高中生物2020届高考生物一轮复习9.4生态系统的能量流动和物质循环课件

这是一份高中生物2020届高考生物一轮复习9.4生态系统的能量流动和物质循环课件，共60页。PPT课件主要包含了传递转化，2对概念的理解，人工生态系统，能量流动，对人类最有益，生态学，逐级递减，植物→蝉→螳螂→黄雀，碳循环，生产者等内容，欢迎下载使用。
考点一　生态系统的能量流动 【核心知识·突破】1.能量流动：(1)概念：生态系统中能量的_________________和散失的过程。
2.能量流动的两个特点：
3.研究能量流动的意义：(1)帮助人们科学规划、设计_____________，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_________关系，使能量持续高效地流向_____________的部分。
4.【教材易漏知识】 必修3P99“科学·技术·社会”：生态农业是指运用_______原理，在环境与经济协调发展的思想指导下，应用现代生物科学技术建立起来的多层次、多功能的综合农业生产体系。
生态系统中能量多级利用和物质循环再生是生态学的一条基本原理，遵循这一原理，可以合理设计食物链，从而使废物资源化，以便提高能量转化效率，减少环境污染。
5.生态金字塔的类型和特点：
【微点警示】各营养级能量流动的误区(1)未被利用的能量：包括生物每年的积累量和动植物残体以化石燃料的形式被储存起来的能量。(2)一个营养级所同化的能量=呼吸消耗的能量+被下一营养级同化的能量+分解者利用的能量+未被利用的能量。
(3)动物同化的能量与摄入量之间的关系：动物同化的能量=摄入量-粪便有机物中的能量，即摄入的食物只有一部分被同化。(4)流入一个营养级的能量：是指被这个营养级的生物所同化的全部能量。
【秒判正误】1.生态系统的能量流动就是指能量的输入和散失过程。( )分析：生态系统的能量流动就是指能量的输入、传递、转化和散失的过程。
2.流经生态系统的总能量是照射在生产者上的太阳能。( )分析：流经生态系统的总能量是生产者固定的太阳能总量。
3.除最高营养级外，某一营养级的总能量由四个部分组成：自身呼吸消耗的能量、流向下一个营养级的能量、被分解者利用的能量和未被利用的能量。( )
分析：某一营养级的总能量一般由四个部分组成：自身呼吸消耗的能量、流向下一个营养级的能量、被分解者利用的能量和未被利用的能量，但高营养级没有流向下一营养级的能量。
4.生态系统中的能量可被多级循环利用，从而大大提高能量的利用率。( )分析：生态系统中的能量可被多级利用，从而大大提高能量的利用率。
5.一只狼捕食了一只兔子，则该狼就获得了这只兔子能量的10%～20%。( )分析：能量传递效率发生在营养级之间。
6.研究能量流动，可调整能量流动关系，使生产者固定的能量全部流向人类。( )分析：研究能量流动，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的部分。
【命题案例·研析】【典例】(2018·全国卷Ⅱ)大型肉食性动物对低营养级肉食性动物与植食性动物有捕食和驱赶作用，这一建立在“威慑”与“恐惧”基础上的种间关系会对群落或生态系统产生影响，此方面的研究属于“恐惧生态学”范畴。回答下列问题：
(1)当某种大型肉食性动物迁入到一个新的生态系统时，原有食物链的营养级有可能增加。生态系统中食物链的营养级数量一般不会太多，原因是_______。 
(2)如果将顶级肉食性动物引入食物网只有三个营养级的某生态系统中，使得甲、乙两种植食性动物间的竞争结果发生了反转，即该生态系统中甲的数量优势地位丧失。假定该反转不是由于顶级肉食性动物的直接捕食造成的，那么根据上述“恐惧生态学”知识推测，甲的数量优势地位丧失的可能原因是_______________________(答出一点即可)。 
(3)若某种大型肉食性动物在某地区的森林中重新出现，会减轻该地区野猪对农作物的破坏程度。根据上述“恐惧生态学”知识推测，产生这一结果的可能原因有_______________(答出两点即可)。 
【审答技巧】(1)根据题干信息准确理解“恐惧生态学”的含义，注意其关键信息“威慑”与“恐惧”。
(2)满分答题：设问(2)回答时注意题干中“假定该反转不是由于顶级肉食性动物的直接捕食造成的，那么根据上述‘恐惧生态学’知识推测” ，而恐惧生态学建立在“威慑”与“恐惧”基础上的种间关系会对群落或生态系统产生影响，因此回答时要注意甲、乙对顶级肉食性动物的恐惧程度。设问(3)回答时注意题干中要求回答出两点，往往忽略了该要求而回答不完整。
【解析】(1)生态系统中能量流动的途径是食物链和食物网。能量流动的特点是单向流动，逐级递减。能量的传递效率是10%～20%，食物链中营养级数量越多，在传递过程中损失的能量越多。
(2)根据题干信息“大型肉食性动物对低营养级肉食性动物与植食性动物有捕食和驱赶作用”分析，甲的数量优势地位的丧失可能是这种“捕食和驱赶作用”对甲的影响大于对乙的影响，使更多的甲逃离该生态系统。
(3)某种大型肉食性动物在某地区森林中重新出现可能会产生的影响有：使当地植食性动物的数量减少，植物数量增多，野猪可获得充足的食物而不去破坏农作物；对野猪有驱赶作用，使野猪远离农田；捕食一部分野猪，使野猪数量减少。
答案：(1)生产者固定的能量在沿食物链流动过程中大部分都损失了，传递到下一营养级的能量较少(2)甲对顶级肉食性动物的恐惧程度比乙高，顶级肉食性动物引入后甲逃离该生态系统的数量比乙多(3)大型肉食性动物捕食野猪；野猪因恐惧减少了采食
【高考长句应答特训】(1)生态学家斯坦利的“收割理论”中认为：捕食者的存在有利于增加物种多样性，其依据是什么？提示：捕食者往往捕食个体数量多的物种，这样就会避免出现一种或少数几种生物在生态系统中占绝对优势的局面，为其他物种的形成腾出了空间。
(2)据题干的“恐惧生态学”信息分析，在食物链中，被捕食者数量减少一定是捕食者数量增多的原因造成的吗？提示：不一定。还可能是被捕食者在捕食者的“威慑”与“恐惧”下逃离所致。
【考点题组·诊断】角度一　能量流动过程的文字题分析1.(2016·全国卷Ⅲ)我国谚语中的“螳螂捕蝉，黄雀在后”体现了食物链的原理。若鹰迁入了蝉、螳螂和黄雀所在的树林中，捕食黄雀并栖息于林中。下列叙述正确的是(　　)
A.鹰的迁入增加了该树林中蝉及其天敌的数量B.该生态系统中细菌产生的能量可流向生产者C.鹰的迁入增加了该生态系统能量消耗的环节D.鹰的迁入改变了该生态系统能量流动的方向
【解题指南】(1)关键信息：题干“若鹰迁入了蝉、螳螂和黄雀所在的树林中，捕食黄雀并栖息于林中”。(2)关键知识：生产者固定太阳能是食物链(网)能量流动的开始，高营养级生物的加入增加了能量消耗的环节，并不增加或改变能量流动的方向。
【解析】选C 。本题主要考查生态系统的成分、食物链(网)和能量流动。A项，题干中包含的食物链：植物→蝉→螳螂→黄雀→鹰，鹰的迁入会导致黄雀减少、螳螂增加、蝉减少等变化，故错误。B项，该生态系统中细菌产生的能量不参与能量流动，生产者一般是通过光合作用固定太阳能，故错误。C项，鹰的迁入使
该生态系统由4个营养级变为5个营养级，增加了该生态系统能量消耗的环节，故正确。D项，鹰的迁入使营养级增多了，食物链还是只有一条，能量流动的方向未改变，故错误。
【延伸探究】(1)“螳螂捕蝉，黄雀在后”体现的食物链组成是_____________________。
(2)若按照能量传递效率来计算，在鹰未迁入之前，黄雀每增重5克，至少需要第一营养级的量为多少克？鹰加入后会影响这一数值吗？提示：625，由于能量流动是逐级递减的，鹰捕食黄雀，因此鹰迁入后不会影响黄雀对生产者的需求量。
2.(2015·海南高考)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
【解析】选D。本题考查能量流动的有关知识。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项正确；分解者所需的能量可来自各营养级生物同化储存的能量，B项正确；在生态系统中物质可以循环利用，而能量必须来自系统之外，所以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项正确；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和分解者，D项错误。
角度二　能量流动的图例分析3.(2019·聊城模拟)如图表示在某生态系统中，能量流经第二营养级的示意图。对该图分析不合理的是(　　)世纪金榜导学号
A.能量流动是伴随着物质利用进行的B.图中甲为初级消费者同化的能量，即第二营养级所含有的能量C.该图不够完善，缺少甲中因呼吸作用以热能形式散失的能量D.乙比甲的能量少的原因是甲的遗体、残骸中的能量被分解者利用而未传递下去
【解析】选D。能量是单向流动、逐级递减的，不能循环利用，是伴随着物质利用而进行的，故A项正确；图中甲是初级消费者的同化量，即第二营养级所含有的能量，故B项正确；该图不够完善是因为缺少甲中因呼吸作用以热能形式散失的能量，故C项正确；乙比甲的能量少的原因是第二营养级通过呼吸作用散失了一部分能量，故D项错误。
4.(金榜改编预测)2018年8月3日16时30分在云南省昭通市鲁甸县发生了6.5级地震。某地出现了较为严重的自然灾害，导致此区域的生态环境被破坏。如图为被毁的区域在人为干预下恢复过程中的能量流动图(单位：103 kJ·m-2·a-1)。请分析并回答：世纪金榜导学号
(1)由图中数据可知，生产者固定的能量值为_______，肉食动物需补偿输入的能量值为_______。在人为干预下，能量在第二营养级到第三营养级之间的传递效率为_______。 
(2)由图可知，用于植食动物自身的生长、发育、繁殖等的能量值是_______。营养级较高的生物在这场灾害中受到的影响较大，理由是　 　。 (3) 通常情况下，位于营养级高的生物个体数量一般远远少于营养级低的，主要原因是__________。 
【解析】(1)由图中数据可知，生产者固定的能量包括：①自身呼吸消耗、转化为其他形式的能量和热能；②流向下一营养级；③残体、粪便等被分解者分解；④未被利用的，所以为(23+70+14+3)×103 kJ·m-2·a-1=110×103 kJ·m-2·a-1=1.1×105 kJ·m-2·a-1；肉食动物同化的能量=顶位肉食动物同化量+热能+未利用的能量+转向分解者的能量
=(0.25+2.1+5.1+0.05)×103 kJ·m-2·a-1=7.5×103 kJ·m-2·a-1，来源于植食动物的能量为2.5×103 kJ·m-2·a-1，则补偿输入的为5×103 kJ·m-2·a-1；图中食物链中第二营养级同化的能量是14×103 kJ·m-2·a-1，加上补偿的能量2×103 kJ·m-2·a-1，
第二营养级的总能量是16×103 kJ·m-2·a-1，第三营养级从第二营养级同化的能量是2.5×103 kJ·m-2·a-1，所以能量在第二营养级到第三营养级之间的传递效率为2.5÷16×100%=15.6%。(2)第二营养级的总能量是16×103 kJ·m-2·a-1，用于呼吸消耗的能量为4×103 kJ·m-2·a-1，则用于植食动物自身的生长、发育、繁殖等的能量值是同化能量-呼吸消耗=16×
103 kJ·m-2·a-1-4×103 kJ·m-2·a-1=12×103 kJ·m-2·a-1=1.2×104 kJ·m-2·a-1。由图可知，营养级越高，补偿输入的能量越多，所以营养级较高的生物在这场灾害中受到的影响较大。 (3)在能量传递中由于大量能量以热能形式散失，故最高营养级获得的能量最少，位于营养级高的生物个体数量一般远远少于营养级低的。
答案：(1)1.1×105 kJ·m-2·a-15×103 kJ·m-2·a-1　15.6%(2)1.2×104 kJ·m-2·a-1　营养级越高，补偿输入的能量越多　(3)在食物链中能量传递逐级递减，营养级越高，可利用的能量越少
角度三　生态金字塔的识别和分析5.(2018·武汉模拟)如图表示某一生态系统的能量金字塔，其中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→ⅣC.E1表示的能量主要是通过光合作用所固定的能量D.能量可在食物链中循环利用
【解析】选C。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固定的能量；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。
6.用各营养级生物的能量、数量构建的金字塔分别称为能量金字塔、数量金字塔。在某一栎林中，第一营养级生物为栎树，第二营养级生物为昆虫，第三营养级生物为蛙、蜥蜴和鸟，第四营养级生物为蛇。该栎林数量金字塔的示意图是(　　)
【解题指南】(1)题干关键词：“营养级”“能量金字塔”“数量金字塔”。(2)关键知识：能量流动的特点；数量金字塔不同于能量金字塔。
【解析】选B。本题主要考查生态系统中不同营养级生物的数量关系。A图中，根据生态系统能量流动的特点是单向流动且逐级递减可知A项为能量金字塔。B图中，在数量金字塔中昆虫的数量远远大于栎树的数量，第三营养级的生物数量小于昆虫的数量，第四营养级的生物数量小于第三营养级的数量，故B项为栎林数量金字塔。C、D图中各个营养级之间的关系既不符合能量金字塔也不符合数量金字塔。
【加固训练】1.下列关于生态系统能量流动的叙述正确的是(　　)A.生产者固定的总能量一定多于消费者和分解者同化的总能量B.消费者粪便被分解者分解表明该营养级的能量流向了分解者
C.能量传递效率指相邻两个营养级间的传递效率，而非生物个体D.生态农业增加了农田生态系统中的食物链，将提高能量传递效率
【解析】选C。人工鱼塘或城市生态系统，生产者固定的总能量往往要比消费者和分解者同化的总能量少；消费者的粪便被分解者分解，实质上是上一营养级的能量流向分解者；能量的传递效率是以“营养级”为研究对象而不是个体；能量的利用率通常是流入人类的能量占生产者固定能量的比值，是以“人”为研究对象。生态农业的特点是丰富了农田生态系统的
食物链，使物质和能量得到多级利用，提高了整体的能量利用率。
2.某生态学家研究一花生实验田的能量流动情况，实验期间收获所有花生植株中葡萄糖量为300 kg，实验期间花生细胞呼吸消耗葡萄糖量为100 kg，建立能量流动模型如图所示(已知1 kg葡萄糖含有能量1.6×104 kJ)，分析选项，正确的是(　　)
A.该能量流动模型属于数学模型B.模型中a表示花生种群的同化量C.实验期间输入花生种群的能量为6.4×106 kJD.实验期间花生种群以热能形式散失能量为1.6×105 kJ
【解析】选C。题中的能量流动模型属于概念模型，A错误；模型中花生种群同化量应包括a和通过呼吸作用散失的能量，B错误；实验期间输入花生种群的能量为(300 kg+100 kg)×1.6×104 kJ/kg=6.4×106 kJ，C正确；实验期间花生种群以热能形式散失的能量为1.6×106 kJ，D错误。
3.如图甲表示某生态系统的能量锥体图，P为生产者，Q1为初级消费者，Q2为次级消费者。现对图中的各营养级所含有的能量进行分类剖析，其中分析不正确的是(　　)
(注：图乙中a、a1、a2表示上一年留下来的能量，e、e1、e2表示呼吸消耗量)A.b+c+d+e为本年度流入该生态系统的总能量B.c1表示初级消费者中被次级消费者同化的能量C.b和d之一可代表生产者传递给分解者的能量D.初级消费者产生的粪便中所含的能量是包含在c中的
【解析】选D。由图可知，c、c1分别是生产者流入初级消费者、初级消费者流入次级消费者的能量，即初级消费者、次级消费者同化的能量。b+c+d+e为生产者固定的能量，即本年度流入该生态系统的总能量；b和d(b1和d1、b2和d2)之一可代表粪便、遗体残骸等传递给分解者的能量；初级消费者产生的粪便中所含的能量属于生产者同化的能量，应包含在b或d中。
考点二　生态系统的物质循环及其与能量流动的关系 【核心知识·突破】1.物质循环的概念：
(1)请写出图中各标号的名称：a._______；b._______；c_________；d._______________________；e._________；f._______________。
光合作用和化能合成作用
(2)碳的存在形式与循环形式。①在生物群落和无机环境间：主要以___形式循环。②在生物群落内部：以___________形式传递。③在无机环境中：主要以___________形式存在。(3)碳进入生物群落的途径：生产者的_________和_____________。
(4)碳返回无机环境的途径。①生产者、消费者的_________。②分解者的_________(实质是呼吸作用)。③_________的燃烧。
3.温室效应：(1)形成原因：大量燃烧_________，导致大气中的___含量迅速增加，打破了生物圈中_______的平衡。(2)主要影响：导致_________，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。
4.能量流动与物质循环之间的关系：(1)区别：
(2)联系。①两者是同时进行的，彼此相互依存，不可分割。②物质作为能量的_____，使能量沿着___________流动；能量作为_____，使物质能够不断地在_________和_________之间循环往返。
【微点警示】物质循环的两个易错易混点(1)误认为在生物群落中碳都是以CO2的形式进行循环的：在生态系统中，碳元素主要以CO2的形式循环，其含义是指碳元素从无机环境进入生物群落以及由生物群落返回无机环境是以CO2的形式进行的，但在生物群落内碳元素则是以含碳有机物的形式进行传递的。
(2)误认为能量伴随着物质循环而循环：物质循环流动，能量单向流动不循环，所以不能说能量伴随着物质循环而循环。
【秒判正误】1.生态系统的物质循环指的是各种化合物在生物群落与无机环境之间往复循环。( )分析：物质循环指的是各种化学元素在生物群落与无机环境之间往复循环。
2.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。( )分析：物质循环是可以反复利用的，无机环境的物质可以通过光合作用、化能合成作用等途径进入生物群落。
3.光合作用推动碳循环过程，促进了生物群落中的能量循环。( )分析：能量是单向流动的，不能循环。
4.生态系统的物质循环和能量流动的渠道都是食物链和食物网，所以物质和能量是循环往复的。( )分析：物质是循环的，能量是单向流动的。
5.物质循环和能量流动是两个相对独立的过程。( )分析：物质循环和能量流动是同时进行的，彼此相互依存，不可分割。
6.如果不按照生态规律办事，乱砍滥伐森林，会影响生态系统的碳循环。( )分析：乱砍滥伐森林会打破碳循环平衡，使大气中的CO2进入生物群落受阻，大气中的CO2含量明显增多。
7.有光照的条件下，生态系统的能量流动和物质循环才是同时进行。 ( )分析：在生态系统中，不管是否有光照，能量流动和物质循环都是同时进行的。
【命题案例·研析】【典例】(2018·天津高考节选)为研究森林生态系统的碳循环，对西黄松老龄(未砍伐50～250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定，结果见下表，据表回答：
※净初级生产力：生产者光合作用固定总碳的速率减去自身呼吸作用消耗碳的速率※※异养呼吸：消费者和分解者的呼吸作用
(1)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。 
(2)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/等于/小于)老龄群落。根据年碳收支分析，幼龄西黄松群落_________(能/不能)降低大气碳总量。 
【审答技巧】认真审题获取关键信息：(2)小题中的每克生产者活生物量的净初级生产力=净初级生产力/生产者活生物量。
【解析】(1)大气中的碳在光合作用的暗反应中被固定，此过程发生在叶绿体基质；生产者光合作用固定总碳的速率减去自身呼吸作用消耗碳的速率，即为生产者用于生长、发育、繁殖的量，即净初级生产力，对应表格中的数据为360 (g/m2·年)；生态系统中各级消费者摄食后，通过呼吸作用供给生长、发育、繁殖等过程，动物死亡后其遗体变成土壤有机碳，再通过分解者的分解作用，返回大气。
(2)由表格中数据可知，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470/12 730≈0.04，而幼龄群落中每克生产者活生物量的净初级生产力为360/1 460≈0.25，幼龄群落数值偏大；幼龄群落中净初级生产力为360(g/m2·年)，小于异养呼吸消耗的390(g/m2·年)，故幼龄西黄松群落不能降低大气碳总量。
答案：(1)基质　360　消费者　分解者(2)大于　不能
【核心素养新命题】(1)生命观念——物质与能量观大气中的碳被固定，进入生物群落，简要叙述该过程中的物质变化和能量变化。
提示：物质变化是大气中的碳以CO2形式首先被C5固定形成C3，然后C3在ATP和[H]的作用下形成(CH2O)和C5；能量变化则是储存在ATP中的活跃的化学能转变成储存在(CH2O)中的稳定的化学能。
(2)科学思维——分析与综合由表格中的数据知，西黄松幼龄群落中异养呼吸数值大于其净初级生产力，群落还会继续向有利的方向发展吗？为什么？
提示：会。西黄松幼龄群落中异养呼吸数值大于其净初级生产力，但其每克生产者活生物量的净初级生产力大于老龄群落，说明其在继续发展中。
【方法规律】碳循环过程归纳
【考点题组·诊断】角度一　碳循环过程分析1.(2018·山东省实验中学模拟)如图为某生态系统的碳循环示意图(Ⅰ～Ⅳ表示生态系统的成分，①～⑧表示相关过程)，下列叙述正确的是世纪金榜导学号(　　)
A.图示的碳循环路径是完整的B.流经该生态系统的总能量是通过①过程实现的C.图中以CO2的形式进行的过程有①⑥⑦⑧，以含碳有机物的形式进行的过程有②③④⑤D.图中由生产者、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ构成的食物链中，能量流动是单向、逐级递减的
【解析】选B。图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别为大气中CO2库、初级消费者、次级消费者和分解者。图中缺少Ⅱ、Ⅲ直接到Ⅰ的碳循环路径(第二营养级和第三营养级的呼吸作用)，故A项错误；流经该生态系统的总能量是生产者通过①(如光合作用)固定的，B项正确；图中①⑦⑧过程以CO2的形式进行，②③④⑤⑥过程以含碳有机物的形式进行，C项错误；食物链中不包括分解者Ⅳ，D项错误。
2.如图为生物圈循环过程示意图，甲～丁表示生态系统的成分，①～⑦表示过程。下列叙述正确的是(　　)
A.①、⑤、⑥表示呼吸作用B.①和②的速率基本相等C.甲→丙→丁构成捕食食物链D.③、④、⑦过程中碳以有机物的形式传递
【解析】选D。①是碳元素进入生物群落的光合作用或化能合成作用，⑤、⑥表示呼吸作用，A项错误；若碳循环能保持平衡，则①与②⑤⑥的和的速率基本相等，B项错误；丁是分解者，不能和其他生物构成捕食食物链，C项错误；③、④、⑦是群落内部碳的传递，以有机物的形式传递，D项正确。
【方法技巧】辨析碳循环过程中生态系统的各成分
(1)图中双向箭头代表生产者、大气中的CO2库，其中其他所有成分都指向的为大气中的CO2库，即C为大气中的CO2库，A为生产者。(2)除了C之外，有最多被指向箭头的为分解者，即B为分解者。
(3)三个图的模式其实一致，复杂的地方在于消费者的划分，图甲中消费者只有D，图乙中消费者有D、E，图丙中消费者有D、E、F。(4)图甲蕴含的食物链为A→D，图乙蕴含的食物链为A→D→E，图丙蕴含的食物链为A→D→E→F。
3.(2018·西安模拟)如图是某城市人工湿地示意图，需要补充完善的碳循环过程包括(　　)
【解析】选C。图中只有生物成分之间及微生物与大气中CO2间的碳流动过程，缺乏植物和动物与大气中CO2交换过程，大气中CO2进入生物群落主要依赖于植物的光合作用，生物群落中的碳进入大气主要通过植物、动物和微生物的呼吸作用(图中已有微生物的分解作用)，故C项正确。
4.(教材素材新命题·必修3P101图5-11碳循环模式图原创)如图为碳元素在生态系统中循环的模式图，图中甲、乙、丙表示生态系统的生物成分，箭头表示生理过程。请据图分析：世纪金榜导学号
(1)甲、乙、丙、丁分别代表生态系统组成成分中的　____。 (2)碳在甲、乙、丙之间的流动形式是_______，在甲(或乙或丙)与丁之间的流动形式是_______。 (3)图中字母b、d、f表示的过程分别是__________。 
【解析】(1)甲和丁之间有双向箭头，且其他几种成分都有箭头指向丁，所以丁为大气中的CO2库，甲为生产者；甲和乙都有箭头指向丙，所以丙为分解者，则乙为消费者。(2)碳在甲、乙、丙之间的流动形式是含碳有机物，在甲(或乙或丙)与丁之间的流动形式是CO2。(3)b代表光合作用或化能合成作用，d和c代表呼吸作用，f代表微生物的分解作用。
答案：(1)生产者、消费者、分解者、大气中的CO2库(2)有机物　CO2(3)光合作用或化能合成作用，呼吸作用，微生物的分解作用
角度二　物质循环和能量流动的关系分析5.(2019·皖南模拟)回答下列生态系统相关的问题：(1)蝗灾是草原生态系统的重大危害之一，通过研究蝗虫种群数量变化规律，可通过相关措施有效治理蝗灾，例如：一方面通过改造蝗虫发生地的环境，降低蝗虫的______；另一方面利用昆虫信息素诱捕蝗虫进行______防治，该信息素属于生态系统的______信息。 
(2)碳对生物和生态系统具有重要意义，就草原生态系统来说，碳在生物群落和无机环境之间的循环主要是以_______的形式进行。但是，生态学家不能以草原生态系统为单位进行物质循环的研究，试从物质循环特点的角度进行解释，其原因是____。 
(3)该草原生态系统中无芒雀麦的覆盖率较高，如图是碳元素的流动过程模型，补充完整，并在箭头上标明碳元素流动形式。大气→ 无芒雀麦 →下一个营养级
(4)若该草原上某大型肉食动物的能量有3/4来自食草动物，有1/4来自小型肉食动物，则该大型肉食动物每获得12 kJ能量，需要植物提供的能量至少为______kJ。 
【解析】(1)改造蝗虫发生地可以降低蝗虫的K值；另一方面利用昆虫信息素诱捕蝗虫防治蝗灾，属于生物防治方法，该信息素属于生态系统的化学信息。(2)碳在生物群落和无机环境之间的循环主要是以CO2的形式进行；从物质循环特点看，物质循环具有全球性，故生态学家不能以该生态系统为单位进行物质循环的研究。
(3)无芒雀麦从大气中固定的碳一部分通过呼吸作用以二氧化碳的形式排出(无芒雀麦通过光合作用产生的二氧化碳也会释放到大气中)，一部分流入下一个营养级，还有一部分以有机物的形式流向分解者，被分解者利用，如图所示：
(4)若大型肉食动物每获得12 kJ能量，其中有1/4来自小型肉食动物，3/4来自食草动物，则构成的食物链有2条：植物→食草动物→大型肉食动物，植物→食草动物→小型肉食动物→大型肉食动物，需要植物提供的能量至少为：12×1/4÷20%÷20%÷ 20%+12×3/4÷20%÷20%=600 kJ。
答案：(1)K值(环境容纳量)　生物　化学(2)CO2　物质循环具有全球性(3)(4)600
【加固训练】1.如图表示生态系统中碳循环的部分过程，其中甲、乙、丙、丁组成生物群落。下列相关分析错误的是(　　)
A.④增多是温室效应产生的主要原因B.图中箭头可以表示碳元素的循环方向C.甲、乙种间关系的调节还需要信息传递的作用D.无机环境中的CO2可以来自细胞呼吸
【解析】选A。由图示可知，甲是生产者，丁是分解者，乙、丙是消费者。温室效应产生的主要原因是化石燃料的大量燃烧；物质是循环的，因此图示中的箭头可以表示碳元素的循环方向；信息传递可以调节种间关系；无机环境中的二氧化碳可以来自生物的细胞呼吸，也可以来自化石燃料的燃烧。
2.生态系统的物质循环和能量流动主要是通过食物链来完成的。下列有关食物链的表述错误的是(　　)A.食物链是一条物质转换链，也是一条能量传递链B.食物链是一条价值增值链，设计食物链能使能量被多层次利用
C.在人工生态系统中，设计食物链能提高能量的转化效率D.在人工生态系统中，增加或延长食物链不能提高生态系统的稳定性
【解析】选D。在人工生态系统中，增加或延长食物链能够提高生态系统的稳定性，同时获得更多的产品。
3.(2018·邯郸模拟)如图是生物圈中碳循环示意图，下列相关分析不正确的是(　　)
A.生物圈通过碳循环实现碳元素的自给自足B.a是消费者，c是生产者，各成分间以CO2的形式传递碳元素C.对e过度开发利用会打破生物圈中碳循环的平衡D.碳的循环过程需要能量驱动，同时又是能量的载体
【解析】选B。图中a为消费者，b为分解者，c为生产者，d为大气中的CO2库，e为化石燃料；碳元素在生物群落与无机环境之间以CO2的形式循环，在生物群落内部以有机物的形式传递。
4.图1是某生态系统碳循环示意图，其中A、B、C、D是生态系统内各生物成分，1、2、3、4、5、6表示有关的生理过程；图2为该生态系统中某一食物链及部分能量流动情况。下列说法正确的是(　　)
A.在图1中，B、C分别属于初级消费者、生产者B.图1中能表示呼吸作用过程的只有2、4、5C.如果A发生瘟疫，D的数量将先增加后减少最后趋于稳定D.在图2的食物链中，②/①的值代表兔与狼(生物之间)的能量传递效率
【解析】选C。图1中C是生产者，B是分解者，D是初级消费者，A是次级消费者，A错误；图1中的过程3是分解者的分解作用，其实质也是呼吸作用，B错误；如果次级消费者A因发生瘟疫而数量减少，则初级消费者的数量会增加，增加后会导致生产者数量减少，D又会因食物减少而数量减少，最后趋于相对稳定状态，
C正确；图2中的①和②代表兔和狼的摄入量而不是同化量，所以②/①的值不能代表兔与狼(生物之间)的能量传递效率，D错误。
答案速填：[1]输入、传递、转化和散失　[2]单向流动　[3]逐级递减 　[4]载体　[5]动力 　[6]生物群落  [7]全球性　[8]生物圈　[9]最有效　[10] 能量流动