高考生物 第五章 生态系统及其稳定性 第2讲 生态系统的能量流动和物质循环课件.ppt
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1、第五章第五章 生态系统及其稳定性生态系统及其稳定性课前自习课堂导学课后提升第2讲 生态系统的能量流动和物质循环一、生态系统的能量流动1能量流动的概念及过程(1)概念:生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程称为生态系统的能量流动。(2)过程:输入第一营养级的能量,一部分在生产者的细胞呼吸中以热能的形式散失了,一部分用于生产者的生长、发育和繁殖等生命活动,储存在植物体的有机物中。构成植物体的有机物中的能量,一部分随着残枝败叶等被分解者分解而释放出来;另一部分则被初级消费者摄入体内,这样,能量就流入了第二营养级。能量在第三、四营养级的变化与第二营养级的情况大致相同。2能量流动的特点(1)美国生
2、态学家林德曼研究发现,生态系统的能量流动具有两个特点:第一,生态系统中能量流动是单向的;第二,能量在流动过程中逐级递减。考题精编考题精编要点要点一一1511要点要点二二610速效训练速效训练要点要点三三(2)一般来说,输入到某一营养级的能量中,只有10%20%的能量能够流到下一个营养级,也就是说,能量在相邻两个营养级间的传递效率大约是10%20%。(3)如果将单位时间内各个营养级所得到的能量数值由低到高绘制成图,可形成一个金字塔图形,叫做能量金字塔。从中可以看出,在一个生态系统中,营养级越多,在能量流动过程中消耗的能量就越多。生态系统中的能量流动一般不超过45个营养级。3能量流动的意义研究生态
3、系统的能量流动,可以帮助人们科学规划,设计人工生态系统,使能量得到最有效的利用。还可以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。考题精编考题精编要点要点一一1511要点要点二二610速效训练速效训练要点要点三三二、生态系统的物质循环1生态系统的物质循环的概念组成生物体的C、H、O、N、P、S等元素,都不断进行着从无机环境到生物群落,又从生物群落到无机环境的循环过程,这就是生态系统的物质循环。这里所说的生态系统,指的是地球上最大的生态系统生物圈,其中的物质循环具有全球性,因此又叫生物地球化学循环。2碳循环(1)循环过程碳从无机环境进入生物群落的主要方式:
4、生产者的光合作用、化能合成作用;碳从生物群落进入无机环境的主要方式:生产者、消费者的呼吸作用,分解者的分解作用,化石燃料的燃烧。考题精编考题精编要点要点一一1511要点要点二二610速效训练速效训练要点要点三三(2)循环形式:碳在生物群落与无机环境之间的循环主要是以CO2的形式进行;碳在生物群落中主要以有机物的形式传递。(3)碳循环的特点:具有全球性。(4)温室效应形成原因:化石燃料短时间内大量燃烧使大气中CO2含量迅速增加,打破了生物圈中碳循环的平衡。危害:加快冰川的融化,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。3生态系统的物质循环和能量流动的关系物质作为能量的载体,使能量沿
5、着食物链流动;能量作为动力,使物质能够不断地在生物群落和无机环境之间循环往返。考题精编考题精编要点要点一一1511要点要点二二610速效训练速效训练要点要点三三考点访谈一、理解生态系统的能量流动1能量流动的过程能量是维持生态系统存在和发展的动力。能量流动是生态系统的主要功能之一。(1)能量流动的源头是阳光(光能)。(2)能量的输入(阳光生物群落)相关的生理过程:绿色植物的光合作用将光能转换为化学能。输入的总值:绿色植物通过光合作用固定的光能的总量。(3)能量的传递途径:能量是以物质的形式沿着食物链或食物网这一主渠道传递的。能量的分流:每一营养级的生物获得的能量可分为以下三部分:考题精编考题精编
6、要点要点一一1511要点要点二二610速效训练速效训练要点要点三三a被该营养级生物细胞呼吸消耗一部分能量,其中产生的ATP用于生命活动,热能从生物群落中散失到大气中。b进入下一营养级的能量(最高营养级生物除外)。c动植物遗体、残枝落叶、粪便等被分解者分解利用。(4)能量的散失形式:热能主要途径:细胞呼吸散失能量的产生:通过生产者、消费者、分解者的细胞呼吸分解有机物而产生。 2能量流动的特点(1)单向流动食物链中,相邻营养级生物的吃与被吃关系不可逆转,因此能量不能倒流,这是长期自然选择的结果。各营养级的能量总有一部分通过细胞呼吸以热能的形式散失掉,这些能量是无法再利用的。(2)逐级递减每个营养级
7、的生物总有一部分能量不能被下一营养级利用。各个营养级的生物都会因细胞呼吸消耗相当大的一部分能量。各营养级中的能量都要有一部分流入分解者。考题精编考题精编要点要点一一1511要点要点二二610速效训练速效训练要点要点三三3生物金字塔不同的金字塔能形象地说明营养级与能量、生物量、数量之间的关系,是定量研究生态系统的直观体现。考题精编考题精编要点要点一一1511要点要点二二610速效训练速效训练要点要点三三4.生态系统能量流动过程中的能量计算(1)求最值问题已知最高营养级生物的量考题精编考题精编要点要点一一1511要点要点二二610速效训练速效训练要点要点三三(2)能量在生态系统中的传递效率问题解决
8、这类问题必须清楚每个营养级能量的来源和去路。对于第一营养级,能量的来源是太阳能,流入第一营养级的能量是生产者固定的太阳能,能量的分配为三部分:呼吸消耗一部分能量、传递给下一营养级一部分能量、传给分解者一部分能量。对于第二营养级,能量来自第一营养级,能量的分配和第一营养级相同。各个营养级之间能量传递效率等于这个营养级同化的能量与前一营养级同化的能量的比。(3)能量在食物网中传递的计算在食物网中,处在比较高营养级的生物可以从多条食物链获得食物来源,因此首先要根据题意确定每条食物链传递给这种生物的能量的比例,然后再进行有关的计算。考题精编考题精编要点要点一一1511要点要点二二610速效训练速效训练
9、要点要点三三典例精析1(2009南京三模)下图是某湖泊生态系统能量流动的定量分析图解。图中A、B、C代表三个营养级,数字均为实际测得的能量值,单位为百万千焦。已知该生态系统受到的太阳辐射能量为118872百万千焦,但其中118761百万千焦的能量未被利用。请回答:(1)请将流经该生态系统的总能量填写在图中的方框内,这部分能量是所固定的太阳能。(2)能量从第一营养级到第二营养级的转化效率是_%,从第二营养级到第三营养级的转化效率是_%。考题精编考题精编要点要点一一1511要点要点二二610速效训练速效训练要点要点三三 (3)次级消费者通过异化作用消耗的能量占其同化作用所得到的能量的百分比是_。(
10、4)由上图可知,下个营养级不能得到上个营养级的全部能量,原因有:各营养级生物体内的大量能量被_;上个营养级的部分能量_;还有少数能量被_利用。解析:从图中A、B、C三者关系分析得出:A是第一营养级(生产者);B是第二营养级(初级消费者);C是第三营养级(次级消费者)。现根据图中数值计算与解答如下:(1)流经该生态系统的总能量为:118872百万千焦(太阳辐射能量)118761百万千焦(未被群落固定的能量)111百万千焦,这部分能量是生产者所固定的。考题精编考题精编要点要点一一1511要点要点二二610速效训练速效训练要点要点三三(2)从A到B的能量转化效率为15/111100%13.5%,从B
11、到C的能量转化效率为3/15100%20%。(3)C异化作用消耗的能量占其同化作用所得到能量的百分比是1.8/3100%60%。(4)下一个营养级不能得到上一个营养级全部能量的原因有:各营养级生物体内的大量能量被呼吸作用消耗掉了;上一个营养级的部分能量未被下一个营养级利用;少数能量被分解者利用。答案:(1)A(111)生产者(2)13.520(3)60%(4)呼吸作用消耗未被下一个营养级利用分解者考题精编考题精编要点要点一一1511要点要点二二610速效训练速效训练要点要点三三变式演练1(2010广东调研)对生态系统中能量流动的研究可以从种群、食物链和生态系统三个层次上进行。某生态学家为研究能
12、量流动,做了以下实验:以一定速率加入单细胞藻喂养水蚤(通常全部被水蚤吃掉),并以不同速率移走水蚤,同时测定移走不同年龄的个体对转化效率(移走水蚤的量/添加的单细胞藻量)的影响,结果如下图所示,请回答:考题精编考题精编要点要点一一1511要点要点二二610速效训练速效训练要点要点三三(1)水蚤在生态系统中属于(成分),该实验研究的是在层次上的能量流动分析。(2)研究表明水蚤的收获量总是远小于取食量,主要原因是,这体现了能量流动的特点是。(3)实验结果表明移走成年个体比移走幼年个体转化效率高,原因是研究结果表明,转化效率与有关。这项研究对渔业生产所具有的指导意义是。答案:(1)消费者种群(2)水蚤
13、的呼吸消耗逐级递减(3)移走成年个体使种群年龄组成趋向增长型,有利于种群增长(4)移走比率和移走水蚤的年龄适时、适量捕捞成年鱼,放养幼年鱼,以提高能量转化效率,促进渔业生产考题精编考题精编要点要点一一1511要点要点二二610速效训练速效训练要点要点三三考点访谈二、生态系统物质循环的分析1理解物质循环的概念物质循环的概念:是指在生态系统中,组成生物体的C、H、O、N、P、S等化学元素不断在进行着无机环境到生物群落,又从生物群落到无机环境的循环过程。物质循环带有全球性,故又称为生物地球化学循环。物质循环的对象:构成生物体的基本元素(C、H、O、N、P、S等),而不是指这些元素构成的生物体特有的糖
14、类、蛋白质、脂肪等有机物的循环。物质循环的渠道:食物链和食物网。物质循环的特点:全球性、反复性、循环性。2碳循环自然界中碳循环过程如下图所示:考题精编考题精编要点要点一一1511要点要点二二610速效训练速效训练要点要点三三(1)碳在无机环境中存在形式主要是碳酸盐和CO2;在生物群落中的存在形式主要是含碳有机物。(2)碳的循环形式:CO2在生物群落与无机环境之间的循环是以CO2的形式进行的,在生物群落内部的流动是以有机物的形式进行的。(3)碳的循环依赖的生物生理作用:CO2进入生物群落是通过自养型生物完成的,主要是绿色植物的光合作用及化能合成作用(如硝化细菌的硝化作用)。生物群落中的有机物的碳
15、是通过生物的呼吸作用和微生物的分解作用将有机物彻底分解成CO2和H2O归还到无机环境中。图示如下:考题精编考题精编要点要点一一1511要点要点二二610速效训练速效训练要点要点三三3碳循环平衡的破坏导致温室效应随着工业的迅速发展,人类大量燃烧煤炭等化石燃料,使地层中经千百万年形成的、循环缓慢的碳元素在很短时间内释放出来,使大气中CO2的含量持续升高;同时大面积乱砍滥伐,使植被面积锐减,从而导致气温升高的温室效应。防止或减缓温室效应的主要措施有:改善能源结构,开发新能源(核能、水能等),尽量减少煤炭的燃烧量;大力推行植树造林活动。考题精编考题精编要点要点一一1511要点要点二二610速效训练速效
16、训练要点要点三三典例精析2(2010中山统考)下图是生态系统的碳循环示意图,请回答: (1)生态系统中碳循环首先依赖于_。(2)图中分解者通过_和_两种分解方式将生物组织内的碳返回大气中。(3)图中A里的碳,除碳酸盐外,还通过_返回到大气中。(4)生态系统中,碳元素主要以_形式进行循环,碳循环的进行伴随着能量流动,但由于生物体不能在代谢中利用_,因而能量流动具有_的特点。考题精编考题精编要点要点一一1511要点要点二二610速效训练速效训练要点要点三三解析:(1)绿色植物通过光合作用把无机环境中的CO2合成含碳有机物,同时把光能转变为化学能,储存在有机物中。因此碳循环首先依赖于绿色植物的光合作
17、用。(2)分解者的分解作用其实就是分解者的细胞呼吸,它有两种类型,即有氧呼吸和无氧呼吸。(3)图A中的碳,除碳酸盐外,就是煤、石油、天然气等化石燃料,通过燃烧产生CO2又回到大气中。(4)碳在无机环境与生物群落之间是以CO2的形式进行循环的。生态系统中的能量最终以热能的形式散失,由于生物体在代谢过程中不能直接利用热能,因而能量是单向流动的。答案:(1)绿色植物的光合作用(2)有氧呼吸无氧呼吸(3)燃烧(4)CO2热能单向流动 考题精编考题精编要点要点一一1511要点要点二二610速效训练速效训练要点要点三三考题精编考题精编要点要点一一1511要点要点二二610速效训练速效训练要点要点三三变式演
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