4.2生态系统的稳态第一讲生态系统中的能量流动和物质循环课件(苏教必修3).ppt

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1、创新演练创新演练大冲关大冲关第第四四章章生生态态系系统统的的稳稳态态自主预习自主预习抓基础抓基础名师点拨名师点拨释疑难释疑难NO.1NO.1设计设计1 1设计设计2 2NO.2NO.2演练演练1 1演练演练2 2合作学习合作学习探新知探新知第第二二节节生生态态系系统统的的稳稳态态第一第一讲讲生态生态系统系统中的中的能量能量流动流动和物和物质循质循环环第一讲生态系统中的能量流动和物质第一讲生态系统中的能量流动和物质 循环循环 一、生态系统的能量流动一、生态系统的能量流动 (1)(1)概念：生态系统中能量的概念：生态系统中能量的 、传递和、传递和 的过程。的过程。(2)(2)过程：过程：能量来源：

2、能量来源：。总能量：生产者总能量：生产者 的太阳能。的太阳能。途径：途径：和和 。(3)(3)特点：特点：和和 ，由一个营养级传递，由一个营养级传递到下一个营养级的能量平均为到下一个营养级的能量平均为10%10%左右。左右。(4)(4)研究意义：提高生态系统研究意义：提高生态系统 效率，使能量流效率，使能量流向对人类最有益的部分。向对人类最有益的部分。输入输入散失散失太阳光能太阳光能固定固定食物链食物链食物网食物网单向流动单向流动逐级递减逐级递减能量转化能量转化 二、生态系统的物质循环二、生态系统的物质循环 1 1物质循环的概念物质循环的概念 生态系统的物质循环又称为生态系统的物质循环又称为

3、循环，是指循环，是指生态系统中，组成生物体的生态系统中，组成生物体的 ，不断往返于不断往返于 和和 之间。之间。2 2物质循环与能量流动的关系物质循环与能量流动的关系 物质循环和能量流动紧密相连，物质循环的动力来自物质循环和能量流动紧密相连，物质循环的动力来自 ，而物质又是能量的，而物质又是能量的 。生物地球化学生物地球化学C C、H H、O O、N N、P P、CaCa等元素等元素无机环境无机环境生物群落生物群落能量能量载体载体 3 3水循环水循环 水循环受到太阳能、大气环流等因素的影响，水循环受到太阳能、大气环流等因素的影响，和和 是水循环过程中的主要环节，植物的是水循环过程中的主要环节，

4、植物的 对水对水循环有重要的促进作用。循环有重要的促进作用。降水降水蒸发蒸发蒸腾作用蒸腾作用 4 4碳循环碳循环 碳主要存在于碳主要存在于 和和 中，其余的主要中，其余的主要以以COCO2 2形式存在于水圈和大气圈中。形式存在于水圈和大气圈中。5 5氮循环氮循环 大气中的氮主要以大气中的氮主要以 的形式存在，只有通过固氮的形式存在，只有通过固氮作用作用(固氮、固氮、固氮和固氮和 固氮等固氮等)才能将游离才能将游离的氮转变为可被植物吸收与利用的的氮转变为可被植物吸收与利用的 和和 等物质。等物质。岩石圈岩石圈化石燃料化石燃料氮气氮气生物生物工业工业光电光电硝酸盐硝酸盐氨氨1 1判断下列说法的正误

5、判断下列说法的正误(1)(1)生态系统中的各个生物都需要能量，能量是维持生态系生态系统中的各个生物都需要能量，能量是维持生态系 统稳态的动力。统稳态的动力。()(2)(2)生态系统中的能量流动只包括能量的输入和散失过程。生态系统中的能量流动只包括能量的输入和散失过程。()(3)(3)太阳辐射到地面的能量是流经生态系统的总能量。太阳辐射到地面的能量是流经生态系统的总能量。()(4)(4)降水和蒸发是水循环过程的主要环节。降水和蒸发是水循环过程的主要环节。()(5)(5)碳循环主要依靠生产者的光合作用和分解者的分解作用。碳循环主要依靠生产者的光合作用和分解者的分解作用。()(6)(6)反硝化细菌可

6、以把硝酸盐转化为氮返回大气。反硝化细菌可以把硝酸盐转化为氮返回大气。()(7)(7)过多的氮磷流入水体，使藻类大量繁殖，有利于生态系过多的氮磷流入水体，使藻类大量繁殖，有利于生态系 统的稳态。统的稳态。()答案：答案：(1)(1)(2)(2)(3)(3)(4)(4)(5)(5)(6)(6)(7)(7)2 2初级消费者体内的能量，其去路不包括下列哪项初级消费者体内的能量，其去路不包括下列哪项 ()A A被次级消费者获得被次级消费者获得 B B被第二营养级的其他生物获得被第二营养级的其他生物获得 C C通过自身呼吸作用消耗通过自身呼吸作用消耗 D D被分解者通过呼吸作用散发到环境中去被分解者通过呼

7、吸作用散发到环境中去 解析：解析：流经每一营养级的能量有三个去路：流经每一营养级的能量有三个去路：用于自身呼用于自身呼吸消耗；吸消耗；被下一营养级同化；被下一营养级同化；被分解者分解以热能形被分解者分解以热能形式散失。式散失。答案：答案：B B3 3根据生态学原理，要使能量流经食物链的总消耗量降到根据生态学原理，要使能量流经食物链的总消耗量降到 最低，应采取下列哪种食物结构最低，应采取下列哪种食物结构 ()A A以淡水养殖的鱼类为主以淡水养殖的鱼类为主 B B以家畜的肉类为主以家畜的肉类为主 C C以谷类和植物蛋白为主以谷类和植物蛋白为主 D D以禽类的肉和蛋白质为主以禽类的肉和蛋白质为主 解

8、析：解析：植物属于第一营养级，若以植物为食，其食物链植物属于第一营养级，若以植物为食，其食物链最短，能量流经该食物链时总消耗量最低。最短，能量流经该食物链时总消耗量最低。答案：答案：C C4 4关于碳循环的叙述，错误的是关于碳循环的叙述，错误的是 ()A A碳在无机环境与生物群落之间以碳在无机环境与生物群落之间以COCO2 2的形式进行循的形式进行循 环环 B B生态系统的各种成分都参与碳循环过程生态系统的各种成分都参与碳循环过程 C C大气中的大气中的COCO2 2要变成含碳有机物只能通过绿色植物要变成含碳有机物只能通过绿色植物 的光合作用的光合作用 D D如果碳循环过程不能进行，生态系统将

9、会被破坏如果碳循环过程不能进行，生态系统将会被破坏 解析：解析：硝化细菌等通过化能合成作用也能将大气中的硝化细菌等通过化能合成作用也能将大气中的 CO CO2 2转变成含碳的有机物。转变成含碳的有机物。答案：答案：C C 探究探究1.1.试总结能量流动的特点。试总结能量流动的特点。提示提示 单向流动；逐级递减。单向流动；逐级递减。探究探究2.2.不同的生态金字塔能形象地说明营养级与能量、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，请填写下表中空缺的内容。生物量、数量之间的关系，请填写下表中空缺的内容。类类型型项项目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

10、量金字塔形状形状类类型型项项目目能量金能量金字塔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正金字塔形塔形一般一般为为正金字塔形，有正金字塔形，有时时会出会出现现倒金字塔形，倒金字塔形，如一棵如一棵树树与与树树上昆虫及上昆虫及鸟鸟的数量关系的数量关系一般一般为为正金字塔正金字塔形形类类型型项项目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象征含象征含义义能量沿食物能量沿食物链链流流动过动过程中具有程中具有 生物生物 在在食物食物链链中随中随营营养养级级升高而逐升高而逐级递级递减减生物量生物量(现现存生存生物有机物的物有机物的总质总质量量)沿食物沿食物链链

11、流流动动逐逐级递级递减减每一每一阶阶含含义义食物食物链链中每一中每一营营养养级级生物所含能生物所含能量的多少量的多少每一每一营营养养级级生物生物个体的数目个体的数目每一每一营营养养级级生物生物的的 逐级逐级递递减的减的特性特性个体数目个体数目总总生物量生物量探究探究3.3.用图解表示生物圈中碳循环的过程。用图解表示生物圈中碳循环的过程。提示提示 例例11(2010(2010海南高考海南高考)(1)(1)碳在生物群落与无机环碳在生物群落与无机环境之间的循环主要以境之间的循环主要以_的形式进行。驱动整个生态的形式进行。驱动整个生态系统运转的能量主要来源于系统运转的能量主要来源于_的太阳能。的太阳能

12、。(2)(2)分解者通过分解者通过_和和_的方式将有机物分的方式将有机物分解成解成COCO2 2等释放到无机环境中。等释放到无机环境中。(3)(3)右图所示的食物网中共有右图所示的食物网中共有_条食条食物链，其中初级消费者是物链，其中初级消费者是_。(4)(4)如果环境中的某种有毒物质在生物体内既不能分如果环境中的某种有毒物质在生物体内既不能分解，也不能排出体外，则该物质经解，也不能排出体外，则该物质经_的传递后，便的传递后，便可在不同的生物体内积累。因此，通常生物所在的可在不同的生物体内积累。因此，通常生物所在的_越高，该有毒物质在其体内的积累量越大。越高，该有毒物质在其体内的积累量越大。解

13、析解析(1)(1)碳在生物群落与无机环境间主要以碳在生物群落与无机环境间主要以COCO2 2形形式循环驱动生态系统运转的能量主要来自于绿色植物式循环驱动生态系统运转的能量主要来自于绿色植物(生生产者产者)固定的太阳能。固定的太阳能。(2)(2)分解者通过有氧呼吸和无氧呼吸两种方式将有机分解者通过有氧呼吸和无氧呼吸两种方式将有机物分解为无机物。物分解为无机物。(3)(3)图中显示了图中显示了3 3条食物链，兔、鼠为初级消费者。条食物链，兔、鼠为初级消费者。(4)(4)有毒难溶物质沿食物链具生物放大作用，生物所有毒难溶物质沿食物链具生物放大作用，生物所处的营养级越高，有毒物质在其体内积累量越大，对

14、其毒处的营养级越高，有毒物质在其体内积累量越大，对其毒害作用越强。害作用越强。答案答案(1)CO(1)CO2 2绿色植物固定绿色植物固定(或光合作用固定或光合作用固定)(2)(2)有氧呼吸无氧呼吸有氧呼吸无氧呼吸(或发酵或发酵)(3)3(3)3兔和鼠兔和鼠(4)(4)食物链营养级食物链营养级 例例22分析下面碳循环示意图并据图回答问题：分析下面碳循环示意图并据图回答问题：(1)(1)从微观上看，过程从微观上看，过程是在细胞内是在细胞内_中进行中进行的；过程的；过程主要是在细胞内主要是在细胞内_中进行的。中进行的。(2)(2)岩石圈中的碳以岩石圈中的碳以_形式贮存，故不直接形式贮存，故不直接参与

15、碳循环。水圈中碳的存在形式主要是参与碳循环。水圈中碳的存在形式主要是_。(3)(3)由图中可见，碳循环带有由图中可见，碳循环带有_性，属于气体性，属于气体型循环。型循环。(4)(4)碳从无机环境中进入生物群落的途径碳从无机环境中进入生物群落的途径是是_；除此之外，某些生物还可通过；除此之外，某些生物还可通过_使使碳从无机环境进入生物群落；碳从无机环境进入生物群落；表示的是表示的是_关系。关系。表示表示_。(5)(5)参与过程参与过程的生物的新陈代谢类型有的生物的新陈代谢类型有_，它们与同区域中的动植物共同构，它们与同区域中的动植物共同构成了成了_。(6)(6)如果大气层中的如果大气层中的COC

16、O2 2增多，则产生增多，则产生_效应。效应。(7)(7)从上图可知，减缓温室效应的最关键的措施是：从上图可知，减缓温室效应的最关键的措施是：_；_；_。(8)(8)碳循环的进行伴随着碳循环的进行伴随着_；但由于生物；但由于生物体不能在代谢中利用体不能在代谢中利用_，因而能量流动具有，因而能量流动具有_的特点。的特点。(9)(9)若图中若图中的种群及相互间的关系的种群及相互间的关系如右图，能量传递效率按如右图，能量传递效率按10%10%计算，设计算，设E E种群含碳量为种群含碳量为5.85.810109 9 kg kg；B B种群含碳种群含碳量为量为1.31.310108 8 kg kg；则；

17、则A A种群含碳量的值约为种群含碳量的值约为_。是通过绿色植物的光合作用将大气中的碳固定到是通过绿色植物的光合作用将大气中的碳固定到植物体内，转化为有机物的。植物体内，转化为有机物的。过程过程是通过分解者的分解作用将动物尸体以及植是通过分解者的分解作用将动物尸体以及植物的残枝落叶等分解为物的残枝落叶等分解为COCO2 2等释放到无机环境中，这些分等释放到无机环境中，这些分解者的同化类型是异养型，异化类型是需氧型、厌氧型解者的同化类型是异养型，异化类型是需氧型、厌氧型或兼性厌氧型。或兼性厌氧型。从图中看出，导致大气中从图中看出，导致大气中COCO2 2增多的因素可能是增多的因素可能是过程过程减弱

18、或在一定程度上受阻，即绿色植物减少，也可能是减弱或在一定程度上受阻，即绿色植物减少，也可能是过程增强，即化石燃料的大量燃烧。因此减少温室效应应过程增强，即化石燃料的大量燃烧。因此减少温室效应应从这两方面考虑。从这两方面考虑。生态系统中的能量最终以热能形式散失，由于生物体生态系统中的能量最终以热能形式散失，由于生物体在代谢过程中不能直接利用热能，因而能量流动的特点是在代谢过程中不能直接利用热能，因而能量流动的特点是逐级递减、单向流动。逐级递减、单向流动。答案答案(1)(1)叶绿体线粒体叶绿体线粒体(2)(2)无机盐无机盐(碳酸盐碳酸盐)HCOHCO(3)(3)全球全球(4)(4)光合作用化能合成

19、作用捕食分解者的分解作用光合作用化能合成作用捕食分解者的分解作用(5)(5)异养需氧型、异养厌氧型和异养兼性厌氧型生物群落异养需氧型、异养厌氧型和异养兼性厌氧型生物群落(6)(6)温室温室(7)(7)保护植被，大力植树造林，提高森林覆盖率保护植被，大力植树造林，提高森林覆盖率严格控制化石燃料的燃烧，并提高能源利用率严格控制化石燃料的燃烧，并提高能源利用率开发除化石燃料以外的诸如水能、核能、太阳能等新能源，开发除化石燃料以外的诸如水能、核能、太阳能等新能源，切实减少切实减少COCO2 2的排放量的排放量(8)(8)能量流动热能单向流动、逐级递减能量流动热能单向流动、逐级递减(9)4.5(9)4.

20、510107 7 kg kg 1 1分析每个营养级的能量来源和去路分析每个营养级的能量来源和去路 (1)(1)每个营养级的能量来源分析：每个营养级的能量来源分析：生产者的能量主要来自太阳能。生产者的能量主要来自太阳能。各级消费者的能量来自上一个营养级，流入各级消各级消费者的能量来自上一个营养级，流入各级消费者的总能量是指各级消费者进行同化作用过程中所同化费者的总能量是指各级消费者进行同化作用过程中所同化的物质中含有的总能量；消费者粪便中所含有的能量不能的物质中含有的总能量；消费者粪便中所含有的能量不能计入该生物所同化物质中的能量，而属于上一营养级的同计入该生物所同化物质中的能量，而属于上一营养

21、级的同化量。化量。分解者的能量来自生产者和消费者。分解者的能量来自生产者和消费者。(2)(2)每个营养级的能量去路分析：每个营养级的能量去路分析：被该营养级生物呼吸作用分解消耗一部分，其中产生被该营养级生物呼吸作用分解消耗一部分，其中产生的的ATPATP用于各项生命活动，热能从生物群落散失到大气中。用于各项生命活动，热能从生物群落散失到大气中。进入下一个营养级的生物进入下一个营养级的生物(最高营养级生物除外最高营养级生物除外)。动植物遗体、残枝落叶等被分解者分解利用。动植物遗体、残枝落叶等被分解者分解利用。2 2有关碳循环示意图中生态系统成分的判断有关碳循环示意图中生态系统成分的判断 (1)(

22、1)首先判断双箭头的两端是生产者和首先判断双箭头的两端是生产者和大气中的大气中的COCO2 2库，除双箭头外生产者库，除双箭头外生产者(A)(A)只只有出发箭头，大气有出发箭头，大气(B)(B)只有接受箭头。只有接受箭头。(2)(2)消费者消费者(C)(C)接受一个箭头而出发两个，分解者接受一个箭头而出发两个，分解者(D)(D)则则接受两个出发一个，两者之间物质流动方向是从消费者接受两个出发一个，两者之间物质流动方向是从消费者(C)(C)到分解者到分解者(D)(D)。(3)(3)在具体物质循环图中特别注意化石燃料等其他环节，在具体物质循环图中特别注意化石燃料等其他环节，在在(1)(1)、(2)

23、(2)的基础上灵活判断。的基础上灵活判断。3 3生态系统中的能量流动和物质循环的关系生态系统中的能量流动和物质循环的关系(物质循物质循环以碳循环为例环以碳循环为例)物质循环和能量流动的关系总结如下表：物质循环和能量流动的关系总结如下表：项项目目能量流能量流动动碳循碳循环环形式形式以有机物以有机物为载为载体体以以COCO2 2形式循形式循环环特点特点单单向流向流动动、逐、逐级递级递减减物物质质被反复利用，具有循被反复利用，具有循环环性性范范围围生生态态系系统统的各的各营营养养级级生物圈内，具全球性生物圈内，具全球性项项目目能量流能量流动动联联系系两者同两者同时进时进行，相互依存，不可分割。如行，

24、相互依存，不可分割。如图图：能量流能量流动动不能离开物不能离开物质质循循环环而而单单独独进进行，能量的固行，能量的固定、定、储储存、存、转转移和移和释释放，离不开物放，离不开物质质的合成和分解的合成和分解联联系系物物质质是能量的是能量的载载体，使能量沿着食物体，使能量沿着食物链链(网网)流流动动；能；能量作量作为动为动力，使物力，使物质质能不断地在生物群落和无机能不断地在生物群落和无机环环境之境之间间循循环环往返往返生生态态系系统统中的各种中的各种组组成成分成成分非生物的物非生物的物质质和能量、和能量、生生产产者、消者、消费费者和分解者，正是通者和分解者，正是通过过能量流能量流动动和物和物质质循循环环才才紧紧密密联联系在一起，形成一个系在一起，形成一个统统一的整体一的整体点击下图进入点击下图进入 演练演练1 1点击下图进入点击下图进入 演练演练2 2