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1、第11讲 生态系统的能量流动 和物质循环,一、有关“能量流动”复习中的知识点 1.能量流动起点是从生产者固定的太阳光能,流经的总能量是该系统中全部生产者固定的太阳能。 2.能量流动渠道是食物链和食物网。 3.生态系统中能量的变化是:光能生物体有机物中的化学能热能。 4.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的物质中含有的能量总和,消费者粪便中所含的能量不能计入排便生物所同化物质中的能量。,5.能量单向流动的原因是:食物链中各营养级的顺序不可逆转,这是长期自然选择的结果。 6.能量流动逐级递减的原因是:第一,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掉;第二,各营养
2、级总有一部分生物未被下一营养级的生物所利用,如枯枝败叶等。 7.生态系统能量传递效率10%20%的含义:指一个营养级的总能量约只有10%20%传递到下一营养级。若按20%这一最高效率计算,则第n营养级所获得的能量是第一营养级的(1/5) n-1。,【例1】在生态系统中有关食物链与能量流动的叙述，不正确的是() A能量沿食物链流动是单向的 B食物链越长，最高营养级上获得的能量越少 C初级消费者越多，次级消费者获得的能量减少 D生物种类越多，生态系统中的食物链越多,C,【解析】食物链和食物网是生态系统中的营养结构，生态系统中的物质和能量即沿该渠道单向流动，但能量流动效率只有10%20%，故A、B项
3、正确；又因初级消费者越多，则次级消费者食物充足，繁殖也快，次级消费者从初级消费者获得的能量也就越多，故C项不正确；生物种类越多，则食物链也越多，故D项正确。,二、每个营养级能量的来源和去向,【例2】调查某生态系统两个营养级的能量流动关系如下图所示。字母代表能量数值，若能量传递效率是15%，下列关系正确的是(),AC0.15B BC0.15D CC0.15(ABDE) DBADE,A,【解析】据图可知，某一营养级能量的去向是呼吸消耗，维持自身生命活动；部分能量传递到下一营养级；部分被分解者分解释放；未被利用的一部分，由于去路有多条，故传递到下一营养级的能量大约只占该营养级总能量的10%20%，因
4、题中能量传递效率为15%，则图中C0.15B。,三、辨析生态系统物质循环的实质,1其范围是地球上最大的生态系统生物圈，即物质循环具有全球性。 2其“物质”主要是组成生物体的C、H、O、N、P、S等基本元素，而不是糖类、脂肪、蛋白质等物质。,3“循环”是指基本元素在生物群落和无机环境间的往复运动。主要包括碳循环、氮循环等。生物群落在循环中起决定性作用，因生命物质与化学元素间的转化主要是依靠机体内的生化反应实现。 4生态系统的物质循环离不开能量的驱动，“循环”过程中复杂的物质变化和能量转化伴随进行，因此，既没有单纯的物质移动，又没有孤立的能量转化。,【例3】下图是地球上各种水体相互转化示意图，请从
5、生态系统的角度考虑，指出该图能体现生态系统功能是(),A能量流动 B物质循环 C信息传递 D物质更新,A,【解析】图中体现了在生物与无机环境之间的反复利用的物质是H、O元素所组成的水，而不是蛋白质、糖类、脂质这些生物界所特有的物质，因此从生态系统角度考虑，该图能体现生态系统的功能是物质循环。,四、明确生态系统的能量流动与物质循环的关系,生态系统的主要功能就是生态系统的能量流动与物质循环。两大功能之间既有区别，又有联系。 (1)区别：能量在生态系统内是单向流动的，能量在逐级流动的过程中传递效率是很低的，逐级都有大量的能量被消耗掉。因此，生态系统要不断地从外界获取能量(太阳能)，只有这样，生态系统
6、的能量流动才能持续下去。至于生态系统的物质循环，则是在生物群落和无机环境之间循环往复地进行着的，这些物质是可以重复地被利用的。,(2)联系：生态系统的能量流动是随着物质循环进行的，但物质循环离不开能量的驱动。能量的固定、转移和释放，离不开物质的合成与分解等过程，反之亦然。生态系统中的各种组成成分非生物的物质和能量、生产者、消费者和分解者，正是通过能量流动和物质循环，才紧密联系在一起，形成一个统一的整体，因此，既没有单纯的物质移动，又没有孤立的能量转化，两者互为因果、相辅相成，不可分割。能量流动和物质循环之间的关系可用下图表示：,【例4】我国北方处于平衡状态的某森林生态系统，其碳素循环如下图，箭
7、头和字母分别表示碳素传递的方向和转移量。下列选项正确的是(),A夏季，abce B秋季，efcf,A,【解析】物质循环过程中伴随着能量流动，故图中箭头既可表示碳元素的传递方向，也可表示能量流动方向，据图可知：夏季正是树木光合作用最旺盛的季节，也是树木旺盛生长的季节，处于平衡状态的森林生态系统，植物光合作用所固定的总能量a植物呼吸作用所消耗的能量b流到动物体的能量c流到分解者的能量e。,1生态系统中参与物质循环的物质是组成生物体的基本元素，而非其组成的化合物；在循环过程中伴随着复杂的物质和能量的转化。 2流经各营养级的总能量：对生产者而言强调关键词是“固定”，而不能说“照射”；对各级消费者而言强
8、调关键词是“同化”而不是“摄入”。,1.(2011福建)下表选项中，甲、乙、丙三者关系能用右下图表示的是( ),A,【解析】,生态系统中碳循环为：,内环境三大组分的关系为：,生态系统的能量流向为：,甲状腺激素分泌的分级调节：,2.(2011山东)6月5日是世界环境日，今年我国的世界环境日主题是“共建生态文明，共享绿色未来”。草原是绿色生态环境的重要组成部分。某草原生态系统的食物网如图所示。,(1)图中食物网较简单，因此，该草原生态系统的 能力较差，其 稳定性也相应较低。除图中所示的生物类群外，该生态系统的生物组成成分还应有 才能保证其物质循环的正常进行。,自动调节(或反馈调节，或负反馈调节),
9、抵抗力,分解者,(2)如果图中草能提供10000 kJ的能量，营养级间的能量传递效率为10%20%，那么鹰占据的营养级能够得到的最低和最高能量值分为是 kJ和 kJ。若去除蛇，且狐的数量不变，则草原容纳鹰的数量会 。若外来生物入侵该区，则会导致草原的 锐减或丧失。,10,400,增加,生物,多样性(或物种多样性),(3)影响图中兔种群数量变化的种间因素是 和 。若某年兔种群的K值为1000只，且1只兔和4只鼠消耗的草量相等，其他条件不变的情况下，次年鼠的数量增加400只，则兔种群的K值变为 只。用标志重捕法调查该区的种群数量时，若部分标记个体迁出，则导致调查结果 (填“偏高”或“偏低”)。 (
10、4)草原干旱时，兔摄取水分减少，体内细胞外液渗透压 ，引起 渗透压感受器兴奋，增加抗利尿激素的释放，进而引起 对水的重吸收增加，减少排尿量，以保持体内水平衡。,捕食,竞争,900,偏高,升高,下丘脑,肾小管和集合管,【解析】(2)鹰处于第三、四营养级，鹰获得最低的能量按处于第四营养级、传递效率为10%进行计算(1000010%10%10%10)；鹰获得的最高能量按处于第三营养级、传递效率为20%计算(1000020%20%400)。(3)由于兔和鼠属于同一营养级，两者存在竞争关系。对能量的利用效率相同，只是对草的利用数量不同，400只鼠消耗的食物量正好等于100只兔子消耗的食物量。用n表示第一
11、次标记的鼠数量，N表示鼠的种群数量，m表示第二次捕获的带标记的个体数量，M表示第二次捕获的个体总数量，由于n/Nm/M，N(nM)/m，m由于迁出变小，故N会变大。,3.(2011天津)放牧强度可影响人工草地的物质循环和能量流动。图1是亚热带某人工草地在不同放牧强度下牧草净光合产量(净光合产量光合作用合成量呼吸作用消耗量)的变化图，G0为不放牧，G1G3为放牧强度逐渐增强。,据图回答： (1)510月份的最适放牧强度是 (从G0G3中选填)， 月份可被初级消费者利用的总能量最多。 (2)与放牧草地相比，8月份不放牧草地净光合产量明显偏低的原因有 (多选)。 A过多枝叶对下层植物有遮光作用 B植
12、株衰老组织较多 C缺少动物粪尿的施肥作用 D草地生态系统的物质循环加快,G2,6,A、B、C,(3)据图1分析，为使牧草净光合产量维持在最高水平，410月份需要采取的放牧措施是4月份 。,不放牧，,510月份放牧强度保持在G2水平,(4)牧草的光合作用强度可用单位时间和面积的 来表示。 (5)在牧草上喷洒32P标记的磷肥，检测32P在初级和次级消费者中的放射强度，结果见图2，其中A消费者处于第 营养级。 (6)在生态系统的生物成分中，生产者体内的32P除被消费者利用外，还有部分进入 。,有机,物合成量(CO2消耗量或O2生成量),二,分解者,【解析】由图1可知最适放牧强度是各月份净光合产量最大
13、时的放牧强度，故为G2，且6月份净光合产量最高。8月份不放牧草地净光合产量明显偏低的可能原因：枝叶过多，但光合面积并未增加，呼吸作用消耗增加；植物衰老组织增加，光合作用能力降低；动物粪尿中含有植物生长发育必需的矿质元素，能够促进植株生长、发育，提高净光合产量。牧草的光合作用强度即为光合作用表观强度，所以可表示为单位时间和面积的有机物合成量(或CO2消耗量或O2生成量)。牧草中的32P会随食物链中的营养级的升高含量增多而放射性增强，因此A为初级消费者，B为次级消费者。生产者体内的含32P有机物还有一部分被分解者吸收利用。,4.(2011龙岩模拟)如图所示生态系统中能量流动图解部分示意图，各代表一
14、定的能量值，下列各项不正确的是( ),A,A次级消费者的粪便中的能量去路包括在途径中 B从能量关系看 C一般情况下，为的10%20% D由于生物与生物之间吃与被吃的关系不可逆转，所以能量流动具有单向性,【解析】次级消费者的粪便中的能量是属于初级消费者所同化的能量，其去路包括在途径中。图中分别代表次级消费者和三级消费者同化的能量，代表次级消费者流向分解者的能量，每一营养级同化的能量除了流向下一营养级、被分解者分解之外，大部分通过呼吸消耗以热能的形式散失。从能量关系看。,5.(2011厦门模拟)研究者对某水域浮游生物群落进行调查，绘制出如图所示能量金字塔，下列有关说法正确的是( ),D,A该群落共
15、有4个营养级 B该群落中各营养级之间的能量传递效率在10%20% C该水域受到酱油厂废水的污染后，生产者的数量会明显的增多 D调查该群落中浮游生物的种类及数量一般用的方法是样方法,【解析】由金字塔图显示，该群落共有3个营养级(生产者、初级消费者和次级消费者)。第一营养级(生产者)主要通过光合作用获得能量，其他营养级(各级消费者)通过摄取食物获得能量，由图知该群落中从生产者到初级消费者的能量传递效率远低于10%。因生态系统具有自我调节能力，当该水域受到酱油厂废水的污染后，如果是轻度污染，由于生态系统有一定的自我调节能力，生产者浮游生物的种类和数量不会受到明显的影响，如果是重度污染，由于生态系统的
16、自我调节能力有限，该生态系统则会崩溃。D选项正确。,6.下列有关生态系统功能的叙述中，不正确的是( ) A能量只能由较低营养级流向较高营养级 B食物链中的营养级可以是无限的 C能量流动和物质循环可以长时期地保持动态平衡 D生态系统中的能量最终以热能形式散失到环境中,B,【解析】物质可以在生态系统中循环利用，而能量一是在流经各营养级时被生物细胞呼吸消耗；二是通过食物链由低营养级流向高营养级。食物链上一般不超过五个营养级。,7.(改编题)如图是某生态系统示意图，当一种生物的全部同化量来自两种生物时，其同化量各占一半，下列叙述不正确的是( ),D,A该生态系统的生物群落包括了图中全部生物的总和 B图中处于最高营养级的生物是蛇 C图中由捕食关系而形成的食物链共3条 D如蛇要净增重1千克，则最多要消耗绿色植物3500千克,
