《金版新学案》2011高三生物一轮 课时4 生态系统的功能和稳定性课件 必修8.ppt

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1、v课时4生态系统的功能和稳定性v一、能量流动v1概念：生态系统中能量的输入、传递和散失的过程。v2流经生态系统的总能量：固定的太阳能总量。v流动渠道：和。v3每一营养级中能量去向：(1) v ；(2)流向下一营养级；(3) 的分解。生产者生产者食物链食物链食物网食物网各营养级生物的呼吸各营养级生物的呼吸作用作用分解者分解者v4特点v：能量只能沿着食物链由低营养级流向高营养级。单向流动单向流动v5研究意义：帮助人们合理地调整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益的部分。v1一般的食物链为什么不超过五个营养级？v2次级消费者排出的粪便中的能量来自第几营养级？v二、物质循环v1概念

2、v(1)物质：组成生物体的等化学元素。v(2)循环：无机环境v(3)范围：v2特点：具有，又称生物地球化学循环；同时还具有 的特点。C、H、O、N、P、S生物群落生物群落生物圈生物圈全球性全球性反复利用循环流动反复利用循环流动v3碳循环v(1)范围：在生物群落与无机环境之间的循环。v(2)形式：在生物群落与无机环境间以的形式循环，在生物群落内以 的形式进行传递。v(3)温室效应v形成原因：煤和石油短时间内大量燃烧，导致大气中的含量迅速增加。v危害：加快极地冰川的融化，导致海平面上升，对陆地生态系统和人类的生存构成威胁。CO2CO2有机物有机物v三、生态系统的稳定性v1概念：生态系统所具有的保持

3、或恢复自身结构和 v 相对稳定的能力。v2抵抗力稳定性v(1)概念：生态系统抵抗外界干扰并使自身结构和功能保持原状的能力。功能功能v(2)原理：生态系统内部具有一定的。v(4)特点：调节能力有一定限度，超过此限度，则生态系统的稳定性就遭到破坏。自动调节能力自动调节能力v3恢复力稳定性v(1)概念：生态系统在遭到外界干扰因素破坏以后恢复原状的能力。v(2)原理：生态系统具有恢复的能力。v(3)包括：河流生态系统自身的净化作用。v4关系：抵抗力稳定性较高的生态系统，恢复力稳定性较低；反之亦然。原状原状v3森林、草原、苔原生态系统的抵抗力稳定性和恢复力稳定性各是怎样的？vv思考探讨提示：v1生态系统

4、中能量传递效率最高是20%，传到第五营养级时就不足以再维持一个营养级。v2第2营养级。v3森林生态系统的抵抗力稳定性强，恢复力稳定性弱；草原生态系统的抵抗力稳定性弱，恢复力稳定性强；苔原生态系统的稳定性都弱。v一、生态系统的能量流动v1对能量流动的理解v“能量流动”是生态系统的基本功能之一，能量是维持生态系统存在和发展的动力。起点起点生产者生产者源头源头阳光阳光能量输能量输入入相关生理过程相关生理过程光合作用、化能合成作光合作用、化能合成作用用总能量总能量生产者固定的太阳能总生产者固定的太阳能总量量能量的能量的传递传递传递形式：有机物传递形式：有机物传递渠道：沿食物链和传递渠道：沿食物链和食物

5、网食物网能量的能量的散失散失相关生理过程相关生理过程细胞呼吸细胞呼吸形式形式热能热能能量流动特点能量流动特点逐级递减；单向流逐级递减；单向流动动能量传递效率能量传递效率10%20%v2.能量流动的特点v(1)单向流动原因v食物链各营养级的顺序是不可逆转的，这是长期自然选择的结果；v各营养级的能量总是趋向于以细胞呼吸产生热能而散失掉。v(2)逐渐递减，传递效率为10%20%。v原因是：v各营养级的生物都会因细胞呼吸消耗相当大的一部分能量；v各营养级总有一部分生物未被下一个营养级的生物所利用。v3能量流动模型生态金字塔类型、含义v不同的生态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

6、定量研究生态系统的直观体现。类型类型项目项目 能量金字塔能量金字塔数量金字塔数量金字塔生物量金字塔生物量金字塔形状形状类型项目类型项目 能量金字塔能量金字塔数量金字塔数量金字塔生物量金字塔生物量金字塔特点特点正金字塔形正金字塔形一般为正金字塔一般为正金字塔形，有时会出现形，有时会出现倒金字塔形，如倒金字塔形，如树上昆虫与鸟的树上昆虫与鸟的数量关系数量关系正金字塔形正金字塔形象征含义象征含义能量沿食物链流能量沿食物链流动过程中具有逐动过程中具有逐级递减的特性级递减的特性生物个体数目在生物个体数目在食物链中随营养食物链中随营养级升高而逐级递级升高而逐级递减减生物量生物量(现存生现存生物有机物的总物

7、有机物的总质量质量)沿食物链沿食物链流动逐级递减流动逐级递减每一级含义每一级含义食物链中每一营食物链中每一营养级生物所含能养级生物所含能量的多少量的多少每一营养级生物每一营养级生物个体的数目个体的数目每一营养级生每一营养级生物的总生物量物的总生物量v1.下图为生态系统中能量流动图解部分示意图，各代表一定的能量值，下列各项中不正确的是()v下列说法正确的是()v在入射的太阳能中，生产者只利用了其中的1%左右v分解者可利用来自各营养级转移到A中的所有能量v消费者营养级别越高，可利用的总能量越多v当人们把生产者当作食物时，比起其他营养级，可获得更多的能量vABvC Dv【解析】在入射的太阳能中，生产

8、者利用的能量为100%1%，故正确；转移到A中的所有能量中，各营养级生物呼吸消耗的部分不能再被分解者利用，另外也可能有部分形成化石燃料等而未被分解者利用，故错误；能量流动是逐级递减的，消费者营养级别越高，可利用的总能量越少，故也错误；当人们把生产者当作食物时，食物链缩短，能量散失减少，比其他途径获得更多的能量，故正确。 v【答案】Bv二、物质循环与能量流动的区别与联系能量流动能量流动物质循环物质循环形式形式以有机物的形式流动以有机物的形式流动因不同元素而异，如碳以因不同元素而异，如碳以CO2形形式循环式循环特点特点单向流动，逐级递减单向流动，逐级递减物质被反复利用，即具有循环性物质被反复利用，

9、即具有循环性和全球性和全球性范围范围生态系统的各个营养级生态系统的各个营养级生物圈内，具有全球性生物圈内，具有全球性联系联系二者是生态系统的主要功能，同时进行，相互依存，不可分割二者是生态系统的主要功能，同时进行，相互依存，不可分割二者均开始于生产者，通过光合作用合成有机物固定太阳能，然二者均开始于生产者，通过光合作用合成有机物固定太阳能，然后沿共同的渠道后沿共同的渠道食物链食物链(网网)一起运行一起运行能量的固定、储存、转移和释放，离不开物质的合成与分解等过能量的固定、储存、转移和释放，离不开物质的合成与分解等过程程物质作为能量的载体，使能量沿着食物链物质作为能量的载体，使能量沿着食物链(网

10、网)流动流动能量作能量作为动力，使物质能不断地在生物群落和无机环境之间循环为动力，使物质能不断地在生物群落和无机环境之间循环往返往返v(1)物质循环中起决定作用的是生物群落。v参与无机环境中物质与生物体内生命物质相互转化的生理过程，主要有光合作用、化能合成作用、细胞呼吸等。v(2)有些物质不能进行正常的物质循环，如一些重金属、化学农药(如DDT)等污染物，化学性质稳定，不易分解，通过食物链在生物体内大量积聚，这个过程叫做生物富集作用。营养级越高，生物体内含量越多。v2(2009年苏、锡、常、镇)如下图为生态系统中碳循环的模式图。相关叙述正确的是()vA代表生产者，5可以代表化能合成作用vB碳元

11、素在、间以含碳有机物的形式传递vC在食物链中占有碳元素最多的营养级可能是vD、中含有的有机物可以作为动力来促进碳元素在群落和环境之间循环v【解析】此题为图像综合题，考查生态系统中碳循环的相关知识。代表生产者，代表消费者，是分解者，是环境中的二氧化碳，碳元素在、之间以含碳有机物的形式传递，中生产者是其他营养级的能量来源，因此含碳元素最多，碳元素在太阳能的推动下进入生物界。v【答案】Cv三、生态系统的稳定性v1稳定性的表现v(1)结构相对稳定：动植物种类及数量保持相对稳定。v(2)功能相对稳定：物质和能量的输入、输出相对平衡。v2稳定性两个方面的区别与联系抵抗力稳定性抵抗力稳定性恢复力稳定性恢复力

12、稳定性区区别别实质实质保持自身结构功能相对稳定保持自身结构功能相对稳定恢复自身结构功能相对稳恢复自身结构功能相对稳定定核心核心抵抗干扰、保持原状抵抗干扰、保持原状遭到破坏、恢复原状遭到破坏、恢复原状影响影响因素因素一般地说，生态系统中物种一般地说，生态系统中物种丰富度越大，营养结构越复丰富度越大，营养结构越复杂，抵抗力稳定性越高杂，抵抗力稳定性越高一般地说，生态系统中物一般地说，生态系统中物种丰富度越小，营养结构种丰富度越小，营养结构越简单，恢复力稳定性越越简单，恢复力稳定性越高高联系联系相反关系，抵抗力稳定性强的生态系统，恢复力稳定相反关系，抵抗力稳定性强的生态系统，恢复力稳定性差，反之亦然

13、性差，反之亦然二者是同时存在于同一系统中的两种截然不同的作用二者是同时存在于同一系统中的两种截然不同的作用力，它们相互作用共同维持生态系统的稳定力，它们相互作用共同维持生态系统的稳定v3.稳定性与营养结构的关系v(2)自动调节能力与自身的成分和营养结构成正相关。v(3)自动调节能力与抵抗力稳定性成正相关，与恢复力稳定性成负相关。v(4)抵抗力稳定性高低比较：生物圈海洋生态系统热带雨林温带草原极地荒漠。v恢复力稳定性正好与其相反。v(5)某一生态系统在彻底破坏之前，受的外界干扰遭到一定程度的破坏而恢复的过程，应视为抵抗力方面的稳定性，如河流轻度污染的净化；若遭到彻底破坏，则恢复过程应为恢复力稳定

14、性，如火灾后草原的恢复等 v3(2009年安徽皖南八校联考二)下列关于生态系统自我调节能力的叙述中，错误的是()vA在森林中，当害虫增加时食虫鸟也会增多，这样害虫种群的增长就受到抑制，这属于生物群落内的负反馈调节vB负反馈调节在生态系统中普遍存在，它是生态系统自我调节能力的基础vC生物群落与无机环境之间不存在负反馈调节vD生态系统的自我调节能力不是无限的，当外界干扰因素的强度超过一定限度时，生态系统的自我调节能力会迅速丧失v【解析】不仅生物群落内部存在负反馈调节，而且生物群落与无机环境之间也存在负反馈调节，例如，一场火过后，森林中生物种群密度降低，但由于阳光充沛，土壤中无机养料增多，许多种子萌

15、发后，迅速长成新植株。v【答案】Cv (2009年重庆理综)下图是某森林生态系统物质和能量流向示意图，h、i、j、k表示不同用途的有机物(j是未利用部分)，方框大小表示使用量，下列叙述正确的是v()vA进入该生态系统的CO2量与各h产生的CO2总量相等vB生产者中i的量大于被初级消费者同化的有机物的量vC流向分解者的k可被生产者直接吸收利用vD流经该生态系统的物质和能量可循环利用v【解析】h 是该营养级通过呼吸散失的能量，i及其他中的一部分是流入到下一营养级的能量，k是流向分解者体内的能量。因每一营养级均有未被利用部分，故进入该生态系统的CO2量大于各h产生的CO2总量；流向分解者体内的能量不

16、能被生产者吸收利用；流经该生态系统的物质是循环的，而能量是单向流动，不可循环的。v【答案】Bv 有关能量流动计算题的解题方法归纳如下：v(2009年福建理综)下列有关生态系统稳定性的叙述，不正确的是()vA生态系统具有自我调节能力，这是生态系统稳定性的基础vB生态系统内部结构与功能的协调，可以提高生态系统稳定性vC生物多样性对维持生态系统稳定性具有重要作用，体现了其间接价值vD生态系统中的组成成分越多，食物网越复杂，生态系统恢复力稳定性就越强v【解析】生态系统生物种类越多、营养结构越复杂，抵抗力稳定性就越强，恢复力稳定性就越弱。v【答案】Dv小生态瓶的制作及应用v(1)原理：生态系统的物种组成

17、、营养结构和非生物因素与其稳定性密切相关。将少量植物、以该植物为食的动物和其他非生物物质放入一个密闭的广口瓶中形成一个小生态瓶。v(2)应用v利用制作小生态瓶的实验方法，验证或探究生态系统各成分的作用。v利用此方法，观察验证生态系统组成成分的不可缺少性。v利用此方法可观察影响生态系统稳定性的因素。v为观察生态系统的稳定性，设计4个密闭、透明的生态瓶，各瓶内的组成和条件见下表。经过一段时间的培养和观测后，发现甲瓶是最稳定的生态系统。生态系统组成生态系统组成光光水水草草藻类藻类浮游浮游动物动物小小鱼鱼泥沙泥沙生态生态瓶编瓶编号号甲甲乙乙丙丙丁丁v注：“”表示有，“”表示无。v请回答以下问题：v(1

18、)乙瓶中，藻类的种群密度变化趋势为_，原因是v_。v(2)丙瓶比甲瓶有较多的有机物，原因是_。v(3)丁瓶与甲瓶相比，氧气含量_，原因是_。v(4)根据观测结果，得出结论：v_；v_。v【解析】密闭生态瓶的稳定性，取决于该生态系统生物种类和数量的合理搭配。生产者进行光合作用，消耗水中的二氧化碳，释放出氧气，同时将无机物转化成有机物，为消费者浮游动物和小鱼提供氧气和食物。泥沙中含有微生物分解者，可将水中的有机物分解成无机物，实现瓶内物质循环。 乙瓶缺光，丙瓶缺分解者，两者都不能长久地维持稳定，甲瓶无小鱼较丁瓶有小鱼稳定的原因可能是生态瓶较小，小鱼的存在和长大会引起生物间的竞争加剧，打破原有的平衡

19、。v【答案】(1)下降缺乏光照情况下藻类不能进行光合作用，不能生长(2)缺乏泥沙，分解者数量太少(3)减少消费者较多，消耗较多的氧气(4)生态系统应该具有生产者、消费者和分解者以及非生物的物质和能量(太阳能)生产者、消费者以及分解者之间应保持适宜比例，以维持生态系统的相对稳定v1(2009年江苏)下列4种现象中，不适宜用生态系统中能量流动规律进行合理分析的是()vA虎等大型肉食动物容易成为濒危物种vB蓝藻易在富营养化水体中爆发vC饲养牛、羊等动物，成本低、产量高vD巨大的蓝鲸以微小的浮游动物为食v【解析】水体富营养化导致蓝藻爆发是因为水体为蓝藻提供了大量的N、P等矿质元素，并未涉及能量流动问题

20、。能量流动的渠道是食物链，且能量沿食物链传递时，具有单向性和逐级递减的特点，所以食物链越短，能量损失越少。A、C、D均可以利用能量流动规律分析。v【答案】Bv2(2009年海南)假设将水稻田里的杂草全部清除掉，稻田生态系统中()vA水稻害虫密度将下降vB能量流动的营养级数减少vC水稻固定的太阳能增加vD物种多样性上升v【解析】水稻与杂草为竞争关系，二者争夺稻田中的光照、水分、矿质元素等，除去杂草，使能量更多地流向水稻，有利于水稻对太阳能的固定。v【答案】Cv3(2009年广东生物)为加强水体治理，珠江流域某城市构建了较大面积的人工湿地。v(1)当污染物随水流进入该湿地时，湿地水体中碳元素的迁移

21、和转化途径如下图。请用箭头和文字补充虚线框中的碳转化途径。v(2)一段时间后，湿地中出现了轮虫等浮游动物，可控制绿藻等浮游植物的增殖；管理员还放养了一些鱼和鸭，为城市增添自然气息。请写出可能存在的食物链(两条)。v(3)如果含有重金属的工业废水进入该系统，请根据生态学基本原理，指出可能产生哪些负面影响。 v【解析】(1)碳在无机环境和生物群落之间主要以CO2的形式进行循环。CO2通过黑藻、绿藻等呼吸作用及分解者(如好氧细菌、厌氧细菌)的分解作用，由生物群落进入无机环境。v(2)由“轮虫等浮游动物，可控制绿藻等浮游植物的增殖”可知，轮虫与绿藻之间为捕食关系，鸭捕食鱼，鱼捕食黑藻。v(3)若含有重

22、金属的工业废水进入该系统，通过黑藻、绿藻等生产者的自养过程，重金属就会进入食物链，依据生物富集原理，重金属可能对人的健康产生影响。因重金属无法降解，故易造成二次污染。v【答案】(1)v(2)绿藻轮虫鱼，黑藻鱼鸭v(3)重金属进入食物链，危害人体健康；重金属无法降解，易发生二次污染。v4(2009年全国卷)某种植玉米的农场，其收获的玉米子粒即作为鸡的饲料，也可作为人的粮食，玉米的秸秆则加工成饲料喂牛，生产的牛和鸡供人食用，人、牛、鸡的粪便经过沼气池发酵产生的沼气作为能源，沼渣、沼液作为种植玉米的肥料。据此回答(不考虑空间因素)：v(1)请绘制由鸡、牛、玉米和人组成的食物网。v(2)牛与鸡之间 _

23、(有、无)竞争关系，理由是_。人与鸡的种间关系是 _，人与牛的种间关系是_。v(3)流经该农场生态系统的总能量来自_所固定的_，无机环境中的碳以_形式进入该人工群落。v(4)假设该农场将生产玉米的1/3作为饲料养鸡，2/3供人食用，生产出的鸡供人食用。现调整为2/3的玉米养鸡，1/3供人食用，生产出的鸡仍供人食用。理论上，该农场供养的人数将_(增多、不变、减少)，理由是_v【解析】(1)分析题意，鸡、牛、玉米和人组成的食物网是v(2)牛与鸡之间所需食物资源不同(牛食玉米秸秆、鸡食玉米子粒)，所以它们之间无竞争关系，人与鸡之间构成捕食与竞争的关系，人与牛之间构成捕食关系。v(3)流经一个生态系统的总能量是生产者固定的全部太阳能，因此，流经该农场生态系统的总能量来自玉米所固定的太阳能，无机环境中的碳是以CO2的形式通过绿色植物的光合作用进入该人工群落的。v(4)依题意，理论上该农场供养的人数将减少，因为改变用途的1/3玉米被鸡食用后，在鸡这一环节散失了一部分能量，导致人获得的能量减少。v【答案】(1)v(2)无它们所需食物资源不同(或牛食玉米秸秆、鸡吃玉米子粒)捕食与竞争捕食(3)玉米(其他合理答案也可)太阳能CO2(4)减少改变用途的1/3玉米被鸡食用后，在鸡这一环节散失了一部分能量，导致人获得的能量减少