2022年《南方新课堂 高考总复习》生物 必修3 第5章 第2、3节 生态系统的能量流动和物质循环课件

这是一份2022年《南方新课堂 高考总复习》生物 必修3 第5章 第2、3节 生态系统的能量流动和物质循环课件，共56页。PPT课件主要包含了考点一，能量流动过程及特点，1能量来源，太阳能，同化量，粪便量，呼吸消耗的能量，分解者利用的能量，下一营养级同化的能量，未被利用的能量等内容，欢迎下载使用。
[考点梳理]1.能量流动的概念理解
2.能量在营养级之间流动过程
①生产者的能量主要来自________。
②消费者的能量来自上一营养级________的能量。(2)粪便中的能量不属于该营养级同化的能量，应为上一营养级同化的能量中流向分解者的部分。摄入量、同化量、粪便量三者之间的关系是摄入量＝________＋________。(3)某一级消费者同化的能量＝_____________________＋_____________________________。(4) 生长、发育和繁殖的能量＝____________________ ＋________________________＋______________________。
用于生长、发育和繁殖的能量
(1)____________。
①能量流动是沿食物链进行的，食物链中各营养级之间的关系是长期自然选择的结果，是不可逆转的。②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________。
(2)____________。
①各营养级生物都会因____________消耗大部分能量。②各营养级的能量总有一部分不能被下一营养级利用，这一部分最终流入________。
③能量传递效率的计算公式
下一营养级的同化量上一营养级的同化量
一般来说，能量传递的平均效率大约为 10%～20%。
4.生态金字塔：能量金字塔、数量金字塔、生物量金字塔三者都是用来说明食物链中能量流动情况的，三者统称为生态金字塔。
利用“拼图法”巧解能量流动的相关计算
(1)输入第一营养级的能量(W1)，即生产者的同化量被分为两部分：一部分在生产者的呼吸作用中以热能的形式散失(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。
(2)第一营养级向第二营养级的能量传递效率＝(D1/W1)×100%，第二营养级向第三营养级的能量传递效率＝(D2/D1)×100%。
5.研究能量流动的实践意义及实例
[易错诊断]1.流经第三营养级的总能量是指三级消费者摄入到体内的
答案：×2.除最高营养级外，某一营养级的总能量由四个部分组成：自身呼吸消耗的能量、流向下一个营养级的能量、被分解者利
用的能量和未被利用的能量。(答案：√
3.相邻两个营养级的能量传递效率不会小于 10%，也不会
答案：×4.拔去田地中的杂草是人为地调整能量流动的方向，可以
提高生态系统的能量传递效率。(
答案：×5.“桑基鱼塘”实现了能量的多级利用，大大提高了能量
的传递效率。(答案：×
1.在生态系统的能量流动中，能量形式的转变顺序是(A.光能→化学能→热能B.热能→光能→化学能C.化学能→光能→热能D.光能→热能→化学能答案：A
2.在由草、兔、狐组成的一条食物链中，兔经同化作用所
获得的能量，其去向不应包括(
A.通过兔子呼吸作用释放B.通过兔子的粪便流入到分解者体内C.通过狐的粪便流入到分解者体内D.流入到狐的体内答案：B
[考点梳理]1.概念：组成生物体的各种元素在__________与_________
2.意义：通过能量流动和物质循环使生态系统中的各种组成成分紧密地联系在一起，形成一个统一整体。
3.物质循环过程(以碳循环为例)
(1)碳进入生物群落的途径：生产者的___________作用或____________作用。(2)大气中 CO2 来源。
①生产者、消费者的____________。
②分解者的分解作用。③化学燃料的燃烧。(3)温室效应产生的原因。①化学燃料的大量燃烧，产生 CO2。②植被破坏，降低了对大气中 CO2 的调节能力。(4)缓解温室效应的措施。①开发清洁能源，减少化学燃料的燃烧。②植树造林、退耕还林还草，增加绿地面积。(5)实现碳在生物群落和无机环境之间进行循环的关键是
________和________。
明确有关碳循环的四点内容
(1)全球性：物质循环的范围是生物圈。
(2)反复利用、循环流动：物质可以在无机环境和生物群落
5.物质循环与能量流动的区别和联系
①二者均开始于生产者，通过光合作用合成有机物、固定
太阳能，然后沿共同的渠道一起进行。
②物质作为能量的载体，使能量沿着食物链(网)流动；能量的固定、储存、转移和释放，都离不开物质的合成和分解等过程。
③能量作为动力，使物质能够不断地在生物群落和无机环
总体上来说，二者是同时进行的，彼此相互依存，不可分
[易错诊断]1.碳在生物群落和无机环境之间主要以有机物形式循环。
)答案：×2.与碳循环有关的生理活动有光合作用、化能合成作用和
答案：√3. 如果人们乱砍滥伐森林，会影响生态系统的碳循环。
4.低碳生活方式有助于维持生物圈中碳循环的平衡。(
答案：√5.生态系统的物质循环和能量流动的渠道都是食物链和食
物网，所以物质和能量是循环往复的。(答案：×
1.从物质循环的角度看，人体内的碳元素根本来源于(A.食物中的碳B.大气中 CO2 中的碳C.燃料中的碳D.非生物环境中的碳答案：B
2.下图为生态系统中碳循环、氮循环的部分示意图，下列
A.碳循环伴随着能量的流动B.同时具有 B 和 D 过程的生物不可能有 A 过程C.ABCD 所代表的物质循环具有全球性D.进行 C 过程的生物可作为生态系统的分解者或消费者等答案：B
考向 1 能量流动过程及特点[典例 1](2019 年新课标Ⅱ卷)如果食物链上各营养级均以生物个体的数量来表示，并以食物链起点的生物个体数作底层来绘制数量金字塔，则只有两个营养级的夏季草原生态系统(假设第一营养级是牧草，第二营养级是羊)和森林生态系统(假设第一营养级是乔木，第二营养级是昆虫)数量金字塔的形状最可能
)A.前者为金字塔形，后者为倒金字塔形B.前者为倒金字塔形，后者为金字塔形C.前者为金字塔形，后者为金字塔形D.前者为倒金字塔形，后者为倒金字塔形
[ 解析] 如果食物链上各营养级均以生物个体的数量来表示，并以食物链起点的生物个体数作底层来绘制数量金字塔，则可能出现正金字塔形，也可能出现倒金字塔形。只有两个营养级的夏季草原生态系统(假设第一营养级是牧草，第二营养级是羊)，牧草的数量比羊多，绘制的数量金字塔为正金字塔形；只有两个营养级的森林生态系统(假设第一营养级是乔木，第二营养级是昆虫)，一棵树上可以有很多昆虫，因此，昆虫的数目比乔木的数量多，绘制的数量金字塔为倒金字塔形。综上分析，前者为金字塔形，后者为倒金字塔形。
[考向预测]1.(2019 年湖北武汉模拟)下列关于生态系统能量流动的叙
A.生产者固定的能量是光能或化学能B.自然生态中，生物数量金字塔存在倒置情形，能量金字塔则不存在C.与传统鱼塘相比，桑基鱼塘可显著提高不同营养级之间的能量传递效率D.在农田中除草、捉虫可使能量持续高效地流向对人类最有益的部分
解析：在生态系统中，生产者固定的能量是光能(光合作用)或化学能(化能合成作用)，A 正确；生物数量金字塔可能是倒置的，比如一棵树上可能会有很多昆虫；由于能量流动的特点是单向流动、逐级递减，所以能量金字塔不可能是倒置的，B 正确；与传统鱼塘相比，桑基鱼塘可显著提高能量的利用率，但不能提高不同营养级之间的能量传递效率，C 错误；在农田中除草、捉虫可调整能量流动方向，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分，D 正确。
2.(2019 年吉林延边模拟)如果一个生态系统有四种生物，并构成一条食物链，在某一时间分别测得这四种生物(甲、乙、
丙、丁)所含有机物的总量如下图所示。在一段时间内(A.如果乙的数量增加，则会引起甲、丙数量增加B.如果乙大量捕食甲，就会降低甲种群的丰富度C.丁的数量发生变化，不会影响乙的环境容纳量D.甲与乙之间存在反馈调节，以维持其相对稳定
解析：生态系统的能量流动具有单向流动、逐级递减的特点，据此依题意和图示分析可知，由图中甲、乙、丙、丁四种生物所构成的食物链为：丙→甲→乙→丁。如果乙的数量增加，则甲因天敌(乙)的增加而导致其数量下降，丙因天敌(甲)的减少而导致其数量增加，A 错误；丰富度是指群落中物种数目的多少，如果乙大量捕食甲，则会降低甲种群的个体数量，而不是降低丰富度，B 错误；环境容纳量是指在环境条件不受破坏的情况下，一定空间中所能维持的种群最大数量。环境容纳量会随着环境的变化而发生改变，丁的数量发生变化，说明乙的生存环境发生了变化，因此会影响乙的环境容纳量，C 错误；甲的数量增加会引起乙的数量增加，而乙的数量增加会导致甲的数量减少，说明甲与乙之间存在反馈调节，以维持其相对稳定，D 正确。答案：D
[典例 2](2018 年北京海淀模拟)假设在某牧场生态系统能量流动过程中，牛摄入体内的能量为 x，牛粪便中的能量为 28%x，
呼吸作用散失的能量为 46%x，则(
A.贮存在牛体内的能量为 48%xB.牛同化的能量为 72%xC.由牛流向分解者的能量为 28%xD.由牛流向下一营养级的能量为 54%x
[解析]贮存在牛体内的能量＝牛摄入的能量－牛粪便中的能量－牛的呼吸作用散失的能量＝x－28%x－46%x＝26%x，A错误；牛同化的能量＝牛摄入的能量－牛粪便中的能量＝x－28%x＝72%x，B 正确；本题中由牛流向分解者的能量未知，而28%x 属于上一个营养级即生产者流向分解者的能量，C 错误；由牛流向下一营养级的能量属于贮存在牛体内的能量的一部分，由 A 的分析可知，贮存在牛体内的能量为 26%x，因此由牛流向下一营养级的能量小于 54%x，D 错误。
[考向预测]3.(2019 年江苏常州一模)大闸蟹是以植物为主的杂食性甲壳类动物，因其味道鲜美而被大量养殖。下图为养殖大闸蟹的阳澄湖某水域生态系统能量流动的部分图解，其中的英文字母
表示能量(单位：kJ)。对该图的分析正确的是(
A.流经阳澄湖该养殖区域的总能量为 a
B.植物到大闸蟹的能量传递效率为 c/(b＋2)×100%C.图中 d 代表大闸蟹用于生长、发育和繁殖的能量
D.该区域由于有人工的管理，生态系统稳定性一定比自然
解析：流经阳澄湖该养殖区域的总能量为 a 与输入的有机物中的能量之和，A 错误；由图可知，c 为初级消费者的同化量，而 b 为初级消费者的摄入量，因此植物到大闸蟹的能量传递效率为 c/a×100%，B 错误；图中 d 代表大闸蟹用于生长、发育和繁殖的能量，C 正确；该区域由于有人工的管理，能提高生态系统的稳定性，但不一定比自然区域高，D 错误。
4.(2018 年安徽黄山八校联考)下图为某鱼塘中能量流动图解部分示意图，①②③④⑤各代表一定的能量值，下列各项中
A.在人工饲养的高密度鱼塘中，生产者同化量往往小于消费者的同化量B.图中④包含了三级消费者粪便中的能量C.在食物链中各个营养级能量输入的方式和形式是完全相同的D. 第三营养级到第四营养级的能量传递效率为 ③÷ ②×100%答案：C
cm－2·a－1)，据图分析，下列有关说法正确的是(
5.下面为能量流经某生态系统第二营养级的示意图(单位：J·
A.该生态系统第一营养级同化的能量至少为 400B.第二营养级用于生长、发育和繁殖的能量是 100C.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
解析：题图为能量流经某生态系统第二营养级的示意图，其中 a 表示该营养级摄入的能量，b 表示该营养级同化的能量，c 表示该营养级用于生长、发育和繁殖的能量，d 表示呼吸作用中以热能的形式散失的能量，e 表示分解者利用的能量。第二营养级同化的能量为 100(摄入量)－20(粪便中的能量)＝80，按照能量传递效率倒推出第一营养级同化的能量至少为 400，A正确、B 错误；题图仅表示能量流经第二营养级的过程，并不能得出第三营养级的同化量，因此无法计算由第二营养级到第三营养级的能量传递效率，C 错误；次级消费者摄入的能量并不等同于第三营养级同化的能量，D 错误。
[典例 3](2020 年新课标Ⅲ卷)假设某种蓝细菌(A)是某湖泊中唯一的生产者，其密度极大，使湖水能见度降低。某种动物(B)是该湖泊中唯一的消费者。 回答下列问题：(1)该湖泊水体中 A 种群密度极大的可能原因是_______________________________(答出 2 点即可)。(2)画出该湖泊生态系统能量流动的示意图。(3)假设该湖泊中引入一种仅以 A 为食的动物 C 后，C 种群能够迅速壮大，则 C 和 B 的种间关系是________。
[解析](1)A 是蓝细菌，是该湖泊唯一的生产者，所以其种群密度极大的原因可能是该水域受到污染，水体富营养化和缺少其他生产者竞争等。(2)该生态系统存在唯一一条食物链A→B，所以能量流动关系如下：(3)C 和 B 都以 A 为食，所以二者是竞争关系。[答案](1)水体富营养化，没有其他生产者的竞争
[考向预测]6.(2019 年广东茂名模拟)某农场中甲、乙、丙三种生物归属于三个相邻的营养级，三者的数量变化曲线(甲是生产者)如图 1 所示；该农场中的能量流动简图如图 2 所示，其中 a2 和 b3分别为第二、第三营养级从上一营养级同化的能量。下列相关
叙述，正确的是(图 1
A.流入该农场的总能量是现有生物拥有的总能量和人工饲
B.图 1 中丙属于第二营养级，乙属于第三营养级，且乙和
C.图 2 中第二营养级粪便中的能量属于 a3，第三营养级粪
D.该农场中第一和第二营养级之间的能量传递效率为(a2＋
d1)/(a1＋a2＋a3)×100%
解析：流入该农场的总能量是生产者固定的总能量和人工饲料中的总能量，A 错误；图 1 中甲是生产者，乙为初级消费者，处于第二营养级，丙处于第三营养级，且乙和丙的种间关系为捕食，B 错误；某营养级粪便中的能量是其没有同化的能量，属于上一营养级同化的能量，因此图 2 中第二营养级粪便中的能量属于 a3，第三营养级粪便中的能量属于 b2，C 正确；图 2 中第一营养级固定的能量为 a1＋a2＋a3，第二营养级固定的能量为 a2 ，因此第一和第二营养级之间的能量传递效率为a2/(a1＋a2＋a3)×100%，D 错误。
7.(2019 年内蒙古赤峰二中第三次月考)生态系统中存在食物链“马尾松→松毛虫→杜鹃”，下图表示松毛虫摄入能量的
流动方向，下列叙述正确的是(
A.该食物链中的生物在数量上呈正金字塔模型B.松毛虫和杜鹃之间的能量传递效率可用 E/A×100%表示C.由松毛虫流入分解者的能量可用 C＋D＋F 表示D.若迁走全部杜鹃，松毛虫的种群数量将呈“J”型增长
解析：该食物链中的生物在能量上呈正金字塔形，而数量上松毛虫的数量多于马尾松，呈现倒金字塔形，A 错误；松毛虫的同化量是 A，杜鹃的同化量是 E，能量传递效率可用 E/A×100%表示，B 正确；由松毛虫流入分解者的能量可用 D＋F表示，C 属于上一营养级流入分解者的能量，C 错误；若迁走全部杜鹃，但由于资源和空间是有限的，松毛虫的种群数量增长将呈现“S”型曲线，D 错误。
[典例 4](2018 年天津卷)为研究森林生态系统的碳循环，对西黄松老龄(未砍伐 50～250 年)和幼龄(砍伐后 22 年)生态系统的有机碳库及年碳收支进行测试，结果见下表，据表回答：
注：净初级生产力指生产者光合作用固定总碳的速率减去自身呼吸总消耗碳的速率。异养呼吸指消费者和分解者的呼吸作用。
(1)西黄松群落被砍伐后，可逐渐形成自然幼龄群落，体现
了生态系统的__________稳定性。
(2)大气中的碳主要在叶绿体________部位被固定，进入生物群落。幼龄西黄松群落每平方米有____________克碳用于生产者当年的生长、发育、繁殖，储存在生产者活生物量中；其中，部分通过生态系统中__________的呼吸作用，部分转变为死有机质和土壤有机碳后通过______________的分解作用，返回大气中的 CO2 库。
(3)西黄松幼龄群落中每克生产者活生物量的净初级生产力__________(填“大于”“等于”或“小于”)老龄群落。根据年碳收支分析，幼龄西黄松群落________(填“能”或“不能”)降低大气碳总量。
[解析](1)恢复力稳定性是指生态系统在遭到外界干扰因素的破坏以后恢复到原状的能力。西黄松群落被砍伐遭到破坏后，又逐渐形成自然幼龄群落，体现了生态系统的恢复力稳定性。(2)大气中的碳主要以 CO2 的形式在叶绿体基质被固定，进入生物群落。储存在生产者活生物量＝生产的同化量－生产者呼吸消耗量，即为表格中的净初级生产力，即幼龄西黄松群落每平方米 360 克碳用于生产者当年的生长、发育、繁殖，储存在生产者活生物量中。幼龄西黄松群落一部分被消费者食用，通过
消费者的呼吸作用以热能形式释放，一部分即残枝败叶转变为死有机质和土壤有机质，进而通过分解者的分解作用，返回大气中的 CO2 库。(3)由图可知，西黄松幼龄群落中每克生产者活生物量的净初级生产力为 360/1460≈0.25；西黄松老龄群落中每克生产者活生物量的净初级生产力为 470/12 730≈0.04，因此，西黄松幼龄群落中每克生产者活生物量的净初级生产力大于老龄群落。根据年碳收支分析，幼龄西黄松群落的净初级生产力 360，异氧呼吸消耗量为 390，净初级生产力小于异氧呼吸消耗速率，故不会有有机物的积累，即幼龄西黄松群落不能降低大气碳总量。
运用单、双箭头判断生态系统碳循环图中的成分
在碳循环中，只有生产者与大气中的 CO2(非生物的物质和能量)之间是双向箭头。生产者、消费者、分解者都有箭头指向大气中的 CO2。除大气中的 CO2 外，生产者、消费者都有箭头指向分解者。
(1)图 1 中 A 至 D 代表的成分依次是生产者、大气中的 CO2、
(2)图 2 中代表生产者的是 A，代表消费者的是 B、D，代
表分解者的是 E，代表大气中 CO2 的是 C。
(3)图 3 中，代表生产者的是 E，代表消费者的是 B、D、F，
代表分解者的是 C，代表大气中 CO2 的是 A。
[考向预测]8.(2019 年河北保定模拟)图 1、图 2、图 3 分别代表人体体液中物质交换、食物网中能量流动、生态系统碳循环示意图。
A.图 1D 与 B 间以及 D 与 C 之间不能直接进行物质交换
B.图 2 中 B 从上一营养级获得的能量中，C 占的比例为 a，
B 体重增加 x 至少需要 A 的量为 y，则 y＝20ax＋5x
C.图 3 中 B 所处的营养级所含能量最少
D.从研究内容来看，图 1、图 2、图 3 所代表的生命系统层
次分别属于个体水平、群落水平和生态系统水平
9.(2019 年山东菏泽一模)下图表示青藏高原的高寒草甸生态系统的部分成分(字母)以及相应的生理过程(序号)，回答下列问题：
(1)该生态系统的结构包括__________________________。(2)若该图表示生态系统的能量传递，图中所示的能量有________种形式，分别是_______________________________。(3)若该图表示生态系统的物质循环，则碳的主要存在形式是________________，图中缺少的过程是__________(用字母和箭头表示)。
解析：(1)该生态系统的结构包括生态系统的组成成分(非生物的物质和能量、生产者、消费者、分解者)、食物链和食物网。(2)该图中生产者将光能转换为化学能储存在有机物中，而生产