必修部分二生态系统的能量流动物质循环和稳定性市公开课获奖课件

1、第1页第1页第2页第2页一、生态系统能量流动1.概念：生态系统中能量 过程。2.起点：从 开始。3.数量：流经生态系统总能量 是 。输入、传递和散失生产者固定太阳能生产者固定太阳能总量第3页第3页4.各营养级中能量流动情况(1)起源(2)去路生产者能量来自消费者能量来自太阳光上一个营养级 消耗：生命活动消耗能量遗体、残枝败叶等被 所利用流入呼吸分解者下一个营养级第4页第4页5.特点： ，传递效率约为 。6.研究目：可以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 。7.图解单向流动、逐层递减10%20%对人类最有益部分第5页第5页8.研究能量流动意义(1)合理地调整生态系统

2、中 关系，使能量连续 高效地流向对 部分。(2)实现对能量 利用，提升能量 。能量流动人类最有益多级利用效率第6页第6页二、生态系统物质循环1.物质循环概念(1)物质：构成生物体 等化学元素。(2)循环：无机环境 。(3)范围： 。2.特点：含有 ，又称生物地球化学循环；同时还 含有 特点。C、H、O、N生物群落生物圈全球性循环流动第7页第7页3.碳循环(1)循环形式：主要是 。(2)循环过程：(3)二氧化碳形成原因： 大量燃烧危害：加快极地冰川融化，造成海平面 ， 对 生态系统和人类生存构成威胁化石燃料上升陆地第8页第8页4.能量流动和物质循环关系 两者同时进行，彼此互相依存，不可分割；物质

3、作 为能量 使能量沿着食物链(网)流动，能量作 为 使物质能够不断地在生物群落和 之 间循环往返。载体动力无机环境第9页第9页三、生物系统稳定性1.生态系统稳定性概念 指生态系统所含有 或 本身结构和功效 能力。保持恢复相对稳定第10页第10页2.生态系统稳定性类型(1)抵抗力稳定性概念：生态系统 并使本身结构和功效 能力原理：生态系统内部含有一定 能力。生 态系统成份越单纯，营养结构越简朴，自动 调整能力就越 ，抵抗力稳定性就越低，反之亦然举例：河流受到轻微污染时，能通过 、 和 不久消除污染，从而使其中生 物种类与数量不会受到明显影响稳定性遭破坏原因：抵抗外界干扰保持原状自动调整小物理沉降

4、化学分解微生物分解自动调整能力有一定程度第11页第11页(2)恢复力稳定性概念：生态系统在遭到 破坏以后 能力举例：草地发生火灾后，第二年又会长出茂密 草本植物，动物种类和数量也能不久恢复外界干扰原因恢复到原状第12页第12页第13页第13页1.能量流动内容能量输入、传递与散失(1)生态系统中能量流动源头是太阳能。(2)能量输入(太阳能 生物群落)相关生理过程：绿色植物光合作用将太阳能转换 为化学能输入总值：绿色植物通过光合作用固定太阳能 总值第14页第14页(3)能量传递传递形式：以有机物为载体单向传递（凡传递 有机物时，都有能量传递）传递渠道：食物链、食物网传递特点单向流动：食物链中，相邻

5、营养级生物捕 食和被捕食关系为长期自然选择所形 成，不可逆转，故能量不能倒流逐层递减：每个营养级能量总有一部分不 能被下一个营养级利用（最后被分解者 利用）；每个营养级生物都经本身 细胞呼吸而消耗一部分能量（ATP、热能）传递效率：10%20%第15页第15页(4)能量散失散失形式：热能（对生物群落而言，相称于能量输出）散失渠道：通过生产者、消费者、分解者细胞呼吸 分解有机物而产生能量，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 环境中第16页第16页上述(1)(4)可表示为：即能量改变形式为：太阳能化学能热能，而热能不能被生物群落重复利用，即能量流动无法循环。第17页第17页

6、2.生态金字塔 不同生态金字塔能形象地说明各营养级与能量、生 物量、数量之间关系，是定量硕士态系统直观 表达。 类型项目能量金字塔数量金字塔生物量金字塔含义各营养级“同化总能量”各营养级生物“个体数量”各营养级“现存生物总质量”第18页第18页 类型项目能量金字塔数量金字塔生物量金字塔形状图形特点普通呈正金字塔形普通呈正金字塔形普通呈正金字塔形第19页第19页 类型项目能量金字塔数量金字塔生物量金字塔分析能量流动过程中总是有能量消耗和散失，故能量流动逐层递减成千上万只昆虫生活在一棵大树上时，该数量金字塔图形也会发生改变浮游植物个体小，寿命短，又不断被浮游动物吃掉，因此某一时间浮游植物生物量(用

7、质量来表示)也许低于浮游动物生物量第20页第20页 类型项目能量金字塔数量金字塔生物量金字塔特点能较好地反应生态系统内能量流动本质，愈加客观、全面易过高预计小型动物作用易过高预计大型动物作用第21页第21页 在人工生态系统中因能量能够人为补充，也许会使能量金字塔呈现倒置情况。如人工鱼塘中生产者能量未必比消费者(鱼)多。自然生态系统则必须当能量情况表现为正金字塔形状时，方可维持生态系统正常运转，从而维持生态系统稳定性。第22页第22页 (全国卷)某种植玉米农场，其收获玉米子粒既作为鸡饲料，也作为人粮食，玉米秸秆则加工成饲料喂牛，生产牛和鸡供人食用。人、牛、鸡粪便通过沼气池发酵产生沼气作为能源，沼

8、渣、沼液作为种植玉米肥料。据此回答(不考虑空间原因)：第23页第23页(1)请绘制由鸡、牛、玉米和人构成食物网：(2)牛与鸡之间(有、无)竞争关系，理由是 。人与鸡种间关系是，人与牛种间关系是。第24页第24页(3)流经该农场生态系统总能量来自所固定，无机环境中碳以形式进入该人工群落。(4)假设该农场将生产玉米1/3作为饲料养鸡，2/3供人食用，生产出鸡供人食用。现调整为2/3玉米养鸡，1/3供人食用，生产出鸡仍供人食用。理论上，该农场供养人数将会(增多、不变、减少)，理由是 。第25页第25页解题指导(1)由题干信息可知：玉米、鸡、牛、人之间食物关系为：玉米鸡牛人(2)因人与鸡均食用玉米子粒

9、，而牛食用玉米秸秆，且人还食用鸡和牛，故人与鸡种间关系为竞争和捕食，人与牛种间关系为捕食，而牛与鸡之间无竞争关系。第26页第26页(3)该农场生态系统中生产者为玉米，生产者(玉米)固定太阳能为流经生态系统总能量。(4)食物链越长，能量沿食物链流动时损耗越多，高营养级取得能量也就越少。改变用途1/3玉米中能量流入人体内所通过食物链延长，故人取得总能量将减少。第27页第27页答案(1)(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)降低改变用途1/3玉米被鸡食用后，在鸡这一步骤散失了一部分能量，造成人取得能量降低第28页第28页能量流经第二营养

10、级时分流情况第29页第29页1.(南通调研)下图表示某草原生态系统中能量流动 图解，表示相关过程能量流动量。下列相关 叙述正确是 ()第30页第30页A.是流入该生态系统总能量B.分解者取得能量至少C.图中/比值代表草兔能量传递效率D.和分别属于草和兔同化量一部分第31页第31页解析：过程表示草同化能量流向下一营养级兔；图中/比值代表兔狐能量传递效率；兔子粪便中能量是草同化能量；在一个生态系统中分解者取得能量多少不能拟定。答案：D第32页第32页1.对物质循环分析物质是指构成生物体化学元素，而不是由这些元素构成单质或化合物循环过程是指在生物群落和无机环境之间重复运动范围生物圈第33页第33页形

11、式生物群落与无机环境间：无机物生物群落内：有机物动力能量特点全球性、循环性关键生物类群生产者：物质、能量输入分解者：物质、能量输出第34页第34页2.实例碳循环(1)过程第35页第35页第36页第36页(2)图解说明 大气中碳元素进入生物群落，是通过植物光 合作用或微生物化能合成作用完毕。 碳在生物群落与无机环境之间循环主要形式是 CO2；在生物群落中传递主要沿食物链和食物网进 行，传递形式为有机物。第37页第37页大气中CO2主要起源煤、石油、天然气等化石燃料燃烧，使大气中CO2浓度增高，是形成“温室效应”最主要原因。分解者分解作用动植物呼吸作用化石燃料燃烧第38页第38页3.物质循环和能量

12、流动关系项目能量流动物质循环形式以有机物为载体无机物特点单向流动、逐层递减循环往复范围食物链中各营养级之间生物圈(全球性)第39页第39页项目能量流动物质循环联系同时进行、互相依存，不可分割物质是能量沿食物链(网)流动载体能量是物质在生态系统中循环往复动力第40页第40页 大气中CO2、SO2通过物质循环过程进入生物群落时，均可直接进入生产者，而N2不可直接被生产者利用，N2需经以生物固氮为主固氮作用形成固氮产物后，方可被生产者利用。第41页第41页 (重庆高考)下图是某森林生态系统物质和能量流向示意图，h、i、j、k表示不同用途有机物(j是未利用部分)，方框大小表示使用量，以下叙述正确是 (

13、)第42页第42页A.进入该生态系统CO2量与各h产生CO2总量相等B.生产者中i量不小于被初级消费者同化有机物量C.流向分解者k可被生产者直接吸取利用D.流经该生态系统物质和能量可循环利用第43页第43页解题指导选 h是该营养级通过呼吸散失能量，i及其它中一部分是流入到下一营养级能量，k是流向分解者体内能量。进入该生态系统CO2量不小于各h产生CO2总量；流向分解者体内能量不能被生产者吸取利用；流经该生态系统物质是循环，而能量是单向流动，不可循环。B第44页第44页绘制能量流动与物质循环图要点 由于物质在生物群落内部可循环流动重复利用，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

14、，生产者只有来自太阳能箭头，不会有消费者及分解者或无机环境传来能量，只有当论及物质循环时，才也许存在“互相传递”“箭头”。另外，只要两者之间有有机物传递，便伴伴随能量传递，若传递是无机物则不包括能量(此时所需能量不在无机物中)传递，仅表示物质循环。第45页第45页2.分析下列生态系统能量流动和物质循环关系简图， 不能得到结论是 ().第46页第46页A.能量总和一定小于生产者所固定太阳能 总量B.生物圈物质是自给自足；能量是需要不断补充C.D中包括生物也许处于食物链最高营养级D.碳以CO2形式进入生物群落又以CO2形式离开生物群 落返回无机环境第47页第47页解析： 图中A是生产者，B、C是消

15、费者，D是分解者；生产者固定能量有四个去向：呼吸消耗、流向动物、被分解者利用、留在生产者体内，图中总和是呼吸消耗、流向动物、被分解者利用，因此小于生产者所固定太阳能总量；D不是食物链组员。答案：C第48页第48页1.稳定性前提条件(1)生态系统成份齐全。(2)能量输入保持稳定。(3)物质输入和输出相对平衡。第49页第49页2.稳定性表现(1)结构相对稳定：生态系统中动植物种类及数量普通不 会有太大改变，普通相关种群数量呈现周期性改变， 可用如图曲线表示：(2)功效相对稳定：生物群落能量输入与输出相对平衡， 物质输入与输出保持相对平衡。第50页第50页3.稳定性两个方面抵抗力稳定性与恢复力稳定性

16、抵抗力稳定性恢复力稳定性实质保持本身结构功效相对稳定恢复本身结构功效相对稳定关键抵抗干扰、保持原状遭到破坏、恢复原状第51页第51页抵抗力稳定性恢复力稳定性影响原因生态系统成份越复杂，抵抗力稳定性越强，在遭受同等程度干扰时越容易保持原状在受到较强程度干扰后，生态系统成份越简朴，则越容易恢复原状，反之，生态系统成份越复杂，遭到破坏后，恢复原状越困难，如黄土高原已很难恢复原状第52页第52页抵抗力稳定性恢复力稳定性联系图中两条虚线之间部分表示生态系统功效正常范围；y表示外来干扰使之偏离这一范围大小，偏离大小能够作为抵抗力稳定性定量指标，偏离大阐明抵抗力稳定性弱，反之，抵抗力稳定性强，如热带雨林与草

17、原生态系统相比受到相同干扰，草原生态系统y值要不小于热带雨林y值；第53页第53页抵抗力稳定性恢复力稳定性联系x表示恢复到原状态所需时间；x越大，表示恢复力稳定性越弱，反之，恢复力稳定性越强；TS表示曲线与正常范围之间所围成面积，可作为总稳定性定量指标，这一面积越大，即x与y越大，则阐明这个生态系统总稳定性越低第54页第54页 在受到较强程度干扰时，恢复力稳定性与抵抗力稳定性往往成相反关系，但若受到同等程度干扰时，自动调整能力强生态系统其恢复力稳定性也往往较高，如同等程度干扰下，草原生态系统比沙漠生态系统恢复原状能力强。第55页第55页 (福建高考)下列相关生态系统稳定性叙述，不正确是 ()A

18、.生态系统含有自我调整能力，这是生态系统稳定性 基础B.生态系统内部结构与功效协调，能够提升生态系统 稳定性.第56页第56页C.生物多样性对维持生态系统稳定性含有主要作用， 表达了其间接价值D.生态系统中构成成份越多，食物网越复杂，生态 系统恢复力稳定性就越高第57页第57页解题指导选 生态系统生物种类越多、营养结构越复杂，抵抗力稳定性就越强，恢复力稳定性就越弱。D第58页第58页提升生态系统稳定性办法 对生态系统利用要适度，减少对生态系统干扰。 对人类利用强度较大生态系统，实行相应物质和能量投入。第59页第59页第60页第60页命题思绪 应用“生态系统能量流动、物质循环及稳定性”等基础知识

19、，分析处理现实生活中实际问题及热点问题，是本考点命题焦点。如：生态农业问题、合理开发和利用自然资源问题等第61页第61页命题角度(1)常结合食物网综合考察生态系统能量 流动特点及相关计算(2)结合光合作用与细胞呼吸原理考察生态 系统物质循环(尤其是碳循环)(3)生态系统稳定性内涵及相关原理第62页第62页 如图为生态系统碳循环示意图，其中甲、乙、丙表示生态系统中三种成份。 ()第63页第63页请据图回答：(1)生态系统碳循环是指碳元素在之间不停循环过程。(2)X与甲中图示生物类群能量起源不同，X代表生物为；Y细胞结构与丙中图示生物不同，Y细胞结构最主要特点是。第64页第64页(3)大气中CO2

20、在甲中图示处(在ad中选择)合成有机物；含碳有机物在甲中图示处(在ad中选择)能够分解为CO2。(4)化石燃料除燃烧外，还能够通过路径产生CO2。第65页第65页解题指导(1)构成生物体C、H、O、N、P、S等化学元素，不断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循环过程，为物质循环。(2)甲图生物类群能从无机环境中获取二氧化碳，为自养型生物，因此X应为化能自养细菌，如硝化细菌。Y属于分解者，分解者为营腐生细菌和真菌等，因此Y细胞结构最主要特点是有核膜。(3)甲图中叶绿体基质是合成有机物场合。有机物分解发生在细胞质基质和线粒体中。(4)化石燃料还可通过度解者分解作用产生二氧化碳。第

21、66页第66页答案(1)生物群落与无机环境(2)化能自养细菌(或硝化细菌等)有核膜包围细胞核(3)ca和b(4)微生物分解第67页第67页设计并制作小生态瓶观测生态系统稳定性1.实习目的：探究生态系统保持相对稳定条件。2.实习原理：生态系统物种构成、营养结构和非生物 原因与其稳定性密切相关。将少许植物、以这些植物 为食动物和其它非生物物质放入一个密闭广口瓶 中便制成一个小生态瓶。第68页第68页3.生态瓶设计要求及目要求目的生态瓶必须是密闭预防外界生物或非生物原因干扰生态瓶中投放几种生物必须含有很强生活力，成份齐全(含有生产者、消费者和分解者)生态瓶中能够进行物质循环和能量流动，在一定期期内保

22、持稳定第69页第69页要求目的生态瓶材料必须透明为光合作用提供光能；保持生态瓶内温度；便于观测生态瓶采光用较强散射光预防水温过高造成水生植物死亡生态瓶宜小不宜大，瓶中水量应占其容积4/5，要留出一定空间便于操作；瓶内储藏一定量空气选择生命力强生物，动物不宜太多，个体不宜太大减少对O2消耗，预防生产量消耗量第70页第70页4.生态瓶观测与结果分析(1)观测稳定性，可通过观测动植物生存情况和存活时 间长短、水质改变等判断生态系统稳定性。(2)由于生态瓶中生态系统极为简朴，自动调整能力极 差，因此抵抗力稳定性极低，生态系统稳定性极易 被破坏。因此，生态瓶内生物只能保持一定期间生存。第71页第71页(

23、3)假如生态瓶是一个开放生态系统，则生态系统 成份复杂，自动调整、自我修复和自我延续能力 强，在没有巨大外界环境干扰情况下会长期保持 相对稳定。第72页第72页 为观测生态系统稳定性，设计4个密闭、透明生态瓶，各瓶内构成和条件见下表。通过一段时间培养和观测后，发觉甲瓶是最稳定生态系统。 ()生态系统构成光水草藻类浮游动物小鱼泥沙生态瓶编号甲乙丙丁第73页第73页注：“”表示有；“”表示无。请回答下列问题：(1)乙瓶中，藻类种群密度改变趋势为，原因是 。(2)丙瓶比甲瓶有较多有机物，原因是 。(3)丁瓶与甲瓶相比，氧气含量，原因是。(4)依据观测结果，得出结论： ； 。第74页第74页解题指导据

24、表格分析可知：乙瓶无光照，藻类因光合作用无法进行而死亡，种群密度下降。丙瓶与甲瓶相比，少泥沙，分解者很少，无法将该瓶中动植物遗体、动物排泄物等中有机物快速分解为无机物。丁瓶与甲瓶相比多小鱼，小鱼进行呼吸作用要消耗水中大量氧气，因此丁瓶与甲瓶相比，氧气含量低。总结结论办法：找出该组试验中自变量与因变量，归纳出自变量与因变量之间关系。据表格分析甲瓶为对照组，乙瓶、丙瓶、丁瓶都为试验组。第75页第75页乙瓶与甲瓶相比少光，不久稳定性被破坏，阐明光照是维持该生态系统长期稳定必要条件；丙瓶与甲瓶相比少分解者，不久稳定性被破坏，阐明分解者是生态系统中不可缺乏主要构成成份；丁瓶与甲瓶相比多小鱼，消费者过多，

25、也造成稳定性被破坏，阐明生态瓶中动物不能过多，过多会破坏食物链，造成生态系统崩溃。第76页第76页答案(1)下降缺乏光照情况下藻类不能进行光合作用，不能生长(2)缺乏泥沙，分解者数量太少，有机物不能被快速分解而累积(3)少消费者较多，消耗较多氧气(4)生态系统应当含有生产者、消费者和分解者以及非生物物质和能量(太阳能)生产者、消费者以及分解者之间应保持适宜百分比，以维持生态系统相对稳定第77页第77页第78页第78页1.(江苏高考)下列4种现象中，不宜用生态系统 中能量流动规律进行合理分析是 () A.虎等大型肉食动物容易成为濒危物种 B.蓝藻易在富营养化水体中爆发 C.饲养牛、羊等动物，成本低、产量高 D.巨大蓝鲸以微小浮游动物为食第79页第79页解析：水体富营养化造成蓝藻爆发是由于水体为蓝藻提供了大量N、P等矿质元素，并未涉及能量流动问题。能量流动渠道是食物链，且能量沿食物链传递时，含有单向性和逐层递减特点，因此食物链越短，能量损失越少。A、C、D均能够利用能量流动规律分析。答案：B第80页第80页2.(广东理基)如图为某一生态系统能量金字塔， 其中、分别代表不同营养级，E1、E2 代表能量形式。以下叙述正确是 ()第81页第81页A.是初级消费者B