1、第 4 讲 生态系统的功能能量流动和物质循环生态系统中物质循环和能量流动的基本规律及应用()知识点一 生态系统的能量流动1概念生态系统中能量的_、_、_和_的过程2过程(1)输入途径：主要是生产者的_(2)起点：从_固定太阳能开始，总能量为生产者所固定的全部太阳能(3)途径：以有机物形式沿_向下一营养级传递；散失的是三大功能类群生物呼吸作用产生的热能3特点(1)_：沿食物链由低营养级流向高营养级，不可_，也不能_10 (2)_(传递效率为 10%20%)a每个营养级生物都因呼吸作用而散失部分热能b每个营养级总有部分能量被分解者利用c每个营养级生物总有一部分能量不能被下一营养级利用能量金字塔：将
2、单位时间内各个营养级所得到的能量数值_绘成图，可形成一个金字塔图形4意义(1)帮助人们科学规划、设计_，使能量得到_的利用(2)帮助人们合理地_生态系统中的能量流动关系，使能量_地流向对人类最有益的部分想一想：某动物同化能量为 100 kJ，其中有多少能量随粪便排出？知识点二 生态系统的物质循环1概念无机环境 生物群落C、H、O、N、P、S 全 球 性 、循 环 性2特点_、反复利用、_3实例碳循环(1)碳在无机自然界中的存在形式：_和碳酸盐(2)循环形式： _(主要)21 (3)循环过程Error!(4)温室效应Error!4与能量流动的关系：二者同时进行，相互依存，不可分割5意义通过能量流
3、动和物质循环使生态系统中的 _紧密地联系在28 一起，形成一个统一整体议一议：就能量和物质而言生物圈可否保障“自给自足”？为什么？,能量流动过程图解(以初级消费者为例)上述图解中存在如下三种关系：(1)同化量摄入量粪便(2)同化量呼吸散失量储存量(3)粪便实际上是上一营养级的未被利用的成分，通过分解者将其分解。判一判1生态系统的能量流动指能量的输入和输出过程( ) 。2流经生态系统的总能量是照射在生产者上的太阳能( ) 。3生态系统中的能量流动是单向的，且是逐级递减的( ) 。4相邻两个营养级的能量传递效率不会小于 10%，也不会大于20%( )。5研究能量流动，可合理设计人工生态系统，高效利
4、用能量( ) 。6研究能量流动，可调整能量流动关系，使生产者固定的能量全部流向人类( ) 。7参与循环的物质是组成生物体的各种化合物( ) 。8物质和能量都是往复循环，重复利用的( ) 。9物质是能量流动的载体，能量流动是物质循环的动力( ) 。10化学燃料的大量燃烧是造成温室效应的主要原因( ) 。自我校对：输入 传递 转化 散失 光合作用 生产者 食物链 分解者 单向流动 逆转 循环流动 逐级递减 10 由低到高 人工生态系统 最有效 调整 持续高效 全球性 循环流动 CO 2 CO2 有机物 食物链或食21 22 23 物网 CO224 碳循环 融化 上升 各种组成成分25 26 27
5、28 想一想：动物粪便应属食物残渣，这是未曾消化吸收的部分，它不属动物的同化量，故动物同化能量中没有随粪便排出的能量。议一议：由于能量流动只能是单向的、逐级递减的，流向一个生态系统的能量只能从生产者固定太阳能开始，因此生物圈内的能量无法实现自给自足它必须依赖生物圈外向其源源不断地输入太阳能。然而，就物质而言由于物质是可循环流动，反复利用的，故生物圈可实现物质上的自给自足。判一判：1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.生态系统中能量流动分析Error!1对能量流动的理解“能量流动”是生态系统的基本功能之一，能量是维持生态系统存在和发展的动力。起点 生产者源头 光能相关生理过
6、程 光合作用、化能合成作用能量输入总能量 生产者固定的太阳能总量能量的传递 传递形式：有机物传递渠道：沿食物链和食物网相关生理过程 细胞呼吸能量的散失形式 热能能量流动特点 逐级递减；单向流动2.每一营养级能量来源与去路的分析(1)能量来源Error!(2)能量去向：流入某一营养级( 最高营养级除外) 的能量去向可从以下两个角度分析：定量不定时(能量的最终去路)Error!定量定时：流入某一营养级的一定量的能量在一定时间内的去路可有四条：a自身呼吸消耗；b. 流入下一营养级；c. 被分解者分解利用； d.未被自身呼吸消耗，也未被下一营养级和分解者利用，即“未利用” 。如果是以年为单位研究，这部
7、分的能量将保留到下一年。3流动模型生态金字塔的类型、含义比较能量金字塔 数量金字塔 生物量金字塔形 状特 点 正金字塔形一般为正金字塔形一般为正金字塔形象征含义能量沿食物链流动过程中具有逐级递减的特性一般生物个体数目在食物链中随营养级升高而逐级递减一般生物有机物的总质量沿食物链升高逐级递减每一阶含义每一营养级生物所含能量的多少每一营养级生物个体的数目每一营养级生物的有机物总量特殊形状 无 树 昆虫 鸟极少4.能量流动特点及原因(1)单向流动捕食关系是长期自然选择的结果，不能“逆转” ；散失的热能不能利用，无法“循环” 。(2)逐级递减自身呼吸消耗分解者分解未被利用5能量传递效率能量传递效率 1
8、00%下 一 营 养 级 的 同 化 量上 一 营 养 级 的 同 化 量一般说来，能量传递的平均效率大约为 10%20% 。 本考点属高考重点与热点之一，对能量流动的考查所涉及的主要内容包括能量流动的特点、相关概念的比较理解(如能量传递效率与能量利用率、同化量与摄入量)、能量传递效率的计算等。题型既有选择题，也可结合生态系统的结构及物质循环命制非选择题。【典例 1】(2012安徽理综， 30) 某弃耕地的主要食物链由植物田鼠鼬构成。生态学家对此食物链能量流动进行了研究，结果如下表，单位是 J/(hm2a)。植物 田鼠 鼬固定的太阳能摄入量 同化量 呼吸量 摄入量 同化量 呼吸量2.45101
9、1 1.051097.501087.151082.441072.251072.18107(1)能量从田鼠传递到鼬的效率是_。(2)在研究能量流动时，可通过标志重捕法调查田鼠种群密度。在 1 hm2 范围内，第一次捕获并标记 40 只田鼠，第二次捕获 30 只，其中有标记的 15 只。该种群密度是_只/hm 2。若标记的田鼠有部分被鼬捕食，则会导致种群密度估算结果_。(3)田鼠和鼬都是恒温动物，同化的能量中只有 3%5% 用于_，其余在呼吸作用中以热能的形式散失。(4)鼬能够依据田鼠留下的气味去猎捕后者，田鼠同样也能够依据鼬的气味或行为躲避猎捕。可见，信息能够_，维持生态系统的稳定。解析 本题主
10、要考查生态系统功能和种群密度调查的相关知识。(1)分析表中数据，可求得能量从田鼠传递到鼬的效率是(2.25 )107(7.50108)100%3%。(2)根据标志重捕法调查种群密度的公式计算：1 hm2范围内，田鼠的种群密度为(4030)1580(只)。若标记的田鼠有部分被捕食，则重捕时标记的田鼠较未被捕食时少，这样求得的田鼠种群密度会偏高。(3)田鼠和鼬同化的能量一部分以热能形式散失，另一部分用于自身的生长、发育、繁殖等生命活动。(4)通过题干所述，可知信息能够调节生物的种间关系，维持生态系统的稳定。答案 (1)3% (2)80 偏高 (3)生长、发育、繁殖等生命活动 (4)调节生物的种间关
11、系公式 1：动物同化的能量摄入量粪便有机物中的能量，即摄入的食物只有部分被同化。例如蜣螂利用大象的粪便获得能量，就不能说蜣螂获得了大象的能量。公式 2：一个营养级所同化的能量呼吸散失的能量被下一营养级同化的能量分解者利用的能量未被利用的能量。【训练 1】(2013泰安市期中 )一只羊在一年内吃 100 kg 的草，排出 20 kg 的粪，长了 10 kg 的肉(不考虑其他散失)，下列有关说法不正确的是( ) 。A该羊一年的同化量是 80 kgB第一营养级到第二营养级的能量传递效率为 10%C 20 kg 的粪属于羊未同化的能量D该羊一年的呼吸量是 70 kg解析 羊一年的同化量摄入量粪便量80
12、(kg)。粪便是羊未同化的能量。羊一年的呼吸量同化量有机物积累量70(kg)。题干中未指出草的同化量，故不能计算出第一营养级到第二营养级的能量传递效率。答案 B【训练 2】(易错高考题) 以下表示动物利用食物的过程。正确的分析是( ) 。A恒温动物的/值一般高于变温动物B哺乳动物的/值一般为 10%20%C提高圈养动物生长量一般需提高/值D食肉哺乳动物的/值一般低于食草哺乳动物解析 /的含义是有机物积累量/同化量，在同化量相同的情况下，由于恒温动物要维持自身的体温，所以其体内积累的有机物要少于变温动物，所以恒温动物的/值一般低于变温动物；/ 表示同化量/获取量，而不是能量传递率，能量传递率是后
13、一营养级的同化量与前一营养级的同化量的比值；/表示同化量/ 食入量，圈养动物一般要求短时间内长大，例如养猪，育肥速度越快越好，同化量高就意味着长得快，这个比值高意味着用同样的饲料能够让圈养的动物长得更多；食草动物的食物中含有大量纤维素，纤维素绝大部分不能被同化，食肉动物的食物中，营养物质主要是蛋白质、脂肪等，绝大部分都可以被同化，即食肉哺乳动物的/值要高于食草动物。答案 C碳循环及物质循环和能量流动的关系Error!1碳循环过程(1)碳进入生物群落的途径，生产者的光合作用或化能合成作用(2)碳返回无机环境的途径Error!(3)温室效应的产生原因：化学燃料的大量燃烧，产生大量 CO2。植被破坏，降低了对大气中 CO2 的调节能力。2物质循环的特点(1)全球性：物质循环的范围是生物圈。
