第34講生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)[考大綱求]生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)的基本規(guī)律及其應(yīng)用(Ⅱ)。一、能量流動(dòng)的過程1．觀點(diǎn)理解源泉：太陽能輸入—流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量：生產(chǎn)者固定的太陽能總量?門路：食品鏈和食品網(wǎng)傳達(dá)—形式：有機(jī)物中的化學(xué)能?轉(zhuǎn)變—太陽能→有機(jī)物中的化學(xué)能→熱能?形式：最后以熱能形式消散消散—過程：自己呼吸作用2．過程圖解[判一判]1．生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)指能量的輸入和消散過程(×)提示還包含傳達(dá)和轉(zhuǎn)變過程。2．流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量是照耀在生產(chǎn)者上的太陽能(×)提示是生產(chǎn)者固定的太陽能或化學(xué)能。3．消散的熱能能夠被生產(chǎn)者固定再次進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)(×)提示生產(chǎn)者只好利用太陽能或化學(xué)能(化能合成作用)，不可以利用熱能。4．流經(jīng)第二營養(yǎng)級(jí)的總能量指次級(jí)花費(fèi)者攝取到體內(nèi)的能量(×)提示初級(jí)花費(fèi)者同化的能量。二、能量流動(dòng)的特色及意義1．能量傳達(dá)效率：是指相鄰兩個(gè)營養(yǎng)級(jí)之間同化量的比值。2．能量流動(dòng)的特色：單向流動(dòng)、逐級(jí)遞減。3．研究意義幫助人們科學(xué)規(guī)劃、設(shè)計(jì)人工生態(tài)系統(tǒng)，使能量獲取最有效的利用。幫助人們合理地調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)關(guān)系，使能量連續(xù)高效地流向?qū)θ祟愖钣欣牟糠帧解惑]相鄰兩營養(yǎng)級(jí)之間能量傳達(dá)效率只有10%～20%，所以食物鏈中營養(yǎng)級(jí)一般不超出4～5個(gè)。[判一判]1．相鄰兩個(gè)營養(yǎng)級(jí)的能量傳達(dá)效率不會(huì)小于10%，也不會(huì)大于20%(×)2．能量金字塔能夠出現(xiàn)倒置現(xiàn)象(×)3．研究能量流動(dòng)，可合理設(shè)計(jì)人工生態(tài)系統(tǒng)，提升能量的傳達(dá)效率(×)三、物質(zhì)循環(huán)1．觀點(diǎn)物質(zhì)：構(gòu)成生物體的化學(xué)元素，如C、H、O、N、P、S等。循環(huán)范圍：生物群落和無機(jī)環(huán)境之間。循環(huán)特色：擁有全世界性。2．碳循環(huán)(1)循環(huán)形式①無機(jī)環(huán)境與生物群落之間：CO2。②生物群落內(nèi)：以有機(jī)物形式沿食品鏈和食品網(wǎng)傳達(dá)。圖解[解惑]生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)的物質(zhì)是指構(gòu)成生物體的基本元素，而非其構(gòu)成的化合物；在循環(huán)過程中陪伴著復(fù)雜的物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)化。考點(diǎn)一剖析生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)1．察看下邊的能量流動(dòng)過程圖解，回答有關(guān)問題。能量的太陽能。起點(diǎn)：從生產(chǎn)者固定太陽能開始。流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量：生產(chǎn)者經(jīng)過光合作用所固定的所有太陽能。渠道：食品鏈和食品網(wǎng)。能量轉(zhuǎn)變：太陽能→有機(jī)物中的化學(xué)能→熱能(最后消散)。流動(dòng)形式：有機(jī)物中的化學(xué)能。消散門路：呼吸作用，包含各個(gè)營養(yǎng)級(jí)自己的呼吸耗費(fèi)以及分解者的呼吸作用。(8)能量消散的形式：以熱能形式消散。2．察看以下圖能量在營養(yǎng)級(jí)之間流動(dòng)過程圖解，回答有關(guān)問題。攝取量、同化量、糞便量三者之間的關(guān)系是攝取量＝同化量＋糞便量。在各營養(yǎng)級(jí)中，能量的三個(gè)去路：①經(jīng)過呼吸作用以熱能的形式消散；②被下一營養(yǎng)級(jí)生物利用；③被分解者利用。歸納能量流動(dòng)的特色①單向流動(dòng)：能量只好沿著食品鏈由低營養(yǎng)級(jí)流向高營養(yǎng)級(jí)。②逐級(jí)遞減：相鄰兩個(gè)營養(yǎng)級(jí)的能量傳達(dá)效率約為10%～20%。3．寫出能量傳達(dá)效率的計(jì)算公式下一營養(yǎng)級(jí)同化量相鄰兩個(gè)營養(yǎng)級(jí)的傳達(dá)效率＝上一營養(yǎng)級(jí)同化量×100%。易錯(cuò)警告能量流動(dòng)中的2個(gè)“比較”生態(tài)系統(tǒng)中同化量和攝取量的比較同化量為每一營養(yǎng)級(jí)經(jīng)過攝食并轉(zhuǎn)變成自己有機(jī)物的能量，攝取量是花費(fèi)者攝取的能量，同化量＝攝取量－糞便量。花費(fèi)者產(chǎn)生的糞便中的能量，不屬于該營養(yǎng)級(jí)同化的能量，它實(shí)質(zhì)上與上一營養(yǎng)級(jí)的遺體、殘骸同樣，屬于未被利用的那部分能量。能量傳達(dá)效率與能量利用效率的比較能量傳達(dá)效率：能量在沿食品鏈流動(dòng)的過程中，逐級(jí)減少，若以“營養(yǎng)級(jí)”為單位，能量在相鄰兩個(gè)營養(yǎng)級(jí)之間的傳達(dá)效率約為10%～20%。其計(jì)算公式為能量傳達(dá)效率＝(下一營養(yǎng)級(jí)同化量/上一營養(yǎng)級(jí)同化量)×100%。能量利用效率：往常考慮的是流入人體中的能量占生產(chǎn)者能量的比值，或流入最高營養(yǎng)級(jí)的能量占生產(chǎn)者能量的比值，或考慮分解者的參加，以實(shí)現(xiàn)能量的多級(jí)利用。在一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中，營養(yǎng)級(jí)越多，在能量流動(dòng)過程中耗費(fèi)的能量就越多，所以食品鏈越短，能量利用效率越高；同時(shí)，生態(tài)系統(tǒng)中生物種類越多，營養(yǎng)構(gòu)造越復(fù)雜，抵擋力穩(wěn)固性越強(qiáng)，能量利用效率越高。1．如圖為某生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)圖解部分表示圖，①②③④各代表必定的能量值，以下各項(xiàng)中正確的選項(xiàng)是()A．①表示流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部的總能量B．一般狀況下，次級(jí)花費(fèi)者增添1kg，生產(chǎn)者起碼增添100kgC．生物與生物之間的捕食關(guān)系一般不行逆轉(zhuǎn)，所以能量流動(dòng)擁有單向性D．從能量關(guān)系看②≥③＋④答案C分析①不過是流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部總能量的一部分；次級(jí)花費(fèi)者增添1kg，生產(chǎn)者起碼增添25kg；從能量關(guān)系上看，②>③＋④。2．如圖為一食品網(wǎng)。若要使丙體重增添x，已知其食用的動(dòng)物性食品(乙)所占比率為a，則起碼需要的生產(chǎn)者(甲)的量為y，那么x與y的關(guān)系可表示為()A．y＝90ax＋10xB．y＝25ax＋5xC．y＝20ax＋5xD．y＝10ax＋10x答案C分析由題干中的“起碼”可知，應(yīng)當(dāng)按最大傳達(dá)效率20%計(jì)算，a表示動(dòng)物性食品(乙)所占比率，則1－a表示直接從生產(chǎn)者(甲)獲取食品所占比率，故有(1－a)x÷20%＋ax÷20%÷20%＝y(tǒng)，即y20ax＋5x。技法提煉生態(tài)系統(tǒng)中能量傳達(dá)的有關(guān)計(jì)算在解決有關(guān)能量傳達(dá)的計(jì)算問題時(shí)，第一要確立有關(guān)的食品鏈，理清生物在營養(yǎng)級(jí)上的差異，能量傳達(dá)效率為10%～20%，解題時(shí)注意題目中能否有“最多”、“最少”、“起碼”等特別的字眼，從而確立使用10%或20%來解題。1．設(shè)食品鏈A→B→C→D，分狀況議論以下：(1)已知D營養(yǎng)級(jí)的能量為M，則起碼需要A營養(yǎng)級(jí)的能量＝M÷(20%)3；最多需要A營養(yǎng)級(jí)的能量＝M÷(10%)3。已知A營養(yǎng)級(jí)的能量為N，則D營養(yǎng)級(jí)獲取的最多能量＝N×(20%)3；最少能量＝N×(10%)3。2．在食品網(wǎng)中剖析：如在A→B→C→D中，確立生物量變化的“最多”或“最少”時(shí)，還應(yīng)依據(jù)以下原則：食品鏈越短，最高營養(yǎng)級(jí)獲取的能量越多。生物間的取食關(guān)系越簡單，生態(tài)系統(tǒng)耗費(fèi)的能量越少，如已知D營養(yǎng)級(jí)的能量為M，計(jì)算起碼需要A營養(yǎng)級(jí)的能量，應(yīng)取最短食品鏈A→D，并以20%的效率進(jìn)行傳達(dá)，即等于M÷20%；計(jì)算最多需要A營養(yǎng)級(jí)的能量時(shí)，應(yīng)取最長的食品鏈A→B→C→D，并以10%的效率進(jìn)行傳達(dá)，即等于M÷(10%)3。3．在食品網(wǎng)中，某一營養(yǎng)級(jí)同時(shí)從上一營養(yǎng)級(jí)的多種生物按一定比率獲取能量，則依據(jù)獨(dú)自的食品鏈進(jìn)行計(jì)算后再歸并。考點(diǎn)二聚焦生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)1．察看下邊碳循環(huán)過程圖，回答有關(guān)問題。碳進(jìn)入生物群落的門路：生產(chǎn)者的光合作用或化能合成作用。碳返回?zé)o機(jī)環(huán)境的門路①生產(chǎn)者、花費(fèi)者的呼吸作用②分解者的分解作用實(shí)質(zhì)是呼吸作用③化學(xué)燃料的焚燒作用剖析溫室效應(yīng)產(chǎn)生的原由①化學(xué)燃料的大批焚燒，產(chǎn)生CO2。②植被損壞，降低了對(duì)大氣中CO2的調(diào)理能力。歸納物質(zhì)循環(huán)的特色①全世界性：物質(zhì)循環(huán)的范圍是生物圈。②來去循環(huán)，重復(fù)利用：物質(zhì)能夠在無機(jī)環(huán)境和生物群落之間頻頻利用。2．察看下邊能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系圖解，填寫表格中的內(nèi)容。項(xiàng)目能量流動(dòng)物質(zhì)循環(huán)形式光能→有機(jī)物中的化學(xué)能→熱能(一般形式)以化學(xué)元素形式流動(dòng)過程沿食品鏈(網(wǎng))單向流動(dòng)在無機(jī)環(huán)境和生物群落間來去循環(huán)范圍生態(tài)系統(tǒng)各營養(yǎng)級(jí)全世界性特色單向流動(dòng)，逐級(jí)遞減頻頻出現(xiàn)，循環(huán)流動(dòng)①能量的固定、儲(chǔ)藏、轉(zhuǎn)移和開釋離不開物質(zhì)的合成和分解聯(lián)系②物質(zhì)是能量沿食品鏈(網(wǎng))流動(dòng)的載體③能量是物質(zhì)在生態(tài)系統(tǒng)中來去循環(huán)的動(dòng)力易錯(cuò)警告與物質(zhì)循環(huán)有關(guān)的2點(diǎn)提示物質(zhì)循環(huán)的“物質(zhì)”和“范圍”①參加物質(zhì)循環(huán)的“物質(zhì)”是指構(gòu)成生物體的化學(xué)元素。②循環(huán)的范圍是生物圈，而不是詳細(xì)的某一世態(tài)系統(tǒng)。碳循環(huán)及存在形式①在生物群落和無機(jī)環(huán)境間：以CO2形式循環(huán)。②在生物群落內(nèi)部：以含碳有機(jī)物形式傳達(dá)。③在無機(jī)環(huán)境中：主要以CO2和碳酸鹽形式存在。3．以下圖是生態(tài)系統(tǒng)中碳循環(huán)表示圖，此中“→”表示碳的流動(dòng)方向。以下表達(dá)不正確的選項(xiàng)是()A．在碳循環(huán)過程中，同時(shí)陪伴著能量流動(dòng)B．因?yàn)槟撤N原由造成圖中E生物數(shù)目大批減少，推斷短期內(nèi)與之相鄰的兩個(gè)營養(yǎng)級(jí)生物數(shù)目發(fā)生的變化是D增加，F(xiàn)減少C．該生態(tài)系統(tǒng)的花費(fèi)者包含圖中的D、E、F、BD．A→C過程中碳主要以CO2的形式進(jìn)行循環(huán)，F(xiàn)→B以含碳有機(jī)物的形式進(jìn)行流動(dòng)答案C分析剖析圖形，A、B、D、E、F均有箭頭指向C，則C是無機(jī)環(huán)境中的二氧化碳庫。A、C之間為雙向箭頭，A為生產(chǎn)者。A、D、E、F均有箭頭指向B，則B為分解者，D、E、F為花費(fèi)者。圖示中包含的食品鏈為A→D→E→F，故E減少，短時(shí)間內(nèi)D增加，F(xiàn)減少。碳在生物群落與無機(jī)環(huán)境之間主要以CO2的形式循環(huán)，在生物群落內(nèi)部是以含碳有機(jī)物的形式流動(dòng)。4．如圖為碳元素在生態(tài)系統(tǒng)中循環(huán)的模式圖，圖中甲、乙、丙表示生態(tài)系統(tǒng)的生物成分，箭頭表示生理過程。以下有關(guān)表達(dá)中，不正確的選項(xiàng)是()A．d過程代表光合作用，b過程代表呼吸作用B．甲所示的營養(yǎng)級(jí)在食品鏈中據(jù)有的碳元素最多C．碳元素在甲、乙、丙之間以有機(jī)物的形式進(jìn)行傳達(dá)D．碳元素可在無機(jī)環(huán)境和生物群落之間頻頻利用答案A分析丁為無機(jī)環(huán)境，甲為生產(chǎn)者，乙為花費(fèi)者，丙為分解者；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(nèi)部主要以有機(jī)物的形式進(jìn)行傳達(dá)，在無機(jī)環(huán)境與生物群落間主要以二氧化碳的形式進(jìn)行傳達(dá)。技法提煉巧辨圖形判斷參加碳循環(huán)的四種成分1．圖1——先依據(jù)雙向箭頭確立A和B應(yīng)為生產(chǎn)者和非生物的物質(zhì)和能量，不可以寫“無機(jī)環(huán)境”，也不可以寫“生物類型”，再根據(jù)A→D，確立D為分解者，剩下C為花費(fèi)者。2．圖2——依據(jù)A與C之間是雙向箭頭判斷：A和C一個(gè)是生產(chǎn)者，一個(gè)是非生物的物質(zhì)和能量。依據(jù)A、B、D的碳都流向E，可進(jìn)一步判斷：A是生產(chǎn)者，B是初級(jí)花費(fèi)者，C是非生物的物質(zhì)和能量，D是次級(jí)花費(fèi)者，E是分解者。3．圖3——第一找出互相之間擁有雙向箭頭的兩個(gè)成分，即A和E，一個(gè)為生產(chǎn)者，一個(gè)是大氣中的CO2庫。又因?yàn)槠溆喔鱾€(gè)成分都有箭頭指向A，所以A為大氣中的CO2庫，E為生產(chǎn)者。而后察看節(jié)余的幾個(gè)成分，此中其余生物部分的箭頭都指向C，所以C是分解者，節(jié)余的B、D、F則為花費(fèi)者。整個(gè)圖解中，食品鏈?zhǔn)荅→F→D→B。實(shí)驗(yàn)十九研究土壤中微生物的分解作用完美該實(shí)驗(yàn)的研究事例事例1事例2實(shí)驗(yàn)假定微生物能分解落葉使之腐化微生物能分解淀粉實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)組對(duì)土壤高溫辦理A杯中加入30mL土壤浸出液比較組自變量

對(duì)土壤不做任何辦理土壤中能否含微生物在同樣時(shí)間內(nèi)實(shí)驗(yàn)組落葉腐

B杯中加入30_mL蒸餾水土壤中微生物的有無實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

A1

不變藍(lán)爛程度小于比較組

AA2B1

產(chǎn)生磚紅色積淀變藍(lán)BB2

不變色土壤浸出液中的微生物能分解結(jié)論剖析

微生物對(duì)落葉有分解作用淀粉注在A1、B1中加入碘液，在A2、B2中加入斐林試劑。易錯(cuò)警告對(duì)空白比較實(shí)驗(yàn)的理解：空白比較指的是不對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象做任何辦理，可是不給比較組任何辦理是相對(duì)實(shí)驗(yàn)組而言的。實(shí)質(zhì)上比較組仍是要做必定的辦理，不過不加實(shí)驗(yàn)組的辦理要素，或許說有關(guān)于實(shí)驗(yàn)組而言，除實(shí)驗(yàn)變量外，其余的辦理與實(shí)驗(yàn)組完整相同。空白比較能清楚地對(duì)照和襯托出實(shí)驗(yàn)組的變化和結(jié)果，加強(qiáng)說服力。5．同學(xué)們?cè)谡n外活動(dòng)中發(fā)現(xiàn)植物的落葉在土壤里會(huì)漸漸腐化，形成腐殖質(zhì)。他們猜想落葉的腐化是因?yàn)橥寥牢⑸锏淖饔茫灰粯由鷳B(tài)系統(tǒng)的土壤微生物分解能力不一樣，并設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)進(jìn)行考證。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)第一要依據(jù)的是________原則和________原則。(2)以帶有同種落葉的土壤為實(shí)驗(yàn)資料，均分為A和B。實(shí)驗(yàn)時(shí)A不做辦理(自然狀態(tài))；B用塑料袋包好，放在60℃的恒溫箱中滅菌1h。B辦理的目的是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)(2)中實(shí)驗(yàn)的自變量是________________________，因變量是____________________，沒關(guān)變量是______________(起碼寫出兩點(diǎn))。(4)假如同學(xué)們的猜想是正確的，若干天后(2)中B組的落葉________________________________________________________________________。假如同學(xué)們用帶有同樣量同栽種物落葉的凍土苔原和熱帶雨林的等量土壤為實(shí)驗(yàn)資料，分別模擬原生態(tài)系統(tǒng)的無機(jī)環(huán)境條件進(jìn)行C組和D組的實(shí)驗(yàn)，按期抽樣檢測(cè)樣品土壤中未腐化的落葉的含量，請(qǐng)依據(jù)預(yù)期結(jié)果在圖中繪出相應(yīng)的曲線。答案(1)單調(diào)變量比較(2)殺死土壤微生物，同時(shí)防止土壤理化性質(zhì)的改變(3)土壤微生物(作用)的有無落葉的腐化程度土壤溫度、含水量、pH、落葉的種類和大小等(合理即可)(4)腐爛程度小于比較組(5)如圖分析由題意可知，該實(shí)驗(yàn)的目的是考證落葉的腐化是因?yàn)橥寥牢⑸锏淖饔茫瑢?shí)驗(yàn)的自變量是土壤中微生物的有無，因變量是落葉的腐化程度。為依據(jù)生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的比較原則和單調(diào)變量原則，應(yīng)盡量減少?zèng)]關(guān)變量對(duì)實(shí)驗(yàn)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(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：①明確橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)的意義，此中縱坐標(biāo)為未腐化的落葉量；②兩曲線的起點(diǎn)相同，注意縱坐標(biāo)初始值不為0；③因?yàn)槲⑸锏姆纸庾饔茫瑑汕€呈降落趨向，且D組降落速度較C組快；④隨時(shí)間延伸，微生物的數(shù)目增加，故兩曲線的降落趨向是由慢到快。序號(hào)錯(cuò)因剖析正確答案序號(hào)錯(cuò)因剖析正確答案不理解總能量不清楚糞便量①N2②0的含義的根源不清楚能量傳③遞效率的計(jì)算N5N2×100%方法對(duì)種類和數(shù)目增添各營養(yǎng)級(jí)⑤不清楚自我調(diào)劃分不清生物的種類④節(jié)能力怎樣進(jìn)負(fù)反應(yīng)調(diào)理行教師備課資源1．利用