2021届高考生物一轮复习 第九单元 生物与环境 第四讲 生态系统的能量流动和物质循环课件 新人教版

第九单元生物与环境第四讲生态系统的能量流动和物质循环课标展示素养链接1.分析生态系统中的物质在生物群落与无机环境之间不断循环、能量在生物群落中单向流动并逐级递减的规律。2.举例说明利用物质循环和能量流动规律，人们能够更加科学、有效地利用生态系统中的资源。3.解释生态金字塔表征了食物网各营养级之间在个体数量、生物量和能量方面的关系。4.阐明某些有害物质会通过食物链不断地富集的现象。1.生命观念——物质与能量观：物质的循环总是伴随着能量的流动。2.科学思维——分析与综合：分析能量流动过程，归纳总结能量流动特点；模型与建模：根据碳循环过程构建循环模型。3.社会责任——关注温室效应：做出解释，并提出解决问题的思路。考点一生态系统的能量流动1．能量流动的概述(1)概念：生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。(2)能量流动的四个环节：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⇩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．能量流动的过程(1)补充图中标号代表的内容：甲生产者；乙初级消费者；丙次级消费者；丁呼吸作用；戊分解者。(2)据图补充食物链中甲营养级能量的去向：①通过自身呼吸作用以热能的形式散失。②下一营养级同化。③残枝败叶、遗体残骸等被分解者分解。④未被利用。(3)图示中的E2E1表示二、三营养级间的能量传递效率。3．能量流动的特点单向流动、逐级递减。4．能量流动的意义(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。5．生态金字塔的类型和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所含的有机物总量象征意义能量沿食物链流动过程中具有逐级递减的特点一般情况下，生物个体数目在食物链中随营养级升高而逐渐递减一般情况下，生物体内有机物的总质量随营养级升高而逐渐递减特征正金字塔形一般为正金字塔形，但可能出现“倒置”，如“树→昆虫→鸟”一般为正金字塔形[诊断辨析]1．生态系统的能量流动是指能量的输入和散失过程。(√)提示：生态系统中的能量流动是指能量的输入、传递、转化和散失的过程。2．流经农村和城市两个生态系统的总能量均是其植物所固定的太阳能。(×)提示：流经两个生态系统的总能量除了来自植物固定的太阳能外，还有人为输入的能量。3．初级消费者粪便中的能量属于生产者同化的能量。(√)4．一头狼捕食了一只兔子，该狼获得了兔子能量的10%～20%。(×)提示：能量传递效率是针对相邻两个营养级中的所有生物而言，不针对个体。5．农业生态系统中，沼渣、沼液作为肥料还田，使能量能够循环利用。(×)提示：沼液和沼渣可以为农作物提供肥料，沼气池发酵产生的沼气又能成为人类的能源物质，实现了能量的多级利用，而能量不能循环利用。从“定量不定时”“定量定时”两个角度分析某一营养级同化量的去向(1)定量不定时。①自身呼吸消耗；②流入下一营养级(最高营养级除外)；③被分解者分解利用。(2)定量定时：流入某一营养级的一定量的能量在一定时间内的去路可有四条。①自身呼吸消耗；②流入下一营养级；③被分解者分解利用；④未利用，即未被自身呼吸消耗，也未被下一营养级和分解者利用，如果是以年为单位研究，这部分的能量将保留到下一年。科学思维——模型与建模1．下图表示能量流经该生态系统某一营养级的变化示意图，其中a～g表示能量值的多少。请据图分析回答。(1)图中，若A表示图中营养级Ⅱ的生物摄入能量，营养级Ⅱ的生物同化能量可用图中哪个字母表示？其能量值如何表示？(用图中字母表示)(3)从图中能计算能量传递效率吗？请说明原因。提示：(1)Bb(或d＋e)(2)不能。图仅表示能量流经该生态系统某一营养级的变化，计算能量传递效率需知道相邻两营养级生物的同化量。科学思维——演绎与推理2．“莲藕生态养鱼”是种养复合生态型的农业新模式，在相同环境及养殖条件下，若将池塘中主要鱼种由草食性鱼更换为肉食性鱼，则鱼类产量将如何变化？原因是什么？提示：降低。能量流动逐级递减，肉食性鱼所处营养级高，获得能量少。考法1能量流动过程的分析1．下图表示某长期稳定的生态系统中光合作用积累的有机物被植食性动物利用的过程(图中的字母表示所含的能量)。据图分析，下列相关叙述正确的是()A．植食动物粪便中的能量只能用g表示B．植物光合作用积累的有机物中的能量应大于输入第一营养级的能量。C．若从c、e、g、h、i中选择若干字母表示植物光合作用积累的有机物中的能量，则应表示为c＋e＋g＋h＋iD．能量在相邻营养级传递效率为fa解析：植食动物的粪便量＝摄入量－同化量，即图中的g(未被同化的能量)或d—f，A项错误；生产者积累的能量(a)＝输入生产者的能量(即生产者的同化量)－生产者呼吸作用消耗散失的能量，即a输入第一营养级的能量，B项错误；据图可知，a＝c＋b，b＝e＋d，d＝g＋f，f＝i＋h，则a＝c＋e＋g＋h＋i，C项正确；能量在相邻营养级传递效率为f/(a＋植物呼吸作用消耗量)，D项错误。答案：C2．(2019·福建漳州质检)下图表示某一生态系统中的能量流动过程，其中甲、乙、丙代表该生态系统的生物成分，A、B、C、D、E、F代表能量。请回答下列问题：(1)调查丙图的种群密度一般采用__________法，图中第二营养级到第三营养级的能量传递效率为______(用图中字母表示)。(2)乙的能量流入分解者的包括________________，请写出图中D能量被下一营养级同化后的去向：___________________________________________________。(3)该生态系统中分解者分解作用产生的能量不能流入生产者再被利用的原因是___________________________________________________________________。解析：(1)丙属于次级消费者，体型一般较大，活动范围较广，调查其种群密度一般采用标志重捕法，图中输入到第二营养级的能量是B＋F，输入到第三营养级的能量是C，能量传递效率为C（B＋F）×100%。(2)乙的能量流入分解者的包括乙的遗体残骸中的能量和丙的粪便中的能量，图中D为输入到第四营养级的能量，大部分通过第四营养级生物的呼吸作用以热能的形式散失，一部分用于该营养级生物的生长、发育和繁殖。(3)生态系统中能量是沿着食物链流动，特点是单向流动，逐级递减。分解者通过分解作用产生的能量是热能，热能不能被生产者再利用。答案：(1)标志重捕C（B＋F）×100%(2)乙的遗体残骸中的能量和丙的粪便中的能量大部分通过第四营养级生物的呼吸作用以热能的形式散失，一部分用于该营养级生物的生长、发育和繁殖(3)分解者通过分解作用产生的能量是热能，热能不能被生产者再利用考法2能量流动特点的分析及相关计算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项正确；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项正确；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项错误；能量流动和物质循环的渠道都是食物链和食物网，D项正确。答案：C4．如图是某人工生态系统的能量流动过程图解(单位：103kJ·m－2·a－1)。请回答下列问题：(1)①表示的能量是________。输入该生态系统的总能量为________kJ·m－2·a－1。(2)从第二营养级到第三营养级的能量传递效率约为________。(保留小数点后一位数字)(3)生态系统的能量流动渠道是________________。能量流动是逐级递减的，其原因是________________________________________________________________。解析：(1)由题图可知，①表示呼吸作用散失的能量。该生态系统的总能量＝生产者固定的太阳能＋人工补给的能量＝25(呼吸作用散失的能量)＋70(未利用的能量)＋3(流向分解者的能量)＋(4＋9＋0.5＋2.5－2)(流向下一营养级的能量)＋(2＋5)(人工补给的能量)＝1.19×105kJ·m－2·a－1。(2)从第二营养级到第三营养级的能量传递效率约为2.5（4＋9＋0.5＋2.5）×100%＝15.6%。(3)物质作为能量的载体，使能量沿着食物链和食物网流动。由于每个营养级生物同化的能量有一部分通过自身呼吸作用散失，有一部分流向分解者，还有一部分暂未利用，因此能量流动是逐级递减的。答案：(1)呼吸作用散失的能量1.19×105(2)15.6%(3)食物链和食物网每个营养级生物同化的能量有一部分通过自身呼吸作用散失，有一部分流向分解者，还有一部分暂未利用方向调整后的能量计算方法若在食物网中，某一营养级同时从上一营养级的多种生物中获得能量，计算某一生物获得的能量或需要某一生物提供的能量时，首先，要注意某一生物“从不同食物链中获得能量的比例”，或某一生物“给不同生物提供能量的比例”，其次按照各个单独的食物链分别计算后合并。(1)顺推法：能量流向调整，从前往后计算。即由植物下推，用“乘法”。(2)逆推法：能量来源调整，从后往前计算。即由高营养级前推，用“除法”。考点二生态系统的物质循环及其与能量流动的关系1．物质循环的概念和特点(1)概念：组成生物体的各种元素在生物群落与无机环境之间不断地循环的过程。(2)特点。全球性、反复利用、循环流动。2．碳循环(1)请写出图中各标号的名称。a．生产者；b.消费者；c.呼吸作用；d．光合作用和化能合成作用；e.呼吸作用；f.化石燃料燃烧。(2)碳的存在形式与循环形式。①在生物群落和无机环境间：主要以CO2形式循环。②在生物群落内部：以含碳有机物形式传递。③在无机环境中：主要以CO2和碳酸盐形式存在。(3)碳进入生物群落的途径：生产者的光合作用和化能合成作用。(4)碳返回无机环境的途径。①生产者、消费者的呼吸作用。②分解者的分解作用(实质是呼吸作用)。③化石燃料的燃烧。3．温室效应(1)形成原因：大量化石燃料的燃烧，大气中的CO2含量迅速增加，打破了生物圈中碳循环的平衡。(2)产生危害：导致气温升高，加快极地和高山冰川的融化，导致海平面上升，对人类和其他许多生物的生存构成威胁。4．能量流动与物质循环之间的关系(1)区别：项目能量流动物质循环(以碳循环为例)形式太阳能→有机物中的化学能→热能CO2→含碳有机物→CO2特点单向流动、逐级递减全球性、循环性范围生态系统各营养级生物圈(全球性)(2)联系：①两者是同时进行的，彼此相互依存，不可分割。②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循环往返。[诊断辨析]1．碳可在森林群落和无机环境之间进行循环。(√)2．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。(√)3．生态系统的碳循环指的是CO2在无机环境和生物群落中的往复循环。(×)提示：碳循环指的是碳元素的循环，而不是含碳化合物的循环。4．大气中的CO2进入生物群落的唯一方式是光合作用。(×)提示：CO2从无机环境进入生物群落的方式有两种：光合作用和化能合成作用。5．生态系统的物质循环和能量流动的渠道都是食物链和食物网，所以物质和能量都是循环往复的。(