能量流動和物質(zhì)循環(huán)1.能量流動(1)能量流動過程
①能量的來源:　　　　　　　　　　。?②起點(diǎn):　　　　　　　　　　　　　　。?③流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量:生產(chǎn)者通過　　　　　　和化能合成作用所固定的全部能量。?④能量流動的渠道:　　　　　　　　　　　　　。?(2)植食動物能量的去向①通過自身細(xì)胞呼吸以　　　　的形式散失。 ?②被　　　　　分解。 ?③流向　　　　　　　　　 。 ?④暫時未利用。(3)能量流動的特點(diǎn):單向流動、　　　　　　。?
(4)能量傳遞效率能量傳遞效率為相鄰兩個營養(yǎng)級的　　　　　之比,即能量傳遞效率= ×100%。能量從植物到植食動物或從植食動物到肉食動物的傳遞效率一般只有約　　　　。?
2.物質(zhì)循環(huán)(1)碳循環(huán)的過程①　　　　　　;②　　　　　　;③攝食;④　　　　　　;⑤燃燒;⑥　　　　　　　。?
(3)碳循環(huán)的特點(diǎn)①反復(fù)利用,　　　　　　。?②具有　　　　　。?
3.能量流動和物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系
考向一　能量流動【典例1-1】 (2018浙江3月超級全能生考試)如圖某生態(tài)系統(tǒng)的部分能量流動示意圖,其中a1是流入生產(chǎn)者的總能量,下列敘述錯誤的是(　　)A.a7可直接為綠色植物提供物質(zhì)和能量B.第一營養(yǎng)級傳遞給分解者的總能量是a4+a7C.a1、a2、a6中的能量主要以穩(wěn)定化學(xué)能的形式存在D.第一營養(yǎng)級和第二營養(yǎng)級之間能量傳遞效率是a6/a1×100%
【典例1-2】 (2018浙江稽陽聯(lián)誼學(xué)校高三3月聯(lián)考)下圖表示某草原上植食動物所攝入能量的去路(字母表示相應(yīng)能量)。請回答下列問題。
(1)生態(tài)系統(tǒng)各生物之間存在著取食和被取食關(guān)系,傳遞著生產(chǎn)者所固定的能量,這種單方向的　　　　　關(guān)系叫做食物鏈。?(2)圖中的生態(tài)系統(tǒng)成分有　　　　　　　　　　　　　　。B表示　　　　　　　　　　　　　　　,A屬于第　　　　營養(yǎng)級的能量。?
(3)若B中能量為2.0×109 kJ,C中能量為1.8×109 kJ,肉食動物同化的能量為5.4×107 kJ,則該生態(tài)系統(tǒng)從植食動物到肉食動物的能量傳遞效率為　　　　。?(4)若草原引入一種外地植物,在原產(chǎn)地時,該種植物某種基因型頻率為Aa占38%,aa占11%,引入8年后,Aa占18%,aa占21%,該物種在引入后種群基因頻率如何變化?A的基因頻率　　　　　(填“增大”“減小”或“不變”)。?
答案:(1)營養(yǎng)　(2)分解者、消費(fèi)者　植食動物的同化量　一　(3)2.7%　(4)不變解析:(1)生態(tài)系統(tǒng)各生物之間存在著取食和被取食關(guān)系,傳遞著生產(chǎn)者所固定的能量,這種單方向的營養(yǎng)關(guān)系叫做食物鏈。(2)圖中的生態(tài)系統(tǒng)成分有分解者和消費(fèi)者;B表示植食動物的同化量,A表示植食動物糞便中的能量,屬于第一營養(yǎng)級的能量。
(3)若B中能量為2.0×109 kJ,C中能量為1.8×109 kJ,肉食動物同化的能量為5.4×107 kJ,則該生態(tài)系統(tǒng)從植食動物到肉食動物的能量傳遞效率為肉食動物同化的能量÷植食動物同化的能量×100%=(5.4×107)÷(2.0×109)×100%=2.7%。(4)若草原引入一種外地植物,在原產(chǎn)地時,該種植物某種基因型頻率為Aa占38%,aa占11%,則AA基因型頻率為1-38%-11%=51%,根據(jù)遺傳平衡定律可推知在原產(chǎn)地時該種群中A的基因頻率為51%+1/2×38%=70%;引入該草原8年后,Aa占18%,aa占21%,則AA占1-18%-21%=61%,引入后該種群中A的基因頻率為61%+1/2×18%=70%。因此,該物種在引入后種群中A的基因頻率不變。
歸納提升能量來源和去路分析
(2)能量去路①定量不定時分析
這一定量的能量不管如何傳遞,最終都以熱能的形式從生物群落中散失,生產(chǎn)者源源不斷地固定太陽能,才能保證生態(tài)系統(tǒng)能量流動的正常進(jìn)行。
②定量定時分析流入某一個營養(yǎng)級的一定量的能量(在一定時間內(nèi))
如果以年為單位研究,未被利用的能量將保留到下一年。
考向二　物質(zhì)循環(huán)【典例1-3】 (2018浙江寧波3月新高考模擬)下列關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)的敘述,錯誤的是(　　)A.低碳生活方式有助于維持生物圈中碳循環(huán)的平衡B.物質(zhì)循環(huán)是在生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者之間進(jìn)行的C.煤和石油的燃燒和微生物的分解作用產(chǎn)生CO2,促進(jìn)碳循環(huán)D.生物圈不需要從外界獲得任何物質(zhì)補(bǔ)給,就能長期維持其正常功能
【典例1-4】 (2018浙江名校協(xié)作體高三下學(xué)期3月考試)下圖為某養(yǎng)殖魚塘生態(tài)系統(tǒng)各成分之間物質(zhì)循環(huán)示意圖。
(1)魚塘中的魚屬于圖中的　　　(填“甲”“乙”或“丙”)。除圖中包含的成分外,魚塘接受的陽光屬于該生態(tài)系統(tǒng)成分中的　　　　　。?(2)流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的總能量　　　　　(填“大于”“等于”或“小于”)該生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)者固定的總能量。?
(3)水生群落也有分層現(xiàn)象,其層次性主要是由　　　　　　、溫度和氧氣的垂直分布決定的。一個湖泊自上而下可以分為四層,圖中的甲發(fā)揮作用主要在　　　　　　。?(4)沒有外力干擾時,湖泊將朝著物種多樣化、　　　　　　和功能完善化方向發(fā)展演替。?
答案:(1)丙　能源　(2)大于　(3)光的穿透性　底泥層　(4)結(jié)構(gòu)復(fù)雜化
解析:據(jù)圖分析,乙與大氣CO2之間為雙箭頭,說明乙是生產(chǎn)者,是生態(tài)系統(tǒng)的主要成分;乙與丙都指向了甲,說明甲是分解者,則丙為消費(fèi)者。(1)魚屬于生態(tài)系統(tǒng)中的消費(fèi)者,即圖中的丙;陽光屬于生態(tài)系統(tǒng)中的能源。(2)流經(jīng)養(yǎng)殖魚塘的總能量包括生產(chǎn)者固定的全部太陽能和投放的飼料中的能量,因此流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的總能量大于該生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)者固定的總能量。(3)水生群落具有垂直分層現(xiàn)象,主要是由光的穿透性、溫度和氧氣的垂直分布決定的;圖中甲是分解者,主要位于湖泊的底泥層。(4)沒有外力干擾時,湖泊將朝著物種多樣化、結(jié)構(gòu)復(fù)雜化和功能完善化方向發(fā)展演替。
考向三　物質(zhì)循環(huán)和能量流動的關(guān)系【典例1-5】 圖1為生態(tài)系統(tǒng)中碳循環(huán)的模式圖,圖2為某一水域生態(tài)系統(tǒng)在一年之內(nèi)的能量流動情況[能量流動單位:103 kJ/(m2·a)]。下列相關(guān)敘述正確的是(　　)
A.甲代表生產(chǎn)者,①表示光合作用B.流經(jīng)上述水域生態(tài)系統(tǒng)的總能量為1 744×103 kJ/(m2·a)　C.甲、乙、丙中含有的碳元素以有機(jī)物的形式在生物群落和環(huán)境之間循環(huán)D.按圖中能量傳遞效率,若頂級肉食動物獲得1 kJ能量,則生產(chǎn)者需具有416.2 kJ能量
1.(2017浙江11月選考,13)下列關(guān)于能量流動的敘述,正確的是(　　)A.動物同化的能量中包括其糞便中的能量B.生產(chǎn)者能將約10%的太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能C.相同條件下恒溫動物的體重凈增長低于變溫動物D.消費(fèi)者營養(yǎng)級具有的能量與該消費(fèi)者的平均體重呈正相關(guān)
2.(2018浙江4月選考,29)某生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的部分示意圖如右圖所示?；卮鹣铝袉栴}。
(1)圖中的字母　　　表示大氣中的CO2,由于許多因素的影響,使其含量夏季　　　　　冬季。?(2)CO2被生產(chǎn)者吸收轉(zhuǎn)變成體內(nèi)物質(zhì)進(jìn)入生物群落,再被圖中的A、B的　　　　　　　　和C的分解作用以及E的燃燒,轉(zhuǎn)變成CO2后再重新循環(huán)。若此生態(tài)系統(tǒng)中的生物群落處在正常演替過程中,生產(chǎn)者吸收的CO2量　　　　整個生物群落排放的CO2量。?
(3)若將本題圖修改為該生態(tài)系統(tǒng)的能量流動示意圖,可將D的含義改為　　　　　　　　　　,其他字母及文字代表的含義不變,還需要修改之處有:增加“光→A”、取消“→E→D”、　　　　　　　　　　　。?
答案:(1)D　低于　(2)細(xì)胞呼吸　大于　(3)非生物環(huán)境　取消“D→A”解析:碳循環(huán)示意圖中A為生產(chǎn)者,B為消費(fèi)者,C為分解者,D為大氣中的CO2,E為燃料。生物群落的演替過程中,生產(chǎn)者吸收的CO2大于整個生物群落排放的CO2量,有利于演替的正常進(jìn)行。若改為能量流動則D為熱能,生產(chǎn)者不能利用熱能,要取消“D→A”。　
3.(2016浙江10月選考,29)某苔原生態(tài)系統(tǒng)的部分食物網(wǎng)如圖1所示,其能量流動過程如圖2所示。
圖1 圖2注字母表示能量值;①②③表示營養(yǎng)級。
請回答下列問題。(1)圖1中的生物構(gòu)成了　　　　條食物鏈,其中處于第二營養(yǎng)級的生物有 　　　　　種。?(2)圖1中生物體內(nèi)DDT濃度最高的生物是　　　　　　　　　　　　　　。?(3)圖2中,甲代表的生態(tài)系統(tǒng)成分是　　　　　　　　,能量從第一個營養(yǎng)級到第二個營養(yǎng)級的傳遞效率是　　　　　　　　　　 (用圖2中的字母表示)。流入生態(tài)系統(tǒng)的能量是通過　　　　　　　　　的同化實(shí)現(xiàn)的。?
答案:(1)10　3(2)北極狐和雪鸮　(3)分解者　b/a×100%　生產(chǎn)者解析:(1)分析圖1可知,該食物網(wǎng)中包含10條食物鏈,其中雪兔、旅鼠和馴鹿這3種生物處于第二營養(yǎng)級。(2)由于生物放大作用,處于食物鏈頂端的生物體內(nèi)DDT濃度最高,該食物網(wǎng)中北極狐和雪鸮的營養(yǎng)級最高。(3)圖2中,甲代表生態(tài)系統(tǒng)中的分解者,營養(yǎng)級之間的能量傳遞效率指某一個營養(yǎng)級的同化量與上一個營養(yǎng)級的同化量的比值,因此,能量從第一個營養(yǎng)級到第二個營養(yǎng)級的傳遞效率是b/a×100%。對于該生態(tài)系統(tǒng)而言,流入生態(tài)系統(tǒng)的能量是生產(chǎn)者所固定的太陽能,因此,流入生態(tài)系統(tǒng)的能量是通過生產(chǎn)者的同化實(shí)現(xiàn)的。
4.(2016浙江4月選考,29)某生態(tài)系統(tǒng)的部分食物網(wǎng)如下圖所示。請回答下列問題。
(1)蛇在最長的食物鏈中處于第　　　營養(yǎng)級。通常情況下,變溫動物所在食物鏈的營養(yǎng)級的數(shù)目比僅有恒溫動物的營養(yǎng)級　　　。?(2)在該生態(tài)系統(tǒng)中,動植物種類隨季節(jié)更替發(fā)生規(guī)律性的變化,這種變化體現(xiàn)了群落的　　　　結(jié)構(gòu)。若該群落由于火災(zāi)被毀滅,經(jīng)若干年后此地又重新形成新的群落,這種群落演替類型屬于　　　　　　　　。?(3)圖中的“→”除表示捕食關(guān)系外,還可表示　　　　　　　　的方向。?(4)若狐侵入該生態(tài)系統(tǒng)一段時間后,生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能仍保持相對穩(wěn)定,則表明生態(tài)系統(tǒng)具有　　　　　　　　能力。?
答案:(1)五　多　(2)時間　次生演替　(3)能量流動　(4)自我調(diào)節(jié)解析:(1)由題圖可知,該食物網(wǎng)中存在7條食物鏈,其中食物鏈“草→食草昆蟲→蜘蛛→蛙→蛇→貓頭鷹”最長,在該食物鏈中,蛇處于第五營養(yǎng)級。通過圖示可知,變溫動物所在食物鏈的營養(yǎng)級數(shù)目比僅有恒溫動物的多。(2)生態(tài)系統(tǒng)中動物的種類隨季節(jié)變化,體現(xiàn)了群落的時間結(jié)構(gòu)。群落在火災(zāi)后發(fā)生的演替屬于次生演替。(3)食物鏈?zhǔn)俏镔|(zhì)循環(huán)和能量流動的渠道,因此,圖示中“→”除表示捕食關(guān)系外,還能表示能量流動的方向。(4)有其他生物侵入后,生態(tài)系統(tǒng)仍能維持相對穩(wěn)定,說明生態(tài)系統(tǒng)具有一定的自我調(diào)節(jié)能力。
5.(2015浙江10月選考,29)某農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的食物網(wǎng)如圖所示,請回答下列問題。(1)該農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中的生產(chǎn)者是　　　　。寫出該食物網(wǎng)中最短的一條食物鏈:　　　　　　　　　　　　　　　　　　。?(2)黑鳶在最長的食物鏈中處于第　　　營養(yǎng)級。從能量流動角度看,處于食物鏈頂位的黑鳶種群數(shù)量最少、能量也最少,原因是能量流動是單向的且　　　　　　　　　　　　　　　　。?(3)為控制農(nóng)田鼠害,可用　　　法調(diào)查黑線姬鼠的種群密度。?(4)若施用某農(nóng)藥控制三化螟的數(shù)量,會導(dǎo)致該農(nóng)藥在黑鳶體內(nèi)積累并對其造成危害。這種現(xiàn)象稱為　　　　　　　。?
答案:(1)水稻　水稻→黑線姬鼠→黑鳶(2)五　傳遞效率約為10%(或逐級遞減)(3)標(biāo)志重捕(4)生物放大解析:(1)由食物網(wǎng)可知,該農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中的生產(chǎn)者是水稻,該食物網(wǎng)中最短的一條食物鏈?zhǔn)撬尽诰€姬鼠→黑鳶。(2)由題圖可知,黑鳶在該生態(tài)系統(tǒng)中處在第三、第四和第五營養(yǎng)級。由于能量流動是單向流動且逐級遞減的,所以一般情況下,處于食物鏈頂位的生物種群數(shù)量最少、能量也最少。(3)調(diào)查動物的種群密度一般用標(biāo)志重捕法。(4)化學(xué)殺蟲劑和有害物質(zhì)通過食物鏈逐級積累和濃縮,在生物體內(nèi)高度富集,導(dǎo)致危害的現(xiàn)象稱為生物放大。
生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)及其調(diào)節(jié)1.穩(wěn)態(tài)的含義生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部的所有成分彼此　　　　　　,保持結(jié)構(gòu)和功能的穩(wěn)定,從而表現(xiàn)出物種　　　　化、結(jié)構(gòu)　　　　化和功能　　　　化。?2.穩(wěn)態(tài)的原因生態(tài)系統(tǒng)具有　　　　　　功能。?3.穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)制(1)反饋調(diào)節(jié)當(dāng)生態(tài)系統(tǒng)中的　　　　　　發(fā)生變化的時候,它必然會引起其他成分出現(xiàn)一系列的相應(yīng)變化,這些變化最終又反過來　　　　最初發(fā)生變化的那種成分,這個過程叫反饋調(diào)節(jié)。?
4.穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)的關(guān)系(1)穩(wěn)態(tài)是靠生態(tài)系統(tǒng)的　　　　　　來實(shí)現(xiàn)的。?(2)生態(tài)系統(tǒng)的物種多樣化、結(jié)構(gòu)　　　　　和功能完善化,能在很大程度上克服和消除外來干擾保持自身的穩(wěn)定性。?(3)生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)是　　　　　限度的。?5.生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)的破壞(1)破壞原因:外來干擾因素超過一定限度,生態(tài)系統(tǒng)的　　　　　　功能本身就會受到損害。?(2)破壞因素:自然因素和　　　　因素。?(3)對生產(chǎn)生活的啟示:人類的活動除了要講究經(jīng)濟(jì)效益和社會效益外,還要特別注意生態(tài)效益和生態(tài)后果,以便在利用自然的同時能基本保持生物圈的穩(wěn)定。
考向　生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)及其調(diào)節(jié)【典例2-1】 某湖泊中發(fā)生了如圖所示的變化,下列敘述錯誤的是(　　)A.如圖所示調(diào)節(jié)方式可加速最初所發(fā)生的變化,使生態(tài)系統(tǒng)遠(yuǎn)離穩(wěn)態(tài)B.在人體中也存在類似的調(diào)節(jié)方式,如甲狀腺激素水平的調(diào)節(jié)C.圖中過程對生態(tài)系統(tǒng)雖有極大的破壞作用,但仍舊可能修復(fù)D.如圖調(diào)節(jié)方式不是生態(tài)系統(tǒng)主要的調(diào)節(jié)方式,在自然生態(tài)系統(tǒng)中十分少見
【典例2-2】 在某一生態(tài)系統(tǒng)中,螟蟲、螳螂(以螟蟲為食)的種群數(shù)量變化如下圖所示。結(jié)合圖中所給的信息分析,下列敘述正確的是(　　)
A.與螟蟲、螳螂有關(guān)的食物鏈具有兩個營養(yǎng)級B.螳螂種群數(shù)量的波動主要受食物等內(nèi)源性因素調(diào)節(jié)C.長期噴灑DDT,螳螂個體內(nèi)的DDT濃度往往會高于螟蟲D.螟蟲、螳螂種群數(shù)量的周期性波動體現(xiàn)了生態(tài)系統(tǒng)中的正反饋調(diào)節(jié)
歸納提升構(gòu)建反饋調(diào)節(jié)的模型(1)負(fù)反饋調(diào)節(jié)(抑制和減弱最初所發(fā)生的變化,使生態(tài)系統(tǒng)趨于穩(wěn)定)(2)正反饋調(diào)節(jié)(加速最初所發(fā)生的變化,往往使生態(tài)系統(tǒng)偏離穩(wěn)態(tài))

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