第二讲 生态系统的能量流动和物质循环.ppt

,第三单元生态系统与环境保护,第二讲生态系统的能量流动和物质循环,必修三,知识点一：生态系统中的能量流动1能量流动分析的基本思路(将种群作为整体来研究)对于生产者来说，能量输入通过；对于消费者来说，能量输入来自于。,植物的光合作用,上一个营养级,2能量流动过程,3能量流动具有的两大特点(1)，其原因为：从食物链方面看，；从能量利用形式看，热能不可被再利用。(2)，有效传递率为。,单向流动,食物链不可逆转,逐级递减,10%20%,4研究能量流动的实践意义(1)帮助人们科学规划、设计，使能量得到最有效的利用。(2)帮助人们合理调整生态系统中的能量流动关系，使能量。,人工生态系统,持续高效地流向对人类最有益的部分,1能量流动过程图解,摄入量粪便量=同化量同化量=呼吸消耗量+积累量（自身生长发育繁殖等）积累量=流入分解者的量+流入下一营养级,(1)能量来源：太阳能（生产者）从上一营养级同化（消费者）(2)能量去路：定量不定时(能量的最终去路)a.自身呼吸消耗；b.被分解者利用；c.流向下一营养级。定量定时：a自身呼吸消耗；b.流入下一营养级；c.被分解者分解利用；d.未被利用。,每一营养级能量来源与去路,1.有人发起：“多吃素食、少吃肉食”的运动，以支援粮食短缺地区的灾民。运用生态学知识应如何对此作出合理解释？提示：生态系统中能量流动是逐级递减的，直接以低营养级的生物为食，由于能量传递经过的营养级少，损失的能量少，可利用的能量应该较多，多吃肉食比多吃素食消耗的粮食总量更多。,为什么“一山不容二虎”？,为什么肉比粮食和蔬菜价格高？,生态金字塔,能量流动中传递效率的相关计算需注意(1)能量传递效率某一个营养级的同化量/上一个营养级的同化量。(2)计算某一生物所获得的最多(最少)的能量规律(设食物链为ABCD)。,食物网中，某一营养级同时从上一营养级的多种生物按一定比例获取能量，则按照单独的食物链进行计算后再合并。,1物质循环分析,1碳循环的过程,(1)在生物群落和无机环境间：以CO2形式循环。(2)在生物群落内部：以含碳有机物形式传递。(3)在无机环境中：主要以CO2和碳酸盐形式存在。,2.特点：全球性往复循环重复利用,物质循环与能量流动的比较,物质循环与能量流动的关系,同时进行，相互依存，不可分割,知识点二：物质循环1物质循环及其与能量流动的关系判断正误(1)参与循环的物质是组成生物体的各种化合物。()(2)物质循环的范围是生物圈。()(3)碳循环在生物群落和无机环境之间主要以有机物形式循环。()(4)化学燃料的大量燃烧是造成温室效应的主要原因。()(5)物质和能量都是往复循环，重复利用的。()(6)物质循环是能量流动的载体，能量流动是物质循环的动力。(),2碳循环过程,2.大气中CO2的来源有哪些？人体CO2产自何处？提示：大气中CO2来源于生产者、消费者和分解者的呼吸作用、化学燃料的燃烧等。,3.(2013南京调研)如图为生态系统碳循环模式图，有关分析错误的是()Af表示大气中的二氧化碳库B该图中有三条食物链C图中的a一定是自养生物，b、c、d、e一定是异养生物D碳以有机物的形式由a传到b,解析：图示中a是生产者，b是分解者，c、d、e是消费者，f是大气中的二氧化碳库；图示中只有一条食物链；生产者是自养生物，消费者和分解者是异养生物；碳在生物群落中以有机物的形式传递。答案：B,4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(),A能量的总和一定小于生产者所固定的太阳能总量B生物圈的物质是自给自足的，能量是需要不断补充的C丁中包含的生物可能处于食物链的最高营养级D碳以CO2的形式进入生物群落又以CO2的形式离开生物群落返回无机环境,解析：分析图中的信息可知甲是生产者、乙和丙是消费者、丁是分解者；生产者固定的能量有四个去向：呼吸消耗、流向动物、被分解者利用、留在生产者的体内，图中的总和是呼吸消耗、流向动物、被分解者利用，因此小于生产者所固定的太阳能总量。从题图中我们还可以看出，生态系统的物质可以循环再生，如碳以CO2的形式进入生物群落又以CO2的形式离开生物群落返回无机环境，而能量必须由太阳能不断补充。丁作为分解者，不是食物链的“成员”，因此选项C错误。答案：C,(2012安徽高考)某弃耕地的主要食物链由植物田鼠鼬构成。生态学家对此食物链能量流动进行了研究，结果如下表，单位是J/(hm2a)。,(1)能量从田鼠传递到鼬的效率是_。(2)在研究能量流动时，可通过标志重捕法调查田鼠种群密度。在1hm2范围内，第一次捕获并标记40只田鼠，第二次捕获30只，其中有标记的15只。该种群密度是_只/hm2。若标记的田鼠有部分被鼬捕食，则会导致种群密度估算结果_。,(3)田鼠和鼬都是恒温动物，同化的能量中只有3%5%用于_，其余在呼吸作用中以热能的形式散失。(4)鼬能够依据田鼠留下的气味去猎捕后者，田鼠同样也能够依据鼬的气味或行为躲避猎捕。可见，信息能够_，维持生态系统的稳定。,关键1：能量传递效率的计算应以“同化量”作为基准。关键2：标志重捕法计算中，标志个体减少，意味着分母减小。关键3：同化量呼吸量用于生长发育繁殖的量。,解析：(1)分析表中数据，可求得能量从田鼠传递到鼬的效率是(2.25107)(7.50108)100%3%。(2)根据标志重捕法调查种群密度的公式计算：1hm2范围内，田鼠的种群密度为(4030)1580(只)。若标记的田鼠有部分被捕食，则重捕时标记的田鼠较未被捕食时少，这样求得的田鼠种群密度会偏高。(3)田鼠和鼬同化的能量一部分以热能形式散失，另一部分用于自身的生长、发育、繁殖等生命活动。(4)通过题干所述，可知信息能够调节生物的种间关系，维持生态系统的稳定。,答案：(1)3%(2)80偏高(3)生长、发育、繁殖等生命活动(4)调节生物的种间关系,(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。,请回答下列问题。(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。,关键1：生态系统中碳循环途径，如何由无机环境进入生物群落及由生物群落返回无机环境。关键2：生态系统稳定性的标志：物质循环、能量流动维持动态平衡。关键3：光合作用过程中物质、能量转化关系。,解析：(1)生态系统主要通过生产者的光合作用吸收CO2，而碳的释放主要是通过生物的呼吸作用实现的。(2)A时期的生态系统碳吸收量与碳释放量相等，应该处于稳定状态。(3)过度的人工碳排放会破坏生态系统内正常的碳循环过程，导致大气中温室气体CO2增加，从而引起全球气候变化。(4)光能的吸收过程发生在光合作用的光反应阶段。光合作用的直接产物葡萄糖可经无氧呼吸产生乙醇(酒精)。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)碳循环过程示意图弄清箭头的方向及代表含义。(2)将上图换成字母，并尝试判断四种成分(找依据)据图判断A、B、C、D各代表哪种成分？,先根据双向箭头确定A和B应为生产者和非生物物质和能量，不能写“无机环境”，也不能写“生物类别”，再根据AC确定C为消费者，剩下D为分解者。,解读右图：根据与之间的双向箭头判断：是生产者，是非生物物质和能量。根据的碳都流向，可进一步判断：是初级消费者，是次级消费者，是分解者。,探究土壤微生物的分解作用1实验假设案例1微生物能分解落叶使之腐烂案例2微生物能分解淀粉,2实验设计与结论,探究“土壤微生物对淀粉的分解作用”将取自农田、林地或花盆等处的土壤放入里面垫有纱布的烧杯中，加水搅拌，然后将纱布连同土壤一起取出，将留在烧杯中的土壤浸出液静置一段时间备用。,在室温(20左右)下，放置7d后，分别取A、B两烧杯中的溶液2mL，各放入两支试管A1、A2、B1、B2中。,回答下列问题：(1)上述实验过程中实验组和对照组分别是什么？单一变量是什么？(2)A、B两试管中加碘液的目的是什么？加斐林试剂是想验证哪种物质的存在，原理是什么？(3)试管中加入斐林试剂后，能否得到预期结果，还需什么条件？(4)在问题(3)改进的基础上，改进后实验过程中的实验现象是什么？,答案：(1)实验组是试管A，对照组是试管B，单一变量是土壤浸出液中的微生物。(2)验证淀粉是否被水解完全；验证可溶性还原糖(葡萄糖)。原理是：斐林试剂可以与葡萄糖、麦芽糖、果糖等还原糖在5060的水浴加热条件下呈现砖红色。(3)不能，还需5060的水浴加热2min。(4)A不变蓝，出现砖红色沉淀；B变蓝，不出现砖红色沉淀。,1(2012海南高考)下图为某生态系统的能量流动简图，下列叙述错误的是(),A甲是生产者，乙是消费者B该生态系统是一个开放的系统C能量通过光合作用固定并进入系统，可以热能形式输出D甲、乙和分解者所贮存的能量之和是输入该生态系统的总能量解析：输入生态系统的总能量应为该生态系统中全部生产者所固定的太阳能总量。答案：D,2(2011海南高考)关于生态系统的叙述，正确的是()A生态系统中生产者得到的能量必然大于消费者得到的B生态系统中的信息传递对所有捕食者都是有利的C生态系统的食物链中营养级越高的生物，其体型必然越大D生态系统的食物链中营养级越高的生物，其体型必然越小,解析：流经生态系统的总能量是生产者固定的太阳能，能量在各营养级之间的传递效率为10%20%，故A正确；生态系统的信息传递能够调节种间关系，以维持生态系统的稳定性，不可能只对捕食者有利；生态系统的食物链中营养级的高低与体型大小没有必然联系。答案：A,3(2011福建高考)下表选项中，甲、乙、丙三者关系能用下图表示的是(),解析：血浆与组织液之间可相互渗透，组织液进入毛细淋巴管里形成淋巴，淋巴不能进入组织液，淋巴最终汇入血浆。若图代表的是能量流动，则生产者的能量可以流向消费者，生产者和消费者的能量都可流向分解者，但分解者的能量不能流向生产者。若图代表的是甲状腺激素分泌的分级调节，则甲是下丘脑，乙是垂体，丙是甲状腺。答案：A,4(2012四川高考)为防治农田鼠害，研究人员选择若干大小相似、开放的大豆田，在边界上每隔一定距离设置适宜高度的模拟树桩，为肉食性猛禽提供栖息场所。设桩一段时间后，测得大豆田中田鼠种群密度的变化如图所示。请回答下列问题：,(1)该农田生态系统的主要成分是_，猛禽与田鼠的种间关系是_。(2)该生态系统中田鼠的种群密度是由_决定的；b点以后田鼠种群密度大幅上升，从田鼠生存环境变化的角度分析，其原因是_。,(3)与曲线相比，曲线I所示环境中猛禽的密度_。若在农田周围合理植树可控制鼠害，从而帮助人们合理地调整该生态系统中的_关系，使人们从中更多获益。,解析：(1)生态系统的主要成分是生产者，该农田生态系统的生产者主要是大豆。猛禽以田鼠为食，二者之间是捕食关系。(2)种群密度的大小是由出生率、死亡率、迁入、迁出决定的；影响种群密度大小的因素有许多，主要是天敌和食物，由图中信息，b点大豆株冠形成，b点以后田鼠种群密度快