高考生物专题复习 第51讲 生态系统的功能和稳定性课件 大纲人教版.pptVIP

第51讲生态系统的功能和稳定性 含实习 设计并制作小生态瓶 观察生态系统的稳定性 考点一生态系统的能量流动和物质循环及它们之间的关系1 生态系统的能量流动 第51讲 考点整合 2 生态系统的物质循环在生态系统中 组成生物体的 等化学元素 不断地进行着从无机环境到生物群落 又从生物群落回到无机环境的循环过程 这里所指的生态系统是指 其中的物质循环带有全球性 所以又叫生物地球化学循环 3 物质循环与能量流动的关系 1 和 是生态系统的主要功能 二者是同时进行 相互依存 不可分割 能量的固定 储存 转移和释放 离不开物质的 等过程 第51讲 考点整合 c h o n p s 生物圈 物质循环 能量流动 合成和分解 2 物质作为能量的 使能量沿着 流动 能量作为 使物质能够不断地在 之间循环往返 考点二生态系统的稳定性 第51讲 考点整合 载体 食物链 网 动力 生物群落和无机环境 探究点一能量流动的过程及特点 1 能量流动的过程 第51讲 要点探究 2 能量流动的特点 1 单向流动 食物链中 相邻营养级生物的吃与被吃的关系不可逆转 所以能量不能倒流 2 逐级递减 每个营养级的生物总有一部分不能被下一营养级利用 每个营养级的生物都会因自身呼吸而消耗大部分能量 3 能量传递效率 10 20 1 能量传递效率 2 每一营养级同化的能量被用于 自身呼吸消耗 第51讲 要点探究 第n 1营养级同化的能量 第n营养级同化的能量 身体残骸 脱落物 枯枝落叶等被分解者利用 用于自身生长 发育 留存于生物体内的能量 流入下一营养级 易错易混点 1 动物粪便中的能量不属于其同化的能量 而是属于上一营养级被分解者利用的能量 2 在涉及有关能量计算的问题时 如遇 至少需要 最多利用 等字眼时 所选用的传递效率为20 在食物网中选最短食物链 如遇 最大消耗 最少利用 等字眼时 所选用的传递效率为10 选最长食物链 第51讲 要点探究 4 能量流动的模型 生态金字塔类型 含义比较不同的生态金字塔能形象地说明营养级与能量 生物量 数量之间的关系 是定量研究生态系统的直观体现 第51讲 要点探究 第51讲 要点探究 特别提醒 能量金字塔都是正立的 而生物量金字塔和生物数量金字塔都可能出现倒立的情况 陆地和浅水生态系统的生物量金字塔一般为正立的 但是像海洋 湖泊这样开阔的水域生态系统常表现为倒立的生物量金字塔 因为主要的生产者单细胞藻类世代周期短 只能累积很少的有机质 并且被浮游动物大量取食 生物数量金字塔因忽视了生物单个个体的质量因素 在有些情况下呈现倒立 如夏季的温带森林中 生产者的个体数量就比植食动物个体数量少得多 第51讲 要点探究 第51讲 要点探究 例1 2010 江苏卷 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 第51讲 要点探究 例1c 解析 本题借助食物结构改变考查生态系统的能量传递规律 生态系统能量传递具有逐级递减的特点 吃肉食时人的营养级比吃素食时的营养级高 因此能量消耗多 消耗的粮食多 第51讲 要点探究 点评 解答本题必须掌握生态系统能量流动的特点 单向流动 逐级递减 素食 是第一营养级 所含能量多 肉食 是第二及其以上的营养级 获得 肉食 的过程消耗了大量的 素食 第51讲 要点探究 变式题 2010 湖南考试院 f b golley曾对一个荒地中由植物 田鼠和鼬3个环节组成的食物链进行了定量的能量流动分析 得到如下数据 单位 cal hm 2 a 1 np 净同化量 gp 总同化量 r 呼吸量 s 第51讲 要点探究 1 代表的生物是 代表的生物是 2 该食物链中 第一营养级到第二营养级的能量传递效率为 3 表中r 呼吸量 主要用于 4 表中 的np gp最大 是因为 第51讲 要点探究 探究点二物质循环 1 物质循环含义 特点 1 物质 指组成生物体的元素 2 循环 在无机环境和生物群落之间循环 反复利用 3 特点 全球性 在生物圈内循环 循环性 反复出现 循环流动 2 碳循环 第51讲 要点探究 图51 1 3 氮循环4 硫循环 第51讲 要点探究 图51 2 图51 3 5 碳循环 氮循环 硫循环的比较 第51讲 要点探究 第51讲 要点探究 例2 2010 广东卷 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 时期的生态系统处于稳定状态 原因是 第51讲 要点探究 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 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 第51讲 要点探究 例2 1 光合呼吸 2 a碳吸收量基本上等于碳释放量 3 碳循环co2 4 光反应有机物 解析 本题主要考查学生的理解能力和获取信息的能力 碳元素由无机环境进入生物群落主要依赖于绿色植物的光合作用 而由生物群落回归无机环境则主要依赖于各类生物的呼吸作用 在一个稳定状态的生态系统中 碳吸收量应该基本上等于碳释放量 过度的人工碳排放 破坏了生态系统的碳循环 导致大气中co2增加并引起全球气温变暖 光能的吸收 传递和转换发生在光合作用的光反应阶段 第51讲 要点探究 点评 生物圈中的碳循环主要表现在绿色植物从空气中吸收二氧化碳 经光合作用转化为葡萄糖 并放出氧气 植物通过光合作用从大气中吸收碳的速率 与通过动植物的呼吸和微生物的分解作用将碳释放到大气中的速率大体相等 因此 大气中二氧化碳的含量在受到人类活动干扰以前是相当稳定的 在类囊体的膜上发生的是叶绿素吸收光能 以及由此而引起的电子传递和光合磷酸化 在类囊体膜的内侧发生水的光解 释放氧 并将氧排到植物体外在类囊体膜的外侧 则发生氧化型nadp的还原和atp的形成 在叶绿体荃质中发生co2的固定和还原 由此可见 小小的叶绿体的各个组成部分既有明确的分工 又有高度的协调 它们互相协作 共同完成着光合作用 第51讲 要点探究 变式题 阅读下列材料 回答相关问题 材料一在自然界中有将游离态氮转化成化合态氮的生物 也有将化合态氮转化成游离态氮的细菌 由于其生理过程与硝化细菌相反 故称为反硝化过程 该细菌被称为反硝化细菌 反硝化细菌对农业生产是不利的 会降低土壤的肥力 但对于氮的循环来说是必不可少的 材料二生态系统中氮循环和碳循环及其相互关系的简图如图51 4 图51 4 第51讲 要点探究 1 图中过程 称为 过程 称为 如果图示是一个封闭的大棚生态系统 遇到连续阴雨天气 你认为采取何种措施对植物生长较为有利 采取这种措施的目的是 2 图中 过程是指 能发生这一过程的生物主要有 3 图中 过程是指 如果土壤板结 土壤中nh no的值会 填 增大 或 减小 其原因是 4 你认为材料一中提到的反硝化细菌的生理过程是由图中的哪个标号体现的 第51讲 要点探究 探究点三生态系统的稳定性原理及其分析 1 生态系统的稳定性是相对的 因为其结构和功能总是处于动态变化之中 2 结构相对稳定 三大功能类群齐全 动植物种类和数量在一定时间内没有太大波动 第51讲 要点探究 图51 5 3 功能相对稳定 物质和能量的输入输出路径未被阻断 并保持相对平衡 4 可打破重建 在遵循生态系统规律的前提下 依据人类的需要 可打破现有稳态 建立更高效的平衡 使人类获得更多的物质和能量 5 两种稳定性的区别与联系两种稳定性的区别与联系 第51讲 要点探究 第51讲 要点探究 6 生态系统的自动调节能力与稳定性的关系 1 自动调节能力取决于生态系统自身的净化作用和完善的营养结构净化作用包括物理沉降 化学分解和微生物的降解三个方面 它是河流生态系统抵抗环境污染的有效途径 完善的营养结构使生态系统具有一种反馈调节机制 进而抵抗外界干扰 维持自身稳定 反馈调节是生态系统自动调节能力的基础 如在森林生态系统中 当害虫数量增加时 食虫类生物种群由于食物丰富 数量也会增加 害虫种群的增长就会受到抑制 生态系统的自动调节主要依靠群落内的种间关系 主要是捕食 和种群中的种内斗争实现的 第51讲 要点探究 2 自动调节能力与生态系统成分和营养结构的关系生态系统的自动调节能力与其自身的成分和营养结构成正比 一般地说 生态系统的成分越单纯 营养结构越简单 自动调节能力就越小 反之越大 3 生态系统的自动调节能力与抵抗力稳定性的关系二者呈正相关 即生态系统的抵抗力稳定性与其自身的成分和营养结构的复杂程度呈正相关 4 生态系统的自动调节能力与恢复力稳定性的关系生态系统的自动调节能力是有限度的 当外界干扰超过了这一限度时 生态系统原有的稳定性遭到破坏 抵抗力稳定性不能发挥作用 恢复力稳定性得以充分体现 最终使其恢复到接近原状或代之以另一全新的生态系统 并且重新具备抵抗力稳定性 又表现出自动调节能力 第51讲 要点探究 易错易混点 1 抵抗力稳定性 的核心是 抵抗干扰 保持原状 干扰 是指破坏稳定状态的外界因素 保持 是指与干扰同时表现的系统内在的自动调节能力 恢复力稳定性 的核心是 遭到破坏 恢复原状 破坏 是指受外界因素影响使生态系统较远地偏离了原来的稳定范围 恢复 是指外界因素消除后 生态系统重新建立稳定状态 2 生态系统的稳定性是生态系统发展到一定阶段的产物 生态系统之所以能够维持相对稳定是由于生态系统具有自我调节能力 负反馈调节是生态系统自我调节能力的基础 但自我调节能力是有限的 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迅速丧失 生态系统的稳定性常与生态系统的营养结构联系在一起 因此 把握食物链 尤其是食物网中各 第51讲 要点探究 生物之间的变化关系尤为重要 食物链越短 生产者越多 生物种类越多 生物关系越复杂 营养结构越稳定 3 生态系统的自动调节能力是通过其自身的净化能力 食物链中各种群间的相互影响 相互制约而维持一定数量等关系得到体现的 但这种调节能力是有限度的 当外界干扰超过这个限度 生态系统的稳定性就会遭到破坏 第51讲 要点探究 第51讲 要点探究 例1 2010 海淀二模 生态系统的自我调节能力 对于维持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 第51讲 要点探究 例1c 解析 生态系统的自动调节能力是通过生态系统内部生物与生物间 生物与环境间的反馈调节机制实现的 故c对 本题难度中等 第51讲 要点探究 变式题 2010 武汉模拟 图51 6中曲线表示四个不同的自然生态系统在受到同等程度的外来干扰后 初级消费者数量的变化情况 其中抵抗力稳定性最高的生态系统是 图51 6 第51讲 要点探究 探究点四设计并制作小生态瓶 观察生态系统的稳定性 1 实习原理一个生态系统能否在一定时间内保持自身结构和功能的相对稳定 是衡量这个生态系统稳定性的一个重要方面 生态系统的稳定性与它的物种组成 营养结构和非生物因素等都有着密切的关系 将少量的植物 以这些植物为食的动物和其他非生物物质放入一个密闭的广口瓶中 便形成一个人工模拟的微型生态系统 小生态瓶 通过设计并制作小生态瓶 观察其中动植物的生存状况和存活时间的长短 就可以初步学会观察生态系统的稳定性 并且进一步理解影响生态系统稳定性的各种因素 第51讲 要点探究 2 供选材料用具 注意明确所选成分的类别和作用 1 生产者 金鱼藻 浮萍 满江红 黑藻等 2 消费者 螺蛳 蜗牛 水蚯蚓 小鱼等 3 分解者 泥土中的各类微生物 4 非生物物质 河水 井水 泥沙 5 其他材料 广口瓶 大试管 凡士林 尿素等 3 实习方法步骤 1 取透明的广口瓶 容量为400 500ml 一只 放入湖水或河水 井水或晒过的自来水 水量为瓶高的1 3 1 2 2 再放入河泥或湖泥及金鱼藻和黑藻 数量不要过多 第51讲 要点探究 3 放入有较强生命力 个体小的水蚤 水蚯蚓和小鱼 数量不宜过多 比例要适当 构成的食物链不宜过长 只要两三个营养级即可 4 将瓶盖用蜡密封起来 将制作好的完整的小生态瓶放在有较强散射光且温度在15 25 的地方 不要随便移动瓶的位置 易错易混点 1 小生态瓶所形成的生态系统必须是封闭的 各种生物之间以及生物与无机环境之间必须能够进行物质循环和能量流动 小生态瓶必须是透明的 既能让里面的植物见光 又便于观察 投入其中的生物必须有很强的生活力 投放的动物数量不宜太多 第51讲 要点探究 以免破坏食物链 生态瓶宜小不宜大 若模拟池塘生态系统 瓶中的水量应为容器的4 5 以便容器中有较多的氧气 小生态瓶制作完毕 应写上制作者的姓名与日期 然后将小生态瓶放在有较强散射光的地方 直射光易导致水温过高而使水草死亡 整个实验过程中 不要随意移动小生态瓶的位置 2 可设计多种对照实验 如水质 植物数量 动物数量 基质内容 见光与否等项目 加深对生态系统稳定性的认识 3 观察时必须做到定期观察 随时记录 应注意每种生物的生活情况 水质变化 直到发现小生态瓶中的生物全部死亡 方能停止观察 第51讲 要点探究 第51讲 要点探究 例4为观察生态系统稳定性 设计4个密闭 透明的生态瓶 各瓶内的组成和条件见下表 经过一段时间的培养和观测后 发现甲瓶