能量流动和物质物质循环课件 新人教版必修3

第2、3节生态系统的能量流动和物质循环一、能量流动输入传递转化散失光合作用生产者食物链和食物网单向流动逆转循环流动逐级减少逐级递减10%～20%人工生态系统调整持续高效二、物质循环1．概念：组成生物体的各种元素在无机环境与生物群落间不断的循环的过程。2．特点：⑰

、反复利用、⑱

。4．实例——碳循环(1)无机环境中的存在形式：⑳

和碳酸盐。(2)循环形式：

(主要)。全球性循环流动各种紧密地联系在一起，形成一个统一整体。组成成分CO2CO23．意义：通过能量流动和物质循环使生态系统中的⑲

(3)循环过程：碳从无机环境到生物群落是通过

作用、

作用实现的；从生物群落到无机环境则是通过

___________和

实现。三、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

的平衡。光合化能合成呼吸作用微生物的分解CO2

碳循环2．影响：加快极地和高山冰川的

，导致海平面

，进而对人类和其他许多生物的生存构成威胁。能量流动过程及特点1．能量流动图解融化上升图5－2－1

(1)能量流动的起点是生产者固定的太阳能，流经生态系统的总能量等于生产者通过光合作用固定的太阳能总量。

(2)能量流动的途径是食物链和食物网。能量的变化情况：太阳能→生物体内的化学能→热能。(3)能量的输入过程，是通过生产者来输入，包括绿色植物的光合作用和自养细菌的化能合成作用。(4)各级消费者的能量一般来自于上一个营养级

第二营养级以后的每个营养级的能量来源于捕食上一个营养级的生物，经过自身的同化作用同化为体内的物质中所含的能量；同化量＝摄入量－粪便量；积累量＝同化量―呼吸量。(5)各营养级的能量去路生产者、消费者和分解者的呼吸作用分解有机物而产生的能量：①一部分形成ATP，被生物用于各项生命活动。②另一部分以热能形式散失。③一部分被下一营养级利用。④一部分被分解者分解。(6)能量最终都以热能形式散失，能量在流动中越来越少，所以生态系统要不断从系统外得到能量补充。2．能量流动的特点(1)单向流动①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。②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①各营养级生物都会因呼吸作用消耗大部分能量。②各营养级的能量总有一部分不能被下一营养级利用，这一部分最终流入分解者。

(3)能量传递效率大约为10%～20%：由于各种食物链的不同，食物链内营养级数目的不同，以及食物链与食物链之间的交织等因素而有差异。【突破题1】(双选)图5－2－2是生态系统能量流动的图)解。下列有关叙述中，错误的是(图5－2－2A．方框的大小可表示该营养级生物个体数量的多少B．通常情况下，C所获得的能量不会超过B的20%C．A固定的能量为流经该生态系统的总能量D．A固定的能量是B、C、D的能量之和

【解题指导】方框的大小可表示该营养级生物量或能量的多少；A固定的能量是流经整个生态系统的总能量，大于B、C、D的能量之和。【答案】AD生态金字塔

能量金字塔、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，三者统称为生态金字塔。【突破题2】图5－2－3表示A、B两个特殊生态系统的能量金字塔。有关解释正确的是()图5－2－3①一个吃玉米的人所获得的能量一定比一个吃牛肉的人获得的能量多②能量沿食物链单向流动，传递效率随营养级的升高而逐级递减③若A和B中玉米的数量相同，A能养活10000人，则B能养活1000人④若土壤中含相同浓度的难降解污染物，则A中的人比B中的人体内污染物浓度低A．①③④C．①②③④B．①②③D．③④

【解题指导】①中没有考虑玉米的基数，只有在玉米的总能量相同的情况下，①才正确；能量沿食物链单向流动，但能量的传递效率一般不随营养级的升高而出现明显的变化；由于B图多了一个营养级，则B只能养活1000人；难降解污染物在食物链中有富集现象，也就是越高营养级生物中，难降解污染物越多。

【答案】D生态系统的物质循环——碳循环实例分析图5－2－4(1)大气中的碳元素进入生物群落，是通过植物的光合作用或化能合成作用实现的。

(2)碳在生物群落和无机环境之间循环是以CO2的形式进行的。碳元素在生物群落中的传递，主要靠食物链和食物网，传递形式为有机物。(3)大气中CO2的来源①分解者的分解作用。②动植物的呼吸作用。③化石燃料的燃烧。

(4)实现碳在生物群落和无机环境之间进行循环的关键是生产者和分解者。

(5)煤、石油、天然气等化石燃料的燃烧，使大气中的CO2浓度增高，是形成“温室效应”的最主要原因。

【突破题3】(2011年山东兖州一模)图5－2－5是我国北方处于平衡状态的某森林生态系统的碳循环示意图，其中箭头表示碳的传递方向；字母表示碳传递途径。下列叙述中，不正确的是()图5－2－5A.碳从植物体流入动物体的主要形式是有机物B.a

途径是通过光合作用实现的，b、d、g途径是通过呼吸作用实现的C.碳在生物群落与无机环境之间的循环主要以二氧化碳的形式进行D.如果图中的字母表示碳元素传递的数量，则夏季a、b、c、e之间的关系可表示为a＝b＋c＋e【解题指导】夏季光合作用强，植物积累有机物，则a＞b＋c＋e。【答案】D物质循环与能量流动之间的关系【突破题4】图5－2－6表示生态系统结构模式图，①、②、)③、④代表生理过程。下列有关说法中，正确的是(图5－2－6A．图中属于生物群落的是A、C、D、E

B．若C的食物中D占1/4，假设各营养级之间的能量传递效率为10%，要使C体重增加10kg，至少需要A为325kgC．E是生产者10%÷10%)＋(10×3/4÷10%)＝325kg。【答案】BD．此图示可以表示该生态系统物质循环和能量流动的过程【解题指导】C体重增加10kg，至少需要A为(10×1/4÷一、能量传递效率的分析和计算

1．传递效率：能量传递效率为10%～20%。如果按20%这一最高效率计算，第一营养级的总能量为100%，则第二营养级所获得的能量为20%，第三营养级所获得的能量为20%×20%＝4%，第n个营养级所获得的能量是第一营养级能量的(1/5)n－1。若按传递效率为10%计算，则为(1/10)n－1。

2．计算能量的问题时，如遇到“至少需要”“最多利用”等字眼，所选用的传递效率为20%，在食物网中应选最短食物链计算；如遇到“最大消耗”“最少利用”等字眼，所选用的传递效率为10%，在食物网中则应选最长的食物链计算。3．在解决有关能量传递的计算问题时，首先要确定食物链。设食物链A→B→C→D，分情况讨论：

【演绎题1】某湖泊生态系统中有大型杂食性鱼类甲，其食物1/2来自浮游植物乙，1/4来自草食性鱼类丙，1/4来自草食性鱼类丙为食的小型肉食性鱼类丁。下列叙述中，错误的是()

A．甲和丁存在着竞争关系

B．从理论上计算，甲每增加1kg体重，最少需要乙提供360kg的物质

C．若湖泊中受到DDT污染，则DDT浓度最低的生物是乙

D．此食物网中占有三个营养级的生物是甲

【解题指导】由于甲、丁均以丙为食，故两者间不仅有捕食关系，还存在着竞争关系；DDT是通过食物链而富集的，营养级越低，体内DDT浓度越低，反之则越高；甲在此食物网中占有二、三、四3个营养级。从理论上计算，甲增重1kg至少需要乙提供的物质量应按20%的传递效率，则甲增重1kg至少需要乙提供的物质的量是：1/2÷20%＋1/4÷(20%×20%)＋1/4÷(20%×20%×20%)＝40(kg)。【答案】B

二、根据能量流动判断食物链或生物成分 能量在食物链中的传递过程中是逐级递减的，传递效率为10%～20%；在判断各生物所处的营养级别时，如果两种生物之间的同化量的比值大于10%～20%，则两种生物可能处于同一营养级别。

【演绎题2】下表是对某生态系统营养和能量流动情况的调查结果，表中甲、乙、丙、丁分别代表不同的营养级，戊为分解者(单位：102kJ/m2/年)。对该生态系统营养关系的叙述中，正确的是()A.丁为肉食性动物B．甲随丙的增加而增加C．乙是能量流动的起点D．戊是丁的前一营养级

【解题指导】根据能量流动关系，形成了乙→丁→甲→丙的食物链关系。乙是生产者，能量流动是从生产者固定的太阳能开始；丁是植食性动物，甲随丙的增加而减少。戊是分解者，不参与构成捕食链。【答案】C

[备选题]图5－2－7表示某生态系统中，四种生物所同化的有机物的量占该生态系统有机物总量的比例，则这四种生物之间的食物关系最可能的是()图5－2－7

【解析】乙、丙两生物之间的同化量的比值大于10%～20%，则两种生物处于同一营养级。

【答案】A三、碳循环简图的分析(1)先根据双向箭头，确定两者肯定是非生物的物质和能量或生产者。(2)各营养级生物都有一条箭头指向同一个结构，则该结构为分解者。(3)消费者一定接在生产者后面，消费者的数量可多可少。【演绎题3】图5－2－8为生态系统中碳循环的模式图。相关叙述正确的是()图5－2－8

A．①代表生产者，5可以代表化能合成作用

B．碳元素在①、②、③、④间以含碳有机物的形式传递C．在食物链中占有碳元素最多的营养级可能是①D．①、②、③的形式中含有的碳元素以有机物在群落和环境之间循环

【解题指导】图中的①、②、③、④分别代表生产者、消费者、分解者和大气中CO2；5、6、7分别代表的生理过程是呼吸作用、光合作用、呼吸作用；①代表生产者，5是呼吸作用，不可以代表化能合成作用；碳元素在①、②、③间以含碳有机物的形式传递，在无机环境与生物群落间是以CO2

的形式传递；食物链：①→②，占有碳元素最多的营养级可能是①。【答案】C[备选题]图5－2－9表示生物圈中碳元素的循环过程，下列有关叙述正确的是()

A．③过程代表绿色植物的光合作用B．图中A、B分别代表消费者和生产者C．温室效应主要是由⑦过程造成的D．农业生产中的中耕松土可以增大⑤过程图5－2－9

【解析】图中A、B、C分别代表分解者、生产者、消费者；③过程是呼吸作用，⑦过程是化石燃料的燃烧，产生二氧化碳，造成温室效应；中耕松土可以增大③⑧。【答案】C四、不同生态系统微生物分解作用的比较分析不同生态系统含微生物数量不同，温度、湿度也不同，所以分解作用情况也不同。【演绎题4】下面是不同纬度地带的六类生态系统(A～F)枯叶年输入量和枯叶现存量的比较表。由表分析可知()

【解题指导】据表，土壤有机物积累量应为A>B>C>D>E>F。枯叶分解速率与分解酶的活性有关，与环境温度和湿度有关。分解者作用的强弱应依次是A<B<C<D<E<F。

【答案】B

A.土壤有机物积累量A<B<C<D<E<F B.F最可能是热带雨林生态系统

C．枯叶分解速率与环境温度和湿度没有关系

D．分解者作用的强弱依次是A>B>C>D>E>F

1.(2010年广东)气候变化与生态系统的碳循环密切相关。下表为A、B