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第 2、3 节,生态系统的能量流动和物质循环,一、能量流动,输入,传递,转化,散失,光合作用,生产者,食物链和食物网,单向流动,逆转,循环流动,逐级减少,逐级递减,10%20%,人工生态系统,调整,持续高效,二、物质循环,1概念:组成生物体的各种元素在无机环境与生物群落间,不断的循环的过程。,2特点: 、反复利用、 。,4实例碳循环,(1)无机环境中的存在形式: 和碳酸盐。,(2)循环形式: (主要)。,全球性,循环流动,各种,紧密地联系在一起,形成一个统一整体。,组成成分,CO2,CO2,(3)循环过程:碳从无机环境到生物群落是通过 作 用、 作用实现的;从生物群落到无机环境则是通过 _ 和 实现。,三、温室效应 1形成原因,大量化石燃料的燃烧,大气中的 _含量迅速增加,打,破了生物圈中 的平衡。,光合,化能合成,呼吸作用,微生物的分解,CO2,碳循环,2影响:加快极地和高山冰川的 ,导致海平面,,进而对人类和其他许多生物的生存构成威胁。,能量流动过程及特点,1能量流动图解,融化,上升,图 521,(1)能量流动的起点是生产者固定的太阳能,流经生态系统 的总能量等于生产者通过光合作用固定的太阳能总量。 (2)能量流动的途径是食物链和食物网。能量的变化情况:,太阳能生物体内的化学能热能。,(3)能量的输入过程,是通过生产者来输入,包括绿色植物,的光合作用和自养细菌的化能合成作用。,(4)各级消费者的能量一般来自于上一个营养级,第二营养级以后的每个营养级的能量来源于捕食上一个营 养级的生物,经过自身的同化作用同化为体内的物质中所含的 能量;同化量摄入量粪便量;积累量同化量呼吸量。,(5)各营养级的能量去路,生产者、消费者和分解者的呼吸作用分解有机物而产生的,能量:,一部分形成 ATP,被生物用于各项生命活动。 另一部分以热能形式散失。 一部分被下一营养级利用。 一部分被分解者分解。,(6)能量最终都以热能形式散失,能量在流动中越来越少,,所以生态系统要不断从系统外得到能量补充。,2能量流动的特点 (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。,各营养级的能量总有一部分不能被下一营养级利用,这,一部分最终流入分解者。,(3)能量传递效率大约为 10%20%:由于各种食物链的不 同,食物链内营养级数目的不同,以及食物链与食物链之间的 交织等因素而有差异。,【突破题 1】(双选)图 522 是生态系统能量流动的图,),解。下列有关叙述中,错误的是(,图 522,A方框的大小可表示该营养级生物个体数量的多少 B通常情况下,C 所获得的能量不会超过 B 的 20% CA 固定的能量为流经该生态系统的总能量 DA 固定的能量是 B、C、D 的能量之和,【解题指导】方框的大小可表示该营养级生物量或能量的 多少;A 固定的能量是流经整个生态系统的总能量,大于 B、C、 D 的能量之和。,【答案】AD,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。,【突破题 2】图 523 表示 A、B 两个特殊生态系统的能,量金字塔。有关解释正确的是(,),图 523,一个吃玉米的人所获得的能量一定比一个吃牛肉的人获,得的能量多,能量沿食物链单向流动,传递效率随营养级的升高而逐,级递减,若 A 和 B 中玉米的数量相同,A 能养活 10000 人,则 B,能养活 1000 人,若土壤中含相同浓度的难降解污染物,则 A 中的人比 B,中的人体内污染物浓度低,A C,B D,【解题指导】中没有考虑玉米的基数,只有在玉米的总 能量相同的情况下,才正确;能量沿食物链单向流动,但能 量的传递效率一般不随营养级的升高而出现明显的变化;由于 B 图多了一个营养级,则 B 只能养活 1000 人;难降解污染物在食 物链中有富集现象,也就是越高营养级生物中,难降解污染物 越多。 【答案】D,生态系统的物质循环碳循环实例分析,图 524,(1)大气中的碳元素进入生物群落,是通过植物的光合作用,或化能合成作用实现的。,(2)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。,(3)大气中 CO2 的来源 分解者的分解作用。 动植物的呼吸作用。 化石燃料的燃烧。,(4)实现碳在生物群落和无机环境之间进行循环的关键是 生产者和分解者。 (5)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。 【突破题 3】(2011 年山东兖州一模)图 525 是我国北 方处于平衡状态的某森林生态系统的碳循环示意图,其中箭头 表示碳的传递方向;字母表示碳传递途径。下列叙述中,不正,确的是(,),图 525,A.碳从植物体流入动物体的主要形式是有机物,B.a 途径是通过光合作用实现的,b、d、g 途径是通过呼吸,作用实现的,C.碳在生物群落与无机环境之间的循环主要以二氧化碳的,形式进行,D.如果图中的字母表示碳元素传递的数量,则夏季 a、b、c、,e 之间的关系可表示为 abce,【解题指导】夏季光合作用强,植物积累有机物,则 ab,ce。,【答案】D,物质循环与能量流动之间的关系,【突破题 4】图 526 表示生态系统结构模式图,、,),、代表生理过程。下列有关说法中,正确的是(,图 526,A图中属于生物群落的是 A、C、D、E,B若 C 的食物中 D 占 1/4,假设各营养级之间的能量传递 效率为 10%,要使 C 体重增加 10kg,至少需要 A 为 325kg,CE 是生产者,10%10%)(103/410%)325kg。,【答案】B,D此图示可以表示该生态系统物质循环和能量流动的过程,【解题指导】C 体重增加 10kg,至少需要 A 为(101/4,一、能量传递效率的分析和计算,1传递效率:能量传递效率为 10%20%。如果按 20%这一 最高效率计算,第一营养级的总能量为 100%,则第二营养级所 获得的能量为 20%,第三营养级所获得的能量为 20%20%4%, 第 n 个营养级所获得的能量是第一营养级能量的(1/5)n1。若 按传递效率为 10%计算,则为(1/10)n1。,2计算能量的问题时,如遇到“至少需要”“最多利用” 等字眼,所选用的传递效率为 20%,在食物网中应选最短食物链 计算;如遇到“最大消耗”“最少利用”等字眼,所选用的传递 效率为 10%,在食物网中则应选最长的食物链计算。,3在解决有关能量传递的计算问题时,首先要确定食物链。,设食物链 ABCD,分情况讨论:,【演绎题 1】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 来自草食 性鱼类丙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 DDT 污染,则 DDT 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,【解题指导】由于甲、丁均以丙为食,故两者间不仅有捕 食关系,还存在着竞争关系;DDT 是通过食物链而富集的,营养 级越低,体内 DDT 浓度越低,反之则越高;甲在此食物网中占 有二、三、四 3 个营养级。从理论上计算,甲增重 1kg 至少需 要乙提供的物质量应按 20%的传递效率,则甲增重 1kg 至少需要 乙提供的物质的量是:1/220%1/4(20%20%)1/4 (20%20%20%)40(kg)。,【答案】B,二、根据能量流动判断食物链或生物成分 能量在食物链中的传递过程中是逐级递减的,传递效率为 10%20%;在判断各生物所处的营养级别时,如果两种生物之 间的同化量的比值大于 10%20%,则两种生物可能处于同一营 养级别。 【演绎题 2】下表是对某生态系统营养和能量流动情况的调 查结果,表中甲、乙、丙、丁分别代表不同的营养级,戊为分 解者(单位:102kJ/m2/年)。对该生态系统营养关系的叙述中,,正确的是(,),A.丁为肉食性动物,B甲随丙的增加而增加 C乙是能量流动的起点 D戊是丁的前一营养级,【解题指导】根据能量流动关系,形成了乙丁甲丙 的食物链关系。乙是生产者,能量流动是从生产者固定的太阳 能开始;丁是植食性动物,甲随丙的增加而减少。戊是分解者, 不参与构成捕食链。,【答案】C,备选题图 527 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(,),图 527,【解析】乙、丙两生物之间的同化量的比值大于 10% 20%,则两种生物处于同一营养级。 【答案】A,三、碳循环简图的分析,(1)先根据双向箭头,确定两者肯定是非生物的物质和能量,或生产者。,(2)各营养级生物都有一条箭头指向同一个结构,则该结构,为分解者。,(3)消费者一定接在生产者后面,消费者的数量可多可少。,【演绎题 3】图 528 为生态系统中碳循环的模式图。相,关叙述正确的是(,),图 528,【解题指导】图中的、分别代表生产者、消 费者、分解者和大气中 CO2;5、6、7 分别代表的生理过程是呼 吸作用、光合作用、呼吸作用;代表生产者,5 是呼吸作用, 不可以代表化能合成作用;碳元素在、间以含碳有机 物的形式传递,在无机环境与生物群落间是以 CO2 的形式传递; 食物链:,占有碳元素最多的营养级可能是。,【答案】C,备选题图 529 表示生物圈中碳元素的循环过程,下列,有关叙述正确的是(,),A过程代表绿色植物的光合作用 B图中 A、B 分别代表消费者和生产者 C温室效应主要是由过程造成的 D农业生产中的中耕松土可以增大过程,图 529,【解析】图中 A、B、C 分别代表分解者、生产者、消费者; 过程是呼吸作用,过程是化石燃料的燃烧,产生二氧化碳, 造成温室效应;中耕松土可以增大。,【答案】C,四、不同生态系统微生物分解作用的比较分析,不同生态系统含微生物数量不同,温度、湿度也不同,所,以分解作用情况也不同。,【演绎题 4】下面是不同纬度地带的六类生态系统(AF),枯叶年输入量和枯叶现存量的比较表。由表分析可知(,),【解题指导】据表,土壤有机物积累量应为 ABCDEF。 枯叶分解速率与分解酶的活性有关,与环境温度和湿度有关。 分解者作用的强弱应依次是 ABCDEF。 【答案】B,A.土壤有机物积累量 ABCDEF,1.(2010 年广东)气候变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:,(1)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。 (2)表中 A 时期的生态系统处于稳定状态,原因是 。 (3)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。,光合,呼吸,碳吸收量,应该基本上等于碳释放量,碳循环,CO2,(4)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。 2(2011 届广东六校联考)图 5210 为生态系统能量流 动的部分图解,代表一定的能量值。下列相关叙述中,正确,的是(,),光反应,有机物,图 5210,A生态系统的能量流动是循环进行的 B能量在沿食物链流动时逐级
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