導學教程生物人教一輪生態(tài)系統(tǒng)的能量流動和物質(zhì)循環(huán)第1頁/共59頁主干知識整合一、能量流動1．概念：生態(tài)系統(tǒng)中能量的

、

、

，和

的過程。2．過程(1)輸入途徑：主要是生產(chǎn)者的

。(2)起點：從

固定太陽能開始，總能量為生產(chǎn)者所固定的全部太陽能。(3)途徑：以有機物形式沿

向下一營養(yǎng)級傳遞；散失的是三大功能類群生物呼吸作用產(chǎn)生的熱能。

輸入傳遞轉(zhuǎn)化散失光合作用生產(chǎn)者食物鏈第2頁/共59頁(4)過程：

第3頁/共59頁3．特點(1)

：沿食物鏈由低營養(yǎng)級流向高營養(yǎng)級，不能

，也不能

。

(2)

，

單向流動逆轉(zhuǎn)循環(huán)流動逐級遞減第4頁/共59頁能量金字塔：將單位時間內(nèi)各個營養(yǎng)級所得到的能量數(shù)值

繪成圖，可形成一個金字塔圖形。4．意義(1)幫助人們科學規(guī)劃、設(shè)計

，使能量得到

的利用。(2)幫助人們合理地

生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動關(guān)系，使能量

地流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠帧?/p>

由低到高人工生態(tài)系統(tǒng)最有效調(diào)整持續(xù)高效第5頁/共59頁二、物質(zhì)循環(huán)1．概念：2．特點：

、反復利用、

。3．碳循環(huán)(1)存在形式：

和碳酸鹽。(2)循環(huán)形式：

(主要)。(3)過程：在生物群落中以

形式

傳遞。

全球性循環(huán)流動CO2CO2有機物沿食物鏈或食物網(wǎng)第6頁/共59頁4．溫室效應(1)形成原因：大量化石燃料的燃燒，大氣中的

含量迅速增加，打破了生物圈中

的平衡。(2)影響：加快極地和高山冰川的

，導致海平面

，進而對人類和其他許多生物的生存構(gòu)成威脅。5．物質(zhì)循環(huán)與能量流動的關(guān)系：二者同時進行，相互依存，不可分割。6．物質(zhì)循環(huán)與能量流動的意義：通過能量流動和物質(zhì)循環(huán)使生態(tài)系統(tǒng)中的

緊密地聯(lián)系在一起，形成一個統(tǒng)一整體。

CO2碳循環(huán)融化上升各種組成成分第7頁/共59頁1．能量的來源及去向圖解

考點一：生態(tài)系統(tǒng)的能量流動分析高頻考點突破第8頁/共59頁(1)消費者攝入能量(a)＝消費者同化能量(b)＋糞便中能量(c)，即動物糞便中能量不屬該營養(yǎng)級同化能量，應為上一個營養(yǎng)級固定或同化能量。(2)消費者同化能量(b)＝呼吸消耗(d)＋生長、發(fā)育和繁殖(e)(3)生長、發(fā)育和繁殖(c)＝分解者分解利用(f)＋下一營養(yǎng)級同化(i)＋未被利用(j)，即消費者同化能量若為兩部分之和是b＝d＋e；若為四部分之和是b＝d＋f＋i＋j。

第9頁/共59頁2．生態(tài)系統(tǒng)的能量流動過程可以用下圖表示(1)某一營養(yǎng)級具體的能量流動情況

第10頁/共59頁第11頁/共59頁即一個營養(yǎng)級所同化的能量＝呼吸消耗的能量＋被下一營養(yǎng)級同化的能量＋分解者利用的能量＋未被利用的能量。理解流入每一營養(yǎng)級的能量去向可從以下兩個角度分析。A．定量不定時分析：流入某一營養(yǎng)級的一定量的能量在足夠長的時間內(nèi)的去路可有三條：a．自身呼吸消耗；b．流入下一營養(yǎng)級；c．被分解者分解利用。

第12頁/共59頁B．定量定時分析：流入某一營養(yǎng)級的一定量的能量在一定時間內(nèi)的去路可有四條：a．自身呼吸消耗；b．流入下一營養(yǎng)級；c．被分解者分解利用；d．未被自身呼吸消耗，也未被下一營養(yǎng)級和分解者利用，即“未利用”。如果是以年為單位研究，這部分的能量將保留到下一年。3．能量流動特點的原因分析(1)單向流動①能量流動是沿食物鏈進行的，食物鏈中各營養(yǎng)級之間的捕食關(guān)系是長期自然選擇的結(jié)果，是不可逆轉(zhuǎn)的。第13頁/共59頁第14頁/共59頁【特別提醒】(1)最高營養(yǎng)級能量去路只有3個方面，少了傳遞給下一營養(yǎng)級這一去路。(2)分解者分解作用的實質(zhì)仍然是呼吸作用。(3)流經(jīng)各營養(yǎng)級的總能量：對生產(chǎn)者而言強調(diào)關(guān)鍵詞“固定”而不能說“照射”，對各級消費者而言強調(diào)關(guān)鍵詞“同化”而不能說“攝入”。

第15頁/共59頁【對位訓練】1.如圖是麻風樹林中兩個營養(yǎng)級的能量流動圖解，已知麻風樹的總能量為N。其中字母代表了能量，則下列敘述不正確的是A．從麻風樹注入下一營養(yǎng)級的能量傳遞效率為A/NB．C是第二營養(yǎng)級用于生長、發(fā)育和繁殖的能量C．D是指呼吸作用消耗的能量D．該圖中不包含非生命的物質(zhì)和能量

第16頁/共59頁解析

由題干中的信息可知，該圖只包含兩個營養(yǎng)級，麻風樹是第一營養(yǎng)級，則A只能代表第二營養(yǎng)級的攝入量，B代表第二營養(yǎng)級的同化量，其中D代表用于呼吸作用消耗的能量，C代表第二營養(yǎng)級用于生長、發(fā)育和繁殖的能量，E則是第二營養(yǎng)級流入分解者的能量；該圖解中包括了生產(chǎn)者、消費者和分解者，沒有非生命的物質(zhì)和能量。答案

A

第17頁/共59頁2．如圖為某草原生態(tài)系統(tǒng)中能量流動圖解，①～④表示相關(guān)過程能量流動量。下列有關(guān)敘述正確的是

第18頁/共59頁A．①是流入該生態(tài)系統(tǒng)的總能量B．分解者獲得的能量最少C．圖中②/①的值代表草→兔的能量傳遞效率D．③和④分別屬于草和兔同化量的一部分解析

①表示草同化的能量流向下一營養(yǎng)級即兔的能量，草所固定的太陽能是流入該生態(tài)系統(tǒng)的總能量，圖中②/①的值代表兔→狐的能量傳遞效率；兔糞便中的能量是草同化的能量的一部分；在一個生態(tài)系統(tǒng)中分解者獲得的能量不一定是最少的。答案

D

第19頁/共59頁3．(2012·南通高三第一次模擬)在某草原生態(tài)系統(tǒng)能量流動過程中，假設(shè)羊攝入體內(nèi)的能量為n，羊糞便中的能量為36%n，呼吸作用散失的能量為48%n，則A．羊同化的能量為64%nB．貯存在羊體內(nèi)的能量為52%nC．由羊流向分解者的能量為16%nD．由羊流向下一營養(yǎng)級的能量為64%n解析

同化量＝攝入量－糞便量＝n－36%n＝64%n。呼吸作用散失的能量屬于羊的同化量。答案

A

第20頁/共59頁考點二：能量金字塔、數(shù)量金字塔不同的金字塔能形象地說明營養(yǎng)級與能量、數(shù)量之間的關(guān)系，是定量研究生態(tài)系統(tǒng)的直觀體現(xiàn)。

能量金字塔數(shù)量金字塔形狀第21頁/共59頁特點呈正金字塔形一般為正金字塔形，有時會出現(xiàn)倒金字塔，如樹上昆蟲與樹的數(shù)目關(guān)系象征含義能量沿食物鏈流動過程中具有逐級遞減的特性一般生物個體數(shù)目在食物鏈中隨營養(yǎng)級升高而逐級遞減每一階的含義食物鏈中每一營養(yǎng)級生物所含能量的多少每一營養(yǎng)級生物個體的數(shù)目第22頁/共59頁【對位訓練】4.(2011·日照模擬)如圖所示，下列有關(guān)生態(tài)系統(tǒng)的表述正確的是A．若圖中A、B、C依次表示同一個種群中老、中、幼年齡段個體數(shù)量，則此種群為增長型種群B．若A、B、C為某生態(tài)系統(tǒng)中的三個營養(yǎng)級，則A、B、C構(gòu)成該生態(tài)系統(tǒng)的生物群落C．若A、B、C為某生態(tài)系統(tǒng)中的三個種群，并且形成A→B→C的食物鏈，那么A、B、C不一定符合能量金字塔D．若A、B、C為某生態(tài)系統(tǒng)中的三個營養(yǎng)級，B、C中不會出現(xiàn)同一生物種群第23頁/共59頁解析

若圖中A、B、C依次表示同一個種群中老、中、幼年齡段個體數(shù)量，則此種群為衰退型種群；若A、B、C為某生態(tài)系統(tǒng)中的三個營養(yǎng)級(包括生產(chǎn)者、消費者)，則A、B、C與分解者共同構(gòu)成該生態(tài)系統(tǒng)的生物群落；生態(tài)系統(tǒng)中，三個相鄰營養(yǎng)級的能量關(guān)系符合能量金字塔，但每一營養(yǎng)級中不只有一個種群，故三個種群間不一定符合能量金字塔。在食物網(wǎng)中一種生物可能兼跨不同的營養(yǎng)級，即不同的營養(yǎng)級中可能出現(xiàn)同一種生物。答案

C

第24頁/共59頁5．(2012·杭州第一次質(zhì)檢)下圖表示A、B兩個特殊生態(tài)系統(tǒng)的能量金字塔。有關(guān)解釋正確的是

第25頁/共59頁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(yǎng)級的升高而逐級遞減③若A和B中玉米的數(shù)量相同，A若能養(yǎng)活10000人，則B可能只能養(yǎng)活1000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(nèi)污染物濃度低

第26頁/共59頁A．①③④B．①②③C．①②③④D．③④解析

生態(tài)系統(tǒng)的能量流動指的是種群間的能量流動，而非個體，故①錯誤。能量沿食物鏈單向流動，隨著營養(yǎng)級的升高而逐級遞減，能量傳遞效率并未隨著營養(yǎng)級的升高而逐級遞減，故②錯誤。答案

D

第27頁/共59頁1．過程圖解及解讀(1)圖示

考點三：碳循環(huán)第28頁/共59頁第29頁/共59頁2．溫室效應(1)成因①工廠、汽車、飛機、輪船等對化學燃料的大量使用，向大氣中釋放大量的CO2。②森林、草原等植被大面積的破壞，大大降低了對大氣中CO2的調(diào)節(jié)能力。(2)危害加快極地冰川融化，導致海平面上升，對陸地生態(tài)系統(tǒng)和人類的生存構(gòu)成威脅。(3)緩解措施①植樹造林、增加綠地面積。②開發(fā)清潔能源，減少化學燃料燃燒。

第30頁/共59頁【對位訓練】6.如圖是某生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)示意圖，其中D為大氣，a～d代表發(fā)生在生物體內(nèi)的生理作用，A、B、C代表生態(tài)系統(tǒng)的不同生物。以下敘述不正確的是A．通過a過程太陽能便進入了生物群落B．在這個生態(tài)系統(tǒng)中，C所含的能量最多C．b、c、d過程將CO2釋放到大氣中D．此圖中包含了該生態(tài)系統(tǒng)的全部成分解析

此圖中缺少太陽能、水分、無機鹽等非生物的物質(zhì)和能量。答案

D

第31頁/共59頁7．(2012·溫州十校聯(lián)考)環(huán)境問題是全世界人們密切關(guān)注的問題，低耗能、低污染、低排放為基礎(chǔ)的低碳經(jīng)濟模式越來越成為促進國家經(jīng)濟持續(xù)增長和可持續(xù)發(fā)展的重要經(jīng)濟模式。下列說法正確的是A．大氣中CO2的來源之一是生物細胞的呼吸作用，人體細胞有氧呼吸與無氧呼吸都能產(chǎn)生CO2B．大氣中CO2進入生物群落的方式只能是植物的光合作用

第32頁/共59頁C．C是構(gòu)成生物體的最基本元素，C、H、O、N是構(gòu)成細胞的主要元素，核酸、酶、果糖、油脂中都含有這四種元素D．20世紀以后，主要是煤、石油和天然氣的大量燃燒，致使CO2的全球平衡受到嚴重干擾，大氣中的CO2量急劇增加解析

人體細胞的無氧呼吸只產(chǎn)生乳酸。除了植物的光合作用能固定二氧化碳外，光合細菌和藍藻等生物的光合作用、一些微生物的化能合成作用也能固定二氧化碳。糖類物質(zhì)(如果糖)只由C、H、O三種元素組成。大氣中的CO2量急劇增加的主要原因是化學燃料的大量燃燒。答案

D

第33頁/共59頁考點四：對“土壤微生物的分解作用”的探究活動的分析實例1實例2實驗假設(shè)微生物能分解落葉使之腐爛微生物能分解淀粉實驗設(shè)計實驗組對土壤高溫處理A杯中加入30Ml土壤浸出液對照組對土壤不做任何處理B杯中加入30mL蒸餾水自變量土壤中是否含微生物燒杯中是否含微生物實驗現(xiàn)象在相同時間內(nèi)實驗組落葉腐爛程度小于對照組AA1不變藍A2產(chǎn)生磚紅色沉淀BB1變藍B2不變色結(jié)論分析微生物對落葉有分解作用土壤浸出液中的微生物能分解淀粉第34頁/共59頁【對位訓練】

8．(2011·濟南一模)下圖是兩個生態(tài)系統(tǒng)中腐殖質(zhì)總量隨時間而發(fā)生變化的情況，甲、乙曲線分別代表哪兩個生態(tài)系統(tǒng)第35頁/共59頁A．熱帶雨林、溫帶森林B．溫帶草原、寒帶針葉林C．寒帶針葉林、熱帶雨林D．熱帶草原、溫帶草原解析

土壤腐殖質(zhì)總量與落葉量、微生物分解能力等因素有關(guān)，熱帶雨林落葉量較大，但熱帶雨林地區(qū)微生物分解能力強，故土壤腐殖質(zhì)總量少。寒帶針葉林落葉較熱帶雨林少，且微生物活動弱，故選C。答案

C

第36頁/共59頁9．某同學完成了“土壤微生物的分解作用”的對照實驗，對照組A．土壤不做處理，自然狀態(tài)B．土壤進行處理C．排除土壤微生物的作用D．盡可能避免土壤理化性質(zhì)的改變解析

采用對照實驗的方法，設(shè)計實驗組和對照組，對照組的土壤應不做處理，處于自然狀態(tài)，實驗組為了排除土壤微生物的作用應對土壤進行處理。答案

A

第37頁/共59頁答題技能培養(yǎng)方法體驗能量流動中傳遞效率的相關(guān)計算1．流入各級消費者的總能量指的是該級消費者同化的總能量，消費者糞便中所含有的能量不能計入其同化的總能量中。因此，同化量＝攝入量－糞便中的能量。2．能量傳遞效率＝某一個營養(yǎng)級的同化量/上一個營養(yǎng)級的同化量。

第38頁/共59頁3．計算某一生物所獲得的最多(最少)的能量規(guī)律(設(shè)食物鏈為A→B→C→D)：

已知問題求解思路D營養(yǎng)級凈增重M至少需要A營養(yǎng)級多少N×(20%)3＝M最多需要A營養(yǎng)級多少N×(10%)3＝MA營養(yǎng)級凈增重ND營養(yǎng)級最多增重多少N×(20%)3＝MD營養(yǎng)級至少增重多少N×(10%)3＝M第39頁/共59頁第40頁/共59頁【典例】(2011·高考山東卷)6月5日是世界環(huán)境日，今年我國的世界環(huán)境日主題是“共建生態(tài)文明，共享綠色未來”，草原是綠色生態(tài)環(huán)境的重要組成部分。某草原生態(tài)系統(tǒng)的食物網(wǎng)如下圖所示。

第41頁/共59頁(1)圖中食物網(wǎng)較簡單，因此，該草原生態(tài)系統(tǒng)的______能力較差，其________穩(wěn)定性也相應較低。除圖中所示的生物類群外，該生態(tài)系統(tǒng)的生物組成成分還應有________才能保證其物質(zhì)循環(huán)的正常進行。(2)如果圖中草能提供10000kJ的能量，營養(yǎng)級間的能量傳遞效率為10%～20%，那么鷹占據(jù)的營養(yǎng)級能夠得到的最低和最高能量值分別是________kJ和________kJ。若去除蛇，且狐的數(shù)量不變，則草原容納鷹的數(shù)量會________________。若外來生物入侵該區(qū)，則會導致該草原的________銳減或喪失。

第42頁/共59頁(3)影響圖中兔種群數(shù)量變化的種間因素是________和競爭。若某年兔種群的K值為1000只，且1只兔和4只鼠消耗的草量相等，其他條件不變的情況下，次年鼠的數(shù)量增加400只，則兔種群的K值變?yōu)開_______只。用標志重捕法調(diào)查該區(qū)鼠的種群數(shù)量時，若部分標記個體遷出，則導致調(diào)查結(jié)果________(填“偏高”或“偏低”)。(4)草原干旱時，兔攝取水分減少，體內(nèi)細胞外液滲透壓________，引起________滲透壓感受器興奮，增加抗利尿激素的釋放，進而引起________對水的重吸收增加，減少排尿量，以保持體內(nèi)水平衡。

第43頁/共59頁解析

(1)抵抗力穩(wěn)定性是指生態(tài)系統(tǒng)抵抗外界干擾并使自身的結(jié)構(gòu)和功能保持原狀的能力。生態(tài)系統(tǒng)之所以具有抵抗力穩(wěn)定性，是因為生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部具有一定的自我調(diào)節(jié)能力。生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力有大有小，因此，抵抗力穩(wěn)定性有高有低。一般地說，生態(tài)系統(tǒng)的成分越單純，營養(yǎng)結(jié)構(gòu)越簡單，自我調(diào)節(jié)能力就越小，抵抗力穩(wěn)定性就越低。生態(tài)系統(tǒng)的組成成分包括非生物的物質(zhì)和能量以及生物成分(生產(chǎn)者、消費者和分解者)，圖中的生物組成成分缺少了分解者。

第44頁/共59頁(2)據(jù)圖分析，鷹所在的食物鏈有三條，分別占據(jù)著第三營養(yǎng)級和第四營養(yǎng)級，它所獲得的能量最低值要按照最長食物鏈(草→鼠→蛇→鷹)、最低能量傳遞效率(10%)來計算，即10000×10%×10%×10%＝10kJ；它所獲得的能量最高值要按照最短食物鏈(草→鼠或兔→鷹)、最高能量傳遞效率(20%)來計算，即10000×20%×20%＝400kJ。若去除蛇，且狐的數(shù)量不變，則兔的數(shù)量不變，而鼠的數(shù)量增多，去除蛇后，因為鷹的食物來源還有兔和鼠，且通過更短的食物鏈獲得鼠的能量，故鷹的數(shù)量增多；若外來物種入侵到當?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)，外來物種會以當?shù)匚锓N為食物，或與當?shù)匚锓N競爭食物、空間等資源，會使當?shù)厣锒鄻有凿J減甚至喪失。

第45頁/共59頁(3)圖中兔與草、狐、鷹形成捕食關(guān)系，與鼠形成競爭關(guān)系，兩種種間關(guān)系都影響到兔種群的數(shù)量變化；兔和鼠都以草為食，鼠的數(shù)量增加勢必影響兔種群的繁殖，增加的400只鼠爭奪了100只兔的食物，所以免種群的K值是1000－100＝900只。標志重捕法是根據(jù)重捕到的動物中標記個體數(shù)占總個體數(shù)的比例來估計種群密度。其計算公式是M/N＝m/n(其中N表示種群內(nèi)個體總數(shù)；M表示第一次捕捉到并標記個體數(shù)；n表示第二次捕捉數(shù)；m表示第二次捕捉個體中標記數(shù))，則N＝Mn/m，若部分標記個體遷出，即m值偏小，N值會偏高。

第46頁/共59頁(4)動物機體缺水時體內(nèi)細胞外液滲透壓升高，刺激下丘腦內(nèi)的滲透壓感受器產(chǎn)生興奮，興奮經(jīng)反射弧傳導到垂體，促進抗利尿激素的釋放?？估蚣に卮龠M腎小管和集合管對水分的重吸收，減少尿的排放，以保持體內(nèi)水分平衡。答案

(1)自我調(diào)節(jié)(或反饋調(diào)節(jié)、負反饋調(diào)節(jié))抵抗力分解者(2)10

400增加生物多樣性(或物種多樣性)

(3)捕食900偏高(4)升高下丘腦腎小管和集合管

第47頁/共59頁【典例1】(2012·濰坊一檢)下圖為生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)模式圖，下列分析錯誤的是

易誤警示一、對碳循環(huán)示意圖辨析不清第48頁/共59頁A．f表示大氣中的二氧化碳庫B．該圖中有三條食物鏈C．圖中的a一定是自養(yǎng)生物，b、c、d、e一定是異養(yǎng)生物D．碳以有機物的形式由a傳到b【解析】因為研究對象為碳循環(huán)，所以要考慮生物和非生物的物質(zhì)和能量，只有生產(chǎn)者才能吸收二氧化碳，生產(chǎn)者、消費者和分解者都要產(chǎn)生二氧化碳，所以a為生產(chǎn)者，b為分解者，f為大氣中的二氧化碳庫，圖中只有一條食物鏈。【答案】

B

第49頁/共59頁【糾錯筆記】(1)碳循環(huán)過程示意圖弄清箭頭的方向及代表含義。(2)將上圖換成字母，并嘗試判斷四種成分(找依據(jù))據(jù)圖判斷A、B、C、D各代表哪種成分？先根據(jù)雙向箭頭確定A和B應為生產(chǎn)者和非生物物質(zhì)和能量，不能寫“無機環(huán)境”，也不能寫“生物類別”，再根據(jù)A→C確定C為消費者，剩下D為分解者。

第50頁/共59頁解讀右圖根據(jù)①和③之間的雙向箭頭判斷：①是生產(chǎn)者，③是非生物物質(zhì)和能量。根據(jù)