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1、生态系统的功能编稿：闫敏敏 审稿：宋辰霞【学习目标】1、分析生态系统能量流动的过程和特点。2、以碳循环为例，分析生态系统中的物质循环过程。3、阐明能量流动和物质循环的关系。4、说明生态系统中的信息类型，正确区分物理信息、化学信息和行为信息。【要点梳理】要点一、生态系统的能量流动1、能量流动的过程（1）生态系统的能量流动：生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。 （2）起点：从生产者固定太阳能开始（极少数特殊空间除外）。 （3）流经生态系统的总能量：该系统中全部生产者经光合作用所固定的太阳能总量。 （4）途径：能量是以物质的形式沿食物链和食物网这一主渠道向前传递的。 （5）能量流动过程图解
2、。 2、能量流动的特点 单向流动：是指生态系统的能量流动只能从第一营养级流向第二营养级，再依次流向后面各个营养级，一般不能逆向流动，也不能循环流动。 逐级递减：是指输入到一个营养级的能量不可能百分之百地流入下一个营养级，能量在沿食物链流动的过程中是逐级递减的。 能量在流动中逐级递减的原因是：（1）各营养级的生物都会因呼吸作用消耗相当大的一部分能量；（2）各营养级总有一部分能量未被下一营养级的生物所利用。 能量的传递效率为1020，其含义是指“在输入到某一营养级的能量中，大约只有1020的能量流入到下一个营养级。”这里输入到下一个营养级的能量，应是指流入到下一个营养级的总能量。3、生物金字塔 不
3、同的金字塔能形象地说明营养级与能量、生物量、数量之间的关系，是定量研究生态系统的直观体现。类型项目能量金字塔数量金字塔生物量金字塔形状特点呈正字金塔形一般为正金字塔形，有时会出现倒金字塔形，如树上昆虫与树的数量关系呈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生物个体数目在食物链中随营养级升高而逐级递减生物量（现存生物有机物的总质量）沿食物链流动逐级递减每一阶含义食物链中每一营养级生物所含能量的多少每一营养级生物个体的数目每一营养级生物的总生物量4、能量的传递效率的理解与有关计算能量的传递效率为：1020的含义是指一个营养级的总能量大约只有1020传到下一营养级。如果按20这一最
4、高效率计算，以第一营养级的总能量为100计算，第二营养级所获得的能量为20，第三营养级所获得的能量为2020=4，第n营养级所获得的能量是第一营养级能量的（若按传递效率为10计算，公式为），由此可知生态系统中的能量流动一般不超过45个营养级。 （1）设食物链ABCD，分情况讨论：现实问题思路求解D营养级净增重M至少需A营养级的量X20%20%20%=M最多需A营养级的量X10%10%10%=MA营养级净重ND营养级最多增重的量N20%20%20%=XD营养级至少增重的量N10%10%10%=X提醒“最多”“至少”与“10%”“20%”的对应关系 （2）同一食物链不同环节的传递效率不同时，相关问
5、题解决思路为：设在ABCD食物链中，传递效率分别为a、b、c，若现有A营养级生物重M，则能使D营养级生物增重多少？ 计算：Mabc=X。此时不再涉及“最多”“至少”。5、生物富集和生物放大现象（1）生物富集指生态系统中同一营养级上许多生物种群或者生物个体，从周围环境中蓄积某种元素或难分解的化合物，使生物体内该物质的浓度超过环境中浓度的线性，又称生物浓缩。（2）生物放大指生态系统的食物链上，高营养级生物以低营养级生物为食，某种元素或难分解化合物在生物机体中浓度随营养级的提高而逐步放大的现象。生物放大的结果是食物链上高营养级生物体中该类物质的浓度显著超过环境中的浓度。6、研究能量流动的实践意义（1
6、）使能量持续高效流向对人类最有益的部分（2）科学规划设计人工系统，使能量得到多级利用要点二、生态系统的物质循环【高清课堂：生态系统的功能 399160 物质循环 】 1、碳循环的过程（1）概念：生命基本元素在生物群落与无机环境之间的循环运动。（2）碳循环的过程通过上图可以看出：碳循环发生在生物群落和无机环境之间；主要以CO2的形式进行循环，带有全球性；光合作用是CO2进入群落的主要途径； 碳元素通过细胞呼吸、微生物分解、化石燃料利用等途径返回无机环境。2、碳循环平衡被破坏温室效应（1）成因：大气中CO2增多（2）危害：气候变暖会使冰川雪山融化、海平面上升，这样就使一些沿海城市和国家面临灭顶之灾
7、。（3）防治：大量植树造林，禁止乱砍滥伐；减少使用煤、石油、天然气等化石燃料，更多的利用太阳能、氢能、风能、地热能等新能源。3、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传递，逐级递减往复循环范围生态系统各营养级生物圈（全球性）联系同时进行，相互依存，不可分割（1）能量的固定、储存、转移和释放，离不开物质的合成和分解（2）物质是能量沿食物链（网）流动的载体（3）能量是物质在生态系统中往复循环的动力图示要点三、生态系统中的信息传递1生态系统中信息的种类及实例类别概念传递方式实例物理信息包括生态系统中的各种光、颜色、电、磁、声音、热等。通过物理过程传递的信息。物理
8、过程萤火虫的闪光、植物五颜六色的花化学信息生物在生命活动过程中产生的可以传递信息的化学物质信息素昆虫的性外激素、狗利用小便记路。行为信息生物在生长发育、生命活动的过程中某些特殊表现和特殊行动所传达的信息植物或动物的异常表现及行为蜜蜂跳舞、动物的拟态2. 生态系统的信息传递（1）信息传递的一般过程：信源（信息产生）信道（信息传输）信宿（信息接收）（2）作用：决定能量流动与物质循环的方向和状态。（3）表现：信息传递存在于生态系统的各种成分之间，把生态系统的各个组成部分联系成一个整体，而且具有调节生态系统稳定性的作用。 3信息传递的作用或应用 （1）信息传递在生态系统中的作用： 有利于生命活动的正常
9、进行，如莴苣的种子必须接受某种波长的光信息，才能萌发生长。 有利于生物种群的繁衍，如由昆虫的体表腺体所分泌的性外激素，能引诱同种异性个体前来交尾。 能调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定，如当雪兔数量减少时，这种营养缺乏状况就会直接影响猞猁的生存。猞猁数量的减少，也就是雪兔的天敌的减少，又促进雪兔数量的回升循环往复就形成了周期性的数量变化。 （2）信息传递在农业生产中的应用 提高农产品或畜产品的产量，如利用模拟的动物信息吸引大量的传粉动物，可以提高果树的传粉效率和结实率。 对有害动物进行控制，如利用特殊的化学物质扰乱某些动物的雌雄交配，使有害动物种群的繁殖力下降，从而减少有害动物对农作物的
10、破坏。【典型例题】类型一：生态系统的能量流动例1、生态系统的能量流动是指（ ） A太阳能被绿色植物固定的过程 B系统内生物体能量代谢的过程 C系统内伴随着物质循环的能量转移过程 D能量从生物体进入环境的过程【答案】C【解析】生态系统的能量流动是从生产者所固定的太阳能开始，能量沿着食物链的各个营养级由一种生物转移到另一种生物体内。因为能量存在于有机物中，所以能量的流动过程是伴随着物质的循环而进行的，因此选项A、B、D三项的叙述都不正确。【总结升华】本题考查生态系统的能量流动的概念。【举一反三】：【变式一】生态系统的能量流动中，能量形式转变的顺序是（ ） A光能化学能热能 B热能光能化学能 C化学
11、能光能热能 D光能热能化学能【答案】A 【解析】生态系统中的能量流动应从生产者固定太阳能开始，将光能转化为有机物中的化学能，然后依次再被各级消费者利用，最终以热能的形式散失于无机环境中。例2、下列有关生态系统能量流动的叙述中，不正确的是（ ） A能量流动是单向的，不可逆转的 B食物链越短，可供最高营养级消费的能量越多 C初级消费者越多，次级消费者获得的能量越少 D营养级越多，散失的能量越多【答案】C【解析】本题考查能量流动的特点：单向流动、逐级递减，传递效率为1020。初级消费者越多，次级消费者获得的能量就越多，所以C错。【总结升华】本题考查能量流动的特点：单向流动、逐级递减。【举一反三】：【
12、变式一】图表示某水生生态系统的能量金字塔，请据图回答： （1）生态系统中能量流动的渠道是_。 （2）从能量流动的方向看，其特点是_。 （3）能量流经各个营养级的传递效率是_。 （4）食物链越长，营养级越多，能量损失_。【答案】（1）食物链 （2）单向的，不循环的，而且是逐级递减的 （3）1020 （4）越多【解析】本题主要考查对生态系统能量流动的全面理解。本题中的第（3）小题，食肉动物的能量为800 kJ（m2a），约占植食动物总能量4009 kJ（m2a）的20，而植食动物的能量大约占浮游植物总能量39000 kJ（m2a）的10，由此可知，该生态系统的能量传递效率大约为1020。【变式二】
13、如下图所示食物链，设E种群干物质中的能量为5.8109 kJ，B种群干物质中的能量为1.3108 kJ，则A种群干物质中的能量值至少是_BECA D【答案】4.5107 kJ【解析】E的能量一部分传递给B，一部分通过食物链传递给A，所以E的能量减去传给B的能量，剩下的能量传给A。传给B的越多，则传给A的就越少。所以B消耗E的能量用传递效率10计算，即1.310810=1.3109（kJ），E剩余的能量为5.81091.3109=4.5109（kJ）。E的能量通过C传给A和通过D传给A所经历的营养级相同，且A得到的能量最少，传递效率用10计算，为4.51091010=4.5107（kJ）。类型二
14、：生态系统的物质循环例3、如图是自然界碳循环的简图，图中的甲、乙、丙代表（ ） A甲为生产者，乙为分解者，丙为消费者 B甲为消费者，乙为分解者，丙为生产者 C甲为分解者，乙为生产者，丙为消费者 D甲为生产者，乙为消费者，丙为分解者【答案】A【解析】生态系统的物质循环中，生产者通过光合作用摄取大气中的CO2，其体内碳的去路有三条途径：其一是通过呼吸作用释放到大气中；其二是被消费者所摄取；其三是其遗体、枯枝败叶等被分解者分解，并将其中的碳以CO2的形式释放到大气中。消费者的碳来源于对生产者的取食，其体内碳的去向：一是通过呼吸作用释放到大气中；二是通过分解者的分解作用，以CO2形式释放到大气中。从上
15、述分析中，不难推断，图中甲是生产者、乙是分解者、丙是消费者。【总结升华】考查物质循环的概念。【举一反三】：【变式一】施用农药DDT的地区，虽然占陆地面积的一小部分，可是在远离施药地区的南极，动物体内也发现了DDT，这种现象说明了（ ） ADDT是挥发性物质 BDDT已加人全球性的生物地化循环 C考察队将DDT带到了南极 D南极动物也偶尔到施用农药的地区寻食【答案】B 【解析】DDT是一种不易分解并能长期残存的农药。当人们施用DDT时，真正落到植物上的大约只有5，其余95不是落到地面，就是在大气中漂浮，以后随雨水流入地下，或顺小溪流入江河，流归大海。随着大气环境作用和海水运动，DDT被运到全球各
16、个角落，然后再沿着食物链和食物网流动，并在各生物体内积累和浓缩起来。可见，DDT已加人生物地化循环，故南极动物体内也会含有DDT。【变式二】右图表示生态系统的碳循环，请据图回答： （1）碳元素从B流向A、C和从A流向C是以_形式进行的。 （2）图中B为_；A为_；C为_；C的作用是_，其代谢类型为_。 （3）B的作用是_和_。 （4）B、A、C均可通过_作用将_分解成_返回大气中。（5）若B为绿色植物，则a进行的场所主要是_，反应式为_，b进行的场所是_，反应式为_。 【答案】（1）有机物 （2）生产者 消费者 分解者 将有机物分解为无机物归还到无机环境中，将有机物中的化学能转化为热能释放出来
17、 异养需氧型或异养厌氧型 （3）将无机物转化为有机物 将光能转化为有机物中的化学能 （4）呼吸有机物CO2、H2O等 （5）线粒体 C6H12O6+6O26CO2+6H2O+能量 叶绿体CO2+H2O(CH2O)+O2类型三：生态系统的信息传递例4、法国的昆虫学家法布尔做过以下实验：在一个风雨交加的夜晚，在一所被丛林包围的屋里，一只雌性易大天蚕蛾扣在笼子里，周围撒满樟脑。尽管外面风狂雨骤雨，但还有几十只雄蛾扑向纱笼，此现象说明（ ）A昆虫间通过信息相互联系，这种信息是无线电波B昆虫间通过信息相互联系，因为昆虫都具有趋化性C昆虫间通过信息联系，联系的媒介是阴雨天气D昆虫的雌雄个体间通过信息相互联
18、系，这种信息是化学信息性外激素【答案】D【解析】昆虫在生命活动中，产生了一些可以传递信息的化学物质，如性外激素，它由昆虫的体表腺体所分泌，并且具有挥发性，其作用是引诱异性个体前来交尾。这样雌雄性个体就可以通过化学信息联系在一起，完成生殖过程。【总结升华】考查生物之间的各种信息。【举一反三】：【变式一】萤火虫通过闪光来识别同伴；草原上的鸟在发现天敌后，雄鸟急速起飞，扇动翅膀为雌鸟发出信息；某种植物根系能分泌出一种使休眠的真菌孢子发芽的化合物，如将这类物质在作物播种前施入土中，就可以使休眠的真菌孢子提前发芽，使其找不到寄主而死亡。以上三个实例分别体现了哪一类信息的作用？（ ） A物理信息；化学信息
19、；行为信息 B物理信息；行为信息；化学信息 C行为信息；物理信息；化学信息 D化学信息；行为信息；物理信息【答案】B【解析】本题主要考查对各种信息的概念的掌握情况。生态系统中信息的分类是以传递信息的载体为依据来划分的，物理信息是通过物理因素、物理过程来传递的，如：光、声、温度、磁力等；传递化学信息的是一些化学物质，如：性外激素等；行为信息是通过动物的特殊行为、动作这些“肢体语言”来传递和表达的。题干中植物根系分泌的是一种化学物质，很明显属于化学信息。鸟发现天敌后，做出了很夸张的动作，强调的是特殊的行为，所以属于行为信息。【变式二】以下关于生态系统信息传递的说法，不正确的是（ ） A任何生命形式，如果没有接受信息、处理信息和利用信息的能力，就谈不上对环境的适应，就不可避免地要被大自然所淘汰 B信息传递在农业生产中的应用可提高农产品或畜产品的产量，也可对有害动物进行控制 C短日照植物黄麻南种北移可延长生长期，提高麻皮产量，这是对行为信息的合理利用 D任何生态系统中，能量、物质和信息处于不可分割的密切相关状态【答案】C【解析】行为信息是指动物的一些特殊行为对于同种或异种生物能够传递某种信息，即生物的行为特征可以体现行为信息。而本题中的“南种北移”并非动物的行为。