高考生物一轮复习 第四单元 第2讲 生态系统的能量流动和物质循环课件 新人教版必修3.ppt

第2讲生态系统的能量流动和物质循环 一 生态系统的能量流动1 概念 生态系统中能量的 传递 和散失的过程 2 起点 生产者 开始 3 总量 生产者 4 流动渠道 和 5 特点 1 单向流动 能量只能沿着食物链由 流向高营养级 知识梳理 2 逐级递减 每个营养级生物都因 而散失部分热能 每个营养级生物总有一部分不能被 利用 传递效率为 形象地用 6 过程 7 研究意义 1 帮助人们科学规划 设计 使能量得到最有效利用 实现能量的 2 帮助人们合理地 生态系统中能量流动关系 使能量持续高效地流向 二 物质循环1 概念 组成生物体的 等元素 不断进行着从无机环境到生物群落 又从生物群落到无机环境的循环过程 又称为 2 碳循环 1 无机环境中存在形式 2 生物群落中主要存在形式 3 无机环境与生物群落之间的循环形式是 4 特点 具 性 可 利用 3 能量流动与物质循环的关系 1 二者 彼此相互依存 不可分割 2 物质作为 使能量沿着食物链 网 流动 能量作为 使物质能够不断地在 和 之间循环往返 一 1 输入转化自主核对 一 1 输入转化2 固定太阳能3 固定的太阳能总量4 食物链食物网 5 低营养级呼吸下一营养级10 20 能量金字塔表示6 初级消费者次级消费者三级消费者有机物呼吸作用热能7 人工生态系统多级利用调整对人类最有益的部分二 1 c h o n p s生物地球化学循环2 co2和碳酸盐有机物co2全球循环3 同时进行能量载体动力生物群落无机环境 1 为什么生态系统的能量流动是递减的 2 生态系统的能量流动和物质循环有何关系 考点1生态系统的能量流动1 能量流动的特点 1 生态系统中能量的源头是太阳能 生态系统的能量流动是从绿色植物通过光合作用固定太阳能开始的 2 能量流动的途径是食物链和食物网 能量的变化情况是 太阳光能 生物体中的化学能 热能 因此热能是能量流动的最终归宿 能量以有机物为载体 以有机物中的化学能形式沿食物链流动 3 流入生态系统的总能量是指全部生产者所固定下来的太阳能的总量 考点突破 4 流入各级消费者的总能量是指各级消费者在进行同化作用时所同化的物质中含有的能量总量 5 能量流动是单向的原因 食物链各营养级的顺序是不可逆转的 这是长期自然选择的结果 6 能量在流动中逐渐递减的原因是 第一 各营养级的生物都会因细胞呼吸消耗相当大的一部分能量 第二 各营养级总有一部分生物未被下一营养级的生物所利用 7 能量的传递效率为10 20 的含义是指 输入到一个营养级的能量中大约只有10 20 流动到下一个营养级 这里 输入到一个营养级的能量 应是指流入这个营养级的总能量 流动到下一个营养级 应是指下一个营养级的总能量 2 能量流动的图解 3 生态金字塔 能量流动模型 应用指南1 食物网中 能量传递效率是指某营养级流向各食物链下一营养级的总能量占该营养级的比例 如是指流向b c的总能量占a的10 20 2 能量流动的分析方法 1 定量不定时分析 流入某一营养级的一定量的能量在足够长的时间内的去路可有三条 自身呼吸消耗 流入下一营养级 被分解者分解利用 2 定量定时分析 流入某一营养级的一定量的能量在一定时间内的去路可有四条 自身呼吸消耗 流入下一营养级 被分解者分解利用 未被自身呼吸消耗 也未被下一营养级和分解者利用 即 未利用 如果是以年为单位研究 这部分的能量将保留到下一年 例1下表是一个相对封闭的生态系统中几个种群 存在着营养关系 的能量调查 下图中 是根据该表数据作出的一些分析 其中不能与表中数据相符合的是 a b c d 解析 结合表中能量的数值及能级传递效率 10 20 可以发现 戊为生产者 乙与丙是初级消费者 甲是次级消费者 丁是三级消费者 由此可以判断出图 和图 是错误的 根据各生物的营养关系可以用能量金字塔 来表示 乙与丙是竞争关系可用 表示二者的数量变化 答案 a 对点训练1某种植玉米的农场 其收获的玉米子粒既作为鸡的饲料 也作为人的粮食 玉米的秸秆则加工成饲料喂牛 生产的牛和鸡供人食用 人 牛 鸡的粪便经过沼气池发酵产生的沼气作为能源 沼渣 沼液作为种植玉米的肥料 据此回答 不考虑空间因素 1 请绘制由鸡 牛 玉米和人组成的食物网 2 牛与鸡之间 有 无 竞争关系 理由是 人与鸡的种间关系是 人与牛的种间关系是 3 流经该农场生态系统的总能量来自 所固定的 无机环境中的碳以 形式进入该人工群落 4 假设该农场将生产玉米的1 3作为饲料养鸡 2 3供人食用 生产出的鸡供人食用 现调整为2 3的玉米养鸡 1 3供人食用 生产出的鸡仍供人食用 理论上 该农场供养的人数将会 增多 不变 减少 理由是 解析 1 玉米 鸡 牛 人之间的食物关系见答案 2 因人与鸡均食用玉米子粒 而牛食用玉米秸秆 且人还食用鸡和牛 故人与鸡的种间关系为竞争和捕食 人与牛的种间关系为捕食 而牛与鸡之间无竞争关系 3 该农场生态系统中的生产者为玉米 生产者 玉米 固定的太阳能为流经生态系统的总能量 4 食物链越长 能量沿食物链流动时损耗越多 高营养级获得的能量也就越少 改变用途的1 3玉米中的能量流入人体内所经过的食物链延长 故人获得的总能量将减少 2 无它们所需食物资源不同 或牛食玉米秸秆 鸡吃玉米子粒 捕食与竞争捕食 3 玉米太阳能co2 4 减少改变用途的1 3玉米被鸡食用后 在鸡这一环节散失了一部分能量 导致人获得的能量减少 答案 1 图解如下 5 硫循环 6 氮循环 2 物质循环与能量流动的关系 应用指南1 任何一个生态系统中 能量流动和物质循环都保持着相对的平衡 这是决定一个生态系统相对稳定的重要保证 2 物质循环的平衡打破 将造成生态环境问题 碳循环失衡 温室效应 硫循环失衡 酸雨 生物富集 是指环境中的一些污染物 如重金属 化学农药 通过食物链在生物体内大量积累的过程 a 原因 化学性质稳定不易被分解 在生物体内积累而不易排出 b 过程 随着食物链的延长而不断加强 即营养级越高 富集物的浓度越高 例2下图是某森林生态系统物质和能量流向示意图 h i j k表示不同用途的有机物 j是未利用部分 方框大小表示使用量 下列叙述正确的是 a 进入该生态系统的co2量与各h产生的co2总量相等b 生产者中i的量大于被初级消费者同化的有机物的量c 流向分解者的k可被生产者直接吸收利用d 流经该生态系统的物质和能量可循环利用 解析 h是该营养级通过呼吸散失的能量 i其中的一部分是流入到下一营养级的能量 k是流向分解者体内的能量 进入该生态系统的co2量大于各h产生的co2总量 流向分解者体内的能量不能被生产者吸收利用 流经该生态系统的物质是循环的 而能量是单向流动 不可循环的 答案 b 对点训练2下图1为某草原生态系统的碳循环示意图 图2表示在该生态系统中能量流经第二营养级的示意图 请据图分析回答 1 碳在生物群落内以 的形式被利用 2 碳从无机环境进入生物群落的途径 主要是 作用 生物群落中的碳进入无机环境的途径为图1中的 填数学序号 3 图2中a表示 的能量 b比a的能量少 原因是 4 从图2中可以总结出能量流动的特点是 5 狼是该生态系统没有的生物种类 现将它引入其中 请在给出的坐标图上用曲线表示狼的数量最可能的变化情况 纵坐标上的点表示狼的起始数量 答案 1 有机物 2 光合 3 初级消费者同化在细胞呼吸中 以热能的形式散失 4 单向流动 逐级递减 5 考点3实验面面观 探究 土壤微生物的分解作用 1 提出问题结合自己的生活经历 列举土壤微生物分解作用的实例 提出想探究的问题 例如 落叶在土壤中能被分解掉 这究竟主要是土壤的物理化学因素的作用 还是土壤中微生物的作用呢 2 作出假设假设既可以是基于已有的知识或经验作出的解释 也可以是想像或猜测 要大胆提出假设 通过讨论修正自己的假设 3 制订计划首先 要确定实验变量是什么 需要控制的变量有哪些 如何控制这些变量 等等 其次 要确定探究的地点或场所是在野外还是在实验室中 第三 设计实验方案 教材中提供了两则案例 可供参考 4 实施计划 探究过程 结果及结论 例3 2010 南京模拟 下图表示a b c三地区森林土壤有机物分解状况 则分解者的作用强弱是 a a b cb c b ac c b ad a c b 解析 由题意可知 土壤中有机物量指的是未被分解者分解的有机物的数量 由图可知 a的数量少 分解的落叶量最多 b次之 c数量最多 分解的落叶量最少 由此可推知 分解落叶的能力a b c 答案 a 对点训练3 2010 泰州联考 同学们在课外活动中发现植物的落叶在土壤里会逐渐腐烂 形成腐殖质 他们猜测落叶的腐烂是由于土壤微生物的作用 不同生态系统的土壤微生物分解能力不同 并设计了实验进行验证 1 实验设计首先要遵循的是 原则和 原则 2 以带有同种落叶的土壤为实验材料 均分为a和b 实验时a不做处理 自然状态 b用塑料袋包好 放在60 的恒温箱中灭菌1小时 b处理的目的是 3 2 中实验的自变量是 因变量是 无关变量是 至少写出两点 4 如果同学们的猜测是正确的 若干天后 2 中b组的落叶 5 如果同学们用带有相同量同种植物落叶的冻土苔原和热带雨林的等量土壤为实验材料 分别模拟原生态系统的无机环境条件进行c组和d组的实验 定期抽样检测样品土壤中未腐烂的落叶的含量 请根据预期结果在上图中绘出相应的曲线 解析 由题意可知该实验的目的是验证落叶的腐烂是由于土壤微生物的作用 实验的自变量是土壤中微生物的有无 因变量是落叶的腐烂程度 为遵循生物实验设计的对照原则和单一变量原则 所以应尽量减少无关变量对实验的影响 如土壤温度 湿度 ph 落叶的种类和大小等 在绘制曲线时 应注意以下几点 明确横坐标和纵坐标的意义 其中纵坐标为未腐烂的落叶量 两曲线的起点相同 注意纵坐标初始值不为0 由于微生物的分解作用 两曲线呈下降趋势 且d组下降速度较c组快 随时间延长 微生物的数量增多 故两曲线的下降趋势是由慢到快 答案 1 单一变量对照 2 杀死土壤微生物 同时避免土壤理化性质的改变 3 土壤微生物 作用 的有无落叶的腐烂程度土壤温度 含水量 ph 落叶的种类和大小等 合理即可 4 腐烂程度小于对照组 5 如图 例1下列有关生态系统能量流动的叙述中 正确的是 a 一种蜣螂专以大象粪为食 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 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 解析狼捕食兔子则是能量从第二营养级流入到了第三营养级 光合作用合成有机物的同时把非生物环境中的光能转变为化学能而进入了生物群落 生态系统的能量流动伴随着物质循环 但不能循环利用 答案c 例2下面表格表示某生态系统的食物网情况 相应动物右边格中的 表示此动物胃中含有上面的生物 请据表分析回答 1 该生态系统共有 条食物链 2 如果该生态系统中 能量传递效率平均为10 那么 若第一营养级的同化能量为2 107kj 则鹰最终获得的最大能量值是 3 流经该生态系统的总能量是 4 画出鹰做最高营养级时 获得能量最多的食物链的能量金字塔图解 5 要使生态系统完整 还需要增加的成分是 答案 1 8 2 2 105kj 3 植物固定的全部太阳能 4 5 非生物的物质和能量以及分解者 典例1以下表示动物利用食物的过程 正确的分析是 a 恒温动物的 值一般高于变温动物b 哺乳动物的 值一般为10 20 c 提高圈养动物生长量一般需提高 值d 食肉哺乳动物的 值一般低于食草哺乳动物考查角度生态系统能量流动的特点及其应用 解析本题考查了动物所摄取食物利用的过程及特点 恒温动物维持体温需要消耗较多的有机物 因而 值一般低于变温动物 10 20 是营养级的能量传递效率 而不是同化量和获取量之间的比值 圈养动物产量的提高依赖于同化量的增加 即 的比值提高 植物性食物中含有的哺乳动物不能利用的物质多于动物性食物 因而食肉动物的 值高于食草性哺乳动物 答案c 典例2 2010 广东理综 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 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性而制造的 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 考查角度生态系统的物质循环及其应用 解析本题综合考查光合作用和呼吸作用与生态系统的碳循环之间的关系 1 光合作用吸收co2 呼吸作用放出co2 生态系统中碳循环主要通过光合作用和呼吸作用进行 2 生态系统中碳的吸收量等于释放量时 该生态系统正处于稳定状态 而当碳的吸收量大于释放量时 处于生长期 当碳的吸收量小于释放量时 则处于衰退期 3 过度的人工碳排放使得碳的释放量大大的超出碳的吸收量 从而破坏了生态系统的稳定性 大气中不能被吸收的大量co2能引起温室效应 导致全球气候变化 4 光合作用的光反应阶段 光能的吸收发生在叶绿体的类囊体上 光合作用的产物葡萄糖经酒精发酵可生成乙醇 答案 1 光合呼吸 2 a碳吸收量等于碳释放量 3 稳定性co2 4 光反应葡萄糖 1 假设将水稻田里的杂草全部清除掉 稻田生态系统中 a 水稻害虫密度将下降b 能量流动的营养级数减少c 水稻固定的太阳能增加d 物种多样性上升答案 c 随堂过关 2 假设你流落在荒凉的孤岛上 只有少量玉米和鸡可以食用 那么使你自己活得最长的办法是 a 先吃鸡 然后吃玉米b 先吃玉米 然后吃鸡c 用玉米喂鸡 然后吃鸡d 用玉米喂鸡 先吃鸡蛋 然后再吃鸡解析 本题考查了生态系统中的能量流动关系 在能量流动过程中 能量流经食物链中每一环节时的传递效率仅为10 20 在生态系统中食物链越短 消耗的能量就越少 答案 a 3 有关生态系统能量流动的叙述中 错误的一项是 a 生态系统中所接收的全部太阳能是流经这个生态系统的总能量b 生态系统中的能量是沿着食物链和食物网流动的c 能量流动的特点是单向的 不循环的d 能量流动是逐级递减的 其传递效率是10 20 解析 生态系统中生产者所固定的太阳能是流经这个生态系统的总能量 而不是所接收的全部太阳能 答案 a 4 下图是生态系统中能量流经各营养级的示意图 由于呼吸的消耗 上一个营养级的能量只能一部分流入下一个营养级 以下对图中 呼吸 的理解正确的是 a 指生物在呼吸等新陈代谢和各种活动中消耗的全部能量b 指生物进行有氧呼吸时产生的全部能量c 所有生产者和消费者都进行有氧呼吸和无氧呼吸d 分解者通过呼吸从生产者和消费者那里得到自身生命活动所需要的能量解析 呼吸 不是仅指生物进行有氧呼吸时产生的全部能量 不是所有生产者和消费者都进行有氧呼吸和无氧呼吸 图中 呼吸 指生物在呼吸等新陈代谢和各种活动中消耗的全部能量 生产者 消费者和分解者通过细胞呼吸为自身的生命活动提供能量 答案 a 5 图中食物网中的猫头鹰体重每增加20g 至少需要消耗植物 a 200gb 250gc 500gd 1000g解析 该题有2条食物链 但因计算的是猫头鹰和植物的关系 则可当作 1条 链来看 至少 提示应按20 的传递效率计算 所以有20g 20 20 500g 答案 c 6 2010 厦门检测 关于生态系统中碳循环的说法 错误的是 a 各级消费者所利用的碳都直接或间接来自生产者b 分解者在碳循环中起重要作用c 碳在无机环境中仅以co2形式存在d 碳在无机环境与生物群落间是以co2形式进行循环的解析 生态系统中 碳在无机环境中还能以碳酸盐的形式存在 答案 c 7 2010 滨州模拟 不同的生态系统中枯枝落叶分解的速率不同 如下表 造成这种分解率差异的非主要影响因素是 a 光b 微生物c 湿度d 温度 解析 生态系统中的枯枝落叶主要是由微生物分解的 微生物的生命活动受到温度 湿度等的影响 从热带雨林到冻原 枯枝落叶分解的速率逐渐下降 主要影响因素是温度 湿度 微生物 答案 a 8 2010 黄山质检 下图是某温带草原生态系统的一个食物网简图 据图回答 1 已知各营养级之间能量传递效率为10 若一种生物的能量通过食物链平均分配至下一个营养级 若蛇为44 2kg 该生态系统共需要生产者 kg 2 长期使用ddt 发现害虫抗药性反而增强 原因是 的结果 测定食物网中各营养级生物体内的ddt含量 发现猫头鹰体内ddt的含量最高 其原因是 答案 1 48000 2 ddt对害虫抗药性变异起到了选择作用ddt沿着食物链不断富集 生物的富集作用 9 如图是生态系统中碳循环示意图 图中d为大气 请据图回答 1 此生态系统的能量流动是从 c 固定的太阳能开始的 2 碳元素在大气与a b c之间的流动是以 形式进行