山西省高考生物一轮复习 第30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

稳态与环境 第30讲 生态系统的能量流动和物质循环 必修3 生态系统中的物质循环和能量流动的基本规律及其应用 1 2009 广东理基 下图为某一生态系统的能量金字塔 其中 分别代表不同的营养级 e1 e2代表能量的形式 下列叙述正确的是 a 是初级消费者b 为分解者c e1为太阳能 e2为热能d 能量可在食物链中循环利用 c 依题意 是生产者 是初级消费者 是次级消费者 是三级消费者 e1为生产者利用的能量 应是太阳能 e2为各营养级的生物释放出的能量 应为热能 故c正确 2 2010 广东 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 光合 呼吸 a 碳吸收量等于碳释放量 碳平衡 co2浓度 光反应 有机物 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 在一个处于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含量增加并引起全球气候变暖 光能的吸收 传递和转换发生在光合作用的光反应阶段 一 生态系统中的能量流动 生态系统中的能量流动 过程 生态系统内的能量只能从第一营养级流向第二营养级 再依次流向下一个营养级 不能逆向流动 也不能循环流动 能量在沿食物链流动的过程中 逐级减少 能量在相邻两个营养级间的传递效率是 可用能量金字塔表示在一个生态系统中 营养级 能量流动过程中消耗的能量越多 特点 单向流动 逐级递减 10 20 越多 1 可以帮助人们科学规划 设计人工生态系统 使能量得到最有效的利用 2 可以帮助人们合理地调整生态系统中的能量流动关系 使能量持续高效地流向对人类最有益的部分 如农田生态系统中 必须清除杂草 防治农作物的病虫害 研究能量流动的意义 二 生态系统中的物质循环 碳循环1 碳在无机环境中主要以和形式存在 碳在生物群落的各类生物体中以的形式存在 并通过在生物群落中传递 碳的循环形式是 2 碳从无机环境进入生物群落的主要途径是 碳从生物群落进入无机环境的主要途径有生产者和消费者的 分解者的 产生co2 co2 碳酸盐 含碳有机物 食物链 co2 光合作用 呼吸作用 分解作用 化石燃料的燃烧 3 过程 1 生态系统中的能量流动 1 能量流动的源头是阳光 光能 2 能量的输入 相关生理过程 绿色植物的光合作用将光能转换成化学能 输入的总值 绿色植物通过光合作用固定的光能的总量 3 能量的传递 如图所示 途径 能量是以有机物的形式沿着食物链或食物网这一主渠道而向前传递的 能量的分流 每一营养级的生物获得的能量的分配情况 被该营养级生物呼吸作用分解消耗一部分 其中atp用于生命活动 热能从生物群落中散失到大气中 对于生物群落而言 热能是群落的能量输出 进入下一营养级生物 最高营养级生物除外 动植物遗体 枯枝落叶 粪便等被分解者利用 能量传递的特点 单向流动 食物链相邻营养级生物的吃和被吃关系不可逆转 能量不能倒流 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 每个营养级生物都经自身呼吸而消耗一部分能量 4 能量的散失 散失能量的形式 热能 对生物群落而言 相当于能量输出 散失能量的产生 通过生产者 消费者 分解者的呼吸作用分解有机物而产生的能量 一部分形成atp被生物利用 另一部分以热能形式散失到无机环境中 2 生态系统的物质循环 在生态系统中 物质从非生物的物质和能量开始 经生产者 消费者和分解者 又回到非生物的物质和能量 完成一个由简单无机物到各种高能有机化合物 最终又分解为简单无机物的生态循环 通过该循环 生物得以生存和繁衍 非生物的物质和能量得到更新并变得越来越适合生物生存的需要 在这个物质的生态循环过程中 太阳能以化学能的形式被固定在有机物中 供食物链和食物网上的各级生物利用 碳循环 1 碳的作用 糖 脂肪 蛋白质 核酸都是构成生物体的基本物质 在它们的分子中都含有碳元素 碳元素大约占生物体干重的49 是有机化合物的 骨架 没有碳就没有生命 2 碳在无机自然环境中存在的形式 以co2和碳酸盐 石灰岩 珊瑚礁 的形式存在 3 碳的循环形式 碳在无机环境与生物群落间是以co2的形式进行循环的 大气中的co2进入生物群落 主要依赖于绿色植物的光合作用 使co2中的 c 变成为有机物中的 c 再通过食物链进入动物和其他生物体中 因此从 c 的循环中可见绿色植物是生态系统的基石 除此之外 还有化能合成作用的微生物也能把co2合成为有机物 生物群落中有机物中的碳再通过生物体的呼吸作用和微生物的分解作用回到大气中 还有一部分生物遗体没有被分解者分解 转变成为地下的石油和煤等 这部分 c 暂时脱离循环 一经开采运到地面燃烧 仍可产生co2再返回碳循环 在碳的循环中 森林生态系统是碳的主要吸收者 每年大约固定36 1012kg碳 但是 近年来由于人类大量地采伐森林 再加上燃烧化石燃料以及环境污染 因而使大气中的co2浓度明显增加 这种趋势如果继续发展下去 世界的气候就可能发生剧烈变化 后果令人担忧 碳循环的过程 3 利用有关碳循环的知识解释 温室效应 的产生原因 危害 并提出一些防止或减缓的措施 碳循环开始于绿色植物 通过光合作用使co2从大气中进入生物群落 产生co2的途径有三条 一是微生物分解 二是动植物的呼吸 三是化石燃料的燃烧 由于现代工业的迅速发展 人类大量燃烧煤和石油等化石燃料 使地层中经过千百万年积存的碳元素在很短时间内释放出来 再加上人类乱砍滥伐 使森林等植被面积大幅度萎缩 打破了生物圈中碳循环的平衡 使大气中二氧化碳的含量迅速增加 这样 太阳短波辐射可以透过大气射入地面 而地面产生的长波辐射却被大气中的二氧化碳等物质所吸收 从而引起大气变暖的效应 即 温室效应 大气中的二氧化碳像厚厚的玻璃 使地球变成了一个大暖房 温室效应对生物圈和人类社会都有着不可忽视的影响 荒漠将扩大 土地侵蚀加重 旱涝灾害严重 雨量将增加7 11 由于气温升高 会加快极地冰川的融化 导致海平面上升 进而对陆地生态系统和人类的生存 尤其对沿海发达城市构成威胁 要保持大气中co2浓度在0 03 左右 可以大力推行植树造林活动 同化co2 增加温室气体的去路 还可以通过改善能源结构 开发新能源 核能 水能等 改造厂房 燃油工具等减少co2的排放量 减少温室气体的来源 4 能量流动与物质循环的关系生态系统的存在是靠物质循环和能量流动来维持的 但是 能量流动和物质循环有本质上的区别 能量流经生态系统各个营养级时是逐级递减的 而且是单向的 不循环的 最终在环境中消失 物质循环是带有全球性的 在生物群落与无机环境间物质可以反复出现 反复利用 循环运动 不会消失 能量流动和物质循环的相互关系 生态系统中流动着的物质有着双重使命 物质既是贮存化学能的运输工具 又是维持生物进行新陈代谢活动的基础 可以设想 如果生态系统不能获取并运载能量 使能量从一种形式转变为另一种形式 能量就会自由散失 生态系统就将不复存在 因此 生态系统中的物质循环和能量流动是紧密联系 不可分割的 当前 人类所面临的许多环境问题都和生物地化循环有密切的关系 例如海洋 湖泊等水域的富营养化问题主要与氮 磷的生物地化循环有关 微量元素过多或缺少引起的疾病往往具有明显的地区性 如缺碘地区多出现地方性甲状腺肿及地方克汀症 含氟过多的地区 居民常有地方性氟中毒 出现斑釉齿及氟骨症 土壤中含钴量过低的地区 牲畜易患地区性干血痨症 根据能量流动 物质循环的不同特点 在应用上应有不同的侧重 例如在农业生态系统中 提高生物能的利用率和废物的循环转化 所说的废物是指作物秸秆 人畜粪便 杂草 菜屑等 对于这些废物传统的处理方法是直接烧掉或是作为肥料直接肥田 这实际上是一种浪费 可以把作物秸秆等用来发展畜牧业 用牲畜粪便制沼气 既为农村提供了饲料和能源 又为农村增加了肥源 食物链中能量传递如图所示的一个食物网 能量传递率按10 计算 则相关叙述正确的是 多选 a 该食物网中初级消费者是昆虫 次级消费者是鸟b 昆虫属于第一营养级 鸟属于第二营养级c 若植物固定的太阳能总量为m 昆虫获得的总能量为m1 鸟获得的总能量为m2 则m m1 m2d 在鸟类的食物构成中 若动物性食物和植物性食物各占一半 则鸟类增加能量a时 生产者需提供能量为55a cd 由图可知该食物网有两条食物链 植物 鸟 植物 昆虫 鸟 昆虫处在第二营养级 鸟拥有第二 三两个营养级 若鸟类能量增加a时 由题意 中消耗植物中的能量为0 5a 10 5a 中消耗植物中的能量0 5a 10 2 50a 即共需要生产者提供5a 50a 55a的能量 绿色植物所固定的太阳能总量m是该系统所获得的总能量 则必有m m1 m2 右图是某生态系统的食物网简图 图中甲 庚代表各种不同的生物 已知各营养级之间的能量转化效率均为10 当一种生物摄食两种前一营养级的生物时它们被摄食的生物量相等 则丁每增加10千克生物量 需消耗生产者3250千克 根据题中信息分析 本题可倒推 丁可通过三条食物链获得能量 在戊 庚 丁中消耗戊为 10 1 2 10 10 500 千克 在戊 甲 丁中消耗戊为 10 1 2 10 1 2 10 250 千克 在戊 己 甲 丁中消耗戊为 10 1 2 10 1 2 10 10 2500 千克 则共消耗戊为 500 250 2500 3250 千克 碳循环我国北方处于平衡状态的某森林生态系统 其碳素循环如右图 箭头和字母分别表示碳素传递的方向和转移量 下列选项正确的是 a 夏季 a b c eb 秋季 e fc f a 碳素在无机环境和生物群落之间的循环 离不开生产者 主要是绿色植物 碳素传递方向和转移量与能量传递方向和转移量是一致的 在题目给出的生态系统中 a代表绿色植物通过光合作用固定的太阳能 这是流经该森林生态系统的总能量 数值最大 b代表植物呼吸作用散失到大气中的能量 c代表通过食物链流到动物 各级消费者 体内的能量 d代表动物的呼吸作用散失到大气中的能量 e代表植物的残枝 落叶流到分解者的能量 f代表动物流到分解者的能量 g代表分解者的呼吸作用散失到大气中的能量 在一年中的不同季节 植物进行光合作用的强度不同 生态系统能量流动的效率10 20 在夏季 处于平衡状态的森林生态系统 植物光合作用所固定的总能量 植物呼吸作用所消耗的能量 流到动物体的能量 流到分解者的能量 所以a对 其他选项均错 解答本题的关键在于识图 要弄清各个符号所代表的物质和能量动向 本题在知识方面主要考查在生态系统中 碳素循环的有关知识 在能力方面 主要考查考生综合分析问题的能力 即通过对北方森林生态系统的分析 综合季节因素 解答碳素在各种生物间传递的大致数量关系 解答该题不仅要理解生物群落与大气之间以及生物群落内各类生物之间的碳素传递关系 还应考虑不同季节各种生物的生活状态 火灾常给森林带来较大危害 但是在某些国家有时对寒带地区森林中的残枝落叶等进行有限度的人工火烧 以对森林进行资源管理 这种人工火烧的主要目的是 a 消灭森林病虫害b 刺激树木种子萌发c 加速生态系统的分解过程d 提高森林的蓄水能力 c 寒带地区温度低 微生物的代谢活动弱 对有机物的分解能力低 致使残枝落叶大量积累 而不能及时分解 使生态系统的物质循环出现了障碍 对残枝落叶进行有限度的人工火烧 可以加速残枝落叶的分解 促进了生态系统的物质循环 如何根据给出的碳循环示意图 各个成分用字母表示 来判断生态系统的各种成分呢 如下图表示碳循环示意图 首先 先找出两者之间具有双向箭头的成分即a和e 一个为生产者 一个是大气中的co2库 其中其他各种成分都有箭头指向a 所以a为大气中的co2库 e为生产者 然后观察剩余的几种成分 其中其他生物部分的箭头都指向c 所以c是分解者 剩余的b d f则为消费者 整个图解中 食物链是e f d b 能量流动和物质循环的关系下图表示一个森林生态系统中的食物网 图中数字表示该生物的个体数量 括号内的数字表示该生物的平均体重 据图回答 1 该食物网中占据第三营养级的生物有a 中的 2 若初级消费者中 被除去 则对该生态系统能量流动的影响最大 3 若除去g后 在一定时间内 生产者数量将 f g i h e 减少 2 南方某地有一片热带雨林 最初碳积蓄量500吨 公顷 此时 总生产量每年为60吨 公顷 叶的呼吸量为25吨 公顷 生长量为5吨 公顷 枯死量为10吨 公顷 已知总生产量 生长量 枯死量 呼吸量 则该地的净生产量是吨 公顷 非同化器官的呼吸量是 15 20 1 从图中可知 f g h i在食物链中占据第三营养级 b c d e这4个初级消费者总体重分别为1kg 100kg 180kg 200kg 可见e的重量最大 能量最多 被除去后对该生态系统的能量流动影响最大 g和d e是捕食关系 d e与生产者a也是捕食关系 若除去g 则d e的数量会增多 a的