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1、1 第第 1414 课时课时 能量流动和物质循环能量流动和物质循环 学考要求 知识内容必考要求加试要求 生态系统中的能量流动 cc 生态系统中的碳循环 cc 课时要求 (1)概述生态系统中能量流动的过程和特点。(2)概述生态系统中碳循环 的过程和特点，关注碳循环平衡失调与温室效应的关系。 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 2 (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
2、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；暂未被利用。 3能量流动特点 (1)单方向的，不可逆的。 (2)逐级递减，传递效率一般只有约 10%。 思考 比如草兔狐，通过兔的粪便流入分解者体内的能量，属于哪个营养级同化的能量？ 答案 草(生产者)。 探究 1实例分析 下面是赛达伯格湖能量沿营养级流动的定量分析图，据图思考： (1)由图得知，能量流动是单方向的、不可逆的。原因是： 经过长期的自然选择，食物链中各营养级的顺序是不可逆转的。 各营养级的能量总是趋向于以呼吸作用产生热能而散失掉，无法再利用。 (2)由图中数据可以看出能量流动是逐级递减的，原因是： 各营养级的生
3、物都会因呼吸作用而消耗掉相当大一部分能量。 各营养级的生物中总有一部分能量未被下一营养级的生物所利用。 还有少部分能量随着残枝败叶或遗体等直接传递给了分解者。 探究 2理性思维 (1)从能量流动过程可以推知： 植食动物比肉食动物多。 高营养级生物数量少、能量少、价值高。 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。 (2)能量传递效率的公式 能量传递效率下一营养级的同化量/上一营养级的同化量100%。 (3)如图表示 A、B 两个特定生态系统的能量金字塔。请思考： 3 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？ 答案 不对。就“玉米人”与“玉米牛人”这两条食物
4、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。 若 A 和 B 中玉米的数量相同，A 能养活 10 000 人，则 B 能养活多少人(传递效率按 10%计算)? 答案 1 000 人。若 A 和 B 中玉米的数量相同，设养活一人消耗能量为 m，如 A 能养活 10 000 人，对应的玉米能量是 100 000m，同样数量的玉米，B 中养活的人数是 10 00010%10%1 000(人)。 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
5、 更低？ 答案 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(其原因是由于生物放大作用)。 例 1 如图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)，请思考： (1)图中的 f 代表的含义是什么？ (2)生产者与一级消费者之间的能量传递效率为多少？ (3)“兔狼”这一关系中，狼粪便中的能量属于图中哪一字母？ (4)缩短食物链能否提高能量传递效率？ 答案 (1)图中的 f 应代表一级消费者的呼吸消耗量。 (2) 100%。 c a (3)兔是第二营养级，狼是第三营养级，狼粪便中所含的能量应是上一营养级的能量，即字母 d。 (4)缩短食物
6、链可以减少能量损耗，使能量更多地被利用，但不能提高传递效率。 易混易错 能量流动过程中的 4 个易错点 (1)动物同化的能量摄入量粪便有机物中的能量，即摄入的食物只有部分被同化。例如蜣 螂利用大象的粪便获得能量，就不能说蜣螂获得了大象的能量。 4 (2)最高营养级能量去路只有 3 个方面，少了传递给下一营养级这一去路。 (3)分解者分解作用的实质仍然是呼吸作用。 (4)生产者所固定的太阳能只是太阳能中很少的一部分。 例 2 下列关于能量流动的叙述，正确的是( ) A动物同化的能量中包括其粪便中的能量 B生产者能将约 10%的太阳能转化为化学能 C相同条件下恒温动物的体重净增长低于变温动物消费者
7、 D越是处在食物链高位的动物，其能量越多 答案 C 解析 动物同化的能量摄食量排便量，粪便中的能量属于上一个营养级的同化量；生产 者能将 1%2%的太阳能转化为化学能，能量在相邻两营养级之间的传递效率约为 10%；相同 条件下，恒温动物需要维持体温恒定，而变温动物则不需要，所以变温动物有更多的能量用 于生长发育；越是处在食物链高位的动物，其能量越少。 例 3 某同学绘制如图所示的能量流动图解(其中W1为生产者固定的太阳能)，下列叙述错误 的是( ) A生产者固定的总能量可表示为(A1B1C1D1) B由第一营养级到第二营养级的能量传递效率为D1/W1 C流入一级消费者的能量为(A2B2C2)
8、D图解表明能量流动的特点是单向流动、逐级递减 答案 C 解析 生产者固定的总能量为A1(呼吸作用散失)B1(用于自身的生长、发育和繁殖)C1(遗 体、残骸)D1(一级消费者摄入)，A 项正确；传递效率输入第二营养级的能量D1/输入第一 营养级的能量W1，B 项正确；流入一级消费者的能量为D1A2B2C2D2，C 项错误；分析 题图可知，能量只能从生产者流向一级消费者，且总量减少，体现了能量流动的特点，D 项正 确。 方法技巧 利用“拼图法”巧解能量流动难点 输入第一营养级的能量(W1)被分为两部分(如图所示)：一部分在生产者的呼吸作用中以热能的 形式散失(A1)，一部分则用于生产者的生长、发育
9、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。 5 例 4 在如图所示的食物网中，假如猫头鹰的食物有 来自于兔子， 来自于鼠， 来自于蛇， 2 5 2 5 1 5 那么猫头鹰若增加 20 g 体重，需要消耗植物(传递效率为 10%)( ) A600 g B900 g C1 600 g D5 600 g 答案 D 解析 需要消耗植物为：20 10%10%20 10%10%10%5 600(g)。 4 5 1 5 二、生态系统中的物质循环碳循环 1物质循环 生态系统中的无机物，在一个相对封闭的循环圈中周而复始、往复循环的过程。 2特点 (1
10、)周而复始、往复循环。 (2)参与循环的物质数量恒定，可以重复利用。 3碳的全球循环 (1)基本路线图解 6 (2)大气中二氧化碳含量的特点：有明显的昼夜变化和季节变化。 海洋对大气中二氧化碳含量的调节作用：二氧化碳在大气圈和水圈的界面上通过扩散作用 而相互交换。 总之，碳在生态系统中的含量，能通过碳循环的自我调节机制得到调整，并恢复到原来的平 衡状态。 (3)碳循环平衡失调 原因：人类因能源消费向大气中排放大量二氧化碳，从而严重干扰了陆地、海洋和大气之 间二氧化碳交换的平衡，致使大气中二氧化碳的含量持续增加。 影响：产生温室效应。 思考 若生态系统的碳循环被破坏，可能导致什么危害？ 答案 导
11、致温室效应，全球变暖，严重威胁人类的生存。 探究 1实例分析 观察下面碳循环示意图回答相关问题： (1)碳循环的基本路线是从大气圈到植物和动物，再通向分解者，最后又回到大气圈。 (2)过程分析 7 大气中碳元素以 CO2的形式进入生物群落，其主要途径是植物的光合作用。 碳元素在生物群落中的传递途径是食物链和食物网，传递形式是有机物。 碳回到大气圈要经过动、植物和分解者的呼吸作用，以及燃料的燃烧。 (3)为什么海洋在调节大气圈的含碳量方面有非常重要的作用？ 答案 海洋的含碳量是大气圈的 50 倍，二氧化碳在大气圈和水圈的界面上可以通过扩散作用 而互相交换，从而维持大气圈的碳平衡。 (4)你了解温
12、室效应吗？它是由于大气中二氧化碳含量过高引起的，请推测大气中二氧化碳含 量升高的主要原因是什么？ 答案 煤、石油、天然气等燃料的燃烧，使大气中的二氧化碳浓度过高，是形成“温室效应” 的主要原因。 探究 2理性思维 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。 答案 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，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(
13、或乙或丙)与丁之间的流动形式又是什么？ 答案 碳在甲、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？ 答案 b 代表光合作用或化能合成作用，d 和 c 代表呼吸作用，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。 (4)生态系统的成分中，对物质循环起关键作用的环节是什么？ 答案 生产者和分解者。 例 5 (2013浙江学业水平考试)如图为生物圈碳循环过程示意图，甲丁表示生态系统的 成分，表示过程。下列叙述中，正确的是( ) 8 A表示呼吸作用 B和的速率基本相等 C甲丙丁构成捕食食物
14、链 D过程中碳以有机物的形式传递 答案 D 解析 分析题图可知，甲为生产者，丙为消费者，丁为分解者，乙为大气中的 CO2，表示光 合作用，表示呼吸作用；和的速率不一定相等；捕食食物链中不包括分解者。 方法技巧 “三看法”确定碳循环过程示意图中各成分 例 6 (2016浙江 4 月学考)下列人类活动不会加剧温室效应的是( ) A多开汽车 B火力发电 C植树造林 D燃煤取暖 答案 C 解析 温室效应是由于大气中二氧化碳的增加引起的，多开汽车、火力发电、燃煤取暖都会 增加大气中的二氧化碳，而植树造林不会增加大气中的二氧化碳。 1(2015浙江学业水平考试)碳在大气圈和生态系统生产者之间的流动形式是(
15、 ) A碳酸盐 B单质碳 CCO2 D含碳有机物 答案 C 9 解析 大气圈中的碳通过生产者的光合作用，以 CO2的形式进入生物群落，生物群落中的碳通 过生物的呼吸作用以 CO2的形式返回大气圈。 2能量流动是指生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程，下列关于能量流动的叙 述，正确的是( ) A能量沿食物链单向流动 B能量沿食物链循环流动 C能量在各营养级间可以循环利用 D消费者的级别越高，所获得的能量越多 答案 A 解析 能量流动的特点是单向流动，逐级递减，A 项正确；能量沿食物链或食物网单向流动， B 项错误；能量在各营养级间不能循环利用，C 项错误；消费者的级别越高，所获得的能量越
16、 少，D 项错误。 3流经一个生态系统的总能量是( ) A生产者用于生长、发育和繁殖的总能量 B流经各个营养级的能量总和 C各个营养级生物同化的能量总和 D生产者固定的太阳能的总量 答案 D 4在生态系统的碳循环中，既能使碳进入生物群落，又能使碳回到大气中的生物是( ) A绿色植物 B植食动物 C肉食动物 D营腐生生活的真菌 答案 A 解析 绿色植物通过光合作用使 CO2进入生物群落，通过呼吸作用使 CO2回到大气中。 5保护环境，减少温室气体 CO2的排放，需要世界各国的共同努力，是因为( ) A物质循环具有全球性 B物质循环具有单向性 C能量流动具有循环性 D能量流动是逐级递减的 答案 A 解析 保护环境，减少温室气体 CO2的排放，需要世界各国的共同努力，是因为物质循环具有 全球
