生态系统的物质循环和能量流动

1、高考总复习高考总复习生物生物第五单元第五单元 生态系统及其稳定生态系统及其稳定性性第第2 2讲生态系统的能量流动和物质循环讲生态系统的能量流动和物质循环自主梳理自主梳理一、能量流动的概念一、能量流动的概念生态系统中能量的生态系统中能量的 、传递、传递、 和散失的过程。和散失的过程。输入输入转化转化所有生态系统的能量都来所有生态系统的能量都来自太阳能吗？自太阳能吗？二、能量流动的过程二、能量流动的过程各级消费者的能量各级消费者的能量利用情况利用情况u 同化作用同化作用（又叫合成代谢），又叫合成代谢），是是指生物体把从外界环指生物体把从外界环境中获取的营养物质境中获取的营养物质转变成自身转变成自身

2、的组成物的组成物质质，并且，并且储存能量储存能量的的过程。过程。 同化量同化量=摄入量摄入量粪便量粪便量某种群某种群A的能量利用情况的能量利用情况思考？思考？请举例说明请举例说明未被捕食的、未食入的、未同化未被捕食的、未食入的、未同化的的各指的哪一部分？各指的哪一部分？1.1.补充图中标号代表的内容补充图中标号代表的内容甲：甲：_；乙：；乙：_；丙：；丙：_；丁：丁：_； 戊：戊：_。2.2.生态系统所需能量的最终来源是生态系统所需能量的最终来源是_3.3.据图补充食物链中甲营养级能量的去向据图补充食物链中甲营养级能量的去向(1)(1)通过自身通过自身_以以_的形式散失。的形式散失。(2)(2

3、)被被_同化。同化。(3)(3)残枝败叶、遗体残骸等被残枝败叶、遗体残骸等被_分解。分解。(4)(4)未被利用。未被利用。生产者生产者初级消费者初级消费者次级消费者次级消费者呼吸作用呼吸作用分解者分解者太阳能太阳能呼吸作用呼吸作用热能热能下一营养级下一营养级分解者分解者三、能量流动的特点及意义三、能量流动的特点及意义1.1.能量传递效率：是指能量传递效率：是指_之间之间_的比值的比值2.2.能量流动的特点：能量流动的特点：_、_3.3.研究意义研究意义(1)(1)帮助人们科学规划、设计帮助人们科学规划、设计_，使能量得到，使能量得到_的利用。的利用。(2)(2)帮助人们合理地调整生态系统中的能

4、量流动关系，使能量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持续高效地流向_的部分。的部分。相邻两个营养级相邻两个营养级同化量同化量单向流动单向流动逐级递减逐级递减人工生态系统人工生态系统最有效最有效对人类最有益对人类最有益单向流动的原因：单向流动的原因： 逐渐递减的原因：逐渐递减的原因： 某一营养级的同化量某一营养级的同化量=上一营养级的同化量上一营养级的同化量能量传递效率能量传递效率1020高高低低能能量量低低高高营营养养级级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人工养殖的鱼人工养殖的鱼塘，生产者的塘，生产者的生物量可以小生物量可以小于消费

5、者的生于消费者的生物量物量提示提示生产者只能利用太阳能或化学能生产者只能利用太阳能或化学能(化能合成作化能合成作用用)，不能利用热能。，不能利用热能。 提示提示还包括传递和转化过程。还包括传递和转化过程。 提示提示是生产者固定的太阳能或化学能。是生产者固定的太阳能或化学能。 提示提示初级消费者同化的能量。初级消费者同化的能量。 判一判判一判练出高分练出高分如图所示为草原生态系统的能量流动图解模型，如图所示为草原生态系统的能量流动图解模型，A、B、C分分别表示流入各营养级的能量，别表示流入各营养级的能量，D、E、F分别表示各营养级用分别表示各营养级用于生物生长、发育、繁殖的能量，于生物生长、发育

6、、繁殖的能量，G、H、I分别表示草、兔分别表示草、兔子、狼呼吸作用消耗的能量，子、狼呼吸作用消耗的能量，J、K、L分别表示流入分解者分别表示流入分解者的能量。下列说法中，正确的是的能量。下列说法中，正确的是() A图中图中AD，BE，CF BK中能量包括兔子尸体及狼粪便中的能量中能量包括兔子尸体及狼粪便中的能量 C食物链中能量最少的是分解者所处的营养级食物链中能量最少的是分解者所处的营养级 D第一营养级与第二营养级间的能量传递效率是第一营养级与第二营养级间的能量传递效率是E/DB下图表示流入某营养级的能量下图表示流入某营养级的能量W1，则该营养级的呼吸量、，则该营养级的呼吸量、生长发育繁殖的能

7、量各是多少？生长发育繁殖的能量各是多少？提示：提示：该营养级的呼吸量为该营养级的呼吸量为A1，生长发育繁殖的能量为，生长发育繁殖的能量为(B1C1D1)或或(W1A1)。【例【例1 1】某同学绘制了如图所示的能量流动图解某同学绘制了如图所示的能量流动图解, ,下列下列叙述正确的是叙述正确的是( () )A.A.生产者固定的总能量可表示为生产者固定的总能量可表示为(A(A1 1+B+B1 1+C+C1 1+A+A2 2+B+B2 2+C+C2 2+D+D2 2) )B.B.由生产者到初级消费者的能量传递效率为由生产者到初级消费者的能量传递效率为D D2 2/W/W1 1C.C.初级消费者摄入的能

8、量为初级消费者摄入的能量为(A(A2 2+B+B2 2+C+C2 2) )D.WD.W1 1=D=D1 1+D+D2 2A 一、能量流动的过程一、能量流动的过程(1)第一营养级到第二营养剂的传递效率是多少?（2）植食性动物到肉食性动物的传递效率是多少？ 62.8/464.6=13.5%12.6/62.8=20.0%关于能量流动计算规律总结关于能量流动计算规律总结xyz5+x=0.25+0.05+2.1+5.1X=2.52+y=0.5+2.5+4+9y=14Z=3+14+70+23 =110在在绿色植物绿色植物鼠鼠猫头鹰猫头鹰这条食物链中，绿色植物为这条食物链中，绿色植物为100Kg猫头鹰最多增

9、重多少千克？猫头鹰最多增重多少千克？猫头鹰最少增重多少千克？猫头鹰最少增重多少千克？最多最多 100 20%20%=4Kg最少最少 100 10%10%=1Kg1.正推类型：正推类型：在在绿色植物绿色植物鼠鼠猫头鹰猫头鹰这条食物链中，猫头鹰增重这条食物链中，猫头鹰增重1Kg，最多需要消耗绿色植物最多需要消耗绿色植物_Kg至少需要消耗绿色植物至少需要消耗绿色植物_Kg。至少：至少：Y20%20%=1Kg Y=25Kg最多：最多：X10%10%=1Kg x=100Kg2.逆推类型：逆推类型：3.上述能量传递效率是指各营养级之间的比例，上述能量传递效率是指各营养级之间的比例，一般为一般为10%20%

10、，若题目中给出具体值，则按，若题目中给出具体值，则按具体值计算。具体值计算。4、若在食物网中有：、若在食物网中有：A 在计算时，应将在计算时，应将B、C看做同一营养级来对待，流看做同一营养级来对待，流向向B、C的总量占的总量占A的的10%20% BC练习：有一食物网如图练习：有一食物网如图1所示。所示。假如猫头鹰的食物假如猫头鹰的食物2/5来自兔子，来自兔子，2/5来自老鼠，其余来自蛇，那来自老鼠，其余来自蛇，那么猫头鹰要增加么猫头鹰要增加20g体重，体重，最多最多消耗消耗植物多少克？植物多少克？鹰鹰20g最多最多要消要消耗上耗上一营一营养级养级200g兔占兔占80g鼠占鼠占80g蛇占蛇占40

11、g最多要消耗最多要消耗植物植物800g最多要消耗最多要消耗植物植物800g最多要消耗最多要消耗植物植物4000g最多要消耗下最多要消耗下一营养级（鼠）一营养级（鼠）400g消耗最多植物按最低效率计算消耗最多植物按最低效率计算总共最多消耗总共最多消耗植物植物5600g 1.辨别食物链 （1）曲线图呈现构建食物链）曲线图呈现构建食物链 先增加者先减少，先变化的是被捕食者先增加者先减少，先变化的是被捕食者丁 （2）柱形图呈现构建食物链（网）柱形图呈现构建食物链（网）丙甲乙丁 如果有两个生物有机物总量或者能量大致相等，则可能是同一营养级，两者关系可能是竞争。 （3）表格数据形式直接呈现（能量值）构建食

12、物）表格数据形式直接呈现（能量值）构建食物链（网）链（网）营养级ABCD同化量15.9870.70.9141.0BDAC （4）表格数据形式间接呈现（重金属、）表格数据形式间接呈现（重金属、DDT等浓等浓度）构建食物链（网）度）构建食物链（网） 因为食物链的富集作用，使高营养级的有害物质浓因为食物链的富集作用，使高营养级的有害物质浓度更高。度更高。生物体ABCDE有机汞浓度(ppm)0.0570.51680.51生物富集生物富集是指环境中的一些污染物（如重金属、化学农药），是指环境中的一些污染物（如重金属、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。这些

13、污染物一般具有这些污染物一般具有化学性质稳定而不易分化学性质稳定而不易分解，解，在生物体内积累而不易排出。在生物体内积累而不易排出。随着食物链的延长而不断加强随着食物链的延长而不断加强（营养级越高，有毒物质的积累就越多）（营养级越高，有毒物质的积累就越多）原因：原因：特点：特点：（新课标（新课标卷）某陆地生态系统中，除分解者外，仅有甲、乙、丙、卷）某陆地生态系统中，除分解者外，仅有甲、乙、丙、丁、戊丁、戊5个种群。调查得知，该生态系统有个种群。调查得知，该生态系统有4个营养级，营养级之间个营养级，营养级之间的能量传效率为的能量传效率为10%20%，且每个种群只处于一个营养级。一年，且每个种群只

14、处于一个营养级。一年内输入各种群的能量数值如下表所示，表中能量数值的单位相同。内输入各种群的能量数值如下表所示，表中能量数值的单位相同。回答下列问题：回答下列问题：（1）请画出该生态系统中的食物网。）请画出该生态系统中的食物网。（2）甲和乙的种间关系是）甲和乙的种间关系是 ；种群丁是该生态系统生物组成；种群丁是该生态系统生物组成成分中的成分中的 。（3）一般来说，生态系统的主要功能）一般来说，生态系统的主要功能 、 ，此外还具，此外还具有信息传递等功能。碳对生物和生态系统具有重要意义，有信息传递等功能。碳对生物和生态系统具有重要意义，碳在碳在 和和 之间的循环主要以之间的循环主要以CO2的形式

15、进行。的形式进行。种群种群甲甲乙乙丙丙丁丁戊戊能量能量3.563.5612.812.810.310.30.480.48226.50226.50捕食捕食消费者消费者物质循环物质循环 能量流动能量流动生物群落生物群落 无机环境无机环境5 5(2011(2011湖南十二校联考湖南十二校联考) )下图甲为北极冻原生态系统下图甲为北极冻原生态系统中部分生物构成的食物网。中部分生物构成的食物网。图乙虚线方框内表示一个生态系统，箭头表示该生态图乙虚线方框内表示一个生态系统，箭头表示该生态系统能量流动的方向。请据图回答：系统能量流动的方向。请据图回答：( 1)图甲中雪兔和狼之间有明显的种间关系是_。(2)假如

16、北极狐的食物1/2来自雷鸟，1/8来自植物，且该系统能量从生产者到消费者的传递效率为10%，从消费者到消费者的能量传递效率为20%，如果北极狐种群增加的能量为80 kJ，若不考虑其他变化的影响，则植物增加的能量是_kJ。(3)图乙中C代表生态系统中的成分是_。(4)下表表示图乙生态系统的能量流动情况。同化总量(106J)储存能量(106J)呼吸消耗(106J)A900200700B1001585C15213D186012分析上表可知，流入该生态系统的总能量为_(106J)，从第二营养级到第三营养级的能量传递效率为_。从能量输入和输出来看，该生态系统的总能量是否增加？_。答案：(1)捕食(2)3

17、600(3)分解者(4)90018%增加(是)自主梳理自主梳理一、生态系统的物质循环一、生态系统的物质循环1概念概念(1)物质：组成生物体的物质：组成生物体的 等元素。等元素。(2)循环：无机环境与循环：无机环境与之间。之间。(3)范围：整个范围：整个。C、H、O、N、P、S生物群落生物群落生物圈生物圈2特点特点(1)具有全球性，因此又称具有全球性，因此又称循环。循环。(2)生物群落中的主要存在形式：生物群落中的主要存在形式：。 (3)特点：具特点：具性，可性，可利用。利用。 生物地球化学生物地球化学有机物有机物往复循环往复循环重复重复二、生态系统二、生态系统的碳循环的碳循环1、碳在无机环境中

18、主要以什么形式存在？、碳在无机环境中主要以什么形式存在？CO22、碳在生物群落中以什么形式存在？、碳在生物群落中以什么形式存在？含碳有机物含碳有机物3、碳从无机环境进入生物群落的方式有哪些？、碳从无机环境进入生物群落的方式有哪些？4、碳在无机环境和生物群落的循环形式？、碳在无机环境和生物群落的循环形式？光合作用化能合成作用光合作用化能合成作用CO25、碳在生物体之间的传递途径是什么？、碳在生物体之间的传递途径是什么？食物链、食物网食物链、食物网6、碳从生物群落回到无机环境的途径有哪些？、碳从生物群落回到无机环境的途径有哪些？生物的呼吸作用生物的呼吸作用 分解者的分解作用分解者的分解作用 化石燃

19、料的燃烧化石燃料的燃烧“温室效应温室效应”的形成、危害及防止措施的形成、危害及防止措施“温室效应温室效应”的形成的形成煤和石油等化石燃料的大量燃烧煤和石油等化石燃料的大量燃烧 人类人类乱砍滥伐乱砍滥伐CO2含量增加含量增加 温度升高温度升高防止防止“温室效应温室效应”的措施的措施(1)(1)植树造林，增加绿地面积。植树造林，增加绿地面积。(2)(2)减少化石燃料的燃烧。减少化石燃料的燃烧。(3)(3)开发清开发清洁能源。洁能源。3.3.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(以碳循环为例以碳循环为例)形式形式特点特点范围范围联系联系以有机物为载

20、体以有机物为载体单向流动、逐级递减单向流动、逐级递减生态系统各营养级生态系统各营养级主要是无机物主要是无机物全球性、循环性全球性、循环性生物圈生物圈( (全球性全球性) )同时进行、相互依存同时进行、相互依存,不可分割不可分割能量的固定、储存、转移和释放能量的固定、储存、转移和释放,离不开物质的合成和分解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质在生态系统中往复循环的动力能量是物质在生态系统中往复循环的动力【典例训练【典例训练3 3】20122012年世界环境日的主题主要凸显绿色经济，年世界环境日的主题主要凸显绿色经济，如今低碳生活、绿色经济已成为人类共同的目标。如图是碳循如今低碳生活、绿色经济已成为人类共同的目标。如图是碳循环的部分过程，有关分析不正确的是环的部分过程，有关分析不正确的是( )( )A.A.碳循环的过程碳循环的过程、伴随着生态系统的能量流动伴随着生态系统的能量流动B.B.植树造林有助于增强过程植树造林有助于增强过程而减少大气而减少大气COCO2 2含量含量C.C.减少对过程减少对过程的依赖是缓解温室效应的重要措施的依赖是缓解温室效