1、,2020新亮劍高考總復(fù)習(xí),課時(shí)2 生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng),第十單元,生態(tài)系統(tǒng),目 錄 CONTENTS,3,磨劍：課前自學(xué),悟劍：課堂精講,磨劍：課前自學(xué),考點(diǎn)1 能量流動(dòng)的概念 生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失的過程,稱為生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)。 考點(diǎn)2 能量流動(dòng)的過程 1.輸入:生產(chǎn)者通過光合作用把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能,固定在有機(jī)物中。 2.總值:流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量為生產(chǎn)者固定的太陽(yáng)能。,3.傳遞、轉(zhuǎn)化、散失: (1)傳遞渠道:食物鏈和食物網(wǎng)。 (2)傳遞形式:有機(jī)物中的化學(xué)能。 (3)能量去向(以能量在第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的變化為例): a.通過生產(chǎn)者的呼吸作用以熱能的形式散失; b.用于生產(chǎn)者的

2、生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖等生命活動(dòng),儲(chǔ)存在有機(jī)物中; c.隨著殘枝敗葉被分解者分解釋放出來; d.被初級(jí)消費(fèi)者攝入體內(nèi),流入第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)。,考點(diǎn)3 能量流動(dòng)的特點(diǎn) 1.單向流動(dòng):能量只能沿食物鏈由低營(yíng)養(yǎng)級(jí)向高營(yíng)養(yǎng)級(jí)流動(dòng),不可逆轉(zhuǎn),也不能循環(huán)流動(dòng)。 2.逐級(jí)遞減:輸?shù)侥骋粻I(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量中,只有10%20%的能量能夠傳遞到下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)。 計(jì)算規(guī)則:消耗最少要選擇最短食物鏈和最大傳遞效率(20%);消耗最多要選擇最長(zhǎng)食物鏈和最小傳遞效率(10%)。,考點(diǎn)4 研究能量流動(dòng)的實(shí)踐意義 1.研究生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng),可以幫助人們科學(xué)規(guī)劃、設(shè)計(jì)人工生態(tài)系統(tǒng),使能量得到最有效的利用。 2.研究生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng),還可以幫助

3、人們合理地調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)關(guān)系,使能量持續(xù)高效地流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠帧?易錯(cuò)點(diǎn)1因混淆“攝入量”“同化量”“糞便量”“尿液中能量”而出錯(cuò) 提示(1)攝入量同化量:攝入量-糞便量才是同化量,動(dòng)物的“糞便量”不曾被動(dòng)物消化吸收而同化,不屬于同化量,如兔吃草時(shí),兔糞便中的能量應(yīng)為草流向分解者的能量,而不屬于兔的同化量。 (2)糞便量尿液中的能量:糞便量不屬于動(dòng)物同化量,但尿液中尿素所含能量應(yīng)屬于動(dòng)物同化量的一部分。 易錯(cuò)點(diǎn)2錯(cuò)將“相鄰兩營(yíng)養(yǎng)級(jí)”間的傳遞效率等同于“相鄰兩個(gè)生物個(gè)體”間的傳遞效率,從而出現(xiàn)“一只狼捕獲一只狐時(shí)獲得了其10%20%能量”的錯(cuò)誤 提示如“一只狼”捕獲“一只狐”時(shí),

4、狼應(yīng)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(cuò)點(diǎn)3動(dòng)物的同化量并不等于攝入量 提示同化量為每一營(yíng)養(yǎng)級(jí)通過攝食并轉(zhuǎn)化成自身有機(jī)物的能量。 攝入量是消費(fèi)者攝入的能量,同化量=攝入量-糞便量。 易錯(cuò)點(diǎn)4生態(tài)系統(tǒng)的能量傳遞效率不等于能量利用率 提示能量傳遞效率:能量在沿食物鏈流動(dòng)的過程中,逐級(jí)減少,若以“營(yíng)養(yǎng)級(jí)”為單位,能量在相鄰兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間的傳遞效率為10%20%。其計(jì)算公式為能量傳遞效率=(一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化量/上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化量)100%。 能量利用效率:通?？紤]的是流入人體中的能量占生產(chǎn)者能量的比值,或流入最高營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量占生

5、產(chǎn)者能量的比值。合理調(diào)整能量流動(dòng),可提高能量的利用效率。,11,悟劍：課堂精講,磨劍：課前自學(xué),悟劍：課堂精講,考點(diǎn)1 能量流動(dòng)的概念和過程 1.能量流動(dòng)的概念 生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失的過程,稱為生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)。 2.能量流動(dòng)過程 (1)輸入: 源頭:太陽(yáng)能。 起點(diǎn):從生產(chǎn)者固定太陽(yáng)能開始。 總量:生產(chǎn)者固定的太陽(yáng)能總量。 相關(guān)生理過程:光合作用(主要)、化能合成作用。,(2)傳遞: 傳遞過程: 能量流動(dòng)的途徑(渠道):食物鏈和食物網(wǎng)(營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu))。 生物群落中能量的傳遞形式:有機(jī)物中的化學(xué)能。,能量的來源及去向圖解: a.消費(fèi)者攝入量=消費(fèi)者同化量+糞便量, 即動(dòng)物糞便量不

6、屬于該營(yíng)養(yǎng)級(jí)的同化量, 應(yīng)為上一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)固定量或同化量。 b.消費(fèi)者同化量=呼吸消耗量+用于生長(zhǎng)、 發(fā)育和繁殖的量。 c.用于生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖的量=分解者分 解利用的量+下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化量+未被利用的量。,(3)轉(zhuǎn)化:光能 有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能 熱能 (4)散失:經(jīng)細(xì)胞呼吸以熱能形式散失(絕大部分)。包括各個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)自身的呼吸消耗的能量以及分解者的呼吸作用散失的能量。,生產(chǎn)者,光合作用等,呼吸作用,生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者,3.流入每一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量去向可從以下兩個(gè)角度分析 (1)定量不定時(shí)分析:流入某一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的一定量的能量,在足夠長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)的去路有三條,即自身呼吸散熱消耗;流入下一營(yíng)養(yǎng)級(jí);被分解者分

7、解利用。但這一定量的能量不管如何傳遞,最終都以熱能形式從生物群落中散失,只有生產(chǎn)者源源不斷地固定太陽(yáng)能,才能保證生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的正常進(jìn)行。 (2)定量定時(shí)分析:流入某一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的一定量的能量,在一定時(shí)間內(nèi)的去路可有四條,即自身呼吸散熱消耗;流入下一營(yíng)養(yǎng)級(jí);被分解者分解利用;未被自身呼吸消耗,也未被下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)和分解者利用,即“未利用”。如果是以年為單位研究,第部分的能量將保留給下一年。未被利用的能量最終也將被呼吸消耗,或者流向下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)和分解者。,例1 下圖為生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)圖解部分示意圖(字母表示能量的多少),下列選項(xiàng)正確的是()。 A.圖中b=h+c+d+e+f+i B.生產(chǎn)者與初級(jí)消費(fèi)者

8、之間的能量傳遞效率為(b/a)100% C.“草兔狼”這一關(guān)系中,狼糞便中的能量屬于d D.縮短食物鏈可以提高能量傳遞效率,答案,解析,C,解析圖中b=h+c,A項(xiàng)錯(cuò)誤;生產(chǎn)者與初級(jí)消費(fèi)者之間的能量傳遞效率為(b-h)/a100%,B項(xiàng)錯(cuò)誤;“草兔狼”這一關(guān)系中,狼糞便中的能量未被狼同化,仍屬于其上一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量,即屬于兔同化的能量的一部分,屬于d,C項(xiàng)正確;縮短食物鏈可以減少能量的損耗,但不能提高能量傳遞效率,D項(xiàng)錯(cuò)誤。,例2下圖為能量流經(jīng)某生態(tài)系統(tǒng)第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)的示意圖單位:J/(cm2a),據(jù)圖分析,有關(guān)說法正確的是()。 A.該生態(tài)系統(tǒng)的第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)流向分解者的能量是20 J/(cm2a)

9、 B.該生態(tài)系統(tǒng)的第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)儲(chǔ)存的能量是30 J/(cm2a) C.第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)到第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量傳遞效率是15% D.該生態(tài)系統(tǒng)中的生產(chǎn)者同化的總能量至少為 500 J/(cm2a）,答案,解析,B,解析A是攝入量,B是同化量,C是用于自身生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖的能量,D是呼吸作用散失的能量,E是流向分解者的能量。該生態(tài)系統(tǒng)的第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)流向糞便中的能量是20 J/(cm2a),A項(xiàng)錯(cuò)誤;該生態(tài)系統(tǒng)的第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)儲(chǔ)存的能量是30 J/(cm2a),B項(xiàng)正確;由于只知道第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)的攝入量,不知道同化量,因此,不能計(jì)算出能量由第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)到第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)的傳遞效率,C項(xiàng)錯(cuò)誤;圖中B表示該營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化的能量,即第二營(yíng)

10、養(yǎng)級(jí)同化的能量,為50+30=80 J/(cm2a),按能量最高傳遞效率20%計(jì)算,第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化的能量至少為400 J/(cm2a),D項(xiàng)錯(cuò)誤。,考點(diǎn)2 能量流動(dòng)的特點(diǎn)及研究意義 1.能量流動(dòng)的特點(diǎn) (1)單向流動(dòng) 含義:生態(tài)系統(tǒng)中能量沿食物鏈單向流動(dòng),不可逆轉(zhuǎn),不能循環(huán)流動(dòng)。 原因:捕食關(guān)系是長(zhǎng)期自然選擇的結(jié)果,不能“逆轉(zhuǎn)”;散失的熱能不能被生物群落重復(fù)利用,無法“循環(huán)”。 (2)逐級(jí)遞減 含義:能量只能沿著食物鏈由低營(yíng)養(yǎng)級(jí)流向高營(yíng)養(yǎng)級(jí),并逐級(jí)遞減。 原因:自身呼吸消耗+分解者分解+未被利用。,2.研究能量流動(dòng)的實(shí)踐意義 (1)幫助人們科學(xué)規(guī)劃,設(shè)計(jì)人工生態(tài)系統(tǒng),使能量得到最有效的利用,實(shí)

11、現(xiàn)能量的多級(jí)利用。 注意:提高能量利用率的措施不能提高能量傳遞效率。 (2)幫助人們合理地調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)關(guān)系,使能量持續(xù)高效地流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠帧?1.能量傳遞效率的相關(guān)“最值”計(jì)算 (1)食物鏈越短,最高營(yíng)養(yǎng)級(jí)獲得的能量越多。 (2)生物間的取食關(guān)系越簡(jiǎn)單,生態(tài)系統(tǒng)的能量在流動(dòng)過程中消耗得越少。 (3)具體計(jì)算方法如下:,2.能量傳遞效率的有關(guān)“定值”計(jì)算 (1)已確定營(yíng)養(yǎng)級(jí)間能量傳遞效率的,不能按“最值”法計(jì)算,而須按具體數(shù)值計(jì)算。例如,在食物鏈ABCD中,能量傳遞效率分別為a%、b%、c%,若A的能量為M,則D獲得的能量為Ma%b%c%。 (2)如果在食物網(wǎng)中,某一營(yíng)養(yǎng)級(jí)同時(shí)

12、從上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的多種生物獲得能量,且各途徑所獲得的生物量比例確定,則按照各單獨(dú)的食物鏈進(jìn)行計(jì)算后合并。,3.利用“拼圖法”解決能量的流動(dòng)問題 輸入第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量(W1),被分為兩部分:一部分在生產(chǎn)者的呼吸作用中以熱能的形式散失了(A1),一部分則用于生產(chǎn)者的生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖(B1+C1+D1)。而后一部分能量中,包括現(xiàn)存的植物體中的能量(B1)、流向分解者的能量(C1)、流向下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量(D1)。如下圖所示:,說明: (1)流經(jīng)整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的總能量是生產(chǎn)者固定的總能量,即W1。將圖中第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化的總能量D2“拼回”第二營(yíng)養(yǎng)級(jí),則A2+B2+C2+D2剛好等于D1,即第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化的總能量

13、;再將D1“拼回”第一營(yíng)養(yǎng)級(jí),則A1+B1+C1+D1剛好等于生產(chǎn)者固定的總能量W1。可見,在一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中,所有生物的總能量都來自W1,所有生物總能量之和都小于W1 (呼吸作用消耗的緣故)。 (2)能量傳遞效率不會(huì)是100%。從上圖可以看出,由第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)向第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)能量的傳遞效率為(D1/W1)100%,一般情況下,能量在相鄰兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)間的傳遞效率為10%20%。,例3下圖1為某湖泊生態(tài)系統(tǒng)的能量金字塔簡(jiǎn)圖,其中、分別代表不同的營(yíng)養(yǎng)級(jí),m1、m2代表不同的能量形式。圖2為能量流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)某一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的變化示意圖,其中ag表示能量值的多少。請(qǐng)回答下列問題:,(1)圖1中,m1、m2表示的能量形

14、式分別為 、_ 。位于營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物個(gè)體數(shù)量一般遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于營(yíng)養(yǎng)級(jí)的,其主要原因是 _ _。 (2)圖2中,若A表示圖1中營(yíng)養(yǎng)級(jí)所攝入的全部能量,則B表示_ _,C表示 。若圖1中營(yíng)養(yǎng)級(jí)所固定的太陽(yáng)能總量為y,營(yíng)養(yǎng)級(jí)、間的能量傳遞效率是(用圖中所給字母的表達(dá)式表示)。,太陽(yáng)能(或同化固定的能量),熱能(或呼吸作用散失的熱量),營(yíng)養(yǎng)級(jí)越高,可利用的能量越少(或營(yíng)養(yǎng)級(jí)高的物種,往往,體型較大),營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化的,能量,營(yíng)養(yǎng)級(jí)用于生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖的能量,(b/y)100%,答案,解析,解析(1)m1是輸入生態(tài)系統(tǒng)中的能量,是太陽(yáng)能。m2是系統(tǒng)散失的能量,是熱能。在能量傳遞中由于大量能量以熱能的形式散失,故最高

15、營(yíng)養(yǎng)級(jí)獲得的能量最少,位于營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物個(gè)體數(shù)量一般遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于營(yíng)養(yǎng)級(jí)的。(2)圖2中,若A表示圖1中營(yíng)養(yǎng)級(jí)所攝入的全部能量,攝入的能量中有一部分(c)未被同化,B表示被同化的能量,同化的能量去掉呼吸散失的能量,即用于生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖的能量(C)。能量傳遞效率=(下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的同化量/本營(yíng)養(yǎng)級(jí)的同化量)100%,營(yíng)養(yǎng)級(jí)、間能量傳遞效率=(b/y)100%。,(3)下圖為該生態(tài)系統(tǒng)的食物網(wǎng),若戊種群的總能量為5.8109 kJ,乙種群的總能量為1.6108 kJ,從理論上分析,甲種群獲得的總能量最多是 kJ。 解析 戊是第一營(yíng)養(yǎng)級(jí),而乙、丙、丁都是第二營(yíng)養(yǎng)級(jí),最多獲得能量按最大的傳遞效率20%計(jì)算,戊傳

16、遞給乙、丙、丁的能量共有5.810920%=1.16109 kJ,丙和丁獲得的能量為1.16109-1.6108=1109 kJ,故甲最多獲得110920%= 2108 kJ的能量。,2108,答案,解析,例4(2018年天津模擬)右圖表示一個(gè)食物網(wǎng),假如 鷹的食物有2/5來自兔,2/5來自鼠,1/5來自蛇,那么鷹 若要增加20 g體重,至少需要消耗植物()。 A.900 gB.500 gC.200 gD.600 g 解析當(dāng)能量傳遞效率為最大值即20%時(shí),消耗的植物量最少。鷹經(jīng)兔途徑消耗的植物量為20(2/5)20%20%=200 g;鷹經(jīng)鼠途徑消耗的植物量為20(2/5) 20%20%=20

17、0 g;鷹經(jīng)蛇、鼠途徑消耗的植物量為20(1/5)20%20%20% =500 g,共計(jì)消耗植物量為200+200+500=900 g。,答案,解析,A,1.(2018年海南高考)某地在建設(shè)池塘?xí)r,設(shè)計(jì)了如圖所示的食物網(wǎng),鯽魚和鰱魚生活在不同水層。關(guān)于該池塘生態(tài)系統(tǒng)的敘述,錯(cuò)誤的是()。 A.鯽魚既是初級(jí)消費(fèi)者又是次級(jí)消費(fèi)者 B.消耗等量藻類時(shí),鱖魚的生長(zhǎng)量少于鰱魚 C.通氣可促進(jìn)水體中生物殘骸分解為無機(jī)物 D.藻類固定的能量小于流入次級(jí)消費(fèi)者的能量 解析鯽魚既是初級(jí)消費(fèi)者又是次級(jí)消費(fèi)者,A項(xiàng)正確;鱖魚的營(yíng)養(yǎng)級(jí)比鰱魚高,消耗等量藻類時(shí),鱖魚的生長(zhǎng)量少于鰱魚,B項(xiàng)正確;通氣有利于水體中分解者的呼

18、吸作用,促進(jìn)殘骸分解為無機(jī)物,C項(xiàng)正確;藻類固定的能量大于流入次級(jí)消費(fèi)者的能量,D項(xiàng)錯(cuò)誤。,D,答案,解析,2.(2016年全國(guó)高考)我國(guó)諺語(yǔ)中的“螳螂捕蟬,黃雀在后”體現(xiàn)了食物鏈的原理。若鷹遷入了蟬、螳螂和黃雀所在的樹林中,捕食黃雀并棲息于林中。下列敘述正確的是()。 A.鷹的遷入增加了該樹林中蟬及其天敵的數(shù)量 B.該生態(tài)系統(tǒng)中細(xì)菌產(chǎn)生的能量可流向生產(chǎn)者 C.鷹的遷入增加了該生態(tài)系統(tǒng)能量消耗的環(huán)節(jié) D.鷹的遷入增加了該生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的方向,C,答案,3.(2015年海南高考)關(guān)于草原生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的敘述,錯(cuò)誤的是()。 A.能量流動(dòng)包括能量的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失的過程 B.分解者所需的能量可來自各營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物所儲(chǔ)存的