1、第29講 生態(tài)系統(tǒng)的功能 總綱目錄總綱目錄 突破突破1 1 生態(tài)系統(tǒng)的能量流動生態(tài)系統(tǒng)的能量流動 突破突破2 2 生態(tài)系統(tǒng)的特質循環(huán)和信息傳遞生態(tài)系統(tǒng)的特質循環(huán)和信息傳遞 一、生態(tài)系統(tǒng)的能量流動 1.概念理解 2.第一營養(yǎng)級能量分析 ? 3.消費者能量分析 (1)從上述圖解可以得到:攝入量=同化量+? 糞便量 。 (2)在各營養(yǎng)級中,能量的幾個去路:通過呼吸作用以熱能的形式散失;被 ? 下一營養(yǎng)級生物 利用;被分解者利用;未被利用。 4.特點:? 單向流動 和? 逐級遞減 。 5.能量傳遞效率 某營養(yǎng)級同化量相鄰兩個營養(yǎng)級的能量傳遞效率=?100%。一般能量 上一營養(yǎng)級同化量傳遞效率為10%2

2、0%。 6.研究意義 (1)幫助人們科學規(guī)劃、設計人工生態(tài)系統(tǒng),使能量得到最有效的利 用。 (2)幫助人們合理地調整生態(tài)系統(tǒng)中的? 能量流動關系 ,使能量持 續(xù)高效地流向? 對人類最有益的部分 。 二、生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán) 1.概念 (1)物質:組成生物體的? 化學元素 ,如C、H、O、N、P、S。 (2)循環(huán)范圍:? 生物群落 和? 無機環(huán)境 之間。 (3)循環(huán)特點:具有? 全球性 。 2.碳循環(huán) (1)在無機環(huán)境與生物群落之間主要是以? CO2 形式循環(huán)。 (2)在生物群落內:以? 含碳有機物 形式沿? 食物鏈和食物網 傳遞。 3.溫室效應 (1)形成原因:大量化石燃料的燃燒,導致大氣中的?

3、 CO2 含量迅速 增加,打破了生物圈中碳循環(huán)的平衡。 (2)影響:導致? 氣溫升高 ,加快極地和高山冰川的融化,導致海平面 上升,進而對人類和其他許多生物的生存構成威脅。 三、生態(tài)系統(tǒng)的信息傳遞 1.信息的種類、特點及來源(連一連) ? A 丙b B甲c C乙a 2.信息傳遞的作用及應用 項目 在生態(tài)系統(tǒng)中的作用 內容 個體水平:? 生命活動 的正常進行,離不開信息的作用 種群水平:生物種群的? 繁衍 ,也離不開信息的傳遞 群落和生態(tài)系統(tǒng)水平:調節(jié)生物的? 種間關系 ,維持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定 在農業(yè)生產中的應用 提高? 農產品 或者畜產品的產量;對? 有害動物 進行控制 ? 1.森林中生產者積累

4、有機物的能量總和,即為輸入該生態(tài)系統(tǒng)的總能 量。?( ? ) 2.生態(tài)系統(tǒng)可通過信息傳遞調節(jié)種間關系。?( ) 3.光合作用推動碳循環(huán)過程,促進了生物群落中的能量循環(huán)。?( ? ) 4.防治稻田害蟲,可提高生產者和消費者之間的能量傳遞效率。?( ? ) 5.田鼠和鼬都是恒溫動物,同化的能量中一部分用于生長、發(fā)育和繁殖 等生命活動,其余在呼吸作用中以熱能形式散失。?( ) 6.碳在生物群落與無機環(huán)境之間的循環(huán)主要以CO2的形式進行。?( ) 7.分解者通過有氧呼吸和無氧呼吸的方式將有機物分解成CO2等釋放 到無機環(huán)境中。?( ) 8.物質是能量流動的載體,能量是物質循環(huán)的動力。?( ) 9.生態(tài)

5、系統(tǒng)維持相對穩(wěn)定離不開信息傳遞。?( )10.生態(tài)系統(tǒng)中的信息傳遞和能量流動一樣都是單向的。?( ? ? ) 11.用性外激素專一誘捕卷葉螟,短期內褐飛虱(卷葉螟的天敵)的種群密 度會下降。?( ) 12.成年大熊貓經常用尿液和肛腺的分泌物在巖石或樹干上進行標記, 這種行為傳遞的信息類型屬于化學信息。?( ) 突破突破1 1 生態(tài)系統(tǒng)的能量流動生態(tài)系統(tǒng)的能量流動 1.生態(tài)系統(tǒng)的能量流動過程 ? 流入每一營養(yǎng)級的能量去向可從以下兩個角度分析: (1)定量不定時分析:流入某一營養(yǎng)級的一定量的能量,在足夠長的時間 內的去路有三條:自身呼吸作用消耗;流入下一營養(yǎng)級;被分解者 分解利用。但這一定量的能量

6、不管如何傳遞,最終都以熱能形式從生物 群落中散失,只有生產者源源不斷地固定太陽能,才能保證生態(tài)系統(tǒng)能 量流動的正常進行。 (2)定量定時分析:流入某一營養(yǎng)級的一定量的能量,在一定時間內的去 路可有四條:自身呼吸作用消耗;流入下一營養(yǎng)級;被分解者分解 利用;未被自身呼吸作用消耗,也未被下一營養(yǎng)級和分解者利用,即 “未利用”。如果是以年為單位研究,第四部分的能量將保留到下一年。 ?易錯辨析易錯辨析 最高營養(yǎng)級的能量去路,少了傳遞給下一營養(yǎng)級這一途 徑。 分解者分解作用的實質仍然是呼吸作用。 流經各營養(yǎng)級的總能量:對生產者而言強調關鍵詞“固定”而不能說 “照射”,對各級消費者而言強調關鍵詞“同化”而

7、不能說“攝入”。 2.生態(tài)金字塔 不同的生態(tài)金字塔能形象地說明各營養(yǎng)級與能量、生物量、數量之間 的關系,是定量研究生態(tài)系統(tǒng)的直觀體現。 形狀 能量金字塔 ? 數量金字塔 ? 生物量金字塔 ? 特點 正金字塔形 一般為正金字塔形,但可能出現 “倒置”,如“樹昆蟲鳥” 一般為正金字塔形 象征 含義 能量沿食物鏈流動過程中具有逐級遞減的特性 一般生物個體數目在食物鏈中隨 營養(yǎng)級升高而逐級遞減 生物量沿食物鏈逐級遞減 1.利用“拼圖法”巧解能量流動問題 (1)輸入第一營養(yǎng)級的能量(W1),即生產者的同化量被分為兩部分:一部 分在生產者的呼吸作用中以熱能的形式散失(A1),一部分則用于生產者 的生長、發(fā)

8、育和繁殖(B1+C1+D1)。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(yǎng)級的D1。 ? (2)第一營養(yǎng)級到第二營養(yǎng)級的能量傳遞效率=(D1/W1)100%,第二營養(yǎng) 級到第三營養(yǎng)級的能量傳遞效率=(D2/D1)100%。 2.關于生態(tài)系統(tǒng)中能量流動的計算問題 (1)一般能量的傳遞效率為10%20%。 (2)能量傳遞效率的計算方法:相鄰兩營養(yǎng)級之間的能量傳遞效率=某營 養(yǎng)級的同化量上一營養(yǎng)級的同化量100%。 (3)能量傳遞的最值計算 a.已知低營養(yǎng)級求高營養(yǎng)級 ?選最短食物鏈獲得能量最多? ?按最高傳遞效率 (20%) 計算選最長食物鏈獲得能量最少?按最低傳遞效率

9、(10%) 計算? b.已知高營養(yǎng)級求低營養(yǎng)級 ?選最長食物鏈需最多能量?按最低傳遞效率 (10%) 計算? ?選最短食物鏈?需最少能量? 按最高傳遞效率 (20%) 計算? 考向考向1 以基礎判斷、實例分析的形式以基礎判斷、實例分析的形式,考查能量流動的過程及特點考查能量流動的過程及特點 1.(2016課標全國)我國諺語中的“螳螂捕蟬,黃雀在后”體現了食物 鏈的原理。若鷹遷入了蟬、螳螂和黃雀所在的樹林中,捕食黃雀并棲息 于林中。下列敘述正確的是?( C ) A.鷹的遷入增加了該樹林中蟬及其天敵的數量 B.該生態(tài)系統(tǒng)中細菌產生的能量可流向生產者 C.鷹的遷入增加了該生態(tài)系統(tǒng)能量消耗的環(huán)節(jié) D.

10、鷹的遷入改變了該生態(tài)系統(tǒng)能量流動的方向 答案答案 C 根據題意可寫出食物鏈:植物蟬螳螂黃雀鷹。鷹的 遷入延長了食物鏈,使能量消耗的環(huán)節(jié)(營養(yǎng)級)增加,但沒有改變能量流 動的方向,C正確、D錯誤;鷹的遷入使黃雀的數量減少,導致黃雀的食物 螳螂的數量增多,進而導致蟬的數量減少,A錯誤;細菌產生的能量大多 以熱能的形式散失,不能流向生產者,B錯誤。 2.關于草原生態(tài)系統(tǒng)能量流動的敘述,錯誤的是?( D ) A.能量流動包括能量的輸入、傳遞、轉化和散失的過程 B.分解者所需的能量可來自各營養(yǎng)級生物所儲存的能量 C.生態(tài)系統(tǒng)維持正常功能需要不斷得到來自系統(tǒng)外的能量 D.生產者固定的能量除用于自身呼吸外,

11、其余均流入下一營養(yǎng)級 答案答案 D 本題主要考查生態(tài)系統(tǒng)的能量流動等相關知識。能量流動 包括能量的輸入、傳遞、轉化和散失過程,A正確;分解者所需的能量可 來自各營養(yǎng)級生物所儲存的能量,B正確;生態(tài)系統(tǒng)維持正常功能需要不 斷地輸入能量,C正確;生產者固定的能量除用于自身呼吸外,部分流向 分解者,部分流向下一營養(yǎng)級,D錯誤。 考向考向2 以實例分析的形式以實例分析的形式,考查能量流動過程中的相關計算考查能量流動過程中的相關計算 3.某生態(tài)系統(tǒng)總面積為250 km2,假設該生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈為甲種植物 乙種動物丙種動物,乙種動物種群的K值為1 000頭。回答下列問題: (1)某次調查發(fā)現該生態(tài)系統(tǒng)中乙

12、種動物種群數量為550頭,則該生態(tài)系 統(tǒng)中乙種動物的種群密度為 ;當乙種動物的種群密度為 時,其種群增長速度最快。 (2)若丙種動物的數量增加,則一段時間后,甲種植物數量也增加,其原因 是 。 (3)在甲種植物乙種動物丙種動物這一食物鏈中,乙種動物同化的 能量 (填“大于”“等于”或“小于”)丙種動物同化的能量。 答案答案 (1)2.2頭km 2頭km-2-2 (2)由于乙種動物以甲種植物為食,丙種動物的數量增加導致乙種動物 的數量減少,從而導致甲種植物數量的增加 (3)大于 解析解析 本題主要考查種群密度、種群數量的變化規(guī)律以及能量流動 等相關知識。(1)乙種動物的種群密度為550250=2

13、.2(頭km-2)。當乙種 動物的種群數量為K/2,即種群密度為500250=2(頭km)時,種群增長速 度最快。(2)丙種動物的數量增加,造成乙種動物被丙種動物捕食增多, 乙種動物數量減少,從而減少了對甲種植物的捕食,導致甲種植物數量 增加。(3)由于能量流動具有逐級遞減的特點,所以處于第二營養(yǎng)級的 乙種動物同化的能量要大于丙種動物同化的能量。 -2考向考向3 以示意圖分析的形式以示意圖分析的形式,考查生態(tài)金字塔的識別和分析考查生態(tài)金字塔的識別和分析 4.圖a、b分別為農村和城市生態(tài)系統(tǒng)的生物量(生命物質總量)金字塔 示意圖。下列敘述正確的是?( ) ? A.兩個生態(tài)系統(tǒng)均可通過信息傳遞調節(jié)

14、種間關系 B.兩個生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結構均由3個營養(yǎng)級組成 C.城市生態(tài)系統(tǒng)不具有自我調節(jié)能力,抵抗力穩(wěn)定性低 D.流經兩個生態(tài)系統(tǒng)的總能量均是其植物所固定的太陽能 答案答案 A 信息傳遞是生態(tài)系統(tǒng)的功能之一,生態(tài)系統(tǒng)均可通過信息傳 遞調節(jié)種間關系;圖示兩個生態(tài)系統(tǒng)不一定只有3個營養(yǎng)級;所有生態(tài)系 統(tǒng)均具有自我調節(jié)能力,城市生態(tài)系統(tǒng)自我調節(jié)能力較弱,抵抗力穩(wěn)定 性較低;城市生態(tài)系統(tǒng)生產者較少,需外界輸入大量能量,故流經城市生 態(tài)系統(tǒng)的總能量包括生產者固定的能量和外界輸入的能量。 5.如圖表示某一生態(tài)系統(tǒng)的能量金字塔,其、分別代表不 同的營養(yǎng)級,E1、E2代表能量的形式。下列敘述正確的是?( C )

15、 ? A.和是實現物質循環(huán)的關鍵生態(tài)成分 B.該圖所示的食物網只有1條食物鏈: C.E1表示的能量主要是通過光合作用所固定的能量 D.能量可在食物鏈中循環(huán)利用 答案答案 C 誤認為營養(yǎng)級最高者為分解者,從而誤選A;誤認為、 、各只代表一種生物,從而誤選B。圖中代表生產者,則E1表示的 能量主要為生產者通過光合作用固定的能量。、和都代表消費 者,實現物質循環(huán)的關鍵生態(tài)成分是生產者和分解者。每一營養(yǎng)級的生 物種類可能有很多,該圖所示的食物網可能由很多條食物鏈組成。生態(tài) 系統(tǒng)中能量流動是單向的,能量不能循環(huán)利用。 突破突破2 2 生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)和信息傳遞生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)和信息傳遞 1.物質循環(huán)

16、的實例碳循環(huán) (1)大氣中的碳元素進入生物群落,是通過光合作用或化能合成作用完 成的。 (2)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進行,傳遞形式為含碳有機 物。 (3)碳元素在無機環(huán)境與生物群落之間傳遞時,只有生產者與無機環(huán)境 之間的傳遞是雙向的,其他成分之間的傳遞都是單向的。 (4)通過碳循環(huán)過程理解生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)育狀態(tài)(不考慮人工排放CO2) 若從大氣進入生物群落的CO2量從生物群落進入大氣的CO2量,則生 態(tài)系統(tǒng)處于成長階段; 若從大氣進入生物群落的CO2量從生物群落進入大氣的CO2量,則 生態(tài)系統(tǒng)處于相對穩(wěn)定階段; 若從大氣

17、進入生物群落的CO2量從生物群落進入大氣的CO2量,則生 態(tài)系統(tǒng)往往處于衰退階段。 2.物質循環(huán)與能量流動的關系 項目 形式 特點 范圍 聯系 能量流動 以有機物為載體 單向流動、逐級遞減 生物群落 二者同時進行、相互依存、不可分割 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(tài)系統(tǒng)中往復循環(huán)的動力 圖示 ? 物質循環(huán) 無機物 循環(huán)往返 生物圈(全球性) 3.生態(tài)系統(tǒng)的信息傳遞 (1)信息傳遞的存在范圍 (2)生態(tài)系統(tǒng)中信息的種類 類別 物理 信息 概念 生態(tài)系統(tǒng)中的光、聲、溫度、濕 度、磁力等,通過物理過程傳遞 的信息 化學 信息

18、行為 信息 生物在生命活動過程中,自身產 生的可以傳遞信息的化學物質 對于同種或異種生物能夠通過其 特殊行為傳遞的信息 動物的異常表現及特 殊行為 化學物質 昆蟲的性外激素、狗利用其尿液記路 昆蟲的舞蹈、動物 的示威行為 傳遞形式 物理過程 實例 陽光、槍聲、螢火蟲的閃光、植物五顏六色的花 碳循環(huán)典型模式圖的分析方法 1.碳循環(huán)過程示意圖: 2.將上圖換成字母圖,并嘗試判斷四種成分(找依據),如下面三種模式圖: ?圖形解讀: 分解者,剩下C為消費者。 圖1:先根據雙向箭頭確定A和B應為生產者和大氣中CO2庫,其中B有 多個內指箭頭可判斷B為大氣中的CO2庫,再根據AD,CD,確定D為 圖2:根

19、據A與C之間的雙向箭頭及C有多個內指箭頭判斷A和C分別是 生產者和大氣中的CO2庫。根據A、B、D都有箭頭指向E,可進一步判 斷B是初級消費者,D是次級消費者,E是分解者。 圖3:首先找出二者之間具有雙向箭頭的兩個成分即A和E,一個為生 產者,另一個是大氣中的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,B、D、F、E都有箭頭指向C,所以C是分解者,剩余的B、D、F則為 消費者。 ? 考向考向1 以基礎判斷、模式圖分析的形式以基礎判斷、模式圖分析的形式,考查對物質循環(huán)的理解考查對物質循環(huán)的理解 1.下圖為生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)示意圖,圖中

20、A、B、C代表生態(tài)系統(tǒng)成分,數 字表示碳的流動。下列敘述正確的是?( B ) ? A.圖中生產者、B、C、A構成了兩條食物鏈 B.為CO2形式,為有機物形式 C.之和等于生產者同化的碳的總量 D.經流向B的碳全部儲存于B體內的有機物中 答案答案 B 題圖中A為大氣中的二氧化碳,B為消費者,C為分解者。食物 鏈中不包括分解者和非生物的物質,A錯誤;圖中的分別表示生產 者、分解者和消費者呼吸作用產生的二氧化碳,表示生產者固定的二 氧化碳,表示生物之間的有機物傳遞,B正確;之和小 于生產者同化的碳的總量,C錯誤;生產者流向消費者的碳部分儲存在B 的有機物中,還有部分用于呼吸作用,D錯誤。 2.回答下

21、列關于紅樹林生態(tài)系統(tǒng)的問題: (1)紅樹林具有調節(jié)氣候、保護海岸的作用。從生物多樣性價值的角度 分析,這種作用所具有的價值屬于 (填“間接”或“潛在”)價值。 (2)某紅樹林生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)如圖所示。圖中A是一種氣 體,B、C、D、E和F表示生物成分,箭頭表示碳流動的方向。 ? , 表示初級消費者。 圖中A表示 ,生物成分E表示 ,生物成分F表示 答案答案 (1)間接 (2)CO2 生產者 分解者 C 解析解析 本題主要考查生物的多樣性、物質循環(huán)等知識。(1)紅樹林對生 態(tài)系統(tǒng)起到重要調節(jié)功能,屬于間接價值。(2)雙向箭頭兩端分別為生 產者和大氣中的CO2(無機環(huán)境),分析圖示可知:A表示CO

22、2,E表示生產 者,F表示分解者,C表示初級消費者。 考向考向2 以實例分析的形式或以過程圖為載體以實例分析的形式或以過程圖為載體,考查物質循環(huán)與能量流考查物質循環(huán)與能量流 動的關系動的關系 3.(2016課標全國)在漫長的歷史時期內,我們的祖先通過自身的生產 和生活實踐,積累了對生態(tài)方面的感性認識和經驗,并形成了一些生態(tài) 學思想,如:自然與人和諧統(tǒng)一的思想。根據這一思想和生態(tài)學知識,下 列說法錯誤的是?( B ) A.生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)和能量流動有其自身的運行規(guī)律 B.若人與自然和諧統(tǒng)一,生產者固定的能量便可反復利用 C.“退耕還林、還草”是體現自然與人和諧統(tǒng)一思想的實例 D.人類應以保持生態(tài)系統(tǒng)相對穩(wěn)定為原則,確定自己的消耗標準 答案答案 B 生態(tài)系統(tǒng)中生產者固定的能量最終以熱能的形式散失,而散 失的熱能不能被生態(tài)系統(tǒng)重新利用,故生態(tài)系統(tǒng)中的能量具有單向流動 的特點,B錯誤。 4.下面是生態(tài)系統(tǒng)能量流動和物質循環(huán)關系的示意圖。據圖不能得到 的結論是?( ) ? A.物質作為能量的載體,使能量沿著食物鏈(網)流動 B.能量作為動力,使物質能夠不斷地在生物群落和無機環(huán)境之間循環(huán)往 返 C.能量的總