第40讲生态系统的能量流动与物质循环.ppt

,生物与环境,第9章,第40讲生态系统的能量流动与物质循环,栏目导航,考点一能量流动,输入,散失,生产者固定的全部太阳能,答案生产者初级消费者分解者,食物链和食物网,有机物,化学能,3能量流动的特点(1)_：能量只能从第一营养级流向第二营养级，再依次流向后面的各个营养级，不可逆转，也不可循环流动。(2)逐级递减：能量在相邻两个营养级间的传递效率大约是_。4研究能量流动的实践意义(1)帮助人们科学规划、设计人工生态系统，使能量得到_的利用。(2)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_的部分。,单向流动,10%20%,最有效,对人类最有益,1判断正误，正确的画“”，错误的画“”。(1)流经生态系统的总能量是照射在生产者上的太阳能。()(2)流经第二营养级的总能量指次级消费者摄入体内的能量。()(3)多吃肉食比多吃素食消耗的粮食总量更多。()(4)稻田生态系统中，防治稻田害虫可提高生产者和消费者之间的能量传递效率。()(5)除最高营养级外，某一营养级的总能量由四个部分组成：自身呼吸消耗的能量、流向下一个营养级的能量、被分解者利用的能量和未被利用的能量。(),2下图表示生态系统中处于第二营养级的生物其能量流动的过程图解，有关叙述正确的是()A图中粪便量属于生产者经光合作用所固定的太阳能B呼吸作用以热能形式散失的能量占同化量的比例较小C流入下一个营养级的能量占摄入量的10%20%D从图示可知，能量在营养级之间不具有单向流动的特点,A,解析呼吸作用以热量形式散失的能量占同化量的比例较大；流入下一个营养级的能量占同化量的10%20%，不是摄入量；从图示可知，能量在营养级之间具有单向流动的特点。,3如图表示某生态系统的能量锥体图，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。),C,Aabcde为本年度流入该生态系统的总能量Bc1表示次级消费者中被三级消费者同化的能量C初级消费者产生的粪便中所含的能量包含在b或d中Dc和e之一可代表生产者传递给分解者的能量解析结合图形分析知，bcde为本年度植物光合作用利用的太阳能(固定的能量)，即流入该生态系统的总能量，A项错误；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，B项错误；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，应包含在b或d中，C项正确；b和d可代表生产者传递给分解者的能量和未被利用的能量，D项错误。,1每一营养级的能量来源与去路分析(1)消费者摄入能量(a)消费者同化能量(b)粪便中能量(c)，即动物粪便中能量不属于该营养级同化能量，应为上一个营养级固定或同化能量。,一能量流动的过程及特点分析,(2)消费者同化能量(b)呼吸消耗(d)用于生长、发育和繁殖(e)。(3)生长、发育和繁殖(e)分解者利用(g)下一营养级同化(i)未被利用(j)。(4)未被利用的能量包括生物每年的积累量和动植物残体以化石燃料形式被储存起来的能量。,2能量流动的特点及其原因(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，包括未被下一营养级生物利用的部分。,3三类生态金字塔不同的生态金字塔能形象地说明各营养级与能量、生物量、数量之间的关系，是定量研究生态系统的直观体现。,例1如图为人工鱼塘生态系统中能量流动图解部分示意图(字母表示能量的多少)，相关叙述错误的是(),B,A第一营养级与第二营养级之间的能量传递效率为c/a100%B第二营养级粪便中的能量属于c中的部分能量C流经该生态系统的总能量a大于生产者所固定的太阳能D图中d表示第二营养级用于生长发育和繁殖的能量,二能量流动过程中的相关计算,2能量流动的最值计算规律(1)设食物链ABCD，分情况讨论(如下表)：能量传递效率未知时：,已确定营养级间能量传递效率的，不能按“最值”法计算。例如，能量传递效率分别为a%、b%、c%，若A的能量为M，则D获得的能量为Ma%b%c%。,(2)在食物网中分析在解决有关能量传递的计算问题时，需要确定相关的食物链，能量传递效率约为10%20%，一般从两个方面考虑：,例2如图是某生态系统的能量流动图解，图中数值的单位为kJ，请分析并回答下列问题。,(1)该生态系统的结构包括_。(2)生态系统的能量流动指能量的_、_、转化、散失过程；第二营养级流入分解者的能量是_kJ。(3)能量流动逐级递减的原因有：各营养级生物体内的大量能量被_；上一营养级的部分能量_；还有少量能量被_利用。,生态系统的组成成分和营养结构(或食物链、,食物网),输入,传递,1100,呼吸作用消耗,未被下一营养级利用,分解者,(4)该生态系统还处于发展阶段，从能量输入与输出的角度考虑，该生态系统的能量输入_(填“大于”“等于”或“小于”)输出。(5)如图所示是该生态系统的食物网，若E种群的总能量为58109kJ，B种群的总能量为1.6108kJ，从理论上分析，A种群获得的总能量最多是_kJ。,大于,2108,输入第一营养级的能量(W1)，被分为两部分：一部分在生产者的呼吸作用中以热能的形式散失了(A1)，一部分则用于生产者的生长、发育和繁殖(B1C1D1)。而后一部分能量中，包括现存的植物体中的能量(B1)、流向分解者的能量(C1)、流向下一营养级的能量(D1)。如下图所示：,三利用“拼图法”解决能量的流动,关于该图的两点说明：(1)流经整个生态系统的总能量是生产者固定的总能量，即W1。将图中第三营养级同化的总能量D2“拼回”第二营养级，则A2B2C2D2，刚好等于D1，即第二营养级同化的总能量；再将D1“拼回”第一营养级，则A1B1C1D1刚好等于生产者固定的总能量W1。可见，在一个生态系统中，所有生物的总能量都来自W1，所有生物总能量之和都小于W1(呼吸作用消耗的缘故)。(2)能量传递效率不会是100%。由图可以看出，第一营养级到第二营养级能量的传递效率为D1/W1100%，一般情况下，能量在相邻两个营养级间的传递效率为10%20%。,例3某同学绘制了如图所示的能量流动图解(其中W1为生产者固定的太阳能)，下列叙述中不正确的是()A生产者固定的总能量可表示为(A1B1C1A2B2C2D2)B由第一营养级到第二营养级的能量传递效率为D1/W1100%C流入初级消费者体内的能量可表示为(A2B2C2)D图解表明能量流动的特点是单向流动、逐级递减,C,解析生产者固定的总能量可表示为(A1B1C1D1)，A1表示呼吸作用消耗的能量，B1表示未被利用的能量，C1表示流向分解者的能量，而D1A2B2C2D2是流入下一营养级的能量，A项正确；第一营养级到第二营养级的能量传递效率为D1/W1100%，B项正确；流入初级消费者的能量为D1(A2B2C2D2)，C项错误；图解表明能量流动的特点是单向流动、逐级递减，单向流动表示能量沿着食物链向高营养级传递，而不能反过来流动，逐级递减表示前一营养级生物所包含的能量只有10%20%能够传给下一营养级生物，D项正确。,生态系统的能量流动中的几点误区(1)误区1：生产者固定的能量只能是光能。由于生产者固定能量的方式有光合作用和化能合成作用，光合作用利用的能量是光能，但化能合成作用利用的是化学能，所以生产者固定的能量是光能或化学能。(2)误区2：生物数量金字塔与能量金字塔完全一致。能量金字塔体现的是每个营养级所含总能量的关系，而生物数量金字塔体现的是营养级与个体数量的关系，所以生物数量金字塔有时会出现倒置的现象。(3)误区3：能量传递效率能量利用率。能量传递效率体现的是能量流动过程中所遵循的客观规律，不能随意改变；但能量利用率可以人为改变，例如充分利用作物秸秆就可以提高能量利用率。,例1(2015福建卷)如图为某人工鱼塘食物网及其能量传递示意图(图中数字为能量数值，单位是Jm2a1)。下列叙述正确的是(),A该食物网中最高营养级为第六营养级B该食物网中第一到第二营养级的能量传递效率为25%C太阳鱼呼吸作用消耗的能量为1357Jm2a1D该食物网中的生物与无机环境共同构成一个生态系统,答题送检来自阅卷名师报告,解析该食物网中最长的食物链为浮游植物浮游动物幽蚊幼虫太阳鱼鲈鱼，最高营养级鲈鱼为第五营养级，A项错误；第二营养级同化量为378042007980Jm2a1，第一营养级同化量为31920Jm2a1，第一到第二营养级的能量传递效率为798031920100%25%，B项正确；太阳鱼的同化量一部分被自身呼吸作用消耗，其余用于自身生长、发育和繁殖，而后者中又有一部分流向下一营养级，一部分被分解者分解消耗，一部分未被利用，C项错误；一个完整的生态系统除了包括非生物的物质和能量(无机环境)、生产者、消费者之外，还包括分解者，而食物网中只包括生产者和消费者，D项错误。规范答题B(6分),1图1为某池塘生态系统的能量金字塔简图，其中、分别代表不同的营养级，m1、m2代表不同的能量形式。图2表示能量流经该生态系统某一营养级的变化示意图，其中ag表示能量值的多少。请据图回答：,(1)图2中，若A表示图1中营养级所摄入的全部能量，则B表示营养级同化的能量，C表示_。若图1中营养级所固定的太阳能总量为y，营养级、间的能量传递效率是_(用图中所给字母的表达式表示)。(3)除图1中所示的生物类群，该生态系统的生物组成成分还应有_才能保证其物质循环的正常进行。,营养级用于生长、发育和繁殖的能量,b/y或(de)/y,分解者,考点二物质循环,C、H、O、N、P、S,无机环境,生物群落,全球,CO2,有机物,CO2,温室,同时进行,载体,食物链(网),动力,4温室效应(1)形成原因：大量化石燃料的燃烧，大气中的_含量迅速增加，打破了生物圈中碳循环的平衡。(2)影响：导致_，加快极地和高山冰川的融化，导致海平面上升，进而对人类和其他许多生物的生存构成威胁。,CO2,气温升高,能量流动和物质循环的区别与联系,1判断正误，正确的画“”，错误的画“”。(1)参与循环的物质是组成生物体的各种化合物。()(2)碳循环在生物群落内部是以CO2的形式进行的。()(3)生态系统的物质循环和能量流动有其自身的运动规律。()(4)植物可通过呼吸作用和光合作用参与生态系统的碳循环。()(5)碳循环的进行伴随着能量流动，但由于生物体不能在代谢中利用热能，所以能量流动具有逐级递减的特点。()(6)由于过度的人工碳排放，破坏了生态系统的碳平衡，导致大气中二氧化碳浓度增加并引起全球气候变化。(),2在一般情况下，下列关于生态系统中物质循环的主要渠道的图解，正确的是(),A,解析本题考查生态系统的物质循环。由于生产者和分解者接通了生物群落与无机环境的通道，生产者通过光合作用或化能合成作用，利用光能或氧化无机物释放的能量，将无机物合成为有机物，这样无机环境中的物质进入生物群落，流经各级消费者，最后被分解者分解，又将有机物转化成无机物归还无机环境。,解析植物正常生长，应有未利用部分的能量，则abce。,D,巧辨图形判断参与碳循环的4种成分(1)图1先根据双向箭头确定A和B应为生产者和非生物的物质和能量，不能写“无机环境”，也不能写“生物类别”，再根据AD、CD，确定D为分解者，C为消费者。,(2)图2根据A与C之间是双向箭头判断A和C一个是生产者，一个是非生物的物质和能量。根据A、B、D的碳都流向E，可进一步判断A是生产者，B是初级消费者，C是非生物的物质和能量，D是次级消费者，E是分解者。(3)图3首先找出相互之间具有双向箭头的两个成分，即A和E，一个为生产者，一个是大气中的CO2库。又因为其他各个成分都有箭头指向A，所以A为大气中的CO2库，E为生产者。然后观察剩余的几个成分，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EFDB。,一碳循环过程及特点,1碳进入生物群落的途径：生产者的光合作用和化能合成作用。2碳返回无机环境的途径(1)生产者、消费者的呼吸作用。(2)分解者的分解作用。(3)化学燃料的燃烧。3分析温室效应产生的原因(1)化学燃料的大量燃烧，产生了大量CO2。(2)植被破坏，降低了对大气中CO2的调节能力。,例1下图表示生物圈中碳元素的循环过程，其中A、B、C表示生态系统的不同成分，下列叙述中正确的是()A过程代表绿色植物的光合作用BA、B分别代表消费者和生产者C是温室效应的主要原因D疏松土壤可能加快过程解析过程代表生产者的呼吸作用；A是分解者，B是生产者；温室效应形成的主要原因是化石燃料的燃烧；疏松土壤可增加土壤中O2，促进微生物的呼吸作用。,D,二物质循环与能量流动关系分析,例2分析以下生态系统的能量流动和物质循环的关系简图，不能得到的结论是(),C,A物质作为能量的载体，使能量沿着食物链(网)流动B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C能量的总和便是生产者所固定的太阳能总量D碳在生物群落和无机环境之间的循环主要是以CO2的形式进行的解析生产者所固定的太阳能总量是指生产者总的同化量，的总和小于生产者所固定的太阳能总量。,例1(2014山东卷)6月8日是世界海洋日。海洋是生物圈的重要组成部分，与人类的生存和发展息息相关。,(1)根据图甲分析，要获得最大持续捕捞量，捕捞后大黄鱼种群数量应处于_点。用标志重捕法调查大黄鱼种群密度时，若标记个体更易于被捕食，则种群密度的估计值_(填“偏高”“偏低”或“不变”)。(2)海洋鱼类生活在不同的水层，这体现了生物群落的_结构。新建码头的桩柱表面很快被细菌附着，随后依次出现硅藻、藤壶、牡蛎等，该过程称为_。(3)图乙表示某海域能量流动简图，A、B、C、D表示生态系统的组成成分。图中_和_(填字母)在碳循环过程中起着关键作用；能量在第一营养级和第二营养级之间的传递效率为_。,答题送检来自阅卷名师报告,解析(1)种群中有益动物的开发和利用，为了能获得最大持续捕捞量，应在种群数量大于K/2时进行捕获，并使捕获后种群的数量保持在K/2，此时种群增长速率最大，资源再生能力最强。用标志重捕法调查动物的种群密度时，根据公式：种群中的个体总数N初次捕获个体数M重捕个体总数n/重捕中被标记的个体数mMn/m，由于标记个体更易于被捕食，直接影响是种群中标记的个体减少，从而导致重捕个体中被标记的个体数减少，即m值减小，而对M和n无影响，因此N值增大，即种群密度的估计值偏大。(2)群落中各种生物在垂直方向上明显的分层形成群落的垂直结构。新建码头的桩柱表面很快被细菌附着，随后依次出现硅藻、藤壶、牡蛎等，是群落演替中的初生演替。,(3)从图中能量流动来看，生物A通过固定太阳能获得能量，因此A为该生态系统中的生产者，是能量流动的起点。整个生物部分最终都流向B，说明B为分解者，C、D为消费者。连接生物部分与非生物部分的主要生物成分是生产者和分解者。在食物链ADC中，第一营养级为A，第二营养级为D，由此能量在第一营养级和第二营养级之间的传递效率为(15106)/(75106)100%20%。规范答题(除注明外，每空1分)(1)b(2分)偏高(2分)(2)垂直(群落的)演替(或初生演替)(3)AB