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1、第31讲 能量流动和物质循环、生态系统的稳态及其调节,一、生态系统中的能量流动 1含义：指在生态系统中，能量不断沿着_ _的方向流动。 2渠道：沿_依次传递。,太阳植物植食动物肉食动物,顶位肉食动物,食物链的营养级,3过程分析 (1)输入生态系统的总能量： _。 (2)起点：从_ 开始。 (3)每个营养级能量的去路是： _、下一营养级同化、分解者分解和未利用。,生产者固定的太阳能,生产者固定的太阳能,呼吸消耗,(4)结果：最终以_的形式耗散到周围的空间中去。 4特点 (1)_：能量只能从前一营养级流向后一营养级，而不能反向流动。 (2)逐级递减：传递效率为 _。,热能,单方向、不可逆,10%2
2、0%,思考感悟 能量在流动过程中以什么形式存在？ 【提示】 以有机物中化学能的形式存在。,二、生态系统中的物质循环 1含义：生态系统中的无机物在相对封闭的循环圈中_ 的过程。 2特点：参与循环的物质数量 _，而且可以得到重复利用。,周而复始、往复循环,恒定,3碳的全球循环 (1)在无机环境与生物群落之间的循环形式：二氧化碳。 (2)路线：大气圈植物和动物分解者大气圈。,三、生态系统的稳态及其调节 1生态系统的稳态：生态系统发展到一定的阶段，它的结构和功能能够保持相对稳定，表现出_ _。 2稳态的原因：生态系统具有 _。,物种多样化、结构,复杂化和功能完善化,自我调节功能,3稳态的调节：反馈调节
3、 (1)负反馈：_最初发生变化的那种成分所发生的变化结果：使生态系统_稳定。 (2)正反馈：_最初发生变化的那种成分所发生的变化结果：使生态系统_稳态。,抑制或减弱,保持,加速,远离,4生态系统稳态的破坏 (1)破坏原因：_超过一定的限度，生态系统的稳定性受到破坏。 (2)破坏因素：自然因素和_因素。 (3)对生产生活的启示：人类活动除了要讲究经济效益和社会效益外，还要特别注意_。,外来干扰,人为,生态效益和生态后果,1能量流动过程包括能量的输入、传递、转化和散失等过程,4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
4、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利用的部分。,特别提醒 (1)能量的输入过程，绝大部分是通过绿色植物的光合作用，但在极少数特殊空间，如深海热泉口生态系统，是通过特殊细菌的化能合成作用。 (2)能量在食物链中的流动形式是有机物中的化学能。,(3)根据能量流动的递减原则，在建立与人类相关的食物链时，为了节约能量，应尽量缩短食物链。,即时应用 1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
5、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：选D。表示草同化的能量流向下一营养级即兔的能量，草所固定的太阳能是流入该生态系统的总能量；图中/的值代表兔狐的能量传递效率；兔粪便中的能量是草同化的能量的一部分；在一个生态系统中分解者获得的能量不一定是最少的。,2(2012绍兴质检)发生汶川大地震的龙门山地震带是我国生物多样性保护的关键区域，80%的大熊猫种群、我国近1/5的特有种子植物均分布于此。据不完全统计，地震后植被毁损达到30%以 上，还出现了200 m宽、1 km长、30 m厚的大型泥石流带，
6、如图为地震毁损的某自然保护区在人为干预下恢复过程的,能量流动图单位为103 kJ/(m2a)。下列说法不正确的是( ),A计算可知，肉食动物需补偿输入的能量值为5103 kJ/(m2a) B由图可知营养级较高的生物，在这场地震中受到的影响较大 C在人为干预下，能量在第二营养级到第三营养之间的传递效率为15.6% D流经该生态系统的总能量是生产者固定的太阳能,解析：选D。由图可知该生态系统不能自给自足，需要外界能量的补偿。肉食动物共需要能量为(2.15.10.050.25)103 kJ/(m2a)，其中从植食动物获得2.5103 kJ/(m2a)，因此还需要外界补偿能量为5103 kJ/(m2a
7、)，故A正确；营养级越高的生物需要消耗的能量就越多，因此受到的影响也就越大，故B正确；,植食动物(第二营养级)获得的总能量为16103 kJ/(m2a)，流入第三营养级的能量为2.5103 kJ/(m2a)，因此能量传递效率为2.5103/16103100%15.6%，故C正确；流经该生态系统的总能量是生产者固定的太阳能与外界补偿的能量之和，故D错误。,由图分析： 1大气中CO2的来源 (1)生产者、消费者的呼吸作用； (2)分解者的分解作用； (3)化学燃料的燃烧。 2.目前由于碳循环平衡被打破，对形成温室效应的分析 (1)大气中CO2含量持续增加的原因,工厂、汽车、飞机、轮船等对化学燃料的
8、大量使用，向大气中释放大量的CO2。 森林、草原等植被大面积的破坏，大大降低了对大气中CO2的调节能力。 (2)危害 加快极地冰川融化，导致海平面上升，对陆地生态系统和人类的生存构成威胁。,改变了降雨和蒸发机制，影响农业和粮食资源生产。 (3)缓解措施 植树造林，增加绿地面积。 开发清洁能源，减少化学燃料燃烧。,易误警示 (1)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，其他各成分间的传递均是单向的。 (2)大气中的碳元素进入生物群落，主要是绿色植物的光合作用，此外还有硝化细菌等的化能合成作用。,3物质循环与能量流动的关系,即时应用 3如图是某生态系统碳循环示意
9、图，其中D为大气，ad代表发生在生物体内的生理作用，A、B、C代表生态系统的不同生物。 以下叙述不正 确的是( ),A通过a过程太阳便进入了生物群落 B在这个生态系统中，C所含的能量最多 Cb、c、d过程将CO2释放到大气中 D此图中包含了该生态系统的全部成分 解析：选D。此图中缺少太阳能、水分、无机盐等非生物的物质和能量。,4(2012温州十校联考)环境问题是全世界人们密切关注的问题，以低耗能、低污染、低排放为基础的低碳经济模式越来越成为促进国家经济持续增长和可持续发展的重要经济模式。下列说法正确的是( ),A大气中CO2的来源之一是生物细胞的呼吸作用，人体细胞需氧呼吸与厌氧呼吸都能产生CO
10、2 B大气中CO2进入生物群落的方式只能是植物的光合作用,CC是构成生物体的最基本元素，C、H、O、N是构成细胞的主要元素，核酸、酶、果糖、油脂中都含有这四种元素 D20世纪以后，主要是煤、石油和天然气的大量燃烧，致使CO2的全球平衡受到严重干扰，大气中的CO2量急剧增加,解析：选D。人体细胞的厌氧呼吸只产生乳酸。除了植物的光合作用能固定二氧化碳外，光合细菌和蓝细菌等生物的光合作用、一些微生物的化能合成作用也能固定二氧化碳。糖类物质(如果糖)只由C、H、O三种元素组成。大气中的CO2量急剧增加，主要是化石燃料的大量燃烧。,1对生态系统的稳态的理解 生态系统的稳态是生态系统发展到一定阶段，它的结
11、构和功能能够保持相对稳定时，表现出来的保持或恢复自身结构和功能相对稳定的能力。可以从以下几个方面理解：,(1)结构的相对稳定：生态系统中动、植物种类及数量保持相对稳定。变化如图所示。 (2)功能的相对稳定：生物群落中物质和能量的输入量与输出量保持相对平衡。,(3)生态系统的稳态是系统内部自我调节的结果，这种自我调节主要是依靠群落内部种间关系及种内斗争来实现的。 2生态系统的自我调节反馈调节 生态系统通过反馈调节达到其稳态。反馈调节分为正反馈和负反馈两种。其中负反馈调节在生态系统中普遍存在，是生态系统自我调节能力的基础，也是生态系统的主要调节方式。,两者比较如下：,3.提高生态系统稳态的措施 (
12、1)控制生态系统的干扰程度，对生态系统的利用应该适度，不应该超出其自我调节能力。 (2)对人类利用强度较大的生态系统应实施相应的物质和能量的投入，保证生态系统内部结构和功能的协调。,即时应用 5(2012北京西城区高三抽样)在某一动物种类丰富的森林中，消费者、分解者的种类和数量基本保持稳定，下列有关叙述错误的是( ) A能量流动和物质循环保持动态平衡 B食物链和食物网数量保持相对稳定,C各类生物所含有的能量值基本不变 D各种群的年龄结构维持增长型 解析：选D。在一个稳定的生态系统中，能量流动和物质循环是保持动态平衡的，食物链和食物网保持相对的稳定，各个营养级的能量也基本不变。各个种群的数量保持
13、稳定，说明是处在稳定型的年龄结 构，而不是增长型。,6如图为生态系统中的反馈调节示意 图，请据图回答下列问题：,(1)图A中，甲、乙、丙可以构成一条食物链，作为一个完整的生态系统，除了图A中所示的成分外，还应该包括_和_。 (2)图B为某湖泊的生态系统中发生的某种调节活动，这种调节导致的最终结果是_。,(3)图A和图B这两种反馈调节方式分别是：A_，B_。 答案：(1)分解者 非生物的物质和能量 (2)加速破坏该生态系统原有的稳态 (3)负反馈调节 正反馈调节,调整能量流动的方案 运用生态学原理来解释、解决生物学问题是常见题型，解决这类问题的突破口是能量流动、物质循环以及两者间的关 系。在生态
14、方面的应用中，主要有以下两方面的实例：,1调整能量流动的方向，使其流向对人类有益的部分 (1)草原上放养一些牲畜：由于人类不能直接利用牧草中的能量，因此放养一些草食性动物，使储存在牧草中的能量经草食性动物流向人类。,(2)农田中除草、除虫：田间杂草与农作物之间属于竞争关系，会和农作物争夺空间和资源；作物害虫与农作物属于捕食或寄生关系。可见，田间杂草和作物害虫都将导致一部分能量流向对人类无益的部分，因此除草、除虫有助于调整能量的流向，使其流向对人类有益的部分。,2能量多级利用 建立生态农业，一方面可使能量多级利 用，另一方面可实现物质循环。所谓能量多级利用，指的是使生态系统中的物质和能量分层次多
15、级利用，使生产一种产品时产生的有机废物，成为另一种产品的投入，使废物资源化，从而提高能量的转化效率。,根据生态系统的能量流动规律，要提高能量的利用率，可以在实际生活中借鉴下面的一些措施：尽量缩短食物链；充分利用生产者；充分利用分解 者，如利用秸秆培育食用菌、利用植物残体生产沼气等。,目前在我国农村，农作物秸秆大多被直接燃烧，还有一部分被随意堆放，浪费严重，利用率低。如图甲是某科技小组的同学针对农作物秸秆浪费和闲置情况，设计出的以沼气为纽带，联动农作物种植、养鱼、养鸡等产业的生态农业良性循环系统。请据图分析回答：,(1)该生态系统中生产者是_；沼渣能为生产者提供_。 (2)农田生态系统的稳定性较低，原因是_
