第4講生態系統的功能——能量流動和物質循環2015備考·最新考綱

生態系統中物質循環和能量流動的基本規律及應用(Ⅱ)考點1

生態系統的能量流動(5年17考)

(2013安徽卷、海南卷……)1．能量流動的過程 (1)概念理解(2)能量流動圖解2．每一營養級能量來源與去路的分析太陽能上一營養級同化的能量 (2)能量去向：流入某一營養級(最高營養級除外)的能量可存在如下去向：

①自身_________

②流入___________

③被_______分解利用

④未被利用量(最終也將被分解者利用)3．生態金字塔

不同的生態金字塔能形象地說明各營養級與能量、生物量、數量之間的關系，是定量研究生態系統的直觀體現。呼吸消耗下一營養級分解者能量金字塔數量金字塔生物量金字塔形狀特點正金字塔形一般為正金字塔形一般為正金字塔形象征含義能量沿食物鏈流動過程中具有_________的特性一般生物個體數目在食物鏈中隨營養級升高而_________一般生物有機物的總質量沿食物鏈升高_________逐級遞減逐級遞減逐級遞減每一階含義每一營養級生物所含能量的多少每一營養級生物個體的數目每一營養級生物的有機物總量特殊形狀無極少4.能量流動的特點及意義 (1)能量傳遞效率：是指______________之間______的比值。 (2)能量流動的特點：__________、_________。 (3)研究意義

①幫助人們科學規劃、設計_____________，使能量得到 _________利用。

②幫助人們合理地調整生態系統中的能量流動關系，使能量持續高效地流向_____________的部分。相鄰兩個營養級同化量單向流動逐級遞減人工生態系統最有效的對人類最有益思維激活

判斷正誤 (1)植物→鼠→鷹這條食物鏈，第三營養級含能量少 (2013·全國新課標Ⅰ，5D)(

)。 (2)生態系統的食物鏈中營養級越高的生物，其體型必然越大 (2011·海南，21C)(

)。 (3)生態金字塔可采用生物量單位，能量單位和個體數量單位，生態金字塔必然呈正金字塔形 (

)。 (4)散失的熱能可以被生產者固定再次進入生態系統(

)。 (5)相鄰兩個營養級的能量傳遞效率不會小于10%，也不會大于20% (

)。 (6)研究能量流動，可合理設計人工生態系統，提高能量的傳遞效率 (

)。

答案

(1)√

(2)×

(3)×

(4)×

(5)×

(6)×

生態系統能量流動的過程及特點1．(2012·安徽卷，30Ⅱ)某棄耕地的主要食物鏈由植物→田鼠→鼬構成。生態學家對此食物鏈能量流動進行了研究，結果如下表，單位是J/(hm2·a)。植物田鼠鼬固定的太陽能攝入量同化量呼吸量攝入量同化量呼吸量2.45×10111.05×1097.50×1087.15×1082.44×1072.25×1072.18×107(1)能量從田鼠傳遞到鼬的效率是________。(2)在研究能量流動時，可通過標志重捕法調查田鼠種群密度。在1hm2范圍內，第一次捕獲并標記40只田鼠，第二次捕獲30只，其中有標記的15只。該種群密度是________只/hm2。若標記的田鼠有部分被鼬捕食，則會導致種群密度估算結果________。(3)田鼠和鼬都是恒溫動物，同化的能量中只有3%～5%用于____________，其余在呼吸作用中以熱能的形式散失。(4)鼬能夠依據田鼠留下的氣味去獵捕后者，田鼠同樣也能夠依據鼬的氣味或行為躲避獵捕。可見，信息能夠________________，維持生態系統的穩定。

答案

(1)3%

(2)80偏高(3)生長、發育、繁殖等生命活動(4)調節生物的種間關系互動探究

據上題表格中數據推算隨鼬糞便流失的能量是多少？這部分能量應包含于表中哪一數據中？

提示鼬糞便中的能量＝鼬的攝入量－鼬同化量＝2.44×107－2.25×107＝1.9×106(J/hm2·a)此部分能量應包含于表中田鼠同化量即7.56×108h中。題后反思

以第二營養級為例，能量的來源和去路圖解如下：

由此可見：(1)攝入量－糞便量＝同化量。 (2)同化量－呼吸量＝生長、發育、繁殖量。 (3)一個營養級糞便量不屬于該營養級同化量，而屬于上一營養級的同化量，即上一營養級流向分解者的能量

能量流動的相關計算2．如圖所示的食物網中，若人的體重增加1kg，最少消耗水藻________kg，最多消耗水藻________kg。

解析能量在相鄰兩個營養級間的傳遞效率是10%～20%。求最少消耗水藻時，選最短的食物鏈，如水藻→小魚→人，傳遞效率按20%計算，設最少消耗水藻為X，則X×20%×20%＝1kg，X＝25kg；求最多消耗水藻時，選最長的食物鏈，如水藻→水蚤→蝦→小魚→大魚→人，傳遞效率按10%計算，設最多消耗水藻為Y，則Y×10%×10%×10%×10%×10%＝1kg，Y＝100000kg。

答案

25

100000(2013·廣東預測)如圖為部分能量流動圖解，下列敘述正確的是 (

)。[對點強化]A．次級消費者攝入量占初級消費者攝入總量的10%～20%B．c表示初級消費者的同化量C．圖中能量數值b＝a＋cD．C指向分解者的箭頭中包含初級消費者的遺體殘骸，包括次級消費者的糞便解析能量傳遞效率10%～20%是相鄰營養級同化量之比，而非攝入量，所以A項錯誤；攝入量減糞便量是同化量，同化量一部分用于呼吸散失，一部分用于生長發育和繁殖，所以B項錯誤；圖中b等于呼吸散失的能量與c之和，所以C項錯誤；c表示生長發育和繁殖所用能量，這一過程中一部分會被下一營養級攝入，下一營養級的糞便屬于c，所以D項正確。答案

D考點2

生態系統的物質循環(5年9考)

(2012天津卷，2010海南卷……)1．生態系統的物質循環概念在生態系統中，組成生物體的__________________等化學元素不斷進行著從_________到_________，又從________回到________的循環過程范圍_______(全球)對象組成生物體的________形式生物群落與無機環境間：_______生物群落內：_______動力____物質循環特點_____性、反復出現、_____流動C、H、O、N、P、S無機環境生物群落生物群落無機環境生物圈化學元素無機物有機物能量全球循環2. 碳循環過程 (1)碳進入生物群落的途徑，生產者的光合作用或_________作用 (3)溫室效應的產生原因：

①化學燃料的大量燃燒，產生大量____。

②植被破壞，降低了對大氣中____的調節能力。呼吸分解化能合成CO2CO2思維激活

巧辨圖形判斷參與碳循環的四種成分：以下三幅圖均為生態系統物質循環常見圖解，你能否辨認出各圖中A～E的成分類別？

提示圖1：A——生產者；B——非生物物質和能量；C——消費者；D——分解者

圖2：A——生產者；B——初級消費者；C——非生物物質和能量；D——次級消費者；E——分解者

圖3：A——非生物物質和能量；E——生產者；F、D、B依次為初級、次級、三級消費者；C——分解者

碳循環1．如圖為碳元素在生態系統中循環的模式圖，圖中甲、乙、丙表示生態系統的生物成分，箭頭表示生理過程。下列相關敘述中，不正確的是 (

)。 A．d過程代表光合作用，b過程代表呼吸作用 B．甲所示的營養級在食物鏈中占有的碳元素最多 C．碳元素在甲、乙、丙之間以有機物的形式進行傳遞 D．碳元素可在無機環境和生物群落之間反復利用

解析丁為大氣CO2庫，甲為生產者，乙為消費者，丙為分解者；d過程代表呼吸作用，b過程代表光合作用；碳元素在生物群落內部主要以有機物的形式進行傳遞，在無機環境與生物群落間主要以二氧化碳的形式進行傳遞。

答案

A互動探究

若將上述題圖改為“能量流動圖”則相關的箭頭是否有變動？

提示作為能量流動圖，應添加由“太陽能―→甲”的箭頭，并去掉b箭頭。

物質循環與能量流動綜合2．如圖是某生態系統的物質和能量流向示意圖(能量傳遞效率按10%計算)。下列有關敘述正確的是 (

)。 A．X1過程的完成必須依賴一種具有雙層膜結構的細胞器 B．X1過程吸收的CO2總量與Y1、Y2、Y3……及Z過程釋放

的CO2總量相等 C．當該生態系統處于相對穩定狀態時，X3過程的能量值

約為X1過程能量值的1% D．Z1、Z2、Z3……過程提供的有機物中的碳將全部轉

變為Z過程釋放的CO2中的碳

解析圖示X1表示光合作用固定CO2的過程，參與的生物可能是綠色植物或原核生物藍藻等，X2、X3等表示動物攝食有機物的過程，Y1、Y2等表示生產者和消費者通過呼吸作用釋放CO2的過程，Z表示分解者的分解作用。一般情況下，生產者固定的CO2大于Y和Z過程釋放的CO2總量，因為還有一部分有機物未被利用。Z1、Z2、Z3……過程提供的有機物中的碳還有一部分轉化到分解者自身的有機物中。當生態系統達到動態平衡時，X3＝X1×10%×10%。

答案

C互動探究

圖中可進行X1的生物類群有哪些？X1能否表示化能合成作用？

提示可進行光合作用的生物類群有植物、光合細菌、藍藻等，X1不可表示化能合成作用，化能合成作用所需能量不是“光能”而是體外無機物氧化所釋放的化學能。題后歸納物質循環與能量流動的關系項目能量流動物質循環形式主要以有機物為載體無機物、有機物特點單向流動，逐級遞減循環往復范圍生態系統中的各營養級生物圈(全球性)聯系同時進行，相互依存，不可分割：①能量的輸入、傳遞、轉化和散失，離不開物質的合成和分解；②物質是能量沿食物鏈(網)流動的載體；③能量是物質在生態系統中循環往復的動力圖示技法提煉

快速確認碳循環各環節的“三看法”如圖是生物圈中碳循環示意圖，下列相關分析不正確的是 (

)。[對點強化]A．生物圈通過碳循環實現碳元素的自給自足B．A是消費者，C是生產者，各成分間以CO2的形式傳遞碳元素C．對E過度開發利用會打破生物圈中碳循環的平衡D．碳循環過程需要能量驅動，同時又是能量的載體解析圖中A為消費者，B為分解者，C為生產者，D為大氣中的CO2庫；碳元素在生物群落與無機環境之間以CO2的形式傳遞，在生物群落之間以有機物的形式傳遞。答案

B易混點混淆“同化量”、“攝入量”、“糞便量”

點撥

(1)攝入量≠同化量，糞便中能量不屬本營養級同化量而屬“上一營養級的同化量中流入分解者的能量的一部分”。 (2)流入某一營養級的能量是指該營養級生物的同化量，而不是攝入量，“攝入量”、“同化量”及“糞便”關系如下(以草→兔→狐→狼為例)。

圖中A、B、C均屬流向分解者的能量，但A、B均屬“草的同化量”，只有C才屬兔的同化量。易錯點1錯將“相鄰兩營養級”的傳遞效率等同于“相鄰兩

個生物個體”間的傳遞效率

點撥能量傳遞效率是指“相鄰兩營養級”間的傳遞效率，即下一營養級全部生物同化量/上一營養級全部生物同化量×100%，而不是相鄰營養級中個體間的傳遞效率，如“一只狼”捕獲“一只狐”時，應獲得了狐的“大部分能量”而不是獲得“10%～20%”的能量，“所有狼”可獲得“所有狐”的能量才是10%～20%易錯點2錯將能量“傳遞效率”等同于“能量利用效率”或將

能量“多級利用”看作能量“循環利用”

點撥能量傳遞效率與能量利用效率的比較(1)能量傳遞效率：能量在沿食物鏈流動的過程中，逐級遞減，若以“營養級”為單位，能量在相鄰兩個營養級之間的傳遞效率為10%～20%。其計算公式為能量傳遞效率＝(下一營養級同化量/上一營養級同化量)×100%(2)能量利用效率：通常考慮的是流入人類可利用部分的能量(即流入目標環節的能量)占生產者能量的比值，生態工程中常通過建“沼氣池”“蘑菇房”等實現廢物資源化，這就是提高了能量利用率。“原料—產品—原料—產品”的無廢棄物生產模式正是實現物質循環再生、能量多級利用的典型模式，該模式具有少消耗、多效益、可持續的特點。提高了能量利用率，但并未提高能量“傳遞效率”。此外，能量流動永遠是單向的、不循環的，能量最終均以熱能形式散失于系統中，不能被“循環利用”。1. 在分析生態系統的能量流動時經常涉及“輸入量(輸入到某一營養級的能量)”、“攝入量”、“同化量”、“糞便量”等說法，則下列說法中正確的是 (

)。 A.某一營養級生物的攝入量即同化量 B.某一營養級生物的糞便量是該營養級生物同化量的一

部分 C.輸入到某一營養級的能量即該營養級生物的同化量 D.相鄰兩營養級生物中較高營養級與較低營養級生物的

攝入量之比表示能量傳遞效率糾錯演練

解析輸入量即同化量，攝入量＝同化量＋糞便量，因此，A項錯誤，C項正確；某一營養級生物的糞便量實際上是上一營養級生物同化量的一部分，B項錯誤。

答案

C2. 如圖表示A、B兩個特定生態系統的能量金字塔。有關解釋正確的是 (

)。

①一個吃玉米的人所獲得的能量一定比一個吃牛肉的人獲得的能量多②能量沿食物鏈單向流動，傳遞效率隨營養級的升高而逐級遞減③若A和B中玉米的數量相同，A能養活10000人，則B至少能養活500人④若土壤中含相同濃度的難降解污染物，則A中的人比B中的人體內污染物濃度低 A.①③④ B．①②③

C．①②③④ D．③④

解析本題考查