(人教版)高考生物一轮教案：第34讲-生态系统的能量流动和物质循环

第1页 共11页 第34讲 生态系统的能量流动和物质循环

阅读 必修3课本 P93～103 完成以下填空(不能独立完成的空用红笔标出)一、能量流动

1．概念：生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。

2．过程

(1)能量的输入 源头：太阳能起点与总值：生产者固定的全部太阳能

2能量的传递 传递渠道：食物链和食物网传递形式：有机物中的化学能传递过程

(3)能量的转化和散失

太阳能――→光合作用有机物中的化学能

生产者、消费者、分解者呼吸作用 →ATP：用于各项生命活动→热能：散失

3．能量流动的特点

(1)单向流动：能量只能从第一营养级流向第二营养级，再依次流向后面的各个营养级，不可逆转，也不可循环流动。

(2)逐级递减：能量在相邻两个营养级间的传递效率大约是10%～20%。

4．研究能量流动的实践意义

(1)帮助人们科学规划、设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用。

(2)帮助人们合理地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。

思考 能量流动的起点是从太阳能照射到地面开始吗？

提示：不是。是生产者固定太阳能开始。

二、生态系统的物质循环

1.物质循环概 念的理解 物质：组成生物体的C、H、O、N、P、S等化学元素范围：无机环境和生物群落特点：具有全球性，可循环利用

2．碳循环 无机环境中的存在形式：CO2和碳酸盐生物群落中的主要存在形式：有机物无机环境与生物群落之间的循环形式：CO2碳循环平衡的破坏——温室效应

第2页 共11页 思考 与碳循环密切相关的生理过程是什么？

提示：光合作用、呼吸作用。

考点 生态系统的能量流动

1．能量在营养级之间流动过程图解

1能量 来源 ①生产者的能量主要来自太阳能②其余各营养级的能量来自上一营养级所 同化的能量

(2)能量去向分析

①消费者摄入能量＝消费者同化能量＋粪便中能量，即动物粪便中能量不属于该营养级同化能量，应为上一个营养级固定或同化能量。

②消费者同化能量＝呼吸消耗的能量＋生长、发育和繁殖的能量。

③生长、发育和繁殖的能量＝分解者分解利用的能量＋下一营养级同化的能量＋未被利用的能量。

2．能量流动的特点及其原因

(1)单向流动

①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。

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，因此能量流动无法循环。

(2)逐级递减

①各营养级生物都会因呼吸作用消耗大部分能量。

②各营养级的能量都会有一部分流入分解者，包括未被下一营养级生物利用的部分。

3．流动模型——生态金字塔的类型、含义比较

能量金字塔

数量金字塔 生物量金字塔

形状

特点 正金字塔形 一般为正金字塔形 一般为正金字塔形

象征

含义 能量沿食物链流动过程中具有逐级递减的一般生物个体数目在食物链中随营养级升一般生物有机物的总质量沿食物链升高逐

第3页 共11页 特性 高而逐级递减 级递减

每一阶

含义 每一营养级生物所含能量的多少 每一营养级生物个体的数目 每一营养级生物的有机物总量

特殊

形状 无

极少

4．能量传递效率的计算

(1)相邻营养级的能量传递效率：10%～20%，计算方法如下：能量传递效率＝下一营养级同化量上一营养级同化量×100%

(2)食物链中能量的最值计算

设食物链A→B→C→D，分情况讨论(如下表)：

①能量传递效率未知时：

已知 问题 思路求解

D净增重M 至少需要A的量Y Y(20%)3＝M

最多需要A的量Y Y(10%)3＝M

A净增重N D最多增重的量Y N(20%)3＝Y

D至少增重的量Y N(10%)3＝Y

②已确定营养级间能量传递效率的，不能按“最值”法计算。例如，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M×a%×b%×c%。

(3)在食物网中分析

在解决有关能量传递的计算问题时，需要确定相关的食物链，能量传递效率约为10%～20%，一般从两个方面考虑：

①知低营养级求高营养级 获得能量最多 选最短食物链按×20%计算获得能量最少 选最长食物链按×10%计算

②知高营养级求低营养级 需最少能量 选最短食物链按÷20%计算需最多能量 选最长食物链按÷10%计算

例1 [2016·衡水调研]如图是某生态系统的能量流动图解，图中数值的单位为kJ，请分析并回答下列问题。

第4页 共11页

(1)该生态系统的结构包括______________。

(2)生态系统的能量流动指能量的________、________、转化、散失过程；第二营养级流入分解者的能量是________kJ。

(3)能量流动逐级递减的原因有：①各营养级生物体内的大量能量被________________；②上一营养级的部分能量_____________；③还有少量能量被________利用。

(4)该生态系统还处于发展阶段，从能量输入与输出的角度考虑，该生态系统的能量输入________(填“大于”“等于”或“小于”)输出。

(5)如图所示是该生态系统的食物网，若E种群的总能量为5.8×109 kJ，B种群的总能量为1.6×108 kJ，从理论上分析，A种群获得的总能量最多是________kJ。

1.能量流动的特点有什么？

提示：单向流动，逐级递减。

2．每个营养级能量的去向有哪些？

提示：最终有三个去向：①呼吸消耗；②流入下一营养级；③流向分解者。

解析 (1)生态系统的结构包括生态系统的组成成分和营养结构(食物链、食物网)。

(2)能量流动指能量的输入、传递、转化和散失过程。第二营养级的同化量为3370 kJ，流入下一营养级能量为380 kJ，呼吸消耗的能量为1890 kJ，故流入分解者的能量为3370－380－1890＝1100 kJ。

(3)能量流动逐级递减的原因包括各营养级生物体内的大量能量被呼吸作用消耗、部分能量未被下一个营养级利用和部分能量被分解者利用。

(4)该生态系统处于发展阶段，故有机物的储存，输入的能量大于输出的能量。

(5)E是第一营养级，而B、C、D都是第二营养级，最多获得能量按最大的传递效率20%计算，E传

第5页 共11页 递给B、C、D的能量共有5.8×109×20%＝1.16×109 kJ，C和D获得的能量为1.16×109－1.6×108＝1×109

kJ，故A最多获得1×109×20%＝2×108 kJ的能量。

答案 (1)生态系统组成成分和营养结构(食物链、食物网) (2)输入 传递 1100 (3)呼吸作用消耗

未被下一个营养级利用 分解者 (4)大于 (5)2×108

能量流动的过程图解及分析

(1)流经自然生态系统的总能量等于生产者固定的总能量；相关生理过程为光合作用和化能合成作用。

(2)能量的传递载体是有机物，传递渠道是沿食物链和食物网。

(3)能量的散失形式为热能，相关生理过程为细胞呼吸。

1．下列表示生态系统中处于第二营养级的生物，其能量流动的过程图解，有关叙述正确的是( )

A．图中粪便量属于生产者经光合作用所固定的太阳能

B．呼吸作用以热能形式散失的能量占同化量的比例较小

C．流入下一个营养级的能量占摄入量的10%～20%

D．从图示可知，能量在营养级之间不具有单向流动的特点

答案 A

解析

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