(浙江选考)2020版高考生物新导学大一轮复习第28讲能量流动和物质循环、生态系统的稳态及其调节(含解析)讲义.docx
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1、1第 28讲 能量流动和物质循环、生态系统的稳态及其调节考纲要求 1.生态系统中的能量流动(c)。2.生态系统中的碳循环(c)。3.能量流动和物质循环的关系(c)。4.生态系统的稳态(a)。5.稳态的调节(b)。考点一 生态系统中的能量流动1.能量流动的含义及渠道(1)能量流动的含义:在生态系统中,能量不断沿着太阳植物植食动物肉食动物顶位肉食动物的方向流动。(2)渠道:沿着食物链的营养级依次传递。2.能量流动过程(1)能量流动的起点:太阳辐射能(或光能)。(2)能量流动的渠道:食物链或食物网。(3)过程分析输入生态系统的总能量:生产者固定的太阳能。起点:从生产者固定的太阳能开始。每个营养级(除
2、最高营养级外)能量的去路:呼吸消耗、下一营养级同化、分解者分解和未利用。结果:最终以热的形式耗散到周围空间中去。植食动物的能量去向:a.被自身呼吸消耗。b.被分解者分解。c.被肉食动物取食并同化。d.未利用。3.能量流动特点(1)单方向的,不可逆的。(2)逐级递减,传递效率一般只有约 10%。4.从能量流动过程可以推知(1)植食动物比肉食动物多。(2)高营养级生物数量少、生物量小、能量少、价值高。(3)一个生态系统必须不断地从外界输入能量才能维持其正常功能。5.能量传递效率的公式能量传递效率 100%。下 一 营 养 级 的 同 化 量该 营 养 级 的 同 化 量2(1)自然生态系统中生产者
3、得到的能量必然大于消费者得到的( )(2)生态系统中能量的初始来源只有太阳能( )(3)由于能量流动是逐级递减的,故一条食物链中营养级的数目是有限的( )(4)直接以低营养级的生物为食将消耗生态系统更多的能量( )(5)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( )(6)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( )(7)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
4、能 量 传 递 效 率 ( )(8)兔吃草后排出的粪便中的能量是兔同化量的一部分( )(9)一只狼捕食了一只兔子,该狼获得了兔子能量的约 10%( )如图表示 A、B 两个特定生态系统的能量金字塔。请思考:(1)一个吃玉米的人所获得的能量一定多于一个吃牛肉的人,对吗?为什么?提示 不对。就“玉米人”与“玉米牛人”这两条食物链而言,前者环节较少,能量损耗较少,人获得的能量更多。但就“一个个体”而言,由于不知道两人的食物量,一个吃玉米的人所获得的能量和一个吃牛肉的人获得的能量无法比较。(2)若土壤中含相同浓度的难降解污染物,则 A中的人比 B中的人体内污染物浓度更高,还是更低?提示 若土壤中含相同
5、浓度的难降解污染物,则生态系统 A中的人比 B中的人体内污染物浓度应更低(生物放大作用)。(3)人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。31.能量流动的过程图解(1)能量的来源:太阳能。(2)起点:从生产者固定的太阳能开始总初级生产量为 111.0 cal/(cm2a)。(3)总量:自然生态系统:生产者固定的太阳能总量;人工生态系统:生产者固定的太阳能总量人工补偿输入量。(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
6、)能量散失的形式:以热能形式散失。2.流入某一营养级的能量来源和去路(1)能量来源Error!(2)能量去向:流入某一营养级(最高营养级除外)的能量去向可以从以下两个角度分析:定量不定时(能量的最终去处)Error!这一定量的能量不管如何传递,最终都以热能形式从生物群落中散失,生产者源源不断地固定太阳能,才能保证生态系统能量流动的正常进行。定量定时Error!如果是以年为单位研究,未被利用的能量将保留到下一年。3.粪便中的能量不属于本营养级同化量而属于“上一营养级的同化量中流入分解者的能量的一部分”流入某一营养级的能量是指该营养级生物的同化量,而不是摄入量, “摄入量” “同化量”及4“粪便”
7、关系如下(以草兔狐狼为例)。图中 A、B、C 均属于流向分解者的能量,但 A、B 均属于草的同化量,只有 C才属于兔的同化量。4.能量流动特点原因的分析(1)单向流动的原因食物链中各营养级的顺序是不可逆转的,这是长期自然选择的结果,如肉食动物以植食动物为食,而植食动物不能以肉食动物为食,植物与植食动物的能量关系也是如此。各营养级生物通过呼吸作用所产生的热能不能被生物群落重复利用,因此能量无法循环。(2)逐级递减的原因各营养级生物都会因呼吸作用消耗大部分能量。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。命题点一 生态系统中的能量流动过程、特点1.某生态系统中有 A、
8、B、C、D 四种生物,构成食物链 ABC,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 的种群数量一般为 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 的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,A 正确;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
9、菌5等,都是异养型生物,B 正确;D 的能量可来自于 B的粪便,而此部分能量属于上一营养级A的能量。2.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.流入一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表示呼吸消耗, B1表示未被利用,C1表示流向分解者,而 D1 A2 B2 C2 D2,
10、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 100% ,B 正确;流入一级消费下 一 营 养 级 同 化 量该 营 养 级 同 化 量 D1W1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;逐级递减表示某一营养级生物所包含的能量一般只有约 10%能够传递给下一营养级生物,D 正确。命题点二 生态系统中能量流动的相关计算3.(2019杭州模拟)如图为某生态系统中能量传递示意图,以下叙述不正确的是( )A.能量流动是从甲固定的太阳能开始的,流入该生态系统的总
11、能量为 1250kJB.从乙到丙的能量传递效率为 15%C.将乙和丙的粪便作为有机肥还田,可以提高能量传递效率D.食物链的营养关系一般不可逆转,这决定了能量流动的单向性答案 C解析 能量流动是从甲(生产者)固定的太阳能开始的,流入该生态系统的总能量为1752008751250 (kJ),A 正确;从乙到丙的能量传递效率 100%15%,B 正确;30200将乙和丙的粪便作为有机肥还田,可以提高能量的利用率,但不能提高能量的传递效率,C6错误;食物链的营养关系一般不可逆转,这决定了能量流动的单向性,D 正确。4.如图为地震毁损的某自然保护区人为干预下恢复过程的能量流动图单位为 103 kJ/(m
12、2a)。下列说法不正确的是( )A.流经城市生态系统的总能量包括了城市生态系统中生产者固定的太阳能以及从外围的农田生态系统等补偿输入的能量B.计算可知,肉食动物需补偿输入的能量值为 5103kJ/(m2a)C.流经该生态系统的总能量是 1.29105kJ/(m2a)D.在人为干预下,能量在第一营养级到第二营养级之间的传递效率为 14.6%答案 D解析 城市生态系统虽然是人为建立的,但还是要依赖自然系统,其能量输入除生产者固定的太阳能外还有外围的其他系统补偿输入的能量,才能维持平衡,A 项正确;肉食动物从植食动物获得的能量为 16490.52.510 3 kJ/(cm2a),所以补偿输入量为(2
13、.15.10.050.25)2.5510 3 kJ/(cm2a),B 项正确;流经该生态系统的总能量为 2370314251212910 3 kJ/(cm2a),C 项正确;能量在第一营养级到第二营养级之间的传递效率为 14/(2370314)100%12.7%,D 项错误。命题点三 能量流动的综合分析5.(2018绍兴诸暨中学期中)下表是美国的生态学家 H.T.Odum对佛罗里达州的银泉生态系统营养级和能量流动的调查结果单位:10 2 kJ/(m2a)。表中的分别表示不同的营养级,为分解者。表中 NPGPR。下列叙述中错误的是( )生物同化作用所固定的能量(GP)生物体贮存着的能量(NP)生
14、物呼吸消耗的能量(R)10 2 kJ/(m2a) 15.91 2.68 13.23 871.27 369.69 501.58 0.88 0.34 0.54 141.20 62.07 79.13 211.85 19.26 192.597A.能量在第三、四营养级间的传递效率约为 5.5%B.该生态系统中的食物网可表示为C.调查结果显示该生态系统的生物量在增大D.代表的生物体内贮藏的能量(NP)属于次级生产量答案 B解析 能量在第三营养级和第四营养级间的传递效率为第四营养级的 GP除以第三营养级的GP再乘以 100%,即 0.8815.91100%5.5%,A 项正确;是分解者,不是食物链中的成分,
15、B 项错误;由于该生态系统总呼吸量(13.23501.580.5479.13192.59787.07)小于系统的能量输入(光合作用固定的总能量 871.27),即该生态系统的生物量在增大,C 项正确;为分解者,其 GP来源于的残枝败叶、遗体残骸、粪便等,所以其生物体内贮存的能量(NP)属于次级生产量,D 项正确。6.(2018嘉兴模拟)某地的食物网如图,请回答下列问题:(1)在生态系统的各生物之间传递着生产者所固定能量的复杂_关系叫做食物网。(2)鼠同化的能量的去路除了图中所示和未利用以外,还有_、_。(3)假如鹰的食物中有 2/5来自于兔,2/5 来自于鼠,1/5 来自于蛇。那么理论上,鹰若
16、要增如 20g体重,需要消耗植物_g(能量传递效率按 10%计算)。(4)该生态系统中蛇被大量捕杀,则短时间内鼠的数量变化为_。禁止捕杀蛇后,生态系统通过自我调节恢复稳态,这个调节过程属于_调节。答案 (1)营养 (2)自身呼吸消耗 流向分解者 (3)5600 (4)增多 (负)反馈解析 (1)在生态系统的各生物之间传递着生产者所固定能量的复杂营养关系叫做食物网。(2)某一营养级(最高营养级除外)的去向:自身呼吸消耗、流向下一个营养级、分解者分解利用、未被利用,因此鼠同化的能量的去路除了图中所示和未利用以外,还有自身呼吸消耗、流向分解者。(3)通过食物链植物兔鹰,鹰增重 202/58(g),需
17、要消耗植物的量为810%10%800(g);通过食物链植物鼠鹰,鹰增重 202/58(g),需要消耗植物的量为 810%10%800(g);通过食物链植物鼠蛇鹰,鹰增重 201/54(g),需要消耗植物的量为 410%10%10%4000(g)。所以合计需要消耗植物80080040005600(g)。(4)由于蛇捕食鼠,如果该生态系统中蛇被大量捕杀,则短时间内鼠的数量因天敌缺少而增多。禁止捕杀蛇后,生态系统通过自我调节恢复稳态,这个调节过程属于(负)反馈调节。8考点二 生态系统中的物质循环1.碳循环的路线大气圈植物和动物分解者大气圈。2.碳循环的过程(1)过程示意图(2)过程解读碳的存在形式E
18、rror!碳循环形式项目 进入生物群落 生物群落内部 返回无机环境形式 CO2 含碳有机物 CO2方式 光合作用或化能合成作用 通过食物链或食物网a.生物的呼吸作用b.分解者的分解作用c.化石燃料的燃烧实现碳在生物群落和无机环境之间进行循环的关键环节是生产者和分解者。目前由于大气中 CO2含量持续增加,碳循环平衡被打破,形成温室效应。3.碳循环的特点(1)反复利用,往复循环。(2)具有全球性。4.大气圈中的 CO2变化特点有着明显的昼夜变化和季节变化。5.能量流动与物质循环的关系项目 能量流动 物质循环(以碳循环为例)9形式 太阳能化学能热能特点 单向流动、逐级递减 全球性、往复循环范围 生态
19、系统各营养级 生物圈(全球性)联系两者是同时进行的,彼此相互依存,不可分割;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,使物质能够不断地在生物群落和无机环境之间往复循环6.重金属等物质的生物放大作用与能量流动特点的比较重金属和 DDT等农药的生物放大作用:生物放大与能量流动相反,能量沿着食物链流动时逐级递减,而农药或重金属在食物链中则存在“生物放大作用” ,即营养级越高,体内该物质浓度越高。(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( )(2)生态系统的物质循环指的是各种化合物在生物群落与无机环境之间往复循环( )(3)生态系统的物质循环和能量流动的渠道都是食物
20、链和食物网,所以物质和能量都是循环往复的( )(4)有光照的条件下,生态系统的能量流动和物质循环才是同时进行的( )(5)与碳循环有关的生理活动有光合作用、呼吸作用和化能合成作用等( )(6)减少化石燃料的燃烧和大力植树造林都可以有效地缓解温室效应( )如图为碳元素在生态系统中循环的模式图,图中甲、乙、丙表示生态系统的生物成分,箭头表示生理过程。请据图思考下列问题:(1)甲、乙、丙、丁分别代表生态系统的什么成分?并简述判断的理由。提示 甲和丁之间有双向箭头,且其他几种成分都有箭头指向丁,所以丁为大气中的 CO2,甲为生产者;甲和乙都有箭头指向丙,所以丙为分解者,则乙为消费者。(2)碳在甲、乙、
21、丙之间的流动形式是什么?在甲(或乙或丙)与丁之间的流动形式又是什么?提示 碳在甲、乙、丙之间的流动形式是有机物,在甲(或乙或丙)与丁之间的流动形式是CO2。10(3)图中的字母分别表示什么过程?提示 b 代表光合作用或化能合成作用。d 和 c代表呼吸作用,f 代表微生物的分解作用,a代表捕食,e 和 g代表将动植物的遗体、排遗物等提供给分解者。(4)生态系统的成分中,对物质循环起关键作用的环节是什么?提示 生产者和分解者。命题点一 碳循环的过程及特点1.(2018宁波模拟)下列关于生态系统中物质循环的叙述,错误的是( )A.低碳生活方式有助于维持生物圈中碳循环的平衡B.物质循环是在生产者、消费
22、者、分解者之间进行的C.煤和石油通过燃烧和微生物的分解作用产生 CO2,促进碳循环D.生物圈不需要从外界获得任何物质补给,就能长期维持其正常功能答案 B解析 低碳生活方式有助于维持生物圈中碳循环的平衡,A 正确;物质循环是在无机环境与生物群落之间进行的,B 错误;煤和石油通过燃烧和微生物的分解作用产生 CO2,促进碳循环,C 正确;物质是可循环的,生物圈不需要从外界获得任何物质补给,就能长期维持其正常功能,D 正确。2.(模拟题改编)如图为生态系统碳循环模式图。下列分析错误的是( )A.f表示大气中的 CO2B.图中的 a一定是自养生物,b、c、d、e 一定是异养生物C.a所示的营养级在食物链
23、中占有的碳元素最多D.碳只能通过光合作用从 f进入 a答案 D解析 由图可知,f 表示大气中的 CO2,a 是生产者,b 是分解者,c、d、e 都是消费者,A正确;消费者和分解者都是异养生物,生产者都是自养生物,B 正确;生态系统的总能量是通过生产者进入生物群落的,生产者所含有机物中的能量最多,占有的碳元素也最多,C 正确;碳从 f到 a可通过光合作用,也可通过化能合成作用,D 错误。巧辨碳循环模式图中的成分11(1)常考图示(2)突破方法先据双向箭头“ ”确定“大气中的 CO2”与“生产者 ”。再根据两者中有 1个指入箭头的为“生产者”(如甲中 A,乙中 1,丙中 E),有 1个指出箭头的为
24、“大气中的 CO2”(如甲中 B,乙中 4,丙中 A)。最后根据食物链从生产者一级消费者二级消费者及生产者和各级消费者均有箭头指向分解者确定各级消费者及分解者(如三个图中分解者为甲中 D,乙中 3,丙中 C;丙中 F为一级消费者,D 为二级消费者,B 为三级消费者)。命题点二 物质循环和能量流动的关系3.细枯落物主要由凋落的叶片和草本植物组成,木质枯落物主要是死亡的木本植物的茎。全球陆生生态系统中的两类枯落物产量随纬度变化如下图所示。下列有关叙述错误的是( )A.据图可知,枯落物生产量随着纬度的升高而降低B.枯落物将经过分解者的分解作用参与生态系统的物质循环C.在单位时间内分解者从枯落物中同化
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