高中生物 第六章 第三、四节 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 太阳辐射能 食物链或食物网 3 植食动物的能量去向 被自身细胞 消耗 被 分解 被 取食并同化 未利用 呼吸 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10 3 从能量流动过程可以推知 1 植食动物比肉食动物 2 高营养级生物数量 生物量 能量少 价值高 3 一个生态系统必须不断地从外界 才能维持其正常功能 单方向的 逐级递减 多 少 小 输入能量 二 生态系统中的物质循环 碳循环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昼夜变化和 植物和动物 大气圈 往复循环 全球性 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 保持稳定 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 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 2010全国卷 t5c 沼渣 沼液作为肥料还田使能量能够循环利用 分析 能量只能单向流动 不能循环利用 4 2009江苏t17c 饲养牛 羊等动物 成本低 产量高 分析 生态系统中的能量在流动过程中逐级递减 营养级越高可获得的能量越少 饲养的牛 羊等动物以植物作为食物 为第二营养级 故饲养成本低 产量高 5 在生态系统中能量流动的渠道由生产者 消费者和分解者组成 分析 食物链和食物网是生态系统中能量流动的渠道 食物链 食物网由生产者 消费者组成 不包括分解者 6 2009福建t2b 生态系统内部结构与功能的协调 可以提高生态系统稳定性 分析 生态系统的一个重要特点就是它常常趋向于稳态 使系统内部的所有成分彼此相互协调 保持稳定 考点一生态系统的能量流动1 能量流动过程 输入 生产者固定的太阳能 不是照射到生态系统的总能量 传递 沿食物链 网 由上一营养级传递给下一营养级 转化 太阳能 有机物中化学能 热能 散失 最终以热能形式散失 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同化的全部能量 能量的来源与去路有 1 来源 2 去路 一个营养级同化的总能量 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 自身呼吸消耗 流入下一营养级 被分解者利用 未被利用 3 能量传递效率能量传递效率 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被利用的部分 高考警示 摄入量 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 考查角度1根据表格数据信息考查生态系统的能量流动 典例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 0百万千焦 但其中149875 0百万千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125 0百万千焦b a净生产量为59 5百万千焦c b呼吸消耗的能量为19 0百万千焦d 能量从b到c的传递效率约为14 3 解析 选c 流经该生态系统的总能量为150000 0 149875 0 125 0 百万千焦 即a的同化量 a的净生产量 同化量 呼吸消耗量 125 0 65 5 59 5 百万千焦 b呼吸消耗的能量为14 0 5 0 9 0 百万千焦 能量从b到c的传递效率为2 0 14 0 100 14 3 互动探究 1 b排出的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a传递给分解者的能量中 2 c的净生产量为多少 提示 c的净生产量 c的同化量 c的呼吸消耗量 2 0 1 4 0 6 百万千焦 变式训练 如图为生态系统中能量流动图解的部分示意图 各代表一定的能量值 下列各项中正确的是 a 第三营养级流向第四营养级的能量传递效率为 100 b 图中 包含了次级消费者粪便中的能量c 在人工饲养的高密度鱼塘中初级消费者获得的总能量往往大于 d 食物链中的各营养级获得能量的方式及能量的用途完全相同 解析 选c 第三营养级流向第四营养级的能量传递效率为 100 粪便不属于次级消费者自身的同化量 在食物链中各营养级获得能量的方式及能量的用途不完全相同 如第一营养级与各消费者同化能量的方式不同 在人工饲养的高密度鱼塘中 鱼所获得的能量不只是来自生产者 而可能更多地来自人工投放的饲料 考查角度2以生态系统的能量金字塔为载体考查生态系统的能量流动 典例2 如图表示某生态系统的能量金字塔 p为生产者 q1为初级消费者 q2为次级消费者 对图中的各营养级所含有的能量进行分类剖析 其中分析不正确的是 注 图中a a1 a2表示上一年留下来的能量 e e1 e2表示呼吸消耗量 a b c d e为本年度流入该生态系统的总能量b c1表示初级消费者中被次级消费者同化的能量c b和d之一可代表生产者传递给分解者的能量d 初级消费者产生的粪便中所含的能量包含在c中 解析 选d 结合题干及图示可知 图中a a1 a2表示上一年留下来的能量 e e1 e2表示呼吸消耗量 则c c1分别是生产者流入初级消费者 初级消费者流入次级消费者的能量 b和d b1和d1 b2和d2 之一可代表粪便 残枝败叶 遗体等传递给分解者的能量 另一个表示未被利用的会保留至下一年的能量 因此b c d e为本年度流入该生态系统的总能量 c1代表初级消费者流入次级消费者的能量 即被次级消费者同化的能量 初级消费者产生的粪便中所含的能量属于生产者同化的能量 应在b或d中 所以d项不正确 互动探究 1 如果此生态系统每年的能量金字塔都与b图一样 预测这个生态系统的生物量变化趋势 提示 增加 b图中 每个营养级都有上年剩余的能量以及本年度未利用的能量 按照这个趋势 这个生态系统的生物量会增加 2 这一年 p和q1之间的能量传递效率如何计算 提示 p本年的同化量是b c d e q1本年的同化量是c 则能量传递效率是c b c d e 100 变式训练 如图表示a b两个特殊生态系统的能量金字塔 有关解释正确的是 a 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b 能量沿食物链单向流动 沿食物网可以循环利用c 若a和b中玉米的数量相同 已知a最少能养活10000人 则b最少能养活1000人d 若土壤中含相同浓度的难降解污染物 则a中的人和b中的人体内污染物浓度相等 解析 选c 作为一个个体 吃玉米获得的能量与吃牛肉获得的能量的多少与吃的量的多少有关 能量只能提高利用率 不能循环利用 由于能量的传递效率一般只有约10 所以a中养活的人是b中养活的人的10倍 由于食物链有生物放大作用 食物链越长 最高营养级中有毒物质的含量越高 考点二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 循环范围 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 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 2 过程解读 碳的存在形式 无机环境 co2和碳酸盐生物群落 含碳有机物 碳循环形式 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 思维拓展 与碳循环有关的生理过程 1 光合作用 碳元素进入生物群落的方式 co2进入生物群落是通过自养型生物完成的 主要是绿色植物的光合作用 2 呼吸作用 生产者 消费者的呼吸作用 包括需氧呼吸和厌氧呼吸 通过细胞呼吸产生二氧化碳释放到大气中 3 分解作用 生产者和消费者的遗体被分解者分解利用 所产生的二氧化碳返回到大气中 典例3 2012年世界环境日的主题主要凸显绿色经济 如今低碳生活 绿色经济已成为人类共同的目标 如图是碳循环的部分过程 有关分析不正确的是 a 碳循环的过程 伴随着生态系统的能量流动b 植树造林有助于增强过程 而减少大气co2含量c 减少对过程 的依赖是缓解温室效应的重要措施d 低碳生活方式有助于维持生物圈中碳循环的平衡 解析 选a 据图可知 大气中co2的来源有 生产者和消费者的呼吸作用 分解者的分解作用和 化石燃料的燃烧 但降低大气中co2的含量主要是通过 生产者的光合作用来实现的 而 是引起大气中co2含量增加的主要原因 故植树造林有助于增强过程 而减少大气co2含量 减少对过程 的依赖是缓解温室效应的重要措施 伴随过程 能量流入生物群落 而过程 不伴随着生态系统的能量流动 故a项错误 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 考点三生态系统的稳态及其调节1 稳定性的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 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 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4 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 丙三者之间的食物关系是 该生态系统的是沿着这条渠道进行的 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上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 拓展延伸 个体 种群 群落 生态系统的内涵及相互关系1 四者的比较 2 四者的关系 个体 同种个体总和同一时间 空间内 种群 不同种群的总和同一时间 空间内 群落 群落与非生物环境同一时间 空间内 生态系统 最大 生物圈 备选典例 以下关于种群 群落和生态系统的叙述 正确的是 a 种群中的个体是生物进化的基本单位b 亚热带生长的常绿阔叶林组成了一个种群c 马尾松林地中所有树木构成了生物群落d 生态系统的营养结构是食物链和食物网 解析 选d 在一定的时间和空间内同种生物所有个体的总和构成种群 在一定区域内所有种群 所有生物 的总和构成群落 群落及其生活的无机环境共同构成生态系统 生态系统的成分有非生物环境和生物群落 营养结构包括食物链和食物网 生态系统的功能包括能量流动和物质循环 生物进化和繁殖的基本单位是种群 而非个体 变式训练 如图表示个体 种群 群落和生态系统间的关系 有关表述正确的是 a 图中a表示生态系统 b表示群落 c表示种群 d表示个体b 一片鱼塘中所有的动植物可用c表示c b的未来发展趋势可通过年龄结构来预测d d的成分是生产者 消费者和分解者 解析 选c 生态系统 群落 种群和个体是逐级包含的关系 图中a表示个体 b表示种群 c表示群落 d表示生态系统 种群的未来发展趋势可通过年龄结构来预测 一片鱼塘中所有的动植物既不是种群也不是群落 不能用c表示 生态系统的成分是生产者 消费者 分解者和非生物环境 生态系统中能量流动的计算方法 典例 如图是某人工鱼塘生态系统能量流动过程中部分环节涉及的能量相对值 试回答下列有关问题 1 图中 代表的生理过程是 图中 代表的能量主要以的形式贮存 2 该生态系统的总能量是固定的 3 能量从该生态系统的第二营养级到第三营养级传递的效率约为 4 试分析图中植食动物 肉食动物和顶位肉食动物随营养级的升高需要的有机物输入越来越多的原因是 解析 代表生物的呼吸作用 为动植物体中有机物含有的化学能 这些能量都来自生产者光合作用固定的太阳能 第三营养级生物 肉食动物 从第二营养级生物 植食动物 获得的能量为2 1 5 1 0 05 0 25 5 2 5 第二营养级生物同化的总能量为4 9 0 5 2 5 16 生产者固定的太阳能总量为23 70 3 16 2 110 能量从第二营养级到第三营养级的传递效率为2 5 16 100 15 6 能量流动是逐级递减的 要维持高营养级生物较高的能量输出 就需要为各营养级提供更多的物质和能量 答案 1 呼吸作用 有机物中 稳定的化学能 2 生产者 3 15 6 4 能量流动逐级递减以及维持各营养级较高的能量输出量 方法归纳 关于能量在营养级之间传递的计算 一般从食物链和食物网两个方面分析 1 能量在食物链中传递的计算 在一条食物链中 若某一营养级的总能量为n 则传到下一营养级的能量为n 10 即0 1n 在一条食物链中 某一营养级的能量为n 则上一营养级的能量为n 10 10n 2 能量在食物网中传递的计算 若一食物网中 已知最高营养级增重为n 要求最多消耗第一营养级多少能量时 应按最长食物链计算 若一食物网中 已知第一营养级能量为m 要求最高营养级最少获得多少能量时 应按最长食物链计算 易错提醒 1 已知较低营养级的能量 生物量 计算较高营养级获得的能量 生物量 要乘以每两个相邻营养级的能量传递效率 2 若没有说明传递效率是多少 则一般按传递效率为10 计算 变式训练 如图为某生态系统中食物链所反映出的能量流动情况 箭头为能量流动的方向 单位是kcal m 2 a 1 下列说法正确的是 a 在入射的太阳能中 生产者只利用了其中的1 左右b 流经该生态系统的总能量是 16000 13200 kcal m 2 a 1c 分解者可利用各营养级同化的全部能量d 研究生态系统的功能 可帮助人们合理地调整物质和能量循环流动关系 解析 选a 生产者同化的能量为流入生态系统的总能量 即为16000kcal m 2 a 1 b选项错误 生产者同化的能量占入射太阳能比例为 100 1 07 a选项正确 各营养级通过呼吸作用散失的能量 分解者不能利用 c选项错误 在生态系统中能量只能沿食物链或食物网流动而不能循环 d选项错误 1 采取下列措施 能提高一个生态系统的稳定性的是 a 减少捕食者和寄生者的数量b 使生产者和消费者的数量保持平衡c 增加适宜的物种数目d 限制一个演替系列的演替过程 解析 选c 生态系统的成分越复杂 营养结构越复杂 生态系统的抵抗力稳定性就越强 减少捕食者和寄生者的数量不仅减少了生态系统中物种的数目 而且还有可能影响甚至破坏原有的生态平衡 使生产者和消费者的数量保持平衡 只能保持原有状态 不会使生态系统的稳定性进一步提高 限制一个演替系列的演替过程 只能干扰生态系统的演替规律 反而降低了稳定性 只有适当增加物种的数目 使生态系统的食物链增多 食物网更加复杂化 才能使生态系统的自我调节能力增强 从而提高生态系统的抵抗力稳定性 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消耗一部分 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 某一生态系统中 已知一只鹰增重2kg要吃10kg小鸟 小鸟增重0 25kg要吃2kg昆虫 而昆虫增重100kg要吃1000kg绿色植物 在此食物链中这只鹰对绿色植物的能量利用百分率为 a 0 05 b 0 5 c 0 25 d 0 025 解析 选c 据该生态系统的能量传递效率可知 鹰增重1kg需要小鸟5kg 需要昆虫5 0 25 2 40kg 最终需要绿色植物400kg 因此鹰对绿色植物的能量利用百分率为1 400 100 0 25 4 某池塘中 早期藻类大量繁殖 食藻浮游动物 水蚤 大量繁殖 藻类减少 接着又引起水蚤减少 后期排入污水 引起部分水蚤死亡 加重了污染 导致更多水蚤死亡 关于上述过程的叙述 正确的是 a 早期不属于负反馈 后期属于负反馈b 早期属于负反馈 后期不属于负反馈c 早期 后期均属于负反馈d 早期 后期均不属于负反馈 解析 选b 食藻浮游动物和藻类构成捕食关系 藻类减少 导致浮游动物减少 可构成负反馈 当排入污水后 水蚤死亡 加剧了污染 又导致更多的水蚤死亡 这属于正反馈 5 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 若此图表示该生态系统的碳循环 则甲为生产者 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 6 根据生态系统的结构和功能 下列叙述中错误的是 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 生态系统的营养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环节 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 7 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 数字均为实际测得的能量数 单位为百万千焦 请据图回答问题 1 为获得持续较高的经济效益 在渔业捕捞时最好把种群密度控制在图甲中的点 若测得图甲中b点时的该鱼种群数量为1000条 则湖泊中其种群的k值为条 d点时该鱼种群的年龄结构属于型 2 图乙表明 流经该生态系统的总能量是百万千焦 能量流动特点是 从b到c的能量传递效率为 解析 1 在渔业捕捞时最好把种群密度控制在图甲中的b k 2 点 此时种群出生率和死亡率差值最大 种群增长速率最大 b点时种群数量为k 2值 若鱼种群数量为1000条 则湖泊中其种群的k值为2000条 d点时种群的出生率等于死亡率 种群达到最大值 此时种群的年龄结构为稳定型 2 图乙中流经该生态系统的总能量为 3 5 20 43 5 52 5 119 5 能量流动特点是单向流动 逐级递减 从b到c的能量传递效率是4 0 20 0 100 20 答案 1 b2000稳定 2 119 5单向流动 逐级递减20 8 2011 海南高考改编 关于生态系统的叙述 正确的是 a 生态系统中生产者得到的能量必然大于消费者得到的能量b 生态系统中的最高营养级所获得的能量最多c 生态系统的食物链中营养级越高的生物 其体型必然越大d 生态系统的食物链中营养级越高的生物 其体型必然越小 解题指南 1 考查实质 本题考查生态系统中能量传递的特点 特别考查能量传递的特例 2 解题关键 理解生态系统中能量传递的过程 同时能够准确利用逆向思维找出能量传递的特例 解析 选a a项 生态系统中能量传递的效率约为10 因此生产者得到的能量必然大于消费者得到的能量 b项 能量沿着食物链流动时是逐级递减的 所以最高营养级获得的能量最少 c d项 生态系统的食物链中 动物的体型与营养级的高低关系不大 如大象比狮子体型大 但是它的营养级比狮子低 9 2010 江苏高考 有人发起 多吃素食 少吃肉食 的运动 以支援粮食短缺地区的灾民 运用生态学知识对此的合理解释是 a 多吃肉食会增加心血管病的发病率b 直接以低营养级的生物为食将消耗生态系统更多的能量c 多吃肉食比多吃素食消耗的粮食总量更多d 节省的肉食可以帮助灾民提高营养水平 解析 选c 多吃肉食会增加心血管病的发病率 与支援粮食短缺地区的灾民无关 根据生态系统中能量流动规律 单向流动 逐级递减 直接以低营养级的生物为食将消耗生态系统更少的