生態(tài)系統(tǒng)的能量流動和物質(zhì)循環(huán)

生態(tài)系統(tǒng)的能量流動和物質(zhì)循環(huán)一、能量流動的過程過程輸入起點是傳遞J傳遞J途徑：和i形式：有機物中的和形式:太陽能一有機物中化學(xué)能藪刃經(jīng)細胞呼吸以形式散失圖解傳遞過程，見下圖。呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用（1）能量流動的源頭——太陽能。（2）能量轉(zhuǎn)化：太陽能一有機物中的一熱能（最終散失）。（3）流動形式：有機物中的。（4）散失途徑：呼吸作用，包括各個營養(yǎng)級自身的呼吸消耗以及分解者的呼吸作用。（5）能量散失的形式：。（6）箭頭由粗到細：表示流入下一營養(yǎng)級的能量o（7）隨營養(yǎng)級的升高，儲存在生物體內(nèi)的能量越來越少。TOC\o"1-5"\h\z［判一判］1.生態(tài)系統(tǒng)的能量流動指能量的輸入和輸出過程（）流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量是照射在生產(chǎn)者上的太陽能（）散失的熱能可以被生產(chǎn)者固定再次進入生態(tài)系統(tǒng)（）流經(jīng)第二營養(yǎng)級的總能量指次級消費者攝入到體內(nèi)的能量（）二、能量流動的特點和意義［判一判］1.生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動是單向的，且是逐級遞減的（）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%（）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（）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（）三、生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)［判一判］1.參與循環(huán)的物質(zhì)是組成生物體的各種化合物（）物質(zhì)循環(huán)的范圍是生物圈（）碳循環(huán)在生物群落和無機環(huán)境之間主要以有機物形式循環(huán)（）

化學(xué)燃料的大量燃燒是造成溫室效應(yīng)的主要原因物質(zhì)和能量都是往復(fù)循環(huán)，重復(fù)利用的物質(zhì)循環(huán)是能量流動的載體，能量流動是物質(zhì)循環(huán)的動力回扣教材教材93頁［問題探討］分析解決問題。2.教材93頁最下面能量流動的分析。教材94頁圖5-6和圖5-7并結(jié)合［思考與討論］理解能量流動過程。4.教材95頁圖5-8和［資料分析］理解能量流動的特點。5.教材97頁［調(diào)查］和［技能訓(xùn)練］提升能力。6.教材99頁生態(tài)農(nóng)業(yè)的有關(guān)知識。結(jié)合教材101頁圖5-11,解決教材100頁［思考與討論］幾個問題。8.教材101頁溫室效應(yīng)問題。9.教材102頁［探］土壤微生物的分解作用。10.教材98頁練習(xí)一中1,二中1；教材104頁練習(xí)一中1和4?？键c103提升綜合分析能力——生態(tài)系統(tǒng)的能量流動分析【典例引領(lǐng)】］(2010-【典例引領(lǐng)】］(2010-山東卷，6)以下表示動物利用食物的過程。食物寸①獲取量寸②食入量寸③同化量寸④有機物質(zhì)積累量未獲取量未食入量未同化量呼吸代謝消耗量正確的分析是()恒溫動物的④/③值一般高于變溫動物B.哺乳動物的③/①值一般為10%?20%C.提高圈養(yǎng)動物生長量一般需提高③/②值D.食肉哺乳動物的③/②值一般低于食草哺乳動物排雷(1)最高營養(yǎng)級能量去路只有3個方面，少了傳遞給下一營養(yǎng)級這一去路；(2)分解者分解作用的實質(zhì)仍然是呼吸作用；(3)流經(jīng)各營養(yǎng)級的總能量：對生產(chǎn)者而言強調(diào)關(guān)鍵詞“固定”而不能說“照射”，對各級消費者而言強調(diào)關(guān)鍵詞“同化”而不能說“攝入”；(4)根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動規(guī)律，要提高對能量的利用率，我們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充分地利用生產(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。散失能里流經(jīng)第上肯養(yǎng)級示意圖【考點剖析】散失能里流經(jīng)第上肯養(yǎng)級示意圖消費者攝入能量3)=消費者同化能量(b)+糞便中能量(c),即動物糞便中的能量不屬于該營養(yǎng)級同化的能量，應(yīng)為上一個營養(yǎng)級固定或同化的能量。消費者同化能量(團=呼吸消耗(d)+生長、發(fā)育和繁殖(e)生長、發(fā)育和繁殖(。)=分解者分解利用(f)+下一營養(yǎng)級同化⑴+未被利用①，即消費者同化能量若為兩部分之和是b=d+e；若為四部分之和是b=d+f+i+j?！緦ξ挥?xùn)練】1.如圖為某生態(tài)系統(tǒng)中能量流動圖解部分示意圖，①②③④各代表一定的能量值，下列各項中正確的是()①表示流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部的總能量一般情況下，次級消費者增加1kg,生產(chǎn)者至少增加100kg生物與生物之間吃與被吃的關(guān)系一般不可逆轉(zhuǎn)，所以能量流動具有單向性

從能量關(guān)系看②，③+④考點104模型構(gòu)建——能量流動特點及金字塔【典例引領(lǐng)】2.（2010.江蘇卷，11）有人發(fā)起“多吃素食、少吃肉食”的運動，以支援糧食短缺地區(qū)的災(zāi)民。運用生態(tài)學(xué)知識對此的合理解釋是（）A.多吃肉食會增加心血管病的發(fā)病率B.直接以低營養(yǎng)級的生物為食將消耗生態(tài)系統(tǒng)更多的能量C.多吃肉食比多吃素食消耗的糧食總量更多D.節(jié)省的肉食可以幫助災(zāi)民提高營養(yǎng)水平排雷（1）食物鏈越短，散失的能量越少，這是肉、蛋比糧食貴的原因。（從能量流動分析）（2）在一條食物鏈中，由低營養(yǎng)級到高營養(yǎng)級推算，前一營養(yǎng)級比后一營養(yǎng)級含量一定多的指標是“能量"，而“數(shù)量”和“生物量”均可能出現(xiàn)反例。（3）在人工生態(tài)系統(tǒng)中因能量可人為補充，可能會使能量金字塔呈現(xiàn)倒置狀況。如人工魚塘中生產(chǎn)者的能量未必比消費者（魚）多。天然生態(tài)系統(tǒng)不會這樣。（4）某營養(yǎng)級的“糞便"中的能量不同于“尿液"中的能量。前者應(yīng)歸于上一營養(yǎng)級；后者則歸于該營養(yǎng)級。【考點剖析】1.能量流動特點及原因（1）單向流動——捕食關(guān)系是長期自然選擇的結(jié)果，不能“逆轉(zhuǎn)"；散失的熱能不能利用，無法“循環(huán)”o（2）逐級遞減——自身呼吸消耗+分解者分解+未被利用能量傳遞效率M曰任嘵下一營養(yǎng)級的同化量y北里傳遞效率=上一營養(yǎng)級的同化量X100%一般說來，能量傳遞的平均效率大約為10%?20%。提醒同一食物鏈不同環(huán)節(jié)能量傳遞效率往往不完全相同，不涉及“最多”、“最少”，計算時不能按10%或20%,而需按具體數(shù)值計算，如在食物鏈A—B—C—D中，能量傳遞效率分別為a%、b%、c%,若A的能量為M,則D的能量為MXa%Xb%Xc%。能量金字塔、數(shù)量金字塔、生物量金字塔不同的金字塔能形象地說明營養(yǎng)級與能量、數(shù)量、生物量之間的關(guān)系，是定量研究生態(tài)系統(tǒng)的直觀體現(xiàn)。能量金字塔數(shù)量金字塔含義各營養(yǎng)級固定的總能每一營養(yǎng)級生物個體的形狀生物量金字塔每一營養(yǎng)級現(xiàn)存生物的總質(zhì)

量特點呈正金字塔形一般呈正金字塔形一般呈正金字塔形

能量金字塔數(shù)量金字塔含義各營養(yǎng)級固定的總能每一營養(yǎng)級生物個體的形狀生物量金字塔每一營養(yǎng)級現(xiàn)存生物的總質(zhì)

量特點呈正金字塔形一般呈正金字塔形一般呈正金字塔形分析能量流動的過程中總是有能量的消耗散失一株大樹上，鳥、蟲、樹的數(shù)量金字塔的塔形會發(fā)生倒置1F—<匚二ZH蟲U——樹浮游植物的個體小，壽命短，又不斷被浮游動物吃掉，所以某一時間浮游植物的生物量（用質(zhì)量來表示）可能彳氐于浮游動物的生物量n一浮游阜動物浮游植物【對位訓(xùn)練】2.下圖中甲圖表示一個海灘濕地生態(tài)系統(tǒng)中部分生物的食物關(guān)系。靖據(jù)圖回答問題:（1）在該生態(tài)系統(tǒng)中，既是分解者又可作為消費者食物的生物o（2）請根據(jù)甲圖中的生態(tài)系統(tǒng)，寫出乙圖中能量金字塔各營養(yǎng)級的所有生物名稱：①；②；③O考點105模型構(gòu)建——碳循環(huán)C【典例引領(lǐng)】片，3.如圖是生物圈中碳循環(huán)小意圖，下列相關(guān)分析不正確的是（）//d生物圈通過碳循環(huán)實現(xiàn)碳元素的自給自足D\VEA是消費者，C是生產(chǎn)者，各成分間以CO?的形式傳遞碳元素二?對E過度開發(fā)利用會打破生物圈中碳循環(huán)的平衡碳循環(huán)過程需要能量驅(qū)動，同時又是能量的載體排雷（1）生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)的范圍中所指的物質(zhì)主要是組成生物體的基本元素，而不是由這些元素組成的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)等具體物質(zhì)。（2）物質(zhì)循環(huán)的概念中所說的“生態(tài)系統(tǒng)”并不是一般的生態(tài)系統(tǒng)，而是指地球上最大的生態(tài)系統(tǒng)——生物圈，因此物質(zhì)循環(huán)具有全球性。（3）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，在其他各成分間的傳遞均是單向的?！究键c剖析】1.循環(huán)特點：（1）具有全球性;（2）反復(fù)循環(huán)。2.過程圖解及解讀（1）大氣中的碳元素進入生物群落，是通過植物的化能合成作用I光合作用\無機環(huán)境生物群落（co2）（有機物）［細胞呼吸、微生物分解|燃料燃燒光合作用（主要途徑）或硝化細菌等的化能合成作圖甲用完成的。分解者的分解作用碳元素在生物群落與無機環(huán)境之間循環(huán)的主要形式是CO2；碳元素在生物群落中的傳遞主要沿食物鏈和食物網(wǎng)進行，傳遞形式為有機物。'分解者的分解作用大氣中CO2的主要來源，動植物的細胞呼吸〔化學(xué)燃料的燃燒4.如圖是兩個生態(tài)系統(tǒng)中腐殖質(zhì)總量隨時間的變化情況，這兩個生態(tài)系統(tǒng)分別是()A.B.C.A是熱帶草原A是熱帶雨林A是凍土苔原A是凍土苔原B是熱帶雨林B是溫帶草原B是熱帶雨林B是溫帶草原(4)碳元素在無機環(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，其他成分都是單向的。(判斷成分的依據(jù))溫室效應(yīng)(1)成因工廠、森林、(2)危害3.D．排雷雨水充足、溫度高的熱帶雨林微生物的分解能力最強；(3)人為焚燒落葉層的主要目的是加速物質(zhì)循環(huán)?！究键c剖析】(1)腐殖質(zhì)的量與礦質(zhì)元素的量成反比；(2)腐殖質(zhì)的量主要取決于該環(huán)境的分解者的分解能力，4.泉，汽車、飛機、輪船等對化學(xué)燃料的大量使用，向大氣中釋放大量的CO2。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。加快極地冰川融化，導(dǎo)致海平面上升，對陸地生態(tài)系統(tǒng)和人類的生存構(gòu)成威脅。(3)緩解措施①植樹造林，增加綠地面積。②開發(fā)清潔能源，能量流動與物質(zhì)循環(huán)之間的關(guān)系圖解從圖中可以看出，無機環(huán)境為生物成分提供物質(zhì)和能量。生產(chǎn)者主要是指綠色植物，它是消費者和分解者能量的源也是生態(tài)系統(tǒng)存在和發(fā)展的基礎(chǔ)，因此，生產(chǎn)者是生態(tài)系統(tǒng)實驗假設(shè)案例1案例2微生物能分解落葉使之腐爛微生物能分解淀粉實驗實驗組對土壤高溫處理A杯中加入30mL土壤浸出液對土壤不做任何處理對照組的主要成分。綠色植物同化的CO2等物質(zhì)，大約90%需經(jīng)分解者的分解作用返回無機環(huán)境，被生產(chǎn)者重新利用，因此，從物質(zhì)循環(huán)角度看，分解者在生態(tài)系統(tǒng)中占有重要地位。二者同時進行，相互依存，不可分割，主要體現(xiàn)在：①能量減少化學(xué)燃料的燃燒。消費者(圖中：——代表物質(zhì)循環(huán)，代表能量流動)初級同化次級消費者遺||體；分榜者分R作解：用的固定、儲存、轉(zhuǎn)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(fù)循環(huán)的動力。【對位訓(xùn)練】3.分析以下生態(tài)系統(tǒng)的能量流動和物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系簡圖，不能得到的結(jié)論是A．B．C．自變量實驗現(xiàn)象結(jié)論分析土壤中是否含微生物B杯中加入30mL蒸餾水

土壤中微生物的有無在相同時間內(nèi)實驗組落葉腐爛

程度小于對照組微生物對落葉有分解作用A1不變藍1A2產(chǎn)生磚紅色沉淀B1變藍14不變色AB土壤浸出液中的微生物能分解淀粉(大氣中coj含碳有機物能量①②③④的總和一定小于生產(chǎn)者所固定的太陽能總量生物圈的物質(zhì)是自給自足的，能量是需要不斷補充的丁中包含的生物可能處于食物鏈的最高營養(yǎng)級碳元素以CO2形式進入生物群落又以CO2的形式離開生物群落返回無機環(huán)境“土壤微生物的分解作用”的探究活動D．考點106實驗技能提升【典例引領(lǐng)】(注：在A］、B1中加入碘液，在A2、B2中加入斐林試劑)【對位訓(xùn)練】4.如圖表示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〉a方法體驗利用“拼圖法”解決能量流動中的難題輸入第一營養(yǎng)級的能量(W］)被分為兩部分：一部分在生產(chǎn)者的呼吸作用中以熱能的形式散失了(A》一部分則用于生產(chǎn)者的生長、發(fā)育和繁殖。而后一部分能量中，包括現(xiàn)存的植物體B］、流向分解者的C］、題：土壤有機物量流向下一營養(yǎng)級的D］。參考圖示很容易理解以下問/BiDiDi流向下一營養(yǎng):流向分解者自身呼吸作用消耗自身呼吸作用消耗

a2A罵?;流向下_營養(yǎng)才流向分氟者(1)流經(jīng)整個生態(tài)系統(tǒng)的總能量是生產(chǎn)者固定的總能量，即W］。將圖中第三營養(yǎng)級同化的總能量d2“拼回”第二營養(yǎng)級，則剛好等于D］,即第二營養(yǎng)級同化的總能量；再將D1“拼回”第一營養(yǎng)級，則剛好等于生產(chǎn)者固定的總能量W]?？梢姡谝粋€草原生態(tài)系統(tǒng)中，草原上所有生物的總能量都來自W],所有生物總能量之和都小于W](呼吸作用消耗的緣故)。能量傳遞效率不會是100%o從上圖可以看出，從第一營養(yǎng)級向第二營養(yǎng)級能量的傳遞效率等于D]/W],因此不會達到100%,一般情況下，能量傳遞效率為10%?20%。在解決有關(guān)能量傳遞的計算問題時，首先要確定相關(guān)的食物鏈，理清生物與生物在營養(yǎng)級上的差值。典例研究人員在對甲、乙兩個不同的生態(tài)系統(tǒng)調(diào)查后發(fā)現(xiàn)，兩個生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)者總能量相同，甲生態(tài)系統(tǒng)只有初級和次級消費者，乙生態(tài)系統(tǒng)則有初級、次級、三級和四級消費者。如果其他的因素都一樣，則下列選項敘述正確的是()甲生態(tài)系統(tǒng)中現(xiàn)存的消費者的總能量大于乙生態(tài)系統(tǒng)中現(xiàn)存的消費者的總能量甲生態(tài)系統(tǒng)的消費者總能量小于生產(chǎn)者同化的總能量，但乙生態(tài)系統(tǒng)則相反甲、乙生態(tài)系統(tǒng)的消費者總能量都大于生產(chǎn)者同化的總能量乙生態(tài)系統(tǒng)的消費者總能量大于甲生態(tài)系統(tǒng)的消費者總能量體會能量流動中傳遞效率的相關(guān)計算需注意流入各級消費者的總能量指的是該級消費者同化的總能量，消費者糞便中所含有的能量不能計入其同化的總能量中。因此，同化量=攝入量-糞便中的能量。能量傳遞效率=某一個營養(yǎng)級的同化量/上一個營養(yǎng)級的同化量。計算某一生物所獲得的最多(最少)的能量規(guī)律(設(shè)食物鏈為AfBfC—D):已知問題求解思路D營養(yǎng)級凈增重M至少需要A營養(yǎng)級多少NX(20%)3=M最多需要A營養(yǎng)級多少NX(10%)3=MA營養(yǎng)級凈增重ND營養(yǎng)級最多增重多少NX(20%)3=MD營養(yǎng)級至少增重多少NX(10%)3=M涉及多條食物鏈的能量流動計算時，若根據(jù)要求只能選擇食物網(wǎng)中的一條食物鏈，計算某一生物獲得的最多(或最少)的能量時，其規(guī)律如下:最少消耗，生產(chǎn)者、最多消耗，'選最短食物鏈、選最大傳遞效率20%最少消耗，生產(chǎn)者、最多消耗，'選最短食物鏈、選最大傳遞效率20%'選最長食物鏈選最小傳遞效率10%獲得最多消費者易錯警示⑧易錯警示⑧對物質(zhì)循環(huán)過程不理解，不會識別相關(guān)圖解典例如圖表示生物圈中碳循環(huán)的部分示意圖。甲、乙、丙、丁構(gòu)成生物群落，箭頭①?⑨表示循環(huán)過程。下列有關(guān)說法正確的是()A.大氣中的氣體X是指CO?和COB.完成①過程的能量主要是由⑧過程提供的C.丁經(jīng)⑤⑥⑦過程獲得的能量占甲、乙、丙總能量的10%?20%丙處在第三營養(yǎng)級糾錯筆記（1）碳循環(huán)過程示意圖非生物物

質(zhì)和能量消費者生產(chǎn)者分解者非生物物

質(zhì)和能量消費者生產(chǎn)