高考生物一轮复习课件：必修3 第5章生态系统及其稳定性 第2、3节生态系统的功能——能量流动和物质循环

欢迎进入生物课堂 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 解析 全球性循环流动CO2CO2有机物沿食物链或食物网CO2碳循环融化上升各种组成成分 思一思 怎样缓解温室效应 答案 尽量减少化石燃料的使用量 开发新能源 改进能源结构 如有机物中的化学能利用 核能利用 水能利用 提倡植树种草 保护和发展森林资源 提高森林覆盖面积 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 2 硫循环 人民教育版 二氧化硫进入生物群落的途径有 二氧化硫通过降水形成硫酸 在土壤或水体中形成硫酸盐 二氧化硫直接被生产者吸收 再传给消费者 生物群落产生的二氧化硫进入到大气中的途径有 动植物遗体 碎屑 排出物通过分解者的分解作用 动植物遗体 碎屑 排出物在古代地层形成化石燃料 通过化石燃料燃烧产生二氧化硫 释放到大气中 动植物遗体直接燃烧 火山喷发 1 什么叫氨化作用和硝化作用 提示 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 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 都是从无机环境到生物群落 又从生物群落到无机环境 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 危害人体健康 引起肺水肿和肺硬化等 甚至导致死亡 使水体酸化 造成鱼 虾死亡和灭绝 影响水生植物的生长 破坏土壤 植被 1 能量的输入 1 几乎所有的生态系统光能有机物中的化学能 2 特殊的生态系统 深海热泉生态系统无机物氧化产生的能量有机物中的化学能 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 自身呼吸作用散热消耗 流入下一营养级 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 形式 热能 热能是能量流动的最后形式 过程 有机物 化学能 5 能量流动特点的原因分析 1 单向流动 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 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 各营养级生物都会因呼吸作用消耗大部分能量 各营养级的能量都会有一部分流入分解者 包括未被下一营养级生物所利用的部分 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 能量传递效率相邻两营养级之间的传递效率 100 一般能量传递效率大约为10 20 2 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 其原理是美国生态学家林德曼提出的 十分之一定律 输入到一个营养级的能量大约有10 20 流动到下一营养级 该定律说明能量在沿着食物链流动时 是逐级递减的 1 三种生态金字塔的比较 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 3 能量传递效率的应用 1 确定食物链中的营养关系 据能量传递效率20 计算 相邻两个营养级的能量差值也在5倍左右 若能量差值远比五倍小 则应位于同一营养级 2 极值计算 设食物链A B C D 分情况讨论 在某一食物网中 一个消费者往往同时占有多条食物链 当该消费者增加了某一值时 若要计算最少消耗生产者多少时 应选最短的食物链和最大传递效率20 进行计算 这样消费者获得的能量最多 若要计算最多消耗生产者多少时 应选最长的食物链和最小传递效率10 进行计算 这样消费者获得的能量最少 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 A 1 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 碳循环 硫循环 氮循环 2 物质循环与能量流动的关系 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 碳循环失衡 温室效应 硫循环失衡 酸雨 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 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 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 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 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 若干天后 2 中B组的落叶 5 如果同学们用带有相同量同种植物落叶的冻土苔原和热带雨林的等量土壤为实验材料 分别模拟原生态系统的无机环境条件进行C组和D组的实验 定期抽样检测样品土壤中未腐烂的落叶的含量 请根据预期结果在右图中绘出相应的曲线 思路点拨 由题意可知该实验的目的是验证落叶的腐烂是由于土壤微生物的作用 实验的自变量是土壤中微生物的有无 因变量是落叶的腐烂程度 为遵循生物实验设计的对照原则和单一变量原则 所以应尽量减少无关变量对实验的影响 如土壤温度 湿度 pH 落叶的种类和大小等 在绘制曲线时 应注意以下几点 明确横坐标和纵坐标的意义 其中纵坐标为未腐烂的落叶量 两曲线的起点相同 注意纵坐标初始值不为0 由于微生物的分解作用 两曲线呈下降趋势 且D组下降速度较C组快 随时间延长 微生物的数量增多 故两曲线的下降趋势是由慢到快 自主解答 答案 1 单一变量对照 2 杀死土壤微生物 同时避免土壤理化性质的改变 3 土壤微生物 作用 的有无落叶的腐烂程度土壤温度 含水量 pH 落叶的种类和大小等 合理即可 4 腐烂程度小于对照组 5 如图 点击此处进入随堂双基演练 点击此处进入作业手册 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全