生物第5章 生态系统及其稳定性 第2、3节 生态系统的能量流动和物质循环 必修3.ppt

第2、3节生态系统的能量流动和物质循环一、能量流动1对能量流动的理解输入转化(1)概念：生态系统中能量的_、传递、_和散失的过程。固定太阳能(2)起点：生产者_开始。(3)总量：生产者_。(4)流动渠道：_和_。固定的太阳能总量食物链食物网2能量流动的过程(1)写出图中甲、乙、丙、丁、戊所代表的内容。丙：_甲：_丁：_乙：_戊：_生产者初级消费者次级消费者呼吸作用分解者(2)通过上述图解可看出生产者、初级消费者、次级消费者能量流动相同的三个方向。呼吸作用同化分解者通过_以热能的形式散失。被下一营养级_。被_分解利用。3能量流动的特点及意义(1)能量传递效率：指_之间_的比值。相邻两个营养级同化量(2)能量流动的两个特点：_、_。单向流动逐级递减(3)研究意义人工生态系统能量流动帮助人们科学规划、设计_，使能量得到最有效的利用。对人类最有益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。二、物质循环无机环境生物群落1概念：组成生物体的各种元素在_与_间不断循环的过程。全球性循环流动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组成成分紧密地联系在一起，形成一个统一整体。4实例碳循环CO2CO2(1)碳在无机环境中的存在形式：_和碳酸盐。(2)循环形式：_(主要)。(3)循环过程：碳从无机环境到生物群落是通过_作用、_作用实现的；从生物群落到无机环境则是通过_和_实现的。光合化能合成呼吸作用微生物的分解5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。原因是(1)能量的固定、储存、转移和释放，离不开物质的合成和分解。食物链(网)能量(2)物质是能量沿_流动的载体。(3)_是物质在生态系统中往复循环的动力。判断正误1生产者固定的能量一定是太阳能。()2食物链和食物网是生态系统的营养结构，生态系统的物质循环和能量流动就是沿着这些渠道进行的。()3虎等大型肉食动物容易成为濒危物种，可用生态系统中能量流动规律进行合理分析。()4生态系统维持正常功能需要不断得到来自系统外的能量。()5食物链各营养级中 10%20%的能量会被分解者利用。()答案：1.2.3.4.5.考点一能量流动过程及特点考点梳理1能量流动图解(1)能量来源a.生产者的能量主要来自太阳能b.消费者的能量来自上一营养级同化的能量(2)能量去向：流入某一营养级(最高营养级除外)的能量去向可从以下两个角度分析定量不定时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：流入某一营养级的一定量的能量在一定时间内的去路可有四条：a.自身呼吸消耗；b.流入下一营养级；c.被分解者分解利用；d.未被自身呼吸消耗，也未被下一营养级和分解者利用，即“未利用”。如果是以年为单位研究，这部分的能量将保留到下一年。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。2能量流动的特点(1)单向流动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，因此能量流动无法循环。(2)逐级递减各营养级生物都会因呼吸作用消耗大部分能量。各营养级的能量总有一部分不能被下一营养级利用，这一部分最终流入分解者。能量传递效率为 10%20%(见下图)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3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级的能量传递效率(D2/D1)100%。高考探究考向 1能量流动的特点典例1(2014年山东卷)每年的 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。解析(1)对于种群中有益动物的开发和利用，为了能获得最大持续捕捞量，应在种群数量大于 K/2 时进行捕获，并使捕获后种群的数量保持在 K/2，此时种群增长速率最大，资源再生能力强；用标志重捕法调查动物的种群密度时，根据公式：个体总数 N/初次捕获个体数 M重捕个体总数 n/重捕中被标记的个体数 m，可推出种群个体数 NMn/m，由于标记个体更易于被捕食，所以分数中分子不变，分母减小，分数值增大，即种群数量偏大。(2)群落中各种生物在垂直方向上具有明显的分层现象，叫群落的垂直结构；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，是群落演替中的初生演替。(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，说明其是分解者，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；第一营养级与第二营养级之间的传递效率为 1.5106/7.510620%。(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，若超过该生态系统的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(两空可颠倒)20%(4)自我调节能力(或自净能力)考向2能量流动的计算典例2(2016年山东菏泽质检)有一食物网如下图所示。如果能量传递效率为 10%，各条食物链传递到庚的能量相等，则庚增加 1 kJ 的能量，丙最少含多少能量()A550 kJC400 kJB500 kJD100 kJ解析设丙的能量为 x，因为各条食物链传递到庚的能量相等，故经丙丁己庚传递到庚的能量为 0.5 kJ，则需要丙0.5(10%)3500(kJ)，经丙戊庚传递到庚的能量为 0.5 kJ，则需要丙 0.5(10%)250(kJ)，即丙最少含 50050550(kJ)的能量。答案A考向 3生态系统能量流动途径典例 3(2016 年新课标卷)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鹰的迁入增加了该生态系统能量流动的方向解析鹰迁入后，形成了食物链：植物蝉螳螂黄雀鹰，据此可知，鹰的迁入会使该树林中黄雀(蝉的天敌)的数量减少，故 A 项错误；能量流动是沿着食物链进行的，细菌是分解者，不参与食物链的构成，即细菌的能量不能流向生产者，B 项错误；能量流动是沿着食物链进行的，鹰的迁入没有增加该生态系统能量流动的方向，D 项错误。答案C考向预测1(2016 年山东烟台一模)下图表示某生态系统中四种成分之间的相互关系，以下相关叙述正确的是()A甲和丙所包含的所有种群构成生物群落B乙不一定是原核生物C丁的 CO2 含量减少，将导致臭氧层破坏D丙1 的同化量越大，丙2 的同化量越小解析：由图分析可知，甲为生产者，乙为分解者，丙为消费者，丁为非生物的物质和能量，一个生物群落应包括生产者、消费者、分解者；有些真核生物也是分解者，如某些真菌和蚯1蚓；臭氧层的破坏是由氟氯烃的大量排放所致；一般来说丙的同化量越大，丙2 的同化量越大。答案：B2下面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，下列各项叙述正确的是()A在人工饲养的高密度鱼塘中大于B图中包含了次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%解析：在人工鱼塘中，人们一般通过投放饲料等措施来饲养更多的鱼类，所以可比小；粪便中的能量属于上一个营养级流向分解者的，所以应包含三级消费者粪便中的能量；输入生产者的能量是光合作用固定的太阳能，输入各级消费者的能量是消化、吸收的食物中的化学能；能量传递效率(一个营养级的同化量/上一个营养级的同化量)100%，所以第三营养级到第四营养级的能量传递效率为(/)100%。答案：D3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，有关说法正确的是()A该生态系统第一营养级同化的能量至少为 400B第二营养级用于生长、发育和繁殖的能量是 100C能量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 20%计算出第一营养级同化的能量至少为 400；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；次级消费者摄入的能量并不等同于第三营养级同化的能量。答案：A4下图是桑基鱼塘生态系统局部的能量流动示意图，图中字母代表相应的能量。下列有关叙述不正确的是()A如果 c1 表示蚕传递给分解者的能量，则 b1 表示未被利用的能量B图中 b 表示桑树呼吸作用散失的能量C图中的 c 可表示桑树用于生长、发育、繁殖的能量D图中 d1/d 可以表示第一营养级到第二营养级的能量传递效率解析：流经该生态系统的总能量为桑树通过光合作用所固定的太阳能总量，即 a；生产者桑树所固定的太阳能总量中有一部分通过呼吸作用以热能的形式散失，即 b，另一部分则储存在生产者体内的有机物中，用于生产者的生长、发育和繁殖等生命活动，即 c；图中 d 表示蚕同化的能量，a1 表示蚕通过呼吸作用散失的热能，如果 c1 表示蚕传递给分解者的能量，则b1 表示未被利用的能量；d1/d 可以表示第二营养级到第三营养级的能量传递效率。答案：D5(2017 年云南昭通一检)下列关于生态系统的叙述，不正确的是()A在农田生态系统中，玉米和马铃薯套种，可以实现能量的多级利用B能量作为动力，使物质在生物群落与无机环境之间循环往复C任何生态系统都需要不断得到来自系统外的能量补充，以便维持生态系统的正常功能D在一个池塘生态系统中，研究池塘的范围和边界属于群落水平上研究的问题解析：在农田生态系统中，玉米和马铃薯套种，能充分利用光能，但不能实现能量的多级利用，A 错误；能量作为动力，使物质在生物群落与无机环境之间循环往复，B 正确；任何生态系统都需要不断得到来自系统外的能量补充，以便维持生态系统的正常功能，C 正确；池塘的范围和边界属于群落水平上研究的问题，D 正确。答案：A考点二生态系统的物质循环考点梳理1碳循环实例分析(1)碳进入生物群落的途径：生产者的光合作用和化能合成作用。(2)碳返回无机环境的途径：生产者、消费者的呼吸作用，分解者的分解作用，化学燃料的燃烧。(3)温室效应产生的原因：化学燃料的大量燃烧，产生了大量 CO2；植被破坏，降低了对大气中 CO2 的吸收能力。(4)实现碳在生物群落和无机环境之间进行循环的关键是生产者和分解者。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物质循环与能量流动之间的关系(1)区别(2)联系高考探究考向碳循环实例分析典例4(2016年浙江杭州模拟)下图是生物圈中碳循环示意图，下列相关分析错误的是()A生物圈通过碳循环实现碳元素的自给自足BA 是消费者，C 是生产者，碳在各成分间以 CO2 的形式循环C对 E 过度开发利用会打破生物圈中碳平衡D碳循环过程需要能量驱动，同时又是能量的载体解析生物圈通过碳循环实现碳元素的自给自足；A 是消费者，C 是生产者，碳在生物群落中以有机物的形式流动，在生物群落和无机环境之间以 CO2 的形式循环；E 为化学燃料，若对其过度开发利用会打破生物圈中的碳平衡；能量是物质循环的动力，物质是能量的载体。答案B考向预测6(2014 年江苏卷)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解析：富营养化水体出现蓝藻水华是指大量有机污染物排到江湖中导致藻类大量繁殖，说明物质可循环利用，而能量流动是单向的，A 错误；生态系统的能量主要来源于太阳能，也可源自某些无机物氧化分解释放的能量，如硝化细菌等的化能合成作用，B 错误。生态系统中能量流动是单向递减的，其传递效率是 10%20%，即 10%20%的能量被下一营养级所同化，C 错误。生态系统的物质循环带有全球性和循环往复性，因此无机环境中的物质可以通过多种途径如光合作用、根的吸收等进入生物群落被生物利用，D 正确。答案：D7(2017 年安徽合肥质检)如图为生物圈中碳元素的循环过程，下列有关叙述正确的是()A过程代表绿色植物的光合作用，过程代表化能合成作用B图中甲、乙、丙分别代表消费者、生产者和分解者C物质循环是指碳元素在甲、乙、丙间以有机物的形式传递D图中甲、乙、丙包含的所有种群共同构成生物群落解析：由图甲代表分解者，乙代表生产者，丙代表消费者，过程代表光合作用和化能合成作用，过程代表呼吸作用；碳循环是指碳元素在生物群落和无机环境间进行的循环；图中的生产者、消费者和分解者共同构成了生物群落。答案：D82016 年，我国华北、华中地区接连发生了多次严重的雾霾天气。雾霾天气的持续出现，是粗放式无序发展、环境污染、生态恶化带来的后果。减少人类生活的碳排放，对维持生态系统的稳定，解决环境污染至关重要。下图为某地区生态系统的物质循环及能量分布情况，其中甲、乙、丙是生态系统的组成成分，A、B、C、D 是乙中的四种生物。(1)该生态系统中可能存在的食物网为_。(2)图中丙为_，通过_作用产生二氧化碳，甲通过_过程吸收二氧化碳。(3)该生态系统的总能量为_。食物链中能量流动逐级递减的原因是_。(4)该生态系统中 B 与 D 间可能存在的信息传递类型有_，该生态系统中，当 B 数量大量减少，最终该生态系统仍能保持稳定，说明该生态系统具有一定的_。解析：(1)由图可知，甲为生产者，A 为初级消费者，B、C 为次级消费者，D 为三级消费者，因此可能存在的食物网为：。(2)图中丙为分解者，通过呼吸作用产生二氧化碳，甲通过光合作用或化能合成作用吸收二氧化碳。(3)生产者固定的太阳能总量为该生态系统的总能量。食物链中由于一个营养级同化的能量除了自身呼吸消耗外，还有一部分未被利用及流向分解者，导致能量流动逐级递减。(4)该生态系统中 B 与 D 均为消费者，可能存在的信息传递类型有物理信息、化学信息和行为信息等，由于生态系统具有自我调节能力，某种生物大量减少时，仍能保持生态系统的稳定。答案：(1)分解(或呼吸)光合作用(或光合作用和化能(2)分解者合成作用)(3)甲通过光合作用固定的太阳能的总量一个营养级同化的能量除了自身呼吸消耗外，还有一部分未被利用及流向分解者(4)物理、化学、行为信息自我调节能力(或抵抗力稳定性)