能量流動和物質(zhì)循環(huán)、生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)及其調(diào)節(jié) 課件(共77張PPT)

第31講能量流動和物質(zhì)循環(huán)、生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)及其調(diào)節(jié)回歸教材夯實雙基一、生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動1．含義：指在生態(tài)系統(tǒng)中，能量不斷沿著________________________________________________的方向流動。2．渠道：沿______________________依次傳遞。太陽→植物→植食動物→肉食動物→頂位肉食動物食物鏈的營養(yǎng)級3．過程分析(1)輸入生態(tài)系統(tǒng)的總能量：__________________________。(2)起點：從______________________開始。(3)每個營養(yǎng)級能量的去路是：___________、下一營養(yǎng)級同化、分解者分解和未利用。生產(chǎn)者固定的太陽能生產(chǎn)者固定的太陽能呼吸消耗(4)結果：最終以_______的形式耗散到周圍的空間中去。4．特點(1)___________________：能量只能從前一營養(yǎng)級流向后一營養(yǎng)級，而不能反向流動。(2)逐級遞減：傳遞效率為________________。熱能單方向、不可逆10%～20%思考感悟能量在流動過程中以什么形式存在？【提示】以有機物中化學能的形式存在。二、生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)1．含義：生態(tài)系統(tǒng)中的無機物在相對封閉的循環(huán)圈中____________________的過程。2．特點：參與循環(huán)的物質(zhì)數(shù)量________，而且可以得到重復利用。周而復始、往復循環(huán)恒定3．碳的全球循環(huán)(1)在無機環(huán)境與生物群落之間的循環(huán)形式：二氧化碳。(2)路線：大氣圈→植物和動物→分解者→大氣圈。三、生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)及其調(diào)節(jié)1．生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)：生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展到一定的階段，它的結構和功能能夠保持相對穩(wěn)定，表現(xiàn)出_____________________________________。2．穩(wěn)態(tài)的原因：生態(tài)系統(tǒng)具有___________________。物種多樣化、結構復雜化和功能完善化自我調(diào)節(jié)功能3．穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)：反饋調(diào)節(jié)(1)負反饋：_____________最初發(fā)生變化的那種成分所發(fā)生的變化→結果：使生態(tài)系統(tǒng)_______穩(wěn)定。(2)正反饋：_______最初發(fā)生變化的那種成分所發(fā)生的變化→結果：使生態(tài)系統(tǒng)______穩(wěn)態(tài)。抑制或減弱保持加速遠離4．生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)的破壞(1)破壞原因：___________超過一定的限度，生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性受到破壞。(2)破壞因素：自然因素和_____因素。(3)對生產(chǎn)生活的啟示：人類活動除了要講究經(jīng)濟效益和社會效益外，還要特別注意________________________。外來干擾人為生態(tài)效益和生態(tài)后果高頻考點深度剖析考點一能量流動考點突破1．能量流動過程包括能量的輸入、傳遞、轉化和散失等過程輸入傳遞轉化散失生產(chǎn)者固定的太陽能(不是照射到生態(tài)系統(tǒng)的總能量)沿食物鏈(網(wǎng))由上一營養(yǎng)級傳遞給下一營養(yǎng)級太陽能→有機物中化學能→熱能最終以熱能形式散失4．能量流動特點的原因分析(1)單向流動①能量流動是沿食物鏈進行的，食物鏈中各營養(yǎng)級之間的捕食關系是長期自然選擇的結果，是不可逆轉的。②各營養(yǎng)級通過呼吸作用所產(chǎn)生的熱能不能被生物群落重復利用，因此能量流動無法循環(huán)。(2)逐級遞減①各營養(yǎng)級生物都會因呼吸作用消耗大部分能量。②各營養(yǎng)級的能量都會有一部分流入分解者，包括未被下一營養(yǎng)級生物利用的部分。特別提醒(1)能量的輸入過程，絕大部分是通過綠色植物的光合作用，但在極少數(shù)特殊空間，如深海熱泉口生態(tài)系統(tǒng)，是通過特殊細菌的化能合成作用。(2)能量在食物鏈中的流動形式是有機物中的化學能。(3)根據(jù)能量流動的遞減原則，在建立與人類相關的食物鏈時，為了節(jié)約能量，應盡量縮短食物鏈。即時應用1．下圖表示某草原生態(tài)系統(tǒng)中能量流動圖解，①～④表示相關過程能量流動量。下列有關敘述正確的是(

)A．①是流入該生態(tài)系統(tǒng)的總能量B．分解者獲得的能量最少C．圖中②/①的值代表草→兔的能量傳遞效率D．③和④分別屬于草和兔同化量的一部分解析：選D。①表示草同化的能量流向下一營養(yǎng)級即兔的能量，草所固定的太陽能是流入該生態(tài)系統(tǒng)的總能量；圖中②/①的值代表兔→狐的能量傳遞效率；兔糞便中的能量是草同化的能量的一部分；在一個生態(tài)系統(tǒng)中分解者獲得的能量不一定是最少的。2．(2012·紹興質(zhì)檢)發(fā)生汶川大地震的龍門山地震帶是我國生物多樣性保護的關鍵區(qū)域，80%的大熊貓種群、我國近1/5的特有種子植物均分布于此。據(jù)不完全統(tǒng)計，地震后植被毀損達到30%以上，還出現(xiàn)了200m寬、1km長、30m厚的大型泥石流帶，如圖為地震毀損的某自然保護區(qū)在人為干預下恢復過程的能量流動圖[單位為103kJ/(m2·a)]。下列說法不正確的是(

)A．計算可知，肉食動物需補償輸入的能量值為5×103kJ/(m2·a)B．由圖可知營養(yǎng)級較高的生物，在這場地震中受到的影響較大C．在人為干預下，能量在第二營養(yǎng)級到第三營養(yǎng)之間的傳遞效率為15.6%D．流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的總能量是生產(chǎn)者固定的太陽能解析：選D。由圖可知該生態(tài)系統(tǒng)不能自給自足，需要外界能量的補償。肉食動物共需要能量為(2.1＋5.1＋0.05＋0.25)×103kJ/(m2·a)，其中從植食動物獲得2.5×103kJ/(m2·a)，因此還需要外界補償能量為5×103kJ/(m2·a)，故A正確；營養(yǎng)級越高的生物需要消耗的能量就越多，因此受到的影響也就越大，故B正確；植食動物(第二營養(yǎng)級)獲得的總能量為16×103kJ/(m2·a)，流入第三營養(yǎng)級的能量為2.5×103kJ/(m2·a)，因此能量傳遞效率為2.5×103/16×103×100%＝15.6%，故C正確；流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的總能量是生產(chǎn)者固定的太陽能與外界補償?shù)哪芰恐停蔇錯誤。考點二生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)的實例——碳循環(huán)由圖分析：1．大氣中CO2的來源(1)生產(chǎn)者、消費者的呼吸作用；(2)分解者的分解作用；(3)化學燃料的燃燒。2.目前由于碳循環(huán)平衡被打破，對形成溫室效應的分析(1)大氣中CO2含量持續(xù)增加的原因①工廠、汽車、飛機、輪船等對化學燃料的大量使用，向大氣中釋放大量的CO2。②森林、草原等植被大面積的破壞，大大降低了對大氣中CO2的調(diào)節(jié)能力。(2)危害①加快極地冰川融化，導致海平面上升，對陸地生態(tài)系統(tǒng)和人類的生存構成威脅。②改變了降雨和蒸發(fā)機制，影響農(nóng)業(yè)和糧食資源生產(chǎn)。(3)緩解措施①植樹造林，增加綠地面積。②開發(fā)清潔能源，減少化學燃料燃燒。易誤警示(1)碳在無機環(huán)境與生物群落之間傳遞時，只有生產(chǎn)者與無機環(huán)境之間的傳遞是雙向的，其他各成分間的傳遞均是單向的。(2)大氣中的碳元素進入生物群落，主要是綠色植物的光合作用，此外還有硝化細菌等的化能合成作用。3．物質(zhì)循環(huán)與能量流動的關系項目能量流動物質(zhì)循環(huán)形式以有機物為載體主要是無機物特點單向傳遞、逐級遞減往復循環(huán)范圍生物群落生物圈(全球性)聯(lián)系同時進行、相互依存、不可分割(1)能量的固定、儲存、轉移和釋放，離不開物質(zhì)的合成和分解(2)物質(zhì)是能量沿食物鏈(網(wǎng))流動的載體(3)能量是物質(zhì)在生態(tài)系統(tǒng)中往復循環(huán)的動力即時應用3．如圖是某生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)示意圖，其中D為大氣，a～d代表發(fā)生在生物體內(nèi)的生理作用，A、B、C代表生態(tài)系統(tǒng)的不同生物。以下敘述不正確的是(

)A．通過a過程太陽便進入了生物群落B．在這個生態(tài)系統(tǒng)中，C所含的能量最多C．b、c、d過程將CO2釋放到大氣中D．此圖中包含了該生態(tài)系統(tǒng)的全部成分解析：選D。此圖中缺少太陽能、水分、無機鹽等非生物的物質(zhì)和能量。4．(2012·溫州十校聯(lián)考)環(huán)境問題是全世界人們密切關注的問題，以低耗能、低污染、低排放為基礎的低碳經(jīng)濟模式越來越成為促進國家經(jīng)濟持續(xù)增長和可持續(xù)發(fā)展的重要經(jīng)濟模式。下列說法正確的是(

)A．大氣中CO2的來源之一是生物細胞的呼吸作用，人體細胞需氧呼吸與厭氧呼吸都能產(chǎn)生CO2B．大氣中CO2進入生物群落的方式只能是植物的光合作用C．C是構成生物體的最基本元素，C、H、O、N是構成細胞的主要元素，核酸、酶、果糖、油脂中都含有這四種元素D．20世紀以后，主要是煤、石油和天然氣的大量燃燒，致使CO2的全球平衡受到嚴重干擾，大氣中的CO2量急劇增加解析：選D。人體細胞的厭氧呼吸只產(chǎn)生乳酸。除了植物的光合作用能固定二氧化碳外，光合細菌和藍細菌等生物的光合作用、一些微生物的化能合成作用也能固定二氧化碳。糖類物質(zhì)(如果糖)只由C、H、O三種元素組成。大氣中的CO2量急劇增加，主要是化石燃料的大量燃燒。1．對生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)的理解生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)是生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展到一定階段，它的結構和功能能夠保持相對穩(wěn)定時，表現(xiàn)出來的保持或恢復自身結構和功能相對穩(wěn)定的能力?？梢詮囊韵聨讉€方面理解：考點三生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)及其調(diào)節(jié)(1)結構的相對穩(wěn)定：生態(tài)系統(tǒng)中動、植物種類及數(shù)量保持相對穩(wěn)定。變化如圖所示。(2)功能的相對穩(wěn)定：生物群落中物質(zhì)和能量的輸入量與輸出量保持相對平衡。(3)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)是系統(tǒng)內(nèi)部自我調(diào)節(jié)的結果，這種自我調(diào)節(jié)主要是依靠群落內(nèi)部種間關系及種內(nèi)斗爭來實現(xiàn)的。2．生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)——反饋調(diào)節(jié)生態(tài)系統(tǒng)通過反饋調(diào)節(jié)達到其穩(wěn)態(tài)。反饋調(diào)節(jié)分為正反饋和負反饋兩種。其中負反饋調(diào)節(jié)在生態(tài)系統(tǒng)中普遍存在，是生態(tài)系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)能力的基礎，也是生態(tài)系統(tǒng)的主要調(diào)節(jié)方式。兩者比較如下：比較項目正反饋負反饋模型圖解比較項目正反饋負反饋調(diào)節(jié)方式加速最初發(fā)生變化的那種成分所發(fā)生的變化抑制或減弱最初發(fā)生變化的那種成分所發(fā)生的變化結果使生態(tài)系統(tǒng)常常遠離穩(wěn)態(tài)有利于生態(tài)系統(tǒng)保持相對穩(wěn)定比較項目正反饋負反饋實例分析草原上食草動物與植物的平衡3.提高生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)的措施(1)控制生態(tài)系統(tǒng)的干擾程度，對生態(tài)系統(tǒng)的利用應該適度，不應該超出其自我調(diào)節(jié)能力。(2)對人類利用強度較大的生態(tài)系統(tǒng)應實施相應的物質(zhì)和能量的投入，保證生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部結構和功能的協(xié)調(diào)。即時應用5．(2012·北京西城區(qū)高三抽樣)在某一動物種類豐富的森林中，消費者、分解者的種類和數(shù)量基本保持穩(wěn)定，下列有關敘述錯誤的是(

)A．能量流動和物質(zhì)循環(huán)保持動態(tài)平衡B．食物鏈和食物網(wǎng)數(shù)量保持相對穩(wěn)定C．各類生物所含有的能量值基本不變D．各種群的年齡結構維持增長型解析：選D。在一個穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)中，能量流動和物質(zhì)循環(huán)是保持動態(tài)平衡的，食物鏈和食物網(wǎng)保持相對的穩(wěn)定，各個營養(yǎng)級的能量也基本不變。各個種群的數(shù)量保持穩(wěn)定，說明是處在穩(wěn)定型的年齡結構，而不是增長型。6．如圖為生態(tài)系統(tǒng)中的反饋調(diào)節(jié)示意圖，請據(jù)圖回答下列問題：(1)圖A中，甲、乙、丙可以構成一條食物鏈，作為一個完整的生態(tài)系統(tǒng)，除了圖A中所示的成分外，還應該包括________和________。(2)圖B為某湖泊的生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)生的某種調(diào)節(jié)活動，這種調(diào)節(jié)導致的最終結果是__________________________。(3)圖A和圖B這兩種反饋調(diào)節(jié)方式分別是：A________，B________。答案：(1)分解者非生物的物質(zhì)和能量(2)加速破壞該生態(tài)系統(tǒng)原有的穩(wěn)態(tài)(3)負反饋調(diào)節(jié)正反饋調(diào)節(jié)調(diào)整能量流動的方案運用生態(tài)學原理來解釋、解決生物學問題是常見題型，解決這類問題的突破口是能量流動、物質(zhì)循環(huán)以及兩者間的關系。在生態(tài)方面的應用中，主要有以下兩方面的實例：方法體驗1．調(diào)整能量流動的方向，使其流向?qū)θ祟愑幸娴牟糠?1)草原上放養(yǎng)一些牲畜：由于人類不能直接利用牧草中的能量，因此放養(yǎng)一些草食性動物，使儲存在牧草中的能量經(jīng)草食性動物流向人類。(2)農(nóng)田中除草、除蟲：田間雜草與農(nóng)作物之間屬于競爭關系，會和農(nóng)作物爭奪空間和資源；作物害蟲與農(nóng)作物屬于捕食或寄生關系?？梢姡镩g雜草和作物害蟲都將導致一部分能量流向?qū)θ祟悷o益的部分，因此除草、除蟲有助于調(diào)整能量的流向，使其流向?qū)θ祟愑幸娴牟糠帧?．能量多級利用建立生態(tài)農(nóng)業(yè)，一方面可使能量多級利用，另一方面可實現(xiàn)物質(zhì)循環(huán)。所謂能量多級利用，指的是使生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)和能量分層次多級利用，使生產(chǎn)一種產(chǎn)品時產(chǎn)生的有機廢物，成為另一種產(chǎn)品的投入，使廢物資源化，從而提高能量的轉化效率。根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動規(guī)律，要提高能量的利用率，可以在實際生活中借鑒下面的一些措施：①盡量縮短食物鏈；②充分利用生產(chǎn)者；③充分利用分解者，如利用秸稈培育食用菌、利用植物殘體生產(chǎn)沼氣等。

目前在我國農(nóng)村，農(nóng)作物秸稈大多被直接燃燒，還有一部分被隨意堆放，浪費嚴重，利用率低。如圖甲是某科技小組的同學針對農(nóng)作物秸稈浪費和閑置情況，設計出的以沼氣為紐帶，聯(lián)動農(nóng)作物種植、養(yǎng)魚、養(yǎng)雞等產(chǎn)業(yè)的生態(tài)農(nóng)業(yè)良性循環(huán)系統(tǒng)。請據(jù)圖分析回答：例(1)該生態(tài)系統(tǒng)中生產(chǎn)者是________；沼渣能為生產(chǎn)者提供__________。(2)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性較低，原因是__________；其群落在空間結構上包括________和水平結構。(3)燃燒沼氣為雞舍增加照明時間，可以明顯增加產(chǎn)蛋量，這屬于__________調(diào)節(jié)方式。(4)如圖乙是能量流經(jīng)雞種群的示意圖，其中A表示雞的攝入量，D表示雞自身的呼吸消耗量，那么B中的能量表示__________；此生態(tài)系統(tǒng)能量流動的特點是____________________。(5)此生態(tài)農(nóng)業(yè)比傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)有哪些明顯的優(yōu)勢？__________________________。【解析】農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中生物種類少，營養(yǎng)結構簡單，抵抗力穩(wěn)定性低。群落的空間結構包括垂直結構和水平結構。雞受到光線的刺激，將興奮傳給下丘腦，下丘腦分泌促性腺激素釋放激素作用于垂體，垂體分泌促性腺激素，促進卵巢分泌雌激素，增加產(chǎn)蛋量，故這種調(diào)節(jié)為神經(jīng)—體液調(diào)節(jié)。攝入量＝同化量＋糞便中能量，D表示自身的呼吸消耗量，故B為同化量。生態(tài)農(nóng)業(yè)是指運用生態(tài)學原理，建立起的多層次、多功能的綜合生產(chǎn)體系，此體系可實現(xiàn)能量的多級利用和物質(zhì)循環(huán)的再生?！敬鸢浮?/p>

(1)農(nóng)作物無機鹽(或礦質(zhì)元素)(2)生物種類少(或營養(yǎng)結構簡單)垂直結構(3)神經(jīng)—體液(4)雞的同化量逐級遞減、單向流動(5)實現(xiàn)了廢物資源化、能量多級利用、減輕了對環(huán)境的污染等對能量流動問題分析不全面

在1957年，美國的生態(tài)學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調(diào)查，下表是調(diào)查結果。表中的①、②、③、④分別表示不同的營養(yǎng)級，⑤為分解者。表中NP＝GP－R。下列敘述中正確的是(

)易錯警示例1生物同化作用所固定的能量(GP)生物體貯存著的能量(NP)生物呼吸消耗的能量(R)①15.912.6813.23②871.27369.69501.58③0.880.340.54④141.2062.0779.13⑤211.8519.26192.59A.生態(tài)系統(tǒng)能量流動的渠道可能是

B．能量在第三營養(yǎng)級和第四營養(yǎng)級間的傳遞效率約為5.5%C．若本生態(tài)系統(tǒng)維持現(xiàn)在能量輸入、輸出水平，則有機物總量會減少D．④同化作用所固定的能量中，未被利用的有一部分殘留在其糞便中【常見錯誤】錯選A或D項。【錯因分析】錯選原因如下表：易錯選項錯因分析A項概念不清，審題不細。由于對食物鏈概念理解不清及審題時沒有注意到“⑤為分解者”，只