生物与环境生态系统的能量流动和物质循环.ppt

,回扣基础,突破考点,检测落实,第,34,课,时,生态系统的能量流动和物质循环,第九单元生物与环境,栏目,步步高,*,/60,生态系统的,能量流动和物质循环,基础导学,一、能量流动的过程,1,过程 起点是 形式：太阳能有机物中 经细胞呼吸以形式散失,输入,输入,输入,输入,途径：,和,形式：有机物中的化学能,生产者固定的太阳能及其他形式的能量,食物链 食物网,化学能,热能,2,图解 传递过程，见下图。,能量流动的源头,太阳能。能量转化：太阳能有机物中的热能,(,最终散失,),。流动形式：有机物中的。散失途径：呼吸作用，包括各个营养级自身的呼吸消耗以及分解者的呼吸作用。,化学能,化学能,判一判,1.,生态系统的能量流动指能量的输入和输出过程,()2.,流经生态系统的总能量是照射在生产者上的太阳能,()3.,散失的热能可以被生产者固定再次进入生态系统,()4,流经第二营养级的总能量指次级消费者摄入到体内的能量,(),能量散失的形式：。箭头由粗到细：表示流入下一营养级的能量。随营养级的升高，储存在生物体内的能量越来越少。,热能,逐级递减,提示,还包括传递和转化过程。,提示,是生产者固定的太阳能或化学能。,提示,生产者只能利用太阳能或化学能,(,化能合成作用,),，,不能利用热能。,提示,初级消费者同化的能量。,二、能量流动的特点和意义,判一判,1,生态系统中的能量流动是单向的，且是逐级递减的,()2,相邻两个营养级的能量传递效率不会小于,10%,，也不会大于,20%()3,研究能量流动，可合理设计人工生态系统，高效利用能量,()4,研究能量流动，可调整能量流动关系，使生产者固定的能量全部流向人类,(),三、生态系统的物质循环,判一判,1,参与循环的物质是组成生物体的各种化合物,(),提示,元素,。,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,(),提示,CO,2,。,提示,物质循环，能量单向流动不循环。,突破考点,提炼方法,1,(,2010,山东卷，,6,),以下表示动物利用食物的过程。正确的分析是,(,)A,恒温动物的,/,值一般高于变温动物,B,哺乳动物的,/,值一般为,10%,20%C,提高圈养动物生长量一般需提高,/,值,D,食肉哺乳动物的,/,值一般低于食草哺乳动物,提升综合分析能力,生态系统的能量流动分析,典例引领,考点,103,解析,恒温动物维持体温需要消耗较多的有机物，因而,/,值一般低于变温动物；,10%,20%,是营养级间的能量传递效,率，而不是同化量和获取量之间的比值；圈养动物产量的提高依赖于同化量的增加，即,/,的比值提高；植物性食物中含有哺乳动物不能利用的物质多于动物性食物，因而食肉动物的,/,值高于食草性哺乳动物。,答案,C,排雷,最高营养级能量去路只有,3,个方面，少了传递给下一营养级这一去路；分解者分解作用的实质仍然是呼吸作用；流经各营养级的总能量：对生产者而言强调关键词“固定”而不能说“照射”，对各级消费者而言强调关键词“同化”而不能说“摄入”；根据生态系统的能量流动规律，要提高对能量的利用率，我们可以在实际生活中借鉴下面的一些措施：尽量缩短食物链；充分地利用生产者；充分利用分解者，如利用秸秆培育食用菌；利用植物残体生产沼气等。,考点剖析,能量的来源及去向图解,消费者摄入能量,(a),消费者同化能量,(b),粪便中能量,(c),，即动物粪便中的能量不属于该营养级同化的能量，应为上一个营养级固定或同化的能量。消费者同化能量,(b),呼吸消耗,(d),生长、发育和繁殖,(e),生长、发育和繁殖,(e),分解者分解利用,(f),下一营养级同化,(i),未被利用,(j),，即消费者同化能量若为两部分之和是,b,d,e,；若为四部分之和是,b,d,f,i,j,。,对位训练,1,如图为某生态系统中能量流动图解部分示意图，,各代表一定的能量值，下列各项中正确的是,(,),A,表示流经生态系统内部的总能量,B,一般情况下，次级消费者增加,1 kg,，生产者至少增加,100 kg C,生物与生物之间吃与被吃的关系一般不可逆转，所以能量流动具有单向性,D,从能量关系看,答案,C,解析,仅仅是流经该生态系统内部总能量的一部分，所以,A,错误；次级消费者增加,1 kg,，生产者至少增加,25 kg,，所以,B,错误；从能量关系上看，所以,D,错误。,输入第一营养级的能量,(W,1,),被分为两部分：一部分在生产者的呼吸作用中以热能的形式散失了,(A,1,),，一部分则用于生产者的生长、发育和繁殖。而后一部分能量中，包括现存的植物体,B,1,、流向分解者的,C,1,、流向下一营养级的,D,1,。参考图示，很容易理解以下问题：,方法体验,利用,“,拼图法,”,解决能量流动中的难题,流经整个生态系统的总能量是生产者固定的总能量，即,W,1,。将图中第三营养级同化的总能量,D,2,“,拼回,”,第二营养级，,则刚好等于,D,1,，即第二营养级同化的总能量；再将,D,1,“,拼回,”,第一营养级，则刚好等于生产者固定的总能量,W,1,。可见，在一个草原生态系统中，草原上所有生物的总能量都来自,W1,，所有生物总能量之和都小于,W,1,(,呼吸作用消耗的缘故,),。能量传递效率不会是,100%,。从上图可以看出，从第一营养级向第二营养级能量的传递效率等于,D,1,/W,1,，因此不会达到,100%,，一般情况下，能量传递效率为,10%,20%,。在解决有关能量传递的计算问题时，首先要确定相关的食物链，理清生物与生物在营养级上的差值。,典例,研究人员在对甲、乙两个不同的生态系统调查后发现，两个生态系统的生产者总能量相同，甲生态系统只有初级和次级消费者，乙生态系统则有初级、次级、三级和四级消费者。如果其他的因素都一样，则下列选项叙述正确的是,(,)A,甲生态系统中现存的消费者的总能量大于乙生态系统中现存的消费者的总能量,B,甲生态系统的消费者总能量小于生产者同化的总能量，但乙生态系统则相反,C,甲、乙生态系统的消费者总能量都大于生产者同化的总能量,D,乙生态系统的消费者总能量大于甲生态系统的消费者总能量,解析,由于消费者的总能量属于生产者同化的总能量的一部分，因此,B,、,C,项的说法都不正确。随着食物链的延长，能量逐级递减，因此食物链越长的生态系统中，储存在生物体内的能量越少。乙生态系统中营养级的数量多于甲生态系统，因此乙生态系统中现存的消费者的总能量小于甲生态系统中现存的消费者的总能量。,答案,A,体会,能量流动中传递效率的相关计算需注意 流入各级消费者的总能量指的是该级消费者同化的总能量，消费者粪便中所含有的能量不能计入其同化的总能量中。因此，同化量摄入量粪便中的能量。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。,1.,下图是生态系统中能量流经各营养级的示意图。由于呼吸的消耗，上一营养级的能量只能一部分流入下一营养级。以下对图中,“,呼吸,”,的理解正确的是,(,),题组一,能量流动核心考查,A,指生物在呼吸等新陈代谢和各种活动中消耗的全部能量,B,指生物进行有氧呼吸时产生的全部能量,C,所有生产者和消费者都进行有氧呼吸和无氧呼吸,D,分解者通过呼吸从生产者和消费者那里得到自身生命活动所需要的能量,答案,A,考点剖析总结,1,能量流动特点及原因 单向流动,捕食关系是长期自然选择的结果，不能,“,逆转,”,；散失的热能不能利用，无法,“,循环,”,。逐级递减,自身呼吸消耗分解者分解未被利用,2,能量传递效率 能量传递效率下一营养级的同化量,/,上一营养级的同化量,100%,一般说来，能量传递的平均效率大约为,10%,20%,。,提醒,同一食物链不同环节能量传递效率往往不完全相同，不涉及,“,最多,”,、,“,最少,”,，计算时不能按,10%,或,20%,，而需按具体数值计算，如在食物链,ABCD,中，能量传递效率分别为,a%,、,b%,、,c%,，若,A,的能量为,M,，则,D,的能量为,M,a%,b%,c,%,。,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),：,已知,问题,求解思路,D,营养级净增重,M,至少需要,A,营养级多少,N,(20%),3,M,最多需要,A,营养级多少,N,(10%),3,M,A,营养级净,增重,N,D,营养级最多增重多少,N,(20%),3,M,D,营养级至少增重多少,N,(10%),3,M,涉及多条食物链的能量流动计算时，若根据要求只能选择食物网中的一条食物链，计算某一生物获得的最多,(,或最少,),的能量时，其规律如下：,生产者 消费者,选最短食物链,选最大传递效率,20%,最少消耗,获得最多,最多消耗,获得最少,选最长食物链,选最小传递效率,10%,2,(,2010,江苏卷，,11,),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。运用生态学知识对此的合理解释是,(,)A,多吃肉食会增加心血管病的发病率,B,直接以低营养级的生物为食将消耗生态系统更多的能量,C,多吃肉食比多吃素食消耗的粮食总量更多,D,节省的肉食可以帮助灾民提高营养水平,模型构建,能量流动特点及金字塔,典例引领,考点,104,解析,从食物链中的能量流动特点来看，营养级越高，在能量流动过程中损失的能量越多。多吃素食，是将人放在初级消费者的层次上，只经过一次能量传递，这样人获得的能量最多，消耗的粮食总量最少。,答案,C,排雷,食物链越短，散失的能量越少，这是肉、蛋比粮食贵的原因。,(,从能量流动分析,),在一条食物链中，由低营养级到高营养级推算，前一营养级比后一营养级含量一定多的指标是“能量”，而“数量”和“生物量”均可能出现反例。在人工生态系统中因能量可人为补充，可能会使能量金字塔呈现倒置状况。如人工鱼塘中生产者的能量未必比消费者,(,鱼,),多。天然生态系统不会这样。某营养级的“粪便”中的能量不同于“尿液”中的能量。前者应归于上一营养级；后者则归于该营养级。,3,能量金字塔、数量金字塔、生物量金字塔 不同的金字塔能形象地说明营养级与能量、数量、生物量之间的关系，是定量研究生态系统的直观体现。,项目,能量金字塔,数量金字塔,生物量金字塔,含义,各营养级固定的总能量,每一营养级生物个体的数量,每一营养级现存生物的总质量,形状,特点,呈正金字塔形,一般呈正金字塔形,一般呈正金字塔形,分析,能量流动的过程中总是有能量的消耗散失,一株大树上，鸟、虫、树的数量金字塔的塔形会发生,倒置,浮游植物的个体小,寿命短,又不断被浮游动物吃掉,所以某一时间浮游植物的生物量,(,用质量来表示,),可能,低于浮游动物的生,物量,2,下图中甲图表示一个海滩湿地生态系统中部分生物的食物关系。请据图回答问题：,对位训练,在该生态系统中，既是分解者又可作为消费者食物的生物是。请根据甲图中的生态系统，写出乙图中能量金字塔各营养级的所有生物名称：；。,沼蟹、蜘蛛,细菌,藻类、大米草,食草虫、线虫、海螺,下一个考点：物质循环,3,如图是生物圈中碳循环示意图，下列相关分析不正确的是,(,),模型构建,碳循环,典例引领,考点,105,A,生物圈通过碳循环实现碳元素的自给自足,B,A,是消费者，,C,是生产者，各成分间以,CO,2,的形式传递碳元素,C,对,E,过度开发利用会打破生物圈中碳循环的平衡,D,碳循环过程需要能量驱动，同时又是能量的载体,解析,图中,A,为消费者，,B,为分解者，,C,为生产者，,D,为大气中的,CO,2,库，,E,为化学燃料；在生物群落与无机环境之间以,CO,2,的形式传递碳元素，在生物群落之间以有机物的形式传递碳元素。,答案,B,排雷,生态系统物质循环的范围中所指的物质主要是组成生物体的基本元素，而不是由这些元素组成的糖类、脂肪和蛋白质等具体物质。物质循环的概念中所说的“生态系统”并不是一般的生态系统，而是指地球上最大的生态系统,生物圈，因此物质循环具有全球性。碳在无机环境与生物群落之间传递时,只有生产者与无机环境之间的传递是双向的,在其他各成分间的传递均是单向的。,考点剖析,1,循环特点：具有全球性；反复循环。,2,过程图解及解读,大气中的碳元素进入生物群落，是通过植物的光合作用,(,主要途径,),或硝化细菌等的化能合成作用完成的。,碳元素在生物群落与无机环境之间循环的主要形式是,CO,2,；碳元素在生物群落中的传递主要沿食物链和食物网进行，传递形式为有机物。大气中,CO,2,的主要来源 碳元素在无机环境与生物群落之间传递时，只有生产者与无机环境之间的传递是双向的，其他成分都是单向的。,(,判断成分的依据,),分解者的分解作用,动植物的细胞呼吸,化学燃料的燃烧,3,温室效应 成因 工厂、汽车、飞机、轮船等对化学燃料的大量使用，向大气中释放大量的,CO,2,。,森林、草原等植被大面积的破坏，大大降低了对大气中,CO,2,的调节能力。危害 加快极地冰川融化，导致海平面上升，对陆地生态系统和人类的生存构成威胁。缓解措施 植树造林，增加绿地面积。开发清洁能源，减少化学燃料的燃烧。,4,总结,能量流动与物质循环之间的关系图解,从图中可以看出，无机环境为生物成分提供物质和能量。生产者主要是指绿色植物，它是消费者和分解者能量的源泉，也是生态系统存在和发展的基础，因此，生产者是生态系统的主要成分。绿色植物同化的,CO,2,等物质，大约,90%,需经分解者的分解作用返回无机环境，被生产者重新利用，因此，从物质循环角度看，分解者在生态系统中占有重要地位。二者同时进行，相互依存，不可分割，主要体现在：能量的固定、储存、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,(,网,),流动的载体；能量是物质在生态系统中往复循环的动力。,3,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,(,),对位训练,A,能量的总和一定小于生产者所固定的太阳能总量,答案,C,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、被分解者利用的能量，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，如碳元素以,CO,2,的形式进入生物群落又以,CO,2,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。,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,碳元素以,CO,2,形式进入生物群落又以,CO,2,的形式离开生物群落返回无机环境,典例,如图表示生物圈中碳循环的部分示意图。甲、乙、丙、丁构成生物群落，箭头表示循环过程。下列有关说法正确的是,(,),易错警示,对物质循环过程不理解，不会识别相关图解,A,大气中的气体,X,是指,CO,2,和,CO B,完成过程的能量主要是由过程提供的,C,丁经过程获得的能量占甲、乙、丙总能量的,10%,20%D,丙处在第三营养级,错因分析,对涉及物质循环的一些生理过程不清楚；不会判断相关图解中字母表示的各种成分。,解析,生物群落与无机环境之间的碳循环是以,CO,2,的形式进行的，故图中大气中的气体,X,代表,CO,2,；图中甲为生产者，乙为初级消费者,(,第二营养级,),，丙为次级消费者,(,第三营养级,),；完成过程的能量主要由太阳能提供；食物链中相邻营养级间的能量传递效率为,10%,20%,。,答案,D,纠错笔记,碳循环过程示意图,弄清箭头的方向及代表含义。将上图换成字母，并尝试判断四种成分,(,找依据,),，如下面三种变式图 据图判断,A,、,B,、,C,、,D,各代表哪种成分？图,1,先根据双向箭头确定,A,和,B,应为生产者和非生物的物质和能量，不能写“无机环境”，也不能写“生物类别”，再根据,AD,，确定,D,为分解者，剩下,C,为消费者。图,2,根据,A,与,C,之间的双向箭头判断：,A,和,C,一个是生产,者一个是非生物的物质和能量。根据,A,、,B,、,D,的碳都流向,E,，可进一步判断：,A,是生产者，,B,是初级消费者，,C,是非生物的物质和能量，,D,是次级消费者，,E,是分解者。图,3,首先找出相互之间具有双向箭头的两个成分即,A,和,E,，一个为生产者，一个是大气中的,CO,2,库。又因为其他各个成分都有箭头指向,A,，所以,A,为大气中的,CO,2,库，,E,为生产者。然后观察剩余的几个成分，其中其他生物部分的箭头都指向,C,，所以,C,是分解者，剩余的,B,、,D,、,F,则为消费者。整个图解中，食物链是,EFDB,。,3,关于生态系统物质循环的叙述，不正确的是,(,)A,所指的物质是指组成生物体的,C,、,H,、,O,、,N,、,P,、,S,等化学元素,B,所说的生态系统是指地球上最大的生态系统,生物圈,C,所说的循环是指物质在生物群落与无机环境之间反复出现、循环流动,D,物质在循环过程中不断递减,题组二,物质循环,答案,D,4,如图是生态系统中碳循环示意图，其中,“,”,表示碳的流动方向。下列叙述不正确的是,(,),A,在碳循环过程中，同时伴随着能量流动,B,由于某种原因造成图中,E,生物数量大量减少，推测短期内与之相邻的两个营养级生物数量发生的变化是,D,增加，,F,减少,C,该生态系统的消费者包括图中的,D,、,E,、,F,、,B D,AC,过程中碳主要以,CO,2,的形式进行循环，,FB,以含碳有机物的形式进行流动,答案,C,解析,分析图形，,A,、,B,、,D,、,E,、,F,均有箭头指向,C,，则,C,是无机环境中的二氧化碳库。,A,、,C,之间为双向箭头，,A,为生产者。,A,、,D,、,E,、,F,均有箭头指向,B,，则,B,为分解者，,D,、,E,、,F,为消费者。图示中包含的食物链为,ADEF,，故,E,减少，短时间内,D,增加，,F,减少。碳在生物群落与无机环境之间主要以,CO,2,的形式循环，在生物群落内部以含碳有机物的形式流动。,5,(2010,大纲全国卷,，,5),下图是一个农业生态系统模式图，关于该系统的叙述，错误的是,(,),题组三,物质循环和能量流动的综合考查,A,微生物也能利用农作物通过光合作用储存的能量,B,沼气池中的微生物也是该生态系统的分解者,C,沼渣、沼液作为肥料还田，使能量能够循环利用,D,多途径利用农作物可提高该系统的能量利用效率,答案,C,解析,一个完整的生态系统是由非生物的物质和能量、生产者、消费者和分解者四部分构成，在沼气池中，微生物分解有机物，产生可燃气体，属于分解者；生态系统中，物质是可以循环利用的，而能量是单向逐级递减的，,C,项的叙述违背了这一原则，因此是错误的。,谢谢大家,4,如图是两个生态系统中腐殖质总量随时间的变化情况，这两个生态系统分别是,(,),实验技能提升,“,土壤微生物的分解作用,”,的探究活动,典例引领,考点,106,A,A,是热带草原，,B,是热带雨林,B,A,是热带雨林，,B,是温带草原,C,A,是冻土苔原，,B,是热带雨林,D,A,是冻土苔原，,B,是温带草原,解析,腐殖质是落叶等与土壤的混合物，含有大量的未完全分解的动植物残体。对这些残体进行分解的是分解者，分解者在热带雨林中的数量和种类最多，因此在该环境中，腐殖质的数量少，而矿质元素等营养物质的含量高。,答案,C,排雷,腐殖质的量与矿质元素的量成反比；腐殖质的量主要取决于该环境的分解者的分解能力,雨水充足、温度高的热带雨林微生物的分解能力最强；人为焚烧落叶层的主要目的是加速物质循环。,考点剖析,实验假设,案例,1,案例,2,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,30,mL,土壤浸出液,对照组,对土壤不做任何处理,B,杯中加入,30,mL,蒸馏水,自变量,土壤中是否含微生物,土壤中微生物的有无,实验现象,在相同时间内实验组落叶腐烂程度小于对照组,A,A,1,不变蓝,A,2,产生砖红色沉淀,B,B,1,变蓝,B,2,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,(,注：在,A,1,、,B,1,中加入碘液，在,A,2,、,B,2,中加入斐林试剂,),4.,右图表示,a,、,b,、,c,三地区森林土壤有机物分解状况，则分解者的作用强弱是,(,)A,a,b,c B,c,b,a C,c,b,a D,a,c,b,对位训练,答案,A,解析,由题意可知，土壤有机物量指的是未被分解者分解的有机物的数量，由图可知，,a,的数量少，分解的落叶量最多；,b,次之；,c,数量最多，分解的落叶量最少。由此可推知，分解落叶的能力,a,b,c,。,检测落实,体验成功,2,(,2011,海南卷，,21,),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必然是有利的,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,答案,A,解析,能量在生态系统中是单向流动、逐级递减的，某一营养级的能量约是其上一营养级的,10%,20%,；生态系统的信息传递可调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定，但并非对所有捕食者都有利；生态系统中的营养级与生物的体型大小没有必然联系。,6,(,2010,海南卷，,23,),请回答：碳在生物群落与无机环境之间的循环主要以的形式进行。驱动整个生态系统运转的能量主要来源于的太阳能。分解者通过和的方式将有机物分解成,CO,2,等释放到无机环境中。右图所示的食物网中共有条食物链，其中初级消费者是。如果环境中的某种有毒物质在生物体内既不能分解，也不能排出体外，则该物质经的传递后，便可在不同的生物体内积累，因此，通常生物所在的越高，该有毒物质在其体内的积累量越大。,CO,2,光合作用固定,有氧呼吸无氧呼吸,3,兔和鼠,食物链,营养级,解析,在生物群落和无机环境之间，碳循环的形式是,CO,2,，在生物群落内部，以含碳有机物的形式沿着食物链和食物网进行传递。绿色植物固定的太阳能是流经整个生态系统的主要能量,(,还包括蓝藻、硝化细菌等固定的太阳光能、化学能等,),。分解者的分解作用实际上就是其呼吸作用，包括有氧呼吸和无氧呼吸。环境中的某些有毒物质伴随着食物链和食物网在生物体内富集，营养级越高，含量越高。,