版高考生物复习第9单元生物与环境第32讲生态系统的功能学案.docx
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版高考生物复习第9单元生物与环境第32讲生态系统的功能学案
第32讲 生态系统的功能
[考纲明细] 1.生态系统中物质循环和能量流动的基本规律及应用(Ⅱ) 2.生态系统中的信息传递(Ⅱ)
考点1 生态系统的能量流动
1.概念理解
2.第一营养级的能量流动
注意:
生产者通过光合作用固定的能量=生产者真正光合作用制造有机物中的能量;生产者用于生长、发育和繁殖的能量=生产者净光合作用积累的能量。
3.第二营养级能量流动
注意:
(1)最高营养级消费者的能量没有流向下一营养级这条途径。
(2)摄入量=同化量+粪便量。
4.每一营养级能量来源和去向
注意:
如果在每一时间段去分析去向,还应有未被利用的能量(最终也将被分解者利用)。
5.能量流动的特点及意义
1.(必修3P95学科交叉)根据热力学第二定律,在封闭系统中,随着时间的推移无序性将增加。
生命系统是开放系统,可以通过获取能量来维持系统的有序性。
2.(必修3P96思考与讨论)从生态系统能量流动特点出发,分析“桑基鱼塘”的设计理念是从人类所需出发,通过能量多级利用,充分利用流经各营养级的能量,提高生产效益。
3.(必修3P97调查)提高农田生态系统光能利用率的方法是合理密植,使该生态系统中的能量得到更充分利用的方法是稻田养鱼,实现立体化生态农业;建沼气池,实现能量的多级利用。
1.生态金字塔的类型及特点
2.能量传递效率的相关计算
能量传递效率=×100%=(10%~20%)
(1)能量传递效率的相关“最值”计算
①食物链越短,最高营养级获得的能量越多。
②生物间的取食关系越简单,生态系统的能量流动过程中消耗的能量越少。
具体计算方法如下:
(2)能量传递效率的有关“定值”计算
①已确定营养级间能量传递效率的,不能按“最值”法计算,而需按具体数值计数。
例如,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获得的能量为M×a%×b%×c%。
②如果是在食物网中,某一营养级同时从上一营养级多种生物获得能量,且各途径所获得的生物量比例确定,则按照各单独的食物链进行计算后合并。
(3)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),一部分则用于生产者的生长、发育和繁殖(B1+C1+D1)。
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:
题组 能量流动过程分析
1.下列表示生态系统中处于第二营养级的生物,其能量流动的过程图解,有关叙述正确的是( )
A.图中粪便量属于生产者经光合作用所固定的太阳能
B.呼吸作用以热能形式散失的能量占同化量的比例较小
C.流入下一个营养级的能量占摄入量的10%~20%
D.从图示可知,能量在营养级之间不具有单向流动的特点
答案 A
解析 粪便属于该营养级未同化的能量,其能量来自上一营养级即生产者的同化量,A正确;每一个营养级的能量,大部分以热能的形式散失,B错误;能量传递效率是相邻两营养级同化量之比,大约是10%~20%,C错误;能量流动的特点是单向流动、逐级递减,D错误。
2.下面为生态系统中能量流动图解部分示意图(字母表示能量的多少),下列选项正确的是( )
A.图中b=h+c+d+e+f+i
B.生产者与初级消费者之间的能量传递效率为b/a×100%
C.在“草→兔→狼”这一食物链中,狼粪便中的能量属于d
D.缩短食物链可以提高能量传递效率
答案 C
解析 首先,生产者固定的能量应该是流经生态系统的总能量,摄入量=同化量+粪便中的能量,因此c为同化量,h为粪便中的能量,同化量=呼吸作用中以热能形式散失的能量+用于生长、发育和繁殖的能量,因此d是初级消费者用于自身生长、发育和繁殖的能量,f是呼吸作用中以热能形式散失的能量,i是流入分解者的能量,e是下一营养级摄入的能量,所以b=h+c=f+d+h=f+e+g,A错误;能量传递效率是相邻营养级同化量之间的比值,生产者与初级消费者之间的能量传递效率为c/a×100%,B错误;缩短食物链可以提高能量利用率,但不能提高能量传递效率,D错误;狼粪便中的能量应该属于初级消费者兔子的同化量中用于生长、发育和繁殖的能量,即为d,C正确。
3.(2018·四川省南充高级中学检测)自然生态系统食物链的营养级中,能量从一级传向另一级的最终去向是( )
A.散失在环境中B.导致分解者数量增加
C.进入另一条食物链D.重新循环回到生产者
答案 A
解析 能量是沿食物链传递的,单向流动,不管能量暂时以何种形式存在,但其最终均以热能的形式消散在环境中,故选A。
题后归纳
能量流动易错点分析
(1)摄入量=同化量+粪便量。
(2)同化量=摄入量-粪便量
=呼吸消耗量+净同化量
=呼吸消耗量+流入下一营养级+被分解者利用。
(3)净同化量=同化量-呼吸消耗量
=流入下一营养级+被分解者利用。
(4)粪便量不是该营养级同化量的一部分。
消费者产生的粪便不属于该营养级同化的能量,它是上一营养级同化量的一部分。
(5)生产者的同化量为生产者总光合作用获得的能量,生产者的净同化量为生产者用于生长、发育和繁殖的能量。
题组 能量流动的特点
4.下列关于生态系统的能量流动的叙述,错误的是( )
A.由于生态系统的能量流动是逐级递减的,所以营养级越高则所同化的能量就越少
B.由于散失的热能不能被生产者重新固定,所以生态系统的能量流动是单向不可循环的
C.充分利用作物秸秆等可以提高能量传递的效率
D.能量流动和物质循环的渠道都是食物链和食物网
答案 C
解析 生态系统中的能量沿食物链流动时,部分能量以热能的形式散失,部分能量被分解者所利用,所以营养级越高同化的能量就越少,A正确;生产者只能固定光能或化学能,而不能固定每个营养级及分解者所散失的热能,所以生态系统的能量流动是单向的,B正确;生态系统的能量传递效率一般不能人为改变,充分利用作物秸秆只能提高能量利用率而不能提高能量传递效率,C错误;能量流动和物质循环的渠道都是食物链和食物网,D正确。
5.如图为某生态系统中能量传递示意图,以下叙述错误的是( )
A.能量流动是从甲固定的太阳能开始的,流入该生态系统的总能量为1250kJ
B.从乙到丙的能量传递效率为15%
C.将乙和丙的粪便作为有机肥还田,可以提高能量传递效率
D.食物链的营养关系一般不可逆,这决定了能量流动的单向性
答案 C
解析 由图分析可知,甲为生产者,乙为初级消费者,丙为次级消费者,丁为分解者。
将乙和丙的粪便作为有机肥还田,经分解者的分解作用后能为植物提供无机盐,但不能提高能量传递效率,C错误;能量流动从生产者固定的太阳能开始,流入该生态系统的总能量是生产者固定的太阳能=175+200+875=1250(kJ),A正确;从乙到丙的能量传递效率为30÷200×100%=15%,B正确;食物链的营养关系一般不可逆,这决定了能量流动的单向性,D正确。
题后归纳
能量传递效率与能量利用效率的区别
(1)能量传递效率:
能量在沿食物链流动的过程中,逐级减少,在相邻两个营养级之间的传递效率为10%~20%。
其计算公式为能量传递效率=(下一个营养级同化量/本营养级同化量)×100%。
(2)能量利用效率:
通常考虑的是流入人体中的能量占生产者能量的比值,或流入最高营养级的能量占生产者能量的比值。
合理调整能量流动方向,可提高能量的利用效率。
题组 能量流动的相关计算
6.(2018·湖北大冶一中月考)如图表示某生态系统食物网的图解,猫头鹰体重每增加1kg,至少消耗A约( )
A.100kgB.44.5kgC.25kgD.15kg
答案 C
解析 图中有3条食物链,即A→B→猫头鹰、A→C→B→猫头鹰、A→C→D→猫头鹰。
题中所问猫头鹰体重每增加1kg,至少消耗的A量,已知高营养级的能量,求低营养级最少能量需选最短食物链,能量传递效率按20%计算即为1÷20%÷20%=25(kg),C正确。
技法提升
能量传递效率的计算
(1)相邻营养级的能量传递效率:
10%~20%,计算方法如下:
能量传递效率=×100%。
(2)食物链中能量的最值计算
设食物链A→B→C→D,分情况讨论(如下表):
①能量传递效率未知时:
②已确定营养级间能量传递效率的,不能按“最值”法计算。
例如,能量传递效率分别为a%、b%、c%,若A的能量为M,则D获得的能量为M×a%×b%×c%。
(3)在食物网中分析
在解决有关能量传递的计算问题时,需要确定相关的食物链,能量传递效率约为10%~20%,一般从两个方面考虑:
变式训练
[6-1] (食物链最值类)下图为某生态系统能量流动示意图。
下列说法正确的是( )
A.图中A所固定的能量是B、C的能量之和
B.若C增加1kg,则需要消耗A约42kg
C.B营养级的个体数量一定多于C的个体数量
D.若B的数量越多,则C获得的能量越少
答案 B
解析 能量流动是逐级递减的,A所固定的能量大于B、C之和,A错误;由图可知,A、B之间的能量传递效率为200/(200+175+875)=4/25,B、C之间的能量传递效率为30/200=3/20,则C增加1kg,需消耗A为:
1÷4/25÷3/20≈42(kg),B正确;B营养级的个体数量不一定多于C的个体数量,数量金字塔有倒置现象,C错误;一定范围内,若B的数量越多,则C获得的能量越多,D错误。
[6-2] (食物网比例类)如图为一食物网。
若要使丙体重增加x,已知其食用的动物性食物(乙)所占比例为a,至少需要的生产者(甲)的量为y,那么x与y的关系可表示为( )
A.y=90ax+10xB.y=25ax+5x
C.y=20ax+5xD.y=10ax+10x
答案 C
解析 由题干中的“至少”可知,应该按最大传递效率20%计算,a表示动物性食物(乙)所占比例,则1-a表示直接从生产者(甲)获得食物所占比例,故有(1-a)x÷20%+ax÷20%÷20%=y,即y=20ax+5x。
考点2 生态系统的物质循环
1.概念
2.碳循环
(1)碳循环及存在形式
①在无机环境中:
主要以CO2和碳酸盐的形式存在。
②在生物群落内部:
以含碳有机物的形式传递。
③在生物群落和无机环境之间:
以CO2的形式循环。
(2)碳出入生物群落的途径
①碳进入生物群落的途径:
生产者的光合作用或化能合成作用。
②碳返回无机环境的途径
(3)温室效应
①形成原因:
大量化石燃料的燃烧,大气中的CO2含量迅速增加,打破了生物圈中碳循环的平衡;植被破坏,降低了对大气CO2的调节作用。
②影响:
导致气温升高,加快极地和高山冰川的融化,导致海平面上升,进而对人类和其他许多生物的生存构成威胁。
3.物质循环与能量流动的关系
(必修3P101与社会的联系)在自然生态系统中,植物通过光合作用从大气中摄取碳的速率,与通过生物的呼吸作用和分解作用而把碳释放到大气中的速率大致相同。
1.(必修3P104拓展题改编)氮元素在生物群落与无机环境间能否循环利用?
你如何解释需不断向农田中施加氮肥?
答案 能。
农田是人工生态系统,是以提高农作物的产量和效益,使能量更多地流向人类,满足人类的需要为目的的。
农田土壤中氮的含量往往不足以使作物高产,加之农产品源源不断地自农田生态系统输出,其中的氮元素并不能都归还土壤,所以需要施加氮肥。
这与物质循环并不矛盾。
2.(必修3P104基础题T4改编)生物圈是不是一个在“物质”上自给自足的系统?
“能量”上呢?
答案 生物圈在物质上可自给自足,但在
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