1、第2、3节生态系统的能量流动和物质循环考点一能量流动过程及特点 考点梳理 1.能量在营养级之间流动过程(1)能量来源。太阳能同化生产者的能量主要来自_。消费者的能量来自上一营养级_的能量。(2)能量去向。定量不定时。a.自身呼吸消耗能量的最终去路 b.流入下一营养级c.被分解者分解利用定量定时：能量的四个去路。a.通过呼吸作用以热能形式散失。b.被下一营养级利用。c.被分解者利用。d.未被利用，即未被自身呼吸消耗，也未被下一营养级和分解者利用。(3)摄入量、同化量、粪便量三者之间的关系是摄入量_。2.能量流动的特点(1)_。同化量粪便量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
2、自然选择的结果，是不可逆转的。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_。单向流动循环(2)_。逐级递减呼吸作用分解者各营养级生物都会因_消耗大部分能量。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_。能量传递效率为 10%20%。(如下图所示)(3)意义。人工生态系统能量流动对人类最有益帮助人们科学规划、设计_，使能量得到最有效的利用。帮助人们合理地调整生态系统中的_关系，使能量持续高效地流向_的部分。3.能量传递效率的计算公式能量传递效率下一营养级的同化量上一营养级的同化量100%一般来说，能量传递的平均效率大约为 10%20%。(1)能量
3、传递效率与能量利用效率的比较。能量传递效率：能量在沿食物链流动的过程中，逐级递减，若以“营养级”为单位，能量在相邻两个营养级之间的传 递效率约为 10%20%。能量利用效率：流入最高营养级的能量占生产者所固定的能量的比值。在一个生态系统中，营养级越多，在能量流动过程中消耗的能量就越多，因此食物链越短，能量利用效率越高。(2)动物同化的能量不等于摄入的能量。同化量为每一营养级通过摄食并转化成自身有机物的能量，摄入量是消费者摄入的能量，同化量摄入量粪便量。项目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，有时会出现倒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
4、逐级递减的特性生物个体数目在食物链中随营养级升高而逐级递减生物量(现存生物有机物的总量)沿食物链流动逐级递减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(B1C1D1)。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
5、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 基础测评 )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：A2.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考点二生态系统的物质循环 考点梳理 1.概念：组成生物体的各种元素在_与_间不断循环的过程。无机环境生物群落2.特点：_、反复利用、_。3.意义：通过能量流动和物质循环使生态系统中的各种
6、组成成分紧密地联系在一起，形成一个统一整体。全球性循环流动4.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。光合化能合成(2)大气中 CO2 来源。呼吸作用生产者、消费者的_。分解者的分解作用。化学燃料的燃烧。(3)分析温室效应产生的原因。化学燃料的大量燃烧，产生 CO2。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。开发清洁能源，减少化学燃料的燃烧。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_。生产者分解者(1)明确有关碳循环的四点内容。存在形式流动形式无机环境中：CO2
7、和碳酸盐生物群落内部：含碳有机物生物群落与无机环境之间：CO2生物群落内部：含碳有机物进入生物群落的途径光合作用化能合成作用a.生产者、消费者的呼吸作用返回无机环境的途径 b.分解者的分解作用 c.化石燃料的燃烧(2)物质循环的三个易误点。生态系统的物质循环中所说的“生态系统”并不是一般的生态系统，而是指地球上最大的生态系统生物圈，因此物质循环具有全球性。生态系统的物质循环中所说的“物质”并不是指组成生物 体的化合物，而是指组成生物体的化学元素，如C、H、O、N、P、S 等。碳在生态系统各成分之间传递并不都是双向的，只有生产者与无机环境之间的传递是双向的，其他各成分间的传递均是单向的。5.物质
8、循环的特点(1)全球性：物质循环的范围是生物圈。(2)反复循环，重复利用：物质可以在无机环境和生物群落之间反复利用。6.物质循环与能量流动的联系：物质循环和能量流动是同时进行，相互依存，不可分割的。项目能量流动物质循环(以碳循环为例)形式以有机物为载体无机物(CO2)和有机物特点单向流动、逐级递减全球性、循环性范围生态系统各成分生物圈各成分(1)区别。(2)联系。基础测评 )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：B2.下图为生态系统中碳循环、氮循环的部分示意图，下列说法不正确的是()A.碳循环伴随着能量
9、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是()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
10、，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。答案A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述，错误的是()A.生产者固定的能量
11、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
12、的部分，D 正确。答案：C2.(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
13、，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考向2 能量流动的计算典例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
14、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x28%x46%x26%x，A错误；牛同化的能量牛摄入的能量牛粪便中的能量x28%x72%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。答
15、案B考向预测3.(2018 年安徽黄山八校联考)如图为某鱼塘中能量流动图解部分示意图，各代表一定的能量值，下列各项中不正确的是()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100%答案：C4.（不定项）下面为能量流经某生态系统第二营养级的示)意图单位 J/(cm2a)，据图分析，下列有关说法错误的是(A.该生态系统第一营养级同化的能量至少为 800B.第二营养级用于生长、发育和繁殖的能量是 100C.能量
16、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、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
17、不等同 于第三营养级同化的能量，D 错误。答案：ABCD考向3生态系统能量流动途径典例3(2019 年新课标卷)回答下列与生态系统相关的问题。(1)在森林生态系统中，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)。(2)通常，对于一个水生生态系统来说，可根据水体中含氧量的变化计算出生态系统中浮游植物的总初级生产量(生产者所制造的有机物总量)。若要测定某一水生生态系统中浮游植物的总初级生产量，可在该水生生态系统中的某一水深处取水样，将水样分成三等份，一份直接测定 O2 含量(A)；另两份分别装入不透光(甲)和透光(乙)的两个玻璃瓶中，密闭后放回取样处，若干小时后测定甲瓶中的
18、O2 含量(B)和乙瓶中的 O2 含量(C)。据此回答下列问题。在甲、乙瓶中生产者呼吸作用相同且瓶中只有生产者的条件下，本实验中 C 与 A 的差值表示这段时间内_；C 与 B 的差值表示这段时间内_；A 与 B 的差值表示这段时间内_。解析(1)生态系统中的能量来源于绿色植物通过光合作用固定的太阳能，植物能够通过光合作用制造有机物，有机物中储存着来自阳光的能量，植物制造的有机物，不仅供给了植物自身，也是动物的食物来源，各种生物体内的能量最终都来自太阳能。(2)A 代表最初状态时氧气的含量；甲瓶不透光，其中 只进行呼吸作用，因此 B 代表生产者只进行一段时间呼吸作用 后的氧气含量；乙瓶透光，其
19、中同时进行光合作用和呼吸作用，因此 C 代表生产者进行一段净光合作用后的氧气含量。所以，C 与 A 的差值表示这段时间内生产者净光合作用的放氧量；C与 B 的差值表示这段时间内生产者光合作用的总放氧量；A 与B 的差值表示这段时间内生产者呼吸作用的耗氧量。答案(1)太阳能初级消费者、分解者(2)生产者净光合作用的放氧量生产者光合作用的总放氧量生产者呼吸作用的耗氧量考向预测5.(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
20、的能量。下列相关)叙述，正确的是(图 1图 2A.流入该农场的总能量是现有生物拥有的总能量和人工饲料中的总能量B.图 1 中丙属于第二营养级，乙属于第三营养级，且乙和丙的种间关系为捕食C.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 b2D.该农场中第一和第二营养级之间的能量传递效率为(a2d1)/(a1a2a3)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，
21、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a1a2a3，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/(a1a2a3)100%，D 错误。答案：C考向4碳循环实例分析典例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 50250 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。西黄松生态系统碳量生产者活生物量(
22、g/m2)死有机质(g/m2)土壤有机碳(g/m2)净初级生产力g/(m2年)异养呼吸g/(m2年)老龄12 73025605330470440幼龄146032404310360390(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
23、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
24、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 360/14600.25；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 7300.04，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。答案(1)恢复力消费者分解者(2)基质(3)大于360不能运用单、双箭头判断生态系统碳循环图中的成分图
25、1图 2图 3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、消费者、分解者。(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6.(2019年河北保定模拟)如图中的图 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、
26、生态系统碳循环示意图。下列说法中正确的是()图 1图 2图 3A.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 y20ax5xC.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答案：B7.(2018 年四川泸州模拟)在某人工鱼塘中食物链主要是浮游植物鱼 A鱼 B，由于某种消费者 C 的侵入，导致鱼 A 显著减少，鱼 B 的数量基本不变，食物网中的营养级级数也未变。下图为
27、新的生态系统的碳循环示意图，甲丁属于生态系统的三种组成成分。(1)由于消费者 C 的入侵改变了原有的群落结构，这种群落演替的类型是_。(2)研究发现该生态系统中第一营养级的生物量明显比第二营养级少，若要维持该生态系统的相对稳定，常用的方法是_。(3)图中所示的碳循环缺少了_ 个重要的过程(箭头)，消费者 C 最可能是图中的成分_(填序号)。解析：由图示可知，只有乙能利用无机环境中的含碳物质，说明乙表示生产者；甲可以利用乙、丁产生的含碳物质，说明 甲表示分解者；再依次推断丙和丁均表示消费者。进一步分析 可知，图中所示的碳循环缺少了 2 个重要的过程(箭头)，一是 乙无机环境，二是丙甲。(1)次生演替是指原来有的植被虽 然已经不存在，但是原来有的土壤基本保留，甚至还保留有植 物的种子和其他繁殖体的地方发生的演替。因为消费者 C 的入侵改变了原有的群落结构，这种群落演替的类型是次生演替。(2)发现该生态系统中第一营养级的生物量明显比第二营养级 少，若要维持该生态系统的相对，常用的方法是投放饵料，增 加生态系统中有机物(现成的化学能)的投入。(3)根据题意“消 费者C 的侵入，导致鱼A 显著减少，鱼B 的数量基本不变，食物网中的营养级级数也未变”分析，消费者C 最可能是与鱼 A呈竞争关系，但同时被鱼B 捕食，所以对应图中的成分丙(初级消费者)。答案：(1)次生演替(2)投放饵料(3)2丙