2022屆高考二輪復習生物第37講生態(tài)系統(tǒng)的能量流動

第37講│生態(tài)系統(tǒng)的能量流動第37講生態(tài)系統(tǒng)的能量流動考點整合第37講│考點整合傳遞散失輸入第37講│考點整合陽光固定的光能的總量有機物呼吸作用第37講│考點整合單向遞減能量由低到高人類最有益的部分要點探究?探究點一生態(tài)系統(tǒng)的能量流動過程和特點第37講│要點探究1．能量的源頭：太陽能。2．能量流動的起點：生產(chǎn)者。能量流動是從綠色植物把太陽能固定在體內(nèi)開始的。3．能量流動的渠道：食物鏈和食物網(wǎng)。能量在各營養(yǎng)級之間的流動主要是通過食物關(guān)系進行的。4．能量的轉(zhuǎn)化形式：太陽能→生物體內(nèi)有機物中穩(wěn)定的化學能→熱能(生產(chǎn)者、消費者和分解者的呼吸作用分解有機物而產(chǎn)生的能量，一部分形成ATP，用于各項生命活動，另一部分以熱能的形式散失)。第37講│要點探究5．能量流動的形式：有機物中的化學能。6．輸入生態(tài)系統(tǒng)的總能量：生產(chǎn)者通過光合作用固定的太陽能的總量，而不是照射到生態(tài)系統(tǒng)的總光能。不要誤以為一切生態(tài)系統(tǒng)的總能量都是該生態(tài)系統(tǒng)中生產(chǎn)者固定的太陽能的總量。如城市生態(tài)系統(tǒng)中的總能量就不是該生態(tài)系統(tǒng)中生產(chǎn)者固定的太陽能的總量，其總能量取決于人為地從其他生態(tài)系統(tǒng)輸入能量的多少，人的因素對輸入城市生態(tài)系統(tǒng)的總能量起決定作用。7．各個營養(yǎng)級的能量來源：流入到各級消費者的總能量是指各級消費者所同化的能量，排出的糞便中的能量不計入排便生物所同化的能量。生產(chǎn)者的能量來自第37講│要點探究太陽能，分解者的能量來自生產(chǎn)者的殘枝落葉、消費者的尸體、糞便。即流入量＝同化量＝攝入量－糞便量(糞便中所含有的能量屬于分解者利用的能量)。8．各個營養(yǎng)級能量的去路：(1)定量不定時分析：一般有三條：①自身呼吸消耗；②儲存在生物體內(nèi)的有機物中：a、流入下一營養(yǎng)級(被下一營養(yǎng)級同化)；b、被分解者分解利用(如殘枝落葉、尸體、排泄物等)。這一定量的能量不論如何傳遞，最終以熱能的形式從生物群落中散失。生產(chǎn)者只有源源不斷地固定太陽能，才能保證生態(tài)系統(tǒng)能量流動的正常進行。能量傳遞如圖37－1所示：第37講│要點探究第37講│要點探究(2)定量定時分析：流入某一營養(yǎng)級的一定的能量在一定時間內(nèi)的去路有四條。①自身呼吸消耗②流入下一營養(yǎng)級③被分解者分解利用④暫時未被自身呼吸消耗，也未被下一營養(yǎng)級和分解者利用，即“未利用”。如果以年為單位分析，則未被利用的能量將保留給下一年。如圖37－2所示：第37講│要點探究第37講│要點探究2．能量流動的特點(1)單向流動①單向流動是指能量只能從前一營養(yǎng)級流向后一營養(yǎng)級，而不能反向流動。②原因：a．食物鏈中各營養(yǎng)級的順序是不可逆轉(zhuǎn)的，這是長期自然選擇的結(jié)果；b．各營養(yǎng)級的能量大部分以呼吸作用產(chǎn)生的熱能形式散失掉，這些能量是生物無法利用的。第37講│要點探究(2)逐級遞減①逐級遞減是指輸入到一個營養(yǎng)級的能量不能百分之百地流入下一營養(yǎng)級，能量在沿食物鏈流動過程中是逐級減少的。②原因：a．各營養(yǎng)級的生物都因呼吸消耗了大部分能量；b．各營養(yǎng)級總有一部分生物未被下一營養(yǎng)級利用，如枯枝敗葉。第37講│要點探究C

第37講│要點探究[解析]本題考查生態(tài)系統(tǒng)中能量傳遞的知識點，難題。恒溫動物在寒冷環(huán)境下需要呼吸代謝產(chǎn)生的能量維持體溫，同樣條件下，變溫動物呼吸速率小于恒溫動物，所以恒溫動物的④/③值一般低于變溫動物，A錯；在食物鏈中上一個營養(yǎng)級的同化量到下一個營養(yǎng)級的同化量的傳遞效率是10%～20%，而不是同化量與食入量的比值，B錯；提高圈養(yǎng)動物生長一般使有機物的積累量增加，C正確；食入量(也就是攝入量)等于同化量與糞便量之和，食肉哺乳動物的同化量與攝入量的比值一般要大于食草動物，因為食草動物食草過程中產(chǎn)生的糞便較多，D錯。第37講│要點探究[點評]本例考查生態(tài)系統(tǒng)的能量流動及能量在各營養(yǎng)級的利用。注意以下兩個要點：①消費者報入能量＝消費者同化能量＋烘便中能量，即動物烘便中能量不屬該營養(yǎng)級同化能量，應(yīng)為上一個營養(yǎng)級固定或同化能量。②消費者同化能量＝呼吸消耗＋生長、發(fā)育和繁殖。第37講│要點探究?探究點二有關(guān)能量傳遞效率及計算第37講│要點探究2．關(guān)于能量流動的計算(1)在能量流動的相關(guān)問題中，若題干中未作具體說明，則一般認為能量的傳遞效率最低為10%，最高傳遞效率為20%。(2)在已知較高營養(yǎng)級生物的能量求較低營養(yǎng)級生物的能量時，若求“最多”值，則說明較低營養(yǎng)級的能量按“最低”效率傳遞；若求“最(至)少”值，則說明較低營養(yǎng)級的能量按“最高”效率傳遞。(3)在已知較低營養(yǎng)級生物的能量求較高營養(yǎng)級生物的能量時，若求“最多”值，則說明較低營養(yǎng)級的能量按“最低”效率傳遞。具體規(guī)律如下表所示：第37講│要點探究選擇傳遞效率和食物鏈長短生產(chǎn)者最少消耗傳遞效率：20%獲得最多消費者食物鏈：最短最多消耗傳遞效率：10%獲得最少食物鏈：最長第37講│要點探究D

第37講│要點探究[解析]物質(zhì)和合成分解伴隨著能量變化，能量隨物質(zhì)的流動而傳遞，能量傳遞效率只有10%～20%，乙比甲的能量少的原因是呼吸消耗和不能被下一營養(yǎng)級全部消化吸收。第37講│要點探究[點評]本例是有關(guān)生態(tài)系統(tǒng)能量在營養(yǎng)級間的流動過程問題。圖中甲為初級消費者同化的能量，即第二營養(yǎng)級所含有的能量；乙為初級消費者用于生長、發(fā)育和繁殖的能量，即第二營養(yǎng)級所含的能量減去因呼吸以熱能散失的能量之后而剩余的能量，該部分的能量將有兩個去向：一是遺體、殘骸中的能量被分解者利用，二是被次級消費者攝入。乙比甲的能量少的原因是呼吸消耗。解題時要審清題目中“能量流經(jīng)第二營養(yǎng)級的示意圖”，不要與教材上生態(tài)系統(tǒng)能量流動過程圖解混淆。第37講│要點探究?探究點三研究能量流動的實踐意義1．研究能量流動的意義(1)幫助人們科學規(guī)劃、設(shè)計人工生態(tài)系統(tǒng)，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)中的能量流動關(guān)系，使能量持續(xù)高效地流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠帧?．金字塔——定量研究生態(tài)系統(tǒng)的直觀體現(xiàn)不同的金字塔能形象地說明營養(yǎng)級與能量、數(shù)量、生物量之間的關(guān)系，是定量研究生態(tài)系統(tǒng)的直觀體現(xiàn)。第37講│要點探究第37講│要點探究第37講│要點探究[易錯點](1)在一條食物鏈中，由低營養(yǎng)級到高營養(yǎng)級推算，前一營養(yǎng)級比后一營養(yǎng)級含量一定多的指標是“能量”，而“數(shù)量”和“生物量”均可能出現(xiàn)反例。(2)在人工生態(tài)系統(tǒng)中因能量可人為補充，可能會使能量金字塔呈現(xiàn)倒置狀況。如人工魚塘中生產(chǎn)者的能量未必比消費者(魚)多。天然生態(tài)系統(tǒng)則必須當能量狀況表現(xiàn)為金字塔形狀時，方可維持生態(tài)系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)，從而維持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。(3)某營養(yǎng)級的“糞便”中的能量不同于“尿液”中的能量。前者應(yīng)歸于上一營養(yǎng)級，是未被該營養(yǎng)級利用的能量(含在上一第37講│要點探究營養(yǎng)級同化能量的80%～90%中)；后者則歸于該營養(yǎng)級，是該營養(yǎng)級所同化的能量中的一部分(含在上一營養(yǎng)級傳遞來的10%～20%的能量中)。(4)以金字塔圖形式呈現(xiàn)。如圖37－4所示，如果成千上萬只昆蟲生活在一棵大樹上，鳥又以該樹上的昆蟲為食(食物鏈：樹→昆蟲→鳥)。那么樹、昆蟲和鳥的能量金字塔、生物量金字塔和生物數(shù)量金字塔可依次表示為A、A、C。第37講│要點探究例3

【2012·煙臺模擬】運用生態(tài)系統(tǒng)能量流動規(guī)律分析下列四項中，能量不利于流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠值氖?

)A．在森林中，使能量多儲存在木材里B．在草原牧場中，使能量多流向牛和羊C．能量流經(jīng)初級消費者→次級消費者→三級消費者(人的食物)D．在養(yǎng)魚池，讓有機肥料以腐屑形式被魚類或餌料動物直接攝食C

第37講│要點探究[解析]考查能量流動的意義。能量流動的特點是單向流動、逐級遞減，營養(yǎng)級越高，所含能量越少。因此，人以三級消費者作為食物時，損耗能量最多。[點評]本例涉及能量流動的特點及能量流動的意義。研究生態(tài)系統(tǒng)的能量流動，一方面，幫助人們科學規(guī)劃、設(shè)計人工生態(tài)系統(tǒng)，使能量得到最有效的利用。如：在養(yǎng)魚池，讓有機肥料以腐屑形式被魚類或餌料動物直接攝食；另一方面，幫助人們合理地調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動關(guān)系，使能量持續(xù)高效地流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠?。如：在森林中，使能量多儲存在木材中，在草原牧場，使能量多流向牛和羊等。下列變式題從另一側(cè)面對能量流動的意義進行檢測。第37講│要點探究變式題【2011·南京三?！拷ㄔO(shè)社會主義新農(nóng)村的關(guān)鍵是構(gòu)建和諧社會，發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)，走可持續(xù)發(fā)展之路。圖37－5為我市某生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展模式圖，請據(jù)圖回答有關(guān)問題：第37講│要點探究(1)該生態(tài)系統(tǒng)設(shè)計原理是________________________，該生態(tài)系統(tǒng)能否維持其穩(wěn)定性，主要取決于______的控制作用。(2)若圖37－5表示該生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)各組分之間的能量流向，請將不應(yīng)該有的能量流向箭頭用筆劃掉。(3)圖37－6是農(nóng)作物同化的能量流動途徑，請在圖中適當?shù)奈恢糜眉^和文字補充其他能量去向。(提示：標出流向下一營養(yǎng)級、自身呼吸消耗、被分解者分解)

能量多級利用和廢物資源化人去掉指向農(nóng)作物的兩個箭頭第37講│要點探究(4)沼氣池中的生物細胞中都有的細胞器是________。(5)為保證該生態(tài)系統(tǒng)中農(nóng)作物的豐收高產(chǎn)，管理人員連年使用同一種化學殺蟲劑，結(jié)果導致害蟲再度大爆發(fā)。請從不同角度分析害蟲再度爆發(fā)的原因：①______________________________________________；②____________________________________________________________________________________________________________。(6)為避免環(huán)境污染，治理害蟲的最佳方法是采用________________。核糖體害蟲中的抗藥性個體生存并大量繁殖化學殺蟲劑導致害蟲天敵大量死亡，破壞了生態(tài)系統(tǒng)原有的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)(害蟲天敵大量死亡，破壞了食物鏈的結(jié)構(gòu))

生物防治方法第37講│要點探究[解析]研究生態(tài)系統(tǒng)的能量流動，可幫助人們科學規(guī)劃、設(shè)計人工生態(tài)系統(tǒng)，實現(xiàn)對能量的多級利用，提高能量的利用效率，使能量持續(xù)高效地流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠?；原核細胞、真核細胞共有的細胞器是核糖體；化學殺蟲劑導致害蟲天敵大量死亡，破壞了生態(tài)系統(tǒng)原有的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)，為避免環(huán)境污染，治理害蟲的最佳方法是采用生物防治法。備用習題第37講│備用習題1．【2012·惠州調(diào)研】夏季校園的淺水池塘中生長著多年生草本植物水毛茛，它裸露在空氣中的葉呈扁平狀，浸在水中的葉呈絲狀；它全株有毒，為一般魚類和水生動物所不食。生物興趣小組的同學擬在池塘中放養(yǎng)專食水毛茛的轉(zhuǎn)基因小金魚，經(jīng)過實際調(diào)查和科學計算，他們共故養(yǎng)了x尾小金魚，認為這是該池塘能平衡喂養(yǎng)的最大數(shù)量。(1)運用所學知識，分析生物興趣小組的同學是如何進行調(diào)查和計算的？①進行池塘內(nèi)水毛莨種群密度的取樣調(diào)查；第37講│備用習題②計算出________________(A)；③計算出每尾小金魚的平均生物量(B)；④按照_____%的能量傳遞效率，計算出x＝_________(用字母A、B表示)。(2)生物興趣小組用水毛茛的莖尖進行________，可獲得脫毒苗，體現(xiàn)了植物細胞的________。此過程中細胞肯定不會發(fā)生的事件是________(從以下四項中選擇，填標號)。A．細胞分化B．細胞脫分化C．染色體變異D．基因重組(3)水毛茛與藍藻相比，最大的區(qū)別是_________________________________________；它裸露在空氣中的葉呈扁平狀，浸在水中的葉呈絲狀，說明了表現(xiàn)型是_______________共同作用的結(jié)果。水毛莨的總生物量2020%A/B組織培養(yǎng)全能性D水毛茛具有核膜包被的細胞核，而藍藻沒有基因型和環(huán)境第37講│要點探究

[解析](1)②流經(jīng)該池塘生態(tài)系統(tǒng)的總能量是生產(chǎn)者固定的太陽能總量，專食水毛茛的小金魚其能量來源為水毛茛固定的太陽能總量。④能量流動的特點是逐級遞減，傳遞效率為10%～20%，題中要求該池塘能平衡喂養(yǎng)的最大數(shù)量，則傳遞效率為20%；從而求出x＝20%A/B。(2)在科學家發(fā)現(xiàn)植物分生區(qū)附近(如莖尖)的病毒極少，甚至無病毒。切取一定大小的莖尖進行組織培養(yǎng)，再生的植株就有可能不帶病毒，從而獲得脫毒苗。由于植物組織培養(yǎng)屬于無性繁殖，細胞中不會發(fā)生基因重組的情況。(3)水毛茛是真核生物，具有核膜包被的細胞核；而藍藻是原核生物，不具有核膜包被的細胞核；水毛茛裸露在空氣中的葉呈扁平狀，浸在水中的葉呈絲狀，原因是：表現(xiàn)型＝基因型＋環(huán)境。第37講│備用習題2．[2011·武漢聯(lián)考]某生態(tài)系統(tǒng)中有A、B、C、D四種生物，構(gòu)成食物鏈A→B→C，D為分解者，能量。下圖是該生態(tài)系統(tǒng)中能量流入B處發(fā)生的一系列變化示意圖。請據(jù)圖回答相關(guān)問題：第37講│備用習題