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1、第36讲 生态系统的功能能量流动和物质循环 考点1 生态系统的能量流动过程分析 1.能量的输入 (1)几乎所有的生态系统,(2)特殊的生态系统深海热泉生态系统 2.能量的传递 (1)传递途径：食物链和食物网。 (2)传递形式：有机物中的化学能。 (3)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：自身呼吸作用散热消耗；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， 最终都以热能形式从生物群落中散失，生产者源源不断地 固定有机物中的化学能，才能保证生态系统能量流动的正 常进行。 3.能量的转化 有机物中的化学能有机物中的化学能热能(最终散失) 4.
2、能量的散失 形式：热能，热能是能量流动的最后形式。,5.能量流动特点的原因分析 (1)单向流动 能量流动是沿食物链进行的，食物链中各营养级之间的 捕食关系是长期自然选择的结果，是不可逆转的。 各营养级通过呼吸作用所产生的热能不能被生物群落重 复利用，因此能量流动无法循环。 (2)逐级递减 各营养级生物都会因呼吸作用消耗大部分能量； 各营养级的能量都会有一部分流入分解者，包括未被下 一营养级生物所利用的部分。,特别提醒：消费者摄入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同化量， 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。 即时突
3、破 1.(2010滨州期中)如图是能量流动的图解，对此图理解不 正确的是 ( ),A.图中方框的大小可表示该营养级生物所具有能量的相 对值 B图中C所具有的能量为B的10%20% C图中A表示流经该生态系统的总能量 D图中A具有的能量是B、C、D的能量之和 解析：在此能量流动的图解中，方框的大小可表示该营养 级生物所具有能量的相对值；能量的传递效率一般为10% 20%，所以C具有能量为B的10%20%；生物群落中的总能量 为生产者固定的有机物中的化学能，即A表示流经该生态系 统的总能量；A具有的能量有三种去向；流向B、自身呼吸、 流向分解者，B、C、D能量之和小于A具有的能量。 答案：D,考点
4、2 能量传递效率及应用 1.能量传递效率 一般能量传递效率大约为10%20%。 2.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。,(1)三种生态金字塔的比较,(2)特殊实例及分析 数量金字塔在前一营养级的生物个体很大，而后一营养级 的生物个体很小时，会出现倒置现象。 如树林中，树、昆虫和食虫鸟个体数比 例关系可形成如图所示的数量金字塔。 生物量金字塔也有特殊形状，如海
5、洋生态系统中，生产者 浮游植物个体小，寿命短，又会不断被浮游动物吃掉，因 而某一时间调查到的浮游植物生物量可能要低于其捕食者 浮游动物的生物量。但这并不是说流经生产者这一环节的 能量比流经浮游动物的要少。,3.能量传递效率的应用 (1)确定食物链中的营养关系。据能量传递效率20%计算， 相邻两个营养级的能量差值也在5倍左右，若能量差值远 比五倍小，则应位于同一营养级。 (2)极值计算 设食物链ABCD，分情况讨论：,在某一食物网中，一个消费者往往同时占有多条食物链， 当该消费者增加了某一值时，若要计算最少消耗生产者多 少时，应选最短的食物链和最大传递效率20%进行计算， 这样消费者获得的能量最
6、多；若要计算最多消耗生产者多 少时，应选最长的食物链和最小传递效率10%进行计算， 这样消费者获得的能量最少。 即时突破 2.根据图示的食物网，若黄雀的全部同化量来自两种动物， 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/2 55X/2)5G，XG/75千克。 答案：A 考点3 生态系统的物质循环 1.物质循环 (1)物质：组成生物体的C、H、O、N、P、S等化学元素。,(3)循环特点：全球
7、性、循环性。 (4)碳循环过程： (5)实例图解如下： 碳循环 硫循环,氮循环,2.物质循环与能量流动的关系,名师点拨 (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 生物富集作用：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。,即时突破 3.上图是生态系统中硫循环和碳循环及其相互
8、关系的简图， 请分析回答下列问题： (1)如果图示是一个草原生态系统，图中标号_所代表的 内容能体现出这个生态系统自动调节能力的大小。 (2)如果该生态系统中次级消费者增重2 kg，至少需要生 产者_kg。,50,(3)在硫循环中，除图中所示过程外，大气中二氧化硫的来源 还应有_。 (4)碳和硫在生物群落中流动形式依次为_。 (5)若短时间内大气中二氧化碳和二氧化硫迅速增加，会造成 的全球性环境问题依次是_ 。 解析：(1)生态系统自动调节能力取决于生态系统营养结构 (食物链和食物网)的复杂程度，而食物链和食物网主要是由 捕食关系(生产者和消费者之间)而构成的，故可反映系统 自动调节能力的大小
9、。(2)能量沿食物链传递的效率最高为 20%(即)，则次级消费者(第三营养级)增重2 kg，至少需要 生产者 50 kg。(3)大气中SO2的来源除了图中微生,石油等化石燃料的燃烧、火山爆发,有机物、有机物,温室效应、酸雨,物的分解作用以外，还有化石燃料的燃烧、火山爆发等。 (4)不论碳、硫还是氮，它们在生物群落内部都是以有机 物的形式在生物群落中流动的。 (5)短时间的CO2、SO2大量释放，会超过生态系统的自动 净化能力，导致温室效应、酸雨等全球性环境问题。 命题视角1 能量流动的规律应用 【例1】 (2009江苏，17)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 (
10、 ) 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 思路点拨：蓝藻爆发是因为水体中含有大量的N、P等元 素，给蓝藻提供营养物质，利于蓝藻的生长，没有能量 流动。能量流动的另一特点是逐级递减。虎等大型肉食 动物处在最高营养级，获得的能量最少，因此容易成为 濒危物种。饲养的牛、羊等动物属于第二营养级，获得 的能量较多，因此成本低、产量高。蓝鲸以浮游动物为 食，能量便由浮游动物流向了蓝鲸。 自主解答：_ 答案：B,命题视角2 能量流动和物质循环关系的综合考查 【例2】 (2009重庆卷，5) 如图是某森林生态系
11、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,思路点拨：该能量一部分通过呼吸作用以热能的形式散失， 用h表示；一部分被初级消费者摄入，用i表示；一部分是 未被利用、储存起来的能量，用j表示；还有一部分是植物 的残枝、败叶、遗体等被分解者分解，用k表示。摄入消费 者体内的能量i，一部分被同化成为消费者自身的一部分， 还有一部分没
12、有被消化吸收，以粪便的形式被分解者分解。 由于生态系统中有未被利用、储存起来的能量j，所以进入 该生态系统中的CO2量，大于生产者、消费者和分解者通过 呼吸作用产生的CO2量。流向分解者的k是有机物，只有被 分解者分解成无机盐后才能被生产者吸收、利用。物质在,生态系统中可循环利用，但能量流动是单向的，不能循环 利用。 自主解答：_ 答案：B 考题展示 (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、沼液作为种植 玉米的肥料。据此回答(不考虑空间因素
13、)：,(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,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,玉米,太阳能,CO2,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_ _ _ 。 误点诊断 本题综合考查了生
14、态系统的结构和功能及应用，由于对 所学知识与实际问题联系脱节导致生物群落中的种间关系判 断失误，导致(1)、(2)两问错答，食物网的绘制不全面，而 对生态系统的功能描述不够准确，导致错答，应加强基础知 识的巩固，对于语言再力求规范准确，正确思路应是：,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,(1)由题干信息可知：玉米、鸡、牛、人之间的食物关系为： (2)因人与鸡均食用玉米子粒，而牛食用玉米秸秆，且人还食 用鸡和牛，因不考虑空间因素，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
15、产者为玉米，生产者(玉米)固定的 有机物中的化学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。,错答案例： 实验：土壤微生物的分解作用 1.实验原理 (1)土壤中存在种类、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。 2.实验流程,3.基本技术要求 (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，微生物分解落叶的功能也 不同，需要的时间有差异，一般需要适宜的温度、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_
