生态系统的能力流动和物质循环

1、第2、3节生态系统的能量流动和物质循环临沭二中 吴兴芳考纲下载生态系统中生态系统中物质循环物质循环和和能量流动能量流动的基本规律的基本规律及应用及应用 1 输输入入 2传递传递 3转化转化4散失散失 5光合作用光合作用 6生产者生产者7食物链食物链8分解者分解者 答案：答案：9单单向流动向流动 10逆转逆转11循环流动循环流动 12逐级递减逐级递减 13由低由低到高到高 14人工生态系统人工生态系统 15最有效最有效 16调整调整 17持续高效持续高效 想一想：想一想：一般的食物链为什么不超过五个营养级？一般的食物链为什么不超过五个营养级？答案答案：食物链中每一个营养级把从前面一个环节：食物链

2、中每一个营养级把从前面一个环节获得的能量大部分用来维持自身的生存和繁殖，获得的能量大部分用来维持自身的生存和繁殖，把一小部分传给下一营养级。因此前一营养级的把一小部分传给下一营养级。因此前一营养级的能量只能维持后一营养级少数生物的需要，一般能量只能维持后一营养级少数生物的需要，一般传递效率为传递效率为1020%，传到第五营养级时能量已，传到第五营养级时能量已经很少了，再往下传递已不足以维持一个营养级经很少了，再往下传递已不足以维持一个营养级的能量需要，所以一个食物链一般不超过的能量需要，所以一个食物链一般不超过5个营养个营养级。级。议一议：议一议：生态系统为何要不断从系统外得到生态系统为何要不

3、断从系统外得到能量补充？能量补充？答案答案：生态系统中各个营养级都会有部分能：生态系统中各个营养级都会有部分能量以热能的形式散失到大气中，不能被任何量以热能的形式散失到大气中，不能被任何生命活动所利用，能量在流动中越来越少。生命活动所利用，能量在流动中越来越少。看一看看一看：在生产上如何根据能量流动的原理在生产上如何根据能量流动的原理提高产量？提高产量？答案答案：尽量缩短食物链，提高能量利用率。：尽量缩短食物链，提高能量利用率。 1能量的输入能量的输入(1)几几乎所有的生态系统乎所有的生态系统光能光能 有机物中的化学能有机物中的化学能(2)特殊的生态系统特殊的生态系统深海热泉生态系统深海热泉生

4、态系统无机物氧化产生的能量无机物氧化产生的能量 有机物中的化学有机物中的化学能能2能量的传递能量的传递(1)传传递途径：食物链和食物网。递途径：食物链和食物网。(2)传递形式：有机物中的化学能。传递形式：有机物中的化学能。(3)传递过程：传递过程：流入某一营养级的一定量的能量在足够长的时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间内的去路可有三条三条：自身自身呼吸作用呼吸作用散热消耗；散热消耗；流入流入下一营养级；下一营养级；被分解者被分解者分解分解利用。利用。 但这一定量的能量不管如何传递，最终都但这一定量的能量不管如何传递，最终都以以热能形式热能形式从生物群落中散失，生产者源源

5、不从生物群落中散失，生产者源源不断地固定有机物中的化学能，才能保证生态系断地固定有机物中的化学能，才能保证生态系统能量流动的正常进行。统能量流动的正常进行。3能量的转化能量的转化有有机物中的机物中的化学能化学能有机物中的化学能有机物中的化学能热热能能(最终散失最终散失)4能量的散失能量的散失形形式：热能，式：热能，热能是能量流动的最后形式热能是能量流动的最后形式。过程：有机物过程：有机物(化学能化学能) 5能量流动特点的原因分析能量流动特点的原因分析(1)单单向流动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，

6、是的捕食关系是长期自然选择的结果，是不可逆转不可逆转的。的。各营养级通过呼吸作用所产生的各营养级通过呼吸作用所产生的热能热能不能被生物群落不能被生物群落重复利用，因此能量流动无法循环。重复利用，因此能量流动无法循环。(2)逐级递减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所利用的部分。下一营养级生物所利用的部分。特别提醒：特别提醒：消费者摄入的能量等于消费者同化消费者摄入的能量等于消费者同化的能量加上粪便中的能量，的能量加上粪便中的能量，粪

7、便中的能量属于粪便中的能量属于上一营养级的同化量上一营养级的同化量，消费者同化的能量消费者同化的能量即是即是上一营养级流向该消费者的能量，上一营养级流向该消费者的能量，也就是该营也就是该营养级的总能量。养级的总能量。1能量传递效率能量传递效率 相相邻两营养级之间的传递效率邻两营养级之间的传递效率 100%。一般能量传递效率大约为一般能量传递效率大约为10%20%。2生态金字塔生态金字塔能能量金字塔、数量金字塔、生物量金字塔三者都是用量金字塔、数量金字塔、生物量金字塔三者都是用来说明食物链中能量流动情况的，三者统称为生态来说明食物链中能量流动情况的，三者统称为生态金字塔。其原理是美国生态学家林德

8、曼提出的金字塔。其原理是美国生态学家林德曼提出的“十十分之一定律分之一定律”：输入到一个营养级的能量大约有：输入到一个营养级的能量大约有10%20%流动到下一营养级。该定律说明能量在流动到下一营养级。该定律说明能量在沿着食物链流动时，是逐级递减的。沿着食物链流动时，是逐级递减的。(1)三种生态金字塔的比较三种生态金字塔的比较类型类型项目项目 能量金字塔能量金字塔数量金字塔数量金字塔生物量金字塔生物量金字塔形状形状特点特点正金字塔形正金字塔形一般为正金字塔形，一般为正金字塔形，有时会出现倒金字塔有时会出现倒金字塔形形一般为正金字塔一般为正金字塔形形象征象征含义含义能量沿食物链能量沿食物链流动过程

9、中具流动过程中具有逐级递减的有逐级递减的特性特性生物个体数量在食物生物个体数量在食物链中随营养级升高而链中随营养级升高而逐级递减逐级递减生物量生物量(现存生物现存生物有机物的总量有机物的总量)沿沿食物链流动逐级食物链流动逐级递减递减每一每一阶含阶含义义食物链中每一食物链中每一营养级生物所营养级生物所含能量的多少含能量的多少每一营养级生物个体每一营养级生物个体的数量的数量每一营养级生物每一营养级生物的总生物量的总生物量(2)特殊实例及分析特殊实例及分析数量金字塔在前一营养级的生物个体很大，而后一数量金字塔在前一营养级的生物个体很大，而后一营养级的生物个体很小时，会出现倒置现象。如树营养级的生物个

10、体很小时，会出现倒置现象。如树林中，树、昆虫和食虫鸟个体数比例关系可形成如林中，树、昆虫和食虫鸟个体数比例关系可形成如图所示的数量金字塔。图所示的数量金字塔。生物量金字塔也有特殊形状，如海生物量金字塔也有特殊形状，如海洋生态系统中，生产者浮游植物个洋生态系统中，生产者浮游植物个体小，寿命短，又会不断被浮游动物吃掉，因而某体小，寿命短，又会不断被浮游动物吃掉，因而某一时间调查到的浮游植物生物量可能要低于其捕食一时间调查到的浮游植物生物量可能要低于其捕食者浮游动物的生物量。但这并不是说流经生产者这者浮游动物的生物量。但这并不是说流经生产者这一环节的能量比流经浮游动物的要少。一环节的能量比流经浮游动

11、物的要少。3能量传递效率的应用能量传递效率的应用(1)确确定食物链中的营养关系。据能量传递效率定食物链中的营养关系。据能量传递效率20%计算，相邻计算，相邻两个营养级的能量差值也在两个营养级的能量差值也在5倍左右，若能量差值远比五倍倍左右，若能量差值远比五倍小，则应位于同一营养级。小，则应位于同一营养级。(2)极值计算极值计算设食物链设食物链ABCD，分情况讨论：，分情况讨论：现实现实问题问题思路求解思路求解D营养级营养级净增重净增重M至少需要至少需要A营养级多营养级多少少N(20%)3M最多需要最多需要A营养级多营养级多少少N(10%)3MA营养级营养级净增重净增重ND营养级最多增重多营养级

12、最多增重多少少N(20%)3MD营养级至少增重多营养级至少增重多少少N(10%)3M在某一食物网中，一个消费者往往同时占有在某一食物网中，一个消费者往往同时占有多条食物链，当该消费者增加了某一值时，若多条食物链，当该消费者增加了某一值时，若要计算最少消耗生产者多少时，应选要计算最少消耗生产者多少时，应选最短最短的食的食物链和物链和最大传递效率最大传递效率20%进行计算，这样消费进行计算，这样消费者获得的能量最多；若要计算最多消耗生产者者获得的能量最多；若要计算最多消耗生产者多少时，应选多少时，应选最长的食物链和最小传递效率最长的食物链和最小传递效率10%进行计算，这样消费者获得的能量最少。进行

13、计算，这样消费者获得的能量最少。1(2010滨州期中滨州期中)如如图是能量流动的图解，对此图理图是能量流动的图解，对此图理解不正确的是解不正确的是()A图中方框的大小可表示该营养级生物所具有能量图中方框的大小可表示该营养级生物所具有能量的相对值的相对值B图中图中C所具有的能量为所具有的能量为B的的10%20%C图中图中A表示流经该生态系统的总能量表示流经该生态系统的总能量D图中图中A具有的能量是具有的能量是B、C、D的能量之和的能量之和2根据图示的食物网，若黄雀的全部同化量来自两种根据图示的食物网，若黄雀的全部同化量来自两种动物，蝉和螳螂各占一半，则当绿色植物增加动物，蝉和螳螂各占一半，则当绿

14、色植物增加G千千克时，黄雀增加体重最多是克时，黄雀增加体重最多是()AG/75千克千克 B3G/125千克千克C6G/125千克千克 DG/550千克千克 18全全球性球性19 循环流动循环流动 20 CO2 21 CO2 22有机物有机物 23沿食物链或食沿食物链或食物网物网 24 CO2 25碳循环碳循环 26 融化融化 27上升上升 28 各种组成成分各种组成成分思一思：思一思：怎样缓解温室效应？怎样缓解温室效应？ 答案：答案：尽量减少化石燃料的使用量，开发新能尽量减少化石燃料的使用量，开发新能源，改进能源结构，如有机物中的化学能利用、源，改进能源结构，如有机物中的化学能利用、核能利用、

15、水能利用。核能利用、水能利用。提倡植树种草、保护和发展森林资源，提高森提倡植树种草、保护和发展森林资源，提高森林覆盖面积。林覆盖面积。1物质循环物质循环(1)物物质：组成生物体的质：组成生物体的C、H、O、N、P、S等化学元素。等化学元素。(2)循环过程：无机环境循环过程：无机环境 生物群落。生物群落。(3)循环特点：全球性、循环性。循环特点：全球性、循环性。(4)碳循环过程：碳循环过程：无机环境无机环境 生物群落生物群落(含碳有含碳有机物机物)(5)实例图解如下：碳循环实例图解如下：碳循环2物质循环与能量流动的关系物质循环与能量流动的关系项目项目能量流动能量流动物质循环物质循环形式形式以有机

16、物为载体以有机物为载体无机物无机物特点特点单向流动、逐级递减单向流动、逐级递减往复循环往复循环范围范围生态系统各营养级生态系统各营养级生物圈生物圈(全球性全球性)联系联系同时进行、相互依存，不可分割同时进行、相互依存，不可分割能量的固定、储能量的固定、储存、转移和释放，离不开物质的合成和分解存、转移和释放，离不开物质的合成和分解物质是能量沿食物链物质是能量沿食物链(网网)流动的载体流动的载体能量是物能量是物质在生态系统中往复循环的动力质在生态系统中往复循环的动力图示图示(1)任何一个生态系统中，能量流动和物质循环都保持着任何一个生态系统中，能量流动和物质循环都保持着相对的平衡，这是决定一个生态

17、系统相对稳定的重要保相对的平衡，这是决定一个生态系统相对稳定的重要保证。证。(2)物质循环的平衡打破，将造成生态环境问题：物质循环的平衡打破，将造成生态环境问题：碳循环失衡碳循环失衡温室效应温室效应 硫循环失衡硫循环失衡酸雨酸雨生物富集作用：是指环境中的一些污染物生物富集作用：是指环境中的一些污染物(如重金属、如重金属、化学农药化学农药)通过食物链在生物体内大量积累的过程。通过食物链在生物体内大量积累的过程。a原因：化学性质稳定不易被分解；在生物体内积累原因：化学性质稳定不易被分解；在生物体内积累而不易排出。而不易排出。b过程：随着食物链的延长而不断加强，即营养级越过程：随着食物链的延长而不断

18、加强，即营养级越高，富集物的浓度越高。高，富集物的浓度越高。1下图是生态系统中硫循环和碳循环及其相互下图是生态系统中硫循环和碳循环及其相互关系的简图，请分析回答下列问题：关系的简图，请分析回答下列问题：(1)如果图示是一个草原生态系统，图中标号如果图示是一个草原生态系统，图中标号_所代表的所代表的内容能体现出这个生态系统自动调节能力的大小。内容能体现出这个生态系统自动调节能力的大小。(2)如果该生态系统中次级消费者增重如果该生态系统中次级消费者增重2 kg，至少需要生产者，至少需要生产者_kg。(1) (2)50(3)在硫循环中，除图中所示过程外，大气中二氧化硫在硫循环中，除图中所示过程外，大

19、气中二氧化硫的来源还应有的来源还应有_。(4)碳和硫在生物群落中流动形式依次为碳和硫在生物群落中流动形式依次为_。(5)若短时间内大气中二氧化碳和二氧化硫迅速增加，若短时间内大气中二氧化碳和二氧化硫迅速增加，会造成的全球性环境问题依次是会造成的全球性环境问题依次是_(3)石石油等化石燃料的燃烧、火山爆发油等化石燃料的燃烧、火山爆发(4)有机物、有机物有机物、有机物(5)温室效应、酸雨温室效应、酸雨【例【例1】(2009江苏，江苏，17)下下列列4种现象中，不种现象中，不适宜用生态系统中能量流动规律进行合理适宜用生态系统中能量流动规律进行合理分析的是分析的是()A虎等大型肉食动物容易成为濒危物种

20、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、产量高饲养牛、羊等动物，成本低、产量高D巨大的蓝鲸以微小的浮游动物为食巨大的蓝鲸以微小的浮游动物为食【能力提升】【能力提升】【例【例1】(2009重庆卷，重庆卷，5)如如图是某森林生态系统物质和能量流图是某森林生态系统物质和能量流向示意图，向示意图，h、i、j、k表示不同用途的有机物表示不同用途的有机物(j是未利用部是未利用部分分)，方框大小表示使用量。下列叙述正确的是，方框大小表示使用量。下列叙述正确的是()A进入该生态系统的进入该生态系统的CO2量量与各与各h产生的产生的CO2总量相等总量相等B生产者中生产者中i的量大于被初级的量大于被初级消费者同化的有机物的量消费者同化的有机物的量C流向分解者的流向分解者的k可被生产可被生产者直接吸收利用者直接吸收利用D流经该生态系统的物质和流经该生态系统的物质和能量可循环利用能量可循环利用实验：土壤微生物的分解作用实验：土壤微生物的分解作用1实验原理实验原理(1)土壤中存在种类、数目繁多的细菌、真菌等土壤中存在种类、数目繁多