2020版大一轮高三一轮复习系列选考总复习(浙江专版)生物讲义:第八单元 生物与环境 第28讲 Word版含答案.docx
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1、第28讲能量流动和物质循环、生态系统的稳态及其调节考试标准必考加试考试标准必考加试1.生态系统中的能量流动cc4.生态系统的稳态aa2.生态系统中的碳循环cc5.稳态的调节bb3.能量流动和物质循环的关系c考点一生态系统中的能量流动1能量流动的含义及渠道(1)能量流动的含义:在生态系统中,能量不断沿着太阳植物植食动物肉食动物顶位肉食动物的方向流动。(2)渠道:沿食物链的营养级依次传递。2能量流动过程(1)能量流动的起点:太阳辐射能(或光能)。(2)能量流动的渠道:食物链或食物网。(3)植食动物的能量去向:被自身细胞呼吸消耗。被分解者分解。被肉食动物取食并同化。未利用。3能量流动特点(1)单方向
2、的,不可逆的。(2)逐级递减,传递效率一般只有约10%。4从能量流动过程可以推知(1)植食动物比肉食动物多。(2)高营养级生物数量少、生物量小、能量少、价值高。(3)一个生态系统必须不断地从外界输入能量才能维持其正常功能。5能量传递效率的公式能量传递效率100%。思考讨论1如图表示能量在两个营养级之间的流动过程,请据图思考下列问题:(1)第一个营养级的同化量与其摄入量和粪便量有怎样的关系?提示同化量摄入量粪便量。(2)上一个营养级同化的总能量是不是全部流向下一个营养级?为什么?提示不是。一部分能量被自身呼吸所消耗,还有一部分被分解者所利用,总有一部分能量未被下一营养级利用。2如图表示A、B两个
3、特定生态系统的能量金字塔。请思考:(1)一个吃玉米的人所获得的能量一定多于一个吃牛肉的人,对吗?为什么?提示不对。就“玉米人”与“玉米牛人”这两种食物链而言,前者环节较少,能量损耗较少,人获得的能量更多。但就“一个个体”而言,由于不知道两人的食物量,一个吃玉米的人所获得的能量和一个吃牛肉的人获得的能量无法比较。(2)若土壤中含相同浓度的难降解污染物,则A中的人比B中的人体内污染物浓度更高,还是更低?提示若土壤中含相同浓度的难降解污染物,则生态系统A中的人比B中的人体内污染物浓度应更低(生物放大作用)。1能量流动的过程图解(1)能量的来源:太阳能。(2)起点:从生产者固定的太阳能开始总初级生产量
4、为111.0 cal/(cm2a)。(3)总量:自然生态系统:生产者固定的太阳能总量;人工生态系统:生产者固定的太阳能总量人工补偿输入量。(4)渠道:食物链和食物网。(5)能量转化:太阳能有机物中的化学能热能(最终散失)。(6)流动形式:有机物中的化学能。(7)散失途径:细胞呼吸,包括各个营养级自身的呼吸消耗以及分解者的细胞呼吸。(8)能量散失的形式:以热能形式散失。2流入某一营养级的能量来源和去路(1)能量来源(2)能量去向:流入某一营养级(最高营养级除外)的能量去向可以从以下两个角度分析:定量不定时(能量的最终去处)这一定量的能量不管如何传递,最终都以热能形式从生物群落中散失,生产者源源不
5、断地固定太阳能,才能保证生态系统能量流动的正常进行。定量定时如果是以年为单位研究,未被利用的能量将保留到下一年。3能量流动特点原因的分析(1)单向流动的原因食物链中各营养级的顺序是不可逆转的,这是长期自然选择的结果,如肉食动物以植食动物为食,而植食动物不能以肉食动物为食,植物与植食动物的能量关系也是如此。各营养级生物通过呼吸作用所产生的热能不能被生物群落重复利用,因此能量无法循环。(2)逐级递减的原因各营养级生物都会因呼吸作用消耗大部分能量。各营养级的能量都会有一部分流入分解者,包括未被下一营养级生物所利用的部分。题型一生态系统中的能量流动过程、特点1如图是一个农业生态系统模式图,关于该系统的
6、叙述,错误的是()A能量流动是从农作物固定太阳能开始的B该生态系统比自然生态系统能使人更充分利用物质和能量C沼气池中大多数微生物是厌氧型的分解者D多途径利用农作物提高了能量从农作物到家畜的传递效率答案D解析生态系统的能量流动是从生产者固定的太阳能开始的,A项正确;该农业生态系统实现了物质的循环利用和能量的多级利用,B项正确;沼气池是密闭的,因此沼气池中大多数的分解者属于厌氧型微生物,C项正确;多途径利用农作物实现了能量的多级利用,但能量传递效率无法提高,D项错误。2(2017浙江联考)下列有关生态系统中能量流动的叙述,正确的是()A兔子吃了1 kg草,则这1 kg草中的能量就流入了兔子体内B一
7、只狼捕食了一只兔子,则这只兔子中约有10%的能量流入狼的体内C生产者通过光合作用合成有机物,能量就从无机环境流入生物群落D生态系统的能量是伴随着物质循环而被循环利用的答案C解析兔子吃的草中的能量一部分被兔子同化,一部分残留在粪便中,A项错误;能量传递效率中的10%指的是营养级与营养级之间的传递效率,并非个体与个体之间的,B项错误;生产者通过光合作用合成有机物来固定太阳能,而太阳能来自无机环境,C项正确;生态系统中的能量是单向流动的,最终都会以热能的形式散失,D项错误。生态系统能量流动的2个易错点(1)能量传递效率能量利用率能量传递效率:能量在相邻两个营养级之间的传递效率。能量利用效率:通常考虑
8、的是流入人体的能量占生产者能量的比值,生态工程中常通过建“沼气池”“蘑菇房”等实现废物资源化,这就提高了能量利用率。提高了能量利用率,但并未提高能量的“传递效率”。(2)粪便量同化量。粪便中的能量不属于本营养级同化量而属于“上一营养级的同化量中流入分解者的能量的一部分”。流入某一营养级的能量是指该营养级生物的同化量,而不是摄入量,“摄入量”“同化量”及“粪便”关系如下(以草兔狐狼为例)。图中A、B、C均属流向分解者的能量,但A、B均属“草的同化量”,只有C才属兔的同化量。题型二生态系统中能量流动的相关计算3如图为地震毁损的某自然保护区人为干预下恢复过程的能量流动图单位为103 kJ/(m2a)
9、。下列说法不正确的是()A流经城市生态系统的总能量包括了城市生态系统中生产者固定的太阳能以及从外围的农田生态系统等补偿输入的能量B计算可知,肉食动物需补偿输入的能量值为5103 kJ/(m2a)C流经该生态系统的总能量是1.29105 kJ/(m2a)D在人为干预下,能量在第一营养级到第二营养级之间的传递效率为14.6%答案D解析城市生态系统虽然是人为建立的,但还是要依赖自然系统,其能量输入除生产者固定的太阳能外还有外围的其他系统补偿输入的能量,才能维持平衡,A项正确;肉食动物从植食动物获得的能量为16490.52.5103 kJ/cm2a,所以补偿输入量为(2.15.10.050.25)2.
10、55103 kJ/cm2a,B项正确;流经该生态系统的总能量为23703142512129103 kJ/cm2a,C项正确;能量在第一营养级到第二营养级之间的传递效率为14/(2370314)12.7%,D项错误。4某同学绘制了如图所示的能量流动图解(其中W1为生产者固定的太阳能),下列叙述中不正确的是()A生产者固定的总能量可表示为(A1B1C1A2B2C2D2)B由第一营养级到第二营养级的能量传递效率为D1/W1C流入一级消费者体内的能量可表示为(A2B2C2)D图解表明能量流动的特点是单向流动、逐级递减的答案C解析生产者固定的总能量可表示为(A1B1C1D1),A1表示呼吸作用消耗,B1
11、表示未被利用,C1表示流向分解者,而D1A2B2C2D2,是流入下一营养级的能量,A项正确;由第一营养级到第二营养级的能量传递效率为D1/(A1B1C1D1)D1/W1,B项正确;流入一级消费者的能量为D1(A2B2C2D2),C项错误;图解表明能量流动的特点是单向流动、逐级递减,D项正确。用拼图法进行能量流动计算输入第一营养级的能量(W1)被分为两部分:一部分在生产者的呼吸作用中以热能的形式散失了(A1);另一部分则用于生产者的生长、发育和繁殖(B1C1D1),而后一部分能量中,包括现存的植物体B1、流向分解者的C1、流向下一营养级的D1,如下图所示:(1)流经整个生态系统的总能量是生产者固
12、定的总能量,即W1。将图中第三营养级同化的总能量D2“拼回”第二营养级,则A2B2C2D2等于D1,即第二营养级同化的总能量;再将D1“拼回”第一营养级,则A1B1D1C1等于生产者固定的总能量W1。可见,在一个生态系统中,所有生物的总能量都来自W1。(2)能量传递效率不会是100%。据上图可知,由第一营养级到第二营养级的能量传递效率为100%,一般情况下,能量在相邻两个营养级间的传递效率约为10%。题型三能量流动的综合分析5(2017绍兴诸暨中学期中)下表是美国的生态学家H.T.Odum对佛罗里达州的银泉生态系统营养级和能量流动的调查结果单位:102 kJ/(m2a)。表中的分别表示不同的营
13、养级,为分解者。表中NPGPR。下列叙述中错误的是()生物同化作用所固定的能量(GP)生物体贮存着的能量(NP)生物呼吸消耗的能量(R)102 kJ/(m2a)15.912.6813.23871.27369.69501.580.880.340.54141.2062.0779.13211.8519.26192.59A.能量在第三、四营养级间的传递效率约为5.5%B该生态系统中的食物网可表为C调查结果显示该生态系统的生物量在增大D代表的生物体内贮藏的能量(NP)属于次级生产量答案B解析能量在第三营养级和第四营养级间的传递效率为第四营养级的GP除以第三营养级的GP再乘以100%,即0.8815.91
14、100%5.5%,A项正确;是分解者,不是食物链中的成分,B项错误;由于该生态系统总呼吸量(13.23501.580.5479.13192.59)787.07小于系统的能量输入(光合作用固定的总能量871.27),即该生态系统的生物量在增大,C项正确;为分解者,其GP来源于的残枝败叶、遗体残骸、粪便等,所以其生物体内贮存的能量(NP)属于次级生产量,D项正确。6某生态系统中,除分解者外,仅有A、B、C、D、E五个种群,每个种群只处于一个营养级,相邻营养级之间的能量传递效率约为10%,一年内输入各种群的能量数值如表所示(表中能量的单位相同)。相关叙述正确的是()种群ABCDE能量3.5612.8
15、010.300.48226.5A.表中五种生物构成1条食物链B表中B和C的种间关系是捕食和竞争C表中缺少的生态系统的成分是非生物环境D第二营养级和第三营养级之间的能量传递效率约为15.4%答案D解析分析表格可知,图中E为第一营养级,B和C为第二营养级,A为第三营养级,D为第四营养级,因此图中有EBAD和ECAD两条食物链,A项错误;B和C均为第二营养级,属于种间关系中的竞争关系,B项错误;生态系统的组成成分有生产者、消费者、分解者和非生物环境,表中只有生产者和消费者,还缺少的生态系统的成分是分解者、非生物环境,C项错误;第二营养级和第三营养级之间的能量传递效率3.56(12.8010.30)1
16、00%15.4%,D项正确。考点二生态系统中的物质循环1碳循环的路线大气圈植物和动物分解者大气圈。2碳循环的过程(1)如图所示(2)过程解读碳的存在形式碳循环形式项目进入生物群落生物群落内部返回无机环境形式CO2含碳有机物CO2方式光合作用或化能合成作用通过食物链或食物网a.生物的呼吸作用b分解者的分解作用c化石燃料的燃烧实现碳在生物群落和无机环境之间进行循环的关键环节是生产者和分解者。目前由于大气中CO2含量持续增加,碳循环平衡被打破,形成温室效应。3碳循环的特点(1)反复利用,往复循环。(2)具有全球性。4大气圈中的CO2变化特点有着明显的昼夜变化和季节变化。5能量流动与物质循环的关系(加
17、试)项目能量流动物质循环(以碳循环为例)形式太阳能化学能热能无机物有机物特点单向流动、逐级递减全球性、往复循环范围生态系统各营养级生物圈(全球性)联系两者是同时进行的,彼此相互依存,不可分割;物质作为能量的载体,使能量沿着食物链(网)流动;能量作为动力,使物质能够不断地在生物群落和无机环境之间循环往返6.重金属等物质的生物放大作用与能量流动特点的比较重金属和DDT等农药的生物放大:生物放大问题与能量流动相反,能量沿食物链流动时逐级递减,而农药或重金属在食物链中则存在“生物放大作用”,即营养级越高,该物质浓度越高。思考讨论1如图为碳元素在生态系统中循环的模式图,图中甲、乙、丙表示生态系统的生物成
18、分,箭头表示生理过程。请据图思考下列问题:(1)甲、乙、丙、丁分别代表生态系统的什么成分?并简述判断的理由。提示甲和丁之间有双向箭头,且其他几种成分都有箭头指向丁,所以丁为大气中的CO2库,甲为生产者;甲和乙都有箭头指向丙,所以丙为分解者,则乙为消费者。(2)碳在甲、乙、丙之间的流动形式是什么?在甲(或乙或丙)与丁之间的流动形式又是什么?提示在甲、乙、丙之间的流动形式是有机物,在甲(或乙或丙)与丁之间的流动形式是CO2。(3)图中的字母分别表示什么过程?提示b代表光合作用或化能合成作用。d和c代表细胞呼吸,f代表微生物的分解作用,a代表捕食,e和g代表动植物的遗体、排遗物等提供给分解者。2碳元
19、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,其他成分之间都是单向的(判断生态系统成分的依据)。题型一碳循环的过程及特点1. (模拟题改编)如图为生态系统碳循环模式图。下列分析错误的是()Af表示大气中的CO2库B图中的a一定是自养生物,b、c、d、e一定是异养生物Ca所示的营养级在食物链中占有的碳元素最多D碳只能通过光合作用从f进入a答案D解析由图可知,f表示大气中的CO2库,a是生产者,b是分解者,c、d、e都是消费者,A项正确;消费者和分解者都是异养生物,生产者都是自养生物,B项正确;生态系统的总能量是通过生产者进入生物群落的,生产者所含有机物中的能量最多,占
20、有的碳元素也最多,C项正确;碳从f到a可通过光合作用,也可通过化能合成作用,D项错误。2(2017绍兴诸暨中学期中)下列有关生物圈中碳循环的叙述,不正确的是()A碳在无机环境中主要以CO2和碳酸盐的形式存在B分解者不参与生物圈中碳循环过程C碳元素主要通过绿色植物的光合作用进入群落D碳在生物群落中沿着食物链(网)进行流动答案B解析碳在无机环境中主要以CO2和碳酸盐的形式存在,A项正确;分解者通过呼吸作用分解有机物释放CO2,可见其参与了碳循环,B项错误;光合作用将CO2固定为生物体内有机物中的碳,碳元素主要通过绿色植物的光合作用进入群落,C项正确;碳在生物群落中沿着食物链(网),以有机物的形式进
21、行流动,D项正确。题型二生态学原理的应用实例3如图是某农业生态系统模式图,下列关于该系统的叙述错误的是()A微生物利用的是农作物通过光合作用固定的能量B多途径利用农作物可提高该系统中能量的传递效率C沼渣、沼液作为肥料还田可以促进物质循环再利用D食用菌、产甲烷杆菌及蚯蚓是该生态系统中的分解者答案B解析流经该生态系统的能量是生产者固定的太阳能总量,因此微生物利用的是农作物通过光合作用固定的能量,A项正确;多途径利用农作物,可提高能量利用率,不能提高能量的传递效率,B项错误;沼渣、沼液作为肥料还田可以促进物质循环再利用,C项正确;营腐生生活的食用菌、产甲烷杆菌及蚯蚓都是该生态系统中的分解者,D项正确
22、。4(2017绍兴一中高二期末)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蓝细菌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答案B解析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,故A项错误;蓝细菌爆发是因为水体中含有大量的N、P等元素,给蓝细菌提供营养物质,利于蓝细菌的生长,因此没有能量流动,故B项正确;牛、羊等属于第二营养级,食物链较短,获得的能量较多,因此成本低,产量高,故C项错误;蓝鲸以浮游动物为食,则能量便沿着食物链,由浮游动物流向了蓝鲸,故D项错误。题型三
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