必修部分第八章第三节二生态系统的能量流动、物质循环和稳定性

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1、一、生态系统的能量流动 1.概念：生态系统中能量的 的过程。,2.起点：从 开始。,3.数量：流经生态系统的总能量 是 。,输入、传递和散失,生产者固定太阳能,生产者固定太阳能的总量,4.各营养级中能量流动的情况 (1)来源 (2)去路,生产者的能量来自 消费者的能量来自,太阳光,上一个营养级, 消耗：生命活动消耗能量 遗体、残枝败叶等被 所利用 流入,呼吸,分解者,下一个营养级,5.特点： ，传递效率约为 。,6.研究目的：可以帮助人们合理地调整生态系统中能量流 动关系，使能量持续高效地流向 。,7.图解,单向流动、逐级递减,10%20%,对人类最有益的部分,8.研究能量流动的意义 (1)合

2、理地调整生态系统中的 关系，使能量持续 高效地流向对 的部分。 (2)实现对能量的 利用，提高能量的 。,能量流动,人类最有益,多级,利用效率,二、生态系统的物质循环 1.物质循环的概念 (1)物质：组成生物体的 等化学元素。 (2)循环：无机环境 。 (3)范围： 。,2.特点：具有 ，又称生物地球化学循环；同时还 具有 的特点。,C、H、O、N,生物群落,生物圈,全球性,循环流动,3.碳循环 (1)循环形式：主要是 。 (2)循环过程： (3),二氧化碳,形成原因： 的大量燃烧 危害：加快极地冰川的融化，导致海平面 ， 对 生态系统和人类生存构成威胁,化石燃料,上升,陆地,4.能量流动和物

3、质循环的关系 二者同时进行，彼此相互依存，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 使物质能够不断地在生物群落和 之 间循环往返。,载体,动力,无机环境,三、生物系统的稳定性 1.生态系统稳定性概念 指生态系统所具有的 或 自身结构和功能 的能力。,保持,恢复,相对稳定,2.生态系统稳定性类型 (1)抵抗力稳定性,概念：生态系统 并使自身结构和功能 的能力 原理：生态系统内部具有一定的 能力。生 态系统的成分越单纯，营养结构越简单，自动 调节能力就越 ，抵抗力稳定性就越低，反之亦然 举例：河流受到轻微污染时，能通过 、 和 很快消除污染，从而使其中生 物种类与数量不会

4、受到明显影响 稳定性遭破坏的原因：,抵抗外界干扰,保持原状,自动调节,小,物理沉降,化学分解,微生物的分解,自动调节能力有一定限度,(2)恢复力稳定性,概念：生态系统在遭到 的破坏以后 的能力 举例：草地发生火灾后，第二年又会长出茂密的 草本植物，动物种类和数量也能很快恢复,外界干扰因素,恢复到原状,1.能量流动的内容能量的输入、传递与散失 (1)生态系统中能量流动的源头是太阳能。 (2)能量的输入(太阳能 生物群落),相关生理过程：绿色植物的光合作用将太阳能转换 为化学能 输入的总值：绿色植物通过光合作用固定的太阳能 的总值,(3)能量的传递,传递形式：以有机物为载体单向传递（凡传递 有机物

5、时，均有能量传递）,传递渠道：食物链、食物网,传递特点,单向流动：食物链中，相邻营养级生物的捕 食和被捕食关系为长期自然选择所形 成，不可逆转，故能量不能倒流,逐级递减：每个营养级的能量总有一部分不 能被下一个营养级利用（最终被分解者 利用）；每个营养级的生物都经自身的 细胞呼吸而消耗一部分能量（ATP、热能）,传递效率：10%20%,(4)能量的散失,散失形式：热能（对生物群落而言，相当于能量输出）,散失渠道：通过生产者、消费者、分解者的细胞呼吸 分解有机物而产生的能量，一部分形成ATP被 生物利用，另一部分以热能形式散失到无机 环境中,上述(1)(4)可表示为：,即能量变化形式为： 太阳能

6、化学能热能，而热能不能被生物群落重复利用，即能量流动无法循环。,2.生态金字塔 不同的生态金字塔能形象地说明各营养级与能量、生 物量、数量之间的关系，是定量研究生态系统的直观 体现。,在人工生态系统中因能量可以人为补充，可能会使能量金字塔呈现倒置情况。如人工鱼塘中生产者的能量未必比消费者(鱼)多。自然生态系统则必须当能量状况表现为正金字塔形状时，方可维持生态系统的正常运转，从而维持生态系统的稳定性。,(2009全国卷)某种植玉米的农场，其收获的玉米子粒既作为鸡的饲料，也作为人的粮食，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

7、为种植玉米的肥料。据此回答(不考虑空间因素)：,(1)请绘制由鸡、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 。,解题指导 (1)由题干信息可知：玉米、鸡、牛、人之间 的食物关系为：玉米鸡牛人 (2)因人与鸡均食用玉米子粒

8、，而牛食用玉米秸秆，且人还食用鸡和牛，故人与鸡的种间关系为竞争和捕食，人与牛的种间关系为捕食，而牛与鸡之间无竞争关系。,(3)该农场生态系统中的生产者为玉米，生产者(玉米)固定的太阳能为流经生态系统的总能量。 (4)食物链越长，能量沿食物链流动时损耗越多，高营养级获得的能量也就越少。改变用途的1/3玉米中的能量流入人体内所经过的食物链延长，故人获得的总能量将减少。,答案 (1) (2)无 它们所需食物资源不同(或牛食玉米秸秆、鸡吃玉米子粒) 捕食与竞争 捕食 (3)玉米 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，导致人获得的能量减少,能量流经第二

9、营养级时的分流情况,1.(2010南通调研)下图表示某草原生态系统中能量流动 图解，表示相关过程能量流动量。下列有关 叙述正确的是 ( ),A.是流入该生态系统的总能量 B.分解者获得的能量最少 C.图中/的比值代表草兔的能量传递效率 D.和分别属于草和兔同化量的一部分,解析：过程表示草同化的能量流向下一营养级兔；图中/的比值代表兔狐的能量传递效率；兔子粪便中的能量是草同化的能量；在一个生态系统中分解者获得的能量多少不能确定。,答案：D,1.对物质循环的分析,2.实例碳循环 (1)过程,(2)图解说明 大气中的碳元素进入生物群落，是通过植物的光 合作用或微生物的化能合成作用完成的。 碳在生物群

10、落与无机环境之间循环的主要形式是 CO2；在生物群落中的传递主要沿食物链和食物网进 行，传递形式为有机物。,大气中CO2的主要来源 煤、石油、天然气等化石燃料的燃烧，使大气中的CO2浓度增高，是形成“温室效应”的最主要原因。,分解者的分解作用 动植物的呼吸作用 化石燃料的燃烧,3.物质循环和能量流动的关系,大气中CO2、SO2通过物质循环过程进入生物群落时，均可直接进入生产者，而N2不可直接被生产者利用，N2需经以生物固氮为主的固氮作用形成固氮产物后，方可被生产者利用。,(2009重庆高考)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

11、表示使用量，下列叙述正确的是 ( ),A.进入该生态系统的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.流经该生态系统的物质和能量可循环利用,解题指导 选 h是该营养级通过呼吸散失的能量，i及其它中的一部分是流入到下一营养级的能量，k是流向分解者体内的能量。进入该生态系统的CO2量大于各h产生的CO2总量；流向分解者体内的能量不能被生产者吸收利用；流经该生态系统的物质是循环的，而能量是单向流动，不可循环的。,B,绘制能量流动与物质循环图的要点 由于物质在生物群落内部可循环流动反复利用，而能量只能是单向流动，

12、因而在生态系统内部绘制能量流动图时，生产者只有来自太阳能的箭头，不会有消费者及分解者或无机环境传来的能量，只有当论及物质循环时，才可能存在“相互传递”的“箭头”。另外，只要两者 之间有有机物传递，便伴随着能量的传递，若传递的是无机物则不包含能量(此时所需能量不在无机物中)的传递，仅表示物质循环。,2.分析以下生态系统的能量流动和物质循环的关系简图， 不能得到的结论是 ( ),.,A.能量的总和一定小于生产者所固定的太阳能 总量 B.生物圈的物质是自给自足的；能量是需要不断补充的 C.D中包含的生物可能处于食物链的最高营养级 D.碳以CO2形式进入生物群落又以CO2的形式离开生物群 落返回无机环

13、境,解析： 图中A是生产者，B、C是消费者，D是分解者；生产者固定的能量有四个去向：呼吸消耗、流向动物、被分解者利用、留在生产者的体内，图中的总和是呼吸消耗、流向动物、被分解者利用，因此小于生产者所固定的太阳能总量；D不是食物链的成员。,答案：C,1.稳定性的前提条件 (1)生态系统成分齐全。 (2)能量的输入保持稳定。 (3)物质的输入和输出相对平衡。,2.稳定性的表现 (1)结构相对稳定：生态系统中动植物种类及数量一般不 会有太大的变化，一般相关种群数量呈现周期性变化， 可用如图曲线表示： (2)功能相对稳定：生物群落的能量输入与输出相对平衡， 物质的输入与输出保持相对平衡。,3.稳定性的

14、两个方面抵抗力稳定性与恢复力稳定性,在受到较强程度干扰时，恢复力稳定性与抵抗力稳定性往往成相反的关系，但若受到同等程度干扰时，自动调节能力强的生态系统其恢复力稳定性也往往较高，如同等程度干扰下，草原生态系统比沙漠生态系统恢复原状的能力强。,(2009福建高考)下列有关生态系统稳定性的叙述，不正确的是 ( ) A.生态系统具有自我调节能力，这是生态系统稳定性的 基础 B.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,.,C.生物多样性对维持生态系统稳定性具有重要作用， 体现了其间接价值 D.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高,解题指导 选 生态系统生物种类越多、营养结构越复杂，抵抗力稳定性就越强，恢复力稳定性就越弱。,D,提高生态系统稳定性的措施 对生态系统的利用要适度，减少对生态系统的干扰。 对人类利用强度较大的生态系统，实施相应的物质和能量的投入。,如图为生态系统碳循环示意图，其中甲、乙、丙表示生态系统中的三种成分。 ( ),请据图回答： (1)生态系统的碳循环是指碳元素在