必修3-5-3优秀公开课课件

第2、3节生态系统的功能—— 能量流动和物质循环

答案：输入传递转化散失光合作用生产者食物链分解者

答案：单向流动逆转循环流动逐级递减由低到高人工生态系统最有效调整持续高效

想一想：一般的食物链为什么不超过五个营养级？答案：食物链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，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，一般传递效率为10～20%，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的能量需要，所以一个食物链一般不超过5个营养级。议一议：生态系统为何要不断从系统外得到能量补充？答案：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，不能被任何生命活动所利用，能量在流动中越来越少。看一看：在生产上如何根据能量流动的原理提高产量？答案：尽量缩短食物链，提高能量利用率。1．生态系统中的氮循环(浙江科技版)(中国地图版) 氮循环是指氮气、无机氮化物、有机氮化物在自然界相互转化过程的总称。包括固氮作用、硝化作用、有机氮化物的合成、氨化作用、反硝化作用等。氮循环主要是通过生物来完成，其中微生物更具有十分重要的作用。1. 什么叫氨化作用和硝化作用？ 【提示】①氨化作用——微生物将动植物遗体、排出物、残落物中的有机氮分解形成氨的过程。 ②硝化作用——在有氧条件下，土壤中的氨或铵盐在硝化细菌的作用下最终氧化为硝酸盐的过程。2．过多地使用氮肥、磷肥等会引起什么后果？ 【提示】过多地使用氮肥、磷肥等会使土壤中氮、磷的含量增多，过多的氮、磷流入水体可能造成水体富营养化，使藻类等过度繁殖，进而导致生态系统的稳态被破坏。3．硫循环与碳循环的相同点表现在哪些方面？ 【提示】相同点：①都是从无机环境到生物群落，又从生物群落到无机环境。 ②在生物群落内部进行传递时，均以有机物的形式传递。4．什么叫酸雨，它有什么危害？ 【提示】一般将pH小于5.6的雨水称为酸雨。 它的危害有：①危害人体健康，引起肺水肿和肺硬化等，甚至导致死亡。②使水体酸化，造成鱼、虾死亡和灭绝，影响水生植物的生长。③破坏土壤、植被。2．能量的传递 (1)传递途径：食物链和食物网。 (2)传递形式：有机物中的化学能。 (3)传递过程：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三条：①自身呼吸作用散热消耗；②流入下一营养级；③被分解者分解利用。但这一定量的能量不管如何传递，最终都以热能形式从生物群落中散失，生产者源源不断地固定有机物中的化学能，才能保证生态系统能量流动的正常进行。3．能量的转化

有机物中的化学能→有机物中的化学能→热能(最终散失)4．能量的散失 ①形式：热能，热能是能量流动的最后形式。 ②过程：有机物(化学能)

特别提醒：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，粪便中的能量属于上一营养级的同化量，消费者同化的能量即是上一营养级流向该消费者的能量，也就是该营养级的总能量。1．(2010·滨州期中)如图是能量流动的图解，对此图理解不正确的是()A．图中方框的大小可表示该营养级生物所具有能量的相对值B．图中C所具有的能量为B的10%～20%C．图中A表示流经该生态系统的总能量D．图中A具有的能量是B、C、D的能量之和解析：在此能量流动的图解中，方框的大小可表示该营养级生物所具有能量的相对值；能量的传递效率一般为10%～20%，所以C具有能量为B的10%～20%；生物群落中的总能量为生产者固定的有机物中的化学能，即A表示流经该生态系统的总能量；A具有的能量有三种去向；流向B、自身呼吸、流向分解者，B、C、D能量之和小于A具有的能量。答案：D(1)三种生态金字塔的比较类型项目能量金字塔数量金字塔生物量金字塔形状特点正金字塔形一般为正金字塔形，有时会出现倒金字塔形一般为正金字塔形象征含义能量沿食物链流动过程中具有逐级递减的特性生物个体数量在食物链中随营养级升高而逐级递减生物量(现存生物有机物的总量)沿食物链流动逐级递减每一阶含义食物链中每一营养级生物所含能量的多少每一营养级生物个体的数量每一营养级生物的总生物量(2)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，而后一营养级的生物个体很小时，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图所示的数量金字塔。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。2．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G千克时，黄雀增加体重最多是()A．G/75千克 B．3G/125千克C．6G/125千克 D．G/550千克解析：根据生态系统能量流动的最高传递效率20%，设黄雀增加体重X千克，则根据题意可列出计算式：(5×X/2＋5×5×X/2)×5＝G，X＝G/75千克。答案：A1．物质循环 (1)物质：组成生物体的C、H、O、N、P、S等化学元素。 (2)循环过程：无机环境

生物群落。 (3)循环特点：全球性、循环性。 (4)碳循环过程： 无机环境 生物群落(含碳有机物)(5)实例图解如下：①碳循环②硫循环③氮循环2．物质循环与能量流动的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、逐级递减往复循环范围生态系统各营养级生物圈(全球性)联系同时进行、相互依存，不可分割①能量的固定、储存、转移和释放，离不开物质的合成和分解②物质是能量沿食物链(网)流动的载体③能量是物质在生态系统中往复循环的动力图示(1)任何一个生态系统中，能量流动和物质循环都保持着相对的平衡，这是决定一个生态系统相对稳定的重要保证。(2)物质循环的平衡打破，将造成生态环境问题：①碳循环失衡——温室效应②硫循环失衡——酸雨③生物富集作用：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。a．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。b．过程：随着食物链的延长而不断加强，即营养级越高，富集物的浓度越高。3．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：(1)如果图示是一个草原生态系统，图中标号________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。(2)如果该生态系统中次级消费者增重2kg，至少需要生产者__________kg。(3)在硫循环中，除图中所示过程外，大气中二氧化硫的来源还应有________________________________________________________________________。(4)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，会造成的全球性环境问题依次是____________________________________。解析：(1)生态系统自动调节能力取决于生态系统营养结构(食物链和食物网)的复杂程度，而食物链和食物网主要是由捕食关系(生产者和消费者之间)而构成的，故④可反映系统自动调节能力的大小。(2)能量沿食物链传递的效率最高为20%(即)，则次级消费者(第三营养级)增重2kg，至少需要生产者＝50kg。(3)大气中SO2的来源除了图中微生物的分解作用以外，还有化石燃料的燃烧、火山爆发等。(3)大气中SO2的来源除了图中微生物的分解作用以外，还有化石燃料的燃烧、火山爆发等。(4)不论碳、硫还是氮，它们在生物群落内部都是以有机物的形式在生物群落中流动的。(5)短时间的CO2、SO2大量释放，会超过生态系统的自动净化能力，导致温室效应、酸雨等全球性环境问题。答案：(1)④(2)50(3)石油等化石燃料的燃烧、火山爆发(4)有机物、有机物(5)温室效应、酸雨【例1】(2009·江苏，17)下列4种现象中，不适宜用生态系统中能量流动规律进行合理分析的是() 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．巨大的蓝鲸以微小的浮游动物为食思路点拨：蓝藻爆发是因为水体中含有大量的N、P等元素，给蓝藻提供营养物质，利于蓝藻的生长，没有能量流动。能量流动的另一特点是逐级递减。虎等大型肉食动物处在最高营养级，获得的能量最少，因此容易成为濒危物种。饲养的牛、羊等动物属于第二营养级，获得的能量较多，因此成本低、产量高。蓝鲸以浮游动物为食，能量便由浮游动物流向了蓝鲸。答案：B【例2】(2009·重庆卷，5)如图是某森林生态系统物质和能量流向示意图，h、i、j、k表示不同用途的有机物(j是未利用部分)，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CO2量与各h产生的CO2总量相等B．生产者中i的量大于被初级消费者同化的有机物的量C．流向分解者的k可被生产者直接吸收利用D．流经该生态系统的物质和能量可循环利用思路点拨：该能量一部分通过呼吸作用以热能的形式散失，用h表示；一部分被初级消费者摄入，用i表示；一部分是未被利用、储存起来的能量，用j表示；还有一部分是植物的残枝、败叶、遗体等被分解者分解，用k表示。摄入消费者体内的能量i，一部分被同化成为消费者自身的一部分，还有一部分没有被消化吸收，以粪便的形式被分解者分解。

由于生态系统中有未被利用、储存起来的能量j，所以进入该生态系统中的CO2量，大于生产者、消费者和分解者通过呼吸作用产生的CO2量。流向分解者的k是有机物，只有被分解者分解成无机盐后才能被生产者吸收、利用。物质在生态系统中可循环利用，但能量流动是单向的，不能循环利用。答案：B(2009·全国卷Ⅰ)某种植玉米的农场，其收获的玉米子粒既作为鸡的饲料，也作为人的粮食，玉米的秸秆则加工成饲料喂牛，生产的牛和鸡供人食用。人、牛、鸡的粪便经过沼气池发酵产生的沼气作为能源，沼渣、沼液作为种植玉米的肥料。据此回答(不考虑空间因素)：(1)请绘制由鸡、牛、玉米和人组成的食物网：__________________________________________________________(2)牛与鸡之间________(有、无)竞争关系，理由是______________________________________________________。人与鸡的种间关系是________，人与牛的种间关系是__________。(3)流经该农场生态系统的总能量来自________所固定的________，无机环境中的碳以________形式进入该人工群落。(4)假设该农场将生产玉米的1/3作为饲料养鸡，2/3供人食用，生产出的鸡供人食用。现调整为2/3的玉米养鸡，1/3供人食用，生产出的鸡仍供人食用。理论上，该农场供养的人数将会________(增多、不变、减少)，理由是________________________________。本题综合考查了生态系统的结构和功能及应用，由于对所学知识与实际问题联系脱节导致生物群落中的种间关系判断失误，导致(1)、(2)两问错答，食物网的绘制不全面，而对生态系统的功能描述不够准确，导致错答，应加强基础知识的巩固，对于语言再力求规范准确，正确思路应是：(1)由题干信息可知：玉米、鸡、牛、人之间的食物关系为：(2)因人与鸡均食用玉米子粒，而牛食用玉米秸秆，且人还食用鸡和牛，因不考虑空间因素，故人与鸡的种间关系为竞争和捕食，人与牛的种间关系为捕食，而牛与鸡之间无竞争关系。(3)该农场生态系统中的生产者为玉米，生产者(玉米)固定的有机物中的化学能为流经生态系统的总能量。(4)食物链越长，能量沿食物链流动时损耗越多，高营养级获得的能量也就越少，改变用途的1/3玉米中的能量流入人体内所经过的食物链延长，故人获得的总能量将减少。(1)如图所示：(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)玉米有机物中的化学能CO2(4)减少改变用途的1/3玉米被鸡食用后，在鸡这一环节散失了一部分能量，导致人获得的能量减少实验：土壤微生物的分解作用1．实验原理 (1)土壤中存在种类、数目繁多的细菌、真菌等微生物，它们在生态系统中的成分为分解者。 (2)分解者的作用是将环境中的有机物分解为无机物，其分解速度与环境中的温度、水分等生态因子相关。案例1案例2实验假设微生物能分解落叶使之腐烂微生物能分解淀粉实验设计实验组对土壤高温处理A杯中加入30mL土壤浸出液对照组对土壤不做任何处理B杯中加入30mL蒸馏水自变量土壤中是否含微生物是否含有微生物实验现象在相同时间内实验组落叶腐烂程度小于对照组AA1不变蓝A2产生砖红色沉淀BB1变蓝B2不变色结论分析微生物对落叶有分解作用土壤浸出液中的微生物能分解淀粉2．实验流程3.基本技术要求 (1)探究活动最好在实验室中进行，以便控制变量，避免环境中不可控制的因素的影响。 (2)各地气候与环境等因素不同，微生物分解落叶的功能也不同，需要的时间有差异，一般需要适宜的温度、湿润的条件。【例】同学们在课外活动中发现植物的落叶在土壤里会逐渐腐烂，形成腐殖质。他们猜测落叶的腐烂是由于土壤微生物的作用，不同生态系统的土壤微生物分解能力不同，并设计了实验进行验证。 (1)实验设计首先要遵循的是________原则和________原则。 (2)以带有同种落叶的土壤为实验材料，均分为A和B。实验时A不做处理(自然状态)；B用塑料袋包好，放在60℃的恒温箱中灭菌1小时。B处理的目的是___________________________________________________。

(3)(2)中实验的自变量是____________，因变量是____________，无关变量是____________(至少写出两点)。(4)如果同学们的猜测是正确的