江苏省2020高考生物大一轮复习 第11单元 第2讲 生态系统的能量流动和物质循环课件

第十一单元生态系统及其稳定性第2讲生态系统的能量流动和物质循环析考情·明确考向考查内容等级要求五年考情素养体现复习指导生态系统中的物质循环和能量流动的基本规律及其应用C2018年T28；2017年T26(4)；2016年T20；2015年T22；2014年T10生命观念：能运用图示等方式表征生态系统中的物质循环、能量流动的过程及特征，形成结构与功能观、物质与能量观；科学探究与社会责任：理解生态系统的基本功能，能初步对相关的生态学实践应用作出合理的分析和判断以食物链和食物网为基本图形进行分析与判断，确定能量流动的方向、特点以及多少。利用碳循环的模式图分析无机环境和生物成分物质循环的形式和伴随的生理过程。结合具体事例理解规律的应用过基础·自我排查栏目导航抓核心·解疑释惑验效果·随堂演练过基础·自我排查一、能量流动1.能量流动的过程图解甲：__________乙：__________丙：__________丁：__________戊：__________生产者初级消费者次级消费者呼吸作用分解者2.流入某一营养级的能量来源和去路分析(1)第一营养级的能量流动(2)消费者的能量流动3.能量流动的特点：______________________。单向流动，逐级递减4.研究能量流动的意义(1)帮助人们科学规划、设计_______________，使能量得到__________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___________________________________。人工生态系统最有效持续高效地流向对人类最有益的部分二、物质循环1.物质循环的概念：组成生物体的____________________等元素，都不断进行着从无机环境到生物群落，又从生物群落到无机环境的循环过程。2.特点：_____性、_____性。3.碳循环图解C、H、O、N、P、S全球循环(1)碳循环及存在形式①在生物群落和无机环境间：以_____形式循环。②在生物群落内部：以__________形式传递。③在无机环境中：主要以_____形式存在。(2)消耗CO2的过程有：_____作用。(3)产生CO2的过程有：_____作用、微生物的分解作用、____________________。CO2含碳有机物CO2光合呼吸化石燃料的大量燃烧4.温室效应(1)温室效应的成因①工厂、汽车、飞机、轮船等对__________的大量使用，向大气中释放大量的_____。②森林、草原等__________的破坏，大大降低了对大气中CO2的调节能力。(2)危害：加快极地冰川融化，导致海平面上升，对陆地生态系统和人类的生存构成威胁。(3)缓解措施①__________，增加植被面积。②开发__________，减少化石燃料燃烧。化石燃料CO2植被面积植树造林清洁能源请判断下列说法的正误：(1)生态系统的物质循环和能量流动有其自身的运行规律。()√(2)能量流动包括能量的输入、传递、转化和散失的过程。()√(3)植物可通过呼吸作用和光合作用参与生态系统的碳循环。()√(4)生态系统的物质循环具有全球性，通过光合作用和呼吸作用可完成碳的全球化循环。()×[解析]完成碳的全球化循环，除了光合作用和呼吸作用外，还需分解者的分解作用。(5)由于过度的人工碳排放，破坏了生态系统的碳平衡，导致大气中CO2浓度增加并引起全球气候变化。()√抓核心·解疑释惑考点一生态系统的能量流动核心提炼1.能量流动过程的分析起点生产者源头光能相关生理过程光合作用、化能合成作用能量输入总能量生产者固定的太阳能等传递形式有机物能量的传递传递渠道食物链和食物网相关生理过程细胞呼吸能量的散失形式热能2.能量流动概念模型解读(1)第二营养级能量流动分析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)。(2)各营养级能量流动分析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的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。3.能量流动的特点及原因(1)单向流动的原因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。(2)逐级递减(每个营养级传入下一营养级的能量仅有10%～20%)的原因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利用的部分。4.生态金字塔的类型及特点项目能量金字塔数量金字塔生物量金字塔形状每一阶含义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每一营养级生物的有机物总量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一般生物有机物的总质量沿食物链升高而逐级递减分析能量流动的过程中总是有能量的耗散，故能量流动逐级递减成千上万只昆虫生活在一株大树上时，该数量金字塔的塔形也会发生变化：浮游植物的个体小，寿命短，又不断被浮游动物吃掉，所以某一时间浮游植物的生物量(用质量来表示)可能低于浮游动物的生物量：易错提醒能量传递效率≠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%，计算公式：第(N＋1)级营养级同化的能量/第N级营养级同化的能量×100%。(2)能量利用率：通常考虑的是流入人体中的能量占生产者能量的比值，或流入最高营养级的能量占生产者能量的比值，或考虑分解者的参与，以实现能量的多级利用。命题研究_能量流动的过程和特点关于生态系统能量流动，下列叙述不正确的是()A.生态系统必须不断地从外界获取能量B.能量流动具有单向性和逐级递减两个明显特点C.生态系统中的能量的最终来源是太阳能D.能量流动方向是：生产者←初级消费者←次级消费者D[解析]流经生态系统的总能量一般是绿色植物所固定的太阳能，因此稳定的生态系统必须不断地从外界获取能量，A正确；能量流动的特点是沿着食物链单向流动、逐级递减，B正确；生态系统的能量最终源头是太阳能，C正确；能量是生态系统的动力，是一切生命活动的基础，在生态系统中能量开始于太阳辐射能的固定，结束于生物体的完全分解，能量流动方向是：生产者→初级消费者→次级消费者，D错误。草→兔子→狐狸→狼为某草原上的一条食物链，下列关于该食物链的说法正确的是()A.该食物链中兔子是初级消费者、第一营养级B.兔子产生的粪便不属于兔子的同化量，而是草的同化量C.根据能量金字塔可知，处于塔尖的狼，其个体体内的能量少于兔子个体体内的能量D.狐狸捕食一只兔子，则该兔子体内的能量全部流向狐狸B[解析]在该食物链中草是第一营养级，兔子是第二营养级，是初级消费者，A错误；兔子产生的粪便中的能量是上一个营养级的同化量，即草的同化量，B正确；能量流动是单向流动、逐级递减的，但这是在营养级之间，而狼个体体内的能量可能会大于兔子个体体内的能量，因为狼的个体较大，C错误；狐狸捕食一只兔子，该兔子体内的能量也不是全部流向狐狸的，因为有些不能被狐狸消化吸收，D错误。_能量流动过程中的相关计算(2019·如东期中)下图为某人工鱼塘食物网及其能量传递示意图(图中数字为能量数值，单位是J·m－2·a－1)。下列叙述正确的是()A.该食物网中最高营养级为第六营养级B.该食物网中第一到第二营养级的能量传递效率为25%C.太阳鱼呼吸作用消耗的能量为1357J·m－2·a－1D.对该食物网的研究并没有体现能量逐级递减的特点B[解析]该食物网中最长的食物链为浮游植物→浮游动物→幽蚊幼虫→太阳鱼→鲈鱼，最高营养级为第五营养级；该食物网中第一营养级到第二营养级的能量传递效率为(3780＋4200)÷31920×100%＝25%；太阳鱼呼吸作用消耗的能量、流向分解者的能量和未被利用的能量共计1483－126＝1357J·m－2·a－1。方法规律(1)能量传递效率的相关“最值”计算①食物链越短，最高营养级获得的能量越多。②生物间的取食关系越简单，生态系统的能量流动过程中消耗越少。具体计算方法如下：知低营养级求高营养级知高营养级求低营养级获得(需要)能量最多选最短食物链按×20%计算选最长食物链按÷10%计算获得(需要)能量最少选最长食物链按×10%计算选最短食物链按÷20%计算如在食物链A→B→C→D中：已知D营养级的能量为M至少需要A营养级的能量＝M÷(20%)3最多需要A营养级的能量＝M÷(10%)3已知A营养级的能量为ND营养级获得的最多能量＝N×(20%)3D营养级获得的最少能量＝N×(10%)3(2)能量传递效率的有关“定值”计算①已确定营养级间能量传递效率的，不能按“最值”法计算，而需按具体数值计数。例如，在食物链A→B→C→D中，能量传递效率分别为a%、b%、c%，若A的能量为M，则D获得的能量为M×a%×b%×c%。②如果是在食物网中，某一营养级同时从上一营养级多种生物获得能量，且各途径所获得的生物量比例确定，则按照每个单独的食物链进行计算后合并。(3)巧用拼图法解决能量流动计算难点输入第一营养级的能量(W1)，被分为两部分：一部分在生产者的呼吸作用中以热能的形式散失了(A1)，一部分则用于生产者的生长、发育和繁殖(B1＋C1＋D1)。而后一部分能量中，包括现存的植物体B1、流向分解者的C1、流向下一营养级的D1，如下图所示：①流经整个生态系统的总能量是生产者固定的总能量W1。将图中第三营养级同化的总能量D2“拼回”第二营养级，则刚好等于D1，即第二营养级同化的总能量；再将D1“拼回”第一营养级，则刚好等于生产者固定的总能量W1。可见，在一个生态系统中，所有生物的总能量都来自W1，所有生物总能量之和都小于W1(呼吸作用消耗的缘故)。②能量传递效率不会是100%。从图中可以看出，从第一营养级向第二营养级的能量传递效率等于D1/W1×100%，一般情况下，能量在相邻两个营养级间的传递效率为10%～20%。(2018·镇江中学)下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.将乙和丙的粪便作为有机肥还田，可以提高能量传递效率B.从乙到丙的能量传递效率为15%C.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能量为1250kJD.食物链的营养关系一般不可逆，这决定了能量流动的单向性A[解析]由题图分析可知，甲为生产者，乙为消费者，丙为消费者，丁为分解者。将乙和丙的粪便作为有机肥还田，为植物提供了无机盐，但不能提高能量传递效率，A错误；从乙到丙的能量传递效率为30÷200×100%＝15%，B正确；能量流动从生产者固定的太阳能开始，流入该生态系统的总能量是生产者固定的太阳能，为175＋200＋875＝1250kJ，C正确；食物链的营养关系一般不可逆，这决定了能量流动的单向性，D正确。考点二生态系统的物质循环核心提炼1.物质循环概念的理解范围生物圈(全球)物质对象组成生物的化学元素，如C、H、O、N、P、S等动力能量重要生物类群生产者：物质、能量输入分解者：物质、能量输出特点全球性、循环性2.碳循环示意图中各种成分的判断图1图2图3(1)图1：先根据双向箭头确定A和B应为生产者或大气中CO2库，其中B有多个来源箭头可判断B为大气中CO2库，再根据A→D，C→D，确定D为分解者，剩下的C为消费者。(2)图2：根据A与C之间的双向箭头及C有多个来源箭头判断A和C分别是生产者和大气中CO