高中生物第五章3节能量流动和物质循环

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1、第2、3节 生态系统的能量流动与物质循环,一、能量流动的过程 1概念：生态系统中能量的 、传递、 和散失的过程。 2过程 (1)起点：生产者固定太阳能开始。 (2)流经生态系统的总能量是 总量。,输入,转化,生产者固定的太阳能,(4)传递途径： 和 。 (5)散失：通过 ，以 的形式散失掉。,食物链,食物网,细胞呼吸,热能,二、能量流动的特点及意义 1特点 (1)单向流动：沿食物链由低营养级流向 ，不能逆转；也不能 。 (2)逐级递减：能量在沿食物链流动的过程中是 的，传递效率大约为 。 (3)能量金字塔：将单位时间内各个营养级所得到的能量数值按营养级 绘成图，所形成的一个金字塔图形。,高营养

2、级,循环流动,逐级,减少,10%20%,由低到高,2研究意义 (1)帮助人们科学规划，设计 ，使能量得到最有效利用，实现能量的 。 (2)帮助人们合理地 生态系统中能量流动关系，使能量持续高效地流向 。,人工生态系统,多级利用,调整,对人类最有益的部分,(2009年高考江苏卷)下列4种现象中，不适宜用生态系统中能量流动规律进行合理分析的是 ( ) A虎等大型肉食动物容易成为濒危物种 B蓝藻易在富营养化水体中爆发 C饲养牛、羊等动物，成本低、产量高 D巨大的蓝鲸以微小的浮游动物为食,【答案】 B,(1)几乎所有的生态系统，其能量来自太阳能。即 光能 有机物中的化学能 (2)特殊的生态系统深海热泉

3、生态系统 无机物氧化 有机物中 产生的能量 的化学能,一、能量流动过程分析,1.能量的输入,例1下图为生态系统中食物链所反映出的能量流动情况，图中箭头符号为能量的流动方向，单位为kcal/(m2年)。,下列说法正确的是 (双项) A、在入射的太阳能中，生产者只利用了其中的1%左右 B、分解者可利用来自各营养级转移到A中的所有能量 C、消费者营养级别越高，可利用的总能量越多 D、当人们把生产者当作食物时，比起其他营养级，可获得更多的能量,【答案】 AD,2.能量的传递 (1)传递途径： (2)传递形式： (3)传递过程(以能量流经第二营养级为例) 能量流经第二营养级时的分流情况总结如下：,食物链

4、和食物网。,有机物中的化学能。,易错点：粪便量属于哪个营养级的能量？,某一营养级具体的能量流动情况,理解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可有三条：a.自身呼吸消耗；b.流入下一营养级；c.被分解者分解利用。 (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：a.自身呼吸消耗；b.流入下一营养级；c.被分解者分解利用；d.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，这部分的能量将保留到下一年。,例2.下图表示某草原生态系统中能量流动图解，表相关

5、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,答案：D,（变式）在一个生态系统中，草食动物所同化的能量等于（ ） A、生产者固定的太阳能的总量 B、生产者固定的太阳能的总量减去生产者的呼吸量 C、被草食动物吃了的植物所含的能量减去粪便等排泄物中的能量 D、用于草食动物的活动所需的能量,C,2能量流动特点 (1)生态系统中能量流动是单向的。 (2)能量在流动过程中是逐级递减的。 出现这两个特点的原因是？ (3)能量传递效率：10%20%，即输入某一营养级的能量中，只有

6、10%20%的能量流入到下一个营养级。 计算方法为：能量传递率 100%。,例3、在浮游植物小鱼海豹虎鲸这条食物链中,若虎鲸的体重增加1kg,至少消耗浮游植物的量为 A1kg B10kg C125kg D1000kg,C,例4如图为某生态系统能量流动示意图单位：J/(cm2a)，以下分析不正确的是 ( ) A.甲的数值是1 250 J/(cm2a) B.乙到丙的能量传递效率为15% C.乙的个体数目一定比甲少 D.每一营养级的能量大部分用于细胞呼吸和被丁利用,答案：C,(练习)下图表示某生态系统中，四种生物所同化的有机物的量占该生态系统有机物总量的比例，则这四种生物之间的食物关系最可能的是 (

7、 ),【答案】 A,(2009年雷州模拟)某湖泊生态系统中有大型杂食性鱼类甲，其食物1/2来自浮游植物乙，1/4来自草食性鱼类丙，1/4来自以草食性鱼类为食的小型肉食性鱼类丁。下列叙述中错误的是 ( ) A甲和丁存在着竞争关系 B从理论上计算，甲每增加1 kg体重，最少需要乙提供360 kg的物质 C若湖泊中受到有机汞污染，则有机汞浓度最低的生物是乙 D此食物网中占有三个营养级的生物是甲,【答案】 B,3能量流动模型生态金字塔 能量金字塔、数量金字塔、生物量金字塔三者都是用来说明食物链中能量流动情况的，三者统称为生态金字塔。其原理是美国生态学家林德曼提出的“十分之一定律”：输入到一个营养级的能

8、量大约有10%20%流动到下一营养级，该定律说明能量在沿着食物链流动时，是逐级递减的。 不同的生态金字塔能形象地说明营养级与能量、生物量、数量之间的关系，是定量研究生态系统的直观体现。,(1)在一条食物链中，由低营养级到高营养级推算，前一营养级比后一营养级含量一定多的指标是“能量”，而“数量”和“生物量”均可能出现反例。 (2)在人工生态系统中因能量可人为补充，可能会使能量金字塔呈现倒置状况。如人工鱼塘中生产者的能量未必比消费者(鱼)多。天然生态系统则必须当能量状况表现为金字塔形状时，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。,例5下表是一个相对封闭的生态系统中五个种群(存在着营养

9、关系)的能量调查：,图是根据该表数据作出的一些分析，其中与表中数据相符合的是 ( ) A B C D,【答案】 C,例6.如图是某人工鱼塘生态系统能量流动过程中部分环节涉及的能量值(单位为103 kJm2a1)。试回答下列有关问题：,(1)图中代表的生理过程是 ，图中代表的能量主要以 形式贮存。 (2)该生态系统的总能量是 固定的。 (3)能量从该生态系统的第二营养级到第三营养级传递的效率约为 。 (4)试分析图中植食动物、肉食动物和顶位肉食动物随营养级的升高需要的有机物输入越来越多的原因是 。,(1)呼吸作用 (有机物中)稳定的化学能 (2)生产者 (3)15.6% (4)能量流动逐级递减以

10、及维持各营养级较高的能量输出量,三、物质循环 1概念：组成生物体的 等元素，不断进行着从无机环境到生物群落，又从生物群落到无机环境的循环过程，又称为 。 2碳循环 (1)无机环境中存在形式： 。 (2)生物群落中主要存在形式： 。 (3)无机环境与生物群落之间的循环形式是 。 (4)特点：具 性，可 利用。,C、H、O、N、P、S,生物地球化学循环,CO2和碳酸盐,有机物,CO2,全球,循环,3能量流动与物质循环的关系 (1)二者 ，彼此相互依存，不可分割。 (2)物质作为 ，使能量沿着食物链(网)流动；能量作为 ，使物质能够不断地在 和 循环往返。,同时进行,能量载体,生物群落,无机环境之间

11、,动力,二、生态系统的物质循环 1范围：生物圈，地球上的每个生态系统是地球上物质循环的一部分，而只有生物圈才能完成物质循环。 2“物质”的含义：指组成生物体的基本元素，主要是指C、H、O、N、P、S等元素。 3特点：在生物群落与无机环境间，反复出现、循环流动。,4举例：“C”的循环 图解：,分析： (1)C在无机环境中的存在形式：CO2、碳酸盐。 (2)C在生物群落中的主要存在形式：含碳有机物。 (3)循环形式：CO2。 (4)进入形式：CO2进入生物群落是通过自养型生物完成的，主要是绿色植物的光合作用，也有化能合成作用及细菌、蓝藻等的光合作用。 (5)返回形式：生物群落中的有机碳是通过生物的

12、呼吸作用和微生物的分解作用被彻底分解成CO2和H2O，归还到无机环境中的。此外，古代动植物遗体中的碳可通过化学燃料的燃烧返回无机环境。,5物质循环与能量流动的关系,(1)任何一个生态系统中，能量流动和物质循环都保持着相对的平衡，这是决定一个生态系统相对稳定的重要保证。 (2)物质循环的平衡打破，将造成生态环境问题： 碳循环失衡温室效应 硫循环失衡酸雨 生物富集：是指环境中的一些污染物(如重金属、化学农药)通过食物链在生物体内大量积累的过程。 a原因：化学性质稳定不易被分解；在生物体内积累而不易排出。 b过程：随着食物链的延长而不断加强，即营养级越高，富集物的浓度越高。,例如右图为生态系统中碳循

13、环的模式图。下列相关叙述正确的是( ) A代表生产者，5可以代表化能合成作用 B碳元素在、间以含碳有机物的形式传递 C在食物链中占有碳元素最多的营养级可能是 D、中含有的有机物可以作为动力来促进碳元素在群落和环境之间循环,【答案】 C,(2009年高考重庆卷)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i的量大于被初级消费者同化有机物的量 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,【答案】 B,气候变

14、化与生态系统的碳循环密切相关。下表为A、B两个不同时期陆地生态系统与大气环境的碳交换情况。 生态系统碳的吸收主要是通过_作用实现的，碳的释放主要是通过_作用实现的。 表中_时期的生态系统处于稳定状态，原因是_。 由于过度的人工碳排放，破坏了生态系统的_,导致大气中_增加并引起全球气候变化。 人们正在积极开发新能源以减少碳排放。如“叶绿素太阳能电池”是模仿类囊体吸收光能的特征而制造的，类囊体吸收光能的过程发生在光合作用的_阶段；又如经改造的蓝藻能在细胞内将光合作用产生的_直接发酵转化为燃料乙醇。,光合,呼吸,A,碳吸收量等于碳释放量,碳平衡,CO2浓度,光反应,有机物,1实验原理 (1)土壤中存

15、在种类、数目繁多的细菌、真菌等微生物，它们在生态系统中的成分为分解者。 (2)分解者的作用是将环境中的有机物分解为无机物，其分解速度与环境中的温度、水分等生态因子相关。,探究“土壤微生物的分解作用”,2实验流程,3.注意事项 (1)探究活动最好在实验室中进行，以便控制变量，避免环境中不可控制的因素的影响。 (2)各地气候与环境等因素不同，微生物的分解落叶功能也不同，需要的时间有差异，一般需要温暖、湿润的条件。,例同学们在课外活动中发现植物的落叶在土壤里会逐渐腐烂，形成腐殖质。他们猜测落叶的腐烂是由于土壤微生物的作用，不同生态系统的土壤微生物分解能力不同，并设计了实验进行验证。 (1)实验设计首先要遵循的是_原则和_原则。 (2)以带有同种落叶的土壤为实验材料，均分为A和B。实验时A不做处理(自然状态)；B用塑料袋包好，放在60 的恒温箱中灭菌1小时。B处理的目的是_。,单一变量,对照,杀死土壤微生物，同时避免土壤理化性质的改变,(2)以带有同种落叶的土壤为实验材料，均分为A和B。实验时A不做处理(自然状态)；B用塑料袋包好，放在60 的恒温箱中灭菌1小时。B处理