高中生物第四章生态系统的稳态第二节生态系统的稳态讲义苏教版必修.ppt

,栏目导引,新知初探,思维启动,要点突破,讲练互动,知能演练,轻巧夺冠,课时,作业,第四章生态系统的稳态,栏目导引,新知初探,思维启动,要点突破,讲练互动,知能演练,轻巧夺冠,课时,作业,第四章生态系统的稳态,第四章生态系统的稳态,第二节生态系统的稳态,(,一,),生态系统中的能量流动及物质循环,学习导航,第四章生态系统的稳态,1.,能量流动的过程、特点。,重、难点,2.,碳循环的过程、特点。,3.,能量流动与物质循环的关系。,重点,一、生态系统中的能量流动,1.,能量流动的概念和作用,(1),概念：生态系统中能量的,_,、传递,(,包括转化,),和,_,的过程，称为生态系统中的能量流动。,(2),作用：在生态系统中，各个营养级的生物都需要能量，能量是维持生态系统稳态的,_,。,输入,散失,动力,2.,能量流动的过程,(1),输入生态系统的总能量：等于,_,固定太阳能的总量。,(2),能量流动的途径：,_,。,3.,能量流动的特点,(1)_,；,(2),逐级,_,。,4.,研究能量流动的目的,在农业生产中推广生态农业,研究生态系统能量流动的规律，是为了提高生态系统的,_,，使其朝向对人类最有益的方向进行。,生产者,食物链和食物网,单向流动,递减,能量转化效率,想一想,生产者所固定的能量有哪些去路？,提示：,生产者所固定的能量除了可以给下一营养级同化以外,，,自身呼吸也会消耗,，,还有一部分会被分解者所利用。,二、生态系统中的物质循环,1.,概念,：又称为,_,，是指在生态系统中，组成生物体的,C,、,H,、,O,、,N,、,P,、,Ca,等元素，不断进行着从,_,再回到,_,的循环。,2.,与能量流动的关系,物质循环的,_,来自能量,而物质又是能量的,_,，保证能量从一种形式转变为另一种形式，物质循环与能量流动相伴随。,生物地球化学循环,无机环境到生物群落,无机环境,动力,载体,3.,举例,(1),水循环,影响因素：太阳能、,_,等。,主要环节：降水和蒸发。,(2),碳循环,主要存在形式：,_,、有机物和碳酸盐。,与碳循环有关的生理作用是,:,_,和,_,。,大气环流,CO,2,光合作用,呼吸作用,判断下列各小题说法是否正确,(1),生态系统的结构由生产者、消费者、分解者和非生物的物质和能量组成。,(,),(2),在生态系统中，生产者不一定是植物，消费者不一定是动物，分解者不一定是微生物。,(,),(3),生态系统的能量流动是从生产者固定的太阳能开始的，流经自然生态系统的总能量就是该生态系统生产者所固定的全部太阳能。,(,),(4),食物链纵横交错形成的复杂营养关系就是食物网，食物网的复杂程度取决于该生态系统中生物的数量。,(,),(5),发展生态农业，实现物质与能量的循环利用，是实现人与自然和谐发展的一项合理措施。,(,),(6),能量流动的渠道是食物链和食物网。,(,),能量流动的过程,1.,第二营养级,(,初级消费者,),的能量流动过程,流入第二营养级的,能量将发生如图的变化。,(1),能量：生产者摄入的能量。,(2),能量总量：初级消费者同化的总能量。,(3),能量去向：一部分在,自身呼吸作用,中以热能的形式散失；一部分随动植物遗体、动物的排泄物流向分解者，被分解者分解释放出来；一部分被下一营养级同化。,2.,生态系统中能量流动过程示意图,(1),能量流动的起点：始于生产者固定的太阳能,(,能量的输入,),，但并不是所有的太阳能都参与生态系统中的能量流动，必须是输入到生态系统的第一营养级的能量才能在生态系统中流动。,(2),流经该生态系统的总能量：该生态系统中全部生产者通过光合作用所固定的太阳能的总量是流经该生态系统的总能量。,(3),能量流动的渠道：沿着食物链的各个营养级流动,(,能量的传递,),；能量沿着食物链流动时，每一营养级都有输入、传递、转化和散失的过程。,生物体内的化学能,生物体内的化学能,热能，热能是能量流动的最终归宿。也就是最终以呼吸热形式散失,(,能量的输出,),。,特别提醒,生产者固定的太阳能的去处,(1),一部分被自身的生命活动消耗了,，,即被呼吸作用分解了。,(2),储存在生产者体内的能量,，,一部分被初级消费者摄食同化流入第二营养级。,(3),没被初级消费者利用的枯枝落叶和初级消费者摄食未同化而排出的粪便中的这一部分能量被分解者释放出来。,(2014,周口高二检测,),在某草原生态系统能量流动过程中,假设羊摄入体内的能量为,n,羊粪便中的能量为,36%n,呼吸作用散失的能量为,48%n,，则,(,),A,羊同化的能量为,64%n,B,贮存在羊体内的能量为,52%n,C,由羊流向分解者的能量为,16%n,D,由羊流向下一营养级的能量为,64%n,解析,在能量流动过程中,，,摄入量同化量未同化量,(,粪便中含有的能量,),，,因此该题中的羊的同化量为,n,36%n,64%n,。由于条件不足,，,无法计算羊体内的贮存量、流向分解者的能量及流向下一营养级的能量。,A,易错警示,几个量的区别,(1),摄入量与同化量,同化量摄入量粪便量,，,其中同化量也可称为该营养级的固定量,，,是指真正流经该营养级的总能量。粪便中的能量不是该营养级的能量,，应当是上一个营养级的同化量的一部分，例如羊吃草，羊粪便中的能量应当是草同化下来的能量，它不属于羊。,(,2),同化量与用于生长、发育和繁殖的能量,同化量呼吸量用于本营养级生长、发育和繁殖的能量,，,用于生长、发育和繁殖的能量可以流向分解者,，,也可以被下一营养级所摄取。,(2014,扬州高二月考,),下列有关生态系统能量流动的叙述，正确的是,(,),A,一种蜣螂专以大象粪为食，则蜣螂最多能获取大象所同化能量的,10%,B,当狼捕食兔子并同化为自身的有机物时，能量就从第一营养级流入第二营养级,C,生产者通过光合作用合成有机物，能量就从非生物环境流入生物群落,D,生态系统的能量是伴随物质而循环流动的,C,解析：蜣螂利用的是大象粪中的能量,，,大象粪中的能量不属于大象所同化能量,，,所以蜣螂获取大象所同化能量的,0%,，,A,错；兔子是第二营养级,，,狼则是第三营养级,，,B,错；生态系统的能量是伴随物质而流动的,，,但能量不是循环流动的,，,D,错。,能量流动的特点及研究意义,1.,特点,(1),单向流动：是指生态系统的能量流动只能从第一营养级流向第二营养级，再依次流向后面各个营养级，不可逆向流动，也不能够循环流动。,原因：食物链中各营养级的顺序不是可逆转的，能量只能由被捕食者流向捕食者而不能逆流。这是长期自然选择的结果。,(2),逐级递减：是指输入到一个营养级的能量不可能百分之百地流入下一个营养级，能量在沿食物链流动的过程中是逐级减少的。,原因：第一，各个营养级生物的呼吸作用消耗部分能量，用于维持自身的生长、发育和繁殖；第二，植物的枯枝落叶、动物的粪便和尸体被分解者利用，经过微生物的呼吸作用释放部分能量；第三，各个营养级的能量都有相当一部分未被下一个营养级的生物所利用。,(3),能量传递效率,能量传递效率下一个营养级的同化能量,该营养级的同化能量,100%,。能量传递效率大约为,10%,。,(4),金字塔,能量金字塔,能量金字塔是以单位时间内，生态系统中各营养级生物所获得的能量数值为指标绘制成的金字塔。特点：塔底是第一营养级，其能量最多。能量金字塔在自然生态系统中不会出现倒置的现象。,数量金字塔,数量金字塔反映的是营养级与生物数量的关系，是以单位时间内，各营养级的生物个体数为指标绘制成的金字塔。有时会出现倒置的现象，如树,虫,鸟这条食物链中。,生物量金字塔,生物量金字塔是按各营养级生物有机物的总量为指标绘制成的。生物量金字塔的形状一般同能量金字塔的形状相似。但某些时刻也有倒置的现象，例如：海洋生态系统中由于生产者浮游植物的个体小、寿命短，又不断被浮游动物捕食，所以某一时刻调查到的生物量金字塔会出现倒置的现象。,特别提醒,能量传递效率,(1),利用能量的传递效率可确定食物链中的营养关系。据能量传递效率,10%,计算,，,相邻两个营养级的能量差值也在,10,倍左右,，,若能量差值远比,10,倍小,，,则应位于同一营养级。,(2),提高能量利用率的措施不能提高能量传递效率。,2.,研究能量流动的意义,(1),研究生态系统的能量流动，可以帮助人们科学 规划、设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用。例 如，在农业生态系统中，如果把作物秸秆当燃料烧掉，人类 就不能充分利用秸秆的能量；如果将秸秆做饲料饲养 牲畜，让牲畜粪便进入沼气池，将发酵产生的沼气做燃料，将 沼气池中的沼渣做肥料，就能实现对能量的多级利用，从而 大大提高能量的利用率。,“,桑基鱼塘,”,(,利用桑叶喂蚕，蚕沙养鱼，鱼塘泥肥桑,),也基本体现了这个原理。,(2),研究生态系统的能量流动，还可以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对人类最有益的部分。例如，在一个草场上，如果放养的牲畜过少，就不能充分利用牧草所能提供的能量；如果放养的牧畜过多，就会造成草场的退化，使畜产品的产量下降。只有根据草场的能量流动特点，合理确定草场的载畜量，才能保持畜产品的持续高产。,如图是某湖泊生态系统能量流动的定量分析图解。图中,A,、,B,、,C,代表三个营养级，数字均为实际测得的能量值，单位为百万千焦。已知该生态系统受到的太阳辐射为,118 872,百万千焦，但其中,118 761,百万千焦的能量未被利用。请回答：,(1),请将流经该生态系统的总能量填写在图中的方框内，这部分能量是,_,所固定的太阳能。,111.0,生产者,(2),能量从第一营养级到第二营养级的传递效率为,_%,从第二营养级到第三营养级的传递效率为,_%,。,(3),次级消费者通过异化作用消耗的能量占其同化作用所得到能量的百分比是,_,。,(4),由图可知，下一个营养级不能得到上一个营养级的全部能量，原因是：,各营养级生物内的大量能量被,_,；,上一个营养级的部分能量,_,；,少数能量被,_,利用。,13.5,20,60%,呼吸作用消耗,未被下一个营养级利用,分解者,解析,(1),流经该生态系统的总能量是生产者所固定的太阳能的总量,，即,118 872,118 761,111(,百万千焦,),。,(2),从第一营养级到第二营养级的传递效率为,15.0/111,100%,13.5%(A,B),；从第二营养级到第三营养级的传递效率为,3.0/15.0,100%,20%(B,C),。,(3),次级消费者通过异化作用消耗的能量占其同化作用所得到的百分比为,1.8/3.0,100%,60%,。,(4),能量在传递过程中逐级递减,，,主要是由于每一营养级的生物都会因呼吸作用而消耗相当大的一部分能量；并且各个营养级的能量总有一部分未被下一营养级的生物所利用；还有少部分能量随着植物的残枝败叶或动物遗体等直接传给了分解者。,易错警示,传递效率指的是两个相连营养级同化的能量之比。异化作用消耗的能量主要指的是呼吸作用消耗的能量。,(2014,扬州高二检测,),某一生态系统中，已知一只鹰增重,2 kg,要吃,10 kg,小鸟，小鸟增重,0.25 kg,要吃,2 kg,昆虫，而昆虫增重,100 kg,要吃,1 000 kg,绿色植物。在此食物链中这只鹰对绿色植物的能量利用百分率为,(,),A,0.05%,B,0.5%,C,0.25%D,0.025%,解析：据该生态系统的能量传递效率可知,，,鹰增重,1 kg,需要小鸟,5 kg,，,需要昆虫为,(5/0.25),2,40 kg,，,最终需要绿色植物,400 kg,，,因此鹰对绿色植物的能量利用百分率为,1/400,0.25%,。,C,物质循环及物质循环和能量流动的关系,1.,物质循环,(1),概念：又称为生物地球化学循环，是指在生态系统中，组成生物体的,C,、,H,、,O,、,N,、,P,、,Ca,等元素，不断进行着从无机环境到生物群落，再回到无机环境的循环。,水,碳,硫,氮,循环,形式,循环,过程,吸收,方式,水蒸气、液态水,CO,2,、有,机物,SO,2,、,SO,、有机物,N,2,、,NO,、,NH,、,NO,、有机物,蒸腾作,用、吸收,作用、,降水,光合作用、细胞呼吸、燃烧作用、分解者分解,吸收作用、分解者分解、燃烧作用,固氮作用、硝化作用、反硝化作用、吸收作用、燃烧作用、分解者分解,简单扩散,简单扩散,简单扩散、主动运输,主动运输,(2),碳循环是生物圈基本的物质循环之一,图示,相关结论,a,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。,b,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。,c,大气中,CO,2,的主要来源：分解者的分解作用，生产者、消费者的细胞呼吸和化石燃料的燃烧。,d,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。,(3),物质循环造成的危害：温室效应。,成因：工厂、汽车、飞机、轮船等对化石燃料的大量使用，向大气中释放大量的,CO,2,(,主要原因,),；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：开发清洁能源，减少化石燃料燃烧；植树造林，增加绿地面积。,2.,物质循环与能量流动的关系,(1),图示,(2),相关结论,生物群落中物质和能量最终来自无机环境。,连接生物群落和无机环境的两大成分,生产者和分解者；图示中未标出生产者还可以利用化学能进行化能合成作用。,二者均开始于生产者，通过光合作用合成有机物、固定太阳能，然后沿共同的渠道,食物链,(,网,),一起进行。,能量的固定、储存、转移和释放，离不开物质的合成与分解等过程。,物质作为能量的载体，使能量沿着食物链,(,网,),流动。,能量作为动力，使物质在生物群落和无机环境之间不断地循环往返。,上述关系，总体上体现了二者相互依存、不可分割，并且同时进行。,如图为生态系统碳循环模式图,下列分析错误的是,(,),A,f,表示大气中的二氧化碳库,B,该图中有,3,条食物链,C,图中的,a,一定是自养型生物,b,、,c,、,d,、,e,一定是异养型生物,D,碳以有机物的形式由,a,传到,b,B,解析,首先,我们分析出：,f,表示大气中的二氧化碳库,，,a,是生产者,，,b,是分解者,，,c,、,d,、,e,都是消费者。该图中只有,1,条食物链。消费者和分解者都是异养型生物。碳以有机物的形式从生产者传给分解者和消费者。,探规寻律,碳循环的易考点,(1),判断图中的字母代表的意义：双向箭头连接的是二氧化碳库和生产者,，,二氧化碳库只有一个箭头指出,，,而生产者除了一个箭头是接受二氧化碳库的,，,其余全是指出去的；消费者只有一个箭头是接受的,(,生产者指向的,),；而分解者只有一个箭头是出去的,(,指向非生物的物质和,能量,),。,(,2),与碳循环直接相关的生理过程：光合作用和呼吸作用,，,其中呼吸作用包括有氧呼吸和无氧呼吸,，,分解作用的主要过程是分解者的呼吸作用。,分析下面图中字母代表的意义,提示：,A.,二氧化碳库；,B.,三级消费者；,C.,分解者；,D.,次级消费者；,E.,生产者；,F.,初级消费者。,下图表示某生态系统中,4,种成分之间的关系。以下相关叙述中，正确的是,(,),A,1,、,2,和,3,包含着所有种群构成的群落,B,2,所含的能量和,1,所含的能量之比在,10%,左右,C,过程与温室效应有关,D,1,的生物的细胞结构一定含有线粒体,A,解析：由图可知,，,1,是 生产者,，,2,是消费者,，,3,是分解者,，,4,是非生物的物质和能量,，群落是由,1,、,2,、,3,组成,，,A,对；能量之比在,10%,左右的是相邻两个营 养级的能量之比,，,不是消费者 和生产者的能量之比,，,B,错；,代 表捕食,，,代表呼吸作用,，,代表光合作用,，,温室效应 则与化石燃料的过多 燃烧有关,，,C,错；生产者可 以是原核生物,，,也可以是真核生物,，,所以不一定含有线粒体,，,D,错。,单向流动、,逐级递减,碳,