1、第34講生態系統的能量流動和物質循環考綱要求生態系統中的物質循環和能量流動的基本規律及其應用()。一、能量流動的過程1概念理解太陽能有機物中的化學能熱能2過程圖解判一判1生態系統的能量流動指能量的輸入和散失過程(×)提示還包括傳遞和轉化過程。2流經生態系統的總能量是照射在生產者上的太陽能(×)提示是生產者固定的太陽能或化學能。3散失的熱能可以被生產者固定再次進入生態系統(×)提示生產者只能利用太陽能或化學能(化能合成作用)，不能利用熱能。4流經第二營養級的總能量指次級消費者攝入到體內的能量(×)提示初級消費者同化的能量。二、能量流動的特點及意義1能量傳遞

2、效率：是指相鄰兩個營養級之間同化量的比值。2能量流動的特點：單向流動、逐級遞減。3研究意義(1)幫助人們科學規劃、設計人工生態系統，使能量得到最有效的利用。(2)幫助人們合理地調整生態系統中的能量流動關系，使能量持續高效地流向對人類最有益的部分。解惑相鄰兩營養級之間能量傳遞效率只有10%20%，因此食物鏈中營養級一般不超過45個。判一判1相鄰兩個營養級的能量傳遞效率不會小于10%，也不會大于20%(×)2能量金字塔可以出現倒置現象(×)3研究能量流動，可合理設計人工生態系統，提高能量的傳遞效率(×)三、物質循環1概念(1)物質：組成生物體的化學元素，如C、H、O、

3、N、P、S等。(2)循環范圍：生物群落和無機環境之間。(3)循環特點：具有全球性。2碳循環(1)循環形式無機環境與生物群落之間：CO2。生物群落內：以有機物形式沿食物鏈和食物網傳遞。(2)圖解解惑生態系統物質循環的物質是指組成生物體的基本元素，而非其組成的化合物；在循環過程中伴隨著復雜的物質和能量的轉化。考點一分析生態系統的能量流動1觀察下面的能量流動過程圖解，回答相關問題。(1)能量的太陽能。(2)起點：從生產者固定太陽能開始。(3)流經生態系統的總能量：生產者通過光合作用所固定的全部太陽能。(4)渠道：食物鏈和食物網。(5)能量轉化：太陽能有機物中的化學能熱能(最終散失)。(6)流動形式：

4、有機物中的化學能。(7)散失途徑：呼吸作用，包括各個營養級自身的呼吸消耗以及分解者的呼吸作用。 (8)能量散失的形式：以熱能形式散失。2觀察下圖能量在營養級之間流動過程圖解，回答相關問題。(1)攝入量、同化量、糞便量三者之間的關系是攝入量同化量糞便量。(2)在各營養級中，能量的三個去路：通過呼吸作用以熱能的形式散失；被下一營養級生物利用；被分解者利用。(3)概括能量流動的特點單向流動：能量只能沿著食物鏈由低營養級流向高營養級。逐級遞減：相鄰兩個營養級的能量傳遞效率約為10%20%。3寫出能量傳遞效率的計算公式相鄰兩個營養級的傳遞效率×100%。易錯警示能量流動中的2個“比較”(1)生

5、態系統中同化量和攝入量的比較同化量為每一營養級通過攝食并轉化成自身有機物的能量，攝入量是消費者攝入的能量，同化量攝入量糞便量。消費者產生的糞便中的能量，不屬于該營養級同化的能量，它實際上與上一營養級的遺體、殘骸一樣，屬于未被利用的那部分能量。(2)能量傳遞效率與能量利用效率的比較能量傳遞效率：能量在沿食物鏈流動的過程中，逐級減少，若以“營養級”為單位，能量在相鄰兩個營養級之間的傳遞效率約為10%20%。其計算公式為能量傳遞效率(下一營養級同化量/上一營養級同化量)×100%。能量利用效率：通常考慮的是流入人體中的能量占生產者能量的比值，或流入最高營養級的能量占生產者能量的比值，或考慮

6、分解者的參與，以實現能量的多級利用。在一個生態系統中，營養級越多，在能量流動過程中消耗的能量就越多，因此食物鏈越短，能量利用效率越高；同時，生態系統中生物種類越多，營養結構越復雜，抵抗力穩定性越強，能量利用效率越高。1如圖為某生態系統中能量流動圖解部分示意圖，各代表一定的能量值，下列各項中正確的是()A表示流經該生態系統內部的總能量B一般情況下，次級消費者增加1 kg，生產者至少增加100 kgC生物與生物之間的捕食關系一般不可逆轉，所以能量流動具有單向性D從能量關系看答案C解析僅僅是流經該生態系統內部總能量的一部分；次級消費者增加1 kg，生產者至少增加25 kg；從能量關系上看，>。

7、2如圖為一食物網。若要使丙體重增加x，已知其食用的動物性食物(乙)所占比例為a，則至少需要的生產者(甲)的量為y，那么x與y的關系可表示為()Ay90ax10x By25ax5xCy20ax5x Dy10ax10x答案C解析由題干中的“至少”可知，應該按最大傳遞效率20%計算，a表示動物性食物(乙)所占比例，則1a表示直接從生產者(甲)獲得食物所占比例，故有(1a)x÷20%ax÷20%÷20%y，即y20ax5x。技法提煉生態系統中能量傳遞的相關計算在解決有關能量傳遞的計算問題時，首先要確定相關的食物鏈，理清生物在營養級上的差別，能量傳遞效率為10%20%，解題

8、時注意題目中是否有“最多”、“最少”、“至少”等特殊的字眼，從而確定使用10%或20%來解題。1設食物鏈ABCD，分情況討論如下：(1)已知D營養級的能量為M，則至少需要A營養級的能量M÷(20%)3；最多需要A營養級的能量M÷(10%)3。(2)已知A營養級的能量為N，則D營養級獲得的最多能量N×(20%)3；最少能量N×(10%)3。2在食物網中分析：如在ABCD中，確定生物量變化的“最多”或“最少”時，還應遵循以下原則：(1)食物鏈越短，最高營養級獲得的能量越多。(2)生物間的取食關系越簡單，生態系統消耗的能量越少，如已知D營養級的能量為M，計算至

9、少需要A營養級的能量，應取最短食物鏈AD，并以20%的效率進行傳遞，即等于M÷20%；計算最多需要A營養級的能量時，應取最長的食物鏈ABCD，并以10%的效率進行傳遞，即等于M÷(10%)3。3在食物網中，某一營養級同時從上一營養級的多種生物按一定比例獲取能量，則按照單獨的食物鏈進行計算后再合并。考點二聚焦生態系統的物質循環1觀察下面碳循環過程圖，回答相關問題。(1)碳進入生物群落的途徑：生產者的光合作用或化能合成作用。(2) 碳返回無機環境的途徑(3)分析溫室效應產生的原因化學燃料的大量燃燒，產生CO2。植被破壞，降低了對大氣中CO2的調節能力。(4)概括物質循環的特點全

10、球性：物質循環的范圍是生物圈。往復循環，重復利用：物質可以在無機環境和生物群落之間反復利用。2觀察下面能量流動和物質循環的關系圖解，填寫表格中的內容。項目能量流動物質循環形式光能有機物中的化學能熱能(一般形式)以化學元素形式流動過程沿食物鏈(網)單向流動在無機環境和生物群落間往復循環范圍生態系統各營養級全球性特點單向流動，逐級遞減反復出現，循環流動聯系能量的固定、儲存、轉移和釋放離不開物質的合成和分解物質是能量沿食物鏈(網)流動的載體能量是物質在生態系統中往復循環的動力易錯警示與物質循環有關的2點提示(1)物質循環的“物質”和“范圍”參與物質循環的“物質”是指組成生物體的化學元素。循環的范圍是

11、生物圈，而不是具體的某一生態系統。(2)碳循環及存在形式在生物群落和無機環境間：以CO2形式循環。在生物群落內部：以含碳有機物形式傳遞。在無機環境中：主要以CO2和碳酸鹽形式存在。3下圖是生態系統中碳循環示意圖，其中“”表示碳的流動方向。下列敘述不正確的是()A在碳循環過程中，同時伴隨著能量流動B由于某種原因造成圖中E生物數量大量減少，推測短期內與之相鄰的兩個營養級生物數量發生的變化是D增多，F減少C該生態系統的消費者包括圖中的D、E、F、BDAC過程中碳主要以CO2的形式進行循環，FB以含碳有機物的形式進行流動答案C解析分析圖形，A、B、D、E、F均有箭頭指向C，則C是無機環境中的二氧化碳庫

12、。A、C之間為雙向箭頭，A為生產者。A、D、E、F均有箭頭指向B，則B為分解者，D、E、F為消費者。圖示中包含的食物鏈為ADEF，故E減少，短時間內D增多，F減少。碳在生物群落與無機環境之間主要以CO2的形式循環，在生物群落內部是以含碳有機物的形式流動。4如圖為碳元素在生態系統中循環的模式圖，圖中甲、乙、丙表示生態系統的生物成分，箭頭表示生理過程。下列相關敘述中，不正確的是()Ad過程代表光合作用，b過程代表呼吸作用B甲所示的營養級在食物鏈中占有的碳元素最多C碳元素在甲、乙、丙之間以有機物的形式進行傳遞D碳元素可在無機環境和生物群落之間反復利用答案A解析丁為無機環境，甲為生產者，乙為消費者，丙

13、為分解者；d過程代表呼吸作用，b過程代表光合作用；碳元素在生物群落內部主要以有機物的形式進行傳遞，在無機環境與生物群落間主要以二氧化碳的形式進行傳遞。技法提煉巧辨圖形判斷參與碳循環的四種成分1圖1先根據雙向箭頭確定A和B應為生產者和非生物的物質和能量，不能寫“無機環境”，也不能寫“生物類別”，再根據AD，確定D為分解者，剩下C為消費者。2圖2根據A與C之間是雙向箭頭判斷：A和C一個是生產者，一個是非生物的物質和能量。根據A、B、D的碳都流向E，可進一步判斷：A是生產者，B是初級消費者，C是非生物的物質和能量，D是次級消費者，E是分解者。3圖3首先找出相互之間具有雙向箭頭的兩個成分，即A和E，一

14、個為生產者，一個是大氣中的CO2庫。又因為其他各個成分都有箭頭指向A，所以A為大氣中的CO2庫，E為生產者。然后觀察剩余的幾個成分，其中其他生物部分的箭頭都指向C，所以C是分解者，剩余的B、D、F則為消費者。整個圖解中，食物鏈是EFDB。實驗十九探究土壤中微生物的分解作用完善該實驗的探究案例實驗假設案例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設計實驗組對土壤高溫處理A杯中加入30 mL土壤浸出液對照組對土壤不做任何處理B杯中加入30_mL蒸餾水自變量土壤中是否含微生物土壤中微生物的有無實驗現象在相同時間內實驗組落葉腐爛程度小于對照組AA1不變藍A2產生磚紅色沉淀BB1變藍B2不變色

15、結論分析微生物對落葉有分解作用土壤浸出液中的微生物能分解淀粉注在A1、B1中加入碘液，在A2、B2中加入斐林試劑。易錯警示對空白對照實驗的理解：空白對照指的是不對實驗對象做任何處理，但是不給對照組任何處理是相對實驗組而言的。實際上對照組還是要做一定的處理，只是不加實驗組的處理因素，或者說相對于實驗組而言，除實驗變量外，其他的處理與實驗組完全相同。空白對照能清晰地對比和襯托出實驗組的變化和結果，增強說服力。5同學們在課外活動中發現植物的落葉在土壤里會逐漸腐爛，形成腐殖質。他們猜測落葉的腐爛是由于土壤微生物的作用，不同生態系統的土壤微生物分解能力不同，并設計了實驗進行驗證。(1)實驗設計首先要遵循

16、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)；B用塑料袋包好，放在60 的恒溫箱中滅菌1 h。B處理的目的是_。(3)(2)中實驗的自變量是_，因變量是_，無關變量是_(至少寫出兩點)。(4)如果同學們的猜測是正確的，若干天后(2)中B組的落葉_。(5)如果同學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，分別模擬原生態系統的無機環境條件進行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，請根據預期結果在圖中繪出相應的曲線。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的改變(3)土壤微

17、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。為遵循生物實驗設計的對照原則和單一變量原則，應盡量減少無關變量對實驗的影響，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，微生物的數量增多，故兩曲線的下降

18、趨勢是由慢到快。序號錯因分析正確答案序號錯因分析正確答案不理解總能量的含義N2不清楚糞便量的來源0不清楚能量傳遞效率的計算方法×100%對種類和數量區分不清增加各營養級生物的種類不清楚自我調節能力如何進行負反饋調節教師備課資源1利用“拼圖法”解決能量流動中的難題輸入第一營養級的能量(W1)被分為兩部分：一部分在生產者的呼吸作用中以熱能的形式散失了(A1)，一部分則用于生產者的生長、發育和繁殖。而后一部分能量中，包括現存的植物體B1、流向分解者的C1、流向下一營養級的D1。(1)流經整個生態系統的總能量是生產者固定的總能量，即W1。將圖中第三營養級同化的總能量D2“拼回”第二營養級，則剛好等于D1，即第二營養級同化的總能量；再將D1“拼回”第一營養級，則剛好等于生產者固定的總能量W1。可見，在一個草原生態系統中，草原上所有生物的總能量都來自W1，所有生物總能量之和都小于W1(呼吸作用消耗的緣故)。(2)能量傳遞效率不會是100%。從上圖可以看出，從第一營養級向第二營養級能量的傳遞效率等于D