高中生物 6.3、4能量流动和物质循环 生态系统的稳态及其调节课件 浙科版必修3.ppt

第三 四节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 能量流动过程 1 能量流动的起点 或光能 2 能量流动的渠道 3 植食动物的能量去向 消耗 被 分解 被 取食并同化 未利用 太阳辐射能 食物链或食物网 呼吸作用 分解者 肉食动物 2 能量流动特点 1 不可逆的 2 传递效率一般只有约 3 从能量流动过程可以推知 1 植食性动物比肉食性动物 2 高营养级生物数量 生物量 能量 价值 3 一个生态系统必须不断地从 才能维持其正常功能 单向流动 逐级递减 10 多 少 小 少 高 外界输入能量 二 生态系统的物质循环1 碳循环的路线大气圈 分解者 2 碳循环的特点 1 反复利用 2 具有 3 大气圈中的co2变化特点有着明显的 植物和动物 大气圈 往复循环 全球性 昼夜变化和季节变化 三 生态系统的稳态及其调节1 调节方式 2 调节类型 反馈调节 抑制和减弱最初所发生的变化 加速最初所发生的变化 使生态系统保持稳定 使生态系统远离稳态 3 稳态的标志生态系统达到最稳定的 状态 4 稳态的原因生态系统具有 动态平衡 自我调节功能 点拨 1 生态系统的稳态是一种相对稳定状态 不是绝对不变的 2 负反馈调节是生态系统自我调节能力的基础 3 生态系统的自我调节功能是与其结构和功能密切相关的 生态系统的结构越复杂 自我调节功能越强 反之则自我调节功能越弱 思维判断 1 生态系统中流动的能量不包括各营养级的呼吸量 分析 生态系统的能量流动包括能量的输入 传递 转化和散失 各营养级的呼吸量即为能量的散失 2 食物链中初级消费者越多 次级消费者获得的能量越少 分析 能量由初级消费者流向次级消费者 食物链中初级消费者越多 次级消费者获得能量的可能性就越大 但一般只能获得初级消费者能量的10 左右 3 生态系统的能量是伴随物质而循环利用的 分析 生态系统中 物质是能量的载体 物质是可以在生态系统中循环往复利用的 但能量会沿着食物链逐级损耗递减 所以 物质可循环 但每个营养级的能量是不能被循环利用的 4 生态系统内部结构与功能的协调 可以提高生态系统的稳定性 分析 生态系统内部结构与功能的协调 可以提高生态系统的自我调节功能 从而提高生态系统的稳定性 生态系统的能量流动 1 能量流动过程包括能量的输入 传递 转化和散失等过程 2 各营养级的能量流入一个营养级的能量是指被这个营养级的生物所同化的全部能量 能量的来源与去路有 1 来源 生产者 主要来自太阳能 总初级生产量 各营养级 来自上一营养级所同化的能量 2 去路 自身呼吸消耗 转化为其他形式的能和热能 流向下一营养级 残体 落叶 排泄物等被分解者分解 未被利用 包括生物每年的积累量 动植物残体以化石燃料形式被储存起来的能量 3 关系 一个营养级同化的能量 呼吸消耗的能量 被下一营养级同化的能量 分解者利用的能量 未被利用的能量 3 能量传递效率 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 各营养级的能量都有未利用的部分 高考警示钟 消费者的摄入量不是同化量 1 原因分析 消费者摄入的食物大部分经消化吸收后被同化 未被吸收的食物残渣以粪便形式排出体外 这些粪便中含有的能量未流入本营养级 不属于本营养级同化的能量 它实际与上一营养级的遗体 残骸一样 属于被分解者分解的那一部分 2 二者关系 同化量 摄入量 粪便量 典例训练1 某草原生态系统一条食物链a b c中 各种群对能量的同化 利用 传递等的部分数量关系如下表 已知该草原生态系统受到的太阳辐射为150000百万千焦 但其中149875百万千焦的能量未被生产者固定 下列有关计算不正确的是 单位 百万千焦 a 流经该生态系统的总能量为125b a净生产量为59 5c b呼吸消耗的能量为19d 能量从b到c的传递效率为14 3 解题指南 1 考查实质 本题考查对能量流动的理解和应用 2 解题关键 解答本题关键是理解各营养级的能量来源和去路 同化量与净同化量之间的关系为 同化量 净同化量 呼吸消耗 解析 选c 流经该生态系统的总能量为150000 149875 125百万千焦 即a的同化量 a的净生产量为同化量 呼吸消耗量 125 65 5 59 5百万千焦 b呼吸消耗的能量为14 0 5 9百万千焦 能量从b到c的传递效率为2 14 0 14 3 互动探究 1 b排出粪便中的能量实际应包含在表中的哪一能量中 提示 a的同化量和传递给分解者的能量3 0中 分析 b排出粪便中的能量并没有被b同化 不属于b的同化量 应属于a的同化量 它实际与a的遗体 残骸一样 属于传递给分解者的那一部分 2 为什么能量从b到c的传递效率仅为14 3 提示 生态系统能量流动是逐级递减的 分析 生态系统能量流动过程中有损耗 如呼吸作用消耗散失 流入分解者等 变式备选 科学家对生活在某生态系统的一个蜘蛛种群的能量进行定量分析 得出了能量流经这种肉食动物的有关数据如图所示 能量以种群的质量表示 下列叙述正确的是 被蜘蛛吃下未被蜘蛛同化的能量属于上一营养级同化量中的一部分 在食物链中 蜘蛛至少位于第三营养级 图中x代表用于蜘蛛生长 发育和繁殖的能量 根据图中的数据不能算出猎物种群和蜘蛛间的能量传递效率a b c d 解析 选a 本题考查生态系统的能量流动过程 理解能量传递效率的概念 理清能量的传递过程是正确解答该题的关键 对 进行判断时 要特别注意同化的含义 被蜘蛛吃下未被蜘蛛同化的能量属于上一营养级同化量中用于自身生长 发育和繁殖中的能量的一部分 正确 在食物链中 蜘蛛以小动物为食 至少位于第三营养级 正确 被某一营养级同化的能量一部分用于自身呼吸消耗 一部分用于生长 发育和繁殖 后者有一部分流到下一营养级 一部分被分解者分解和未被利用 正确 能量传递效率指的是下一营养级同化量和上一营养级同化量之比 由于题目中没给出上一营养级同化量值 储存值为同化量减去消耗量 不能算出猎物种群和蜘蛛间的能量传递效率 正确 生态系统的物质循环1 物质循环 1 概念解读 物质 指组成生物体的c h o n等基本元素 循环 指在生态系统内的生物群落和无机环境之间所形成的反复的循环运动 2 特点 全球性 地球上最大的生态系统是生物圈 所以物质循环带有全球性 称为生物地球化学循环 循环利用 物质在生物群落和无机环境之间反复循环 2 碳循环 1 过程 如图所示 食物 动植物尸体 化石燃料 绿色植物 光合作用 大气中的co2 呼吸 呼吸 分解 燃烧 动物 2 过程解读 碳的循环形式 a 在生物群落与无机环境间主要以co2形式循环 b 在生物群落内部是以含碳有机物的形式流动 大气中的co2来源 a 生产者 消费者的呼吸作用 b 分解者的分解作用 c 化石燃料的燃烧 实现碳在生物群落和无机环境之间进行循环的关键环节是生产者和分解者 目前由于大气中co2含量持续增加 碳循环平衡被打破 形成温室效应 3 能量流动和物质循环的关系 以有机物形式流动 以无机物形式流动 沿食物链 网 单向流动 在无机环境和生物群落间往复循环 生态系统各营养级 全球性 单向流动 逐级递减 反复出现 循环流动 能量的固定 转移 释放离不开物质的合成和分解 物质是能量沿食物链 网 流动的载体 能量是物质在生态系统中往复循环的动力 技巧点拨台 1 物质在无机环境和生物群落间是循环往复的 在生物群落内部是单向传递的 2 分解者的分解作用实质是分解者的呼吸作用 包括需氧呼吸和厌氧呼吸 典例训练2 2010 海南高考 请回答 1 碳在生物群落与无机环境之间的循环主要以 的形式进行 驱动整个生态系统运转的能量主要来源于 的太阳能 2 分解者通过 和 的方式将有机物分解成co2等释放到无机环境中 3 生态系统中物质循环总是与 结合在一起 该食物网中若要实现物质循环 还需补充 成分 4 如果环境中的某种有毒物质在生物体内既不能分解 也不能排出体外 则该物质经 的传递后 便可在不同的生物体内积累 因此 通常生物所在的 越高 该有毒物质在其体内的积累量越大 解题指南 1 考查实质 考查生态系统的结构 物质循环及生物放大等有关知识 2 解题关键 分解者的分解作用是通过呼吸作用实现的 解析 1 生态系统运转的能量主要来源于绿色植物固定的太阳能 2 分解者通过分解作用将有机物分解为无机物 分解作用包括需氧呼吸 厌氧呼吸 3 物质循环总是与能量流动结合在一起 物质循环离不开生产者和分解者 4 生态系统的物质循环和能量流动的渠道是食物链和食物网 答案 1 co2绿色植物固定 或光合作用固定 2 需氧呼吸厌氧呼吸 或发酵 3 能量流动分解者 4 食物链营养级 变式训练 如图是生态系统中某元素循环的模式图 该图可以说明 该图主要体现的是碳元素的循环 a与b两种生物是生态系统不可缺少的成分 图中的生理过程 全在线粒体中进行 该物质循环带有全球性a b c d 解析 选a 图示为碳循环示意图 具有全球性和循环性特点 a是生产者 b是初级消费者 c是次级消费者 d是分解者 其中a d是生态系统不可缺少的 图中生理过程 的场所是细胞溶胶和线粒体 变式备选 2012 绍兴模拟 分析有关生态系统碳循环 人体体液中物质交换的示意图 以下说法正确的是 a 乙图中的d是生态系统中的主要成分b 人体o2浓度最高的是甲图中的bc 人体过敏反应时 甲图中的a增加导致组织水肿d 食物链中能量最少的是乙图中的b所处的营养级 解析 选c 甲图是人体体液中物质交换示意图 其中a是组织液 b是淋巴 c是血浆 d是组织细胞 在人体中o2浓度最高的是c 血浆 过敏反应时由于a增加导致组织水肿 乙图是生态系统碳循环示意图 其中a是生产者 b是分解者 c是消费者 d是大气中的co2 在生态系统中生产者是主要成分 食物链中能量最少的是消费者c所处的营养级 生态系统的稳态及其调节1 稳定性前提条件只有当生态系统发展到一定阶段 它的生产者 消费者和分解者三大功能类群齐全 能量的输入保持稳定 物质的输入和输出相对平衡时才表现出来 这一阶段就是生态系统的成熟阶段 2 稳定性表现 1 结构相对稳定 生态系统中动植物种类及数量一般不会有太大的变化 一般相关种群数量呈周期性变化 可用如图曲线表示 2 功能相对稳定 生物群落的能量输入与输出相对平衡 物质的输入与输出保持相对平衡 a b c 3 生态系统反馈调节类型 1 负反馈调节 图示 结果分析 抑制和减弱最初发生变化的那种成分所发生的变化 使生态系统保持稳定 2 正反馈调节 图示 结果分析 加速最初发生变化的那种成分所发生的变化 使生态系统远离稳态 高考警示钟 生态系统中并非生物数量越多 生态系统越稳定 而是生态系统中的食物关系越复杂 生态系统越稳定 典例训练3 如图所示 图a和图b分别为草原和湖泊生态系统中的反馈调节示意图 图a的甲 乙 丙中有一种为生产者 请据图回答下列问题 1 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 甲 乙 丙三者之间的食物联系是 该生态系统的 是沿着这种渠道进行的 3 图b所示的某种调节活动导致的最终结果是 此结果产生的原因是 4 图a和图b这两种反馈调节是否相同 为什么 解题指南 1 考查实质 本题考查生态系统稳定性的调节方式 2 解题关键 准确判断图a和图b的调节方式分别为负反馈调节和正反馈调节 据图a中甲 乙 丙的数量变化关系判断三者的食物关系为乙 甲 丙 解析 1 图a中甲 乙 丙的数量关系表示它们之间存在食物关系 能构成食物链 在此基础上如果再补充分解者和非生物环境即可表示完整的生态系统 2 由图a中甲 乙 丙的数量变化可判断它们的食物关系为乙 甲 丙 这条食物链是能量流动的渠道 3 图b的调节方式为正反馈调节 由于调节过程中鱼类数量减少 导致生物种类减少 生态系统的自我调节能力降低 加速生态系统原有的稳态被破坏 4 图a为负反馈调节 与图b的调节方式不同 答案 1 分解者非生物环境 2 乙 甲 丙能量流动 3 加速生态系统原有的稳态被破坏生物种类减少 生态系统自我调节能力降低 4 不同 图a为负反馈调节 图b为正反馈调节 变式训练 图中甲为某清洁水体在遭受一次性有机物轻度污染后 污染物含量的变化 则水体中好氧性微生物数量变化的曲线最可能接近于图乙中的哪一条曲线 解析 选d 解答本题时要注意是 一次性有机物污染 而不是连续污染 有机物的分解主要靠好氧性微生物 因为开始污染物含量较多 所以微生物的数量在一定时期内逐渐增加 但随着微生物的分解作用 污染物逐渐减少 导致微生物的斗争加剧 出生率下降 死亡率增大 微生物数量减少 变式备选 下列关于生物体或生态系统的调节叙述中 错误的是 a 在森林中 当害虫增多时食虫鸟也会增多 这样害虫种群的增长就受到抑制 这属于生物群落内的负反馈调节b 负反馈调节在生态系统中普遍存在 它是生态系统自我调节能力的基础c 甲状腺激素在人体内含量相对稳定不属于负反馈调节d 生态系统的自我调节能力不是无限的 当外界干扰因素的强度超过一定限度时 生态系统的自我调节能力会迅速丧失 解析 选c 不仅生物群落内部存在负反馈调节 而且人体内部负反馈调节也广泛存在 甲状腺激素在人体内含量相对稳定属于负反馈调节 探究实验中的变量分析与控制 生态系统中分解者的作用 案例 下列是对土壤微生物开展探究活动的三个案例 请在相应的空白处作答 1 案例 探究落叶在土壤微生物的作用下是否发生腐烂 分解 设计思路 对实验组土壤应该进行 处理 尽可能排除 的作用 2 案例 探究土壤微生物对淀粉的分解作用 实验步骤 将取自农田中的土壤制成土壤浸出液 放在烧杯中静置一段时间 另取两只烧杯 编号为a b 加入等量的淀粉糊 在a烧杯中加入30ml土壤浸出液 b烧杯中加入 在室温条件下放置7天后 从a烧杯中取20ml溶液 分别加入a1和a2两支试管各10ml 从b烧杯中取20ml溶液 分别加入b1和b2两支试管各10ml 在a1和b1中加入碘液 在a2和b2中加入 并进行 处理 观察各试管的 记录实验结果 命题人透析 1 对照实验中自变量的处理方法 案例 中实验的自变量是土壤微生物的有无 对照组不做处理 含有微生物 实验组应不含微生物 应进行灭菌处理 案例 中实验的自变量是分解淀粉的微生物的有无 a组土壤浸出液含有微生物 b组烧杯中加入的液体应不含微生物 因此可加入等量的蒸馏水 2 验证不同糖类需要的试剂 淀粉遇碘液变蓝 淀粉分解产生的还原糖遇本尼迪特试剂在热水浴中加热的情况下产生红黄色沉淀 标准答案 1 灭菌土壤微生物 2 30ml 等量 蒸馏水 无菌水 等量的 本尼迪特试剂热水浴中加热 颜色变化 阅卷人点评 得分要点本题的所有答案都是唯一的 只有符合标准答案才能得分 失分案例 1 第2空错答为 无关变量 2 答案不严谨 只答出 蒸馏水 第2空答案不严谨 答为 加热 1 连接生命世界和无机自然界的两个重要环节是 a 减数分裂和受精作用b 生产者和非生物部分c 原始生命的诞生和生物的死亡d 生产者和分解者 解析 选d 生产者能够将无机物质转变为有机物质 将光能转换为化学能 流入生态系统中 所以生产者是生态系统存在的基石 是为生态系统提供物质和能量的保证 缺失生产者 生态系统将无法存在 分解者能把动植物的尸体 排泄物和残落物等所含有的复杂有机物分解成简单的无机物 归还到无机环境中 没有分解者 生态系统就会崩溃 2 如图表示生态系统能量流动金字塔 营养级 比营养级 能量少的原因不包括 a 一部分能量由营养级 流向分解者b 一部分能量被营养级 呼吸消耗掉c 一部分能量用于营养级 的生长发育和繁殖d 一部分能量用于营养级 的生长发育和繁殖 解析 选d 生态系统中每个营养级的能量都有一部分流向分解者 自身的呼吸作用及生长发育和繁殖等需要一部分 使得能量传递是逐级递减的 导致营养级 比营养级 能量少 3 下面有关温室效应的叙述不恰当的是 a 化石燃料的大量燃烧是导致温室效应的主要原因b 碳元素在生物群落和无机环境之间以二氧化碳的形式循环c 碳元素在生物群落中主要以有机物的形式存在d 植树造林 退耕还林是解决温室效应的最主要措施 解析 选d 植树造林是解决温室效应的措施之一 但是最主要的措施是减少化石燃料的使用 4 生态系统的自我调节功能 对于维护生态系统的稳定起着关键作用 这是通过 a 种群密度有一定规律性的变化而实现的b 群落与无机环境之间进行物质循环而实现的c 生态系统内部的反馈机制来实现的d 人工进行的绿化和环境保护来实现的 解析 选c 生态系统的自我调节功能是通过反馈调节机制来实现的 5 要使一个生态系统保持自身的稳定性 最主要的是需要 a 增加生产者的个体数量b 增加各营养级生物的个体数量c 增加各营养级生物的种类 但对外来物种的引种要十分慎重d 减少最高营养级生物的个体数量 解析 选c 生态系统维持稳定性是通过自我调节功能实现的 自我调节功能与生态系统的结构复杂程度有关 生物种类越多 食物网越复杂 自我调节功能越强大 因此保持生态系统的稳定性 最主要的是增加各营养级的生物种类 但外来物种常引起物种入侵而降低稳定性 引入时要十分慎重 6 如图为生态系统中碳循环过程示意图 箭头表示物质循环方向 下列相关叙述中 正确的是 a 图中乙 丙 丁构成了该生态系统的生物群落b 图中 过程均可表示不同生物的呼吸作用c 缺少类群甲则生态系统的物质循环不能正常进行d 由于呼吸作用的消耗 丁对食物的同化量远小于摄入量 解析 选c 碳循环中乙是生产者 丙 丁是各级消费者 甲是分解者 它们共同组成生物群落 缺少甲则生态系统的物质循环不能完成 图中 表示生产者的呼吸作用 表示捕食关系 丁的同化量小于摄入量是因为丁的食物中有部分不能被吸收 7 如图为一个生态系统的模式图 相关叙述正确的是 a 若用此图表示该生态系统的碳循环 则丁为微生物b 若用此图表示该生态系统的碳循环 则丙处于最高营养级c 若丁为沼气池 沼渣 沼液作为甲的肥料 使能量循环利用d 若乙为初级消费者 则乙种群同化的有机物总量比甲的小 解析 选d 本题综合考查了生态系统的物质循环和能量流动 若用图表示该生态系统的碳循环 甲为生产者 乙为消费者 丙为分解者 丁为非生物环境 丙作为分解者 不出现在捕食食物链中 若丁为沼气池 沼渣 沼液作为甲的肥料 使物质循环利用 若乙为初级消费者 甲为生产者 初级消费者同化的有机物总量比生产者的小 8 根据生态系统的结构和功能 下列叙述错误的是 a 桑基鱼塘 生态系统与普通水稻生态系统相比实现了能量多级利用b 碳循环的关键环节是生产者的光合作用和分解者的分解作用c 水产养殖业 为充分利用生产者所固定的能量 应以食物链长的鱼类为养殖对象d 营养级越高的生物种群体内积累的有毒物质越多 所获得的能量越少 解析 选c 桑基鱼塘生态系统的结构远比水稻生态系统复杂 能实现能量的多级利用 生产者的光合作用使碳由无机环境进入生物群落 分解者的分解作用是生物群落中的碳返回无机环境的重要方式 二者是碳循环的关键 水产养殖业中食物链越长 能量传递过程中能量耗损越多 鱼类固定的能量越少 由于生物放大作用 营养级越高的生物种群体内有毒物质积累得越多 9 根据下面生态系统概念图 回答下列问题 1 图中 分别为 2 碳在生态系统 之间主要是以 形式进行传递的 能量在生态系统中流动的特点是 3 碳从无机环境进入生物群落的途径主要通过 填写图中编号 的 作用完成的 4 生物 的同化作用类型是 5 维持生态系统相对稳定的调节机制是 解析 本题考查了生态系统的基本知识框架 1 图中的 分别为生态系统的结构 生态系统的组成成分 2 碳在生物群落之间主要是以有机物的形式进行传递的 能量流动的特点是单方向的 逐级递减的 3 碳从无机环境进入生物群落的途径主要通过 生产者 的光合作用来完成 4 是消费者 同化作用类型是异养型 5 维持生态系统相对稳定的调节机制是负反馈调节 答案 1 生态系统的结构生态系统的组成成分 2 有机物单向流动 逐级递减 3 光合 4 异养型 5 负反馈调节 10 2012 杭州模拟 图甲表示某湖泊中一种经济鱼类的种群特征 图乙为该湖泊生态系统能量流动图解 其中a b c代表3个营养级 数字均为实