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1、课标版 生物 第29讲生态系统的功能与稳定性,知识一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.概念理解,2.第一营养级能量分析 3.消费者能量分析,(1)从上述图解可以得到:摄入量=同化量+粪便量。 (2)在各营养级中,能量的几个去路:通过呼吸作用以热能的形式散失;被下一营养级生物利用;被分解者利用;未被利用。 4.特点:单向流动和逐级递减。,5.研究意义 (1)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。 (2)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。 二、生态系统的物质循环 1.物质循环 (1)概念:组成生物体的
2、各种元素在生物群落与无机环境间不断地循环的过程。 (2)特点:全球性、反复利用、循环流动。 (3)与能量流动的关系:二者同时进行,相互依存,不可分割。,(4)意义:通过能量流动和物质循环使生态系统中的各种组成成分紧密地联系在一起,形成一个统一整体。 2.碳循环 (1)碳在无机环境中的存在形式:CO2和碳酸盐。 (2)碳在无机环境与生物群落之间的循环形式:CO2(主要)。 (3)碳在生物群落内的传递形式:含碳有机物。 (4)碳循环过程: 无机环境 (CO2形式)生物群落,(有机物形式) 3.温室效应 (1)形成原因:大量化石燃料的燃烧,大气中的CO2含量迅速增加,打 破了生物圈中碳循环的平衡。
3、(2)影响:导致气温升高,加快极地和高山冰川的融化,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。,1.判断有关生态系统能量流动和物质循环叙述的正误。 (1)流经城市生态系统的能量是生产者固定的太阳能。(2014天津理综,3D)() (2)食物链各营养级中10%20%的能量会被分解者利用。(2014江苏单科,10C)() (3)直接以低营养级的生物为食将消耗生态系统更多的能量。(2010江苏单科,11B)() (4)碳在生物群落与无机环境之间的循环主要以CO2的形式进行。(),(5)分解者通过有氧呼吸和无氧呼吸的方式将有机物分解成CO2等释放到无机环境中。() (6)植物可通过呼吸
4、作用和光合作用参与生态系统的碳循环。(2010全国,3D)(),2.如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,下列各项叙述中错误的是() A.生物与生物之间捕食与被捕食的关系不能逆转,所以能量流动具有单向性 B.表示流经生态系统内部的总能量 C.一般情况下,为的10%20%,D.从能量关系看,+,答案B流经生态系统的总能量是生产者固定的太阳能,能量在相邻营 养级之间传递的效率为10%20%。,3.如图是生态系统中的碳循环示意图,请据图回答: (1)此生态系统的能量流动是从固定太阳能开始的。 (2)碳元素在大气中与A、B、C之间的流动是以的形式进行的,在生态系统各成分中A为,B
5、为。 (3)图中DC过程是通过作用实现的,CD过程是通过,作用实现的,BD过程是通过作用实现的。 (4)生物群落中的一部分碳返回大气中,而另一部分则以形式储藏在地层中。碳在无机环境中以和形式存在。 (5)碳循环始终与结合在一起。 答案(1)C生产者 (2)CO2消费者分解者 (3)光合呼吸分解 (4)化石燃料CO2碳酸盐 (5)能量流动 解析在无机环境中,碳以二氧化碳或碳酸盐的形式存在;在生物群落中,碳以含碳有机物的形式存在。在无机环境与生物群落之间,碳主要以二氧化碳的形式进行循环。,知识二生态系统的信息传递与稳定性 一、生态系统的信息传递 1.信息的种类(连线),2.信息传递在生态系统中的作
6、用,3.信息传递在农业生产中的应用 (1)提高农产品或畜产品的产量。如利用模拟的动物信息吸引大量的传粉动物,就可以提高果树的传粉率和结实率。 (2)控制有害动物。如利用昆虫信息素诱捕或警示有害动物,降低害虫的种群密度。 二、生态系统的稳定性 1.概念:生态系统所具有的保持或恢复自身结构和功能相对稳定的能力。 2.形成原因:生态系统内部具有一定的自我调节能力。 3.自我调节能力,(1)实例 (2)基础:负反馈调节,在生态系统中普遍存在。 (3)特点:生态系统的自我调节能力是有限的,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,生态系统难以恢复。,4.类型,5.提高生态系统
7、稳定性的措施 (1)控制对生态系统干扰的程度,对生态系统的利用应适度,不应超 过生态系统的自我调节能力。 (2)对人类利用强度较大的生态系统,应实施相应的物质和能量投入。,1.判断有关信息传递与稳定性叙述的正误。 (1)生态系统通过信息传递调节种间关系。(2014天津理综,3A)() (2)某相对稳定的生态系统中旅鼠的天敌、植物、旅鼠之间数量的变化是一种正反馈调节。(2012 浙江理综,5D)() (3)生态系统具有自我调节能力,这是生态系统稳定性的基础。(2009福建理综,2A)() (4)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。(2009福建理综,2D)(),(
8、5)与自然池塘相比,人工养殖池塘生态系统恢复力稳定性高。2011江苏单科,29(1)() (6)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。(2009福建理综,2B)(),2.下列生产实践措施不是利用生态系统中信息传递的是() A.人工合成性引诱剂,干扰害虫的正常交尾 B.控制日照时间以控制开花时间 C.利用“黑光灯”集中捕杀棉铃虫 D.利用生长素类似物杀死单子叶作物田地中的双子叶杂草 答案D性引诱剂的重要作用是引诱异性个体交尾,生产中常用性引诱 剂干扰害虫正常交尾,降低害虫种群密度;植物的开花需要一定时间的光照,根据对日照长短要求不同,分为长日照植物、短日照植物等,利用植物的这一特
9、点,控制日照时间以控制开花时间;“黑光灯”可以发出较大剂量的紫外线,用来引诱一些对紫外线敏感的害虫,进而将其杀死。,3.如图为某生态系统稳定性图解,对此理解不正确的是() A.a为抵抗力稳定性,b为恢复力稳定性 B.a为恢复力稳定性,b为抵抗力稳定性 C.恢复力稳定性与营养结构呈相反关系 D.抵抗力稳定性与恢复力稳定性呈相反关系,答案B生态系统的稳定性包括抵抗力稳定性和恢复力稳定性。生态 系统营养结构越复杂,抵抗力稳定性就越强,而恢复力稳定性越弱。,4.下列关于生态系统稳定性的叙述中,不正确的是() A.负反馈调节是生态系统具有自我调节能力的基础 B.生态系统“遭到破坏、恢复原状”属于抵抗力稳
10、定性 C.人们对自然生态系统的干扰不应超过其抵抗力稳定性 D.热带雨林营养结构复杂,其恢复力稳定性弱 答案B生态系统“遭到破坏、恢复原状”属于恢复力稳定性。,突破一生态系统的功能 1.能量流动的特点 (1)单向流动 表现:能量只能沿着食物链由低营养级流向高营养级。 原因:生物之间的捕食关系不可逆转。 (2)逐级递减:相邻两个营养级能量传递效率为10%20%,其原因如下: 各营养级生物的呼吸消耗。 生产者的遗体、残枝败叶,消费者的尸体、粪便中的能量被分解者利,用,经分解者的呼吸作用消耗。 还有一部分未利用的能量,即指未被自身呼吸作用消耗,也未被后一个营养级和分解者利用。 2.信息传递与能量流动、
11、物质循环的关系,1.生态系统中能量流动的分析与计算 (1)能量的传递效率为10%20%。 (2)能量传递效率的计算方法:相邻两营养级之间的传递效率=下一营养级同化量某一营养级同化量100%。 (3)能量传递的最值计算 生产者消费者,2.碳循环模式图的变式 (1)碳循环过程示意图 (2)将上图换成字母,有以下三种变式,图1,图1中,A为生产者,B为大气中CO2库,C为消费者,D为分解者。 图2中,A为生产者,B为大气中CO2库,C为初级消费者,D为次级消费者,E为分解者。 图3中,E为生产者,A为大气中CO2库,B、D、F为消费者,C为分解者。,典例1根据图,回答下列与生态有关的问题。,(1)若
12、图1是碳循环示意图,则丁指的是生态系统中的。甲代表的生态系统成分是。若图1中的“”仅表示二氧化碳的流动方向,则不会存在的过程有。 (2)若生产者和消费者之间的食物关系如图2所示,设E种群干物质中蕴藏的,图3,能量为1106 kJ;B种群干物质中蕴藏的能量为2104 kJ,D种群干物质中蕴藏的能量是2.5104 kJ,能量传递效率按20%计算,当A只捕食C时,则A的能量值是。 (3)图3是该生态系统中能量流向蛙类后发生的一系列变化示意图。图中的D表示通过呼吸作用散失的能量,图中ABC表示的含义分别为:A,B,C。当生态系统处于相对稳定状态时,蛙的种群数量一般处于(填“K”或“K/2”)值,此时蛙
13、出生率和死亡率之间的关系是。 解题关键,解析(1)由甲与丁间存在双向箭头,且存在3个指向丁的箭头可确认丁为 “大气中CO2库”,甲为生产者;碳在生物群落内部传递形式为含碳有机物,而不是CO2。(2)E可传向D、B、C的能量总和为110620%=2105(kJ),则C的能量为2105-2104-2.5104=1.55105(kJ),故A只捕食C时,A的能量值为1.5510520%=3.1104(kJ)。(3)摄入量-粪便量=同化量,同化量-呼吸量=用于,生长、发育和繁殖的能量,故图3中A为同化量,B为用于生长、发育、繁殖的能量。C为分解者利用的能量。当生态系统处于稳定状态时,种群数量一般处于K值
14、,此时出生率=死亡率。 答案(1)大气中的二氧化碳库生产者 (2)3.1104 kJ (3)蛙同化的能量用于蛙生长、发育、繁殖的能量分解者利用的能量K出生率=死亡率,1-1如图是生态系统中碳循环示意图,“”表示碳的流动方向,下列说法正确的是() A.图中A是生产者,B、D、E是消费者,C是分解者 B.该生态系统的成分包括A、B、C、D,非生物的物质和能量,C.该生态系统中食物网可表示为:ADEB D.E每增加1 kg的体重,至少需要25 kg的A 答案D 解析图中A是生产者,D、E是消费者,B是分解者,C是大气中CO2库,A项 错误;生态系统的成分包括所有生物和非生物的物质和能量,所以还必须包
15、括E,B项错误;B是分解者,不参与食物链的组成,C项错误;按最高能量传递效率计算,E每增加1 kg的体重,至少需要A为120%20%=25(kg)。,1-2(2014云南师大附中月考,44)图为某生态系统的碳循环示意图,图为该生态系统中部分生物构成的食物网,回答下列有关的问题。,(1)图中构成生物群落的是,与CO2从无机环境进入生物群落有,关的生理活动主要是。其中过程表示作用,大气中CO2的来源除了图中所示之外,还可来自于。 (2)图中有条食物链,处于最高营养级的是。丙和丁的关系是。该食物网中,若生产者固定的总能量为1108 kJ,能量传递效率按10%20%计算,则最高营养级至少能获得kJ的能
16、量。 (3)若由于某种原因,造成图中某种绿色植物的数量锐减,该生态系统中其他生物的数量发生了较大波动后又逐渐趋于稳定,说明生态系统具有能力,这种能力是通过调节来实现的。 答案(1)ABDE光合作用分解者的分解化石燃料的燃烧 (2)4戊捕食和竞争1104,(3)自我调节负反馈 解析(1)生物群落包括生产者(A)、消费者(D、E)和分解者(B);大气中 CO2除来自生物的呼吸作用外,还可来自化石燃料的燃烧。(2)最高营养级戊从最长食物链(甲乙丁丙戊),并且以10%传递效率计算获得的能量最少,即1108(10%)4=1104(kJ)。(3)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。,突破二生态系统的稳定性 1.生态系统稳定性的内容 (1)结构的相对稳定:体现在各组成成分的相对稳定和生物种间关系的相对稳定。 (2)功能的相对稳定:生态系统物质和能量的输入与输出达到平衡。可用下图来表示:,2.反馈调节的种类,1.判断正反馈、负反馈调节的方法 (1)依据:从调节后的结果与原状态之间的变化分析。 (2)方法:调节后 2.简单记忆生态系统的稳定性 (1)“抵抗干
