生态系统的能量流动与物质循环.ppt

7 研究意义 1 帮助人们科学规划 设计人工生态系统 使能量得到最有效利用 实现能量的多级利用 2 帮助人们合理地调整生态系统中能量流动关系 使能量持续高效地流向对人类最有益的部分 问题探究1 试比较摄取的能量 储存的能量 同化的能量三者之间的大小关系 提示 摄取的能量包含同化的能量和粪便量 储存的能量为同化的能量减去呼吸消耗的能量 所以 三者大小关系是 摄取的能量 同化的能量 储存的能量 二 物质循环1 概念 组成生物体的C H O N P S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 又称为生物地球化学循环 2 碳循环 1 无机环境中存在形式 CO2和碳酸盐 2 生物群落中主要存在形式 有机物 3 无机环境与生物群落之间的循环形式是CO2 4 特点 具全球性 可循环利用 3 能量流动与物质循环的关系 1 二者同时进行 彼此相互依存 不可分割 2 物质作为能量载体 使能量沿着食物链 网 流动 能量作为动力 使物质能够不断地在生物群落和无机环境之间循环往返 问题探究2 在生物群落内部物质也是循环的吗 提示 物质循环发生在生物群落和无机环境之间 群落内部由于捕食关系不可逆转 所以群落内部物质是单向流动的 科目三考试科目3实际道路考试技巧 视频教程 科目四考试科目四模拟考试题C1科目四仿真考试 自主检测一 判断题1 生态系统中的能量流动是单向的 且是逐级递减的 答案 2 相邻两个营养级的能量传递效率不会小于10 也不会大于20 答案 3 研究能量流动 可合理设计人工生态系统 高效利用能量 答案 4 研究能量流动 可调整能量流动关系 使生产者固定的能量全部流向人类 答案 5 参与循环的物质是组成生物体的各种化合物 答案 6 物质和能量都是往复循环 重复利用的 答案 二 选择题7 用于初级消费者各器官 组织的生长和繁殖新的个体的能量叫做次级生产量 次级生产量实际上是 A 初级消费者摄取的能量B 初级消费者同化的能量C 摄取的能量减去呼吸消耗的能量D 摄取的能量减去粪便量 再减去呼吸消耗的能量 解析 次级生产量消费者保存在其体内的能量 也就是同化量 呼吸量 而同化量 摄入量 粪便量 未同化 故选D 答案 D 8 第一营养级固定的总能量是a 第一营养级呼吸消耗的能量是b 第二营养级固定的能量是c 则第一营养级可提供给生态系统中的其他生物利用的能量是 A aB a bC cD b c 解析 第一营养级提供给生态系统的能量即生产者的同化量减去生产者自身呼吸消耗的能量 故选B 答案 B 9 如图是1000年 2000年地球大气中的CO2含量 ppm 和每平方米热量 W m2 的关系图 如图 CO2含量从1860年第二次工业革命开始前后迅速上升 至1950年前后 上升曲线已几乎成直线态势 下列有关叙述中正确的是 A 碳在生物群落与无机环境之间的循环主要是以CO2和有机物的形式进行的B 从图中可以看出 温室效应与工业革命以后CO2浓度的升高有直接关系C CO2含量迅速上升的主要原因是伐木毁林 光合作用吸收CO2减少引起的D 通过转基因技术培育速生林是保持大气中CO2含量稳定的唯一措施 答案 B 三 非选择题10 2011 南昌模拟 如图甲表示某生态系统中物质循环的部分图解 其中A B C D构成生物群落 图乙表示此生态系统生物群落中的碳循环流动部分过程 请回答 1 碳在无机环境与生物群落之间以及生物群落内部分别以 形式进行流动 2 从生态系统的成分看 乙图中能发生 过程的生物相当于甲图中的 一般 过程对于甲图中A而言 发生的场所是 填细胞结构 3 生态系统中物质循环伴随着能量流动 若甲图补充D B 假设B获得的总能量为a 其中由A供能的比例为x 则按最低传递效率计算 D同化的总能量 y 与x的函数关系式为 4 据乙图 当某人进食后 的分泌量增加 可促进 进行 若此人为糖尿病患者 填序号 过程会加强 以补充能量的供应 答案 1 CO2有机物 2 D线粒体 3 y 90ax 10a 4 胰岛素 对应学生用书P200 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 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同化的总能量 2 能量流动的图解 3 生态金字塔 能量流动模型 典例1 2011 河北唐山一模 在某草原生态系统能量流动过程中 假设羊摄入体内的能量为n 羊粪便中的能量为36 n 呼吸作用散失的能量为48 n 则 A 羊同化的能量为64 nB 储存在羊体内的能量为52 nC 由羊流向分解者的能量为16 nD 由羊流向下一营养级的能量为64 n 解析 羊同化量 摄入量 粪便中的能量 64 n 储存在羊体内的能量 同化量 呼吸作用散失量 16 n 根据能量流动传递效率10 20 故由羊流向下一营养级的能量为 10 20 64 n 答案 A 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 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 举一反三1 2011 陕西高新区一中模拟 下图是能量流动的图解 对此图解的理解错误的是 A 图中方框的大小可表示该营养级生物所具有的能量的多少B 该图中C所具有的能量为B的10 20 C 该图中的A表示流经该生态系统的总能量D 图中A具有的能量等于B C D的能量之和 解析 生态系统能量流动过程中 能量流动是单向的 逐级递减的 能量传递效率为10 20 图中A为生产者 其固定的太阳能是流经该生态系统的总能量 A具有的能量大于B C D的能量之和 答案 D 2 2011 浙江宁波八校联考 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下图所示 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 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 蜘蛛是肉食动物 至少是次级消费者 位于第三营养级 图中X是同化量中减去呼吸消耗的 代表用于蜘蛛生长 发育和繁殖的能量 猎物种群和蜘蛛间的能量传递效率是用蜘蛛的同化量除以猎物种群的同化量 储存在猎物种群有机物中的能量不是猎物种群的同化量的全部 不能算出猎物种群和蜘蛛间的能量传递效率 答案 A 3 2011 青岛模拟 在如图食物网中 a表示动物性食物所占比例 若鸟要使体重增加x 至少需要生产者量为y 那么x与y的关系可表示为 A y 90 xa 10 xB y 20 xa 5xC y 20 xa 5xD y 100 xa 10 x 解析 根据能量流动效率为10 20 如果能量流动效率为20 则y为 xa 20 20 x 1 a 20 20 xa 5x 如果能量流动效率为10 则y为xa 10 10 x 1 a 10 90 xa 10 x 所以20 xa 5x y 90 xa 10 x 答案 C 考点2生态系统的物质循环1 物质循环 1 物质 组成生物体的C H O N P S等化学元素 硫循环 氮循环 2 物质循环与能量流动的关系 典例2 2011 黄冈调考 小李高中毕业回到农村利用所学的生态学知识 在自家庭院搞了一个小生态农业 他在约167平方米的土地上 地下种天麻 地面养蘑菇和密环菌 空中架箱养蚯蚓 顶上搭葡萄架 需光的采光 不需光的享阴凉 各取所需 生活在各自的生态位置上 同时用蚯蚓喂鸡 鸡粪喂猪 猪粪汇集变沼气 沼气点灯做饭 沼渣做肥料 最大限度地利用了物质和能量 使这点土地产生出了年产值几万元的收入 请据此回答 1 此生态系统的生产者是 消费者是 分解者是 2 该生态系统体现了 和 的多级利用 使系统中 和 的转化率达到最高程度 3 请你设计绘出该生态系统物质和能量流动简图 解析 1 由题干信息可知 天麻 葡萄等进行光合作用的绿色植物为生产者 鸡 猪等直接或间接地以绿色植物为食的动物为消费者 蚯蚓 蘑菇和密环菌等为分解者 2 该生态系统为良性循环的生态农业体系 体现了物质 能量的多级利用 提高了物质和能量的转化率与利用率 3 绘制该生态系统物质和能量流动简图时 易错处在于能量流动图 考生常常受食物链的定式影响 使能量流动描绘不全 答案 1 天麻 葡萄鸡 猪蚯蚓 蘑菇和密环菌 2 物质能量物质能量 3 见下图 绘制能量流动与物质循环图的要点由于物质在生物群落内部可循环流动 反复利用 而能量只能是单向流动 因而在生态系统内部绘制能量流动图时 生产者只有来自太阳能的箭头 不会有消费者及分解者或无机环境传来的能量 只有当论及物质循环时 才可能存在 相互传递 的 箭头 另外 只要两者之间有有机物传递 便伴随着能量的传递 若传递的是无机物则不包含能量 此时所需能量不在无机物中 的传递 仅表示物质循环 举一反三1 下图中甲 乙 丙分别代表人体液中物质交换 食物网中能量流动 生态系统碳循环的示意图 以下说法正确的是 A 甲图D与B间不能直接进行物质交换 D与A之间才能直接进行物质交换B 因捕食关系而建立的食物链中 能量最少的是丙图中的B所处的营养级C 乙图中B从上一营养级获得的能量中 C占的比例为a B体重增加x 至少需要A的量为y 则 y 20ax 5xD 从研究内容来看 甲 乙和丙分别属于生命系统的个体水平 群落水平和群落水平 解析 甲图中A是组织液 B是淋巴 C为血浆 D是细胞内液 淋巴细胞的内液可与淋巴进行物质交换 丙图中的B是分解者 乙图中B体重增加x 来自C的比例为a 直接来自A的比例1 a 得出两个等式 Y1 1 5 1 5 Xa Y2 1 5 X 1 a Y1 25Xa Y2 5X 5Xa 所以 Y 25Xa 5X 5Xa 20ax 5x 乙不包括分解者 所以不能为群落水平 答案 C 2 2010 广东高考 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 生态系统中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 解析 本题考查物质循环 碳循环 的相关知识 碳循环中CO2是通过光合作用进入生物群落的 然后通过呼吸作用返回无机环境中 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 考点3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 也可以是想象或猜测 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 典例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 1 土壤中存在种类 数目繁多的细菌 真菌等微生物 它们在生态系统中的成分为分解者 2 分解者的作用是将环境中的有机物分解为无机物 其分解速度与环境中的温度 水分等生态因子相关 3 探究活动最好在实验室中进行 以便控制变量 避免环境中不可控制的因素的影响 4 各地气候与环境等因素不同 微生物的分解落叶能力也不同 需要的时间有差异 一般需要温暖 湿润的条件 举一反三1 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 2 为了验证土壤中的微生物可以分解淀粉 取两只烧杯甲和乙 都放入等量的淀粉溶液20mL 甲中加入30mL制备好的土壤浸出液 乙中放入等量的蒸馏水 在适宜的温度下放置7天 然后从甲中取出等量的溶液放入A1 A2试管 从乙中也取出等量的溶液放入试管B1 B2 在A1 B1中加入碘液 在A2和B2中加入斐林试剂并加热 下列对该实验结果的预测不正确的是 多选 A A1和B1都会有蓝色出现 而且颜色深浅一致B A2有砖红色沉淀出现 B2无砖红色沉淀出现C A2和B2都有砖红色沉淀出现D 以上结果都不正确 解析 因为该实验属于验证性实验 目的是验证土壤中的微生物可以分解淀粉 所以单一变量变是甲 乙两烧杯中是否放入土壤浸出液 由于甲中有还原糖生成 乙中无还原糖 所以在A2中有砖红色沉淀生成 而B2中没有砖红色沉淀生成 答案 ACD 对应学生用书P204 易错点1 对能量流动的过程和特点不理解典例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 错因分析 易错选A 蜣螂以大象粪便为食 那么 大象同化的能量没有被蜣螂获得 因为粪便为食物残渣 是未被同化的成分 正确解答 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 选C 以下表示动物利用食物的过程 正确的分析是 A 此食物链含有4个营养级B 食物中的能量直接来自光能C 食草哺乳动物 值一般低于食肉哺乳动物D 哺乳动物的 值一般为10 20 解析 上图只是表示动物利用食物的过程 不是食物链因此谈不上包含几个营养级 此食物可以是动物也可以是植物 因此能量不一定直接来自光能 食草哺乳动物的粪便中一般仍有大量有机物 如植物纤维等 所以食草哺乳动物 值一般低于食肉哺乳动物 能量传递效率指的是两个相邻营养级同化固定的能量之比 即 上一营养级的同化量 答案 C 易错点2 不能依据能量流动的规律进行有关计算典例2在1957年 美国的生态学家对佛罗里达州的银泉进行了生态系统营养级和能量流动情况的