1、届高考生物一轮复习第10单元生态系统与生态环境的保护听课学案专题课件第10单元 生态系统与生态环境的保护第30讲生态系统的结构与能量流动考试说明 1.生态系统的结构()。2.生态系统中能量流动的基本规律及应用()。考点一生态系统的结构 1.生态系统的概念:由与相互作用而形成的统一整体。地球上最大的生态系统是。 2.生态系统的组成成分成分类型生活方式作用非生物的物质和能量等生物群落中物质和能量的生物群落生产者主要是制造,储存能量,为消费者提供食物和栖息场所消费者主要指异养加快生态系统的;对植物的传粉、种子传播等具有重要作用分解者营生活的生物将动植物遗体和动
2、物的排遗物分解成,返回到无机环境中,供生产者重新利用 3.生态系统的营养结构(1)食物链概念:生态系统中各生物之间由于关系形成的一种联系。特点:为第一营养级,消费者所处营养级不固定,一般不会超过5个营养级。(2)食物网概念:在一个生态系统中,许多食物链彼此相互交错连接成的复杂营养结构。特点:同一种消费者在不同的食物链中,可以占据不同的。理性思维模型与建模 如图10-30-1为生态系统中各成分的关系模式图,请分析回答:图10-30-1(1)根据双向箭头AD,可确定两者肯定是。(2)根据箭头指向判断各成分:A有三个箭头指出,应为;D有三个箭头指入,应为;B和C中是分解者,判断依据是。 1.生态系统
3、中四种成分的关系图10-30-2(1)非生物的物质和能量是生态系统的生物群落中物质和能量的最终来源。(2)生产者主要通过光合作用把太阳能转变为化学能,固定在有机物中,从而被生物所利用。(3)从理论上讲,消费者的活动不会影响生态系统的根本性质。(4)如果一个生态系统中没有分解者,动植物的遗体和动物的排遗物就会堆积如山,生态系统就会崩溃。(5)由图示可知四种成分的关系:基础:非生物的物质和能量。桥梁:生产者、分解者。主导(基石):生产者。 2.对生态系统成分的理解误区及特例误区特例细菌都是分解者硝化细菌是自养生物,属于生产者;寄生细菌属于消费者动物都是消费者蚯蚓、蜣螂等及某些种类的软体动物是以动植
4、物残体为食的腐生动物,属于分解者生产者都是绿色植物蓝藻、硝化细菌等自养原核生物也是生产者,应该说生产者主要是绿色植物植物都是生产者菟丝子等一些寄生植物营寄生生活,属于消费者 3.生态系统营养结构的分析(1)图例图10-30-3(2)分析每条食物链的起点都是生产者,终点是不被其他动物所食的动物,即最高营养级,分解者不出现在食物链(网)中。一种生物在某一食物链中的营养级别=消费者级别+1。同一种消费者在不同食物链中,可以占有不同的营养级,如狼分别是第三、第四营养级。在食物网中,两种生物之间的种间关系可出现多种,如狼和狐既是捕食关系,又是竞争关系。角度1考查生态系统组成成分的分析1.下列有关生态系统
5、成分的叙述,正确的是 ()A.自养生物都属于生产者,都可以进行光合作用,把无机物转变成有机物B.动物都是消费者,其中食草动物为初级消费者C.分解者都是腐生生物,是生态系统不可缺少的成分D.非生物的物质和能量是指阳光、水、空气、细菌等2.2017辽宁沈阳三模 在我国传统文化中有许多关于生物学知识的论述,下列叙述错误的是 ()A. “螟蛉有子,蜾蠃负之”体现了生物之间存在互利共生关系B. “远芳侵古道,晴翠接荒城”体现了群落次生演替的过程C. “螳螂捕蝉,黄雀在后”体现了食物链的原理D. “大鱼吃小鱼,小鱼吃虾米,虾米吃淤泥”描述的生态系统中淤泥中的藻类属于第一营养级角度2考查食物链和食物网的分析
6、3.2017郑州模拟 如图10-30-4为某生态系统的食物网,甲、乙、丙、丁、戊代表不同的生物,下列相关说法正确的是 ()图10-30-4A.该食物网由3条食物链组成B.戊与丙的种间关系是捕食和竞争C.从图中可以看出,戊占有三个营养级D.甲、乙、丙、丁、戊所代表的生物共同构成一个群落4.某陆地生态系统中,除分解者外,仅有甲、乙、丙、丁、戊5个种群。调查得知,该生态系统有4个营养级,营养级之间的能量传递效率为10%20%,且每个种群只处于一个营养级。一年内输入各种群的能量数值如下表所示,表中能量数值的单位相同。种群甲乙丙丁戊能量3.5612.8010.300.48226.50回答下列问题:(1)
7、请在下框中画出该生态系统中的食物网。(2)甲和乙的种间关系是;种群丁是该生态系统生物组分中的。方法技巧食物链(网)的构建(1)依据捕食关系曲线构建食物链(网)。先上升先下降者为被捕食者,后上升后下降者为捕食者,可以确定图中食物链为乙丙甲。图10-30-5(2) 数据(能量值)以表格形式直接呈现,构建食物链(网)。下表是对某生态系统营养级和能量流动情况的调查结果,表中A、B、C、D分别表示不同的营养级,Pg表示生物同化作用固定能量的总量。营养级ABCDPg15.9870.71.9141.0所以,根据能量多少和能量传递效率(10%20%)可以确定食物链为BDAC。(3)数据以表格形式间接呈现(重金
8、属、DDT等浓度),构建食物链(网)。如某生态系统中生物体内残留有机汞的情况如下表:生物体ABCDE有机汞浓度(mgL-1)0.0570.51680.39图10-30-6注意:本表直接呈现的是某生物体内的有机汞浓度,并非能量值。有机汞存在生物富集现象,即随着营养级的增加,汞浓度增加,两者在数值上呈正相关,所以从表中有机汞浓度的大小可推知该生物营养级的高低,从而判断各生物能量值的大小。其食物链(网)如图10-30-6。(4)根据题干提供的各种图形信息构建食物链(网)。图10-30-7图和图都是以每个营养级中有机物多少为依据,图中的食物链是丙甲乙丁;图中的食物链是丙丁甲乙;图表示的是生态系统的物质
9、循环图解,D是生产者,A是消费者,B是分解者,C是无机环境,其中的食物链是DA。角度3考查食物链或食物网中不同生物间数量变动制约关系图10-30-85.如图10-30-8是某池塘生态系统中的两条食物链,大量捕捞花鲢后,各种群数量将有所变化,下列能正确反映短期内种群数量变化趋势的是 ()A.绿藻上升 B.白鲢下降C.水蚤下降 D.乌鱼上升6.2017河南新乡三模 某地草场中有如下食物链:牧草野兔鹰。如图10-30-9表示该食物链中各生物的个体数量的相对值。下列有关分析错误的是 ()图10-30-9A.甲的个体数量、总能量都是最多的B.乙的数量突增,短时间内物种丙的数量也会增加C.丙表示鹰,该种群
10、营养级高,所含能量较少D.甲在不同地段、不同层次上的个体数量不同,主要是食物的原因技法提炼食物网中生物数量变化的分析与判断(1)食物链的第一营养级生物减少,相关生物都减少。(2)“天敌”减少,被捕食者数量增加,但随着数量增加,种内斗争加剧,种群密度还要下降,直到趋于稳定。(3)“中间”营养级生物减少的情况,举例如下:图10-30-10若青蛙突然减少,则以它为食的蛇将减少,鹰过多捕食兔和食草鸟,从而导致兔、食草鸟减少,鹰不只捕食蛇一种生物,它可以依靠其他食物来源维持数量基本不变。考点二生态系统的能量流动 1.概念理解输入传递转化太阳能有机物中的热能散失 2
11、.流入某一营养级能量来源和去路的分析(1)第一营养级能量分析图10-30-11(2)消费者(除最高营养级)能量分析图10-30-12某营养级摄入的能量=该营养级粪便中的能量+。某营养级的同化量=该营养级呼吸作用消耗的能量+。某营养级用于生长、发育和繁殖的能量=未被利用的能量+。 3.特点(1)能量传递效率:相邻两个营养级之间的比值。(2)特点:、逐级递减。4.意义(1)科学规划、设计人工生态系统,使能量得到。(2)合理地调整生态系统中的,使能量持续高效地流向的部分。理性思维1.归纳与概括 某种金龟子专门以大象的粪便为食,那么大象这一营养级的能量是否传递给了金龟子?为什么?2.归纳与概括 能量可
12、以由生产者或消费者流向分解者,那么,分解者同化的能量能否被生产者或消费者利用?试举例说明。 1.生态系统能量流动的过程图10-30-13(1)能量来源(2)每一营养级能量的去向自身呼吸消耗,转化为其他形式的能量和热能。流向下一个营养级(最高营养级除外)。遗体、残骸等中的能量被分解者利用。2.能量流动的特点(1)单向流动能量流动是沿食物链进行的,食物链中各营养级之间的捕食关系是长期自然选择的结果,是不可逆转的。各营养级通过呼吸作用所产生的热能不能被生物群落重复利用,因此能量流动无法循环。(2)逐级递减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
13、级生物利用的部分。(3)相邻营养级间能量传递效率为10%20%能量传递效率=100%图10-30-14能量传递效率是营养级之间的能量传递效率。如图10-30-14中,不能说流入2的能量占生产者1固定的能量的10%20%;而是流入2、5、7的能量之和约为生产者1所固定能量的10%20%。如果取极限,那么流入2的能量可达到生产者1固定能量的20%。一般说来,能量在相邻两个营养级间的传递效率大约是10%20%;需要注意的是10%20%的能量传递效率只是一个经验数据,有些生态系统的能量传递效率不在这个范围。 3.生态金字塔的类型及特点项目能量金字塔数量金字塔生物量金字塔模型特点正金字塔一般为正金字塔,
14、但有时也会倒置,如成千上万只昆虫生活在一棵大树上一般为正金字塔角度1考查能量流动过程的分析1.2017宁夏平罗中学月考 草兔子狐狸狼为某草原上的一条食物链,下列关于该食物链的说法中正确的是 ()A.在此食物链中能量形式的转变顺序是化学能光能热能B.兔子粪便中的能量不属于兔子的同化量,而属于草的同化量C.当狐狸捕食兔子并同化为自身的有机物时,能量就从第一营养级流入了第二营养级D.根据能量流动的特点,狼个体体内的能量少于狐狸个体体内的能量2.如图10-30-15为能量流经某生态系统第二营养级的示意图单位:J/(cm2a),据图分析,有关说法正确的是 ()图10-30-15A.第二营养级用于生长、发
15、育和繁殖的能量是100 J/(cm2a)B.该生态系统第一营养级同化的能量至少为400 J/(cm2a)C.能量由第二营养级到第三营养级的传递效率是20%D.该生态系统第三营养级同化的能量是15 J/(cm2a)角度2考查能量流动特点及应用的分析3.图10-30-16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 ()图10-30-16A.图中b=h+c+d+e+f+iB.生产者与初级消费者之间的能量传递效率为b/a100%C.在“草兔狼”这一食物链中,狼粪便中的能量属于dD.缩短食物链可以提高能量传递效率4.2017湖北襄阳一调 某生态学家分别对一片玉米田、一片荒
16、地和一个湖泊在单位时间内的光合作用效率进行测定,测出的数据如下表(单位:kJ),请回答下列问题:玉米田荒地湖泊入射太阳能2001.0497.0111 572.0输入第一营养级的能量25.34.95111.3生产者的呼吸量8.40.9937.0(1)太阳能的利用率最高的生态系统是,作出这一判断的依据是。(2)假如两个陆地生态系统的绿色植物固定了等量的太阳能,则(填“玉米田”或“荒地”)生态系统具有较多的能量传递到下一个营养级。(3)玉米田生态系统中,输入第一营养级的能量,除一部分用于生产者的呼吸作用以热能形式散失外,其余能量用于。(4)玉米与玉米田中的杂草之间的关系是,从生态系统的能量流动角度阐
17、述除草的原理:。易错点拨能量流动中的两个“不同”(1)生态系统中同化量和摄入量不同。同化量为每一营养级通过摄食并转化成自身有机物的能量。摄入量是消费者摄入的能量,同化量=摄入量-粪便量。(2)能量传递效率与能量利用率不同。能量传递效率:能量在沿食物链流动的过程中,逐级减少,若以“营养级”为单位,能量在相邻两个营养级之间的传递效率约为10%20%。能量利用率: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,或考虑分解者的参与,以实现能量的多级利用。历年真题明考向1.2016全国卷 我国谚语中的“螳螂捕蝉,黄雀在后”
18、体现了食物链的原理。若鹰迁入了蝉、螳螂和黄雀所在的树林中,捕食黄雀并栖息于林中。下列叙述正确的是 ()A.鹰的迁入增加了该树林中蝉及其天敌的数量B.该生态系统中细菌产生的能量可流向生产者C.鹰的迁入增加了该生态系统能量消耗的环节D.鹰的迁入改变了该生态系统能量流动的方向2.2015全国卷 下列有关生态系统的叙述,错误的是 ()A.生态系统的组成成分中含有非生物成分B.生态系统相对稳定时无能量输入和散失C.生态系统维持相对稳定离不开信息传递D.负反馈调节有利于生态系统保持相对稳定3.2015海南卷 关于草原生态系统能量流动的叙述,错误的是 ()A.能量流动包括能量的输入、传递、转化和散失的过程B
19、.分解者所需的能量可来自各营养级生物所储存的能量C.生态系统维持正常功能需要不断得到来自系统外的能量D.生产者固定的能量除用于自身呼吸外,其余均流入下一营养级4.2016全国卷 冻原生态系统因其生物的生存条件十分严酷而独具特色,有人曾将该生态系统所处的地区称为“不毛之地”。回答下列问题:(1)由于温度的限制作用,冻原上物种的丰富度较低。丰富度是指。(2)与热带森林生态系统相比,通常冻原生态系统有利于土壤有机物质的积累,其原因是。(3)通常,生态系统的食物链不会很长,原因是。5.2015全国卷 某生态系统总面积为250 km2,假设该生态系统的食物链为甲种植物乙种动物丙种动物,乙种动物种群的K值
20、为1000头。回答下列问题:(1)某次调查发现该生态系统中乙种动物种群数量为550头,则该生态系统中乙种动物的种群密度为;当乙种动物的种群密度为时,其种群增长速度最快。(2)若丙种动物的数量增加,则一段时间后,甲种植物数量也增加,其原因是。(3)在甲种植物乙种动物丙种动物这一食物链中,乙种动物同化的能量(填“大于”“等于”或“小于”)丙种动物同化的能量。完成课时作业(三十)拓展微课能量流动模型分析与计算难点一能量流动模型分析 1.模型一拼图法分析某营养级能量的流向图10-30-17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
21、者的生长、发育和繁殖(B1+C1+D1)。而后一部分能量中,包括现存植物体的B1、流向分解者的C1、流向下一营养级的D1。【典题示导】1.2017四川德阳二诊 某同学绘制了如图10-30-18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 ()图10-30-18A.生产者固定的总能量可表示为(A1+B1+C1+A2+B2+C2+D2)B.由第一营养级到第二营养级的能量传递效率为D1/(A1+B1+C1+D1) C.流入初级消费者的能量为(A2+B2+C2)D.图解表明能量流动的特点是单向流动、逐级递减2.下表是某营养级昆虫摄食植物后能量流动的情况,下列说法不正确的是
22、()项目昆虫摄食量昆虫粪便量昆虫呼吸消耗量昆虫储存在有机物中能量能量/kJ41021013070A.昆虫同化的能量中约有35%用于其生长、发育和繁殖B.昆虫粪便量属于植物流向分解者能量的一部分C.昆虫储存在有机物中的能量属于未利用的能量D.昆虫的前一营养级的能量至少有1000 kJ 2.模型二关系图法分析某营养级的能量流向(1)长期来看,流入某一营养级的一定量的能量在足够长的时间内的去路有三条:a.自身呼吸散失;b.流入下一营养级(最高营养级除外);c.被分解者分解利用。(如图10-30-19)图10-30-19(2)在短期内,流入某一营养级的一定量的能量在一定时间内的去路有四条:a.自身呼吸
23、散失;b.流入下一营养级(最高营养级除外);c.被分解者分解利用;d.未利用,即未被自身呼吸消耗,也未被下一营养级和分解者利用。(如图10-30-20)图10-30-20【典题示导】3.如图10-30-21是麻风树林中两个营养级的能量流动图解,已知麻风树的总能量为a,其中字母代表了能量,则下列叙述不正确的是 ()图10-30-21A.从麻风树输入下一营养级的能量传递效率为a/aB.c是第二营养级用于生长、发育和繁殖的能量C.d是指呼吸作用散失的能量D.该图解中不包括非生物的物质和能量4.如图10-30-22中A为某湖泊生态系统的能量金字塔简图,其中、分别代表不同的营养级,m1、m2仅代表不同的
24、能量形式。图B表示能量流经营养级的变化示意图,其中af表示能量值的大小。请据图作答:图10-30-22(1)图A中,m2表示的能量形式为,能进行次级生产的是。(2)图B中,若甲表示图A中营养级所摄入的全部能量,则e表示的能量,用于营养级生长、发育和繁殖的能量是(用所给字母表示)。若图A中营养级所同化的总能量为y,则营养级、间的能量传递效率是100%(用所给字母表示)。(3)由图B可以得出生态系统的能量流动具有单方向的、和逐渐递减的特点。难点二能量传递效率的相关“最值”和“定值”计算 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
25、系统的能量流动过程中消耗得越少。具体计算方法如下:知低营养级求高营养级知高营养级求低营养级获得能量最多选最短食物链、按20%计算需要能量最多选最长食物链、按10%计算获得能量最少选最长食物链、按10%计算需要能量最少选最短食物链、按20%计算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,而需按具体数值计算。例如,在食物链ABCD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Ma%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。
26、【典题示导】5.如图10-30-23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,则至少需要的生产者(甲)的量为y,那么x与y的关系可表示为 ()图10-30-23A.y=90ax+10x B.y=25ax+5xC.y=20ax+5x D.y=10ax+10x6.图10-30-24中甲是某草原生态系统中碳循环模式图,图中A、B、C、D表示生态系统的成分,图乙为其中部分营养结构。请据图回答:图10-30-24 (1)若草固定的总能量为6.8109 kJ,食草昆虫和鼠同化的总能量是1.3108 kJ,则人最多能获得能量kJ。(2)若蛇取食鼠的比例由调整到,从理论上分析,
27、改变取食比例后蛇体重增加1 kg,人能比原来多增重kg。(能量传递效率按20%计算)易错提醒(1)能量多级利用和逐级递减不是一回事,前者是通过能量的多级传递,每一级传递过程中都有能量流向对人有益的部分;而逐级递减是指在不断逐级传递过程中,每一营养级获得能量都比前一营养级少。(2)进行具体能量流动计算时切记“顺推”(即由“植物”下推)与“逆推”(即由高营养级前推)的计算,前者用“乘法”,后者用“除法”。1.在分析生态系统的能量流动时经常涉及“输入量(输入到某一营养级的能量)”“摄入量”“同化量”“粪便量”等说法,则下列说法中正确的是 ()A.某一营养级生物的摄入量即同化量B.某一营养级生物的粪便量是该营养级生物同化量的一部分C.输入到某一营养级的能量即该营养级生物的同化量D.相邻两营养级生物中较高营养级与较低营养级生物的摄入量之比表示能量传递效率2.图10-30-25是生态系统的能量流动图解,N1N6为能量数值,下列有关叙述中正确的是 ()图10-30-25A.蜣螂同化的能量属于第二营养级的能量B.能量由第一营养级传递给第二营养级的传递效率为N4/N2100%C.流经该生态系统的总能量为N2,由初级消费者流向蜣螂的能量为N6D.N5的去向之一是用于初级消费者的生长、发育和繁殖3.科学家R.L.Smith研究了不同种类动物的能量变化情况,部分结果如下表所示。下列叙述不
