生態(tài)系統(tǒng)的能量流動與物質(zhì)循環(huán).ppt

7 研究意義 1 幫助人們科學(xué)規(guī)劃 設(shè)計人工生態(tài)系統(tǒng) 使能量得到最有效利用 實現(xiàn)能量的多級利用 2 幫助人們合理地調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)中能量流動關(guān)系 使能量持續(xù)高效地流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠?問題探究1 試比較攝取的能量 儲存的能量 同化的能量三者之間的大小關(guān)系 提示 攝取的能量包含同化的能量和糞便量 儲存的能量為同化的能量減去呼吸消耗的能量 所以 三者大小關(guān)系是 攝取的能量 同化的能量 儲存的能量 二 物質(zhì)循環(huán)1 概念 組成生物體的C H O N P S等元素 不斷進行著從無機環(huán)境到生物群落 又從生物群落到無機環(huán)境的循環(huán)過程 又稱為生物地球化學(xué)循環(huán) 2 碳循環(huán) 1 無機環(huán)境中存在形式 CO2和碳酸鹽 2 生物群落中主要存在形式 有機物 3 無機環(huán)境與生物群落之間的循環(huán)形式是CO2 4 特點 具全球性 可循環(huán)利用 3 能量流動與物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系 1 二者同時進行 彼此相互依存 不可分割 2 物質(zhì)作為能量載體 使能量沿著食物鏈 網(wǎng) 流動 能量作為動力 使物質(zhì)能夠不斷地在生物群落和無機環(huán)境之間循環(huán)往返 問題探究2 在生物群落內(nèi)部物質(zhì)也是循環(huán)的嗎 提示 物質(zhì)循環(huán)發(fā)生在生物群落和無機環(huán)境之間 群落內(nèi)部由于捕食關(guān)系不可逆轉(zhuǎn) 所以群落內(nèi)部物質(zhì)是單向流動的 科目三考試科目3實際道路考試技巧 視頻教程 科目四考試科目四模擬考試題C1科目四仿真考試 自主檢測一 判斷題1 生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動是單向的 且是逐級遞減的 答案 2 相鄰兩個營養(yǎng)級的能量傳遞效率不會小于10 也不會大于20 答案 3 研究能量流動 可合理設(shè)計人工生態(tài)系統(tǒng) 高效利用能量 答案 4 研究能量流動 可調(diào)整能量流動關(guān)系 使生產(chǎn)者固定的能量全部流向人類 答案 5 參與循環(huán)的物質(zhì)是組成生物體的各種化合物 答案 6 物質(zhì)和能量都是往復(fù)循環(huán) 重復(fù)利用的 答案 二 選擇題7 用于初級消費者各器官 組織的生長和繁殖新的個體的能量叫做次級生產(chǎn)量 次級生產(chǎn)量實際上是 A 初級消費者攝取的能量B 初級消費者同化的能量C 攝取的能量減去呼吸消耗的能量D 攝取的能量減去糞便量 再減去呼吸消耗的能量 解析 次級生產(chǎn)量消費者保存在其體內(nèi)的能量 也就是同化量 呼吸量 而同化量 攝入量 糞便量 未同化 故選D 答案 D 8 第一營養(yǎng)級固定的總能量是a 第一營養(yǎng)級呼吸消耗的能量是b 第二營養(yǎng)級固定的能量是c 則第一營養(yǎng)級可提供給生態(tài)系統(tǒng)中的其他生物利用的能量是 A aB a bC cD b c 解析 第一營養(yǎng)級提供給生態(tài)系統(tǒng)的能量即生產(chǎn)者的同化量減去生產(chǎn)者自身呼吸消耗的能量 故選B 答案 B 9 如圖是1000年 2000年地球大氣中的CO2含量 ppm 和每平方米熱量 W m2 的關(guān)系圖 如圖 CO2含量從1860年第二次工業(yè)革命開始前后迅速上升 至1950年前后 上升曲線已幾乎成直線態(tài)勢 下列有關(guān)敘述中正確的是 A 碳在生物群落與無機環(huán)境之間的循環(huán)主要是以CO2和有機物的形式進行的B 從圖中可以看出 溫室效應(yīng)與工業(yè)革命以后CO2濃度的升高有直接關(guān)系C CO2含量迅速上升的主要原因是伐木毀林 光合作用吸收CO2減少引起的D 通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)培育速生林是保持大氣中CO2含量穩(wěn)定的唯一措施 答案 B 三 非選擇題10 2011 南昌模擬 如圖甲表示某生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)的部分圖解 其中A B C D構(gòu)成生物群落 圖乙表示此生態(tài)系統(tǒng)生物群落中的碳循環(huán)流動部分過程 請回答 1 碳在無機環(huán)境與生物群落之間以及生物群落內(nèi)部分別以 形式進行流動 2 從生態(tài)系統(tǒng)的成分看 乙圖中能發(fā)生 過程的生物相當(dāng)于甲圖中的 一般 過程對于甲圖中A而言 發(fā)生的場所是 填細胞結(jié)構(gòu) 3 生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)伴隨著能量流動 若甲圖補充D B 假設(shè)B獲得的總能量為a 其中由A供能的比例為x 則按最低傳遞效率計算 D同化的總能量 y 與x的函數(shù)關(guān)系式為 4 據(jù)乙圖 當(dāng)某人進食后 的分泌量增加 可促進 進行 若此人為糖尿病患者 填序號 過程會加強 以補充能量的供應(yīng) 答案 1 CO2有機物 2 D線粒體 3 y 90ax 10a 4 胰島素 對應(yīng)學(xué)生用書P200 考點1生態(tài)系統(tǒng)的能量流動1 能量流動的特點 1 生態(tài)系統(tǒng)中能量的源頭是太陽能 生態(tài)系統(tǒng)的能量流動是從綠色植物通過光合作用固定太陽能開始的 2 能量流動的途徑是食物鏈和食物網(wǎng) 能量的變化情況是 太陽光能 生物體中的化學(xué)能 熱能 因此熱能是能量流動的最終歸宿 能量以有機物為載體 以有機物中的化學(xué)能形式沿食物鏈流動 3 流入生態(tài)系統(tǒng)的總能量是指全部生產(chǎn)者所固定下來的太陽能的總量 4 流入各級消費者的總能量是指各級消費者在進行同化作用時所同化的物質(zhì)中含有的能量總量 5 能量流動是單向的原因 食物鏈各營養(yǎng)級的順序是不可逆轉(zhuǎn)的 這是長期自然選擇的結(jié)果 6 能量在流動中逐漸遞減的原因是 第一 各營養(yǎng)級的生物都會因細胞呼吸消耗相當(dāng)大的一部分能量 第二 各營養(yǎng)級總有一部分生物未被下一營養(yǎng)級的生物所利用 7 能量的傳遞效率為10 20 的含義是指 輸入到一個營養(yǎng)級的能量中大約只有10 20 流動到下一個營養(yǎng)級 這里 輸入到一個營養(yǎng)級的能量 應(yīng)是指流入這個營養(yǎng)級的總能量 流動到下一個營養(yǎng)級 應(yīng)是指下一個營養(yǎng)級同化的總能量 2 能量流動的圖解 3 生態(tài)金字塔 能量流動模型 典例1 2011 河北唐山一模 在某草原生態(tài)系統(tǒng)能量流動過程中 假設(shè)羊攝入體內(nèi)的能量為n 羊糞便中的能量為36 n 呼吸作用散失的能量為48 n 則 A 羊同化的能量為64 nB 儲存在羊體內(nèi)的能量為52 nC 由羊流向分解者的能量為16 nD 由羊流向下一營養(yǎng)級的能量為64 n 解析 羊同化量 攝入量 糞便中的能量 64 n 儲存在羊體內(nèi)的能量 同化量 呼吸作用散失量 16 n 根據(jù)能量流動傳遞效率10 20 故由羊流向下一營養(yǎng)級的能量為 10 20 64 n 答案 A 1 食物網(wǎng)中 能量傳遞效率是指某營養(yǎng)級流向各食物鏈下一營養(yǎng)級的總能量占該營養(yǎng)級的比例 如 2 能量流動的分析方法 1 定量不定時分析 流入某一營養(yǎng)級的一定量的能量在足夠長的時間內(nèi)的去路可有三條 自身呼吸消耗 流入下一營養(yǎng)級 被分解者分解利用 2 定量定時分析 流入某一營養(yǎng)級的一定量的能量在一定時間內(nèi)的去路可有四條 自身呼吸消耗 流入下一營養(yǎng)級 被分解者分解利用 未被自身呼吸消耗 也未被下一營養(yǎng)級和分解者利用 即 未利用 如果是以年為單位研究 這部分的能量將保留到下一年 舉一反三1 2011 陜西高新區(qū)一中模擬 下圖是能量流動的圖解 對此圖解的理解錯誤的是 A 圖中方框的大小可表示該營養(yǎng)級生物所具有的能量的多少B 該圖中C所具有的能量為B的10 20 C 該圖中的A表示流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的總能量D 圖中A具有的能量等于B C D的能量之和 解析 生態(tài)系統(tǒng)能量流動過程中 能量流動是單向的 逐級遞減的 能量傳遞效率為10 20 圖中A為生產(chǎn)者 其固定的太陽能是流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的總能量 A具有的能量大于B C D的能量之和 答案 D 2 2011 浙江寧波八校聯(lián)考 科學(xué)家對生活在某生態(tài)系統(tǒng)的一個蜘蛛種群的能量進行定量分析 得出了能量流經(jīng)這種肉食動物的有關(guān)數(shù)據(jù)如下圖所示 能量以種群的質(zhì)量表示 下列敘述正確的是 被蜘蛛吃下未被蜘蛛同化的能量屬于上一營養(yǎng)級同化量中的一部分 在食物鏈中 蜘蛛至少位于第三營養(yǎng)級 圖中X代表用于蜘蛛生長 發(fā)育和繁殖的能量 根據(jù)圖中的數(shù)據(jù)不能算出獵物種群和蜘蛛間的能量傳遞效率A B C D 解析 被蜘蛛吃下未被蜘蛛同化的能量屬于上一營養(yǎng)級同化量中的一部分 蜘蛛是肉食動物 至少是次級消費者 位于第三營養(yǎng)級 圖中X是同化量中減去呼吸消耗的 代表用于蜘蛛生長 發(fā)育和繁殖的能量 獵物種群和蜘蛛間的能量傳遞效率是用蜘蛛的同化量除以獵物種群的同化量 儲存在獵物種群有機物中的能量不是獵物種群的同化量的全部 不能算出獵物種群和蜘蛛間的能量傳遞效率 答案 A 3 2011 青島模擬 在如圖食物網(wǎng)中 a表示動物性食物所占比例 若鳥要使體重增加x 至少需要生產(chǎn)者量為y 那么x與y的關(guān)系可表示為 A y 90 xa 10 xB y 20 xa 5xC y 20 xa 5xD y 100 xa 10 x 解析 根據(jù)能量流動效率為10 20 如果能量流動效率為20 則y為 xa 20 20 x 1 a 20 20 xa 5x 如果能量流動效率為10 則y為xa 10 10 x 1 a 10 90 xa 10 x 所以20 xa 5x y 90 xa 10 x 答案 C 考點2生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)1 物質(zhì)循環(huán) 1 物質(zhì) 組成生物體的C H O N P S等化學(xué)元素 硫循環(huán) 氮循環(huán) 2 物質(zhì)循環(huán)與能量流動的關(guān)系 典例2 2011 黃岡調(diào)考 小李高中畢業(yè)回到農(nóng)村利用所學(xué)的生態(tài)學(xué)知識 在自家庭院搞了一個小生態(tài)農(nóng)業(yè) 他在約167平方米的土地上 地下種天麻 地面養(yǎng)蘑菇和密環(huán)菌 空中架箱養(yǎng)蚯蚓 頂上搭葡萄架 需光的采光 不需光的享陰涼 各取所需 生活在各自的生態(tài)位置上 同時用蚯蚓喂雞 雞糞喂豬 豬糞匯集變沼氣 沼氣點燈做飯 沼渣做肥料 最大限度地利用了物質(zhì)和能量 使這點土地產(chǎn)生出了年產(chǎn)值幾萬元的收入 請據(jù)此回答 1 此生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)者是 消費者是 分解者是 2 該生態(tài)系統(tǒng)體現(xiàn)了 和 的多級利用 使系統(tǒng)中 和 的轉(zhuǎn)化率達到最高程度 3 請你設(shè)計繪出該生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)和能量流動簡圖 解析 1 由題干信息可知 天麻 葡萄等進行光合作用的綠色植物為生產(chǎn)者 雞 豬等直接或間接地以綠色植物為食的動物為消費者 蚯蚓 蘑菇和密環(huán)菌等為分解者 2 該生態(tài)系統(tǒng)為良性循環(huán)的生態(tài)農(nóng)業(yè)體系 體現(xiàn)了物質(zhì) 能量的多級利用 提高了物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)化率與利用率 3 繪制該生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)和能量流動簡圖時 易錯處在于能量流動圖 考生常常受食物鏈的定式影響 使能量流動描繪不全 答案 1 天麻 葡萄雞 豬蚯蚓 蘑菇和密環(huán)菌 2 物質(zhì)能量物質(zhì)能量 3 見下圖 繪制能量流動與物質(zhì)循環(huán)圖的要點由于物質(zhì)在生物群落內(nèi)部可循環(huán)流動 反復(fù)利用 而能量只能是單向流動 因而在生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部繪制能量流動圖時 生產(chǎn)者只有來自太陽能的箭頭 不會有消費者及分解者或無機環(huán)境傳來的能量 只有當(dāng)論及物質(zhì)循環(huán)時 才可能存在 相互傳遞 的 箭頭 另外 只要兩者之間有有機物傳遞 便伴隨著能量的傳遞 若傳遞的是無機物則不包含能量 此時所需能量不在無機物中 的傳遞 僅表示物質(zhì)循環(huán) 舉一反三1 下圖中甲 乙 丙分別代表人體液中物質(zhì)交換 食物網(wǎng)中能量流動 生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的示意圖 以下說法正確的是 A 甲圖D與B間不能直接進行物質(zhì)交換 D與A之間才能直接進行物質(zhì)交換B 因捕食關(guān)系而建立的食物鏈中 能量最少的是丙圖中的B所處的營養(yǎng)級C 乙圖中B從上一營養(yǎng)級獲得的能量中 C占的比例為a B體重增加x 至少需要A的量為y 則 y 20ax 5xD 從研究內(nèi)容來看 甲 乙和丙分別屬于生命系統(tǒng)的個體水平 群落水平和群落水平 解析 甲圖中A是組織液 B是淋巴 C為血漿 D是細胞內(nèi)液 淋巴細胞的內(nèi)液可與淋巴進行物質(zhì)交換 丙圖中的B是分解者 乙圖中B體重增加x 來自C的比例為a 直接來自A的比例1 a 得出兩個等式 Y1 1 5 1 5 Xa Y2 1 5 X 1 a Y1 25Xa Y2 5X 5Xa 所以 Y 25Xa 5X 5Xa 20ax 5x 乙不包括分解者 所以不能為群落水平 答案 C 2 2010 廣東高考 氣候變化與生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)密切相關(guān) 下表為A B兩個不同時期陸地生態(tài)系統(tǒng)與大氣環(huán)境的碳交換情況 1 生態(tài)系統(tǒng)中碳的吸收主要是通過 作用實現(xiàn)的 碳的釋放主要是通過 作用實現(xiàn)的 2 表中 時期的生態(tài)系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài) 原因是 3 由于過度的人工碳排放 破壞了生態(tài)系統(tǒng)的 導(dǎo)致大氣中 增加并引起全球氣候變化 4 人們正在積極開發(fā)新能源以減少碳排放 如 葉綠素太陽能電池 是模仿類囊體吸收光能的特征而制造的 類囊體吸收光能的過程發(fā)生在光合作用的 階段 又如經(jīng)改造的藍藻能在細胞內(nèi)將光合作用產(chǎn)生的 直接發(fā)酵轉(zhuǎn)化為燃料乙醇 解析 本題考查物質(zhì)循環(huán) 碳循環(huán) 的相關(guān)知識 碳循環(huán)中CO2是通過光合作用進入生物群落的 然后通過呼吸作用返回?zé)o機環(huán)境中 答案 1 光合呼吸 2 A碳吸收量等于碳釋放量 3 穩(wěn)定性CO2 4 光反應(yīng)葡萄糖 考點3探究 土壤微生物的分解作用 1 提出問題結(jié)合自己的生活經(jīng)歷 列舉土壤微生物分解作用的實例 提出想探究的問題 例如 落葉在土壤中能被分解掉 這究竟主要是土壤的物理化學(xué)因素的作用 還是土壤中微生物的作用呢 2 作出假設(shè)假設(shè)既可以是基于已有的知識或經(jīng)驗作出的解釋 也可以是想象或猜測 要大膽提出假設(shè) 通過討論修正自己的假設(shè) 3 制訂計劃首先 要確定實驗變量是什么 需要控制的變量有哪些 如何控制這些變量 等等 其次 要確定探究的地點或場所是在野外還是在實驗室中 第三 設(shè)計實驗方案 教材中提供了兩則案例 可供參考 4 實施計劃 探究過程 結(jié)果及結(jié)論 典例3 2010 泰州聯(lián)考 同學(xué)們在課外活動中發(fā)現(xiàn)植物的落葉在土壤里會逐漸腐爛 形成腐殖質(zhì) 他們猜測落葉的腐爛是由于土壤微生物的作用 不同生態(tài)系統(tǒng)的土壤微生物分解能力不同 并設(shè)計了實驗進行驗證 1 實驗設(shè)計首先要遵循的是 原則和 原則 2 以帶有同種落葉的土壤為實驗材料 均分為A和B 實驗時A不做處理 自然狀態(tài) B用塑料袋包好 放在60 的恒溫箱中滅菌1小時 B處理的目的是 3 2 中實驗的自變量是 因變量是 無關(guān)變量是 至少寫出兩點 4 如果同學(xué)們的猜測是正確的 若干天后 2 中B組的落葉 5 如果同學(xué)們用帶有相同量同種植物落葉的凍土苔原和熱帶雨林的等量土壤為實驗材料 分別模擬原生態(tài)系統(tǒng)的無機環(huán)境條件進行C組和D組的實驗 定期抽樣檢測樣品土壤中未腐爛的落葉的含量 請根據(jù)預(yù)期結(jié)果在上圖中繪出相應(yīng)的曲線 解析 由題意可知該實驗的目的是驗證落葉的腐爛是由于土壤微生物的作用 實驗的自變量是土壤中微生物的有無 因變量是落葉的腐爛程度 為遵循生物實驗設(shè)計的對照原則和單一變量原則 所以應(yīng)盡量減少無關(guān)變量對實驗的影響 如土壤溫度 濕度 pH 落葉的種類和大小等 在繪制曲線時 應(yīng)注意以下幾點 明確橫坐標和縱坐標的意義 其中縱坐標為未腐爛的落葉量 兩曲線的起點相同 注意縱坐標初始值不為0 由于微生物的分解作用 兩曲線呈下降趨勢 且D組下降速度較C組快 隨時間延長 微生物的數(shù)量增多 故兩曲線的下降趨勢是由慢到快 答案 1 單一變量對照 2 殺死土壤微生物 同時避免土壤理化性質(zhì)的改變 3 土壤微生物 作用 的有無落葉的腐爛程度土壤溫度 含水量 pH 落葉的種類和大小等 合理即可 4 腐爛程度小于對照組 5 如圖 1 土壤中存在種類 數(shù)目繁多的細菌 真菌等微生物 它們在生態(tài)系統(tǒng)中的成分為分解者 2 分解者的作用是將環(huán)境中的有機物分解為無機物 其分解速度與環(huán)境中的溫度 水分等生態(tài)因子相關(guān) 3 探究活動最好在實驗室中進行 以便控制變量 避免環(huán)境中不可控制的因素的影響 4 各地氣候與環(huán)境等因素不同 微生物的分解落葉能力也不同 需要的時間有差異 一般需要溫暖 濕潤的條件 舉一反三1 2010 南京模擬 下圖表示a b c三地區(qū)森林土壤有機物分解狀況 則分解者的作用強弱是 A a b cB c b aC c b aD a c b 解析 由題意可知 土壤中有機物量指的是未被分解者分解的有機物的數(shù)量 由圖可知 a的數(shù)量少 分解的落葉量最多 b次之 c數(shù)量最多 分解的落葉量最少 由此可推知 分解落葉的能力a b c 答案 A 2 為了驗證土壤中的微生物可以分解淀粉 取兩只燒杯甲和乙 都放入等量的淀粉溶液20mL 甲中加入30mL制備好的土壤浸出液 乙中放入等量的蒸餾水 在適宜的溫度下放置7天 然后從甲中取出等量的溶液放入A1 A2試管 從乙中也取出等量的溶液放入試管B1 B2 在A1 B1中加入碘液 在A2和B2中加入斐林試劑并加熱 下列對該實驗結(jié)果的預(yù)測不正確的是 多選 A A1和B1都會有藍色出現(xiàn) 而且顏色深淺一致B A2有磚紅色沉淀出現(xiàn) B2無磚紅色沉淀出現(xiàn)C A2和B2都有磚紅色沉淀出現(xiàn)D 以上結(jié)果都不正確 解析 因為該實驗屬于驗證性實驗 目的是驗證土壤中的微生物可以分解淀粉 所以單一變量變是甲 乙兩燒杯中是否放入土壤浸出液 由于甲中有還原糖生成 乙中無還原糖 所以在A2中有磚紅色沉淀生成 而B2中沒有磚紅色沉淀生成 答案 ACD 對應(yīng)學(xué)生用書P204 易錯點1 對能量流動的過程和特點不理解典例1下列有關(guān)生態(tài)系統(tǒng)能量流動的敘述中 正確的是 A 一種蜣螂專以大象糞為食 則該種蜣螂最多能獲取大象所同化能量的20 B 當(dāng)狼捕食兔子并同化為自身的有機物時 能量就從第一營養(yǎng)級流入第二營養(yǎng)級C 生產(chǎn)者通過光合作用合成有機物 能量就從非生物環(huán)境流入生物群落D 生態(tài)系統(tǒng)的能量是伴隨物質(zhì)而循環(huán)利用的 錯因分析 易錯選A 蜣螂以大象糞便為食 那么 大象同化的能量沒有被蜣螂獲得 因為糞便為食物殘渣 是未被同化的成分 正確解答 狼捕食兔子則是能量從第二營養(yǎng)級流入到了第三營養(yǎng)級 光合作用合成有機物的同時把非生物環(huán)境中的光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能而進入了生物群落 生態(tài)系統(tǒng)的能量流動伴隨著物質(zhì)循環(huán) 但不能循環(huán)利用 選C 以下表示動物利用食物的過程 正確的分析是 A 此食物鏈含有4個營養(yǎng)級B 食物中的能量直接來自光能C 食草哺乳動物 值一般低于食肉哺乳動物D 哺乳動物的 值一般為10 20 解析 上圖只是表示動物利用食物的過程 不是食物鏈因此談不上包含幾個營養(yǎng)級 此食物可以是動物也可以是植物 因此能量不一定直接來自光能 食草哺乳動物的糞便中一般仍有大量有機物 如植物纖維等 所以食草哺乳動物 值一般低于食肉哺乳動物 能量傳遞效率指的是兩個相鄰營養(yǎng)級同化固定的能量之比 即 上一營養(yǎng)級的同化量 答案 C 易錯點2 不能依據(jù)能量流動的規(guī)律進行有關(guān)計算典例2在1957年 美國的生態(tài)學(xué)家對佛羅里達州的銀泉進行了生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)級和能量流動情況的