2011高考生物第一轮复习 第5章 第2、3节生态系统的功能——能量流动与物质循环精品课件 新人教版必修3.ppt
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1、第第2、3节生态系统的功能节生态系统的功能能能量流动与物质循环量流动与物质循环一、能量流动的概念和过程一、能量流动的概念和过程1概念:概念:生态系统中能量的生态系统中能量的_、_、_和和_的过程。的过程。2过程过程(1)输入过程:主要是生产者的输入过程:主要是生产者的_。输入输入传递传递转化转化散失散失光合作用光合作用(2)起点:从起点:从_固定太阳能开始,总能量固定太阳能开始,总能量为生产者所固定的全部太阳能。为生产者所固定的全部太阳能。(3)传递途径:传递途径:_和和_。(4)散失:通过散失:通过_,以,以_的形式散失的形式散失掉。掉。生产者生产者食物链食物链食物网食物网细胞呼吸细胞呼吸热
2、能热能二、能量流动的特点二、能量流动的特点1单向流动:单向流动:沿食物链由低营养级流向高营沿食物链由低营养级流向高营养级,不能逆转;也不能养级,不能逆转;也不能_。2逐级递减:逐级递减:能量在沿食物链流动的过程中能量在沿食物链流动的过程中是是_的,传递效率大约为的,传递效率大约为_。3能量金字塔:能量金字塔:将单位时间内各个营养级所将单位时间内各个营养级所得到的能量数值得到的能量数值_绘制成图,所形成绘制成图,所形成的一个金字塔图形。的一个金字塔图形。循环流动循环流动逐级减少逐级减少10%20%由低到高由低到高三、研究能量流动的意义三、研究能量流动的意义1帮助人们科学规划,设计帮助人们科学规划
3、,设计_,使能量得到最有效的利用。使能量得到最有效的利用。2帮助人们合理地帮助人们合理地_生态系统中能量流生态系统中能量流动关系,使能量持续高效地流向对人类最有动关系,使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。益的部分。四、物质循环四、物质循环指组成生物体的指组成生物体的_等元等元素,都不断进行着从素,都不断进行着从_到到_,又从又从_到到_的循环过程,又的循环过程,又称为称为_。人工生态系统人工生态系统调整调整C、H、O、N、P、S无机环境无机环境生物群落生物群落生物群落生物群落无机环境无机环境生物地球化学循环生物地球化学循环五、物质循环的实例五、物质循环的实例碳循环碳循环1无机环境中存在形式
4、:无机环境中存在形式:_和碳酸盐。和碳酸盐。2生物群落中主要存在形式:生物群落中主要存在形式:_。3特点:特点:具有具有_。4能量流动与物质循环的不同点:能量流动与物质循环的不同点:无机环境无机环境中的物质可以被生物群落中的物质可以被生物群落_,能量流,能量流动则是动则是_、_的。的。CO2有机物有机物全球性全球性反复利用反复利用逐级递减逐级递减单向流动单向流动六、物质循环与能量流动的关系六、物质循环与能量流动的关系物质作为能量的物质作为能量的_,使能量沿着,使能量沿着_流动;能量作为流动;能量作为_,使物质能,使物质能够不断地在够不断地在_和无机环境之间循环和无机环境之间循环往返。往返。载体
5、载体食物链食物链(网网)动力动力生物群落生物群落一、生态系统能量流动过程分析一、生态系统能量流动过程分析能量流动和图解:能量流动和图解:1能量流动的起点:能量流动的起点:生产者生产者(主要是植物主要是植物)固固定太阳能。定太阳能。2能量流动的渠道:能量流动的渠道:食物链和食物网。食物链和食物网。3能量流动中能量形式的变化:能量流动中能量形式的变化:太阳光能太阳光能生物体有机物中的化学能生物体有机物中的化学能热能热能(最终散失最终散失)。4能量在食物链中流动的形式是:能量在食物链中流动的形式是:有机物有机物(食物食物)中的化学能。中的化学能。5 5能量散失的主要途径:能量散失的主要途径:细胞呼吸
6、细胞呼吸(包括各包括各营养级生物本身的呼吸及分解者的呼吸营养级生物本身的呼吸及分解者的呼吸)。能。能量散失的主要形式:热能。量散失的主要形式:热能。6能量在流经每一营养级时的分流问题分析能量在流经每一营养级时的分流问题分析(1)能量来源能量来源生产者的能量来自于太阳能。生产者的能量来自于太阳能。各级消费者的能量一般来自上一个营养级各级消费者的能量一般来自上一个营养级(同化量同化量=摄入量摄入量-粪便中所含能量粪便中所含能量)。(2)能量去路能量去路每个营养级生物细胞呼吸产生的能量一部每个营养级生物细胞呼吸产生的能量一部分用于生命活动,另一部分以热能散失。分用于生命活动,另一部分以热能散失。每个
7、营养级生物一部分能量流到后一个营每个营养级生物一部分能量流到后一个营养级中。养级中。每个营养级生物的遗体、粪便、残枝败叶每个营养级生物的遗体、粪便、残枝败叶中的能量被分解者分解而释放出来。中的能量被分解者分解而释放出来。未利用能量未利用能量(现存量:最终被分解者利用,现存量:最终被分解者利用,因此,也可归为因此,也可归为)。消费者摄食的能量等于消费者同化的能量加消费者摄食的能量等于消费者同化的能量加上粪便中的能量,粪便中的能量属于上一营上粪便中的能量,粪便中的能量属于上一营养级的遗体,消费者同化的能量即是上一营养级的遗体,消费者同化的能量即是上一营养级流向该消费者的能量,也就是该营养级养级流向
8、该消费者的能量,也就是该营养级的总能量。的总能量。1(2010年南京调研年南京调研)下图为某生态系统能量下图为某生态系统能量流动示意图流动示意图(单位:单位:kJ)。下列说法正确的是。下列说法正确的是()A图中图中A所固定的能量是所固定的能量是B、C的能量之和的能量之和B若若C增加增加1 kJ,则需要消耗,则需要消耗A约约42 kJCB营养级的个体数量一定多于营养级的个体数量一定多于C营养级的营养级的个体数量个体数量DB的数量越多,则的数量越多,则C获得的能量越少获得的能量越少【解析解析】根据生态系统能量流动的特点及根据生态系统能量流动的特点及能量传递效率可知,能量传递效率可知,A选项错误;初
9、级消费者选项错误;初级消费者的多少,理论上并不影响相邻营养级间能量的多少,理论上并不影响相邻营养级间能量的传递效率,因此次级消费者获得的能量还的传递效率,因此次级消费者获得的能量还是相对稳定的,据图中能量传递效率可知,是相对稳定的,据图中能量传递效率可知,若若C增加增加1 KJ,要消耗,要消耗A为:为:【答案答案】B二、能量流动的极值计算二、能量流动的极值计算1在能量流动的相关问题中,若题干中未作在能量流动的相关问题中,若题干中未作具体说明,则一般认为能量传递的最低效率具体说明,则一般认为能量传递的最低效率为为10%,最高效率是,最高效率是20%。2在已知较高营养级生物的能量求较低营养在已知较
10、高营养级生物的能量求较低营养级生物的能量时,若求级生物的能量时,若求“最多最多”值,则说明值,则说明较低营养级的能量按较低营养级的能量按“最低最低”效率传递;若效率传递;若求求“最最(至至)少少”值,则说明较低营养级生物的值,则说明较低营养级生物的能量按能量按“最高最高”效率传递。效率传递。3已知较低营养级生物的能量求较高营养级已知较低营养级生物的能量求较高营养级生物的能量时,若求生物的能量时,若求“最多最多”值,则说明较值,则说明较低营养级的能量按低营养级的能量按“最高最高”效率传递;若求效率传递;若求“最最(至至)少少”值,则说明较低营养级生物的能值,则说明较低营养级生物的能量按量按“最低
11、最低”效率传递。具体规律如下:效率传递。具体规律如下:2如果一个人的食物有如果一个人的食物有1/2来自绿色植物,来自绿色植物,1/4来自小型肉食动物,来自小型肉食动物,1/4来自植食物动物,来自植食物动物,假如能量传递效率为假如能量传递效率为10%。食物链关系如下。食物链关系如下图,那么该人每增加图,那么该人每增加1千克体重,约需消耗植千克体重,约需消耗植物物()A10千克千克B28千克千克C100千克千克 D280千克千克【解析解析】由题干可获得的信息有:能量由题干可获得的信息有:能量在传递过程中的效率为在传递过程中的效率为10%;不同食物所;不同食物所占的比例不同。解答本题时应根据食物链明
12、占的比例不同。解答本题时应根据食物链明确人是最高营养级,占有三个不同的营养级,确人是最高营养级,占有三个不同的营养级,获取能量的途径有三条,根据人获取能量的获取能量的途径有三条,根据人获取能量的比例和食物来源进行相关计算。比例和食物来源进行相关计算。【答案答案】D三、生态系统的碳循环三、生态系统的碳循环1大气中的碳元素进入生物群落,是通过植大气中的碳元素进入生物群落,是通过植物的光合作用或化能合成作用而实现的。物的光合作用或化能合成作用而实现的。2碳在生物群落和无机环境之间循环是以碳在生物群落和无机环境之间循环是以CO2的形式进行的。碳元素在生物群落中的的形式进行的。碳元素在生物群落中的传递,
13、主要靠食物链和食物网,传递形式为传递,主要靠食物链和食物网,传递形式为有机物。有机物。3大气中大气中CO2的来源有三个:一是分解者的的来源有三个:一是分解者的分解作用;二是动植物的呼吸作用;分解作用;二是动植物的呼吸作用;三是化石燃料的燃烧。三是化石燃料的燃烧。4实现碳在生物群落和无机环境之间进行循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。环的关键是生产者和分解者。5碳在无机环境与生物群落之间传递时,只碳在无机环境与生物群落之间传递时,只有生产者与无机环境之间的传递是双向的,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。其他各成分间的传递均是单向的。3
14、.(2010年烟台诊断测试年烟台诊断测试)如右图所示生物圈中如右图所示生物圈中碳元素的循环过程,下列有关叙述正确的是碳元素的循环过程,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绿色植物的光合作用B图中图中A、B分别代表消费者和生产者分别代表消费者和生产者C温室效应主要是由过程造成的温室效应主要是由过程造成的D农业生产中的中耕松土可以增大过程农业生产中的中耕松土可以增大过程【解析解析】在生物圈碳循环过程中,大气中在生物圈碳循环过程中,大气中的的CO2只有通过生产者才能进入生物群落,只有通过生产者才能进入生物群落,故故B为生产者,为绿色植物光合作用,故为生产者,为绿色植物光合作用
15、,故A错。错。C和和A分别代表消费者和分解者。化石燃分别代表消费者和分解者。化石燃料大量燃烧,使地层中千百万年积累的碳元料大量燃烧,使地层中千百万年积累的碳元素在很短时间内释放出来,使大气层中素在很短时间内释放出来,使大气层中CO2迅速增加形成迅速增加形成“温室效应温室效应”,故,故C对。为消对。为消费者的呼吸作用,与松土无关。费者的呼吸作用,与松土无关。【答案答案】C 实验:土壤微生物的分解作用实验:土壤微生物的分解作用1实验原理实验原理(1)土壤中存在种类、数目繁多的细菌、真菌土壤中存在种类、数目繁多的细菌、真菌等微生物,它们在生态系统中的成分为分解等微生物,它们在生态系统中的成分为分解者
16、。者。(2)分解者的作用是将环境中的有机物分解为分解者的作用是将环境中的有机物分解为无机物,其分解速度与环境中的温度、水分无机物,其分解速度与环境中的温度、水分等生态因子相关。等生态因子相关。2实验流程实验流程案例案例1 1案例案例2 2实验假设实验假设微生物能分解落微生物能分解落叶使之腐烂叶使之腐烂微生物能分解淀粉微生物能分解淀粉实实验验设设计计实验组实验组 对土壤高温处理对土壤高温处理A杯中加入杯中加入30 mL土土壤浸出液壤浸出液对照组对照组 对土壤不做任何对土壤不做任何处理处理B杯中加入杯中加入30 mL蒸馏蒸馏水水自变量自变量 土壤中是否含微土壤中是否含微生物生物是否含有微生物是否含
17、有微生物案例案例1案例案例2实验实验现象现象在相同时间内实在相同时间内实验组落叶腐烂程验组落叶腐烂程度小于对照组度小于对照组AA1不变色不变色A2产生砖红色沉产生砖红色沉淀淀BB1变蓝变蓝B2不变色不变色结论结论分析分析微生物对落叶有分解微生物对落叶有分解作用作用土壤浸出液中的微土壤浸出液中的微生物能分解淀粉生物能分解淀粉某生物兴趣小组的同学为了证明某种细菌某生物兴趣小组的同学为了证明某种细菌对植物树叶的分解作用,提出了三种实验方对植物树叶的分解作用,提出了三种实验方案。其共同之处是:将同一种树的落叶分成案。其共同之处是:将同一种树的落叶分成甲、乙两等份,实验过程保持树叶湿润。其甲、乙两等份,
18、实验过程保持树叶湿润。其他实验条件和步骤如下表所示。哪种实验方他实验条件和步骤如下表所示。哪种实验方案能达到目的案能达到目的()序号序号实验处理实验处理甲甲乙乙方案一方案一无菌条件无菌条件自然条件自然条件方案二方案二先灭菌,再放于适先灭菌,再放于适宜条件下宜条件下自然条件自然条件方案三方案三先灭菌,再放于适先灭菌,再放于适宜条件下宜条件下先灭菌,然后接种某种先灭菌,然后接种某种细菌,最后置于适宜条细菌,最后置于适宜条件下件下A.方案一方案一 B方案二方案二C方案三方案三 D三个方案都不能达到三个方案都不能达到【答案答案】C (2009年重庆高考题年重庆高考题)下图是某森林生下图是某森林生态系统
19、物质和能量流向示意图,态系统物质和能量流向示意图,h、i、j、k表表示不同用途的有机物示不同用途的有机物(j是未利用部分是未利用部分),方框,方框大小表示使用量,下列叙述正确的是大小表示使用量,下列叙述正确的是()A进入该生态系统的进入该生态系统的CO2量与各量与各h产生的产生的CO2总量相等总量相等B生产者中生产者中i的量大于被初级消费者同化的的量大于被初级消费者同化的有机物的量有机物的量C流向分解者的流向分解者的k可被生产者直接吸收利用可被生产者直接吸收利用D流向该生态系统的物质和能量可循环利用流向该生态系统的物质和能量可循环利用【自主探究自主探究】B【解析解析】据图判断,据图判断,h表示
20、各营养级呼吸消表示各营养级呼吸消耗的有机物,耗的有机物,i表示被下一营养级摄入的有机表示被下一营养级摄入的有机物,物,k表示通过生物的遗体、粪便等流入分解表示通过生物的遗体、粪便等流入分解者的有机物。进入该生态系统的者的有机物。进入该生态系统的CO2量即生产量即生产者固定的者固定的CO2量,大于各营养级的量,大于各营养级的h分解消耗分解消耗产生的产生的CO2总量,总量,A选项错误;流向分解者的选项错误;流向分解者的有机物有机物(k)经分解者分解为经分解者分解为CO2和无机盐后才能和无机盐后才能被生产者利用,被生产者利用,C项错误;在生态系统中,物项错误;在生态系统中,物质可循环利用,能量只能单
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