2012高考生物新课标版 3.5.2生态系统的能量流动 知识研习解析

第２讲生态系统的能量流动2生态系统中能量流动的基本规律及应用。课程标准3知识梳理知识一能量流动的概念和过程1．能量流动的概念：指生态系统中能量的①_____、传递、②_____和散失的过程。2．能量流动的过程(1)输入生产者通过③__________把太阳能转化为化学能，固定在有机物中。(2)能量去向(以能量在第一营养级的变化为例)①在生产者的呼吸作用中以④_______的形式散失。输入转化光合作用热能4②用于生产者的生长、发育和繁殖等生命活动，储存在植物体的有机物中。③随着残枝败叶等被⑤_______分解而释放出来。④被初级消费者摄食，流入⑥______营养级。(3)过程图解分解者第二5知识二能量流动的特点及研究意义1．能量流动的特点(1)生态系统中能量流动是单向的原因：能量流动只能沿①________由低营养级流向高营养级，不可逆转，也不能循环流动。(2)能量在流动过程中逐渐级减①原因：输入到某一个营养级的能量中，只有②______________的能量能够流到下一个营养级。②能量金字塔：将单位时间内各个③_______所得到的④_______数值，由低到高绘制成的金字塔图形。③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。生态系统中的能量流动一般不超过⑤_______个营养级。食物链10%～20%营养级能量4～56[思考感悟]能量流动是逐级递减的，那么前一营养级的一个个体一定比后一营养级的一个个体含有的能量多吗？提示：不一定。例如，牛吃草，而牛含的能量比草多。2．研究能量流动的实践意义(1)帮助人们科学规划、设计人工生态系统，使能量得到⑥________的利用。(2)帮助人们合理地调整生态系统的能量流动关系，使能量持续高效地流向对人类⑦_______的部分。最有效最有益7考点一能量流动的相关分析能量流动是生态系统的基本功能之一，是生态系统存在和发展的动力。1．能量流动的起点是生产者，而不是太阳(光能)，是从绿色植物把太阳能固定在体内开始的。但生态系统能量的源头(来源)是太阳能。考点整合(即时巩固解析为教师用书独有)82．能量的输入总量是生产者通过光合作用固定的太阳能总量，而不是照射到生态系统的总光能。3．能量的散失：散失的能量是通过生产者、消费者和分解者的呼吸作用分解有机物而产生的，最终以热能形式散失。4．能量流动特点的原因分析(1)单向流动①能量流动是沿食物链进行的，食物链中各营养级之间的捕食关系是长期自然选择的结果，是不可逆转的。②各营养级通过呼吸作用所产生的热能不能被生物群落重复利用，因此能量流动无法循环。9(2)逐级递减①各营养级生物都会因呼吸作用消耗大部分能量。②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。5．能量传递效率的含义10【特别提醒】能量的输入过程绝大部分是通过绿色植物的光合作用，但在极少数特殊空间，如深海热泉口生态系统，是通过特殊细菌的化能合成作用。11【案例1】(2009·重庆理综)如图是某森林生态系统物质和能量流向示意图，h、i、j、k表示不同用途的有机物(j是未利用部分)，方框大小表示使用量，下列叙述正确的是()A．进入该生态系统的CO2量与各h产生的CO2总量相等B．生产者中i的量大于被初级消费者同化的有机物的量C．流向分解者的k可被生产者直接吸收利用D．流经该生态系统的物质和能量可循环利用12【解析】本题考查生态系统的物质循环和能量流动，难度中等。生态系统的功能体现在生态系统的物质循环与能量流动上，能量流动从生产者固定太阳能开始，但能量在生态系统中的流动是逐级递减和单向流动的，即能量不能循环，故D项错误。每个营养级的能量总有部分流入到下一营养级，如图中的i，但由于动物捕食后并不能将食物中的能量全部吸收，故有部分能量随粪便排出，即同化量＝摄入量－粪便量，故B项正确。同时每个营养级也有一部分流向分解者，如图中k，然后通过分解者的分解作用以热能的形式散失，这一部分也不能被生产者直接利用，故C项错误。生态系统的碳循环中，生物13群落吸入CO2合成的有机物，除通过呼吸作用和分解作用(h)返回大气外，还有部分以有机物的形式存在生物群落内部，故A项错误。【答案】B14【即时巩固1】下列关于生态系统能量流动的叙述中正确的是()A．通过消费者的粪便流入到分解者体内的能量属于消费者同化作用所获得的能量的一部分B．能量伴随着物质而循环流动C．生产者可通过光合作用合成有机物，并把能量从无机环境流入生物群落D．当捕食者吃掉被捕食者时，捕食者便获得了被捕食者的全部能量15【解析】同化量＝摄入量－粪便量，粪便量不属于同化量，故A项错误。能量流动是单向的，不能循环流动，B项错误。生态系统能量流动的输入过程即生产者通过光合作用把太阳能转化为自身体内有机物中的化学能，这样能量就从无机环境进入了生物群落，C项正确。当捕食者吃掉被捕食者时，捕食者把被捕食者的部分能量同化为自身的一部分，还有少量要变为粪便排出体外而未被利用，D项错误。【答案】C16考点二生态金字塔及能量流动的计算一、生态金字塔的理解不同的金字塔能形象地说明营养级与能量、数量之间的关系，是定量研究生态系统的直观体现。类型项目能量金字塔数量金字塔形状特点呈正金字塔形一般为正金字塔形，有时会出现倒金字塔形，如树上昆虫与树的数目关系17(续表)类型项目能量金字塔数量金字塔象征含义能量沿食物链流动过程中具有逐级递减的特性一般生物个体数目在食物链中随营养级升高而逐级递减每一阶的含义食物链中每一营养级生物所含能量的多少每一营养级生物个体的数目18二、能量传递的极值计算能量在流经各个营养级时，上一营养级的能量大约有10%～20%传到下一营养级，营养级越高，能量越少。因此食物链越长，能量损失越多。为了充分利用能量，应尽量缩短食物链。有关能量的“极值”计算方法总结如下：19【归纳总结】在已知高营养级能量求需要低营养级能量的最值时，要注意高营养级的食物来源有没有具体分配，若有就不能直接选最长或最短的食物链，而要按分配情况逐一计算。【案例2】在如图食物网中，a表示动物性食物所占比例，若要使鸟体重增加x，至少需要生产者的量为y，那么x与y的关系可表示为()A．y＝90ax＋10xB．y＝25ax＋5xC．y＝20ax＋5xD．y＝100ax＋10x20【解析】动物性食物所占比例为a，则经草→虫→鸟这条食物链使鸟增重为ax，至少需生产者的量为ax20%×20%＝25ax，则通过草→鸟这条食物链增重为(1－a)x，至少需生产者的量为1－ax20%＝5x－5ax，表达为y＝25ax＋5x－5ax＝20ax＋5x。【答案】C21【即时巩固2】如图食物网中，假如猫头鹰的食物有2/5来自兔，2/5来自鼠，1/5来自蛇，那么，猫头鹰若要增加20g体重，最少需要消耗的植物为()A．80gB．900gC．800gD．600g22【解析】依图中食物关系分析，猫头鹰处于第三、四营养级。在食物链中，猫头鹰属第三营养级，可把此食物链简化为一条，即植物→鼠(兔)4/5,猫头鹰，最少消耗植物20g×÷20%÷20%＝400g。另一食物链：植物→鼠→蛇1/5,猫头鹰中，猫头鹰属第四营养级，最少消耗植物20g×÷20%÷20%÷20%＝500g，所以最少需要消耗植物900g。【答案】B23