【概念導(dǎo)圖】 一圖知全局
【概念梳理】 閉書(shū)測(cè)基礎(chǔ)一、能量流動(dòng)的概念1.生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng):指生態(tài)系統(tǒng)中能量的_____、傳遞、轉(zhuǎn)化和_____的過(guò)程。
二、能量流動(dòng)的過(guò)程(1)寫(xiě)出圖中甲、乙、丙、丁、戊代表的內(nèi)容:甲._______,乙.___________,丙.___________,丁._________,戊._______。(2)據(jù)圖分析食物鏈中甲營(yíng)養(yǎng)級(jí)能量的去向:①通過(guò)自身_________以_____的形式散失。②被___________同化。③殘枝敗葉等被_______分解。④未被利用。
(3)上圖食物鏈中乙營(yíng)養(yǎng)級(jí)能量的去向:
三、能量流動(dòng)的特點(diǎn)及研究意義1.特點(diǎn):___________________。2.傳遞效率:相鄰兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間_______的比值,大約為10%～20%。3.意義:(1)幫助人們科學(xué)規(guī)劃、設(shè)計(jì)_____________,使能量得到最有效的利用。(2)幫助人們合理地調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)中的_________關(guān)系,使能量持續(xù)高效地流向_____________的部分。
1.碳的存在形式與循環(huán)形式:(1)在生物群落和無(wú)機(jī)環(huán)境間:主要以___的形式。(2)在生物群落內(nèi)部:以___________的形式。(3)在無(wú)機(jī)環(huán)境中:主要以___________的形式。2.碳進(jìn)入生物群落的途徑:生產(chǎn)者的_________和化能合成作用。3.碳返回?zé)o機(jī)環(huán)境的途徑:(1)生產(chǎn)者和消費(fèi)者的_________;(2)分解者的_________(主要是呼吸作用);(3)_________的燃燒。
【概念辨析】 全面清障礙1.判斷下列有關(guān)能量流動(dòng)敘述的正誤:(1)生態(tài)系統(tǒng)中細(xì)菌產(chǎn)生的能量可流向生產(chǎn)者。( )分析:細(xì)菌一般是分解者,分解者從動(dòng)植物遺體中獲得的能量大部分通過(guò)分解作用以熱能的形式散失,不會(huì)再被生產(chǎn)者利用。(2)生態(tài)系統(tǒng)相對(duì)穩(wěn)定時(shí)無(wú)能量輸入和散失。( )分析:生態(tài)系統(tǒng)相對(duì)穩(wěn)定時(shí),能量的輸出和輸入維持動(dòng)態(tài)平衡。
(3)一只狼捕食了一只兔子,則該狼就獲得了這只兔子能量的10%～20%。( )分析:能量傳遞效率發(fā)生在兩個(gè)相鄰營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間,而不是個(gè)體之間。(4)能量金字塔可以出現(xiàn)倒置現(xiàn)象。( )分析:因?yàn)樯鷳B(tài)系統(tǒng)中的能量一定是單向流動(dòng)、逐級(jí)遞減的,所以能量金字塔的下層一定大于上層,不會(huì)出現(xiàn)倒置現(xiàn)象。
(5)食物鏈各營(yíng)養(yǎng)級(jí)中10%～20%的能量會(huì)被分解者利用。( )分析:食物鏈各營(yíng)養(yǎng)級(jí)中10%～20%的能量會(huì)流向下一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí),而不是分解者。(6)若人與自然和諧統(tǒng)一,生產(chǎn)者固定的能量便可反復(fù)利用。( )分析:能量是單向流動(dòng),逐級(jí)遞減的,任何時(shí)候不會(huì)反復(fù)利用。
2.判斷下列有關(guān)物質(zhì)循環(huán)以及與能量流動(dòng)關(guān)系敘述的正誤:(1)無(wú)機(jī)環(huán)境中的物質(zhì)可以通過(guò)多種途徑被生物群落反復(fù)利用。( )分析:物質(zhì)循環(huán)是可以反復(fù)利用的,無(wú)機(jī)環(huán)境中的物質(zhì)可以通過(guò)光合作用、化能合成作用等途徑進(jìn)入生物群落。(2)碳循環(huán)過(guò)程中能量需要以物質(zhì)為載體,同時(shí)又驅(qū)動(dòng)物質(zhì)在生物群落和無(wú)機(jī)環(huán)境之間循環(huán)往返。( )分析:碳循環(huán)過(guò)程中物質(zhì)是能量的載體,同時(shí)需要能量作為動(dòng)力進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
(3)光合作用推動(dòng)碳循環(huán)過(guò)程,促進(jìn)了生物群落中的能量循環(huán)。( )分析:光合作用推動(dòng)碳循環(huán)過(guò)程,但是生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)的特點(diǎn)是單向流動(dòng)、逐級(jí)遞減,是不能循環(huán)的。(4)植物可通過(guò)呼吸作用和光合作用參與生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)。( )分析:植物可通過(guò)光合作用將大氣中的碳元素固定到生物群落中,同時(shí)也可以通過(guò)呼吸作用將碳以二氧化碳的形式釋放到空氣中去。
(5)低碳生活方式有助于維持生物圈中碳循環(huán)的平衡。( )分析:由于化石燃料的大量燃燒,打破了生物圈中碳循環(huán)的平衡,導(dǎo)致溫室效應(yīng)的發(fā)生,因此低碳生活方式有助于維持生物圈中碳循環(huán)的平衡。
【概念活用】教材命題源1.教材必修3 P93“問(wèn)題探討”改編:如圖表示甲、乙兩個(gè)特定生態(tài)系統(tǒng)的能量金字塔。
(1)依生態(tài)學(xué)原理看,同樣重量的玉米,___可養(yǎng)活更多的人口,理由是甲中人處于第二營(yíng)養(yǎng)級(jí),與乙相比_____________________。(2)若土壤中含相同濃度的難降解污染物,則甲、乙中的人體內(nèi)污染物濃度哪個(gè)較高?提示:乙中人體內(nèi)污染物濃度較高。(3)一個(gè)吃玉米的人所獲得的能量一定比一個(gè)吃雞肉的人獲得的能量多,對(duì)嗎?為什么? 提示:不對(duì);甲、乙中“人”代表的是相應(yīng)營(yíng)養(yǎng)級(jí),并非“一個(gè)人”。
2.教材必修3 P101“與社會(huì)的聯(lián)系”:在自然生態(tài)系統(tǒng)中,植物通過(guò)_________從大氣中攝取碳的速率,與通過(guò)生物的___________________而把碳釋放到大氣中的速率_________。
3.教材必修3 P104“拓展題”改編:氮元素在生物群落與無(wú)機(jī)環(huán)境之間___(填“能”或“不能”)循環(huán)利用。農(nóng)田是人工生態(tài)系統(tǒng),是以提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和效益,使_____更多地流向人類(lèi),滿(mǎn)足人類(lèi)的需要為目的。需要不斷向農(nóng)田中施加氮肥,其原因是農(nóng)田土壤中氮的含量往往不足以使作物高產(chǎn),加之農(nóng)產(chǎn)品源源不斷地自農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)輸出,其中的氮元素并不能都?xì)w還土壤,所以需要施加_____。
考點(diǎn)一　生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng) 【典例精研引領(lǐng)】某城市河流由于生活污水和工業(yè)廢水的排入,水質(zhì)逐漸惡化。經(jīng)過(guò)治理后,河水又恢復(fù)了清澈。圖1表示該河流的能量金字塔(甲、乙、丙為3種魚(yú),丁為1種水鳥(niǎo),甲不攝食藻類(lèi),箭頭表示能量流動(dòng)方向),圖2表示部分能量流動(dòng)關(guān)系(圖中數(shù)字表示同化的能量)。請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
(1)圖1所示食物網(wǎng)中,遺漏了一條能量流動(dòng)途徑,該條途徑是____________。?(2)圖1所示食物網(wǎng)中,次級(jí)消費(fèi)者是__________,丁與丙之間的種間關(guān)系是______________。?(3)根據(jù)圖1分析,除了圖2中已經(jīng)標(biāo)出的能量去向之外,乙的能量去向還有__________________。?
(4)結(jié)合圖2分析,圖1所示食物網(wǎng)中第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)到第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)能量的傳遞效率　　　 (填“大于”“小于”或“等于”)7.6%。?(5)經(jīng)檢測(cè),水體中含有某種可被生物富集的農(nóng)藥,推測(cè)體內(nèi)此農(nóng)藥含量最高的物種是______________。?(6)從生態(tài)學(xué)角度解釋,污染物排放導(dǎo)致水質(zhì)惡化的主要原因是__________。?
【名師授法解題】 抓題眼練思維
【解析】(1)根據(jù)題意可知,圖1中遺漏的能量流動(dòng)途徑是水草→甲→丁。(2)次級(jí)消費(fèi)者屬于第三營(yíng)養(yǎng)級(jí),故圖1所示食物網(wǎng)中的次級(jí)消費(fèi)者為丙和丁;丁可以捕食丙,而丁和丙又均以乙為食,故丁與丙之間的種間關(guān)系是捕食和競(jìng)爭(zhēng)。(3)乙在圖中所示食物鏈中不是最高營(yíng)養(yǎng)級(jí),所以乙的能量有三個(gè)去向:流向下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)(包括丁和丙);流向分解者;自身呼吸作用以熱能形式散失。(4)因?yàn)橐彝哪芰繛? 900 kJ/(m2·a),生產(chǎn)者同化的能量為25 000 kJ/(m2·a),1 900/25 000×100%=7.6%,而生產(chǎn)者同化的能量除了流向乙外還流向了甲,所以第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)到第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)能量的傳遞效率大于7.6%。
(5)由題意可知,該農(nóng)藥可沿食物鏈或食物網(wǎng)富集,則該農(nóng)藥在處于最高營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物體內(nèi)含量最高。(6)從生態(tài)學(xué)角度分析,每個(gè)生態(tài)系統(tǒng)都有一定的自我調(diào)節(jié)能力,如果超過(guò)這個(gè)調(diào)節(jié)能力,則生態(tài)系統(tǒng)會(huì)崩潰。題中由于生活污水和工業(yè)廢水的排入,水質(zhì)逐漸惡化,說(shuō)明污染物排放已經(jīng)超過(guò)了河流生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力。答案:(1)水草→甲→丁　(2)丙和丁　捕食和競(jìng)爭(zhēng)(3)傳遞給丙、自身呼吸作用以熱能形式散失　(4)大于(5)丁　(6)河流生態(tài)系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)(自我修復(fù))能力有限
【母題變式延伸】核心素養(yǎng)新命題(1)此河水治理好后,因該水域有些滲漏,補(bǔ)水時(shí)曾不慎引入含除草劑的水,導(dǎo)致一些水草死亡。水草腐爛后,圖中最先快速增殖的生物類(lèi)群是什么?為什么?(科學(xué)思維:分析與綜合)提示:藻類(lèi)。原因是藻類(lèi)與水草競(jìng)爭(zhēng),水草死亡,藻類(lèi)失去大量競(jìng)爭(zhēng)對(duì)象而快速繁殖。另外水草腐爛后被分解者分解產(chǎn)生的無(wú)機(jī)物被藻類(lèi)吸收利用。(2)上題圖2中能量流動(dòng)是沿著食物鏈、食物網(wǎng)進(jìn)行傳遞的,那么能量是如何傳遞給分解者的?(科學(xué)思維:綜合與分析)提示:生物的遺體和動(dòng)物的排出物是分解者能量的來(lái)源。
【知能素養(yǎng)提升】1.能量流動(dòng)模型解讀:(科學(xué)思維:概括、綜合)(1)第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量流動(dòng)分析。
因?yàn)橹参锏恼嬲夂献饔?凈光合作用+呼吸作用,同化量=用于生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖的能量+呼吸作用散失的能量,所以生產(chǎn)者的同化量=真正光合作用量,生產(chǎn)者用于生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖的能量=凈光合作用量。
(2)第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)能量流動(dòng)分析
①初級(jí)消費(fèi)者攝入能量(a)=初級(jí)消費(fèi)者同化能量(b)+糞便中的能量(c),即動(dòng)物糞便中的能量不屬于該營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化能量,應(yīng)為上一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)固定或同化能量。②初級(jí)消費(fèi)者同化能量(b)=呼吸消耗的能量(d)+用于生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖的能量(e)。③生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖的能量(e)=分解者利用的能量(f)+下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化的能量(i)+未被利用的能量(j)。
(3)某一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化能量的“2個(gè)”“3個(gè)”“4個(gè)”去路:①“2個(gè)”去路:同化量=呼吸消耗的能量+用于生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖的能量②“3個(gè)”去路(定量不定時(shí),即能量的最終去向):同化能量=呼吸消耗的能量+分解者利用的能量+下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化的能量③“4個(gè)”去路(定量定時(shí),即一定時(shí)間段的能量去向):同化能量=呼吸消耗的能量+分解者利用的能量+下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化的能量+未被利用的能量。(注意:最高營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物去除被下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化的能量。)
2.三種生態(tài)金字塔:(科學(xué)思維:比較、歸納)
3.能量流動(dòng)的最值計(jì)算規(guī)律:(科學(xué)思維:建立模型)(1)計(jì)算某一生物獲得的最多(至少)能量的規(guī)律。設(shè)食物鏈A→B→C→D,分情況討論:
(2)涉及多條食物鏈的能量流動(dòng)計(jì)算時(shí),若根據(jù)要求只能選擇食物網(wǎng)中的一條食物鏈,計(jì)算某一生物獲得的最多(或最少)的能量。其規(guī)律如下:
(3)能量分配比例或能量傳遞效率已知:先根據(jù)題意寫(xiě)出相應(yīng)的食物鏈,根據(jù)各營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間的傳遞效率,按照從不同食物鏈獲得的比例分別進(jìn)行計(jì)算,再將各條食物鏈中的值相加即可。
【熱點(diǎn)考向演練】考向一　通過(guò)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)過(guò)程圖解,考查模型分析能力1.如圖為生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)圖解部分示意圖(字母表示能量的多少),下列選項(xiàng)中正確的是 (　　)A.圖中b=h+c+d+e+f+iB.生產(chǎn)者與初級(jí)消費(fèi)者之間的能量傳遞效率為b/a×100%C.“草→兔→狼”這一食物鏈中,狼糞便中的能量屬于dD.縮短食物鏈可以提高能量傳遞效率
【解析】選C。生產(chǎn)者固定的能量應(yīng)該是流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量,攝入量=同化量+糞便中的能量,因此c為同化量,h為糞便中的能量,同化量=呼吸作用中以熱能形式散失的能量+用于生長(zhǎng)、發(fā)育、繁殖的能量,因此d是初級(jí)消費(fèi)者用于自身生長(zhǎng)、發(fā)育、繁殖的能量,f是呼吸作用中以熱能形式散失的能量,i是流入分解者的能量,e是下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)攝入的能量,所以b=h+c=h+f+d=f+e+g,A錯(cuò)誤。能量傳遞效率是相鄰營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化量之間的比值,生產(chǎn)者與初級(jí)消費(fèi)者之間的能量傳遞效率為c/a×100%,B錯(cuò)誤。狼糞便中的能量應(yīng)該屬于初級(jí)消費(fèi)者兔的同化量中用于生長(zhǎng)、發(fā)育、繁殖的能量,C正確?？s短食物鏈不能提高能量傳遞效率,D錯(cuò)誤。
【易錯(cuò)警示】能量傳遞效率≠能量利用率(1)能量傳遞效率是指能量在相鄰兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間的傳遞效率,只有10%～20%,計(jì)算公式:第(N+1)級(jí)營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化的能量/第N級(jí)營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化的能量×100%。(2)能量利用率:通常考慮的是流入人體中的能量占生產(chǎn)者能量的比值,或流入最高營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量占生產(chǎn)者能量的比值,或考慮分解者的參與,以實(shí)現(xiàn)能量的多級(jí)利用。
2.如圖表示某草原上植食動(dòng)物所攝入能量的去路(字母表示相應(yīng)能量)。請(qǐng)回答:
(1)生態(tài)系統(tǒng)各生物之間存在著取食和被食關(guān)系,傳遞著生產(chǎn)者所固定的能量,這種單方向的營(yíng)養(yǎng)關(guān)系叫做____________。?(2)圖中的生態(tài)系統(tǒng)成分有__________________。B表示__________________,A屬于第__________營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量。?(3)若B中能量為2.0×109 kJ,C中能量為0.8×109 kJ,肉食性動(dòng)物同化的能量為5.4×107 kJ,則該生態(tài)系統(tǒng)從植食性動(dòng)物到肉食性動(dòng)物的能量傳遞效率為_(kāi)_______________。?(4)草原上放養(yǎng)的牲畜過(guò)少,就不能充分利用牧草所能提供的能量;草原上放養(yǎng)的牲畜過(guò)多,就會(huì)造成草原的退化,這說(shuō)明研究生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)的意義是　　　　。
【解析】(1)因取食和被取食關(guān)系,不斷傳遞著生產(chǎn)者所固定的能量,這種單方向的營(yíng)養(yǎng)關(guān)系稱(chēng)為食物鏈。(2)圖中的生態(tài)系統(tǒng)成分有消費(fèi)者、分解者,無(wú)生產(chǎn)者;由題圖分析可知,B表示植食性動(dòng)物的同化量,A是植食性動(dòng)物糞便中的能量,屬于第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量。(3)能量傳遞效率是兩個(gè)相鄰營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化量的比值,植食性動(dòng)物的同化量為2.0×109 kJ,肉食性動(dòng)物的同化量為5.4×107 kJ,故能量傳遞效率為5.4×107÷(2.0×109)×100%=2.7%。
(4)草原上放養(yǎng)的牲畜過(guò)少,就不能充分利用牧草所能提供的能量;草原上放養(yǎng)的牲畜過(guò)多,就會(huì)造成草原的退化,這說(shuō)明研究生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)的意義是幫助人們合理地調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)關(guān)系,使能量持續(xù)高效地流向?qū)θ祟?lèi)最有益的部分。答案:(1)食物鏈　(2)消費(fèi)者、分解者　植食動(dòng)物的同化量　一(3)2.7%　(4)幫助人們合理地調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)關(guān)系,使能量持續(xù)高效地流向?qū)θ祟?lèi)最有益的部分
考向二　圍繞能量流動(dòng)的特點(diǎn)和研究意義,考查科學(xué)思維能力,具備社會(huì)責(zé)任3.(2021·龍巖模擬)下列關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)的說(shuō)法正確的是(　　)A.生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入總是等于輸出B.能量傳遞效率總是隨著食物鏈的增加而減少C.太陽(yáng)能只有通過(guò)生產(chǎn)者才能輸入生態(tài)系統(tǒng)中D.初級(jí)消費(fèi)者同化的能量?jī)?chǔ)存于其體內(nèi)增重的有機(jī)物中
【解析】選C。在處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)的生態(tài)系統(tǒng)中,能量的輸入與輸出處于動(dòng)態(tài)平衡,A錯(cuò)誤;能量在相鄰兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)間的傳遞效率為10%～20%,不會(huì)隨著食物鏈的增加而減少,B錯(cuò)誤;能量流動(dòng)是從生產(chǎn)者將太陽(yáng)能固定在體內(nèi)開(kāi)始的,即太陽(yáng)能只有通過(guò)生產(chǎn)者才能輸入生態(tài)系統(tǒng)中,C正確;初級(jí)消費(fèi)者同化的能量,一部分儲(chǔ)存于其體內(nèi)增重的有機(jī)物中,一部分通過(guò)呼吸作用以熱能的形式散失,D錯(cuò)誤。
4.為了研究水生生物對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化水體中磷的去除作用,研究人員從某城市內(nèi)河中取水樣分別設(shè)置水葫蘆、鰱魚(yú)、“水葫蘆+鰱魚(yú)”等不同處理組進(jìn)行實(shí)驗(yàn),分別取樣檢測(cè)水體中總磷濃度變化,結(jié)果如圖。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(　　)A.對(duì)照處理的水體中不含水生生物,總磷濃度上升B.檢測(cè)結(jié)果顯示水葫蘆單獨(dú)處理能降低總磷濃度C.為保護(hù)內(nèi)河生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定,需控制水葫蘆和鰱魚(yú)的投放數(shù)量D.“水葫蘆+鰱魚(yú)”的處理方法,對(duì)水體中磷去除效果要優(yōu)于水葫蘆單獨(dú)處理
【解析】選A。對(duì)照處理的水體為從某城市內(nèi)河中取水樣,其中含有水生生物,A錯(cuò)誤;從坐標(biāo)圖中來(lái)看,檢測(cè)結(jié)果顯示水葫蘆單獨(dú)處理能降低總磷濃度,B正確;生態(tài)系統(tǒng)具有一定的自我調(diào)節(jié)能力,為保護(hù)內(nèi)河生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定,需控制水葫蘆和鰱魚(yú)的投放數(shù)量,C正確;從坐標(biāo)圖中可以看出“水葫蘆+鰱魚(yú)”的處理方法對(duì)水體中磷去除效果要優(yōu)于水葫蘆單獨(dú)處理,D正確。
5.我國(guó)北方,每到秋末收獲季節(jié),農(nóng)田中殘留的大量農(nóng)作物秸稈對(duì)下季作物的播種產(chǎn)生很大影響。對(duì)秸稈采取不同的處理方式,會(huì)獲得不同的生態(tài)或經(jīng)濟(jì)效益。根據(jù)題意回答下列問(wèn)題:(1)有些農(nóng)民為了節(jié)約人力和物力,采用焚燒的辦法處理秸稈。從生態(tài)系統(tǒng)的功能角度來(lái)看,這樣處理可__________,但同時(shí)也會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。?(2)用大型農(nóng)機(jī)具將秸稈粉碎還田后,對(duì)明年春夏季農(nóng)作物的生長(zhǎng)有利,原因是__________________________________________________。在秸稈還田的處理方式中,農(nóng)作物用于生長(zhǎng)、發(fā)育、繁殖的能量的去向有_______________。?(3)現(xiàn)代生態(tài)農(nóng)業(yè)則將牲畜養(yǎng)殖、沼氣生產(chǎn)、食用菌養(yǎng)殖等與農(nóng)田生產(chǎn)相結(jié)合,大大提高了生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力,從能量流動(dòng)的角度來(lái)看,原因____________。?
【解析】(1)相比自然降解,焚燒處理秸稈可加快物質(zhì)循環(huán)。(2)將秸稈粉碎還田后,秸稈被微生物分解后能夠增加土壤中的無(wú)機(jī)鹽,并釋放二氧化碳,能促進(jìn)農(nóng)作物的生長(zhǎng);農(nóng)作物用于生長(zhǎng)、發(fā)育、繁殖的能量的去向包括:流向下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)、流向分解者、未被利用。(3)將牲畜養(yǎng)殖、沼氣生產(chǎn)、食用菌養(yǎng)殖等與農(nóng)田生產(chǎn)相結(jié)合,從能量流動(dòng)的角度來(lái)看,可實(shí)現(xiàn)能量的多級(jí)利用,提高了能量的利用率,提高了生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力。
答案:(1)加快物質(zhì)循環(huán)(2)秸稈被微生物分解后能夠增加土壤中的無(wú)機(jī)鹽,并釋放二氧化碳,能促進(jìn)農(nóng)作物的生長(zhǎng)　流向下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)、流向分解者以及未被利用(3)實(shí)現(xiàn)了能量的多級(jí)利用,提高了能量的利用率
【加固訓(xùn)練·拔高】1.(2020·河南六市聯(lián)考)如圖是生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)圖解,N1～N6表示能量數(shù)值,下列有關(guān)敘述中正確的是(　　)A.蜣螂同化的能量屬于第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量B.最高營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化量的去向是呼吸作用散失、用于生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖、流入分解者C.草食動(dòng)物N5/N4的值大于肉食動(dòng)物的這一比值D.高營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物呼吸散失量占自身同化量的比值通常大于低營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物
【解析】選D。蜣螂同化的能量來(lái)自初級(jí)消費(fèi)者的糞便,而初級(jí)消費(fèi)者糞便中的能量是其沒(méi)有同化的能量,屬于第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化的能量,A錯(cuò)誤;最高營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化量的去向是呼吸作用散失、用于生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖,其中用于生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖的能量包括分解者利用的能量和未被利用的能量,B錯(cuò)誤;不同營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物同化量與攝入量的比值無(wú)法判斷,C錯(cuò)誤;高營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物呼吸散失量占自身同化量的比值通常大于低營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物,D正確。
2.(2020·茂名模擬)某農(nóng)場(chǎng)中甲、乙、丙三種生物屬于三個(gè)相鄰的營(yíng)養(yǎng)級(jí),三者的數(shù)量變化曲線(xiàn)(甲是生產(chǎn)者)如圖1所示;該農(nóng)場(chǎng)中的能量流動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖2所示,其中a2和b3分別為第二、三營(yíng)養(yǎng)級(jí)從上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化的能量。下列相關(guān)敘述,正確的是(　　)
A.流入該農(nóng)場(chǎng)的總能量是現(xiàn)有生物擁有的總能量和人工飼料中的總能量B.圖1中丙屬于第二營(yíng)養(yǎng)級(jí),乙屬于第三營(yíng)養(yǎng)級(jí),且乙和丙的種間關(guān)系為捕食C.圖2中第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)糞便中的能量屬于a3,第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)糞便中的能量屬于b2D.該農(nóng)場(chǎng)中第一和第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間的能量傳遞效率為(a2+d1)/(a1+a2+a3)×100%
【解析】選C。流入該農(nóng)場(chǎng)的總能量是生產(chǎn)者固定的總能量和人工飼料中的總能量;圖1中甲是生產(chǎn)者,乙為初級(jí)消費(fèi)者,處于第二營(yíng)養(yǎng)級(jí),丙處于第三營(yíng)養(yǎng)級(jí),且乙和丙的種間關(guān)系為捕食;某營(yíng)養(yǎng)級(jí)糞便中的能量是其沒(méi)有同化的能量,屬于上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化的能量,因此圖2中第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)糞便中的能量屬于a3,第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)糞便中的能量屬于b2;圖2中第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)固定的能量為a1+a2+a3,第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)傳遞給第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量為a2,因此第一和第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間的能量傳遞效率為a2/(a1+a2+a3)×100%。
3.為提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)量,農(nóng)民采取了如下手段:①人工除草;②使用農(nóng)藥消滅害蟲(chóng);③溫室種植時(shí),適當(dāng)降低夜間溫度;④對(duì)農(nóng)作物施肥。某同學(xué)根據(jù)能量流動(dòng)的特點(diǎn)進(jìn)行分析,其中敘述正確的是(　　)A.①是為了減少營(yíng)養(yǎng)級(jí),從而降低能量傳遞過(guò)程中能量的損失B.②是為了使能量盡可能多地流向?qū)θ祟?lèi)最有益的部分C.③是為了提高農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)能量輸入問(wèn)題D.④是為了給農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)額外補(bǔ)充能量,從而提高農(nóng)作物產(chǎn)量
【解析】選B。①人工除草是調(diào)整能量流動(dòng)關(guān)系,使得能量流向農(nóng)作物,A錯(cuò)誤;②使用農(nóng)藥消滅害蟲(chóng)是為了防止能量流向害蟲(chóng),調(diào)整能量流動(dòng)關(guān)系,使能量盡可能多地流向?qū)θ祟?lèi)最有益的部分,B正確;③溫室種植時(shí),適當(dāng)降低夜間溫度,可以減少有機(jī)物的消耗,提高產(chǎn)量,C錯(cuò)誤;④對(duì)農(nóng)作物施肥是為了給農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)補(bǔ)充物質(zhì),從而提高農(nóng)作物產(chǎn)量,D錯(cuò)誤。
考點(diǎn)二　生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)及其與能量流動(dòng)的關(guān)系碳元素是構(gòu)成生物體的重要元素,在自然界中沒(méi)有外來(lái)碳的供應(yīng),生物圈中碳供應(yīng)卻從未短缺,這與自然界中的碳循環(huán)密切相關(guān)。分析以下生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)和能量流動(dòng)的關(guān)系簡(jiǎn)圖,不能得到的結(jié)論是(　　)A.物質(zhì)作為能量的載體,使能量沿著食物鏈(網(wǎng))流動(dòng)B.能量作為動(dòng)力,使物質(zhì)能夠不斷地在生物群落和非生物環(huán)境之間循環(huán)往返C.能量①②③④的總和是生產(chǎn)者所固定的太陽(yáng)能總量D.碳在生物群落和非生物環(huán)境之間的循環(huán)主要是以CO2的形式進(jìn)行的
【解析】選C。物質(zhì)作為能量的載體,使能量沿著食物鏈(網(wǎng))流動(dòng);能量作為動(dòng)力,使物質(zhì)能夠不斷地在生物群落和非生物環(huán)境之間循環(huán)往返;生產(chǎn)者固定的太陽(yáng)能的總量包括:生產(chǎn)者自身的呼吸作用散失的能量、生產(chǎn)者流向初級(jí)消費(fèi)者的能量、被分解者利用的能量及未被利用的能量四部分;碳在生物群落和非生物環(huán)境之間的循環(huán)主要是以CO2的形式進(jìn)行的,在生物群落內(nèi)部以有機(jī)物的形式傳遞。
【母題變式延伸】 核心素養(yǎng)新命題(1)上題圖中各級(jí)消費(fèi)者的能量總和一定小于生產(chǎn)者所固定的太陽(yáng)能總量嗎?(科學(xué)思維:分析與綜合)提示:各級(jí)消費(fèi)者的能量都是直接或者間接來(lái)自生產(chǎn)者所固定的太陽(yáng)能,生產(chǎn)者固定的太陽(yáng)能總量并不是完全傳遞給消費(fèi)者,生產(chǎn)者自己也會(huì)通過(guò)呼吸作用消耗部分同化的能量,故各級(jí)消費(fèi)者的能量總和一定小于生產(chǎn)者所固定的太陽(yáng)能總量。
(2)生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)是全球性的,所以生物圈的物質(zhì)和能量都是自給自足的,這種說(shuō)法正確嗎?(生命觀(guān)念:物質(zhì)與能量觀(guān))提示:對(duì)于生態(tài)系統(tǒng)的功能來(lái)講,物質(zhì)循環(huán)是可以自給自足的,而能量沿食物鏈流動(dòng)是單向傳遞、逐級(jí)遞減的,故能量是需要不斷補(bǔ)充的。
【知能素養(yǎng)提升】1.碳循環(huán)失衡導(dǎo)致溫室效應(yīng)加劇:(科學(xué)思維:批判性思維)(1)溫室效應(yīng)形成的原因:太陽(yáng)的短波輻射能透過(guò)大氣到達(dá)地面,由于大氣中___等溫室氣體具有吸熱和隔熱的功能,地面以長(zhǎng)波輻射形式反射的熱能無(wú)法向外層空間散發(fā),地表與低層大氣溫度升高。 (2)溫室效應(yīng)的積極意義:若大氣不存在這種效應(yīng),地表溫度將會(huì)_____,不利于生物的生存與繁衍。
(3)溫室效應(yīng)加劇與氣候變暖:大量_________的燃燒、植被的破壞等,導(dǎo)致大氣中的CO2含量迅速增加,打破生物圈中的碳循環(huán)的平衡,導(dǎo)致溫室效應(yīng)加劇,氣溫上升,加快極地和高山冰川的融化,導(dǎo)致海平面上升,進(jìn)而對(duì)人類(lèi)和其他生物的生存構(gòu)成威脅。
2.物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)的比較:(科學(xué)思維:比較與分析)
3.物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)的關(guān)系:(科學(xué)思維:比較與綜合)
(1)生物群落中的物質(zhì)和能量最終來(lái)自無(wú)機(jī)環(huán)境。(2)連接生物群落和無(wú)機(jī)環(huán)境的兩大成分是生產(chǎn)者和分解者;圖示中未標(biāo)出某些生產(chǎn)者還可以利用化學(xué)能進(jìn)行化能合成作用。(3)二者均開(kāi)始于生產(chǎn)者,通過(guò)光合作用合成有機(jī)物、固定太陽(yáng)能,然后沿共同的渠道——食物鏈(網(wǎng))一起進(jìn)行。(4)能量的固定、儲(chǔ)存、轉(zhuǎn)移和釋放,都離不開(kāi)物質(zhì)的合成與分解等過(guò)程。(5)物質(zhì)作為能量的載體,使能量沿著食物鏈(網(wǎng))流動(dòng)。(6)能量作為動(dòng)力,使物質(zhì)能夠不斷地在生物群落和無(wú)機(jī)環(huán)境之間循環(huán)往返。(7)總體上來(lái)說(shuō),二者之間是相互依存、不可分割,并且同時(shí)進(jìn)行的關(guān)系。
【熱點(diǎn)考向演練】考向一　結(jié)合物質(zhì)循環(huán)的實(shí)例——碳循環(huán),考查歸納與概括能力1.(2020·全國(guó)Ⅲ卷)生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)包括碳循環(huán)和氮循環(huán)等過(guò)程。下列有關(guān)碳循環(huán)的敘述,錯(cuò)誤的是(　　)A.消費(fèi)者沒(méi)有參與碳循環(huán)的過(guò)程B.生產(chǎn)者的光合作用是碳循環(huán)的重要環(huán)節(jié)C.土壤中微生物的呼吸作用是碳循環(huán)的重要環(huán)節(jié)D.碳在無(wú)機(jī)環(huán)境與生物群落之間主要以CO2形式循環(huán)
【解析】選A。本題主要考查生態(tài)系統(tǒng)的功能——物質(zhì)循環(huán)。消費(fèi)者可以加快生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán),消費(fèi)者通過(guò)呼吸作用可以將物質(zhì)從生物群落釋放到無(wú)機(jī)環(huán)境,A項(xiàng)錯(cuò)誤;生產(chǎn)者的光合作用可以將無(wú)機(jī)環(huán)境中的碳固定到生物群落中,B項(xiàng)正確;土壤中微生物作為分解者可以通過(guò)呼吸作用將動(dòng)植物遺體殘骸和枯枝敗葉中的有機(jī)物分解為二氧化碳釋放到無(wú)機(jī)環(huán)境中,C項(xiàng)正確;碳在無(wú)機(jī)環(huán)境與生物群落之間可以通過(guò)光合作用和呼吸作用以CO2形式循環(huán),D項(xiàng)正確。
2.(2021?淄博模擬)圖甲為部分碳循環(huán)示意圖,圖乙為我國(guó)北方某地20年間CO2濃度變化的示意圖。下列相關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　)
A.圖甲中成分a在碳循環(huán)中的主要作用是吸收大氣中的CO2B.圖甲中缺少a→CO2的過(guò)程,圖甲中d為分解者C.每年的冬季CO2濃度變化,從碳循環(huán)角度分析主要原因是圖甲中①過(guò)程大大減少,并且⑥過(guò)程增加D.每年夏季CO2濃度與前一年冬季相比下降,而每年的CO2濃度的平均值卻逐年增加,原因是每年CO2的排放量都大于CO2的吸收量
【解析】選B。圖甲中a為生產(chǎn)者,d為初級(jí)消費(fèi)者,c為次級(jí)消費(fèi)者,b為分解者,a在碳循環(huán)中的主要作用是吸收大氣中的CO2,A正確;生產(chǎn)者也能通過(guò)自身的呼吸作用釋放CO2,d為初級(jí)消費(fèi)者,B錯(cuò)誤;冬季由于植物光合作用減弱,植物吸收CO2的能力降低,且煤、石油的燃燒量增加,導(dǎo)致冬季CO2濃度升高,C正確;每年夏季CO2濃度與前一年冬季相比略有下降,而每年的CO2濃度的平均值卻逐年增加,原因是每年CO2的排放量都大于CO2的吸收量,D正確。
考向二　分析物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)的關(guān)系,考查模型分析能力3.圖1是某生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)示意圖,其中A、B、C、D是生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)各生物成分,1、2、3、4、5表示有關(guān)的生理過(guò)程;圖2為該生態(tài)系統(tǒng)中某一食物鏈及部分能量流動(dòng)情況。下列說(shuō)法正確的是(　　)
A.在圖1中,B、C分別屬于初級(jí)消費(fèi)者、生產(chǎn)者B.圖1中能表示細(xì)胞呼吸過(guò)程的只有2、4、5C.如果A發(fā)生瘟疫,D的數(shù)量將先增加后減少最后趨于穩(wěn)定D.在圖2的食物鏈中,②/①的值代表兔與狼(生物之間)的能量傳遞效率
【解析】選C。圖1中C是生產(chǎn)者,B是分解者,D是初級(jí)消費(fèi)者,A是次級(jí)消費(fèi)者,A錯(cuò)誤;圖1中的過(guò)程3是分解者的分解作用,其實(shí)質(zhì)也是細(xì)胞呼吸,B錯(cuò)誤;如果A發(fā)生瘟疫,D的數(shù)量將先增加后減少最后趨于穩(wěn)定,C正確;圖2中的①和②代表兔和狼的攝入量而不是同化量,所以②/①的值不能代表兔與狼(生物之間)的能量傳遞效率,D錯(cuò)誤。
4.(2021年湖北適應(yīng)性測(cè)試)陸地生態(tài)系統(tǒng)主要分為森林、草地、荒漠和苔原四種類(lèi)型。熱帶雨林生態(tài)系統(tǒng)是森林生態(tài)系統(tǒng)中生產(chǎn)力最高的，其食物網(wǎng)極其復(fù)雜，物質(zhì)循環(huán)速度快，能量流動(dòng)渠道多。熱帶雨林是地球之肺，對(duì)地球氧氣的生產(chǎn)及二氧化碳的平衡起著關(guān)鍵性作用，是全球氣候的重要調(diào)節(jié)器?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)在森林、草地、荒漠和苔原四種生態(tài)系統(tǒng)類(lèi)型中，物種豐富度最高的是______生態(tài)系統(tǒng)。?(2)熱帶雨林的綠色植物通過(guò)________作用將碳釋放到大氣中。?(3)熱帶雨林比苔原生態(tài)系統(tǒng)土壤中累積的有機(jī)質(zhì)少，其原因是_____________。?
(4)大氣二氧化碳濃度增加引起全球氣候變暖。若在適宜的生長(zhǎng)條件下，大氣二氧化碳濃度增加對(duì)植物的短期影響，主要表現(xiàn)為兩個(gè)方面，一方面為_(kāi)_____；另一方面為引起氣孔的部分關(guān)閉，氣孔部分關(guān)閉的生理意義是________。如果溫度和降雨量因大氣圈中二氧化碳濃度增加而發(fā)生變化，從長(zhǎng)期影響來(lái)看，二氧化碳濃度的增加，可能會(huì)導(dǎo)致位于北半球的熱帶雨林生態(tài)系統(tǒng)的分布向北方移動(dòng)，原因是___________。?
【解析】本題主要考查生態(tài)系統(tǒng)的相關(guān)知識(shí)的綜合運(yùn)用。(1)生態(tài)系統(tǒng)營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，其豐富度越高，故森林、草地、荒漠和苔原四個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中森林的豐富度最高。(2)綠色植物通過(guò)呼吸作用釋放二氧化碳。(3)與苔原生態(tài)系統(tǒng)相比，熱帶雨林生態(tài)系統(tǒng)氣候適宜，溫度高，分解者分解能力強(qiáng)，有機(jī)物消耗多，故土壤中有機(jī)質(zhì)積累減少。(4)二氧化碳濃度增大，可以提高植物光合作用速率；氣孔部分關(guān)閉可以降低蒸騰作用，減少水分散失；二氧化碳濃度增加，導(dǎo)致全球氣候變暖，南北分界線(xiàn)北移，熱帶北移。
答案： (1)森林　(2)呼吸(3)與苔原生態(tài)系統(tǒng)相比，熱帶雨林生態(tài)系統(tǒng)氣候適宜，分解者分解能力強(qiáng)(4)提高植物光合作用速率　降低植物蒸騰作用，減少水分散失　二氧化碳濃度增加導(dǎo)致全球氣候變暖，南北分界線(xiàn)北移，熱帶北移
【加固訓(xùn)練·拔高】1.如圖是我國(guó)北方處于平衡狀態(tài)的某森林生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)示意圖,箭頭表示碳傳遞方向,字母表示碳傳遞途徑。下列各項(xiàng)敘述正確的是(　　)
A.碳從植物體流入動(dòng)物體、從動(dòng)植物流向土壤中的生物的主要形式是含碳的有機(jī)物和二氧化碳B.若圖中的字母表示碳元素傳遞的量,一年中若a>b+d+g,則該系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性將會(huì)增強(qiáng)C.a途徑是通過(guò)光合作用實(shí)現(xiàn)的,b、d、g、f途徑是通過(guò)呼吸作用實(shí)現(xiàn)的D.碳在生物群落與無(wú)機(jī)環(huán)境之間的循環(huán)主要是以二氧化碳形式進(jìn)行的,包括圖中的a、b、c、d、g等過(guò)程
【解析】選B。碳元素以含碳有機(jī)物的形式被動(dòng)物攝食,并使得能量流入動(dòng)物體內(nèi),動(dòng)植物流向土壤中生物的主要是遺體、糞便及枯枝敗葉等含碳的有機(jī)物,A錯(cuò)誤;據(jù)圖分析可知,a表示植物的光合作用、b表示植物的呼吸作用、d表示動(dòng)物的呼吸作用、g表示分解者的呼吸作用,一年中若a>b+d+g,說(shuō)明固定的能量總量大于生物群落呼吸消耗的能量,物種會(huì)越來(lái)越豐富,該系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性將會(huì)增強(qiáng),B正確;a途徑是通過(guò)光合作用實(shí)現(xiàn)的,b、d、g途徑是通過(guò)呼吸作用實(shí)現(xiàn)的,f代表動(dòng)物遺體和糞便流向分解者,C錯(cuò)誤; a代表植物的光合作用,b、d、g代表生物的呼吸作用,c代表捕食,e、f代表動(dòng)植物的殘枝敗葉、
遺體和糞便流向分解者,在生物群落和無(wú)機(jī)環(huán)境之間碳以CO2的形式循環(huán),如圖中的a、b、d、g等過(guò)程,在生物群落內(nèi)部以含碳有機(jī)物的形式傳遞,如圖中的c、f、e等過(guò)程,D錯(cuò)誤。
2.科研人員在同溫帶草原中選擇放牧、割草、圍封三種不同利用方式的樣地測(cè)定濕潤(rùn)年和干旱年的土壤呼吸總量(樣地內(nèi)土壤動(dòng)物、植被根系和土壤微生物的呼吸總量),結(jié)果如圖所示。據(jù)圖分析正確的是(　　)A.本實(shí)驗(yàn)的自變量只有降水量B.割草樣地的土壤呼吸對(duì)降水狀況反應(yīng)最不敏感C.土壤呼吸是草原生態(tài)系統(tǒng)中碳輸出的唯一途徑D.水分對(duì)草原生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)具有明顯影響
【解析】選D。本實(shí)驗(yàn)的自變量還有對(duì)樣地的利用方式,A錯(cuò)誤;由柱形圖可以看出:割草樣地濕潤(rùn)年土壤呼吸總量大于干旱年最明顯,故割草樣地的土壤呼吸對(duì)降水狀況反應(yīng)最敏感,B錯(cuò)誤;土壤呼吸不是草原生態(tài)系統(tǒng)中碳輸出的唯一途徑,如植被除根系外的其他部分,動(dòng)物(除土壤動(dòng)物)的呼吸作用等,C錯(cuò)誤;由圖可知:無(wú)論哪種草原利用方式,濕潤(rùn)年土壤呼吸總量總是大于干旱年,故水分對(duì)草原生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)具有明顯影響,D正確。
3.(2018·天津高考)為研究森林生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán),對(duì)西黃松老齡(未砍伐50～250年)和幼齡(砍伐后22年)生態(tài)系統(tǒng)的有機(jī)碳庫(kù)及年碳收支進(jìn)行測(cè)定,結(jié)果見(jiàn)表,據(jù)表回答:※凈初級(jí)生產(chǎn)力:生產(chǎn)者光合作用固定總碳的速率減去自身呼吸作用消耗碳的速率※※異養(yǎng)呼吸:消費(fèi)者和分解者的呼吸作用
(1)西黃松群落被砍伐后,可逐漸形成自然幼齡群落,體現(xiàn)了生態(tài)系統(tǒng)的__________穩(wěn)定性。(2)大氣中的碳主要在葉綠體____________部位被固定,進(jìn)入生物群落。幼齡西黃松群落每平方米有____________克碳用于生產(chǎn)者當(dāng)年的生長(zhǎng)、發(fā)育、繁殖,儲(chǔ)存在生產(chǎn)者活生物量中;其中,部分通過(guò)生態(tài)系統(tǒng)中________________的呼吸作用,部分轉(zhuǎn)變?yōu)樗烙袡C(jī)質(zhì)和土壤有機(jī)碳后通過(guò)______________的分解作用,返回大氣中的CO2庫(kù)。(3)西黃松幼齡群落中每克生產(chǎn)者活生物量的凈初級(jí)生產(chǎn)力____________(大于/等于/小于)老齡群落。根據(jù)年碳收支分析,幼齡西黃松群落____________(能/不能)降低大氣碳總量。
【解析】本題以某生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)為材料考查生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、光合作用的場(chǎng)所、生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)等知識(shí)。(1)生態(tài)系統(tǒng)在受到外界干擾因素的破壞后恢復(fù)到原狀的能力稱(chēng)為恢復(fù)力穩(wěn)定性。(2)大氣中的碳在光合作用的暗反應(yīng)中被固定,此過(guò)程發(fā)生在葉綠體基質(zhì);生產(chǎn)者光合作用固定總碳的速率減去自身呼吸作用消耗碳的速率,即為生產(chǎn)者用于生長(zhǎng)、發(fā)育、繁殖的量,即凈初級(jí)生產(chǎn)力,對(duì)應(yīng)表格中的數(shù)據(jù)為360 (g/m2·年);生態(tài)系統(tǒng)中各級(jí)消費(fèi)者攝食后,通過(guò)呼吸作用供給生長(zhǎng)、發(fā)育、繁殖等過(guò)程,動(dòng)物死亡后其遺體變成土壤有機(jī)碳,再通過(guò)分解者的分解作用,返回大氣。
(3)由表格中數(shù)據(jù)可知,西黃松老齡群落中每克生產(chǎn)者活生物量的凈初級(jí)生產(chǎn)力為470/12 730≈0.04,而幼齡群落中的凈初級(jí)生產(chǎn)力為360/1 460≈0.25,幼齡群落數(shù)值偏大;幼齡群落中凈初級(jí)生產(chǎn)力為360(g/m2·年),小于異養(yǎng)呼吸消耗的390(g/m2·年),故幼齡西黃松群落不能降低大氣碳總量。答案:(1)恢復(fù)力　(2)基質(zhì)　360　消費(fèi)者　分解者 　(3)大于　不能
4.(2019·江蘇高考)圖1是某生態(tài)系統(tǒng)部分生物關(guān)系示意圖。請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
(1)生態(tài)系統(tǒng)最基本的生物成分是　________________________________。圖1由喬木、草本植物、蝗蟲(chóng)、蜘蛛和雜食性鳥(niǎo)構(gòu)成的食物網(wǎng)中,雜食性鳥(niǎo)分別處于第______________營(yíng)養(yǎng)級(jí)。(2)從圖1所示的營(yíng)養(yǎng)關(guān)系分析,屬于分解者的有__________。有機(jī)碎屑被徹底分解產(chǎn)生的__________________________(至少寫(xiě)出兩類(lèi))等供生態(tài)系統(tǒng)循環(huán)利用。(3)由于喬木的遮擋程度不同,導(dǎo)致了不同區(qū)域地表的草本植物、真菌等生物種類(lèi)和數(shù)量有一定差異,地表生物的這種區(qū)域差異分布體現(xiàn)了群落具有______________結(jié)構(gòu)。?
(4)下列屬于該區(qū)域東亞飛蝗種群基本特征的有____________(填序號(hào))。①空間分布　②遷入率?、刍ダ采、芪锓N豐富度?、莘N群密度(5)圖2是圖1生態(tài)系統(tǒng)中某兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)(甲、乙)的能量流動(dòng)示意圖,其中a～e表示能量值。乙糞便中食物殘?jiān)哪芰堪赺_____________(填圖2中字母)中,乙用于生長(zhǎng)、發(fā)育及繁殖的能量值可表示為_(kāi)_____________(用圖2中字母和計(jì)算符號(hào)表示)。
【解析】(1)在生態(tài)系統(tǒng)中,生產(chǎn)者主要是綠色植物,可以通過(guò)光合作用把太陽(yáng)能固定在它們所制造的有機(jī)物中,太陽(yáng)能變成化學(xué)能從而可以被生物所利用,因此生產(chǎn)者是生態(tài)系統(tǒng)的最基本的成分。雜食性鳥(niǎo)以草本植物等生產(chǎn)者為食處于第二營(yíng)養(yǎng)級(jí),以蝗蟲(chóng)為食處于第三營(yíng)養(yǎng)級(jí),以蜘蛛為食處于第四營(yíng)養(yǎng)級(jí)。(2)圖1中的大型真菌和跳蟲(chóng)屬于分解者,可以將有機(jī)碎屑分解成CO2、H2O和無(wú)機(jī)鹽被生產(chǎn)者重新利用。(3)喬木的遮擋程度不同,造成了光照強(qiáng)度的不同,使不同地段上分布的生物種類(lèi)和數(shù)量有一定差異,體現(xiàn)了群落具有水平結(jié)構(gòu)。
(4)該區(qū)域東亞飛蝗種群具有基本的數(shù)量特征,如種群密度、出生率和死亡率、遷入率和遷出率、性別比例、年齡組成,還具有一定的空間特征,因此①②⑤屬于東亞飛蝗種群的基本特征,而③④屬于群落水平上研究的問(wèn)題。(5)糞便中食物殘?jiān)哪芰繉儆谏弦粻I(yíng)養(yǎng)級(jí)被微生物分解的那部分,所以包含在c中。乙同化的能量一部分用于呼吸消耗,一部分用于自身生長(zhǎng)、發(fā)育、繁殖,圖中a為乙的同化量,b為乙呼吸作用消耗的能量,所以乙用于自身生長(zhǎng)、發(fā)育、繁殖的能量為a-b。
答案:(1)生產(chǎn)者　二、三、四　(2)大型真菌、跳蟲(chóng)　無(wú)機(jī)鹽、CO2、H2O　(3)水平　(4)①②⑤　(5)c　a-b?
【命題新情境】1960年美國(guó)生態(tài)學(xué)家在密執(zhí)安荒地對(duì)一個(gè)由植物、田鼠和鼬三個(gè)環(huán)節(jié)組成的食物鏈進(jìn)行了能量流動(dòng)分析。(GP表示總初級(jí)生產(chǎn)量,NP代表凈初級(jí)生產(chǎn)量,R表示呼吸消耗量,單位:卡/頃·年)。
【命題新角度】1.生態(tài)學(xué)家研究的生態(tài)系統(tǒng)的組成成分中缺少的是? 　。?2.該生態(tài)系統(tǒng)的營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)具體為_(kāi)_______________　　　(用標(biāo)號(hào)表示)?3.結(jié)合第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)的數(shù)據(jù)可以看出這是一個(gè)　　　　(開(kāi)放還是封閉)的生態(tài)系統(tǒng),判斷依據(jù)是__________________________________。?4.表中不同營(yíng)養(yǎng)級(jí)的NP/GP不同,原因是? 　。?
5.由該荒地可得出下列數(shù)據(jù):①荒地接受的太陽(yáng)輻射量:6.3×1010卡/頃·年; ②植物固定的能量:59.3×106卡/頃·年;③田鼠吃植物獲得的能量為:176×103卡/頃·年;④田鼠吃掉植物攝入的能量為:38.5×106卡/頃·年;⑤鼬同化的能量為:55.6×103卡/頃·年。結(jié)合數(shù)據(jù)繪制了三個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量金字塔,請(qǐng)?jiān)谀芰拷鹱炙刑钌蠘?biāo)號(hào)。
【解析】1.生態(tài)系統(tǒng)的組成為非生物的物質(zhì)和能量、生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者。2.生態(tài)系統(tǒng)的營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)是食物鏈和食物網(wǎng),根據(jù)總初級(jí)生產(chǎn)量可以判斷②為植物、①為田鼠、③為鼬,構(gòu)成的食物鏈為②→①→③。3.由圖中田鼠的NP+R之和遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于GP,因而可判斷該生態(tài)系統(tǒng)有遷入,是一個(gè)開(kāi)放的生態(tài)系統(tǒng)。4.由表格可知,由于各營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物呼吸消耗量所占比例不同,所以不同營(yíng)養(yǎng)級(jí)的NP/GP不同。5.能量金字塔是能量和營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間的關(guān)系,各營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量是同化的能量,結(jié)合文字信息,植物同化量為②、田鼠同化量為③、鼬同化量為⑤。
答案:1.非生物的物質(zhì)和能量、分解者2.②→①→③ 3.開(kāi)放　田鼠的NP+R之和遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于GP4.呼吸所消耗的能量不同5.
【拓展視野】　　 林德曼能量流動(dòng)的研究過(guò)程 20世紀(jì)30年代末,美國(guó)生態(tài)學(xué)家林德曼在美國(guó)賽達(dá)伯格湖對(duì)該湖泊生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行了開(kāi)拓性的研究工作。 通過(guò)定位、定量的測(cè)定工作,對(duì)湖泊生態(tài)系統(tǒng)中各類(lèi)生物有機(jī)體的生物量,各類(lèi)生物有機(jī)體之間的營(yíng)養(yǎng)關(guān)系以及與環(huán)境之間的能量關(guān)系進(jìn)行了深入調(diào)查和研究,取得了從一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)到另一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)物質(zhì)與能量移動(dòng)的本質(zhì)了解,創(chuàng)立了營(yíng)養(yǎng)動(dòng)態(tài)觀(guān)點(diǎn)。
發(fā)現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)具有單向流動(dòng)、逐級(jí)遞減兩個(gè)特點(diǎn),能量在相鄰兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)間的傳遞效率大約為10%～20%。后一營(yíng)養(yǎng)級(jí)只能是前一營(yíng)養(yǎng)級(jí)能量的1/10左右,從而提出生態(tài)系統(tǒng)中能量傳遞的“十分之一定律”。 如果把這種關(guān)系表現(xiàn)在圖上,用橫坐標(biāo)表示生物量,在縱坐標(biāo)上把食物鏈中各級(jí)消費(fèi)者的數(shù)量依次逐級(jí)標(biāo)出,那么,整個(gè)圖形就像一個(gè)金字塔,在生態(tài)學(xué)中稱(chēng)之為能量金字塔。
1942年,他將這一結(jié)論發(fā)表在《生態(tài)學(xué)的營(yíng)養(yǎng)動(dòng)態(tài)概說(shuō)》,指出生態(tài)系統(tǒng)營(yíng)養(yǎng)動(dòng)態(tài)的基本過(guò)程就是能量在生態(tài)系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)化過(guò)程。生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部的生物有機(jī)體都要依靠系統(tǒng)外部能量(太陽(yáng)能)的輸入,生態(tài)系統(tǒng)中的綠色植物,作為生產(chǎn)者首先通過(guò)光合作用吸收太陽(yáng)能,因此生產(chǎn)者是生態(tài)系統(tǒng)的能量基礎(chǔ)。 林德曼于1942年不幸死于肝炎,年僅27歲。

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