高考生物提分秘籍：专题34《生态系统的能量流动和物质循环》教学案（含答案）教案

1.生态系统中能量流动的基本规律及应用(Ⅱ)。

2.生态系统中物质循环的基本规律及应用(Ⅱ)。

热点题型一    生态系统的能量流动

例1、某生态系统中有A、B、C、D四种生物，构成食物链A→B→C，D为分解者，如图是该生态系统中能量流入B处发生的一系列变化示意图，下列说法错误的是(　　)

A.图中的甲表示B的同化量，乙表示B用于生长、发育和繁殖的能量

B.参与丁过程的都是异养型生物，包括细菌、真菌等

C.当生态系统处于相对稳定状态时，B的种群数量一般处于K/2

D.图中D的能量不全部来自B生物

【答案】C

【提分秘籍】

①能量流动的渠道是食物链和食物网。

②能量散失的途径是呼吸作用(代谢过程)。

③流动过程中能量的转化是太阳能→有机物中的化学能→热能。

④上述过程中，能量流动不能(填“能”或“不能”)逆转，原因是食物链中各营养级的顺序是长期自然选择的结果，生物之间的捕食关系是一定的；能量流动不能(填“能”或“不能”)循环，原因是最终散失的热能不能再被利用。

【举一反三】5．（年江苏卷，26）某地因采矿导致地表下沉，成为无法利用的荒地。为了改变这种状况，有关部门因地制宜，通过引水等措施，将该地改造成湿地生态公园，一些生物陆续迁入，并逐渐形成相对稳定的生物群落。下图是该公园生态系统食物网的一部分，请回答下列问题：

（1）该公园生物群落的变化属于_______________演替。

（2）图中昆虫与杂食性鱼类之间的种间关系有_______________。

（3）在黑斑蛙的繁殖季节，雄蛙通过叫声这种_______________信息求偶;雌蛙通常在近岸水深10~30 cm的草丛间产卵，可采用_______________法了解该蛙卵块的密度。

（4）因该水域有些渗漏，补水时曾不慎引入含除草剂的水，导致一些水草死亡。水草腐烂后，图中所示的生物类群中最先快速增殖的是_______________。

（5）图中既含有初级消费者，又含有次级消费者的生物类群有_______________。若蛙类与猛禽之间还存在1个营养级，请写出该营养级中2类不同纲的生物：_______________。

【答案】（1）次生 

（2）捕食和竞争 

（3）物理　　等距取样   

（4）浮游生物类

（5）底栖动物类、杂食性鱼类、滤食性鱼类  蛇类、肉食性鱼类、鼠类（任写其中两类）

【 。

热点题型二    能量流动的特点

例2、下列关于生态系统的能量流动的叙述中，错误的是(　　)

A.由于生态系统的能量流动是逐级递减的，所以营养级越高则所同化的能量就越少

B.由于散失的热能不能被生产者重新固定，所以生态系统的能量流动是单向不可循环的

C.充分利用作物秸秆等可以提高能量传递的效率

D.能量流动和物质循环的渠道都是食物链和食物网

【答案】C

【提分秘籍】

(1)能量传递效率是指相邻两个营养级之间同化量的比值。相邻营养级之间的传递效率一般为10%～20%，若将单位时间内各个营养级所得到的能量数值由低到高可绘成能量金字塔。

(2)能量流动的特点：单向流动、逐级递减。

(3)研究意义

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。

【举一反三】

如图表示某一生态系统的能量金字塔，其Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别代表不同的营养级，E1、E2代表能量的形式。下列叙述正确的是(　　)

A.Ⅰ和Ⅳ是实现物质循环的关键生态成分

B.该图所示的食物网中只有1条食物链：Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ

C.E1表示的能量主要是通过光合作用所摄入的能量

D.能量可在食物链中循环利用

【答案】C

【解析】图中Ⅰ代表生产者，则E1表示的能量主要为生产者通过光合作用摄入的能量；Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ都代表消费者，实现物质循环的关键生态成分是生产者和分解者；每一营养级的生物种类可能有很多，该图所示的食物网可能由很多条食物链组成；生态系统中能量流动是单向的，能量不能循环利用。

热点题型三  生态系统的物质循环  

例3．如图是生态系统中碳循环示意图，其中“→”表示碳的流动方向。下列叙述不正确的是(　　)

A.在碳循环过程中，同时伴随着能量流动

B.由于某种原因造成图中E生物数量大量减少，推测短期内与之相邻的两个营养级生物数量发生的变化是D增多，F减少

C.该生态系统的消费者包括图中的D、E、F、B

D.在A→C过程中碳主要以CO2的形式进行循环，在F→B过程中以含碳有机物的形式进行流动

【答案】C

【提分秘籍】

1．物质循环

(1)概念：组成生物体的各种元素在无机环境与生物群落间不断循环的过程。

(2)特点：全球性、反复利用、循环流动。

(3)与能量流动的关系：二者同时进行，相互依存，不可分割。

(4)意义：通过能量流动和物质循环，使生态系统中的各种组成成分紧密地联系在一起，形成一个统一的整体。

2．碳循环

(1)碳在无机环境中的存在形式：CO2和碳酸盐。

(2)碳在生物群落中的存在形式：含碳有机物。

(3)循环过程：碳从无机环境到生物群落是通过光合作用、化能合成作用实现的；从生物群落到无机环境则是通过呼吸作用和微生物的分解作用实现的。

3．温室效应

(1)形成原因：大量化石燃料的燃烧，大气中的CO2含量迅速增加，打破了生物圈中碳循环的平衡。

(2)影响：导致气温升高，加快极地和高山冰川的融化，导致海平面上升，进而对人类和其他许多生物的生存构成威胁。

【举一反三】

如图为生态系统中碳循环的部分示意图，下列说法不正确的是(　　)

A.物质循环伴随着能量的流动

B.能完成该循环的生物一定含有叶绿体和线粒体

C.A、B所示的物质循环具有全球性

D.进行A过程的生物是自养型生物

【答案】B

1．（浙江卷，2）下列属于防止大气圈臭氧减少的措施是（　　）

A．减少氟利昂的使用     B．增加化肥的使用

C．增加污染物的排放     D．增加汽车尾气的排放

【答案】A

【解析】空气中的氟里昂等物质的大量排放，能破坏臭氧层，导致臭氧层变薄或出现空洞。可见，减少氟利昂的使用，可防止大气圈臭氧减少，A正确，B、C、D均错误。

2．（海南卷，20）某地在建设池塘时，设计了如图所示的食物网，鲫鱼和鲢鱼生活在不同水层。关于该池塘生态系统的叙述，错误的是（　　）

A．鲫鱼既是初级消费者又是次级消费者  

B．消耗等量藻类时，鳜鱼的生长量少于鲢鱼

C．通气可促进水体中生物残骸分解为无机物

D．藻类固定的能量小于流入次级消费者的能量

【答案】D

3．（海南卷，21）对于一个结构和功能处于恢复过程中的生态系统，下列推论错误的是（　　）

A．适当的物质和能量投入可加快生态系统的恢复

B．随着生物多样性的提高，系统的自我调节能力增强

C．恢复后的生态系统，其结构和功能可接近受损前的状态

D．生物多样性提高后，某营养级的能量可全部流入下一营养级

【答案】D

【解析】适当的物质和能量投入可加快生态系统的恢复，A正确；随着生物多样性的提高，系统的自我调节能力增强，B正确；恢复后的生态系统，其结构和功能可接近受损前的状态，C正确；生物多样性提高后，但能量传递效率保持不变，D错误。

１．（年江苏卷，26）某地因采矿导致地表下沉，成为无法利用的荒地。为了改变这种状况，有关部门因地制宜，通过引水等措施，将该地改造成湿地生态公园，一些生物陆续迁入，并逐渐形成相对稳定的生物群落。下图是该公园生态系统食物网的一部分，请回答下列问题：

（1）该公园生物群落的变化属于_______________演替。

（2）图中昆虫与杂食性鱼类之间的种间关系有_______________。

（3）在黑斑蛙的繁殖季节，雄蛙通过叫声这种_______________信息求偶;雌蛙通常在近岸水深10~30 cm的草丛间产卵，可采用_______________法了解该蛙卵块的密度。

（4）因该水域有些渗漏，补水时曾不慎引入含除草剂的水，导致一些水草死亡。水草腐烂后，图中所示的生物类群中最先快速增殖的是_______________。

（5）图中既含有初级消费者，又含有次级消费者的生物类群有_______________。若蛙类与猛禽之间还存在1个营养级，请写出该营养级中2类不同纲的生物：_______________。

【答案】（1）次生 

（2）捕食和竞争 

（3）物理　　等距取样 

（4）浮游生物类

（5）底栖动物类、杂食性鱼类、滤食性鱼类  蛇类、肉食性鱼类、鼠类（任写其中两类）

【 。

1.（江苏卷.27）（7分）高密度水产养殖常会引起池塘水体富营养化，影响养殖。下图为利用稻田生态系统净化鱼塘尾水的示意图，箭头所指为水流方向。请回答下列问题：

(1)鱼塘大量投饵后，水体常会出现有害的硫化物，这些硫化物最可能是饵料中的_________分解产生的。

(2)图示系统在实现了水资源循环利用的同时，鱼塘富营养化还为水稻生长提供了一定的_________元素营养。

(3)为调查图中稻田害虫的发生状况，可采用_________法，分别统计_________的种群密度。

(4)通过稻田净化，B处水样中可溶性有机物浓度比A处显著下降，其主要原因是在稻田中的_________（填序号）微生物分解了大量有机物。

①好氧  ②光合放氧  ③厌氧  ④兼性厌氧

(5)出现藻类水华的鱼塘尾水流径稻田后，B处水样中藻类数量大大减少。从生态学角度分析，藻类数量减少的原因有_________。

【答案】（1）蛋白质   （2）N、P   （3）五点取样法   各种害虫      （4）①③④

（5）竞争光照和营养、动物摄食、微生物等产生杀藻物质

【考点定位】物质循环，种群密度调查

2.（四川卷.9）（11）豌豆蚜和鳞翅目幼虫是利马豆的主要害虫，蝉大眼蝽可取食利马豆及两类害虫。研究人员用蔬果剂处理去除部分豆荚后，测试以上动物密度的变化，结果见下表（单位：个/株，蔬果剂对以上动物无危害）。

（1）调查豌豆群的种群密度应采用       法，施用蔬果剂后，预测豌豆芽的种群数量将呈    

        型增长。

（2）在该生态系统中蝉大眼蝽属于第      营养级，蝉大眼蝽摄入有机物所含的能量，一部分流向      ，另一部分被蝉大眼蝽同化用于自身呼吸和生长发育繁殖。

（3）利马豆根部的根瘤菌可以将空气中的氮转变为      供利马豆利用，利马豆与根瘤菌的种间关系为      。

（4）分析表中数据可知，蝉大眼蝽主要取食      ，请说明你判定的依据：          

【答案】（1）样方法  S  （2）二、三  分解者（3）氨   互利共生（4）利马豆  利马豆豆荚减少后，豌豆蚜和鳞翅目幼虫的，密度增加，而蝉大眼蝽密度减少

【考点定位】调查种群密度的方法、生态系统的结构、生物种间关系、生态系统的能量流动

1.（·海南卷.25）关于草原生态系统能量流动的叙述，错误的是（   ）

A．能量流动包括能量的输入、传递、转化和散失的过程

B．分解者所需的能量可来自各营养级生物所储存的能量

C．生态系统维持正常功能需要不断得到来自系统外的能量

D．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

【答案】D

【解析】生态系统的能量流动包括能量的输入、传递、转化和散失的过程，A正确；分解者所需的能量可来自各营养级生物所储存的能量，B正确；能量流动逐渐递减，生态系统维持正常功能需要不断得到来自系统外的能量，C正确；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及分解者，D错误。

2.（·福建卷.4）下图为某人工鱼塘食物网及其能量传递示意图（图中数字为能量数值，单位是J.m-2.a-1）。下列叙述正确的是(   )

A.该食物网中最高营养级为第六营养级

B.该食物网中第一到第二营养级的能量传递效率为25%

C.太阳鱼呼吸作用消耗的能量为1357J.m-2.a-1

D.该食物网中的生物与无机环境共同构成一个生态系统

【答案】B

3.( ·四川卷.4)在适宜温度和大气CO2浓度条件下，测得某森林中林冠层四种主要乔木的幼苗叶片的生理指标（见下表）。下列分析正确的是（　　）

A．光强大于140μmol·m-2·s-1，马尾松幼苗叶肉细胞中产生的O2全部进入线粒体

B．光强小于1255μmol·m-2·s-1，影响苦储幼苗光合速率的环境因素是CO2浓度

C．森林中生产者积累有机物的能量总和，即为输入该生态系统的总能量

D．在群落演替过程中，随着林冠密集程度增大青冈的种群密度将会增加

【答案】D

【解析】140μmol·m-2·s-1为马尾松植株的光补偿点，当光强大于140μmol·m-2·s-1时，马尾松的光合速率大于呼吸速率，因此马尾松幼苗叶肉细胞中产生的O2除进入线粒体外，还扩散至细胞外部；A错误。光强小于1255μmol·m-2·s-1，结合题干信息可知影响苦槠幼苗光合速率的环境因素是光照强度；B错误。森林中生产者制造有机物的能量总和是输入该生态系统的总能量；C错误。由表格信息可知，青冈的光补偿点较低，因而更适应弱光环境，因此在群落演替过程中随着林冠密集程度增大青冈的种群密度将会增加；D正确。

4.( ·四川卷.7)某放牧草地有一些占地约1m2的石头。有人于石头不同距离处，调查了蜥蝎个体数、蝗虫种群密度和植物生物量（干重），结果见下图。下列叙述错误的是（　　）

A．随着蝗虫种群密度的增大，植物之间的竞争将会加剧

B．蜥蝎活动地点离石头越远，被天敌捕食的风险就越大

C．距石头的远近是引起该群落水平结构变化的重要因素

D．草地上放置适量石头，有利于能量流向对人类有益的部分

【答案】A

5.( ·课标II卷.31)（8分）某生态系统总面积为250km2，假设该生态系统的食物链为甲种植物→乙种动物→丙种动物，乙种动物种群的K值为1000头。回答下列问题

（1）某次调查发现该生态系统中乙种动物种群数量为550头，则该生态系统中乙种动物的种群密度为           ；当乙种动物的种群密度为         时，其种群增长速度最快。

（2）若丙种动物的数量增加，则一段时间后，甲种植物数量也增加，其原因是       。

（3）在甲种植物→乙种动物→丙种动物这一食物链中，乙种动物同化的能量      （填“大于”、“等于”或“小于”）丙种动物同化的能量。

【答案】（1）2.2头/km2 （2分）       2头/km2（2分）

（2）乙种动物以甲种动物为食，丙种动物数量增加导致乙种动物数量减少，从而导致甲种植物数量增加（3分，其他合理答案也给分）

（3）大于（1分）

【解析】（1）550头/250km2=2.2头/km2，种群数量达到K/2时，增长速度最快，即：（1000头/2）/250km2=2头/km2；

（2）由甲种植物→乙种动物→丙种动物分析可知，当丙种动物增多时，捕食的乙种动物增多，导致乙种动物数量下降，乙种动物数量下降，捕食的甲种植物减少，导致甲种植物数量增多。

（3）依据能量传递的特点：单向流动、逐级递减可推知乙种动物同化的能量大于丙种动物同化的能量。

1．(2014·江苏，10)下列关于生态系统中物质循环和能量流动的叙述，正确的是(　　)

A．富营养化水体出现蓝藻水华的现象，可以说明能量流动的特点

B．生态系统中能量的初始来源只有太阳能

C．食物链各营养级中10%～20%的能量会被分解者利用

D．无机环境中的物质可以通过多种途径被生物群落反复利用

【答案】D

2．(2014·新课标Ⅱ，31)某陆地生态系统中，除分解者外，仅有甲、乙、丙、丁、戊5个种群。调查得知，该生态系统有4个营养级，营养级之间的能量传递效率为10%～20%，且每个种群只处于一个营养级。一年内输入各种群的能量数值如下表所示，表中能量数值的单位相同。

回答下列问题：

(1)请画出该生态系统中的食物网。

(2)甲和乙的种间关系是________；种群丁是该生态系统生物组分中的__________。

(3)一般来说，生态系统的主要功能包括____________、________________，此外还具有信息传递等功能。碳对生物和生态系统具有重要意义，碳在________________和______________之间的循环主要以CO2的形式进行。

【答案】(1)　(2)捕食　消费者

(3)物质循环　能量流动　生物群落　无机环境

【解析】(1)根据生态系统中相邻两营养级间能量的传递效率为10%～20%和能量流动逐级递减的理论进行分析：戊含有的能量最多，处于第一营养级；乙和丙含有的能量较多且相差很小，都处于第二营养级；甲含有的能量较少，处于第三营养级；丁含有的能量最少，处于第四营养级。由此可画出该生态系统中的食物网为：

。

(2)根据食物网可以看出：甲和乙的种间关系是捕食，戊是生产者，甲、乙、丙和丁都为消费者。

(3)生态系统的功能是能量流动、物质循环和信息传递等。碳循环是生态系统中物质循环的重要组成部分，碳在生物群落中是以有机物的形式进行传递的，而在无机环境和生物群落之间的循环主要以CO2的形式进行。

3．(2014·天津卷)图a、b分别为农村和城市生态系统的生物量(生命物质总量)金字塔示意图。下列叙述正确的是(　　)

A．两个生态系统均可通过信息传递调节种间关系

B．两个生态系统的营养结构均由3个营养级组成

C．城市生态系统不具有自我调节能力，抵抗力稳定性低

D．流经两个生态系统的总能量均是其植物所固定的太阳能

【答案】A

4．(2014·山东理综，27)6月8日是世界海洋日。海洋是生物圈的重要组成部分，与人类的生存和发展息息相关。

(1)根据图甲分析，要获得最大持续捕捞量，捕捞后大黄鱼种群数量应处于________点。用标志重捕法调查大黄鱼种群密度时，若标记个体更易于被捕食，则种群密度的估计值________(填“偏高”“偏低”或“不变”)。

(2)海洋鱼类生活在不同的水层，这体现了生物群落的________结构。新建码头的桩柱表面很快被细菌附着，随后依次出现硅藻、藤壶、牡蛎等，该过程称为_____________。

(3)图乙表示某海域能量流动简图，A、B、C、D表示生态系统的组成成分。图中________和________(填字母)在碳循环过程中起着关键作用；能量在第一营养级和第二营养级之间的传递效率为________。

(4)海洋会受到石油、工业废水、生活污水等污染。如果污染超过海洋生态系统的__________________，海洋生态系统就很难恢复到原来的状态。

(3)从图中能量流动来看，固定太阳能的是生态系统的生产者，是能量流动的起点，整个生物部分最终都流向B，说明B是分解者，C、D是消费者；连接生物部分与非生物的主要生物成分是：生产者和分解者；在食物链A→D→C中，传递效率为：(1.5×106/7.5×106)×100%＝20%。

(4)生态系统之所以能抵抗干扰保持原状，取决于自我调节能力或抗污染的自我净化能力，但其调节能力是有一定限度的，若超过该生态系统自我调节能力或抗污染的自我净化能力，就很难恢复到原来的状态。

【答案】(1)b　偏高　(2)垂直　(群落的)演替(或初生演替)　(3)A　B(注：两空可颠倒)　20%　(4)自我调节能力(或自净能力)