2012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

• 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 C．6G/125千克
B．3G/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
• 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 • ①设食物链A→B→C→D，分情况讨论：
现 实
D营养级 净增重M A营养级 净增重N
问 题
至少需要A营养级多少 最多需要A营养级多少 D营养级最多增重多少 D营养级至少增重多少
•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
CO2
•(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： •_______________________________________ ___________________
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
(1)三种生态金字塔的比较
类 型 项 目 形 状
能量金字 塔
数量金字塔
生物量金字塔
特 点
象 征
一般为正金字塔 正金字塔 一般为正金字 形，有时会出现 形 塔形 倒金字塔形 生物量(现存 能量沿食 生物个体数量在 物链流动 生物有机物的 食物链中随营养
•思路点拨： 该能量一部分通过呼吸作用以热
•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
• 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：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。
•(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．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 2 kg ，至少需要生产者 __________kg。
•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
•(5) 若短时间内大气中二氧化碳和二氧化硫迅
•(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的来源除了图中微物的分解作 用以外，还有化石燃料的燃烧、火山爆发等。
•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
•(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。
• 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。
• 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： • 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
•(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
_____________________。
项目 形式 特点 范围
能量流动 以有机物为载体 单向流动、逐级递减 生态系统各营养级
物质循环 无机物 往复循环 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
思路求解
N×(20%)3＝M N×(10%)3＝M N×(20%)3＝M N×(10%)3＝M
•②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。
• 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)
• 5．能量流动特点的原因分析 • (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。
CO2
有机物
沿食物链或食物网
各种组成成分
CO2
碳循环
融化
上升
思一思：怎样缓解温室效应？ 答案：①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。
②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。
• 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
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。
• 2．硫循环(人民教育版) • 二氧化硫进入生物群落的途径有：①二氧 化硫通过降水形成硫酸，在土壤或水体中形 成硫酸盐；②二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：①动植物遗体、碎屑、排出物通过 分解者的分解作用；②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；③ 动植物遗体直接燃烧；④火山喷发。
• 【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
•
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
•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( )
• 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。