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1、第二节生态系统的稳态,第四章生态系统的稳态,(一)生态系统中的能量流动及物质循环,第四章生态系统的稳态,学习导航 1.能量流动的过程、特点。(重难点) 2碳循环的过程、特点。 3能量流动与物质循环的关系。(重点),一、生态系统中的能量流动 1能量流动的概念和作用 (1)概念 生态系统中能量的_、_ (包括转化)和_的过程，称为生态系统中的能量流动。,输入,传递,散失,(2)作用 在生态系统中，各个营养级的生物都需要能量，能量是维持生态系统稳态的_。 2能量流动的过程 (1)输入生态系统的总能量：等于_固定太阳能的总量。 (2)起点：从生产者固定太阳能开始。 (3)能量流动的途径：_。,动力,生
2、产者,食物链和食物网,3能量流动的特点 (1)单向流动：能量只能从第一营养级流向_,再依次流向_。 (2)逐级递减：能量在沿食物链传递的过程中，每个营养级的生物代谢活动都会消耗相当多的能量，由一个营养级传递到下一个营养级的能量平均约为_。,第二营养级,下一个营养级,10%,4能量流动的模型：如果将单位时间内各个营养级所得的能量数值，由低到高绘制成图,可形成一个金字塔形,叫做_。 5研究能量流动的目的 在农业生产中推广生态农业，研究生态系统能量流动的规律，是为了提高生态系统的_，使其朝向对人类最有益的方向进行。,能量金字塔,能量转化效率,判一判 (1)流入生态系统的总能量是太阳光照射到该生态系统
3、的总量() (2)能量流动的渠道是食物链和食物网() (3)初级消费者粪便中的能量是初级消费者同化能量的一部分() (4)能量流动的特点是循环流动、逐级递减的(),二、生态系统中的物质循环 1概念：又称为_，是指在生态系统中，组成生物体的C、H、O、N、P、Ca等元素，不断进行着从_，再回到_的循环。,生物地球化学循环,无机环境到生物群落,无机环境,2与能量流动的关系 物质循环的_来自能量，而物质又是能量的_,保证能量从一种形式转变为另一种形式，物质循环与能量流动相伴随。,动力,载体,(1)水循环,大气环流,蒸发,生命活动,营养物质,呼吸作用,CO2和碳酸盐,4人类活动影响水体富营养化 (1)
4、原因：水体中_含量过多。 (2)结果：_等过度繁殖导致生态系统的稳态被破坏。,N、P,藻类,想一想 碳在生物群落中以什么形式传递？既然物质是循环的，为什么人们还不断向农田中施加氮肥？ 提示：有机物。物质在生物圈范围内是循环的，农田中不断有粮食产出，所以要不断施加氮肥。,1能量流动中能量的分流,(1)能量分流图,(2)理解流入每一营养级的能量去向，可从以下两个角度分析： 定量不定时分析 流入某一营养级的一定量的能量在足够长的时间内的去路可有三条：一是自身呼吸散热消耗；二是流入下一营养级；三是被分解者分解利用。但这一定量的能量不管如何传递,最终都以热能形式从生物群落中散失，生产者源源不断地固定太阳
5、能，才能保证生态系统能量流动的正常进行。,定量定时分析 流入某一营养级的一定量的能量在一定时间内的去路可有四条：一是自身呼吸散热消耗；二是流入下一营养级；三是被分解者分解利用；四是未被自身呼吸消耗，也未被后一营养级和分解者利用，即“未利用”。如果是以年为单位研究,第“四”部分的能量将保留给下一年。,2能量金字塔、数量金字塔、生物量金字塔的比较,3.能量流动的特点 (1)单向流动 食物链中各营养级的顺序是不可逆转的，因为捕食关系不可逆转，这是长期自然选择的结果。 各营养级的能量大部分以呼吸作用产生的热能的形式散失，这部分能量是不能被重复利用的。,(2)逐级递减 每个营养级的生物总有一部分能量不能
6、被下一营养级利用。 各个营养级的生物都会因呼吸作用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。 (3)传递效率平均约为10%。,特别提醒 能量通过四个左右的营养级，已减少到不足以维持下一个营养级的生命活动的程度，所以一条食物链中营养级一般不超过五个。,(2012盐城高二统考)如图是生态系统能量流动的图解，对此图解的理解不正确的是(),A图中方框的大小可表示该营养级生物所具有的能量多少 B该图中C所具有的能量约为B的10% C该图中的A表示流经该生态系统的总能量 D图中所示四个营养级的能量关系为：ABCD,【思路点拨】本题考查能量流动的过程、特点等相关知识,解答本题应掌握以
7、下几点： 正确识别图解。 理解能量流动过程。 掌握能量流动的两大特点。,【解析】本题考查能量流动的起点、传递及特点等。 【答案】D,互动探究 (1)图解中的能量流动过程中能量的转化形式是怎样的？BC过程中又是怎样转化的？ (2)B营养级的生物个体数量一定比A少吗？举例说明。,【提示】(1)光能有机物中的化学能热能；BC过程中：有机物中的化学能热能和有机物中的化学能。 (2)不一定，如A为一棵树，B为树上植食性昆虫。,1计算某一个营养级一段时间的能量变化 输入输出未利用。 输入：该营养级全部个体同化的能量。 输出：呼吸消耗的能量被分解者分解释放的能量传递给下一营养级的能量。,2计算某一个生物群落
8、一段时间的能量变化 输入输出未利用。 输入：该生物群落中生产者固定的全部太阳能。 输出：该生物群落中所有生物(包括分解者)的呼吸作用释放的能量。,3温带地区一年四季中生物群落的能量波动 春末秋初：生物群落总能量逐渐增加。 秋末来年早春：生物群落总能量逐渐减少。 4在一个动态平衡的生态系统中，长期来看，各营养级的能量输入基本等于能量输出，即生物群落内总能量基本稳定。,5(1)若一食物网中，已知最高营养级增重为N： 要求最多需第一营养级多少时，按最长食物链，最低传递效率计算。 要求至少消耗第一营养级多少时，按最短食物链，最高传递效率计算。,(2)若一食物网中,已知第一营养级重量M： 要求最高营养级
9、最多获得多少能量时，应按最短食物链，最高传递效率计算。 要求最高营养级最少获得多少能量时，应按最长食物链，最低传递效率计算。,如图食物网中，假如猫头鹰的食物有2/5来自兔，2/5来自鼠，1/5来自蛇，那么，猫头鹰若要增加20 g体重，最少需要消耗的植物为() A80 gB900 g C800 g D600 g,【答案】B,变式训练 1在“棉花棉蚜食蚜蝇瓢虫麻雀鹰”这条食物链中，如果食蚜蝇要有5 m2的生活空间才能满足自身的能量需求，假如能量传递效率为10%，则一只鹰的生活空间至少是() A5103 m2 B5104 m2 C125 m2 D625 m2,解析：选A。此题相当于已知食蚜蝇的量求至
10、多增加鹰的量，只不过以生活范围来反映所具有的能量大小。因此鹰所需生活空间至少为 (110%10%10%)5 m25000 m2。,1物质循环的各种形式范围,2.碳循环：碳循环是生物圈基本的物质循环之一，其循环过程如图：,(1)碳的存在形式： 碳在无机环境中的存在形式是CO2和碳酸盐。 碳在生物群落中存在形式是有机物。 碳在生物群落和无机环境之间是以CO2的形式进行循环的。 (2)大气中的碳元素进入生物群落，是通过植物的光合作用。,(3)大气中CO2的来源有三个：一是分解者的分解作用；二是动植物的细胞呼吸；三是化石燃料的燃烧。 (4)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
11、物。 (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相互的,其他各成分之间的传递都是单向的。,(6)一些进行化能合成作用的生物也可将CO2转变为有机物进入生物群落。 由此，碳循环过程可以归纳为：,3物质循环的特点 (1)全球性：物质循环的范围是生物圈，而不是局域性的生态系统。因此，把生态系统的物质循环又叫生物地球化学循环，可简称生物地化循环。 (2)反复利用、循环流动：物质循环，既然称为“循环”，就不像能量流动那样逐级递减、单向流动，而是可以在无机环境与生物群落之间反复利用、循环流动。,如图是生态系统中碳循环的简明示意图，请据图回答下列问题：,(1)A过程是_的_作用
12、，具体包括_和_两种类型。 (2)图中缺少的一个重要箭头是_。 (3)与A过程本质相同的有_过程(用图中字母填写)。 (4)碳在无机环境中以_的形式存在，而在无机环境与生物群落之间以_的形式进行循环。碳循环始终与_结合在一起进行。,(5)由于全球变暖造成的极端气候正在越来越频繁发生。根据世界气象组织的最新报告,今年的气温在有记录以来的高温年份榜上排名第10；北冰洋海冰数量降至历史新低。面对气候变化，2011年11月28日12月9日举行的德班世界气候大会也许真的是人类最后的机会了。为了防止CO2在大气中含量的上升,可采取哪些措施？(至少两条)_。,【解析】碳元素在无机环境和生物群落之间的循环,离
13、不开生产者(主要是绿色植物)。首先通过绿色植物的光合作用，被合成为有机物进入植物体内，再通过食物链流入各级消费者体内，最后再流入分解者，被分解成CO2释放到大气中，同时各种生物的呼吸作用也产生CO2，直接回到大气中。另外，人,们目前常用的能源，如石油、天然气、煤等化石燃料燃烧时释放的CO2等气体也直接排到大气中。要使大气中CO2浓度不再上升，采取的措施中应有加大吸收CO2和减少CO2排放等。,【答案】(1)分解者分解无氧呼吸有氧呼吸 (2)从大气中的CO2库到绿色植物 (3)BCD(4)CO2和碳酸盐CO2能量流动 (5)植树造林，加大对CO2的吸收； 减少化石燃料的燃烧，进而减少CO2的排放
14、，开发新能源,【探规寻律】两种物质循环的比较,变式训练 2下图为农田生态系统中氮循环过程示意图,请根据图回答下列问题：,(1)完成过程生物的同化作用方式是_,异化作用方式是_，过程表示的是_作用，参与此过程的生物有_。 (2)氮元素在生物圈中循环的物质形式有_。农田生态系统物质循环不同于自然生态系统物质循环的是_。在生产中，人类采取许多措施提高农副产品的产量，有些措施对环境会有影响，请举例：_。,(3)有些地区常在一块农田中同时种植大豆和玉米，这种做法的优越性表现在： _。 (4)有些农民将大豆秸秆在农田中焚烧以提高土壤肥力。这种做法是否正确？为什么？_。,解析：本题研究生态系统的物质循环中的
15、氮循环过程。图中完成过程的生物的同化作用方式为化能自养型，异化作用方式为需氧型；过程表示固氮作用。,答案：(1)化能自养型需氧型固氮固氮的细菌、蓝藻、放线菌 (2)硝态氮、氨态氮、有机氮、游离氮农田生态系统中农副产品往往被大量输出，因此必须经常输入大量的物质，才能使农田生态系统的物质循环正常进行(以下各项供参考) 大量使用化肥，导致污染；,不合理使用农药，导致污染，使害虫抗药性增强； 塑料薄膜的使用造成白色污染 (3)合理利用光能，提高单位面积的农作物产量，增加土壤肥力 (4)不正确。直接焚烧会使大豆秸秆中氮素损失，土壤肥力减弱,且污染大气,生态系统中的各种组成成分非生物成分、生产者、消费者和分解者，正是通过能量流动和物质循环，才紧密地联系在一起，形成一个统一的整体，图解如下：
