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2012高考生物一轮复习总结-生态系统中的能量流动和物质循环-苏教版必修3_图文

第4讲 生态系统中的能量流动和物质循环

《诗意看世界》
“ 你 在 桥 上 看 风景, 看风景 的人在 桥上看 你。明 月装饰 你的窗 ,你装 饰了别 人的梦。”
诗 人 用 诗 意 的 句子描 绘了一 幅美丽 的画卷 ,人赏 景,景 为人。 物作饰 ,饰为 人 。 多 么 和 谐的画 面,整 个世界 的融合 尽在这 短短四 句诗中 ,它们 总让我 们想起 周 围 里 美 好 的事物 ,一天 繁忙的 学习下 来,看 着这清 丽美妙 的诗, 似乎白 天里朋 友 的 抱 怨 唠 叨不再 如此令 人浮躁 ,身边 尽是美 ,身临 其境, 怎还不 知足, 抱怨生
活 枯 燥 乏 味 呢?
诗 的 上 阙 描 绘 的是一 幅夕阳 桥头赏 风景, 而桥头 赏景的 人也成 为一道 风景线 。 下 阙 喻 意 类似, 夜幕下 得月入 了你的 眼,而 你入了 别人香 甜的梦 。美是 由万物 而 生 , 万 物 则是美 。语境 的唯美 将人拉 进联想 ,不禁 回忆自 己一天 里是否 也有这 样 一 个 场 景 ,人景 合一的 美。顿 时发现 ,那些 美好的 瞬间不 仅仅在 美妙的 文字中 有 , 其 实 生 活中也 会有沿 路开放 一些美 好之花 ,只不 过行路 匆匆, 没发现 罢了,
乍 一 看 , 花 开遍地 。
冰 心 生 活 在 中 国还处 于动荡 的年代 ,但她 得文章 却如乱 世中得 一缕光 ,给人 温 暖 。 为 什 么呢? 冰心主 张以爱 的眼光 看世界 。看冰 心的《 繁星春 水》以 及多篇 散 文 中 , 字 里行间 无不充 斥着爱 与希望 ,她对 景物有 惜爱之 情;对 母亲有 怀念之

Step 1 基础导学
生态系统中的能量流动

输入

单向流动

下一个营养级

逐级递减

食物链

能量

传递

散失 第二营养级
热 能量转化效率

想一想:一般的食物链为什么不超过五个营养级? 答案:食物链中每一个营养级把从前面一个环节获得的能量大部分用来维持自身 的生存和繁殖,把一小部分传给下一营养级。因此前一营养级的能量只能维持后 一营养级少数生物的需要,一般传递效率为10~20%,传到第五营养级时能量已 经很少了,再往下传递已不足以维持一个营养级的能量需要,所以一个食物链一 般不超过5个营养级。 议一议:生态系统为何要不断从系统外得到能量补充? 答案:生态系统中各个营养级都会有部分能量以热能的形式散失到大气中,不能 被任何生命活动所利用,能量在流动中越来越少。 看一看:在生产上如何根据能量流动的原理提高产量? 答案:尽量缩短食物链,提高能量利用率。
名师点拨
①生产者的同化量就是生产者固定的太阳能总量。 ②真正流入下一营养级的能量,应该是该生物的同化量,即同化量=摄入量 -粪便量。 ③粪便实际上是上一营养级的未被利用的成分,通过分解者将其分解。

生物群落

生态系统中的物质循环

无机环境

C、H、O、 N、P、Ca

生物地球化学

全球性

载体

动力

CO2

CO2

无机环境

有机物 碳循环

沿食物链或食物网 CO2
融化

上升

思一思:怎样缓解温室效应? 答案:①尽量减少化学燃料的使用量,开发新能源,改进能源结构,如太阳能利 用、核能利用、水能利用。 ②提倡植树种草、保护和发展森林资源,提高森林覆盖面积。

能量金字塔

名师点拨
生态系统物质循环的物质是指组成生物体的基本 元素,而非其组成的化合物;在循环过程中伴随着复 杂的物质和能量的转化。

Step 2 核心突破

生态系统中能量流动分析
1.对能量流动的理解 “能量流动”是生态系统的基本功能之一,能量是维持生态系统存在和发展的动力。

起点

源头

能量输入

相关生理过程 总能量

能量的传递

传递形式:有机物

能量的散失

相关生理过程 形式

能量流动特点

能量传递效率

生产者 阳光 光合作用、化能合成作用 生产者固定的太阳能总量 传递渠道:沿食物链和食物网 细胞呼吸 热能 ①逐级递减;②单向流动 10%~20%

2. 每一营养级能量来源与去路的分析 (1)动物同化的能量=摄入量-粪便有机物中的能量,即摄入的食物只有部分被 同化。例如蜣螂利用大象的粪便获得能量,就不能说蜣螂获得了大象的能量。 (2)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。能量的 来源与去路:
即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。

(1)最高营养级能量去路只有3个方面,少了传递给下一营养级这一去路。 (2)分解者分解作用的实质仍然是呼吸作用。 (3)流经各营养级的总能量:对生产者而言强调关键词是“固定”,而不能说“照射”, 对各级消费者而言强调关键词是“同化”,而不能说“摄入”。
3.重金属和DDT等农药的生物富集问题 生物富集问题与能量流动正好相反,能量在沿食物链向下流动时逐级递减,而 农药或重金属盐则沿食物链存在“生物富集作用”,故营养级越高者,该物质浓 度越高。

4.能量流动模型——生态金字塔的类型、含义比较 不同的生态金字塔能形象地说明营养级与能量、生物量、数量之间的关系,是 定量研究生态系统的直观体现。

类型 l项目

能量金字塔

数量金字塔

生物量金字塔

形状

特点
象征 含义 每一 级含义

正金字塔形
能量沿食物链流动过 程中具有逐级递减的
特性 食物链中每一营养级 生物所含能量的多少

一般为正金字塔形,有时 会出现倒金字塔形,如树
上昆虫与鸟的数量关系
生物个体数目在食物链中 随营养级升高而逐级递减
每一营养级生物个体的数 目

一般为正金字塔形。海洋 浮游植物和浮游动物的某 时刻调查量会有倒置现象
生物量(现存生物有机物的 总质量)沿食物链流动逐级
递减
每一营养级生物的总生物 量

(2010·南通调研)下图表示某草原生态系统中能量流动图解,①~④表示相关

过程的能量流动。下列有关叙述正确的是

()

A.①是流入该生态系统的总能量 B.分解者分解动植物遗体释放出来的能量,可供绿色植物再利用 C. 图中②/①的比值代表“草→兔”的能量传递效率 D.③和④分别属于草和兔同化量的一部分 解析:流入该生态系统的总能量应该是生产者(草)所固定的太阳能的总量,而① 仅是其中的一部分,所以A错。分解者分解遗体,最终是以热能的形式释放,而热 能是不能被绿色植物固定利用的,所以B错。图中①②分别是流向兔和狐的能量, 二者之比不能代表“草→兔”的能量传递效率,所以C错。③是兔排出的粪便中所 含的能量,兔是初级消费者,初级消费者的粪便所含的能量不属于初级消费者所同 化的,应该属于生产者(草)的;④是由兔流向分解者的能量,应属于兔同化量的 一部分,所以D正确。 答案:D

能量传递效率及有关计算
1.能量传递效率 能量传递效率=下 上一 一营 营养 养级 级的 的同 同化 化量 量×100% 一般说来,能量传递的平均效率大约为10%~20%。
2.能量传递效率的相关计算(难度较大,多数学生的易错点) (1)基本思路 ①确定相关的食物链,理清生物与生物在营养级上的差异。 ②注意题目中是否有“最多”、“最少”“至少”等特殊的字眼。从而确定能量 传递效率是10%还是20%,选择的食物链是最长的还是最短的。 (2)具体类型(最值计算) ①在食物链A→B→C→D中:
已知D营养级的能量M,则至少需要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N,则D营养级获得的最多能量=N×(20%)3;最少能量=N×
(10%)3。
②在某食物网中,同一营养级同时从上一营养级的多种生物中获得能量,应根据
各途径所获得的生物量的比例,按照各单独的食物链进行计算后合并。

③在某食物网中,确定生物量变化的“最多”或“最少”时,应遵循以下原则: a.食物链越短,最高营养级获得的能量越多; b.生物间的取食关系越简单,生态系统消耗的能量越少,如在A→B→C→D中,已
知D营养级的能量为M,计算至少需要A营养级的能量,应取最短食物链A→D,并 以20%的效率进行传递,即等于M÷20%;计算最多需要A营养级的能量时,应取最 长的食物链A→B→C→D,并以10%的效率进行传递,即等于M÷(10%)3。
同一食物链不同环节能量传递效率往往不完全相同,不涉及“最多”、“最少”, 计算时不能按10%或20%,而需按具体数值计算。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的能量为 M× a%×b%×c%。

(2010·北京西城检测)某生态系统中存在如图所示的食物网,如将丙的食物

比例由甲∶乙=1∶1调整为甲∶乙=2∶1,能量传递效率按10%计算,该生态系统

能承载丙的数量是原来的

()

A.1.875倍

B.1.375倍

C.1.273倍

D.0.575倍

解析:解题时应该从丙出发,设当食物比例为甲∶乙=1∶1时,丙的能量为x,则

需要的甲为(1/2)x×10+(1/2)x×10×10=55x;设当食物比例为甲∶乙=2∶1时,丙的

能量为y,则需要的甲为(2/3)y×10+(1/3)y×10×10=40y。由于两种情况下,生产者

的数量是一定的,所以55x=40y,则y=1.375x。

答案:B

碳循环
1.过程图解及解读 (1)图示
(2)析图 ①大气中的碳元素进入生物群落,是通过植物的光合作用(主要途径)或硝化 细菌等的化能合成作用完成的。 ②碳元素在生物群落与无机环境之间循环的主要形式是CO2;碳元素在生物 群落中的传递主要沿食物链和食物网进行,传递形式为有机物。
?? 分解者的分解作用 ③大气中CO2的主要来源?动植物的细胞呼吸
??化学燃料的燃烧
④碳元素在无机环境与生物群落之间传递时,只有生产者与无机环境之间 的传递是双向的,其他成分都是单向的。(判断成分的依据)

2.温室效应 (1)成因 ①工厂、汽车、飞机、轮船等对化学燃料的大量使用,向大气中释放大量的 CO2。②森林、草原等植被大面积的破坏,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植树造林,增加绿地面积。 ②开发清洁能源,减少化学燃料燃烧。

(经典题)分析右面碳循环示意图并据图回答问题。
(1)从微观上看,过程①是在细胞内的________中进行的;过程③主要是在细胞内的 ________中进行的。 (2)岩石圈中的碳以________的形式贮存,故不直接参与碳循环。水圈中碳的存在形 式是________。 (3)由图中可见,碳循环带有________性,属于气体型循环。 (4)碳从无机环境中进入生物群落的途径①是________,除此之外,某些特殊的生态 系统还可通过________进入生物群落;②表示的是________关系;②内部之间还可 存在________关系;④表示________。 (5)如果大气层中的CO2增多,则产生________效应。

(6)从上图可知,减缓温室效应的关键措施是:

①___________________________________________________________________;

②___________________________________________________________________;

③___________________________________________________________________

(7)碳循环的进行伴随着________________,但由于生物体不能在代谢中利用

__________,因而能量流动具有______________的特点。 答案:(1)叶绿体 线粒体 (2)无机盐(碳酸盐) HCO- 3 (3)全球 化能合成作用 捕食 竞争

(4)光合作用

分解者的分解作用 (5)温室 (6)①保护植被,大力植树造林,提高森林覆盖率

②严格控制化学燃料的燃烧,并提高能源利用率 ③开发除化学燃料以外的诸

如水能、核能、太阳能等新能源,切实减少CO2的排放量 (7)能量流动 热能 单向流动、逐级递减

水循环、氮循环和磷循环
1.水循环的主要过程
提醒:水循环受太阳能、大气环流等因素的影响,降水和蒸发是水循环过程中的 主要环节。植物的蒸腾作用对水循环有重要的促进作用。其他物质的循环往往和 水循环相互联系。

2.生物圈中的氮循环 氮循环是指氮气、无机氮化物、有机氮化物在自然界相互转化过程的总称。包括 固氮作用、硝化作用、有机氮化物的合成、氨化作用、反硝化作用等。氮循环主 要是通过生物来完成,其中微生物更具有十分重要的作用。
提醒:①氨化作用——微生物将动植物遗体、排出物、残落物中的有机氮分解形 成氨的过程。 ②硝化作用——在有氧条件下,土壤中的氨或铵盐在硝化细菌的作用下最终氧化 为硝酸盐的过程。 ③反硝化作用——在无氧条件下,土壤中的硝酸盐在反硝化细菌的作用下逐步转 化为游离的氮返回大气。

3.磷循环 磷循环中的磷不是来源于大气及水体,而是来源于岩石,磷酸盐岩石是其主要来 源。在深海处磷发生沉积,只有在发生海陆变迁,由海底变为陆地后,才有可能因 风化而再次释放出磷。因此,磷的循环为不完全循环,现存量越来越少。 提醒:过多地使用氮肥、磷肥等会使土壤中氮、磷的含量增多,过多的氮、磷流入水 体可能造成水体富营养化,使藻类等过度繁殖,进而导致生态系统的稳态被破坏。 (2010·洛阳二模)如图是某生态系统的部分物质循环简图,下列叙述正确的是 ()
A.若M为空气中的SO2,造成酸雨的主要原因是②和③过程加剧 B.若M为空气中的CO2,则碳元素在图中①②③④过程中循环形式是CO2 C.若M为空气中的N2,则①过程可表示固氮蓝藻的固氮作用;②过程一般不存在 D.若M为环境中的NH3,则①过程可表示硝化细菌的化能合成作用;②过程表示另
一些厌氧型细菌的作用 解析:若M为空气中的SO2,则②过程不存在;若M为空气中的CO2,碳在生物群落 中是以有机物的形式传递的;若M为环境中的NH3,则能进行②过程的是异养厌氧 型生物,而不是生产者。 答案:C

物质循环和能量流动的关系
1.图示
2.析图 (1)生物群落中物质和能量最终来自无机环境。(2)连接生物群落和无机环境的两大 成分——生产者和分解者;图示中未标出生产者还可以利用化学能进行化能合成 作用。(3)二者均开始于生产者,通过光合作用合成有机物、固定太阳能,然后沿 共同的渠道——食物链(网)一起进行传递。(4)能量的固定、储存、转移和释放, 离不开物质的合成与分解等过程。(5)物质作为能量的载体,使能量沿着食物链(网) 流动。(6)能量作为动力,使物质在生物群落和无机环境之间不断地循环往返。(7) 上述关系,总体上体现了二者相互依存、不可分割,并且同时进行。

(2010·东莞调研)如图是生态系统中碳循环示意图,图中D为大气,请据 图回答:
(1)此生态系统的能量流动是从[C]________固定太阳能开始的。 (2)碳元素在大气与A、B、C之间的流动是以________的形式进行的,在生态系 统各成分中,A为________,B为________。 (3)图中D→C过程是通过_______作用实现的,C→D是通过_______作用实现的。 (4)生物群落中的一部分碳返回大气中,而另一部分则以________的形式储藏在地 层中,碳在无机环境中以________和________的形式存在。 (5)碳循环始终与________结合在一起进行。 答案:(1)生产者 (2)CO2 消费者 分解者 (3)光合作用和化能合成 呼吸 (4) 化学燃料 CO2 碳酸盐 (5)能量流动

个性知识归纳
硫循环(大纲版) 二氧化硫进入生物群落的途径有:①二氧化硫通过降水形成硫酸,在土壤或水体中形 成硫酸盐;②二氧化硫直接被生产者吸收,再传给消费者。 生物群落产生的二氧化硫进入到大气中的途径有:①动植物遗体、碎屑、排出物通过 分解者的分解作用;②动植物遗体、碎屑、排出物在古代地层形成化学燃料,通过化 学燃料燃烧产生二氧化硫,释放到大气中;③动植物遗体直接燃烧;④火山喷发。

思考感悟提示
1. 硫循环与碳循环的相同点表现在哪些方面? 【提示】 相同点:①都是从无机环境到生物群落,又从生物群落到无机环境。 ②在生物群落内部进行传递时,均以有机物的形式传递。
2.什么叫酸雨,它有什么危害? 【提示】 一般将pH小于5.6的雨水称为酸雨。 它的危害有:①危害人体健康,引起肺水肿和肺硬化等,甚至导致死亡。②使 水体酸化,造成鱼、虾死亡和灭绝,影响水生植物的生长。③破坏土壤、植 被。④腐蚀建筑物工业设备等。

选择题抢分技巧——读、审、抓
生态系统功能的综合考查
生态学概念图类题目解题技巧 如图1、2是生物与环境方面的两个常见图解,如何识别它们并解决相关问题呢?
该图表示的是生态系统能量流动过程,识别该图时要注意以下几点:①明确生态 系统的能量来源,入射的太阳能并非全部被生产者吸收;②每个营养级的能量总和。 除了最高营养级外,每个营养级的能量是四个数值之和:本身呼吸消耗的能量、流向 下一营养级的能量、被分解者利用的能量、未利用的能量和最高营养级没有流向下一 营养级的能量;③两个相邻营养级之间的能量传递效率是两个营养级的同化量之比。

该图表示的是生态系统的碳循环过程,识别时要注意:①正确判断图解中字 母表示的成分。A与CO2大气库之间是双向箭头,则A为生产者,C、D为消费者, B为分解者。②正确识别图解中数字表示的生理过程及发生的场所。过程①为光合 作用,是大气中CO2进入生物群落的主要途径,主要发生在绿色植物叶肉细胞的 叶绿体中。过程②③⑤是生物的呼吸作用,过程⑤又称分解者的分解作用。③该 图中还缺少化学燃料的燃烧,如果该过程过度,则会导致温室效应。

(2010·山东理综,6)以下表示动物利用食物的过程。

正确的分析是

()

A.恒温动物的④/③值一般高于变温动物

B.哺乳动物的③/①值一般为10%~20%

C.提高圈养动物生长量一般需提高③/②值

D.食肉哺乳动物的③/②值一般低于食草哺乳动物

解析:A项,呼吸代谢消耗量的大小对④/③值有影响,在高温环境中,变温动物的

呼吸代谢消耗量大,④/③值低于恒温动物,在低温环境中,变温动物呼吸代谢消

耗量小,④/③值高于恒温动物;B项,相邻两个营养级的能量传递效率(该营养级

的同化量∶上一营养级的同化量)为10%~20%;C项,提高③/②值,实际是提高对

食物(饲料)的利用率,能够提高圈养动物生长量;D项与食草哺乳动物相比,食肉

动物消化吸收有机物能力强,而草中纤维素较多,难以完全消化吸收,随粪便排出

的能量多,故③/②值一般较高。

答案:C

(2010·江苏生物,11)有人发起“多吃素食、少吃肉食”的运动,以支援粮

食短缺地区的灾民。运用生态学知识对此的合理解释是

()

A.多吃肉食会增加心血管病的发病率

B.直接以低营养级的生物为食将消耗生态系统更多的能量

C.多吃肉食比多吃素食消耗的粮食总量更多

D.节省的肉食可以帮助灾民提高营养水平

解析:“多吃素食,少吃肉食”能节约粮食,其生态学原理在于降低人在食物链中

的营养级,从而节约更多的粮食。故正确答案为C。

答案:C

非选择题保分策略——找思路、抓要点、求规范
碳循环及全球性问题的综合考查
运用生态学原理,解决生物学问题是近几年高考的常见题型。其解题的突破 口就是能量流动和物质循环以及二者之间的关系。最常见的实例有以下几种情 况: 1.调整能量流动的方向,使其流向对人类有益的部分 ①草原上放养一些牲畜:放养一些草食性动物,使储存在牧草中的能量经草食性 动物,流向人类。 ②农田中除草、除虫:田间杂草和作物害虫都将导致一部分能量流向对人类无益 的部分,因此去除杂草有助于调整能量流向,使其流向对人类有益的部分。 2.能量多级利用
所谓能量多级利用,指的是使生态系统中的物质和能量分层次多级别利用, 可以采取下面的一些措施:①尽量缩短食物链。②充分利用生产者。③充分利 用分解者,如利用秸秆培育食用菌;利用植物残体生产沼气等。

(2010·广东理综,26)气候变化与生态系统的碳循环密切相关。下表为A、B 两个不同时期陆地生态系统与大气环境的碳交换情况。

时期 A B

碳吸收量(kg C·a-1) 1.20×1014 1.20×1014

碳释放量(kg C·a-1) 1.20×1014 1.26×1014

(1)生态系统碳的吸收主要是通过______作用实现的,碳的释放主要是通过______作 用实现的。 (2)表中________时期的生态系统处于稳定状态,原因是________________。 (3)由于过度的人工碳排放,破坏了生态系统的________,导致大气中________增加 并引起全球气候变化。 (4)人们正在积极开发新能源以减少碳排放。如“叶绿素太阳能电池”是模仿类囊体吸 收光能的特性而制造的,类囊体吸收光能的过程发生在光合作用的_______阶段;又 如经改造的蓝藻能在细胞内将光合作用产生的_______直接发酵转化为燃料乙醇。

解析:本题主要考查生态系统碳循环与气候变化的相关知识,如:光合作用、呼 吸作用、温室效应以及生态系统的稳定性等知识。(1)碳在生物群落与无机环境之 间的循环主要以CO2的形式进行,CO2的吸收主要依靠光合作用实现,其次还有化 能合成作用;CO2的释放主要依靠呼吸作用实现,其次还有化学燃料的燃烧。(2)表 中A时期碳吸收量等于碳释放量,生态系统维持稳定,而B时期碳吸收量小于碳释 放量,生态系统的稳定性遭到破坏。(3)过度的人工碳排放超过了生态系统的自我 调节能力,生态系统的稳定性遭到破坏。CO2排放的增加导致温室效应,引起全球 气候变化。(4)光合作用的光反应阶段发生在类囊体中,光合作用的产物是有机物 和氧气,其中有机物(葡萄糖)可作为发酵的直接原料。 答案:(1)光合 呼吸 (2)A 碳的释放量等于碳的吸收量(3)碳循环平衡 CO2浓 度 (4)光反应 有机物

高考题组专训

理解能力及获取信息能力的考查

1.(2010·全国Ⅰ,5)右图是一个农业生态系统模式图,

关于该系统的叙述,错误的是

()

A.微生物也能利用农作物通过光合作用储存的能量

B.沼气池中的微生物也是该生态系统的分解者

C.沼渣、沼液作为肥料还田,使能量能够循环利用

D.多途径利用农作物可提高该生态系统的能量利用效率

解析:在生态系统中,能量流动是单向的,不能循环利用,故C项错误。该系统

中,沼气池中的微生物能利用农作物固定的太阳能,属于分解者,选项A、B正

确;物质和能量的多级利用,减少了能量的流失,提高了能量的利用效率,选

项D正确。

答案:C

2.(2009·江苏,17)下列4种现象中,不适宜用生态系统中能量流动规律进行合理分

析的是

()

A.虎等大型肉食动物容易成为濒危物种

B.蓝藻易在富营养化水体中爆发

C.饲养牛、羊等动物,成本低、产量高 D.巨大的蓝鲸以微小的浮游动物为食

解析:蓝藻爆发是因为水体中含有大量的N、P等元素,给蓝藻提供营养物质,

利于蓝藻的生长,没有能量流动。能量流动的特点之一是逐级递减,虎等大型

肉食动物处在最高营养级,获得的能量最少,因此容易成为濒危物种。饲养的

牛、羊等动物属于第二营养级,获得的能量较多,因此成本低、产量高。蓝鲸

以浮游动物为食,能量便由浮游动物流向了蓝鲸。

答案:B

获取信息能力与综合应用能力的考查
3.(2009·重庆卷,5)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

解析:生产者固定的能量一部分通过呼吸作用以热能的形式散失,用h表示;一部分 被初级消费者摄入,用i表示;一部分是未被利用、储存起来的能量,用j表示;还有 一部分是植物的残枝、败叶、遗体等被分解者分解,用k表示。摄入消费者体内的能 量i,一部分被同化成为消费者自身的一部分,还有一部分没有被消化吸收,以粪便 的形式被分解者分解。由于生态系统中有未被利用、储存起来的能量j,所以进入该 生态系统中的CO2量,大于生产者、消费者和分解者通过呼吸作用产生的CO2量。流 向分解者的k是有机物,只有被分解者分解成无机盐后才能被生产者吸收、利用。物 质在生态系统中可循环利用,但能量流动是单向的,不能循环利用。 答案:B

4.(2009·全国卷Ⅰ,34)某种植玉米的农场,其收获的玉米子粒既作为鸡的饲料, 也作为人的粮食,玉米的秸秆则加工成饲料喂牛,生产的牛和鸡供人食用。 人、牛、鸡的粪便经过沼气池发酵产生的沼气作为能源,沼渣、沼液作为种植 玉米的肥料。据此回答(不考虑空间因素): (1)请绘制由鸡、牛、玉米和人组成的食物网。 ___________________________________________________________________。 (2)牛与鸡之间________(有、无)竞争关系,理由是________________________ __________________________________________________________________。 人与鸡的种间关系是________________,人与牛的种间关系是_____________。 (3)流经该农场生态系统的总能量来自________所固定的________,无机环境中 的碳以________的形式进入该人工群落。 (4)假设该农场将生产玉米的1/3作为饲料养鸡,2/3供人食用,生产出的鸡供人食 用。现调整为2/3的玉米养鸡,1/3供人食用,生产出的鸡仍供人食用。理论上, 该农场供养的人数将会________(增多、不变、减少),理由是_______________ __________________________________________________________________。

解析:(1)据题干所述,将鸡、牛、玉米和人之间的食物关系画出即可得图解如右 图:
(2)因为牛食玉米秸秆,鸡吃玉米子粒,所以牛与鸡之间无竞争关系;人吃鸡,为 捕食关系,人与鸡又共食玉米子粒,两者之间又存在竞争关系;人吃牛,为捕食 关系。(3)流经一个生态系统的总能量是该生态系统中生产者所固定的太阳能的总 量,所以流经该生态系统的总能量是玉米固定的太阳能的总量;无机环境中的碳 是以二氧化碳的形式被生产者利用而进入生物群落的。(4)能量沿食物链传递的过 程中是逐级递减的,所以改变用途的1/3玉米被鸡食用后,在鸡这一环节散失了一 部分能量,导致人获得的总能量减少,使农场供养的人数减少。 答案:(1)
(2)无 它们所需食物资源不同(牛食玉米秸秆,鸡吃玉米子粒) 捕食与竞争 捕食 (3)玉米 太阳能 CO2 (4)减少 改变用途的1/3玉米被鸡食用后,在鸡这一环节散失了一部分能量,导致 人获得的总能量减少

模拟题组专训
能量流动的考查
1. (2010·丽水调研)在如图所示的食物网中,假如猫头鹰的食物有2/5来自于兔子, 2/5来自于鼠,1/5来自于蛇,那么猫头鹰若增加20g体重,最少需要消费植物 ()
A.600 g B.900 g C.1 600 g D.5 600 g 解析:通过食物链(植物→兔→猫头鹰),猫头鹰增重20 g×2/5=8 g,最少需要 消费植物的量为8 g×5×5=200 g;通过食物链(植物→鼠→猫头鹰),猫头鹰 增重20 g×2/5=8 g,最少需要消费植物的量为8 g×5×5= 200 g;通过食物链 (植 物→鼠→蛇→猫头鹰),猫头鹰增重20 g×1/5=4 g,最少需要消费植物的量为4g ×5×5×5=500 g。所以合计需要消费植物200 g+200 g+500 g=900 g。 答案:B

2.(2011·金陵中学月考)如图为某森林生态系统的部分能量流动图解(箭头表示能量 流动的方向),则下列选项中,能使该森林生态系统中物种C获得能量最多的是 ()

A.E增多、D增多、A减少 C.E减少、D减少、A减少

B.D减少、B减少、A减少 D. A减少、D增多、E减少

解析:该食物网如图: D增多使系统总能量增多,而A减少导致最终流向C的能量增加;E减少使能量更 多地流向C。所以A减少、D增多、E减少时,物种C数量增多,获得能量最多。 答案:D

物质循环及物质循环与能量流动的关系的考查

3.(2010·西安八校联考)图中a、b、c、d表示某生态系统的四种成分,箭头表示各

成分之间的关系。下列相关叙述中正确的是

()

A.a和c所包含的所有种群构成群落

B. 碳元素在c1→c2→…中的传递形式是有机物,其传递是单向的 C. d表示的是微生物

D.

说明物质和能量在a和b之间是双向流动的

解析:由图可知,a是生产者、b是非生物的物质和能量、c是消费者、d是分解

者。群落包含该区域内所有的生物,包括生产者、消费者和分解者,A错误;

c1→c2→…表示食物链,它本身是单向的,故碳元素在其中的流动也是单向的, 碳元素在其中的传递形式是有机物,B正确;d表示分解者,有些动物如蚯蚓、

蜣螂等也是分解者,C错误;能量的流动方向是单向的,D错误。

答案:B

4.(2010·华东师大二附中4月)如图1表示生态系统中各成分之间的联系,图2为一定 时间内某一生态系统中的几个种群数量变化曲线,请据图回答:
(1)图1中能构成群落的是________,图2中的乙相当于图1中的________。 (2)种群丙在a、b、c、d四个时期中种内斗争最激烈的是________期。 (3)某地区因环境污染造成E中出现部分白化苗,则F、D的数量是________。 (4)兴趣小组成员根据调查到的生物类群绘制出碳循环图解(如图1),从生态系统 的组成成分上看,A代表________,C代表________。同学们观察到黑脸琵鹭处 在图中的最高营养级,则黑脸琵鹭增重0.1 kg,至少需要生产者________kg。 解析:从图1可以分析出A代表无机环境中的CO2,E代表生产者——绿色植物。 图2中的乙是初级消费者,相当于图1中的F。种群数量最多时种内斗争最激烈。 由于E是生产者,其数量减少后,所有消费者的数量也都减少。题图中A代表非 生物的物质和能量,C代表分解者。黑脸琵鹭处在图中第四营养级,增重0.1kg, 至少需要生产者0.1 kg÷20%÷20%÷20%=12.5 kg。 答案:(1)B、C、D、E、F(缺一不可) F (2)a (3)都将减少(4)非生物的物质 和能量 分解者 12.5

基本技能
1.实验原理 (1)土壤中存在种类、数目繁多的细菌、真菌等微生物,它们在生态系统中的成分 为分解者。 (2)分解者的作用是将环境中的有机物分解为无机物,其分解速度与环境中的温 度、水分等生态因子相关。
2.实验流程

实验假设

实验 设计

实验组 对照组 自变量

实验现象

结论分析

案例1 微生物能分解落叶使之腐烂
对土壤高温处理 对土壤不做任何处理 土壤中是否含微生物
在相同时间内实验组落叶腐 烂程度小于对照组
微生物对落叶有分解作用

案例2

微生物能分解淀粉

A杯中加入30 mL土壤浸出液

B杯中加入30 mL蒸馏水

是否含有微生物

A A1 A2

不变蓝 产生砖红色沉淀

B B1 B2

变蓝 不变色

土壤浸出液中的微生物能分解淀粉

技能提升
1.探究活动最好在实验室中进行,以便控制变量,避免环境中不可控制的因素的影响。 2.各地气候与环境等因素不同,微生物分解落叶的功能也不同,需要的时间有差异,
一般需要适宜的温度、湿润的条件。
案例导析
同学们在课外活动中发现植物的落叶在土壤里会逐渐腐烂,形成腐殖质。他们猜测 落叶的腐烂是由于土壤微生物的作用,不同生态系统的土壤微生物分解能力不同, 并设计了实验进行验证。 (1)实验设计首先要遵循的是________原则和________原则。 (2)以带有同种落叶的土壤为实验材料,均分为A和B。实验时A不做处理(自然状 态);B用塑料袋包好,放在60℃的恒温箱中灭菌1小时。B处理的目的是_________ _____________________________________________________________________。 (3)(2)中实验的自变量是_____,因变量是____,无关变量是____(至少写出两点)。 (4)如果同学们的猜测是正确的,若干天后(2)中B组的落叶 _____________________________________________________________________。

(5)如果同学们用带有相同量同种植物落叶的冻土苔原 和热带雨林的等量土壤为实验材料,分别模拟原生态 系统的无机环境条件进行C组和D组的实验,定期抽样 检测样品土壤中未腐烂的落叶的含量,请根据预期结 果在右图中绘出相应的曲线。 思路点拨:由题意可知该实验的目的是验证落叶的腐烂是由于土壤微生物的作用,实 验的自变量是土壤中微生物的有无,因变量是落叶的腐烂程度。为遵循生物实验设计 的对照原则和单一变量原则,所以应尽量减少无关变量对实验的影响,如土壤温度、 湿度、pH、落叶的种类和大小等。在绘制曲线时,应注意以下几点:①明确横坐标和 纵坐标的意义,其中纵坐标为未腐烂的落叶量;②两曲线的起点相同,注意纵坐标初 始值不为0;③由于微生物的分解作用,两曲线呈下降趋势,且D组下降速度较C组 快;④随时间延长,微生物的数量增多,故两曲线的下降趋势是由慢到快。 答案:(1)单一变量 对照 (2)杀死土壤微生物,同时 避免土壤理化性质的改变(3)土壤微生物(作用)的有无 落叶的腐烂程度 土壤温度、含水量、pH、落叶的种类 和大小等(合理即可)(4)腐烂程度小于对照组(5)如右图

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