1、名校名 推薦第 34 講生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán) 考綱要求 生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)的基本規(guī)律及其應(yīng)用( ) 。一、能量流動(dòng)的過(guò)程1 概念理解源頭：太陽(yáng)能輸入 流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量：生產(chǎn)者固定的太陽(yáng)能總量?途徑：食物鏈和食物網(wǎng)傳遞 形式：有機(jī)物中的化學(xué)能?轉(zhuǎn)化 太陽(yáng)能有機(jī)物中的化學(xué)能熱能?形式：最終以熱能形式散失散失 過(guò)程：自身呼吸作用2 過(guò)程圖解 判一判 1 生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)指能量的輸入和散失過(guò)程()提示還包括傳遞和轉(zhuǎn)化過(guò)程。2 流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量是照射在生產(chǎn)者上的太陽(yáng)能()提示是生產(chǎn)者固定的太陽(yáng)能或化學(xué)能。3 散失的熱能可以被生產(chǎn)者固定再次進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)()提示生產(chǎn)者只能利用太

2、陽(yáng)能或化學(xué)能( 化能合成作用 ) ，不能利用熱能。4 流經(jīng)第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)的總能量指次級(jí)消費(fèi)者攝入到體內(nèi)的能量()提示初級(jí)消費(fèi)者同化的能量。二、能量流動(dòng)的特點(diǎn)及意義1 能量傳遞效率：是指相鄰兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間同化量的比值。2 能量流動(dòng)的特點(diǎn)：?jiǎn)蜗蛄鲃?dòng)、逐級(jí)遞減。3 研究意義(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。1名校名 推薦(2) 幫助人們合理地調(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?解惑 相鄰兩營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間能量傳遞效率只有10%20%，因此食物鏈中營(yíng)養(yǎng)級(jí)一般不超過(guò)4 5 個(gè)。 判一判 1 相鄰兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量傳遞效率不會(huì)小于10%，也不會(huì)大

3、于 20%( )2 能量金字塔可以出現(xiàn)倒置現(xiàn)象()3 研究能量流動(dòng)，可合理設(shè)計(jì)人工生態(tài)系統(tǒng)，提高能量的傳遞效率()三、物質(zhì)循環(huán)1 概念(1) 物質(zhì)：組成生物體的化學(xué)元素，如C、 H、 O、 N、P、 S 等。(2) 循環(huán)范圍：生物群落和無(wú)機(jī)環(huán)境之間。(3) 循環(huán)特點(diǎn)：具有全球性。2 碳循環(huán)(1) 循環(huán)形式無(wú)機(jī)環(huán)境與生物群落之間： CO2。生物群落內(nèi)：以有機(jī)物形式沿食物鏈和食物網(wǎng)傳遞。(2) 圖解 解惑 生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)的物質(zhì)是指組成生物體的基本元素，而非其組成的化合物；在循環(huán)過(guò)程中伴隨著復(fù)雜的物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)化。2名校名 推薦考點(diǎn)一分析生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)1 觀察下面的能量流動(dòng)過(guò)程圖解，回答相關(guān)問(wèn)

4、題。(1) 能量的來(lái)源：太陽(yáng)能。(2) 起點(diǎn)：從生產(chǎn)者固定太陽(yáng)能開(kāi)始。(3) 流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量：生產(chǎn)者通過(guò)光合作用所固定的全部太陽(yáng)能。(4) 渠道：食物鏈和食物網(wǎng)。(5) 能量轉(zhuǎn)化：太陽(yáng)能有機(jī)物中的化學(xué)能熱能( 最終散失 ) 。(6) 流動(dòng)形式：有機(jī)物中的化學(xué)能。(7) 散失途徑：呼吸作用，包括各個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)自身的呼吸消耗以及分解者的呼吸作用。(8) 能量散失的形式：以熱能形式散失。2 觀察下圖能量在營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間流動(dòng)過(guò)程圖解，回答相關(guān)問(wèn)題。(1) 攝入量、同化量、糞便量三者之間的關(guān)系是攝入量同化量糞便量。(2) 在各營(yíng)養(yǎng)級(jí)中，能量的三個(gè)去路：通過(guò)呼吸作用以熱能的形式散失；被下一營(yíng)3名校名 推薦養(yǎng)

5、級(jí)生物利用；被分解者利用。(3) 概括能量流動(dòng)的特點(diǎn)單向流動(dòng)：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)。逐級(jí)遞減：相鄰兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量傳遞效率約為10% 20%。3 寫(xiě)出能量傳遞效率的計(jì)算公式下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化量相鄰兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的傳遞效率上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化量100%。易錯(cuò)警示能量流動(dòng)中的2 個(gè)“比較”(1) 生態(tài)系統(tǒng)中同化量和攝 入量的比較同化量為每一營(yíng)養(yǎng)級(jí)通過(guò)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。 消費(fèi)者產(chǎn)生的糞便中的能量， 不屬于該營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化的能量，它實(shí)際上與上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的遺體、殘骸一樣，屬于未被利用的那部分能量。(2) 能量傳遞效率與能量利用效率的比較能量傳遞效

6、率：能量在沿食物鏈流動(dòng)的過(guò)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)之間的傳遞效率約為 10% 20%。其計(jì)算公式為能量傳遞效率 ( 下一營(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)的能量占生產(chǎn)者能量的比值，或考 慮分解者的參與，以實(shí)現(xiàn)能量的多級(jí)利用。在一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中，營(yíng)養(yǎng)級(jí)越多，在能量流動(dòng)過(guò)程中消耗的能量就越多，因此食物鏈越短，能量利用效率越高； 同時(shí)，生態(tài)系統(tǒng)中生物種類越多，營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，抵抗力穩(wěn)定性越強(qiáng)，能量利用效率越高。1 如圖為某生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)圖解部分示意圖，各代表一定的能量值

7、，下列各項(xiàng)中正確的是()A表示流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部的總能量B一般情況下，次級(jí)消費(fèi)者增加1 kg ，生產(chǎn)者至少增加100 kgC生物與生物之間的捕食關(guān)系一般不可逆轉(zhuǎn)，所以能量流動(dòng)具有單向性D從能量關(guān)系看答案C解析僅僅是流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部總能量的一部分；次級(jí)消費(fèi)者增加1 kg ，生產(chǎn)者至少增加 25 kg ；從能量關(guān)系上看， 。2 如圖為一食物網(wǎng)。 若要使丙體重增加x，已知其食用的動(dòng)物性食物( 乙 )所占比例為a，則至少需要的生產(chǎn)者( 甲 ) 的量為 y，那么 x 與 y 的關(guān)系可表示為()A y90ax 10xB y 25ax 5xC y20ax 5xD y 10ax 10x4名校名 推薦答案C解

8、析由題干中的“至少”可知，應(yīng)該按最大傳遞效率20%計(jì)算，a 表示動(dòng) 物性食物 ( 乙 )所占比例，則1 a 表示直接從生產(chǎn)者( 甲 ) 獲得食物所占比例，故有(1 a)x 20%ax20%20% y，即 y20ax 5x。技法提煉生態(tài)系統(tǒng)中能量傳遞的相關(guān)計(jì)算在解決有關(guān)能量傳遞的計(jì)算問(wèn)題時(shí)，首先要確定相關(guān)的食物鏈，理清生物在營(yíng)養(yǎng)級(jí)上的差別，能量傳遞效率為10%20%，解題時(shí)注意題目中是否有“最多”、“最少”、“至少”等特殊的字眼，從而確定使用10%或 20%來(lái)解題。1 設(shè)食物鏈 ABCD，分情況討論如下：(1) 已知 D 營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量為 M，則至少需要 A 營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量 M(20%) 3；最多需

9、要 A 營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量 M(10%) 3。(2) 已知 A 營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量為 N，則 D 營(yíng)養(yǎng)級(jí)獲得的最多能量 N(20%) 3；最少能量N(10%) 3。2 在食物網(wǎng)中分析：如在 ABCD 中，確定生物量變化的“最多”或“最少”時(shí)，還應(yīng)遵循以下原則：(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)消耗的能量越少，如已知D 營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量為M，計(jì)算至少需要A 營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量， 應(yīng)取最短食物鏈AD，并以 20%的效率進(jìn)行傳遞，即等于 M20%；計(jì)算最多需要 A營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量時(shí)， 應(yīng)取最長(zhǎng)的食物鏈 ABCD，并以 10% 的效率進(jìn)行傳遞，即等于 M(10%) 3。3 在

10、食物網(wǎng)中， 某一營(yíng)養(yǎng)級(jí)同時(shí)從上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的多種生物按一定比例獲取能量，則按照單獨(dú)的食物鏈進(jìn)行計(jì)算后再合并?？键c(diǎn)二聚焦生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)1 觀察下面碳循環(huán)過(guò)程圖，回答相關(guān)問(wèn)題。(1) 碳進(jìn)入生物群落的途徑：生產(chǎn)者的光合作用或化能合成作用。生產(chǎn)者、消費(fèi)者的呼吸作用(2) 碳返回?zé)o機(jī)環(huán)境的途徑分解者的分解作用 實(shí)質(zhì)是呼吸作用化學(xué)燃料的燃燒作用(3) 分析溫室效應(yīng)產(chǎn)生的原因化學(xué)燃料的大量燃燒，產(chǎn)生CO2。5名校名 推薦植被破壞，降低了對(duì)大氣中CO2的調(diào)節(jié)能力。(4) 概括物質(zhì)循環(huán)的特點(diǎn)全球性：物質(zhì)循環(huán)的范圍是生物圈。往復(fù)循環(huán)，重復(fù)利用：物質(zhì)可以在無(wú)機(jī)環(huán)境和生物群落之間反復(fù)利用。2 觀察下面能量流動(dòng)和物質(zhì)

11、循環(huán)的關(guān)系圖解，填寫(xiě)表格中的內(nèi)容。項(xiàng)目能量流動(dòng)物質(zhì)循環(huán)形式光能有機(jī)物中的化學(xué)能熱能( 一般形式 )以化學(xué)元素形式流動(dòng)過(guò)程沿食物鏈 ( 網(wǎng)) 單向流動(dòng)在無(wú)機(jī)環(huán)境和生物群落間往復(fù)循環(huán)范圍生態(tài)系統(tǒng)各營(yíng)養(yǎng)級(jí)全球性特點(diǎn)單向流動(dòng)，逐級(jí)遞減反復(fù)出現(xiàn)，循環(huán)流動(dòng)能量的固定、儲(chǔ)存、轉(zhuǎn)移和釋放離不開(kāi)物質(zhì)的合成和分解聯(lián)系物質(zhì)是能量沿食物鏈 ( 網(wǎng)) 流動(dòng)的載體能量是物質(zhì)在生態(tài)系統(tǒng)中往復(fù)循環(huán)的動(dòng)力易錯(cuò)警示與物質(zhì)循環(huán)有關(guān)的 2 點(diǎn)提示(1) 物質(zhì)循環(huán)的“物質(zhì)”和“范圍” 參與物質(zhì)循環(huán)的“物質(zhì)”是指組成生物體的化學(xué)元素。循環(huán)的范圍是生物圈，而不是具體的某一生態(tài)系統(tǒng)。(2) 碳循環(huán)及存在形式在生物群落和無(wú)機(jī)環(huán)境間：以CO2

12、形式循環(huán)。在生物群落內(nèi)部：以含碳有機(jī)物形式傳遞。在無(wú)機(jī)環(huán)境中：主要以CO2 和碳酸鹽形式存在。3 下圖是生態(tài)系統(tǒng)中碳循環(huán)示意圖，其中“”表示碳的流動(dòng)方向。下列敘述不正確的是()A在碳循環(huán)過(guò)程中，同時(shí)伴隨著能量流動(dòng)B由于某種原因造成圖中 E 生物數(shù)量大量減少，推測(cè)短期內(nèi)與之相鄰的兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物數(shù)量發(fā)生的變化是 D 增多， F 減少6名校名 推薦C該生態(tài)系統(tǒng)的消費(fèi)者包括圖中的D、 E、F、 BDAC過(guò)程中碳主要以CO2 的形式進(jìn)行循環(huán)， FB 以含碳有機(jī)物的形式進(jìn)行流動(dòng)答案C解析分析圖形， A、B、D、E、F 均有箭頭指向C，則 C是無(wú)機(jī)環(huán)境中的二氧化碳庫(kù)。A、C之間為雙向箭頭，A 為生產(chǎn)者。 A

13、、D、E、F 均有箭頭指向B，則 B 為分解者， D、E、F為消費(fèi)者。圖示中包含的食物鏈為ADEF，故E 減少，短時(shí)間內(nèi)D增多， F 減少。碳在生物群落與無(wú)機(jī)環(huán)境之間主要以CO2 的形式循環(huán)，在生物群落內(nèi)部是以含碳有機(jī)物的形式流動(dòng)。4 如圖為碳元素在生態(tài)系統(tǒng)中循環(huán)的模式圖，圖中甲、 乙、丙表示生態(tài)系統(tǒng)的生物成分，箭頭表示生理過(guò)程。下列相關(guān)敘述中，不正確的是()A d 過(guò)程代表光合作用，b 過(guò)程代表呼吸作用B甲所示的營(yíng)養(yǎng)級(jí)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(jī)物的形式進(jìn)行傳遞D碳元素可在無(wú)機(jī)環(huán)境和生物群落之間反復(fù)利用答案A解析丁為無(wú)機(jī)環(huán)境，甲為生產(chǎn)者，乙為消費(fèi)者，丙為分解者；d

14、 過(guò)程代表呼吸作用，b 過(guò)程代表光合作用；碳元素在生物群落內(nèi)部主要以有機(jī)物的形式進(jìn)行傳遞，在無(wú)機(jī)環(huán)境與生物群落間主要以二氧化碳的形式進(jìn)行傳遞。技法提煉巧辨圖形判斷參與碳循環(huán)的四種成分1 圖 1先根據(jù)雙向箭頭確定A和 B 應(yīng)為生產(chǎn)者和非生物的物質(zhì)和能量，不能寫(xiě)“無(wú)機(jī)環(huán)境”，也不能寫(xiě)“生物類別”，再根據(jù)AD，確定D為分解者，剩下C 為消費(fèi)者。2 圖 2根據(jù)A與 C 之間是雙向箭頭判斷：A 和 C 一個(gè)是生產(chǎn)者，一個(gè)是非生物的物質(zhì)和能量。根據(jù) A、B、D 的碳都流向 E，可進(jìn)一步判斷： A 是生產(chǎn)者， B 是初級(jí)消費(fèi)者， C 是非生物的物質(zhì)和能量， D 是次級(jí)消費(fèi)者， E 是分解者。3 圖 3首先找

15、出相互之間具有雙向箭頭的兩個(gè)成分，即A 和 E，一個(gè)為生產(chǎn)者，一個(gè)是大氣中的CO2庫(kù)。又因?yàn)槠渌鱾€(gè)成分都有箭頭指向A，所以 A 為大氣中的CO2 庫(kù)， E為生產(chǎn)者。然后觀察剩余的幾個(gè)成分，其中其他生物部分的箭頭都指向C，所以 C 是分7名校名 推薦解者，剩余的B、 D、 F 則為消費(fèi)者。整個(gè)圖解中，食物鏈?zhǔn)荅FDB。實(shí)驗(yàn)十九探究土壤中微生物的分解作用完善該實(shí)驗(yàn)的探究案例實(shí)驗(yàn)假設(shè)案例 1案例 2微生物能分解落葉使之腐爛微生物能分解淀粉實(shí)驗(yàn)組對(duì)土壤高溫處理A 杯中加入30 mL 土壤浸出液實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)對(duì)照組對(duì)土 壤不做任何處理B 杯中加入 30_mL蒸餾水自變量土壤中是否含微生物土壤中微生物的有無(wú)實(shí)

16、驗(yàn)現(xiàn)象在相同時(shí)間內(nèi)實(shí)驗(yàn)組落葉腐A1不變藍(lán)爛程度小于對(duì)照組AA2產(chǎn)生磚紅色沉淀B1變藍(lán)BB2不變色結(jié)論分析微生物對(duì)落葉有分解作用土壤 浸出液中的微生物能分解淀粉注在 A1、 B1 中加入碘液，在A2、 B2 中加入斐林試劑。易錯(cuò)警示對(duì)空白對(duì)照實(shí)驗(yàn)的理解：空白對(duì)照指的是不對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象做任何處理，但是不給對(duì)照組任何處理是相對(duì)實(shí)驗(yàn)組而言的。 實(shí)際上對(duì)照組還是要做一定的處理， 只是不加實(shí)驗(yàn)組的處理因素， 或者說(shuō)相對(duì)于實(shí)驗(yàn)組而言， 除實(shí)驗(yàn)變量外， 其他的處理與實(shí)驗(yàn)組完全相同?？瞻讓?duì)照能清晰地對(duì)比和襯托出實(shí)驗(yàn)組的變化和結(jié)果，增強(qiáng)說(shuō)服力。5 同學(xué)們?cè)谡n外活動(dòng)中發(fā)現(xiàn)植物的落葉在土壤里會(huì)逐漸腐爛，形成腐殖質(zhì)。 他們

17、猜測(cè)落葉的腐爛是由于土壤微生物的作用，不同生態(tài)系統(tǒng)的土壤微生物分解能力不同，并設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。(1) 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)首先要遵循的是 _原則和 _原則。(2) 以帶有同種落葉的土壤為實(shí)驗(yàn)材料，均分為A 和 B。實(shí)驗(yàn)時(shí) A 不做處理 ( 自然狀態(tài) ) ；B 用塑料袋包好， 放在 60 的恒溫箱中滅菌1 h。B 處理的目的是 _ 。(3)(2)中實(shí)驗(yàn)的自變量是_，因變量是_ ，無(wú)關(guān)變量是 _( 至少寫(xiě)出兩點(diǎn) ) 。(4) 如 果 同 學(xué) 們 的 猜 測(cè) 是 正 確 的 ， 若 干 天 后 (2) 中 B 組 的 落 葉_ 。8名校名 推薦(5) 如果同學(xué)們用帶有相同量同種植物落葉的凍土苔原和熱帶雨林的

18、等量土壤為實(shí)驗(yàn)材料，分別模擬原生態(tài)系統(tǒng)的無(wú)機(jī)環(huán)境條件進(jìn)行C組和 D 組的實(shí)驗(yàn)， 定期抽樣檢測(cè)樣品土壤中未腐爛的落葉的含量，請(qǐng)根據(jù)預(yù)期結(jié)果在圖中繪出相應(yīng)的曲線。答案(1) 單一變量對(duì)照(2) 殺死土壤微生物，同時(shí)避免土壤理化性質(zhì)的改變(3)土壤微生物 ( 作用 ) 的有無(wú)落葉的腐爛程度土壤溫度、 含水量、 pH、落葉的種類和大小等 ( 合理即可 )(4) 腐爛程度小于對(duì)照組(5) 如圖解析 由題意可知， 該實(shí)驗(yàn)的目的是驗(yàn)證落葉的腐爛是由于土壤微生物的作用，實(shí)驗(yàn)的自變量是土壤中微生物的有無(wú)，因變量是落葉的腐爛程度。 為遵循生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的對(duì)照原則和單一變量原則，應(yīng)盡量減少無(wú)關(guān)變量對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，如土壤溫度、濕度、pH、落葉的種類和大小等。在繪制曲線時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：明確橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)的意義，其中縱坐標(biāo)為未腐爛的落葉量；兩曲線的起點(diǎn)相同 ，注意縱坐標(biāo)初始值不為0；由于微生物的分解作用，兩曲線呈下降趨勢(shì)，且D 組下降速度較 C組快；隨時(shí)間延長(zhǎng)，微生物的數(shù)量增多，故兩曲線的下降趨勢(shì)是由慢到快。序號(hào)錯(cuò)因分析正確答案序號(hào)錯(cuò)因分析正確答案不理解總能量N2不清楚糞便量0的含義的來(lái)源不清楚能量傳N5遞效率的計(jì)算100%N2方法對(duì)種類和數(shù)量增加各營(yíng)養(yǎng)級(jí)不清楚自我調(diào)區(qū)分不清生物的種類節(jié)能力如何進(jìn)負(fù)反饋調(diào)節(jié)行9名校名 推薦教師備課資源1 利用“拼圖法”解決能量流動(dòng)中的