三維設(shè)計高中生物必修③第四單元第二講生態(tài)系統(tǒng)的能量流動與物質(zhì)循環(huán)(徐州 生物杜老師)

1、1.能量流動的特點能量流動的特點(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。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：能量流動的途徑是食物鏈和食物網(wǎng)。能量的變化情況是： 太陽光能太陽光能 生物體中的化學能生物體中的化學能熱能。因此熱能是能熱能。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 化學能形式沿食物鏈流動?；瘜W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

2、生產(chǎn)者所固定下來的太流入生態(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。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。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。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大的一部分能量；第二，各物都會因細胞呼

3、吸消耗相當大的一部分能量；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。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)能量的傳遞效率約為能量的傳遞效率約為10%的含義是指：的含義是指：“輸入到一個營養(yǎng)輸入到一個營養(yǎng) 級的能量中大約只有級的能量中大約只有10%流動到下一個營養(yǎng)級流動到下一個營養(yǎng)級”。這里。這里 “ “輸入到一個營養(yǎng)級的能量輸入到一個營養(yǎng)級的能量”應(yīng)是指流入這個營養(yǎng)級的總應(yīng)是指流入這個營養(yǎng)級的總 能量，能量，“流動到下一個營養(yǎng)級流動到下一個營養(yǎng)級”應(yīng)是指下一個營養(yǎng)級的總應(yīng)是指下一個營養(yǎng)級的總 能量。能量。2.能量流動的圖解能量流動的圖解能量流動的分析方法能量流動

4、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：長的時間內(nèi)的去路可有三條：a.自身呼吸消耗；自身呼吸消耗；b.流入下流入下 一營養(yǎng)級；一營養(yǎng)級；c.被分解者分解利用。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：間內(nèi)的去路可有四條：a.自身呼吸消耗；自身呼吸消耗；b.流入下一營養(yǎng)流入下一營養(yǎng) 級；級；c.被分解者分解利用；被分解者分解利用；d.未被自身呼吸消耗，也未被未被自身呼吸消耗，也未被 下一營養(yǎng)

5、級和分解者利用，即下一營養(yǎng)級和分解者利用，即“未利用未利用”。如果是以年為。如果是以年為 單位研究，這部分的能量將保留到下一年。單位研究，這部分的能量將保留到下一年。 類型類型項目項目能量金字塔能量金字塔數(shù)量金字塔數(shù)量金字塔生物量生物量金字塔金字塔形狀形狀特點特點正金字塔形正金字塔形一般為正金字塔形，一般為正金字塔形，有時會出現(xiàn)倒金字塔有時會出現(xiàn)倒金字塔形，如樹上昆蟲與樹形，如樹上昆蟲與樹的數(shù)量關(guān)系的數(shù)量關(guān)系正金正金字塔形字塔形3.生態(tài)金字塔生態(tài)金字塔能量流動模型能量流動模型 類型類型項目項目能量金字塔能量金字塔數(shù)量金字塔數(shù)量金字塔生物量金字塔生物量金字塔象征象征含義含義能量沿食物鏈能量沿食物

6、鏈流動過程中具流動過程中具有逐級遞減的有逐級遞減的特性特性生物個體數(shù)目生物個體數(shù)目在食物鏈中隨在食物鏈中隨營養(yǎng)級升高而營養(yǎng)級升高而逐級遞減逐級遞減生物量生物量(現(xiàn)存生現(xiàn)存生物有機物的總物有機物的總質(zhì)量質(zhì)量)沿食物鏈沿食物鏈流動逐級遞減流動逐級遞減每一階每一階含義含義食物鏈中每一食物鏈中每一營養(yǎng)級生物所營養(yǎng)級生物所含能量的多少含能量的多少每一營養(yǎng)級生每一營養(yǎng)級生物個體的數(shù)目物個體的數(shù)目每一營養(yǎng)級生每一營養(yǎng)級生物的總生物量物的總生物量 能量金字塔、數(shù)量金字塔、生物量金字塔三者都是用能量金字塔、數(shù)量金字塔、生物量金字塔三者都是用 來說明食物鏈中能量流動情況的，三者統(tǒng)稱為生態(tài)金來說明食物鏈中能量流動情

7、況的，三者統(tǒng)稱為生態(tài)金 字塔。其原理是美國生態(tài)學家林德曼提出的字塔。其原理是美國生態(tài)學家林德曼提出的“十分之十分之 一定律一定律”：輸入到一個營養(yǎng)級的能量大約有：輸入到一個營養(yǎng)級的能量大約有10%20% 流動到下一營養(yǎng)級，該定律說明能量在沿著食物鏈流流動到下一營養(yǎng)級，該定律說明能量在沿著食物鏈流 動時，是逐級遞減的。動時，是逐級遞減的。 不同的生態(tài)金字塔能形象地說明營養(yǎng)級與能量、生物不同的生態(tài)金字塔能形象地說明營養(yǎng)級與能量、生物 量、數(shù)量之間的關(guān)系，是定量研究生態(tài)系統(tǒng)的直觀體現(xiàn)。量、數(shù)量之間的關(guān)系，是定量研究生態(tài)系統(tǒng)的直觀體現(xiàn)。 因能量傳遞效率為因能量傳遞效率為1020%，傳到第五營養(yǎng)級時，能

8、量，傳到第五營養(yǎng)級時，能量 已經(jīng)很少了，再往下傳遞不足以維持一個營養(yǎng)級，所以已經(jīng)很少了，再往下傳遞不足以維持一個營養(yǎng)級，所以 一條食物鏈中營養(yǎng)級一般不超過一條食物鏈中營養(yǎng)級一般不超過5個。個。 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。如一營養(yǎng)級的總能量占該營養(yǎng)級的比例。如 是指是指 流向流向B、C的總能量占的總能量占A的的1020%。 根據(jù)能量流動的遞減性原則，在建立與人類相關(guān)的食物根據(jù)能量流動的遞減性原則，在建立與人類相關(guān)的食物 鏈時，應(yīng)盡量縮短食物鏈。鏈時，應(yīng)盡量縮短食物鏈。 1.(2010通州模擬

9、通州模擬)下表是一個相對封閉的生態(tài)系統(tǒng)中幾個種群下表是一個相對封閉的生態(tài)系統(tǒng)中幾個種群 (存在著營養(yǎng)關(guān)系存在著營養(yǎng)關(guān)系)的能量調(diào)查。的能量調(diào)查。種群種群甲甲乙乙丙丙丁丁戊戊能量能量107 kJm22.5013.309.800.28220.00下圖中下圖中是根據(jù)該表數(shù)據(jù)作出的一些分析，其中不能與是根據(jù)該表數(shù)據(jù)作出的一些分析，其中不能與表中數(shù)據(jù)相符合的是表中數(shù)據(jù)相符合的是 ()A.B.C. D.解析：解析：結(jié)合表中能量的數(shù)值及能級傳遞效率結(jié)合表中能量的數(shù)值及能級傳遞效率(10%)，可以發(fā)現(xiàn)：，可以發(fā)現(xiàn)：戊為生產(chǎn)者，乙與丙是初級消費者，甲是次級消費者，丁是戊為生產(chǎn)者，乙與丙是初級消費者，甲是次級消費

10、者，丁是三級消費者。由此可以判斷出圖和圖是錯誤的。根據(jù)各三級消費者。由此可以判斷出圖和圖是錯誤的。根據(jù)各生物的營養(yǎng)關(guān)系可以用能量金字塔來表示，乙與丙是競爭生物的營養(yǎng)關(guān)系可以用能量金字塔來表示，乙與丙是競爭關(guān)系可用表示二者的數(shù)量變化。關(guān)系可用表示二者的數(shù)量變化。答案：答案：A1.物質(zhì)循環(huán)物質(zhì)循環(huán)(1)物質(zhì)：組成生物體的物質(zhì)：組成生物體的C、H、O、N、P、S等化學元素。等化學元素。(2)循環(huán)過程：無機環(huán)境循環(huán)過程：無機環(huán)境 生物群落。生物群落。(3)循環(huán)特點：全球性、循環(huán)性。循環(huán)特點：全球性、循環(huán)性。(4)碳循環(huán)過程：碳循環(huán)過程： 無機環(huán)境無機環(huán)境生物群落生物群落 (含碳有機物含碳有機物)圖解如

11、下圖解如下(5)硫循環(huán)硫循環(huán)(6)氮循環(huán)氮循環(huán)2.物質(zhì)循環(huán)與能量流動的關(guān)系物質(zhì)循環(huán)與能量流動的關(guān)系項目項目能量流動能量流動物質(zhì)循環(huán)物質(zhì)循環(huán)形式形式以有機物為載體以有機物為載體無機物無機物特點特點單向傳遞、逐級遞減單向傳遞、逐級遞減往復循環(huán)往復循環(huán)范圍范圍生態(tài)系統(tǒng)各營養(yǎng)級生態(tài)系統(tǒng)各營養(yǎng)級生物圈生物圈(全球性全球性)聯(lián)聯(lián)系系同時進行、相互依存，不可分割同時進行、相互依存，不可分割能量的固定、儲存、轉(zhuǎn)移和釋放，離不開物質(zhì)能量的固定、儲存、轉(zhuǎn)移和釋放，離不開物質(zhì)的合成和分解的合成和分解物質(zhì)是能量沿食物鏈物質(zhì)是能量沿食物鏈(網(wǎng)網(wǎng))流動的載體流動的載體能量是物質(zhì)在生態(tài)系統(tǒng)中往復循環(huán)的動力能量是物質(zhì)在生態(tài)系

12、統(tǒng)中往復循環(huán)的動力項目項目能量流動能量流動物質(zhì)循環(huán)物質(zhì)循環(huán)圖圖示示(1)任何一個生態(tài)系統(tǒng)中，能量流動和物質(zhì)循環(huán)都保持著相對的任何一個生態(tài)系統(tǒng)中，能量流動和物質(zhì)循環(huán)都保持著相對的 平衡，這是決定一個生態(tài)系統(tǒng)相對穩(wěn)定的重要保證。平衡，這是決定一個生態(tài)系統(tǒng)相對穩(wěn)定的重要保證。(2)物質(zhì)循環(huán)的平衡打破，將造成生態(tài)環(huán)境問題：物質(zhì)循環(huán)的平衡打破，將造成生態(tài)環(huán)境問題：碳循環(huán)失衡碳循環(huán)失衡 溫室效應(yīng)。溫室效應(yīng)。硫循環(huán)失衡硫循環(huán)失衡酸雨。酸雨。生物富集：是指環(huán)境中的一些污染物生物富集：是指環(huán)境中的一些污染物(如重金屬、化學農(nóng)如重金屬、化學農(nóng) 藥藥)通過食物鏈在生物體內(nèi)大量積累的過程。通過食物鏈在生物體內(nèi)大量積累

13、的過程。 a.原因：化學性質(zhì)穩(wěn)定不易被分解；在生物體內(nèi)積累而不易原因：化學性質(zhì)穩(wěn)定不易被分解；在生物體內(nèi)積累而不易 排出。排出。 b.過程：隨著食物鏈的延長而不斷加強，即營養(yǎng)級越高，富過程：隨著食物鏈的延長而不斷加強，即營養(yǎng)級越高，富 集物的濃度越高。集物的濃度越高。2.根據(jù)下面的碳循環(huán)示意圖回答問題：根據(jù)下面的碳循環(huán)示意圖回答問題：(1)從微觀上看，過程從微觀上看，過程主要是在細胞內(nèi)主要是在細胞內(nèi)中進行。中進行。(2)碳從無機環(huán)境進入生物群落的主要途徑碳從無機環(huán)境進入生物群落的主要途徑是是 ；碳主要以碳主要以的形式從無機環(huán)境進入生物群落。的形式從無機環(huán)境進入生物群落。(3)參與過程參與過程的

14、生物新陳代謝類型是的生物新陳代謝類型是。它們與同區(qū)域中的動、植物共同構(gòu)成了它們與同區(qū)域中的動、植物共同構(gòu)成了。(4)能量流動和物質(zhì)循環(huán)是生態(tài)系統(tǒng)的主要功能，其中物質(zhì)作能量流動和物質(zhì)循環(huán)是生態(tài)系統(tǒng)的主要功能，其中物質(zhì)作 為能量的為能量的，使能量沿著食物鏈，使能量沿著食物鏈(網(wǎng)網(wǎng))流動。能量作流動。能量作 為為，使物質(zhì)能夠不斷地在生物群落和無機環(huán)境之間，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)往復。循環(huán)往復。(5)從上圖可知，減少溫室效應(yīng)的最關(guān)鍵的措施是，從上圖可知，減少溫室效應(yīng)的最關(guān)鍵的措施是，第一：第一： ；第二：第二： 。解析：解析：(1)從圖中信息可知為動、植物的有氧呼吸作用產(chǎn)生從圖

15、中信息可知為動、植物的有氧呼吸作用產(chǎn)生CO2的過程。該過程主要是在細胞的線粒體中進行的。的過程。該過程主要是在細胞的線粒體中進行的。(2)大大氣中的氣中的CO2主要通過生產(chǎn)者綠色植物的光合作用進入生物群主要通過生產(chǎn)者綠色植物的光合作用進入生物群落，又以落，又以CO2形式返回到無機環(huán)境。形式返回到無機環(huán)境。(3)過程為分解者的分過程為分解者的分解作用，代謝類型是異養(yǎng)需氧型或異養(yǎng)厭氧型，均為腐生。解作用，代謝類型是異養(yǎng)需氧型或異養(yǎng)厭氧型，均為腐生。分解者與其他生物共同構(gòu)成了生物群落。分解者與其他生物共同構(gòu)成了生物群落。(4)生態(tài)系統(tǒng)的能量生態(tài)系統(tǒng)的能量流動與物質(zhì)循環(huán)是同時進行、相互依存、不可分割的

16、，前者流動與物質(zhì)循環(huán)是同時進行、相互依存、不可分割的，前者以后者為載體，后者以前者為動力。以后者為載體，后者以前者為動力。(5)要減輕溫室效應(yīng)，就要減輕溫室效應(yīng)，就要減少要減少CO2的釋放或增加的釋放或增加CO2的利用，使大氣中的利用，使大氣中CO2濃度維持濃度維持相對穩(wěn)定，其措施是多方面的。相對穩(wěn)定，其措施是多方面的。答案：答案：(1)線粒體線粒體(2)光合作用光合作用CO2(3)異養(yǎng)需氧型或異養(yǎng)異養(yǎng)需氧型或異養(yǎng)厭氧型生物群落厭氧型生物群落(4)載體動力載體動力(5)保護植被、大力植樹保護植被、大力植樹造林，提高森林覆蓋率嚴格控制化石燃料燃燒，提高能量造林，提高森林覆蓋率嚴格控制化石燃料燃燒

17、，提高能量利用率，開發(fā)除化石燃料以外的能源諸如水能、太陽能等，利用率，開發(fā)除化石燃料以外的能源諸如水能、太陽能等，切實減少切實減少CO2的排放量的排放量 利用泥漿生物反應(yīng)器處理污染土壤，原理是將污染土利用泥漿生物反應(yīng)器處理污染土壤，原理是將污染土壤用水調(diào)成泥漿狀，同時加入部分營養(yǎng)物質(zhì)和菌種等，在有壤用水調(diào)成泥漿狀，同時加入部分營養(yǎng)物質(zhì)和菌種等，在有氧條件下劇烈攪拌，使污染物快速分解。由此推知，該反應(yīng)氧條件下劇烈攪拌，使污染物快速分解。由此推知，該反應(yīng)器器 () A.能夠?qū)崿F(xiàn)物質(zhì)循環(huán)能夠?qū)崿F(xiàn)物質(zhì)循環(huán) B.主要處理有機污染主要處理有機污染 C.可看作一個小型生態(tài)系統(tǒng)可看作一個小型生態(tài)系統(tǒng) D.存在

18、能量輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失存在能量輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失 解析解析菌種在有氧條件下，使污染物快速分解，所以菌種在有氧條件下，使污染物快速分解，所以主要分解的是有機物。物質(zhì)循環(huán)發(fā)生在生物圈范圍內(nèi)，生主要分解的是有機物。物質(zhì)循環(huán)發(fā)生在生物圈范圍內(nèi)，生態(tài)系統(tǒng)中必須有生產(chǎn)者，這樣才有能量的輸入。態(tài)系統(tǒng)中必須有生產(chǎn)者，這樣才有能量的輸入。答案答案B 利用生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)和能量流動的原理，走利用生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)和能量流動的原理，走“可持可持續(xù)發(fā)展續(xù)發(fā)展”道路是人類的必然選擇。下圖是某人工魚塘生態(tài)系道路是人類的必然選擇。下圖是某人工魚塘生態(tài)系統(tǒng)能量流動圖解統(tǒng)能量流動圖解(能量單位為：能量單位為：J/cm

19、2a)。請回答：。請回答： (1)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)包括生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)包括 。 (2)圖中圖中A代表代表，為保證各營養(yǎng)級都有較高的輸出，為保證各營養(yǎng)級都有較高的輸出量，隨營養(yǎng)級的升高，輸入的有機物應(yīng)增多，原因是量，隨營養(yǎng)級的升高，輸入的有機物應(yīng)增多，原因是 。 (3)該生態(tài)系統(tǒng)中生產(chǎn)者固定的總能量是該生態(tài)系統(tǒng)中生產(chǎn)者固定的總能量是J/cm2a，其中第一營養(yǎng)級到第二營養(yǎng)級的傳遞效率為其中第一營養(yǎng)級到第二營養(yǎng)級的傳遞效率為 。 (4)由于某種因素使得生產(chǎn)者短時間內(nèi)大量減少，一段時由于某種因素使得生產(chǎn)者短時間內(nèi)大量減少，一段時間后又恢復到原來水平，說明生態(tài)系統(tǒng)具有間后又恢復到原來水平，說明生態(tài)系統(tǒng)具有能

20、力，其能力，其基礎(chǔ)為基礎(chǔ)為。 (5)建立建立“?；~塘?；~塘”生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)系統(tǒng)主要遵循的生態(tài)工程基本主要遵循的生態(tài)工程基本原理有原理有 。(答兩項答兩項) 解析解析(1)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)包括生態(tài)系統(tǒng)的組成成分、生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)包括生態(tài)系統(tǒng)的組成成分、食物鏈和食物網(wǎng)。食物鏈和食物網(wǎng)。(2)A為生產(chǎn)者、植食動物、肉食動物經(jīng)呼為生產(chǎn)者、植食動物、肉食動物經(jīng)呼吸作用釋放的能量。由于能量流動是單向流動逐級遞減的，吸作用釋放的能量。由于能量流動是單向流動逐級遞減的，隨營養(yǎng)級的升高每級所得能量變少，所以為保證各營養(yǎng)級都隨營養(yǎng)級的升高每級所得能量變少，所以為保證各營養(yǎng)級都有較高的輸出量，隨營養(yǎng)級的升高，需要輸入

21、的有機物要增有較高的輸出量，隨營養(yǎng)級的升高，需要輸入的有機物要增多。多。(3)第二營養(yǎng)級傳遞給第三營養(yǎng)級的能量為第二營養(yǎng)級傳遞給第三營養(yǎng)級的能量為0.255.10.052.152.5，生產(chǎn)者傳遞給植食動物的能量為，生產(chǎn)者傳遞給植食動物的能量為0.52.549214，生產(chǎn)者固定的太陽能為，生產(chǎn)者固定的太陽能為3237014110，第一營養(yǎng)級到第二營養(yǎng)級的傳遞效率為，第一營養(yǎng)級到第二營養(yǎng)級的傳遞效率為14/11012.7%。(4)生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部存在的負反饋調(diào)節(jié)，使得生態(tài)系統(tǒng)具有一定生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部存在的負反饋調(diào)節(jié)，使得生態(tài)系統(tǒng)具有一定 的自我調(diào)節(jié)能力。的自我調(diào)節(jié)能力。(5)建立建立“?；~塘?；~塘”生

22、態(tài)系統(tǒng)生態(tài)系統(tǒng)主要遵循的主要遵循的生態(tài)工程基本原理有：物質(zhì)循環(huán)再生原理、物種多樣性原理、生態(tài)工程基本原理有：物質(zhì)循環(huán)再生原理、物種多樣性原理、協(xié)調(diào)平衡原理、整體性原理、系統(tǒng)學和工程學原理。協(xié)調(diào)平衡原理、整體性原理、系統(tǒng)學和工程學原理。 答案答案(1)生態(tài)系統(tǒng)的組成成分、食物鏈和食物網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)的組成成分、食物鏈和食物網(wǎng) (2)呼吸作用釋放的能量能量流動逐級遞減呼吸作用釋放的能量能量流動逐級遞減 (3)11012.7% (4)自我調(diào)節(jié)負反饋調(diào)節(jié)自我調(diào)節(jié)負反饋調(diào)節(jié) (5)物質(zhì)循環(huán)再生原理、物種多樣性原理、協(xié)調(diào)平衡原理、物質(zhì)循環(huán)再生原理、物種多樣性原理、協(xié)調(diào)平衡原理、整體性原理、系統(tǒng)學和工程學原理整體

23、性原理、系統(tǒng)學和工程學原理(至少答出兩點至少答出兩點)有關(guān)能量流動的極值計算有關(guān)能量流動的極值計算在解決有關(guān)能量傳遞的計算問題時，首先要確定食物鏈。在解決有關(guān)能量傳遞的計算問題時，首先要確定食物鏈。(1)設(shè)食物鏈設(shè)食物鏈ABCD，分情況討論：，分情況討論：現(xiàn)實現(xiàn)實問題問題思路求解思路求解D營養(yǎng)級營養(yǎng)級凈增重凈增重M至少需要至少需要A營養(yǎng)級多少營養(yǎng)級多少 N(20%)3M最多需要最多需要A營養(yǎng)級多少營養(yǎng)級多少 N(10%)3M現(xiàn)實現(xiàn)實問題問題思路求解思路求解A營養(yǎng)級營養(yǎng)級凈增重凈增重ND營養(yǎng)級最多增重多少營養(yǎng)級最多增重多少N(20%)3MD營養(yǎng)級至少增重多少營養(yǎng)級至少增重多少N(10%)3M(2

24、)在某一食物網(wǎng)中，一個消費者往往同時占有多條食物鏈，在某一食物網(wǎng)中，一個消費者往往同時占有多條食物鏈， 當該消費者增加了某一值時，若要計算最少消耗生產(chǎn)者多當該消費者增加了某一值時，若要計算最少消耗生產(chǎn)者多 少時，應(yīng)選最短的食物鏈和最大傳遞效率少時，應(yīng)選最短的食物鏈和最大傳遞效率20%進行計算，進行計算， 這樣消費者獲得的能量最多；若要計算最多消耗生產(chǎn)者多這樣消費者獲得的能量最多；若要計算最多消耗生產(chǎn)者多 少時，應(yīng)選最長的食物鏈和最小傳遞效率少時，應(yīng)選最長的食物鏈和最小傳遞效率10%進行計算，進行計算， 這樣消費者獲得的最少。這樣消費者獲得的最少。 某種植玉米的農(nóng)場，其收獲的玉米子粒既作為雞的飼

25、某種植玉米的農(nóng)場，其收獲的玉米子粒既作為雞的飼料，也作為人的糧食，玉米的秸稈則加工成飼料喂牛，生料，也作為人的糧食，玉米的秸稈則加工成飼料喂牛，生產(chǎn)的牛和雞供人食用。人、牛、雞的糞便經(jīng)過沼氣池發(fā)酵產(chǎn)的牛和雞供人食用。人、牛、雞的糞便經(jīng)過沼氣池發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣作為能源，沼渣、沼液作為種植玉米的肥料。產(chǎn)生的沼氣作為能源，沼渣、沼液作為種植玉米的肥料。據(jù)此回答據(jù)此回答(不考慮空間因素不考慮空間因素)： (1)請繪制由雞、牛、玉米和人組成的食物網(wǎng)。請繪制由雞、牛、玉米和人組成的食物網(wǎng)。 (2)牛與雞之間牛與雞之間(有、無有、無)競爭關(guān)系，理由是競爭關(guān)系，理由是 。人與雞的種間關(guān)系是人與雞的種間關(guān)系是，人

26、與牛的種間關(guān)系是，人與牛的種間關(guān)系是。 (3)流經(jīng)該農(nóng)場生態(tài)系統(tǒng)的總能量來自流經(jīng)該農(nóng)場生態(tài)系統(tǒng)的總能量來自所固定所固定的的，無機環(huán)境中的碳以，無機環(huán)境中的碳以形式進入該人工群落。形式進入該人工群落。 (4)假設(shè)該農(nóng)場將所生產(chǎn)玉米的假設(shè)該農(nóng)場將所生產(chǎn)玉米的1/3作為飼料養(yǎng)雞，作為飼料養(yǎng)雞，2/3供人食供人食用，生產(chǎn)出的雞供人食用?，F(xiàn)調(diào)整為用，生產(chǎn)出的雞供人食用?，F(xiàn)調(diào)整為2/3的玉米養(yǎng)雞，的玉米養(yǎng)雞，1/3供人食供人食用，生產(chǎn)出的雞仍供人食用。理論上，該農(nóng)場供養(yǎng)的人數(shù)將會用，生產(chǎn)出的雞仍供人食用。理論上，該農(nóng)場供養(yǎng)的人數(shù)將會 (增多、不變、減少增多、不變、減少)，理由是，理由是 。 解析解析(1)

27、由題干信息可知：玉米、雞、牛、人之間的由題干信息可知：玉米、雞、牛、人之間的食物關(guān)系為：玉米食物關(guān)系為：玉米 (2)因人與雞均食用玉米子粒，而牛食用玉米秸桿，且因人與雞均食用玉米子粒，而牛食用玉米秸桿，且人還食用雞和牛，故人與雞的種間關(guān)系為競爭和捕食，人與人還食用雞和牛，故人與雞的種間關(guān)系為競爭和捕食，人與牛的種間關(guān)系為捕食，而牛與雞之間無競爭關(guān)系。牛的種間關(guān)系為捕食，而牛與雞之間無競爭關(guān)系。 (3)該農(nóng)場生態(tài)系統(tǒng)中的生產(chǎn)者為玉米，生產(chǎn)者該農(nóng)場生態(tài)系統(tǒng)中的生產(chǎn)者為玉米，生產(chǎn)者(玉米玉米)固固定的太陽能為流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量。定的太陽能為流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量。 (4)食物鏈越長，能量沿食物鏈流動

28、時損耗越多，高營養(yǎng)食物鏈越長，能量沿食物鏈流動時損耗越多，高營養(yǎng)級獲得的能量也就越少。改變用途的級獲得的能量也就越少。改變用途的1/3玉米中的能量流入玉米中的能量流入人體內(nèi)所經(jīng)過的食物鏈延長，故人獲得的總能量將減少。人體內(nèi)所經(jīng)過的食物鏈延長，故人獲得的總能量將減少。 答案答案(1) (2)無它們所需食物資源不同無它們所需食物資源不同(或牛食玉米秸稈、雞或牛食玉米秸稈、雞吃玉米子粒吃玉米子粒)捕食與競爭捕食捕食與競爭捕食 (3)玉米太陽能玉米太陽能CO2 (4)減少改變用途的減少改變用途的1/3玉米被雞食用后，在雞這一玉米被雞食用后，在雞這一環(huán)節(jié)散失了一部分能量，導致人獲得的能量減少環(huán)節(jié)散失了一

29、部分能量，導致人獲得的能量減少 (1)生態(tài)農(nóng)業(yè)建設(shè)依據(jù)的原理生態(tài)農(nóng)業(yè)建設(shè)依據(jù)的原理 物質(zhì)循環(huán)再生，能量多級利用。物質(zhì)循環(huán)再生，能量多級利用。 種間關(guān)系。種間關(guān)系。(2)生態(tài)農(nóng)業(yè)的設(shè)計原則生態(tài)農(nóng)業(yè)的設(shè)計原則以提高整個系統(tǒng)的總體功能和綜合效益為目標，局部的功以提高整個系統(tǒng)的總體功能和綜合效益為目標，局部的功 能和局部的效益都應(yīng)當服從總體的功能和效益。能和局部的效益都應(yīng)當服從總體的功能和效益。資源利用合理，注重物質(zhì)和能量的多層分級利用，系統(tǒng)物資源利用合理，注重物質(zhì)和能量的多層分級利用，系統(tǒng)物 能轉(zhuǎn)換率高。能轉(zhuǎn)換率高。減少對不可再生能源的依賴性，注重有機能的投入，保持減少對不可再生能源的依賴性，注重有

30、機能的投入，保持 系統(tǒng)物能輸入輸出的動態(tài)平衡。系統(tǒng)物能輸入輸出的動態(tài)平衡。產(chǎn)品產(chǎn)出量大、質(zhì)優(yōu)、速穩(wěn)。產(chǎn)品產(chǎn)出量大、質(zhì)優(yōu)、速穩(wěn)。系統(tǒng)抗逆力提高。系統(tǒng)抗逆力提高。經(jīng)濟有效、生態(tài)可行、技術(shù)合理、社會效果好。經(jīng)濟有效、生態(tài)可行、技術(shù)合理、社會效果好。本講實驗本講實驗土壤微生物的分解作用土壤微生物的分解作用(1)土壤中存在種類、數(shù)目繁多的細菌、真菌等微生物，它土壤中存在種類、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。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

31、子相關(guān)。解速度與環(huán)境中的溫度、水分等生態(tài)因子相關(guān)。 案例案例1案例案例2實驗假設(shè)實驗假設(shè)微生物能分解落葉使之微生物能分解落葉使之腐爛腐爛微生物能分解淀粉微生物能分解淀粉實實驗驗設(shè)設(shè)計計實驗組實驗組 對土壤高溫處理對土壤高溫處理A杯中加入杯中加入30 mL土壤浸出液土壤浸出液對照組對照組 對土壤不做任何處理對土壤不做任何處理B杯中加入杯中加入30 mL蒸蒸餾水餾水自變量自變量 土壤中是否含微生物土壤中是否含微生物是否含有微生物是否含有微生物案例案例1案例案例2實驗實驗現(xiàn)象現(xiàn)象在相同時間內(nèi)實驗在相同時間內(nèi)實驗組落葉腐爛程度小組落葉腐爛程度小于對照組于對照組AA1不變藍不變藍A2產(chǎn)生磚產(chǎn)生磚紅色沉淀

32、紅色沉淀BB1變藍變藍B2不變色不變色結(jié)論結(jié)論分析分析微生物對落葉有分微生物對落葉有分解作用解作用土壤浸出液中的微生物能分解土壤浸出液中的微生物能分解淀粉淀粉(1)探究活動最好在實驗室中進行，以便控制變量，避免環(huán)境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。中不可控制的因素的影響。(2)各地氣候與環(huán)境等因素不同，微生物的分解落葉功能也不各地氣候與環(huán)境等因素不同，微生物的分解落葉功能也不 同，需要的時間有差異，一般需要溫暖、濕潤的條件。同，需要的時間有差異，一般需要溫暖、濕潤的條件。 同學們在課外活動中發(fā)現(xiàn)植物的落葉在土壤里會逐漸同學們在課外活動中發(fā)現(xiàn)植物的落葉在

33、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。了實驗進行驗證。(1)實驗設(shè)計首先要遵循的是實驗設(shè)計首先要遵循的是原則和原則和原則。原則。(2)以帶有同種落葉的土壤為實驗材料，均分為以帶有同種落葉的土壤為實驗材料，均分為A和和B。實驗時。實驗時A 不做處理不做處理(自然狀態(tài)自然狀態(tài))；B用塑料袋包好，放在用塑料袋包好，放在60的恒溫箱的恒溫箱 中滅菌中滅菌1小時。小時。B處理的目的是處理的目的是 。(3)(2

34、)中實驗的自變量是中實驗的自變量是，因變量，因變量 是是 ，無關(guān)變量是，無關(guān)變量是(至少寫出兩點至少寫出兩點)。(4)如果同學們的猜測是正確的，若干天后如果同學們的猜測是正確的，若干天后(2)中中B組的落葉組的落葉 。(5)如果同學們用帶有相同量同種植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)境條件進行原生態(tài)系統(tǒng)的無機環(huán)境條件進行 C組和組和D組的實驗，定期抽樣檢測樣品土壤中未腐爛的落葉組的實驗，定期抽樣檢測樣品土壤中未腐爛的落葉 的含量，請根據(jù)預期結(jié)果在右圖中繪出相應(yīng)的曲

35、線。的含量，請根據(jù)預期結(jié)果在右圖中繪出相應(yīng)的曲線。解析解析由題意可知該實驗的目的是驗證落葉的腐爛是由于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，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)計的等量性原因變量是落葉的腐爛程度。為遵循生物實驗設(shè)計的等量性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，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、如土壤溫度、濕度、pH、落葉的種類和大小等。在繪制曲線、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

36、坐標的意義，其中時，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標初始值不為0；由于微生物的分解作用，兩曲線呈下降；由于微生物的分解作用，兩曲線呈下降趨勢，且趨勢，且D組下降速度較組下降速度較C組快；隨時間延長，微生物的數(shù)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。量增多，故兩曲線的下降趨勢是由慢到快。答案答案(1)單一變量等量性單一變量等量性(2)殺死殺死土壤微生物，同時避免土壤理化性質(zhì)的土壤微生物，同時避免土壤理化性質(zhì)的改變改變(3)土壤微生物土壤微生物(

37、作用作用)的有無落的有無落葉的腐爛程度土壤溫度、含水量、葉的腐爛程度土壤溫度、含水量、pH、落葉的種類和大小、落葉的種類和大小等等(合理即可合理即可)(4)腐爛程度小于腐爛程度小于A組組(5)如圖如圖隨堂高考隨堂高考1.(2009海南高考海南高考)假設(shè)將水稻田里的雜草全部清除掉，稻田假設(shè)將水稻田里的雜草全部清除掉，稻田 生態(tài)系統(tǒng)中生態(tài)系統(tǒng)中 () A.水稻害蟲密度將下降水稻害蟲密度將下降 B.能量流動的營養(yǎng)級數(shù)減少能量流動的營養(yǎng)級數(shù)減少 C.水稻固定的太陽能增加水稻固定的太陽能增加 D.物種多樣性上升物種多樣性上升解析：解析：水稻與雜草為競爭關(guān)系，二者爭奪稻田中的光照、水稻與雜草為競爭關(guān)系，二

38、者爭奪稻田中的光照、水分、礦質(zhì)元素等，除去雜草，使能量更多地流向水稻，水分、礦質(zhì)元素等，除去雜草，使能量更多地流向水稻，有利于水稻對太陽能的固定。水稻和雜草為同一營養(yǎng)級，有利于水稻對太陽能的固定。水稻和雜草為同一營養(yǎng)級，除掉雜草，能量流動的營養(yǎng)級數(shù)不會減少。除掉雜草，能量流動的營養(yǎng)級數(shù)不會減少。答案：答案：C2.(2009江蘇高考江蘇高考)下列下列4種現(xiàn)象中，不適宜用生態(tài)系統(tǒng)中能種現(xiàn)象中，不適宜用生態(tài)系統(tǒng)中能 量流動規(guī)律進行合理分析的是量流動規(guī)律進行合理分析的是 () A.虎等大型肉食動物容易成為瀕危物種虎等大型肉食動物容易成為瀕危物種 B.藍藻易在富營養(yǎng)化水體中爆發(fā)藍藻易在富營養(yǎng)化水體中爆發(fā)

39、 C.飼養(yǎng)牛、羊等動物，成本低、產(chǎn)量高飼養(yǎng)牛、羊等動物，成本低、產(chǎn)量高 D.巨大的藍鯨以微小的浮游動物為食巨大的藍鯨以微小的浮游動物為食解析：解析：水體富營養(yǎng)化導致藍藻爆發(fā)是因為水體為藍藻提供了水體富營養(yǎng)化導致藍藻爆發(fā)是因為水體為藍藻提供了大量的大量的N、P等礦質(zhì)元素，并未涉及能量流動問題。能量流等礦質(zhì)元素，并未涉及能量流動問題。能量流動的渠道是食物鏈，且能量沿食物鏈傳遞時，具有單向性和動的渠道是食物鏈，且能量沿食物鏈傳遞時，具有單向性和逐級遞減的特點，所以食物鏈越短，能量損失越少。逐級遞減的特點，所以食物鏈越短，能量損失越少。A、C、D均可以利用能量流動規(guī)律分析。均可以利用能量流動規(guī)律分析。

40、答案：答案：B3.(2009廣東理基廣東理基)右圖為某一生態(tài)系右圖為某一生態(tài)系 統(tǒng)的能量金字塔，其中統(tǒng)的能量金字塔，其中、 分別代表不同的營養(yǎng)級，分別代表不同的營養(yǎng)級，E1、E2代代 表能量的形式。下列敘述正確的是表能量的形式。下列敘述正確的是 () A.是初級消費者是初級消費者 B.為分解者為分解者 C.E1為太陽能，為太陽能，E2為熱能為熱能 D.能量可在食物鏈中循環(huán)利用能量可在食物鏈中循環(huán)利用解析：解析：能量流動始于生產(chǎn)者的光合作用，最終以熱能形式散能量流動始于生產(chǎn)者的光合作用，最終以熱能形式散失，據(jù)題圖知失，據(jù)題圖知為生產(chǎn)者，為生產(chǎn)者，為消費者，則為消費者，則E1為太陽能。為太陽能。答

41、案：答案：C4.(2009重慶高考重慶高考)下圖是某森林生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)和能量流向示下圖是某森林生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)和能量流向示 意圖，意圖，h、i、j、k表示不同用途的有機物表示不同用途的有機物(j是未利用部分是未利用部分)， 方框大小表示使用量。下列敘述正確的是方框大小表示使用量。下列敘述正確的是 ()A.進入該生態(tài)系統(tǒng)的進入該生態(tài)系統(tǒng)的CO2量與各量與各h產(chǎn)生的產(chǎn)生的CO2總量相等總量相等B.生產(chǎn)者中生產(chǎn)者中i的量大于被初級消費者同化的有機物的量的量大于被初級消費者同化的有機物的量C.流向分解者的流向分解者的k可被生產(chǎn)者直接吸收利用可被生產(chǎn)者直接吸收利用D.流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)和能量可循環(huán)利用流經(jīng)該

42、生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)和能量可循環(huán)利用解析：解析：h是該營養(yǎng)級通過呼吸散失的能量，是該營養(yǎng)級通過呼吸散失的能量，i及其它中的一部及其它中的一部分是流入到下一營養(yǎng)級的能量，分是流入到下一營養(yǎng)級的能量，k是流向分解者體內(nèi)的能量。是流向分解者體內(nèi)的能量。進入該生態(tài)系統(tǒng)的進入該生態(tài)系統(tǒng)的CO2量大于各量大于各h產(chǎn)生的產(chǎn)生的CO2總量；流向分解總量；流向分解者體內(nèi)的能量不能被生產(chǎn)者吸收利用；流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的物者體內(nèi)的能量不能被生產(chǎn)者吸收利用；流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)是循環(huán)的，而能量是單向流動，不可循環(huán)的。質(zhì)是循環(huán)的，而能量是單向流動，不可循環(huán)的。答案：答案：B5.(2008江蘇高考江蘇高考)江蘇某農(nóng)戶創(chuàng)建的冬季生態(tài)

43、型種植養(yǎng)江蘇某農(nóng)戶創(chuàng)建的冬季生態(tài)型種植養(yǎng) 殖模式如下圖所示，請據(jù)圖回答下列問題。殖模式如下圖所示，請據(jù)圖回答下列問題。(1)牛棚內(nèi)產(chǎn)生的牛棚內(nèi)產(chǎn)生的可擴散進入蔬菜大棚，提可擴散進入蔬菜大棚，提高蔬菜的光合效率；蔬菜光合作用產(chǎn)生的高蔬菜的光合效率；蔬菜光合作用產(chǎn)生的可可擴散進入牛棚。擴散進入牛棚。(2)秸稈除了作為牛的飼料外，還可與牛糞混合堆放進行秸稈除了作為牛的飼料外，還可與牛糞混合堆放進行，腐熟的產(chǎn)物肥效提高，這是因為，腐熟的產(chǎn)物肥效提高，這是因為。這種肥料用于蔬菜栽培可以提高蔬菜產(chǎn)量。這種肥料用于蔬菜栽培可以提高蔬菜產(chǎn)量。(3)在牛的品系、飼料品種和用量不變的條件下，采用這在牛的品系、飼料

44、品種和用量不變的條件下，采用這 種養(yǎng)殖模式，牛的生長速率明顯提高，其主要原因是種養(yǎng)殖模式，牛的生長速率明顯提高，其主要原因是 。(4)牛棚保溫所需的熱能來源于牛自身散熱、地熱、牛棚保溫所需的熱能來源于牛自身散熱、地熱、 和和。(5)從生態(tài)系統(tǒng)主要功能的角度分析，這種種植養(yǎng)殖模式從生態(tài)系統(tǒng)主要功能的角度分析，這種種植養(yǎng)殖模式 較好地實現(xiàn)了較好地實現(xiàn)了 。解析：解析：牛棚內(nèi)的牛和微生物呼吸作用產(chǎn)生的牛棚內(nèi)的牛和微生物呼吸作用產(chǎn)生的CO2可擴散進入可擴散進入蔬菜大棚，提高光合效率，蔬菜光合作用產(chǎn)生的蔬菜大棚，提高光合效率，蔬菜光合作用產(chǎn)生的O2擴散進擴散進入牛棚，秸稈的成分是纖維素，與牛糞混合堆放進行發(fā)酵入牛