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1、江苏版 生物,第38课时生态系统的能量流动和物质循环,考点一生态系统中的能量流动 一、能量流动的概念 生态系统中能量的 、 、 和 的 过程。 二、能量流动的过程,输入,传递,转化,散失,1.第一营养级能量分析 2.消费者能量分析,(1)从上述图解可以得到:摄入量=同化量+ 。 (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 利用;被分解者利用;未被利用。 三、能量流动的特点,生态系统的能量流动具有 和 的特点。单 向流动是指生态系统的能量只能从第一营养级流向第二营养级,再流向第三营养级能量流动不可 ,也不能 。逐级递减是 指能量在沿食物链传递的过程中,每一个营养级的生物
2、在代谢(如呼吸、排泄)中都会消耗很多的能量(这些能量最终以 的形式散失),结果 流向下一个营养级的能量逐级减少。能量在相邻两个营养级之间的传递效率只有 。生态系统中的能量流动规律可用“ ”表示。,粪便量,下一营养级生物,单向流动,逐级递减,逆转,循环,热能,10%20%,四、研究能量流动规律的实践意义 研究生态系统的能量流动,可以帮助人们在设计人工生态系统时充分考虑能量的 利用;还可以合理调整生态系统中的能量流动关系,使能 量流向对 的部分。,有效,人类最有益,考点二生态系统中的物质循环 一、物质循环的概念 生态系统的物质循环是指在生态系统中组成生物体的 等元素,不断进行着从 到 ,再回到 的
3、循环过程。物质循环是在地球上 最大的生态系统 中进行的,具有全球性,因此又称为 循环。 二、物质循环的特点 、 。,C、H、O、N、P、Ca,无机环境,生物群落,无机环境,生物圈,生物地球化学,循环流动,全球性,三、物质循环过程举例 1.水循环:水以3种形态在陆地、海洋和大气之间不断循环的过程称为水循环。水循环和其他物质的循环联系在一起,在生态系统的物质循环中发挥极其重要的作用。 2.碳循环 (1)碳的存在形式:在无机环境中,碳主要以 、 的形式存在;在生物体内,碳主要以 的形式存在。 (2)碳循环的主要形式: 。 (3)碳循环的范围: 。 (4)碳循环过程:,CO2,碳酸盐,含碳的有机物,C
4、O2,全球,3.氮循环:大气中的氮只有通过 才能转化为植物可吸收利 用的 等物质,转化到 等有机物中,最终通过 微生物分解成氨、氮气等归还到大气中。 四、能量流动和物质循环的关系 在生物圈中,物质循环与能量流动同时进行,两者相互依存,不可分割。物质作为能量的 ,使能量沿着食物链(网)流动;能量作为, 使物质在生物群落和无机环境之间得以不断地往返循环。,固氮作用,硝酸盐和氨,蛋白质,载体,动力,1.(2014江苏单科,10A)富营养化水体出现蓝藻水华的现象,可以说明能量流动的特点。( ) 2.(2014江苏单科,10B)生态系统中能量的初始来源只有太阳能。( ) 3.(2014江苏单科,10C)
5、食物链各营养级中10%20%的能量会被分解者利用。( ) 4.(2014江苏单科,10D)无机环境中的物质可以通过多种途径被生物群落反复利用。( ) 5.直接以低营养级的生物为食将消耗生态系统更多的能量。( ) 6.流经城市生态系统的能量是生产者固定的太阳能。( ) 7.光合作用推动碳循环过程,促进了生物群落中的能量循环。( ) 8.防治稻田害虫,可提高生产者和消费者之间的能量传递效率。( ) 9.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。( ),10.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。( ) 11.植物可通过呼吸作用和光合作用参与生态系统
6、的碳循环。( ) 12.物质是能量的载体,能量是物质循环的动力。( ),突破一生态系统的能量流动 1.能量的来源及去向图解,(1)消费者摄入能量(a)=消费者同化能量(b)+粪便中能量(c),即动物粪便中能量不属于该营养级同化能量,应为上一个营养级固定或同化能量。 (2)消费者同化能量(b)=呼吸消耗的能量(d)+用于生长、发育和繁殖的能量(e)。 2.生态系统的能量流动过程,流入每一营养级的能量去向可从以下两个角度分析: (1)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有三条:自身呼吸散热消耗;流入下一营养级;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
7、热能形式从生物群落中散失,只有生产者源源不断地固定太阳能,才能保证生态系统能量流动的正常进行。 (2)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:自身呼吸散热消耗;流入下一营养级;被分解者分解利用;未被自身呼吸消耗,也未被下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到下一年。,3.动物的同化量和摄入量的关系 同化量是指被消费者消化吸收的物质所含有的能量;未同化量是指被消费者摄入但未被消化吸收的物质(食物残渣、粪便)所含的能量。因此,真正流入下一个营养级的能量,应该是下一营养级生物的同化量。该动物排出的粪便中的能量没有被动物同化,应
8、属于上一个营养级,即同化量=摄入量-粪便量。,4.三种金字塔的比较,易混辨析能量传递效率与能量利用效率的比较 (1)能量传递效率:能量在沿食物链流动的过程中,逐级递减,若以“营养级”为单位,能量在相邻两个营养级之间的传递效率为10%20%。其计算公式为能量传递效率=(某营养级同化量/上一营养级同化量)100%。 (2)能量利用效率:通常考虑的是流入人体中的能量占生产者同化能量的比值,或流入最高营养级的能量占生产者同化能量的比值,或考虑分解者的参与,以实现能量的多级利用。在一个生态系统中,营养级越多,在能量流动过程中消耗的能量就越多,因此食物链越短,能量利用效率越高;同时,生态系统中生物种类越多
9、,营养结构越复杂,生态系统抵抗力稳定性越强,能量利用效率越高。,关于生态系统中能量流动的计算问题 在解决有关能量流动的计算问题时,首先要确定相关的食物链,理清生物与生物在营养级上的差值。能量在相邻两个营养级间传递效率为10%20%,要注意“最多”“最少”“至少”等特殊的字眼,从而确定使用10%还是20%。 1.设食物链ABCD,分情况讨论:当D营养级净增重M,若计算至少需A营养级多少时,解题思路为x20%20%20%=M;若计算最多需A营养级多少时,解题思路是x10%10%10%=M,求出x值。当A营养级净增重N,若计算D营养级最多增重多少时,解题思路是N20%20%20%=x;若计算D营养级
10、至少增重多少时,解题思路是N10%10%10%=x,最后求出x值。,2.同一食物链不同营养级之间能量传递效率不同时,相关问题的解决思路:设在ABCD食物链中,AB、BC、CD传递效率分别为a%、b%、c%,若现有A营养级生物重M,则能使D营养级生物增重多少?计算:Ma%b%c%=x。此时不能再涉及“最多”“至少”,即不能再涉及“10%20%”的传递效率。 3.在某一食物网中,一个消费者往往同时占据多条食物链。当该消费者增加了某一值时,若要计算最少消耗生产者多少,应选最短的食物链和最大传递效率20%进行计算,若要计算最多消耗生产者多少,应选最长的食物链和最小传递效率10%进行计算。,考向结合相关
11、过程图,考查分析生态系统的能量流动的有关知识 1.(2015江苏泰州一模,12,2分)如图是一个生态系统的能量流动简图,甲、乙、丙、丁构成生态系统的生物群落。下列有关说法错误的是() A.图中甲和丁在碳循环过程中起着关键作用 B.能量在第一营养级和第二营养级之间的传递效率为20% C.该生态系统很可能是一个人工养殖的高产鱼塘 D.甲、乙、丙组成的结构越复杂,生态系统的抵抗力稳定性越高,答案C分析题图,图中甲能利用太阳能,说明甲是生产者,能将CO2转 换为有机物供其他生物利用,再根据箭头指向判断丁是分解者,它能分解动植物遗体、排泄物等中的有机物,A正确;能量在第一营养级和第二营养级之间的传递效率
12、为1.5106/(7.5106)100%=20%,B正确;从能量来源看,该生态系统中没有人工添加饲料,说明这不是一个人工养殖的高产鱼塘,C错误;甲、乙、丙构成该生态系统的营养结构,其组成的结构越复杂,生态系统的抵抗力稳定性越高,D正确。,2.下图表示能量流经某生态系统第二营养级示意图单位:J/(cm2a),据图分析,有关说法正确的是() A.该生态系统第一营养级同化的能量至少为400 B.第二营养级用于生长、发育和繁殖的能量是100 C.能量由第二营养级到第三营养级的传递效率是20% D.该生态系统第三营养级同化的能量是15,答案A图为能量流经某生态系统第二营养级的示意图,其中A表示 该营养级
13、摄入的能量,B表示该营养级同化的能量,C表示该营养级用于生长、发育和繁殖的能量,D表示呼吸作用中以热能的形式散失的能量,E表示分解者利用的能量,B错误;第二营养级同化的能量为100(摄入量)-20(粪便中的能量)=80,根据能量传递效率倒推出第一营养级同化的能量至少为400,A正确;题图仅表示能量流经第二营养级的过程,并不能得出第三营养级的同化量,因此无法计算由第二营养级到第三营养级的能量传递效率,C错误;选项D将次级消费者摄入的能量等同于第三营养级同化的能量,D错误。,突破二生态系统的物质循环 1.相关概念和物质循环的特点 (1)“生态系统”指的是地球上最大的生态系统生物圈,因此物质循环又叫
14、生物地球化学循环。 (2)“物质”指的是组成生物体的C、H、O、N、P、Ca等基本化学元素,而不是指由化学元素组成的糖类、脂肪和蛋白质等具体形态的物质,也不是指一些无机环境中有而生物体中没有的元素。 (3)“循环”指的是在生物群落和无机环境之间进行的循环,其伴随着复杂的物质变化和能量变化,并不是单纯物质的移动。其循环的动力来自能量。 (4)物质循环特点是:全球性;反复利用、循环流动。,(1)碳的存在形式: 无机环境中:CO2和碳酸盐;生物体内:含碳的有机物。,2.实例碳循环,(2)碳循环的主要形式:CO2。 (3)碳进入生物体的主要途径:绿色植物的光合作用。 (4)碳在生物体之间传递:途径为食
15、物链和食物网;形式为有机物。 (5)碳进入大气的途径:动、植物的呼吸作用;分解者的分解作用;化石燃料等的燃烧。 知能拓展温室效应 (1)形成原因:随着现代工业的发展,化石燃料等的大量燃烧,大气中二氧化碳的含量迅速增加。二氧化碳能吸收太阳辐射的红外线。当太阳照射到地球表面时,使地球变暖,这种热能又以红外线的形式向太空辐射,再次被二氧化碳吸收,从而使大气层变成地球的保温层,导致气温升高。,(2)温室效应的危害:加快冰川的融化,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。 (3)缓解措施:植树造林,增加绿化面积;减少化石燃料的燃烧;开发清洁能源等。 3.物质循环与能量流动的关系,碳循环典
16、型模式图的分析方法 1.碳循环过程示意图: 2.将上图换成字母,并尝试判断四种成分(找依据),如下面三种模式图:,(1)图1首先找出图解中的“双箭头”。它所连接的两个成分,一个是生产者,一个是大气中的CO2库;其次因为生态系统中所有的生物成分都要进行细胞呼吸,故都有“箭头”指向大气中的CO2库(B),进一步确定“双箭头”的另一成分就是生产者(A);然后观察剩余的几个部分,由于生产者、消费者的残枝、败叶、遗体等都要被分解者分解,故被其他生物成分的“箭头”所指向就是分解者(D),剩余的成分则为消费者(C)。 (2)图2根据A与C之间是双向箭头判断:A和C一个是生产者,一个是大气中的CO2库,根据都有箭头指向C,可判定C是大气中的CO2库,则A是生产者;根据A、B、D的碳都流向E,可进一步判断:E是分解者,则B、D分别是初级消费者和次级消费者。,(3)
