第四十课时 第2、3节 生态系统的能量流动、生态系统的物质循环,1生态系统中物质循环的基本规律及应用 2.生态系统中能量流动的基本规律及应用,能量输入,传递,转化,散失,生产者(主要是植物)固定 太阳能,食物链和食物网,太阳光能,化学能,热能,有机物(食物)中的化学能,呼吸作用,热能,【知识拓展】 能量在流经每一营养级时的分流问题分析： 1能量来源：生产者的能量来自于太阳能，各级消费者的能量一般来自上一个营养级(同化量摄入量粪便中所含能量)。 2能量去路：a.每个营养级生物呼吸作用释放的能量一部分用于生命活动，另一部分以热能散失； b每个营养级生物一部分能量流到后一个营养级中； c每个营养级生物的遗体、残枝败叶中的能量被分解者分解而释放出来； d未利用能量(现存量：最终被分解者利用，因此，也可归为c)。,D,【解析】无机环境的能量进入生态系统的起点是生产者，所以确定A为生产者，则B、C、D为消费者，由于能量流动是逐级递减的，所以图中方框大小可以用来代表该营养级生物所具有的能量多少。A所固定的能量，有四个去处：自身呼吸消耗，流向下一营养级，流向分解者，未被利用(图中没有标出未被利用部分)，所以显然A具有的能量应该大于B、C、D的能量之和。,前一营养级,后一营养级,食物链,逐级减少,10%20%,10%20%,下一个营养级,D,A.该生态系统从第营养级到第营养级的能量传递效率为5.66% B第营养级固定的太阳能总量大于642.2 kJ/(m2y) C营养级之间的信息交流是双向的 D是该生态系统的唯一一条食物链,【解析】、代表各个营养级，每个营养级有多种生物，所以该生态系统中有很多条食物链。,考点三 生态系统能量流动中的有关计算 【知识拓展】 能量在传递过程中的传递效率为10%20%，进行计算时应注意以下思路： 1食物链中能量流动的计算方法 设食物链ABCD，分两种情况讨论,(2)同一食物链不同环节的传递效率不同时，相关问题解决思路：设ABCD食物链中，传递效率分别为a%、b%、c%，若现有A营养级生物重为M，则能使D营养级生物增重多少？ 计算：Ma%b%c%X(X表示D营养级生物增重的量)。 此时不再涉及“最多”、“至少”。,2食物网中能量流动的计算方法 (1)在能量分配比例已知的情况下，根据已知的能量传递效率按实际的食物链条数计算。 如：由于“赤潮”的影响，一条4 kg重的杂食性海洋鱼死亡，假如该杂食性海洋鱼的食物有1/2来自植物，1/4来自草食鱼类，1/4来自以草食鱼类为食的小型肉食鱼类，按能量流动效率20%计算，该杂食性鱼从出生到死亡，共需海洋植物 (B) A120 kg B160 kg C60 kg D100 kg,【典例精析】 【例3】在下图的食物网中，生态系统能量流动传递效率为10%20%，请据图回答下列问题： (1)在这个食物网中，可以称为初级消费者的生物种群有_。 (2)若鸟增加的能量积累为A，需要生产者提供的能量应不少于 A。 (3)在鸟的食物构成中，若动物性食物与植物性食物各占50%，则需要生产者提供的能量应大约在_A至_A之间。,虫、鸟,5,15,55,【考查类型】本题主要考查生态系统能量流动中的有关计算。,【解析】(1)初级消费者即直接以植物为食的动物，此食物网中有虫和鸟。 (2)“不少于”意味着按最高传递效率，取最短食物链计算，20%XA，得X5A。 (3)设草的总能量中，有X沿“草虫鸟”流动，有Y沿“草鸟”流动，按传递效率10%计算：10%X10%50%A，得X50A，10%Y50%A，得Y5A，需要生产者总量为XY55A；按20%计算：20%X20%50%A，得X12.5A，20%Y50%A，得Y2.5A，需要生产者总量为15A。,【方法归纳】要掌握能量流动计算的有关规律。,无机环境,生物群落,生物群落,无机环境,全球性,生物地球化学,全球性,CO2和碳酸盐,含碳有机物,CO2,光合作用,呼吸作用,分解作用,CO2和H2O,化石燃料,CO2,【知识拓展】 1生态系统的物质循环的规律 (1)“物质”是指构成生物体的各种化学元素。 (2)循环范围：生物圈。 (3)循环是指基本元素在生物群落与无机环境间往返出现，被生物群落反复利用。,2碳循环过程 通常情况下，碳元素以CO2的形式通过绿色植物、光合细菌、蓝藻等的光合作用及硝化细菌等的化能合成作用从无机环境进入到生物群落，又可通过生物的呼吸作用和微生物的分解作用以及化石燃料的燃烧以CO2的形式由生物群落回到无机环境。无机环境中的碳还会以HCO、CO的形式被植物根吸收而进入到生物群落。,特别提醒 : 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。 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。,【典例精析】 【例4】在一般情况下，下列生态系统中物质循环的主要渠道，正确的图解是( ),A,【解析】生态系统中的物质循环是由生产者和分解者接通了生物群落与无机环境的通道，生产者通过光合作用或化能合成作用，利用光能或氧化无机物释放的能量，将无机物合成为有机物，这样无机环境中的物质进入生物群落，经各级消费者利用，最后经分解者的分解作用又将有机物转化成无机物归还于无机环境中去。,同时进行,固定、储存、转移和释放,合成和分解,载体,食物链(网),动力,生物群落,无机环境,能量流动,物质循环,C,细胞质基质、线粒体,光合作用,化能合成作用,CO2,生物群落,保护植被，大力植树造林，提高森林覆盖率；控制化石燃料的燃烧，减少CO2排放量，提高能源利用率,产生的热能散失,逐级递减、单向流动,【考查类型】本题具有一定的综合性，主要考查生态系统的物质循环和能量流动的基本知识及相互关系。,4.5107 kg,(3)过程是通过分解者的分解作用将动物尸体以及植物的残枝落叶等分解为CO2释放到无机环境中。 (4)从图中看出，导致大气中CO2增多的因素可能是过程减弱或在一定程度上受阻，即绿色植物减少，也可能是过程增强，即化石燃料的大量燃烧。因此减少温室效应应从这两方面考虑。 (5)生态系统中的能量最终以热能形式散失，由于生物体在代谢中不能直接利用热能。因而能量流动的特点是逐级递减，单向流动。 (6)不同营养级之间含碳量的关系也符合能量传递效率10%20%。E是生产者，其固定的碳有两条去路即传给B，经C、D最终传给A，且C、D处于同一营养级，使A获得碳最少，应按10%传递，这样在传递过程中损失的能量最多。计算如下：(5.8109)10%10%4.5107(kg)。,【方法归纳】综合题也是由若干小的基础题组合形成的，首先不要有怕的思想，其次遇到图表，要弄清图表的含义，找出解题的信息，遇到计算，要根据所学知识按正确的计算方法进行，这样题目自然就容易了。,课时练习四十 一、选择题(每小题只有一个正确选项) 1(2013广东)右图所示某湖泊的食物网，其中鱼a、鱼b为两种小型土著鱼，若引入一种以中小型鱼类为食的鲈鱼，将出现的情况是( ) A鲈鱼的产量不能弥补土著鱼的减少量 B土著鱼在与鲈鱼的竞争中处于劣势 C浮游动物总量锐减后再急升 D浮游植物总量急升后再锐减,A,【解析】引入的鲈鱼以中小型鱼类为食，故鲈鱼能以鱼a或鱼b为食，它们构成捕食关系，又由于能量流动是逐级递减的，因此鲈鱼的产量不能弥补土著鱼的减少量。,2在一个实验中，研究菜青虫吃掉白菜叶并将其转换成生物量的情况。观察发现虫子一天吃2 m2的菜叶。为了估算方便，又做了一些测量。各字母的含义分别是W：该菜叶每2 m2的平均干物质量；X：虫子每天呼吸的消耗量；Y：虫子每天粪便的总量；Z：虫子每天CO2的排出量。则估算虫子每天积累的生物量B的公式应为( ) AB2WYZ BBWYZX CB2WXZY DBWXY,【解析】菜青虫积累的生物量摄入的食物总量粪便量呼吸消耗量。,D,B,【解析】据图判断，h表示各营养级呼吸消耗的有机物，i表示被下一营养级摄入的有机物，k表示通过生物的遗体、粪便等流入分解者的有机物。进入该生态系统的CO2量即生产者固定的CO2量，大于各营养级的h分解消耗产生的CO2总量，A错误；流向分解者的有机物(k)经分解者分解为CO2和无机盐后才能被生产者利用，C错误；在生态系统中，物质可循环利用，能量只能单向传递，不能循环利用，D错误；生产者中i的量，等于初级消费者同化的量加上其粪便中的量。,C,D,【解析】可表示生物群落中的物质回归无机环境，是物质循环的一部分。,A,C,【解析】图中2代表生产者，3为初级消费者。生产者、消费者、分解者共同参与生态系统的物质循环。当生产者的数量最多时流经该生态系统的总能量最多。,C,B,A,【解析】表示生产者光合作用消耗的CO2量，可表示流经该生态系统的总能量；生态系统施用的有机肥料越多，分解者呼吸越旺盛，释放的CO2量越多；生态系统中消费者同化量大于表示的呼吸量，生态系统一年中CO2的释放量小于消耗量，这是因为还有一部分能量储存在生物体内。,11下列有关生态系统能量流动的叙述中，正确的是( ) A一种蜣螂专以象粪为食，则该种蜣螂最多能获取大象所同化能量的20% B当狼捕食兔子并同化为自身的有机物时，能量就从第一营养级流入第二营养级 C生产者通过光合作用合成有机物时，能量就从非生物环境流入生物群落 D生态系统的能量是伴随物质而循环利用的,C,【解析】象粪中的能量属于大象未同化的部分，所以蜣螂未从大象获得能量。兔子等植食动物属于第二营养级，狼等肉食动物属于第三营养级。生产者是联系无机环境和生物群落的桥梁，能量在生态系统中的流动是从生产者开始的。能量流动逐级递减不能够循环，流经生态系统的能量最终以热能的形式散失。,D,【解析】依图可知，A为CO2，D为生产者，C为分解者。A选项中提到的食物链应为DFEB；B选项中分别为光合作用和呼吸作用；C选项中C和E之间不存在捕食和竞争；碳在食物链内以有机物形式传递。,呼吸作用散失的能量,有机物中稳定的化学能,能量流动逐级递减,15.6,一定的自动调节,增长,捕食和竞争,抵抗力,食用菌和沼气池中的各种微生物,71,答案如下：,二氧化碳,分解者,光合,用于生长、发育和繁殖等生命活动,在细胞呼吸中以热能的形式散失,物理,神经体液免疫,切碎、煮熟食物提高其同化率(或：圈养减少呼吸作用对同化有机物的消耗),光合作用,D、B,含碳有机物,不同生物的呼吸作用程度不同,0.3%,A,/100%,缓慢增加,