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1、第2 3节生态系统的功能 能量流动与物质循环 一 能量流动的概念和过程1 概念 生态系统中能量的 和 的过程 2 过程 1 输入过程 主要是生产者的 输入 传递 转化 散失 光合作用 2 起点 从 固定太阳能开始 总能量为生产者所固定的全部太阳能 3 传递途径 和 4 散失 通过 以 的形式散失掉 生产者 食物链 食物网 细胞呼吸 热能 二 能量流动的特点1 单向流动 沿食物链由低营养级流向高营养级 不能逆转 也不能 2 逐级递减 能量在沿食物链流动的过程中是 的 传递效率大约为 3 能量金字塔 将单位时间内各个营养级所得到的能量数值 绘制成图 所形成的一个金字塔图形 循环流动 逐级减少 10
2、 20 由低到高 三 研究能量流动的意义1 帮助人们科学规划 设计 使能量得到最有效的利用 2 帮助人们合理地 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 四 物质循环指组成生物体的 等元素 都不断进行着从 到 又从 到 的循环过程 又称为 人工生态系统 调整 C H O N P S 无机环境 生物群落 生物群落 无机环境 生物地球化学循环 五 物质循环的实例 碳循环1 无机环境中存在形式 和碳酸盐 2 生物群落中主要存在形式 3 特点 具有 4 能量流动与物质循环的不同点 无机环境中的物质可以被生物群落 能量流动则是 的 CO2 有机物 全球性 反复利用 逐级递减 单向流
3、动 六 物质循环与能量流动的关系物质作为能量的 使能量沿着 流动 能量作为 使物质能够不断地在 和无机环境之间循环往返 载体 食物链 网 动力 生物群落 一 生态系统能量流动过程分析能量流动和图解 1 能量流动的起点 生产者 主要是植物 固定太阳能 2 能量流动的渠道 食物链和食物网 3 能量流动中能量形式的变化 太阳光能 生物体有机物中的化学能 热能 最终散失 4 能量在食物链中流动的形式是 有机物 食物 中的化学能 5 能量散失的主要途径 细胞呼吸 包括各营养级生物本身的呼吸及分解者的呼吸 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 1 能量来源 生产者的能量来自于
4、太阳能 各级消费者的能量一般来自上一个营养级 同化量 摄入量 粪便中所含能量 2 能量去路 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 每个营养级生物一部分能量流到后一个营养级中 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 未利用能量 现存量 最终被分解者利用 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流向该消费者的能量 也就是该营养级的总能量 1 2010年南京调研 下图为某生态系统能量流动示意图 单位 kJ 下列说法正确的是 A 图中A所固定的能量
5、是B C的能量之和B 若C增加1kJ 则需要消耗A约42kJC B营养级的个体数量一定多于C营养级的个体数量D B的数量越多 则C获得的能量越少 解析 根据生态系统能量流动的特点及能量传递效率可知 A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 若C增加1KJ 要消耗A为 答案 B 二 能量流动的极值计算1 在能量流动的相关问题中 若题干中未作具体说明 则一般认为能量传递的最低效率为10 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级生物的能量时 若求 最多 值 则说明较低营养级的能量按 最低
6、效率传递 若求 最 至 少 值 则说明较低营养级生物的能量按 最高 效率传递 3 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 最多 值 则说明较低营养级的能量按 最高 效率传递 若求 最 至 少 值 则说明较低营养级生物的能量按 最低 效率传递 具体规律如下 2 如果一个人的食物有1 2来自绿色植物 1 4来自小型肉食动物 1 4来自植食物动物 假如能量传递效率为10 食物链关系如下图 那么该人每增加1千克体重 约需消耗植物 A 10千克B 28千克C 100千克D 280千克 解析 由题干可获得的信息有 能量在传递过程中的效率为10 不同食物所占的比例不同 解答本题时应根据食物链
7、明确人是最高营养级 占有三个不同的营养级 获取能量的途径有三条 根据人获取能量的比例和食物来源进行相关计算 答案 D 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CO2的形式进行的 碳元素在生物群落中的传递 主要靠食物链和食物网 传递形式为有机物 3 大气中CO2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 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
8、单向的 3 2010年烟台诊断测试 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 A 过程代表绿色植物的光合作用B 图中A B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D 农业生产中的中耕松土可以增大 过程 解析 在生物圈碳循环过程中 大气中的CO2只有通过生产者才能进入生物群落 故B为生产者 为绿色植物光合作用 故A错 C和A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素在很短时间内释放出来 使大气层中CO2迅速增加形成 温室效应 故C对 为消费者的呼吸作用 与松土无关 答案 C 实验 土壤微生物的分解作用1 实验原理 1 土壤中存在种类 数目
9、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者 2 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 水分等生态因子相关 2 实验流程 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 其他实验条件和步骤如下表所示 哪种实验方案能达到目的 A 方案一B 方案二C 方案三D 三个方案都不能达到 答案 C 2009年重庆高考题 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 A 进入该生态
10、系统的CO2量与各h产生的CO2总量相等B 生产者中i的量大于被初级消费者同化的有机物的量C 流向分解者的k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 自主探究 B 解析 据图判断 h表示各营养级呼吸消耗的有机物 i表示被下一营养级摄入的有机物 k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CO2量即生产者固定的CO2量 大于各营养级的h分解消耗产生的CO2总量 A选项错误 流向分解者的有机物 k 经分解者分解为CO2和无机盐后才能被生产者利用 C项错误 在生态系统中 物质可循环利用 能量只能单向传递 不能循环利用 D项错误 如右图为生态系统中碳循环的模式
11、图 1 2 3 4分别代表生态系统的不同成分 下列相关叙述正确的是 A 1代表生产者 5可以代表化能合成作用B 碳元素在1 2 3 4间以含碳有机物的形式传递C 该图中营养级别最高的生物是4D 碳元素在该图所示食物链中的流动是单向的 自主探究 D 解析 题干中明确指出1 2 3 4为生态系统的四种成分 分析箭头指向不难判断出4应为大气中的二氧化碳库 进而推知1为生产者 2为消费者 3为分解者 则5和7为呼吸作用 6为光合作用或化能合成作用 因此A选项错误 碳元素在l 2 3之间是以含碳有机物的形式传递 但在1 2 3与4之间都是以二氧化碳的形式传递 故B选项错误 在一个食物链中 营养级别最高的
12、是动物 而4表示的是非生物环境 故C选项错误 由于食物链是单向的 因此碳元素在食物链中的流动也是单向的 故D选项正确 1 除图中所示的途径外 还有什么途径可增加来源的 2 碳元素是以什么形式由 流向 的 提示 1 大气中CO2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 三是化石燃料的燃烧 2 碳元素是以有机物的形式由植物流向消费者的 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 请绘制由
13、鸡 牛 玉米和人组成的食物网 2 牛与鸡之间 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 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 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会 增多 不变 减少 理由是 解析 1 据题干所述 将鸡 牛 玉米和人之间的食物关系画出即可得图解如右图 2 因为牛食玉米秸秆 鸡吃玉米子粒 所以牛与鸡之间无竞争关系 人吃鸡 为捕食关系 人与鸡又共食玉米子粒 两者之间又存在竞争关系
14、 人吃牛 为捕食关系 流经一个生态系统的总能量是该生态系统中生产者所固定的太阳能的总量 所以流经该生态系统的总能量是玉米固定的太阳能的总量 无机环境中的碳是以二氧化碳的形式被生产者利用而进入生物群落的 4 能量沿食物链传递的过程中是逐级递减的 所以改变用途的1 3玉米被鸡食用后 在鸡这一环节散失了一部分能量 导致人获得的总能量减少 使农场供养的人数减少 答案 1 2 无它们所需食物资源不同 牛食玉米秸秆 鸡吃玉米子粒 捕食与竞争捕食 3 玉米 其他合理答案也给分 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 导致人获得的总能量减少 1 2009年广东理科基
15、础 右图为某一生态系统的能量金字塔 其中 分别代表不同的营养级 E1 E2代表能量的形式 下列叙述正确的是 A 是初级消费者B 为分解者C E1为太阳能 E2为热能D 能量可在食物链中循环利用 解析 从能量流动方向看 食物链应该是 故 是生产者 为三级消费者 能量在食物链中是单向流动 逐级递减的 只有C符合题意 答案 C 2 2009年江苏高考题 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 A 虎等大型肉食动物容易成为濒危物种B 蓝藻易在富营养化水体中爆发C 饲养牛 羊等动物 成本低 产量高D 巨大的蓝鲸以微小的浮游动物为食 解析 生态系统中的能量是沿食物链从低营养级到高营
16、养级单向流动的 且逐级递减 富营养化水体中爆发蓝藻是N P含量过多导致的 答案 B 3 2007年高考四川卷 在社会主义新农村建设中 四川某地通过新建沼气池和植树造林 构建了新型农业生态系统 如下图所示 下列有关叙述不正确的是 A 该生态系统中 处于第二营养级的生物有人和家禽家畜B 该生态系统中 人的作用非常关键 植物是主要成分C 该生态系统的建立 提高了各营养级间的能量传递效率D 沼气池的建造和植树造林 提高了该生态系统的稳定性 解析 本题主要考查生态系统的相关知识 在生态系统中 能量传递效率为10 20 该生态系统的作用只是实现了能量的多级利用 使能量流向对人们更有益的部分 答案 C 4 高考广东卷 在自然生态系统中 物质是能量的载体 下列叙述正确的是 A 能量可驱动物质循环B 物质和能量可循环利用C 能量只能在食物链中流动D 能量和生物数量金字塔均可倒置 解析 本题考查能量流动 物质循环的知识及其相互关系 在自然生态系统中 能量作为动力推动物质循环 能量流动主要沿着食物链和食物网这两种渠道进行 能量流动的明显特点是单向流动 逐级递减 不能循环利用 能量金字塔也不可倒置 答案 A
