流向分解者的C1、流向下一營養(yǎng)級的D1。參考圖示，很容易理解以下問題：(1)流經(jīng)整個生態(tài)系統(tǒng)的總能量是生產(chǎn)者固定的總能量，即W1。將圖中第三營養(yǎng)級同化的總能量D2“拼回”第二營養(yǎng)級，則剛好等于D1，即第二營養(yǎng)級同化的總能量；再將D1“拼回”第一營養(yǎng)級，則剛好等于生產(chǎn)者固定的總能量W1?？梢姡谝粋€草原生態(tài)系統(tǒng)中，草原上所有生物的總能量都來自

15、W1，所有生物總能量之和都小于W1(呼吸作用消耗的緣故)。(2)能量傳遞效率不會是100%。從上圖可以看出，從第一營養(yǎng)級到第二營養(yǎng)級能量的傳遞效率等于D1/ W1，因此不會達(dá)到100%，一般情況下，能量傳遞效率為10%20%。(3)在解決有關(guān)能量傳遞的計算問題時，首先要確定相關(guān)的食物鏈，理清生物與生物在營養(yǎng)級上的差值。2能量傳遞效率相關(guān)計算中的注意事項(1)流入各級消費(fèi)者的總能量指的是該級消費(fèi)者同化的總能量，消費(fèi)者糞便中所含有的能量不能計入其同化的總能量中。因此，同化量攝入量糞便中的能量。(2)能量傳遞效率某一個營養(yǎng)級的同化量/上一個營養(yǎng)級的同化量。(3)計算某一生物所獲得的最多(最少)的能量

16、規(guī)律(設(shè)食物鏈為ABCD)：已知已知問題問題求解思路求解思路D營養(yǎng)級營養(yǎng)級凈增重凈增重M至少需要至少需要A營養(yǎng)級多少營養(yǎng)級多少(設(shè)設(shè)為為N)N(20%)3M最多需要最多需要A營養(yǎng)級多少營養(yǎng)級多少(設(shè)設(shè)為為N)N(10%)3MA營養(yǎng)級營養(yǎng)級凈增重凈增重ND營養(yǎng)級最多增重多少營養(yǎng)級最多增重多少(設(shè)設(shè)為為M)N(20%)3MD營養(yǎng)級至少增重多少營養(yǎng)級至少增重多少(設(shè)設(shè)為為M)N(10%)3M(4)涉及多條食物鏈的能量流動計算時，若根據(jù)要求只能選擇食物網(wǎng)中的一條食物鏈，計算某一生物獲得的最多(或最少)的能量。其規(guī)律如下：2.如圖1為生態(tài)系統(tǒng)中食物鏈所反映出的能量流動情況，圖中的箭頭符號為能量的流動方向

17、，單位為kcal/(m2年)；圖2為某一生態(tài)系統(tǒng)的能量金字塔，其中、分別代表不同的營養(yǎng)級，E1、E2代表能量的形式；圖3為某生態(tài)系統(tǒng)食物網(wǎng)的圖解。據(jù)圖分析不能得出的結(jié)論是()A據(jù)圖1可知，在入射的有機(jī)物中的化學(xué)能中，生產(chǎn)者只利用了其中的1%左右B據(jù)圖2可知為分解者，相當(dāng)于圖1中的A，能夠利用各營養(yǎng)級轉(zhuǎn)移來的能量C圖3中貓頭鷹體重每增加1 kg，至少消耗A約25 kgD據(jù)圖可知，圖1中的生產(chǎn)者相當(dāng)于圖2中的，相當(dāng)于圖3中的A解析：分析圖中數(shù)據(jù)可知，16 0001 500 9001%，A項的結(jié)論是正確的；根據(jù)能量金字塔(圖2)的特點(diǎn)，可知為生產(chǎn)者、為初級消費(fèi)者、為次級消費(fèi)者、為三級消費(fèi)者，能量金字

18、塔中不包括分解者；圖3中的A是生產(chǎn)者，D項正確；對于C項，抓住“至少消耗”去解題，當(dāng)貓頭鷹體重增加1 kg，全部來自于食物鏈AB貓頭鷹，且傳遞效率為20%時，消耗的A最少，120%20%25(kg)。答案：B 探究土壤微生物的分解作用1實驗假設(shè)案例1微生物能分解落葉使之腐爛案例2微生物能分解淀粉2實驗設(shè)計與結(jié)論案例案例1案例案例2實驗假設(shè)實驗假設(shè)微生物能分解落微生物能分解落葉使之腐爛葉使之腐爛微生物能分解淀粉微生物能分解淀粉實實驗驗設(shè)設(shè)計計實驗組實驗組對土壤高溫處理對土壤高溫處理A杯中加入杯中加入30 mL土壤浸土壤浸出液出液對照組對照組對土壤不做任何對土壤不做任何處理處理B杯中加入杯中加入3

19、0 mL蒸餾水蒸餾水自變量自變量土壤中是否含微土壤中是否含微生物生物燒杯中是否含微生物燒杯中是否含微生物案例案例1案例案例2實驗實驗現(xiàn)象現(xiàn)象在相同時間內(nèi)在相同時間內(nèi)實驗組落葉腐實驗組落葉腐爛程度小于對爛程度小于對照組照組AA1不變藍(lán)不變藍(lán)A2產(chǎn)生磚紅色沉淀產(chǎn)生磚紅色沉淀BB1變藍(lán)變藍(lán)B2不變色不變色結(jié)論結(jié)論分析分析微生物對落葉微生物對落葉有分解作用有分解作用土壤浸出液中的微生物能分解淀粉土壤浸出液中的微生物能分解淀粉【典型例題】探究“土壤微生物對淀粉的分解作用”將取自農(nóng)田、林地或花盆等處的土壤放入里面墊有紗布的燒杯中，加水?dāng)嚢瑁缓髮⒓啿歼B同土壤一起取出，將留在燒杯中的土壤浸出液靜置一段時間備

20、用。實驗步驟實驗步驟試管試管A試管試管B一一加入加入2 mL淀粉糊淀粉糊加入加入2 mL淀粉糊淀粉糊二二加入加入30 mL土壤浸出液土壤浸出液加入加入30 mL蒸餾水蒸餾水在室溫(20左右)下，放置7 d后，分別取A、B兩燒杯中的溶液2 mL，各放入兩支試管A1、A2、B1、B2中。A1A2B1B2加入試劑加入試劑碘液碘液斐林試劑斐林試劑碘液碘液斐林試劑斐林試劑現(xiàn)象現(xiàn)象回答下列問題：(1)上述實驗過程中實驗組和對照組分別是什么？單一變量是什么？(2)A、B兩試管中加碘液的目的是什么？加斐林試劑是想驗證哪種物質(zhì)的存在，原理是什么？(3)試管中加入斐林試劑后，能否得到預(yù)期結(jié)果，還需什么條件？(4)在問題(3)改進(jìn)的基礎(chǔ)上，改進(jìn)后實驗過程中的實驗現(xiàn)象是什么？答案：(1)實驗組是試管A，對照組是試管B，單一變量是土壤浸出液中的微生物。(2)驗證淀粉是否被水解完全；驗證可溶性還原糖(葡萄糖)。原理是：斐林試劑可以與葡萄糖、麥芽糖、果糖等還原糖在5060的水浴加熱條件下呈現(xiàn)磚紅色。(3)不能，還需5060的水浴加熱2 min。(4)A不變藍(lán)，出現(xiàn)磚紅色沉淀；B變藍(lán)，不出現(xiàn)磚紅色沉淀。