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1、 知识内容考纲要求考纲理解生态系统中物质 循环和能量流动 的基本规律及应 用每个营养级的能量分析；生态系 统的能量流动过程及特点；能量 流动过程相关计算；研究能量流 动的意义；生态系统物质循环 的过程；碳循环；物质循环和能 量流动的关系二、生态系统中的物质循环碳循环1碳在无机环境中主要以_和_ 形式存在；碳在生物群落的各类生物体中以 _ _的形式存在，并通过_在 生物群落中传递；碳的循环形式是_ 。2碳从无机环境进入生物群落的主要途径是 _ ；碳从生物群落进入无机环境的主要途径 有生产者和消费者的_ 、分解者的 _产生CO2。碳酸盐碳酸盐食物链 含碳有机物 CO2 光合作用 呼吸作用 分解作用
2、 、 化石燃料的燃烧 CO2 3过程：一、生态系统中的能量流动1能量流动的源头是阳光(光能)2能量的输入(1)相关生理过程：绿色植物的光合作用将光能转换成化学能。(2)输入的总值：绿色植物通过光合作用固定的光能的总量。3能量的传递(如图所示)(1)途径：能量是以有机物的形式沿着食物链或食物网这一主渠道而向前传递的。(2)能量的分流：每一营养级的生物获得的能量的分配情况。.被该营养级生物呼吸作用分解消耗一部分，其 中ATP用于生命活动，热能从生物群落中散失到大气中。对于生物群落而言，热能是群落的能量输出。.进入下一营养级生物(最高营养级生物除外)。.动植物遗体、枯枝落叶、粪便等被分解者利用。(3
3、)能量传递的特点.单向流动：食物链相邻营养级生物的吃和被吃关系不可逆转，能量不能倒流。.逐级递减：每个营养级的生物总有一部分不能被下一营养级利用；每个营养级生物都经自身呼吸而消耗 一部分能量。4能量的散失(1)散失能量的形式：热能(对生物群落而言，相当于 能量输出)。(2)散失能量的产生：通过生产者、消费者、分解者 的呼吸作用分解有机物而产生的能量，一部分形成ATP被生物利用，另一部分以热能形式散失到无机环境中。二、生态系统的物质循环在生态系统中，物质从非生物的物质和能量开始，经生产者、消费者和分解者，又回到非生物的物质 和能量，完成一个由简单无机物到各种高能有机化合 物，最终又分解为简单无机
4、物的生态循环。通过该循 环，生物得以生存和繁衍，非生物的物质和能量得到 更新并变得越来越适合生物生存的需要。在这个物质 的生态循环过程中，太阳能以化学能的形式被固定在 有机物中，供食物链和食物网上的各级生物利用。碳循环(1)碳的作用：糖、脂肪、蛋白质、核酸都是构成生物体的基本物质，在它们的分子中都含有碳元素。碳元 素大约占生物体干重的49%，是有机化合物的“骨架”，没有碳就没有生命。(2)碳在无机自然环境中存在的形式：以CO2和碳酸 盐(石灰岩、珊瑚礁)的形式存在。(3)碳的循环形式：碳在无机环境与生物群落间是 以CO2的形式进行循环的。大气中的CO2进入生物群落 ，主要依赖于绿色植物的光合作
5、用，使CO2中的“C”变 成为有机物中的“C”，再通过食物链进入动物和其他生 物体中，因此从“C”的循环中可见绿色植物是生态系统 的基石。除此之外，化能合成作用的微生物也能把CO2合成为有机物。生物群落中有机物中的碳再通过生物 体的呼吸作用和微生物的分解作用回到无机环境中。还有一部分生物遗体没有被分解者分解，而转变成 为地下的石油和煤等，这部分“C”暂时脱离循环，一经 开采运到地面燃烧后，仍可产生CO2再返回碳循环。(4)碳循环的过程三、利用有关碳循环的知识解释“温室效应”的产生原因、危害，并提出一些防止或减缓的措施碳循环开始于绿色植物，通过光合作用使CO2从大 气中进入生物群落。产生CO2的
6、途径有三条：一是微生物分解，二是动植物的呼吸，三是化石燃料的燃烧。由于现代工业的迅速发展，人类大量燃烧煤和石油等化石燃料，使地层中经过千百万年积存的碳元素 在很短时间内释放出来。再加上人类乱砍滥伐，使森 林等植被面积大幅度萎缩，打破了生物圈中碳循环的 平衡，使大气中二氧化碳的含量迅速增加。这样，太 阳短波辐射可以透过大气射入地面，而地面产生的长 波辐射却被大气中的二氧化碳等物质所吸收，从而引 起大气变暖的效应，即“温室效应”。大气中的二氧化碳像厚厚的玻璃，使地球变成了一个大暖房。温室效应对生物圈和人类社会都有着不可忽视的影响。荒漠将扩大，土地侵蚀加重，旱涝灾害严重，雨 量将增加7 %11 %，
7、由于气温升高，会加快极地冰川的融化，导致海平面上升，进而对陆地生态系统和人类 的生存，尤其对沿海发达城市构成威胁。要保持大气中CO2浓度在0.03 %左右：可以大 力推行植树造林活动，同化CO2(增加温室气体的去路) ；还可以通过改善能源结构，开发新能源(核能、水 能等)，改造厂房、燃油工具等减少CO2的排放量(减少 温室气体的来源)。四、能量流动与物质循环的关系生态系统的存在是靠物质循环和能量流动来维持的，但是，能量流动和物质循环有本质上的区别：能量流 经生态系统各个营养级时是逐级递减的，而且是单向的 、不循环的，最终在环境中消失。物质循环是带有全球 性的，在生物群落与无机环境间物质可以反复
8、出现，反 复利用，循环运动，不会消失。能量流动和物质循环的相互关系能量流动物质循环形式主要以有机物形式流动组成生物体的基本元素在 生物群落与无机环境间反 复循环特点单向流动，逐级递减反复循环维持生态平衡， 具全球性生物圈 范围生态系统的各营养级生物圈联系能量流动和物质循环二者相互伴随，相辅相成，是不可 分割的统一整体根据能量流动、物质循环的不同特点，在应用上 应有不同的侧重。例如在农业生态系统中，提高生物 能的利用率和废物的循环转化。所说的废物是指作物 秸秆、人畜粪便、杂草、菜屑等。对于这些废物传统 的处理方法是直接烧掉或是作为肥料直接肥田，这实 际上是一种浪费。可以把作物秸秆等用来发展畜牧业
9、 ，用牲畜粪便制沼气，既为农村提供了饲料和能源， 又为农村增加了知识点1：食物链中能量传递 【例1】如图所示的一个食物网(能量传递率按10%计算 )，则相关叙述正确的是(多选)( ) A该食物网中初级消费者是昆虫，次级消费者是鸟 B昆虫属于第一营养级，鸟属于第二营养级 C若植物固定的太阳能总量为M，昆虫获得的总能量 为m1，鸟获得的总能量为m2，则Mm1m2 D在鸟类的食物构成中，若动物性食物和植物性食物 各占一半，则鸟类增加能量A时，生产者需提供能量为 55ACD【思路点拨】由图可知该食物网有两条食物链：植物 鸟，植物昆虫鸟。昆虫处在第二营养级，鸟拥 有第二、三两个营养级。若鸟类能量增加A时
10、，由题意 中消耗植物中的能量为0.5A/10%5A，中消耗植 物中的能量0.5A/(10%)250A，即共需要生产者提供5A 50A55A的能量。绿色植物所固定的太阳能总量M 是该系统所获得的总能量，则必有Mm1m2。【举一反三】右图是某生态系统的食物网简图，图中 甲庚代表各种不同的生物，已知各营养级之间的能 量转化效率均为10%，当一种生物摄食两种前一营养 级的生物时它们被摄食的生物量相等，则丁每增加10 千克生物量，需消耗生产者_千克。3250 【思路点拨】根据题中信息分析，本题可倒推。丁可 通过三条食物链获得能量：在戊庚丁中消耗戊为：101/21010500( 千克)；在戊甲丁中消耗戊为
11、：101/2101/210 250(千克)；在戊己甲丁中消耗戊为： 101/2101/210102500(千克)。则共消耗戊为： 50025025003250(千克)。知识点2：碳循环 【例2】我国北方处于平衡状态的某森林生态系统，其 碳素循环如右图，箭头和字母分别表示碳素传递的方向 和转移量。下列选项正确的是( ) A夏季，abce B秋季，efcfA【思路点拨】碳素在无机环境和生物群落之间的循环， 离不开生产者(主要是绿色植物)。碳素传递方向和转移量与能量传递方向和转移量是一致的，在题目给出的生 态系统中，a代表绿色植物通过光合作用固定的太阳能 ，这是流经该森林生态系统的总能量，数值最大；
12、b代 表植物呼吸作用散失到大气中的能量；c代表通过食物 链流到动物(各级消费者)体内的能量；d代表动物的呼 吸作用散失到大气中的能量；e代表植物的残枝、落叶 流到分解者的能量；f代表动物流到分解者的能量；g代表分解者的呼吸作用散失到大气中的能量。在一年中的 不同季节，植物进行光合作用的强度不同。生态系统能量流动的效率10 %20 %。在夏季，处于平 衡状态的森林生态系统，植物光合作用所固定的总能量植物呼吸作用所消耗的能量流到动物体的能量流到分解者 的能量，所以A对，其他选项均错。解答本题的关键在于识图，要弄清各个符号所代表的物质和能量动向。本题在知识方面主要考查在生态系统中，碳素循环的有关知识
13、。在能力方面，主要考查考生综合分析问题的能力， 即通过对北方森林生态系统的分析，综合季节因素，解答碳 素在各种生物间传递的大致数量关系。解答该题不仅要理解 生物群落与大气之间以及生物群落内各类生物之间的碳素传 递关系，还应考虑不同季节各种生物的生活状态。【举一反三】火灾常给森林带来较大危害，但是在某些 国家有时对寒带地区森林中的残枝落叶等进行有限度的 人工火烧，以对森林进行资源管理，这种人工火烧的主 要目的是( ) A消灭森林病虫害 B刺激树木种子萌发 C加速生态系统的分解过程 D提高森林的蓄水能力C【思路点拨】寒带地区温度低，微生物的代谢活动弱， 对有机物的分解能力低，致使残枝落叶大量积累，
14、而不 能及时分解，使生态系统的物质循环出现了障碍。对残 枝落叶进行有限度的人工火烧，可以加速残枝落叶的分 解，促进了生态系统的物质循环。知识点3：能量的流动和物质的循环的关系 【例3】下图表示一个森林生态系统中的食物网，图 中数字表示该生物的个体数量，括号内的数字表示该 生物的平均体重。据图回答：(1)该食物网中占据第三营养级的生物有A中的 _ _。(2)若初级消费者中，_被除去，则对该生态系统能量流动的影响最大。 (3)若除去G后，在一定时间内，生产者数量将 _。 (2)南方某地有一片热带雨林，最初碳积蓄量500吨/公 顷，此时，总生产量每年为60吨/公顷，叶的呼吸量为 25吨/公顷，生长量
15、为5吨/公顷，枯死量为10吨/公顷。已知总生产量生长量枯死量呼吸量，则该地的 净生产量是_吨/公顷，非同化器官的呼吸量 是_。【思路点拨】(1)从图中可知：F、G、H、I在食物链中 占据第三营养级。B、C、D、E这4个初级消费者总体 重分别为1 kg、100 kg、180 kg、200 kg，可见E的重量 最大，能量最多，被除去后对该生态系统的能量流动 影响最大。G和D、E是捕食关系，D、E与生产者A也 是捕食关系，若除去G，则D、E的数量会增多，A的 数量就会减少。(2)净生产量总生产量呼吸量，而呼吸量总生 产量生长量枯死量45吨/公顷，所以净生产量60 4515吨/公顷，非同化器官是指除了叶子之外的器官 ，它们的呼吸量总呼吸量叶子的呼吸量20吨/公顷。 【答案】(1)F、G、I、H (2)E (3)减少 (2)15 20【举一反三】在生物圈中，物质和能量流动的特点是( ) A物质流动和能量流动都是循环的 B物质的流动是不循环的，能量的流动也是不循环的 C物质的流动是循环的，能量的流动是单向不循环的 D物质的流动是单向不循环
