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1、第二讲 生态系统的能量流动 生态系统的物质循环,一、能量流动 1概念：生态系统中能量的 、传递、 和散失的过程。 2过程 (1)输入途径：主要是生产者的 。 (2)起点：从生产者固定太阳能开始。 (3)途径： 。,输入,转化,光合作用,食物链和食物网,(4)过程：,3特点 (1)单向流动：能量流动只能从第一营养级流向第二营养级，再依次流向后面的各个营养级，不可逆转，也不可 流动。 (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 数值由低到高绘成图，可形成一个金字塔图形。,循环,逐级,递减,10%20%,能量,4意义 (1)
2、帮助人们科学规划、设计人工生态系统，使 得到最有效的利用。 (2)帮助人们合理地调整生态系统中的能量流动关系，使能量持续高效地流向 的部分。,能量,对人类最有益,1能量流动的过程分析 (1)能量的输入,(2)能量的传递 传递途径：食物链和食物网。 传递形式：有机物中的化学能。 传递过程,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.自身呼吸散热消耗；b.流入下一营养级；c.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能，才能保证生态系统能量流动的正常进行。,(3)能量的转化 太阳能有机物中的化学能热能(最终散失)。
3、 (4)能量的散失 形式：热能，热能是能量流动的最后形式。,【特别提醒】消费者摄食的能量等于消费者同化的能量加上粪便中的能量，粪便中的能量属于上一营养级的遗体，消费者同化的能量即是上一营养级流向该消费者的能量，也就是该营养级的总能量。,2能量流动特点 (1)单向流动 食物链中，相邻营养级生物的吃与被吃关系不可逆转，因此能量不能倒流，这是长期自然选择的结果。 各营养级的能量总有一部分通过细胞呼吸以热能的形式散失掉，这些能量是无法再利用的。 (2)逐级递减 每个营养级的生物总有一部分能量不能被下一营养级利用。,3生物金字塔类型,【特别提醒】(1)能量金字塔不会出现倒置现象。(2)数量金字塔可出现倒
4、置现象，如树林中，树、昆虫和食虫鸟三者形成的数量金字塔可出现倒置现象。,1根据图示的食物网，若黄雀的全部同化量来自两种动物，且蝉和螳螂各占一半，则当绿色植物增加G千克时，黄雀增加体重最多是( ) AG/75千克 B3G/125千克 C6G/125千克 DG/550千克,解析：根据生态系统能量流动的最高传递效率20%，设黄雀增加体重X千克，则根据题意可列出计算式：(5X/255X/2)5G，XG/75千克。 答案：A,二、物质循环 1概念：组成生物体的C、H、O、N、P、S等元素，都不断进行着从 到生物群落，又从 到无机环境的循环过程。这里所说的生态系统是指 ，因此又称为生物地球化学循环。 2特
5、点：全球性、物质可被反复利用。,无机环境,生物群落,生物圈,3碳循环 (1)无机环境中的存在形式： 和碳酸盐。 (2)生物群落中的主要存在形式： 。 (3)无机环境与生物群落之间的循环形式： 。 (4)特点：具全球性，可循环利用。,CO2,CO2,含碳有机物,大气中的碳元素进入生物群落，是通过植物的光合作用或化能合成作用而实现的。 碳在生物群落和无机环境之间循环是以CO2的形式进行的。碳元素在生物群落中的传递，主要靠食物链和食物网，传递形式为有机物。 实现碳在生物群落和无机环境之间循环的关键是生产者和分解者。 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双向的，其他各成分
6、间的传递均是单向的。,3能量流动与物质循环的关系,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丁中包含的生物可能处于食物链的最高营养级 D碳以CO2的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境,解析：分析图中的信息可知甲是生产者、乙和丙是消费者、丁是分解者；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。从题图中我们还可以看出，生态系统的物质可
7、以循环再生，如碳以CO2的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境，而能量必须由太阳能不断补充。丁作为分解者，不是食物链的“成员”，因此选项C错误。 答案：C,对碳循环示意图辨析不清 (1)碳循环过程示意图 弄清箭头的方向及代表含义。,(2)将上图换成字母，并尝试判断四种成分(找依据) 据图判断A、B、C、D各代表哪种成分？ 先根据双向箭头确定A和B应为生产者和非生物物质和能量，不能写“无机环境”，也不能写“生物类别”，再根据AC确定C为消费者，剩下D为分解者。,解读右图 根据与之间的双向箭头判断：是生产者，是非生物物质和能量。根据的碳都流向，可进一步判断：是初级消费者，是次级
8、消费者，是分解者。,2010年12月14日，亚洲能源论坛在广州举行，中国政府作出了仍要高强度减排的承诺，低碳经济与绿色生活方式引人关注。根据下图回答问题：,(1)图1是碳循环示意图，原核生物可能参与其中的_(填序号)过程。煤是“高碳”能源，通过燃烧，碳主要以CO2的形式进入大气圈。根据图1提出一项实现“低碳”承诺、减少温室效应的关键措施：_。 (2)若图1中的生物种群及相互间的食物关系如图2所示，设E种群干物质中蕴藏的能量为11010 kJ；B种群干物质中蕴藏的能量为2108 kJ，D种群干物质中蕴藏的能量是2.5108 kJ，当A只捕食C时，能量传递效率按20%计算，则A的能量值是_。,(3
9、)图3是该生态系统中能量流向蛙类后发生的一系列变化示意图。请据图回答相关问题：,图3中的A表示蛙同化的能量，则C、D表示的含义分别为_、_。当生态系统处于相对稳定状态时，蛙的种群数量一般处于_(填“K”或“K/2”)值，此时种群数量的增长率为_。 【错因分析】不能正确分析碳循环过程图解中各部分名称，对能量流动和物质循环的关系不能尽量用生物学术语回答。,【正确解答】(1)原核生物在生态系统中既可以是生产者，也可以是消费者和分解者，因此可参与碳循环示意图中的过程。缓解温室效应主要从两个方面加以考虑：一是减少CO2的释放；二是增加CO2的吸收。减少CO2的释放，主要是减少化石燃料的使用，开发新能源(
10、如太阳能、风能、核能等)替代化石能源；增加CO2的吸收，主要是保护植被，大力植树造林。(2)根据图2中的食物关系可知：E是生产者，其余生物为消费者。,若E种群干物质中蕴藏的能量为11010kJ；B种群干物质中蕴藏的能量为2108kJ，D种群干物质中蕴藏的能量是2.5108kJ，那么C种群干物质中蕴藏的能量为：11010kJ20%(2108kJ2.5108kJ)15.5108kJ；当A只捕食C时，则A的能量值是：15.5108kJ20%3.1108kJ。(3)图中的A表示蛙同化的能量，则C表示分解者利用的能量，D表示通过呼吸作用散失的能量。当生态系统处于相对稳定状态时，蛙的种群数量一般处于K值，
11、此时种群数量的增长率为0。,答案：(1) 保护植被，大力植树造林；控制(减少)化石燃料的燃烧，减少CO2的排放量；开发水能、太阳能等新能源(答案合理即可) (2)3.1108kJ (3)分解者利用的能量 通过呼吸作用散失的能量 K 0,1.如图表示某生态系统(部分)的组成及物质和能量流动情况(秃鹫以动物尸体为食)，该生态系统中( ),AM代表光能，N代表热能，P代表无机盐、CO2 B共有4条捕食食物链，秃鹫所占有的营养级最多 C图中狼与蚊子之间能量传递效率一般为10%20% D群落内部的负反馈调节维持着该生态系统的稳定性,解析：题图表示了生态系统物质和能量的流动情况，所以M应表示光能和CO2等
12、无机物，N表示生产者和分解者通过呼吸散失的热能和CO2，P表示由分解者分解释放的热能和CO2，A项错。图中只有1条食物链，秃鹫属于分解者，B项错。蚊子属于寄生生物，狼与蚊子之间的能量传递效率要小于10%，C项错。负反馈调节是生态系统稳定性的基础。 答案：D,利用“拼图法”巧解能量流动中的难点 1.输入第一营养级的能量分析 输入第一营养级的能量(W1)，被分为两部分：一部分在生产者的呼吸作用中以热能的形式散失了(A1)，一部分则用于生产者的生长、发育和繁殖(B1C1D1)。而后一部分能量中，包括现存的植物体B1、流向分解者的C1、流向下一营养级的D1。参考图示，很容易理解以下问题：,(1)流经整
13、个生态系统的总能量是生产者固定的总能量，即W1。将图中第三营养级同化的总能量D2“拼回”第二营养级，则刚好等于D1，即第二营养级同化的总能量；再将D1“拼回”第一营养级，则刚好等于生产者固定的总能量W1。可见，在一个草原生态系统中，草原上所有生物的总能量都来自W1，所有生物总能量之和都小于W1(呼吸作用消耗的缘故)。,(2)能量传递效率不会是100%。从上图可以看出，从第一营养级到第二营养级能量的传递效率等于D1/ W1，因此不会达到100%，一般情况下，能量传递效率为10%20%。 (3)在解决有关能量传递的计算问题时，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。,2能量传递效率
14、相关计算中的注意事项 (1)流入各级消费者的总能量指的是该级消费者同化的总能量，消费者粪便中所含有的能量不能计入其同化的总能量中。因此，同化量摄入量粪便中的能量。 (2)能量传递效率某一个营养级的同化量/上一个营养级的同化量。 (3)计算某一生物所获得的最多(最少)的能量规律(设食物链为ABCD)：,(4)涉及多条食物链的能量流动计算时，若根据要求只能选择食物网中的一条食物链，计算某一生物获得的最多(或最少)的能量。其规律如下：,2.如图1为生态系统中食物链所反映出的能量流动情况，图中的箭头符号为能量的流动方向，单位为kcal/(m2年)；图2为某一生态系统的能量金字塔，其中、分别代表不同的营
15、养级，E1、E2代表能量的形式；图3为某生态系统食物网的图解。据图分析不能得出的结论是( ),A据图1可知，在入射的有机物中的化学能中，生产者只利用了其中的1%左右 B据图2可知为分解者，相当于图1中的A，能够利用各营养级转移来的能量 C图3中猫头鹰体重每增加1 kg，至少消耗A约25 kg D据图可知，图1中的生产者相当于图2中的，相当于图3中的A,解析：分析图中数据可知，16 0001 500 9001%，A项的结论是正确的；根据能量金字塔(图2)的特点，可知为生产者、为初级消费者、为次级消费者、为三级消费者，能量金字塔中不包括分解者；图3中的A是生产者，D项正确；对于C项，抓住“至少消耗”去解题，当猫头鹰体重增加1 kg，全部来自于食物链AB猫头鹰，且传递效率为20%时，消耗的A最少，120%20%25(kg)。 答案：B,探究土壤微生物的分解作用 1实验假设 案例1 微生物能分解落叶使之腐烂 案例2 微生物能分解淀粉 2实验设计与结论,【典型例题】 探究“土壤微生物对淀粉的分解作用” 将取自农田、林地或花盆等处的土壤放入里面垫有纱布的烧杯中，加水搅拌，然后将纱布连同土壤一起取出，将留在烧杯中的土壤浸出液静置一段时间备用。,在室温(20
