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1、第29讲生态系统的功能突破突破1 1生态系统的能量流动生态系统的能量流动突破突破2 2生态系统的特质循环和信息传递生态系统的特质循环和信息传递总纲目录总纲目录一、生态系统的能量流动1.概念理解2.第一营养级能量分析3.消费者能量分析(1)从上述图解可以得到:摄入量=同化量+粪便量。(2)在各营养级中,能量的几个去路:通过呼吸作用以热能的形式散失;被下一营养级生物利用;被分解者利用;未被利用。4.特点:单向流动和逐级递减。5.能量传递效率相邻两个营养级的能量传递效率=100%。一般能量传递效率为10%20%。6.研究意义(1)帮助人们科学规划、设计人工生态系统,使能量得到最有效的利用。(2)帮助
2、人们合理地调整生态系统中的能量流动关系,使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。1.概念(1)物质:组成生物体的化学元素,如C、H、O、N、P、S。(2)循环范围:生物群落和无机环境之间。(3)循环特点:具有全球性。二、生态系统的物质循环2.碳循环(1)在无机环境与生物群落之间主要是以CO2形式循环。(2)在生物群落内:以含碳有机物形式沿食物链和食物网传递。3.温室效应(1)形成原因:大量化石燃料的燃烧,导致大气中的CO2含量迅速增加,打破了生物圈中碳循环的平衡。(2)影响:导致气温升高,加快极地和高山冰川的融化,导致海平面上升,进而对人类和其他许多生物的生存构成威胁。1.信息的种类、特点及来
3、源(连一连)A丙bB甲cC乙a三、生态系统的信息传递2.信息传递的作用及应用项目内容在生态系统中的作用个体水平:生命活动的正常进行,离不开信息的作用种群水平:生物种群的繁衍,也离不开信息的传递群落和生态系统水平:调节生物的种间关系,维持生态系统的稳定在农业生产中的应用提高农产品或者畜产品的产量;对有害动物进行控制1.森林中生产者积累有机物的能量总和,即为输入该生态系统的总能量。()2.生态系统可通过信息传递调节种间关系。()3.光合作用推动碳循环过程,促进了生物群落中的能量循环。()4.防治稻田害虫,可提高生产者和消费者之间的能量传递效率。()5.田鼠和鼬都是恒温动物,同化的能量中一部分用于生
4、长、发育和繁殖等 生 命 活 动,其 余 在 呼 吸 作 用 中 以 热 能 形 式 散 失。()6.碳在生物群落与无机环境之间的循环主要以CO2的形式进行。()7.分解者通过有氧呼吸和无氧呼吸的方式将有机物分解成CO2等释放到 无 机 环 境 中。()8.物质是能量流动的载体,能量是物质循环的动力。()9.生态系统维持相对稳定离不开信息传递。()10.生态系统中的信息传递和能量流动一样都是单向的。()11.用性外激素专一诱捕卷叶螟,短期内褐飞虱(卷叶螟的天敌)的种群密度 会 下 降。()12.成年大熊猫经常用尿液和肛腺的分泌物在岩石或树干上进行标记,这 种 行 为 传 递 的 信 息 类 型
5、 属 于 化 学 信 息。()突破突破1 1生态系统的能量流动生态系统的能量流动1.生态系统的能量流动过程分解利用。但这一定量的能量不管如何传递,最终都以热能形式从生物群落中散失,只有生产者源源不断地固定太阳能,才能保证生态系统能量流动的正常进行。(2)定量定时分析:流入某一营养级的一定量的能量,在一定时间内的去路可有四条:自身呼吸作用消耗;流入下一营养级;被分解者分解利用;未被自身呼吸作用消耗,也未被下一营养级和分解者利用,即“未利用”。如果是以年为单位研究,第四部分的能量将保留到下一年。流入每一营养级的能量去向可从以下两个角度分析:(1)定量不定时分析:流入某一营养级的一定量的能量,在足够
6、长的时间内的去路有三条:自身呼吸作用消耗;流入下一营养级;被分解者易错辨析易错辨析最高营养级的能量去路,少了传递给下一营养级这一途径。分解者分解作用的实质仍然是呼吸作用。流经各营养级的总能量:对生产者而言强调关键词“固定”而不能说“照射”,对各级消费者而言强调关键词“同化”而不能说“摄入”。2.生态金字塔不同的生态金字塔能形象地说明各营养级与能量、生物量、数量之间的关系,是定量研究生态系统的直观体现。能量金字塔数量金字塔生物量金字塔形状特点正金字塔形一般为正金字塔形,但可能出现“倒置”,如“树昆虫鸟”一般为正金字塔形象征含义能量沿食物链流动过程中具有逐级递减的特性一般生物个体数目在食物链中随营
7、养级升高而逐级递减生物量沿食物链逐级递减1.利用“拼图法”巧解能量流动问题(1)输入第一营养级的能量(W1),即生产者的同化量被分为两部分:一部分在生产者的呼吸作用中以热能的形式散失(A1),一部分则用于生产者的生长、发育和繁殖(B1+C1+D1)。而后一部分能量中包括现存的植物体B1、流向分解者的C1、流向下一营养级的D1。(2)第一营养级到第二营养级的能量传递效率=(D1/W1)100%,第二营养级到第三营养级的能量传递效率=(D2/D1)100%。2.关于生态系统中能量流动的计算问题(1)一般能量的传递效率为10%20%。(2)能量传递效率的计算方法:相邻两营养级之间的能量传递效率=某营
8、养级的同化量上一营养级的同化量100%。(3)能量传递的最值计算a.已知低营养级求高营养级获得能量最多获得能量最少b.已知高营养级求低营养级需最多能量需最少能量1.(2016课标全国)我国谚语中的“螳螂捕蝉,黄雀在后”体现了食物链的原理。若鹰迁入了蝉、螳螂和黄雀所在的树林中,捕食黄雀并栖息于林中。下列叙述正确的是()A.鹰的迁入增加了该树林中蝉及其天敌的数量B.该生态系统中细菌产生的能量可流向生产者C.鹰的迁入增加了该生态系统能量消耗的环节D.鹰的迁入改变了该生态系统能量流动的方向考向考向1以基础判断、实例分析的形式以基础判断、实例分析的形式,考查能量流动的过程及特点考查能量流动的过程及特点C
9、答案答案C根据题意可写出食物链:植物蝉螳螂黄雀鹰。鹰的迁入延长了食物链,使能量消耗的环节(营养级)增加,但没有改变能量流动的方向,C正确、D错误;鹰的迁入使黄雀的数量减少,导致黄雀的食物螳螂的数量增多,进而导致蝉的数量减少,A错误;细菌产生的能量大多以热能的形式散失,不能流向生产者,B错误。2.关于草原生态系统能量流动的叙述,错误的是()A.能量流动包括能量的输入、传递、转化和散失的过程B.分解者所需的能量可来自各营养级生物所储存的能量C.生态系统维持正常功能需要不断得到来自系统外的能量D.生产者固定的能量除用于自身呼吸外,其余均流入下一营养级D答案答案D本题主要考查生态系统的能量流动等相关知
10、识。能量流动包括能量的输入、传递、转化和散失过程,A正确;分解者所需的能量可来自各营养级生物所储存的能量,B正确;生态系统维持正常功能需要不断地输入能量,C正确;生产者固定的能量除用于自身呼吸外,部分流向分解者,部分流向下一营养级,D错误。考向考向2以实例分析的形式以实例分析的形式,考查能量流动过程中的相关计算考查能量流动过程中的相关计算3.某生态系统总面积为250km2,假设该生态系统的食物链为甲种植物乙种动物丙种动物,乙种动物种群的K值为1000头。回答下列问题:(1)某次调查发现该生态系统中乙种动物种群数量为550头,则该生态系统中乙种动物的种群密度为;当乙种动物的种群密度为时,其种群增
11、长速度最快。(2)若丙种动物的数量增加,则一段时间后,甲种植物数量也增加,其原因是。(3)在甲种植物乙种动物丙种动物这一食物链中,乙种动物同化的能量(填“大于”“等于”或“小于”)丙种动物同化的能量。答案答案(1)2.2头km-22头km-2(2)由于乙种动物以甲种植物为食,丙种动物的数量增加导致乙种动物的数量减少,从而导致甲种植物数量的增加(3)大于解析解析本题主要考查种群密度、种群数量的变化规律以及能量流动等相关知识。(1)乙种动物的种群密度为550250=2.2(头km-2)。当乙种动物的种群数量为K/2,即种群密度为500250=2(头km-2)时,种群增长速度最快。(2)丙种动物的数
12、量增加,造成乙种动物被丙种动物捕食增多,乙种动物数量减少,从而减少了对甲种植物的捕食,导致甲种植物数量增加。(3)由于能量流动具有逐级递减的特点,所以处于第二营养级的乙种动物同化的能量要大于丙种动物同化的能量。4.图a、b分别为农村和城市生态系统的生物量(生命物质总量)金字塔示 意 图。下 列 叙 述 正 确 的 是()考向考向3以示意图分析的形式以示意图分析的形式,考查生态金字塔的识别和分析考查生态金字塔的识别和分析A.两个生态系统均可通过信息传递调节种间关系B.两个生态系统的营养结构均由3个营养级组成C.城市生态系统不具有自我调节能力,抵抗力稳定性低D.流经两个生态系统的总能量均是其植物所
13、固定的太阳能答案答案A信息传递是生态系统的功能之一,生态系统均可通过信息传递调节种间关系;图示两个生态系统不一定只有3个营养级;所有生态系统均具有自我调节能力,城市生态系统自我调节能力较弱,抵抗力稳定性较低;城市生态系统生产者较少,需外界输入大量能量,故流经城市生态系统的总能量包括生产者固定的能量和外界输入的能量。5.如图表示某一生态系统的能量金字塔,其、分别代表不同的营养级,E1、E2代 表 能 量 的 形 式。下 列 叙 述 正 确 的 是()A.和是实现物质循环的关键生态成分B.该图所示的食物网只有1条食物链:C.E1表示的能量主要是通过光合作用所固定的能量D.能量可在食物链中循环利用C
14、答案答案C误认为营养级最高者为分解者,从而误选A;误认为、各只代表一种生物,从而误选B。图中代表生产者,则E1表示的能量主要为生产者通过光合作用固定的能量。、和都代表消费者,实现物质循环的关键生态成分是生产者和分解者。每一营养级的生物种类可能有很多,该图所示的食物网可能由很多条食物链组成。生态系统中能量流动是单向的,能量不能循环利用。突破突破2 2生态系统的物质循环和信息传递生态系统的物质循环和信息传递1.物质循环的实例碳循环(1)大气中的碳元素进入生物群落,是通过光合作用或化能合成作用完成的。(2)碳元素在生物群落与无机环境之间循环的主要形式是CO2;碳元素在生物群落中的传递主要沿食物链和食
15、物网进行,传递形式为含碳有机物。(3)碳元素在无机环境与生物群落之间传递时,只有生产者与无机环境之间的传递是双向的,其他成分之间的传递都是单向的。(4)通过碳循环过程理解生态系统的发育状态(不考虑人工排放CO2)若从大气进入生物群落的CO2量从生物群落进入大气的CO2量,则生态系统处于成长阶段;若从大气进入生物群落的CO2量从生物群落进入大气的CO2量,则生态系统处于相对稳定阶段;若从大气进入生物群落的CO2量从生物群落进入大气的CO2量,则生态系统往往处于衰退阶段。2.物质循环与能量流动的关系项目能量流动物质循环形式以有机物为载体无机物特点单向流动、逐级递减循环往返范围生物群落生物圈(全球性
16、)联系二者同时进行、相互依存、不可分割能量的固定、储存、转移和释放,离不开物质的合成和分解物质是能量沿食物链(网)流动的载体能量是物质在生态系统中往复循环的动力图示3.生态系统的信息传递(1)信息传递的存在范围类别概念传递形式实例物理信息生态系统中的光、声、温度、湿度、磁力等,通过物理过程传递的信息物理过程阳光、枪声、萤火虫的闪光、植物五颜六色的花化学信息生物在生命活动过程中,自身产生的可以传递信息的化学物质化学物质昆虫的性外激素、狗利用其尿液记路行为信息对于同种或异种生物能够通过其特殊行为传递的信息动物的异常表现及特殊行为昆虫的舞蹈、动物的示威行为(2)生态系统中信息的种类碳循环典型模式图的
17、分析方法1.碳循环过程示意图:2.将上图换成字母图,并尝试判断四种成分(找依据),如下面三种模式图:图形解读:图1:先根据双向箭头确定A和B应为生产者和大气中CO2库,其中B有多个内指箭头可判断B为大气中的CO2库,再根据AD,CD,确定D为分解者,剩下C为消费者。图2:根据A与C之间的双向箭头及C有多个内指箭头判断A和C分别是生产者和大气中的CO2库。根据A、B、D都有箭头指向E,可进一步判断B是初级消费者,D是次级消费者,E是分解者。图3:首先找出二者之间具有双向箭头的两个成分即A和E,一个为生产者,另一个是大气中的CO2库。又因为其他各个成分都有箭头指向A,所以A为大气中的CO2库,E为
18、生产者。然后观察剩余的几个成分,B、D、F、E都有箭头指向C,所以C是分解者,剩余的B、D、F则为消费者。考向考向1以基础判断、模式图分析的形式以基础判断、模式图分析的形式,考查对物质循环的理解考查对物质循环的理解1.下图为生态系统碳循环示意图,图中A、B、C代表生态系统成分,数字 表 示 碳 的 流 动。下 列 叙 述 正 确 的 是()A.图中生产者、B、C、A构成了两条食物链B.为CO2形式,为有机物形式C.之和等于生产者同化的碳的总量D.经流向B的碳全部储存于B体内的有机物中B答案答案B题图中A为大气中的二氧化碳,B为消费者,C为分解者。食物链中不包括分解者和非生物的物质,A错误;图中
19、的分别表示生产者、分解者和消费者呼吸作用产生的二氧化碳,表示生产者固定的二氧化碳,表示生物之间的有机物传递,B正确;之和小于生产者同化的碳的总量,C错误;生产者流向消费者的碳部分储存在B的有机物中,还有部分用于呼吸作用,D错误。2.回答下列关于红树林生态系统的问题:(1)红树林具有调节气候、保护海岸的作用。从生物多样性价值的角度分析,这种作用所具有的价值属于(填“间接”或“潜在”)价值。(2)某红树林生态系统的碳循环如图所示。图中A是一种气体,B、C、D、E和F表示生物成分,箭头表示碳流动的方向。图中A表示,生物成分E表示,生物成分F表示,表示初级消费者。答案答案(1)间接(2)CO2生产者分
20、解者C解析解析本题主要考查生物的多样性、物质循环等知识。(1)红树林对生态系统起到重要调节功能,属于间接价值。(2)双向箭头两端分别为生产者和大气中的CO2(无机环境),分析图示可知:A表示CO2,E表示生产者,F表示分解者,C表示初级消费者。考向考向2以实例分析的形式或以过程图为载体以实例分析的形式或以过程图为载体,考查物质循环与能量流考查物质循环与能量流动的关系动的关系3.(2016课标全国)在漫长的历史时期内,我们的祖先通过自身的生产和生活实践,积累了对生态方面的感性认识和经验,并形成了一些生态学思想,如:自然与人和谐统一的思想。根据这一思想和生态学知识,下列 说 法错误的是()A.生态
21、系统的物质循环和能量流动有其自身的运行规律B.若人与自然和谐统一,生产者固定的能量便可反复利用C.“退耕还林、还草”是体现自然与人和谐统一思想的实例D.人类应以保持生态系统相对稳定为原则,确定自己的消耗标准B答案答案B生态系统中生产者固定的能量最终以热能的形式散失,而散失的热能不能被生态系统重新利用,故生态系统中的能量具有单向流动的特点,B错误。4.下面是生态系统能量流动和物质循环关系的示意图。据图不能得到的 结 论 是()A.物质作为能量的载体,使能量沿着食物链(网)流动B.能量作为动力,使物质能够不断地在生物群落和无机环境之间循环往返C.能量的总和便是生产者所固定的太阳能总量D.碳在营养级
22、之间传递以有机物的形式进行答案答案C能量是物质循环的动力,物质是能量的载体,A正确;能量作为动力,使物质能够不断地在生物群落和无机环境之间循环往返,B正确;生产者所固定的太阳能总量应是能量加上生产者呼吸消耗的能量及流向分解者的能量,C错误;碳在营养级之间传递以有机物的形式进行,D正确。考向考向3以基础判断或实例分析的形式以基础判断或实例分析的形式,考查信息传递的种类、特点以考查信息传递的种类、特点以及在农业生产中的作用及在农业生产中的作用5.下图为生态系统信息传递模式图,下列相关叙述不正确的是()A.信息传递是双向的,能量流动和物质循环也是双向的B.生态系统的功能主要是能量流动和物质循环,还有
23、信息传递C.物质循环是生态系统的基础,能量是生态系统的动力,信息传递则决定着能量流动和物质循环的方向和状态D.生态系统各成分间都有各种形式的信息传递答案答案A能量流动的特点是单向流动、逐级递减,物质循环是反复的,信息传递往往是双向的。6.下列有关生态系统信息传递及其应用的叙述,不正确的是()A.动物的特殊行为可在同种或异种生物之间传递信息B.生态系统中的信息传递和能量流动一样都是单向的C.信息能够调节生物的种间关系,以维持生态系统的稳定D.利用昆虫信息素诱捕或警示有害动物,以降低害虫的种群密度B答案答案B动物的特殊行为对于同种或异种生物来说能够传递某种信息,即行为信息,A正确;生态系统中的信息传递往往是双向的,B错误;生态系统信息传递有调节生物种间关系,维持生态系统稳定的作用,C正确;利用昆虫信息素(化学信息)诱捕或警示有害动物,可降低害虫的种群密度,D正确。核心构建核心构建