高三生物復(fù)習(xí)第38講生態(tài)系統(tǒng)的能量流動和物質(zhì)循環(huán)教案

第五部分生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)第38講生態(tài)系統(tǒng)的能量流動和物質(zhì)循環(huán)一、考點內(nèi)容全解（一）本講考什么能量沿食品鏈流動能量流動過程起點：從生產(chǎn)者固定太陽能開始。數(shù)目：生產(chǎn)者固定的所有太陽能是流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量。渠道：沿食品鏈和食品網(wǎng)，逐級流動。能量流動特色單向流動、逐級遞減(傳達效率：約10－20%)、質(zhì)量提高、速率不一樣。嚴(yán)格恪守?zé)崃W(xué)第一、第二定律。生態(tài)金字塔（生態(tài)錐體）研究能量流動的意義調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)中能量流動的方向，使能量更多地流向?qū)θ祟愑欣牟糠帧?shù)目金字塔(個/m2)4.物質(zhì)循環(huán)碳循環(huán)（加括號者為年變化量，未加括號者為庫存量）特色：經(jīng)過光合作用合成有機物構(gòu)成全世界的基礎(chǔ)生產(chǎn)；CO、CH、和CO是最重要的溫室氣體；24生物量金字塔(g/m2)不一樣的生態(tài)系統(tǒng)固定CO2的速率差異很大；大氣中CO2的濃度有日變化和年變化。2能量金字塔(KJ/m?a)

(如右圖

)氮循環(huán)（四種基本生物化學(xué)過程）(如右圖)呈倒21置：如一棵樹上停著多只鳥)特色：大氣含N為3.9×10g，是最大的氮庫；固氮門路有生物固氮、高能固氮和工業(yè)固氮；氮肥排入水中易形成富營養(yǎng)化。磷循環(huán)(以以下圖)特色：磷的主要儲存庫是堆積巖；幾乎沒有氣體成分參加循環(huán)，主要以固態(tài)進行；汞（重金屬）循環(huán)特色：經(jīng)過生物富集作用致使很大危害；在細(xì)菌作用下溶于脂類，易被人

生成甲基汞，毒性大，易體汲取。（二）考點例析[例1]在一個生態(tài)系統(tǒng)中

,A

種群有

50個個體

,B

種群有

500個個體

,C

種群有

5000個個體

,D

種群有

10000個個體

,則它們的食品鏈關(guān)系是A．A→B→C→D

B．.D→C→B→A

C．C→D→B→A

D．不可以確立[分析]一個生態(tài)系統(tǒng)中的各樣生物相互互有關(guān)系，

構(gòu)成食品鏈。食品鏈都包含幾個環(huán)節(jié)，每個環(huán)節(jié)可作為一個營養(yǎng)級，

而能量沿著食品鏈從一個營養(yǎng)級流動到另一個營養(yǎng)級。

在能量流動的過程中，能量以熱量的形式不停消散，形成金字塔能流。所以本題初看起來選

B。但題目中只供給個體的數(shù)目，沒有提供給個體的大小或個體所擁有的能量，所以僅從個體的數(shù)量還不可以確立該種群的生物量或能量的多少。如一棵大樹的個體數(shù)目是1，而生活在其上的昆蟲的數(shù)目能夠有幾百只甚至幾千只。所以僅從各樣群的個體數(shù)目沒法判斷它們之間的營養(yǎng)關(guān)系。[答案]D[例2]珠江三角洲農(nóng)民充分利用自然資源，成立了該地獨有的蔗基魚塘和桑基魚塘，以下圖是該生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動表示圖。請據(jù)圖回答：（1）這類人工生態(tài)系統(tǒng)最基本的生物要素是。要使它長久穩(wěn)固發(fā)展，除了有穩(wěn)固的根源，各種生物要。（2）該生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)物質(zhì)經(jīng)多次重復(fù)利用，大大提高了能量的，能提高的原由是因為其營養(yǎng)構(gòu)造擁有的特色。（3）蠶糞、蔗葉進入魚塘經(jīng)過的作用又被桑蔗基所利用。蠶糞中的氨經(jīng)過作用，形成

被植物汲取。（4）成立這一世態(tài)系統(tǒng)的目的是態(tài)系統(tǒng)功能的保持，取決于

。該生。[分析]本題是應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)知識成立人工生態(tài)系統(tǒng)的實例。在這個人工生態(tài)系統(tǒng)中，有四種成分：非生物的物質(zhì)和能量(水、土壤、陽光等)、生產(chǎn)者(蔗、桑、綠藻)、花費者(各種魚、蠶等)、分解者(細(xì)菌)，它們共同構(gòu)成了一個相互依存的整體，生產(chǎn)者和分解者是不可缺乏的生物成分，各種生物只有保持相對穩(wěn)固，才能長久穩(wěn)固發(fā)展。成立這一世態(tài)系統(tǒng)的目的是使該生態(tài)系統(tǒng)朝著更有利于人類的方向發(fā)展。能量則是沿著食品鏈的渠道流動的，食物鏈越短，營養(yǎng)級越少，流向?qū)θ祟愑欣牟糠值哪芰烤驮蕉啵瑢θ祟惖纳a(chǎn)和生活就越有意義。在這個生態(tài)系統(tǒng)中，分解者(細(xì)菌)的作用很重要，蠶糞中的氨經(jīng)過硝化細(xì)菌的作用，形成亞硝酸鹽和硝酸鹽，被甘蔗，桑樹汲取利用。對人工生態(tài)系統(tǒng)的功能保持，取決于它的成員之間的物質(zhì)循環(huán)和能量流動的動向均衡。對保持生態(tài)穩(wěn)固有重要的意義。[答案](1)生產(chǎn)者和分解者能量保持相對穩(wěn)固(2)利用率食品鏈短(3)分解者硝化細(xì)菌的化能合成

亞硝酸鹽和硝酸鹽

(4)使生產(chǎn)者所固定的能量流向?qū)θ祟愖钣欣牟糠?/p>

生產(chǎn)者、花費者和分解者能量之間的流動和物質(zhì)循環(huán)在較長時間內(nèi)保持相對穩(wěn)固性?！祭?〗我國北方處于均衡狀態(tài)的某叢林生態(tài)系統(tǒng)，其碳素循環(huán)如圖，箭頭和字母分別表示碳素傳達方向和轉(zhuǎn)移量。以下選項正確的選項是()A.夏天，

a＞b+c+e

B.

秋天，

e+f

＜gC.春天，

g=b+e+f

D.

冬天，

d＞c+f[分析]碳元素進入食品鏈參加碳素循環(huán)是從生產(chǎn)者經(jīng)過光合作用固定

C02開始的，即從植物處加入的。依據(jù)能量流動的特色，只有10—20％流到下一個營養(yǎng)級，能量流動的環(huán)節(jié)越多，消耗越大，同時還有大批的能量和物質(zhì)滯留在本營養(yǎng)級，除自己耗費外，還有一部分以殘體形式被分解者所分解。

夏天光合作用強度大于呼吸作用和分解者的分解作用總和，

因而A選項正確；作為走開生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)總量不行能超出它的輸入總量，

這是由物質(zhì)不滅定律決定的。[答案]A[解題警告

]本題簡單出現(xiàn)的問題是將物質(zhì)與能量轉(zhuǎn)移混雜，

同時遇到季節(jié)的擾亂。

解題時注意：1．對一個生態(tài)系統(tǒng)而言，只需正常運行，則物質(zhì)應(yīng)循環(huán)而能量則輸入要大于輸出；2．讀圖時明確各符號及箭頭的含義。二、能力提高技巧物質(zhì)循環(huán)和能量流動的關(guān)系初級生產(chǎn)量的測定方法生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動開始于綠色植物經(jīng)過光合作用對太陽能的固定，植物所固定的太陽能或所制造的有機物質(zhì)量稱為初級生產(chǎn)量。其測定方法有：收獲量測定法、氧氣測定法（黑白瓶法）、CO2測定法、放射性標(biāo)志物測定法、葉綠素測定法。G（總初級生產(chǎn)量）＝N（凈初級生產(chǎn)量）＋R（呼吸耗費量）PP[例4]右表是對某水生生態(tài)系統(tǒng)營PgPnR養(yǎng)級和能量流動狀況的檢查結(jié)果，表中A、A15.92.813.1B、C、D分別表示不一樣的營養(yǎng)級，E為分B870.7369.4501.3解者。Pg表示生物同化作用固定能量的C0.90.30.6總量，Pn表示生物體儲存的能量D141.061.979.1(Pn=Pg-R)，R表示生物呼吸耗費的能量。E211.520.1191.4單位：10２kJ/m２/a剖析回答：(1)能量流動是從A、B、C、D中的哪個營養(yǎng)級開始的____，為何？____________。(2)若今生態(tài)系統(tǒng)遇到重金屬污染，那么在體內(nèi)累積重金屬污染物最多的生物是___________________。(3)若D的種群數(shù)目降落，則種群數(shù)目增添的是__________。(4)該生態(tài)系統(tǒng)中能量從第三營養(yǎng)級傳達到第四營養(yǎng)級的效率是_______。從能量輸入和輸出角度看，該生態(tài)系統(tǒng)的總能量能否增添_____，_為什么。[分析]本題觀察的考點是生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動狀況，屬理解層次試題。解答本題須從識圖著手，并正確運用能量流動的有關(guān)知識進行計算。因為B營養(yǎng)級含有的能量最多，儲存的能量和呼吸耗費的能量也最多，故B是生產(chǎn)者；因為E為分解者，所以食品鏈為B→D→A→C；從第三營養(yǎng)級傳達到第四營養(yǎng)級的效率是O.9/15.9＝5.7％。因為在該生態(tài)系統(tǒng)中，輸入的總能量為生產(chǎn)者固定的總能量Pg(生產(chǎn)者)＝870.7，輸出的總能量＝所有生物耗費能量之和＝13.1+501.3+0.6+79.1+191.4＝785.5，870.7＞785.5。所以生態(tài)系統(tǒng)輸入的總能量大于所有生物耗費能量之和。[答案](1)B因為B營養(yǎng)級含能量最多，是生產(chǎn)者(2)C(3)BC(4)5.7%(5)增添因為該生態(tài)系統(tǒng)輸入的總能量大于所有生物耗費能量之和(或答Pg(生產(chǎn)者的呼吸耗費)>R(所有生物的呼吸耗費

)。[

解題技巧

]依據(jù)能量金字塔來判斷生物的營養(yǎng)級；

能量的傳達效率不要以

Pn來計算；在一個穩(wěn)固的生態(tài)系統(tǒng)中，能量不停增添的根根源因是生產(chǎn)者在不停地制造有機物，且凈累積有機物。[例5]以下圖為某生態(tài)系統(tǒng)中，能量與物質(zhì)流動關(guān)系表示圖(圖中△為有毒物質(zhì)濃度百萬分之一，即10-6，能量單位：kJ·cm2/年)：從達成生態(tài)系統(tǒng)功能的角度，簡要說明生產(chǎn)者的重要作用是。(2)該生態(tài)系統(tǒng)的總能量是kJ2·cm/年；(3)圖中數(shù)值計算能量從A到B的傳達效率是％，其他的能量最后經(jīng)過生物的消散，因為生物在代謝中不可以再利用，所以能量流動擁有特色；(4)圖中無機物箭頭指和CO2等物質(zhì)的流動過程。圖中D是，經(jīng)過它們的和兩種分解方式，將生物組織內(nèi)的碳放回空氣中。(5)在生態(tài)系統(tǒng)中，碳循環(huán)一直與聯(lián)合在一同進行；(6)從生態(tài)要素的角度看，存在中的有毒物質(zhì)，經(jīng)高度濃縮，所以越高的生物受害越大。[分析]這是一道全面觀察生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)造和功能知識的學(xué)科內(nèi)綜合題。第一要剖析圖中各符號所代表的含義，圖中所示的是一個生態(tài)系統(tǒng)，箭頭所示這個生態(tài)系統(tǒng)的能量流動和物質(zhì)循環(huán)的方向。我們知道流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量是來自生產(chǎn)者所固定的太陽能，能量在各營養(yǎng)級的傳達過程中是逐級遞減的，其去路有三個方向：一是各營養(yǎng)級的生物在分解有機物用于生命活動時，總有一部分能量以熱能的形式消散；二是大多數(shù)的能量未被下一個營養(yǎng)級所利用，其排泄物等流入分解者中；三是只有小部分流入下一個營養(yǎng)級。所以流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的總能量應(yīng)當(dāng)是生產(chǎn)者中的能量的三個去路之和：97＋306＋63＝466。由A到B的傳達率＝63÷466,以此類推。[答案]（1）能量流動、物質(zhì)循環(huán)的基礎(chǔ)（2）466（3）13．5％呼吸作用熱能遞減單向（4）水、無機鹽分解者有氧呼吸無氧呼吸（發(fā)酵）（5）能量流動（6）無機環(huán)境食品鏈營養(yǎng)級[解題技巧]解題重點為抓住能量流動的規(guī)律，運用生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)造與功能相一致的看法去剖析解答。圖中A明顯是物質(zhì)循環(huán)和能量流動的開始，所以它必定是生產(chǎn)者，D最后將物質(zhì)分解又返回大自然中，它應(yīng)當(dāng)是分解者，而B、C分別是初級花費者和次級花費者。能量在流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)時的三個去處要清楚。[解題警告]該題能全面答對者極少，原由一是對生態(tài)系統(tǒng)功能的知識掌握不牢，特別是對能量在流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)時的三個去處不清楚；二是識圖、析圖的能力較差，沒有看到圖中已標(biāo)出A表示的是有毒物質(zhì)的含量，常把圖框中的數(shù)值也當(dāng)能量計算，所以造成(2)小題和(3)小題的錯誤。D是分解者，但分解方式有兩種不可以漏寫。三、基礎(chǔ)能力測試1.倒置的生物種群數(shù)目金字塔適于描繪（雙選）（）A．放牧牛羊的草原B．蚜蟲齊集的果樹C．松毛蟲成災(zāi)的松樹D．鼠害泛濫的草地2.以下圖中表示城市生態(tài)系統(tǒng)的能量金字塔是(P表示植物,a表示動物,h表示人類)3.在以下生環(huán)能基本保A.叢林ABCD

態(tài)系統(tǒng)中，物質(zhì)循持均衡的是生態(tài)系統(tǒng)B.農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)C.養(yǎng)魚塘D.城市生態(tài)系統(tǒng)一片樹林中，樹、昆蟲和食蟲鳥類的個體數(shù)比率關(guān)系以以下圖所示。以下選項能正確表示樹、昆蟲、食蟲鳥之間的能量流動關(guān)系的是(選項方框面積表示能量的大小)（）5.在碳循環(huán)中，使碳從無機環(huán)境進入群落的生理作用是()ABCD①呼吸作用

②光合作用③攝食作用④化能合成作用

⑤硝化作用

⑥反硝化作用A．①②

B．③④

C．②④

D．⑤⑥6．以下對于氮循環(huán)的說法錯誤的選項是

（）A．土壤中的氨經(jīng)過硝化細(xì)菌的作用，最后轉(zhuǎn)變成硝酸鹽B．根瘤菌固定的氮一部分供宿主植物利用，一部分留給自己使用C．植物只好利用土壤中的硝酸鹽和銨鹽；而不可以直接利用空氣中的氮氣D．土壤中的一些細(xì)菌在氧氣充分的條件下，將硝酸鹽轉(zhuǎn)變成亞硝酸鹽，并最后轉(zhuǎn)變成氮氣四、潛能挑戰(zhàn)測試7．右圖為碳元素在生態(tài)系統(tǒng)中循環(huán)的模式圖，圖中“圓圈”表示生態(tài)系統(tǒng)的生物成分，“箭頭”表示過程。請據(jù)圖回答：(1)③為，4為。(2)6為，7為。碳元素在生物群落內(nèi)部傳達是沿實現(xiàn)的。陸地生態(tài)系統(tǒng)的食品鏈中據(jù)有碳元素最多的營養(yǎng)級是。8．有人連續(xù)幾年在3月至6月間，對某湖泊生態(tài)系統(tǒng)中幾種生態(tài)因子進行檢查，幾年的調(diào)查結(jié)果基本一致，對換查數(shù)據(jù)整理以以下圖(曲線僅示變化趨向)。請經(jīng)過剖析圖中所示各生態(tài)因子的變化及相互關(guān)系回答：(1)在3月至

6月間，該生態(tài)系統(tǒng)中浮游植物光合作用合成有機物的凈生產(chǎn)量

(總生產(chǎn)量減去呼吸耗費量

)發(fā)生較大改動，影響這類改動的非生物要素主假如什么

?判斷的依照是什么?(2)在3月至

4月上旬，該生態(tài)系統(tǒng)中浮游植物光合作用合成有機物的凈生產(chǎn)量和現(xiàn)存浮游植物有機物總量均明顯增添，其章要原由是什么?在4月中旬開始，二者又明顯降落，主要原由是什么?在4月下旬至5月上旬，該生態(tài)系統(tǒng)中浮游植物光合作用合成有機物的凈生產(chǎn)量出現(xiàn)快速增添，但這段時間內(nèi)，現(xiàn)存浮游植物有機物總量并未增添，

原由是什么？9．動物

A和

B生活在同一環(huán)境中，現(xiàn)研究二者之間的關(guān)系。右圖表示

A、B在

120d內(nèi)的種群變化。為何物種A達到的峰值會高于物種B?若物種B忽然大幅度增添，A、B的數(shù)目怎樣變化?為何?(3)實驗條件下二者在116d和120d后均死亡，這類狀況在自然條件下會發(fā)生嗎?為何?議論第90d時，物種A的各樣種間關(guān)系的特色。比較物種B在第17d和第90d獲得食品后能量傳達效率的高低。五、標(biāo)答與提示1.BC（點撥：設(shè)生產(chǎn)者數(shù)目是1，則花費者的數(shù)目是好多）2.D（點撥：城市生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)和能量流通大、轉(zhuǎn)運快，人的營養(yǎng)級最高與植物、動物都有直接關(guān)系，并起主導(dǎo)作用）Ａ（點撥：自然生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)基本實現(xiàn)自給自足）4.C（點撥：能量流動逐級遞減）5.C（點撥：都將CO2合成有機物進入生態(tài)系統(tǒng)）6.D（點撥：硝化細(xì)菌與反硝化細(xì)菌是不一樣的細(xì)菌）碳在生物群落和無機環(huán)境之間是以CO2的形式進行循環(huán)。第一經(jīng)過綠色植物的光合作用合成有機物，再經(jīng)過食品鏈到各級花費者體內(nèi)，再到分解者。生產(chǎn)者、花費者、分解者都通過呼吸分解有機物，開釋

CO2到大氣中。（1）分解者

大氣中

CO2庫（2）光合作用

呼吸作用

（3）食品鏈

（4）生產(chǎn)者8.（1）無機養(yǎng)分

浮游植物光合作用的凈生產(chǎn)量隨無機養(yǎng)分的變化而變化

（2