备战2025届新高考生物一轮总复习第9单元生物与环境第44讲生态系统的能量流动课件
展开1.能量流动的概念(1)概念生态系统中能量的 的过程。
输入、传递、转化和散失
(2)对概念的理解
光合作用和化能合成作用
2.能量流动的过程(1)第一营养级能量流动
(2)第二营养级能量流动过程分析
用于生长、发育和繁殖的能量(c)
下一营养级摄入的能量(i)
3.能量流动的特点及意义(1)模型图中的生物类群分别是:① ,② ,③ ,⑤ 。④表示的生理过程是 。 图示中的E2/E1表示 间的能量传递效率。
(2)能量流动的特点及原因①单向流动的原因
生物在时间、空间上进行合理配置
科学规划、设计人工生态系统
合理地调整生态系统中的能量流动关系
持续高效地流向对人类最有益的部分
教材深挖1.[选择性必修2第55页“思考·讨论”2]流经某生态系统的能量不能再回到该生态系统,原因是 。 2.[选择性必修2第58页图3-9拓展]人们在研究能量流动时,将秸秆作为牲畜的饲料,将粪便加入沼气池,生产燃料。此过程提高能量的传递效率了吗?为什么?提示 没有。题述过程提高了能量的利用率,即人类充分利用了秸秆和粪便中的能量,实现了对能量的多级利用,减少了环境污染,但没有提高能量在不同营养级之间的传递效率。3.[选择性必修2第59页“探究·实践”]人们主要通过 的方法提高作物的光能利用效率。
链高考·前挂后连(1)越冬灰鹤粪便中的能量不属于其同化量的一部分。[2021·辽宁卷]( )(2)利用茶树废枝栽培灵芝,可提高能量的传递效率。[2021·福建卷]( )(3)狼从猎物获得的能量大于猎物从生产者获得的能量。[2019·海南卷]( )(4)一只狼捕食了一只兔子,则该狼就获得了这只兔子能量的10%~20%。[2016·江苏卷]( )(5)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。[2015·海南卷]( )
1.“拼图法”分析能量流动过程
(1)W1、D1 指相应营养级的同化量,B1、B2 指相应营养级中未利用的能量。(2)各营养级用于生长、发育和繁殖的能量为B1+C1+D1 或B2+C2+D2 。(3)利用“拼图法”可得关系式:
2.能量流动的相关“最值”计算(1)在食物网中
(2)具有人工能量输入的能量传递效率计算人为输入到某一营养级的能量是该营养级同化量的一部分,但却不是从上一营养级流入的能量。如求第二营养级至第三营养级传递效率时,应为第三营养级从第二营养级同化的能量(不包括人工输入到第三营养级的能量)/第二营养级的同化量(包括人工输入到第二营养级的能量)×100%。
练思维·考教衔接[根据2022浙江卷、2020山东卷、2019全国Ⅱ卷情境设计]某个以玉米为主要农作物的农田生态系统中,有两条食物链:①玉米→野猪→豺;②玉米→玉米蝗→乌鸫→蝮蛇→鹰。(1)从能量流动角度分析,由于能量 的不同导致两条食物链的营养级数量不同;若豺、鹰为该农田生态系统中的最高营养级,与蝮蛇、野猪等生物相比,豺、鹰同化能量的去向不包括 。食物链乃至食物网能否形成取决于哪一项? 。(A.可利用太阳能 B.初级消费者可同化的能量 C.总初级生产量 D.净初级生产量)
(2)在该农田生态系统中,生产者的能量来自 ,生产者的能量可以直接流向 (答出2点即可);若昆虫与鸟类单位体重的同化量相等,昆虫比鸟类体重的净增长量要高,其原因是鸟类同化的能量中用于维持 的部分较多。 (3)玉米秸秆自然分解,所含的能量最终流向大气圈,我们可以改变能量流动 获得人类需要的物质和能量,如生产沼气等,客观上减少温室气体的排放,有助于我国提前达成“碳达峰”和“碳中和”的目标。
考向一 结合能量流动的过程及特点,考查生命观念1.如图为生态系统中能量流动的部分示意图(字母表示能量),下列叙述正确的是( )A.图中b=h+c+d+e+fB.缩短食物链可以提高能量传递效率C.“草→兔→狼”这一食物链中,狼粪便中的能量属于dD.生产者与初级消费者之间的能量传递效率为b/a×100%
解析 题图中b=h+c,A项错误;缩短食物链可以减少能量的损耗,但无法提高能量传递效率,B项错误;“草→兔→狼”这一食物链中,狼粪便中的能量属于上一个营养级(兔)的同化量中用于生长、发育和繁殖的能量d,C项正确;生产者与初级消费者之间的能量传递效率为(初级消费者同化的能量/生产者固定的能量)×100%=(b-h)/a×100%,D项错误。
2.下图为华北地区某果园生态系统的部分食物网及其中一条食物链上的能量流动关系,其中字母表示能量数值。下列相关分析正确的是( )A.图中属于第三营养级的生物只有黄雀和瓢虫B.蚜虫用于生长、发育和繁殖的能量为(a-b-c)C.蚜虫粪便中的能量通过e途径被分解者利用D.d中的部分能量将来可能转变为瓢虫的同化量
解析 图中属于第三营养级的生物有黄雀、螳螂和瓢虫,A项错误;用于生长、发育和繁殖的能量等于同化量-呼吸消耗的能量,因此蚜虫用于生长、发育和繁殖的能量为a-b,B项错误;蚜虫粪便中的能量没有流入蚜虫体内,属于上一营养级的能量,而e属于蚜虫的能量,C项错误;d为未被利用的能量,还有可能被瓢虫利用,d中的部分能量将来可能转变为瓢虫的同化量,D项正确。
考向二 围绕能量流动的有关计算,考查理解能力3.(2024·广东联考)科学家在研究银泉生态系统时,调查了该生态系统不同营养级的能量流动情况,统计了各类生物的同化能量值(kJ·m-2·a-1),结果如图所示。下列分析正确的是( )A.生产者流入分解者的能量值为22 859 kJ·m-2·a-1B.呼吸作用消耗能量的比例随营养级的升高而降低C.相邻营养级之间的能量传递效率是10%~17%D.第四营养级约38.6%的能量用于自身生长、发育和繁殖
解析 生产者固定的能量为87 127 kJ·m-2·a-1,同化的能量除了用于呼吸消耗,还会流入下一营养级和分解者,还有部分未被利用,87 127-50 158-14 110= 22 859(kJ·m-2·a-1),生产者流入分解者的能量值小于22 859 kJ·m-2·a-1,A项错误;每个营养级中呼吸作用所消耗能量的比例=(呼吸能量值÷同化能量值) ×100%,随营养级升高,各营养级呼吸作用消耗能量的比例分别约为57.6%、56.1%、83.2%,61.4%,B项错误;相邻营养级之间的能量传递效率=(后一营养级的同化能量值÷前一营养级的同化能量值)×100%,第一营养级与第二营养级、第二营养级与第三营养级、第三营养级与第四营养级间的能量传递效率分别约为16.2%、11.3%、5.5%,C项错误;同化的能量除了用于呼吸消耗,剩余的用于自身生长、发育和繁殖,第四营养级同化的能量用于自身生长、发育和繁殖的比例=[(88-54)÷88]×100%≈38.6%,D项正确。
考向三 结合能量流动原理的应用,考查社会责任4.(2024·广东广州统考)如图表示粮桑渔畜生态农业系统的基本模式。根据图示判断,下列说法错误的是( )A.沼气池的建立既充分利用有机物,又减少了环境污染B.该模式提高了能量的传递效率C.该生态系统实现了物质的循环利用和能量的多级利用D.上述生态农业系统通过改善生态系统的结构改善了生态系统功能
解析 沼气池的建立充分利用有机物,实现了能量的多级利用,同时减少了环境污染,A项正确;该模式提高了能量的利用率,但是不能改变能量的传递效率,B项错误;该生态系统实现了能量的多级利用和物质的循环利用,C项正确;图中生态农业系统通过改善生态系统的结构,改善了生态系统功能,D项正确。
角度 生态系统的能量流动1.(2023·山东卷)某浅水泉微型生态系统中能量情况如表所示,该生态系统中的初级消费者以生产者和来自陆地的植物残体为食。
下列说法正确的是( )A.流经该生态系统的总能量为90×105 J/(m2·a)B.该生态系统的生产者有15%的能量流入下一营养级C.初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量为10.5×105 J/(m2·a)D.初级消费者粪便中的能量为70.5×105 J/(m2·a),该能量由初级消费者流向分解者
解析 流经该生态系统的总能量为生产者固定的太阳能和来自陆地的植物残体的能量,A项错误;初级消费者的同化量来自生产者固定的太阳能和陆地的植物残体的能量,无法计算来自生产者的能量,B项错误;同化量=呼吸消耗的能量+用于生长、发育和繁殖的能量,则初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量=13.5×105-3×105=10.5×105 J/(m2·a),C项正确;粪便量为该营养级未能同化的能量,则初级消费者粪便中的能量为该系统生产者及陆地植物残体流向分解者的能量,D项错误。
2.(2021·浙江卷)下列关于生态金字塔的叙述,正确的是( )A.生态金字塔显示了各营养级之间的数量关系B.生态金字塔中每个营养级的生物均属于同一食物链C.生态金字塔中的营养级均按其所占的数值大小依次排列D.生态金字塔可分别以个体数量、生产量和能量为指标绘制
解析 生态金字塔显示了各营养级之间的某种数量关系,可采用生物量单位、能量单位和数量单位,A项正确;生态金字塔中每个营养级的生物均属于食物网的同一营养级,不属于同一条食物链,B项错误;生态金字塔通常是下宽上窄的正金字塔图形,但也有倒金字塔,如英吉利海峡的浮游植物与浮游动物和底栖动物的生物量金字塔,故生态金字塔中的营养级并非均按其所占的数值大小依次排列,C项错误;生态金字塔可采用生物量单位、能量单位和数量单位,故可分别以生物量、能量和数量为指标绘制,并非生产量, D项错误。
3.(2023·全国新课标卷)现发现一种水鸟主要在某湖区的浅水和泥滩中栖息,以湖区的某些植物为其主要的食物来源。回答下列问题。(1)湖区的植物、水鸟、细菌等生物成分和无机环境构成了一个生态系统。能量流经食物链上该种水鸟的示意图如下,①②③表示生物的生命活动过程,其中①是 ;②是 ;③是 。
(2)要研究湖区该种水鸟的生态位,需要研究的方面有 (答出3点即可)。该生态系统中水鸟等各种生物都占据着相对稳定的生态位,其意义是 。 (3)近年来,一些水鸟离开湖区前往周边稻田,取食稻田中收割后散落的稻谷,羽毛艳丽的水鸟引来一些游客观赏。从保护鸟类的角度来看,游客在观赏水鸟时应注意的事项是 (答出1点即可)。
栖息地、食物、与其他物种的关系等
有利于每种生物充分利用环境资源
避免干扰水鸟在稻田中的觅食行为
解析 (1)水鸟摄入的能量,需要经过同化才能被利用,一部分在水鸟的呼吸作用中以热能的形式散失;另一部分用于水鸟的生长、发育和繁殖等生命活动,其中一些以遗体残骸的形式被分解者利用。(2)研究某种动物的生态位,通常要研究它的栖息地、食物以及与其他物种的关系等。该生态系统中水鸟等各种生物都占据着相对稳定的生态位,这有利于每种生物充分利用环境资源。(3)游客在观赏水鸟时,要避免干扰水鸟在稻田中的觅食行为。
4.(2021·山东卷)海水立体养殖中,表层养殖海带等大型藻类,海带下面挂笼养殖滤食小型浮游植物的牡蛎,底层养殖以底栖微藻、生物遗体残骸等为食的海参。某海水立体养殖生态系统的能量流动示意图如下,M、N 表示营养级。
(1)估算海参种群密度时常用样方法,原因是 。(2)图中 M 用于生长、发育和繁殖的能量为 kJ/(m2·a)。由 M 到 N 的能量传递效率为 %(保留一位小数),该生态系统中的能量 (填“能”或“不能”)在 M 和遗体残骸间循环流动。 (3)养殖的海带数量过多,造成牡蛎减产,从生物群落的角度分析,原因是 。 (4)海水立体养殖模式运用了群落的空间结构原理,依据这一原理进行海水立体养殖的优点是 。在建构海水立体养殖生态系统时,需考虑所养殖生物的环境容纳量、种间关系等因素,从而确定每种生物之间的合适比例,这样做的目的是 。 维持生态系统的稳定性,保持养殖产品的持续高产(或实现生态效益和经济效益的可持续发展)
海参活动能力弱,活动范围小
由于海带的竞争,浮游植物数量下降,牡蛎的食物减少,产量降低
解析 (1)由于海参活动能力弱,活动范围小,估算海参种群密度时常用样方法。(2)根据题图分析,M的同化量来自生产者的部分为3 281 kJ/(m2·a),来自遗体残骸的部分为2 826 kJ/(m2·a),因此其同化量为3 281+2 826=6 107 kJ/(m2·a),而M用于呼吸作用消耗的能量是3 619 kJ/(m2·a),因此图中M用于生长、发育和繁殖的能量为6 107-3 619=2 488 kJ/(m2·a)。N的同化量为386 kJ/(m2·a),因此由M到N的能量传递效率为386÷6 107×100%≈6.3%(保留一位小数),由于能量是单向流动的,因此该生态系统中的能量不能在M 和遗体残骸间循环流动。
(3)养殖的海带数量过多,由于海带的竞争,浮游植物数量下降,牡蛎的食物减少,导致牡蛎的产量降低。(4)海水立体养殖模式运用了群落的空间结构原理,其优点是能充分利用空间和资源,提高海水养殖的经济效益。在构建海水立体养殖生态系统时,为了维持生态系统的稳定性,保持养殖产品的持续高产,需考虑所养殖生物的环境容纳量、种间关系等因素,从而确定每种生物之间的合适比例。
1.(选择性必修2第54页“问题探讨”)下图表示甲、乙两个特定生态系统的能量金字塔。
(1)依生态学原理看,同样重量的玉米, 可养活更多的人,理由是 。 (2)若土壤中含相同浓度的难降解污染物,则甲、乙中的人体内污染物浓度哪个较高? 提示 乙(3)一个吃玉米的人所获得的能量一定比一个吃鸡肉的人获得的能量多,对吗?为什么? 提示 不对。甲、乙中“人”代表的是相应营养级,并非“一个人”
甲中人处于第二营养级,与乙相比,能量在传递过程中损耗少
2.(选择性必修2第58页正文)从能量流动的角度分析,建设“沼气池”的意义是 ;合理确定草场载畜量的目的是 。调整生态系统中的能量流动关系,使能量持续高效地流向对人类最有益的部分 3.若天然池塘与人工鱼塘中生产者固定的能量相同,但与天然池塘相比,人工鱼塘的鱼产量较高,从能量流动的角度分析可能的原因: (答出两点)。 提示 人工鱼塘中,人工投放的鱼饲料中的能量被鱼利用;营养级较少,能量流动过程中损失的能量较少
实现了对能量的多级利用,从而大大提高了能量的利用率
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