2014届高三人教版生物一轮复习课件 第十单元 第二课时 生态系统的功能一（73张PPT）.ppt

1、第二课时 生态系统的功能(一)知识诠释 思维发散一、能量流动的概念生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程,称为生态系统的能量流动。二、能量流动的过程1.输入:生产者通过光合作用 把太阳能转化为化学能,固定在有机物中。2.总值:流经生态系统的总能量为生产者固定的太阳能。3.传递、转化、散失(1)传递渠道:食物链和食物网。(2)传递形式:化学能。(3)能量去向(以能量在第一营养级的变化为例)a.通过生产者的呼吸作用以热能 的形式散失;b.用于生产者的生长、发育和繁殖等生命活动,储存在有机物中;c.随着残枝败叶被分解者 分解释放出来;d.被初级消费者摄入体内,流入第二 营养级。三、能量流动的特

2、点1.单向流动,能量只能沿食物链由低营养级流向高营养级,不可逆转,也不能循环流动。2.逐级递减,输入到某一营养级的能量中,只有10%20%的能量能够传递到下一营养级。计算规则:消耗最少 要选择食物链最短和传递效率最大(20%);消耗最多 要选择食物链最长和传递效率最小(10%)。四、研究能量流动的实践意义1.研究生态系统中的能量流动,可以帮助人们科学规划、设计人工生态系统,使能量得到最有效的利用。2.研究生态系统的能量流动,还可以帮助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。核心突围 技能聚合一、能量流动的概念和过程1.对能量流动概念透析“能量流动”是生态

3、系统的基本功能之一,能量是维持生态系统存在和发展的动力。能量输入相关生理过程光合作用及化能合成作用总能量主要为生产者固定的太阳能(不能说“照射”的阳光)源头阳光起点生产者同化固定的能量能量的传递形式与渠道形式有机物中化学能渠道食物链与食物网能量的散失相关生理过程细胞呼吸形式热能流动特点单向流动,逐级递减;传递效率为10%20%(1)能量流动中能量形式的变化:太阳光能生物体有机物中的化学能热能(最终散失)。2.对能量流动图解的分析(2)能量在食物链中流动的形式:有机物(食物)中的化学能。(3)能量散失的主要途径:细胞呼吸(包括各营养级生物体及分解者的细胞呼吸);能量散失的主要形式是热能。(4)能

4、量在每一营养级的来源与流向分析能量来源:a.生产者(植物)的能量来自于太阳能。b.各级消费者的同化量=摄入量-粪便中所含能量(摄入量与粪便量均为上一个营养级积累量的一部分)。能量去向:a.每个营养级生物细胞呼吸产生的能量一部分用于生命活动,另一部分以热能形式散失。b.每个营养级生物的一部分能量流到后一个营养级中。c.每个营养级生物的遗体、粪便、残枝败叶中的能量被分解者分解而释放出来。思维误区规避某营养级的“粪便”中的能量不同于“尿液”中的能量。前者应归于上一营养级,是未被该营养级利用的能量(含在上一营养级同化的能量的80%90%中);后者则归于该营养级,是该营养级所同化的能量中的一部分(含在上

5、一级营养级传递来的10%20%的能量中)。d.未利用能量(现存量:最终被分解者利用)。典例1 (2012年济南模拟)下图为生态系统中能量流动图解部分示意图,各代表一定的能量值,下列各项中正确的是()A.初级消费者的粪便中的能量实际上属于生产者同化量的一部分B.生产者的呼吸量与的总和表示流经生态系统内部的总能量C.一般情况下,为的10%20%D.从能量关系看=+性;为初级消费者流入次级消费者的能量,能量在各营养级之间的传递效率为10%20%;因次级消费者自身的生命活动要消耗大量的能量,因此+。【答案】A【思路剖析】流经生态系统的总能量是生产者固定的太阳能,是流入初级消费者的能量;生物与生物之间吃

6、与被吃的关系不可逆转,所以能量流动具有单向能量流动特点原因分析单向流动食物链各营养级的顺序是不可逆转的,这是长期自然选择的结果(如肉食动物以植食动物为食,而植食动物则不能以肉食动物为食)各营养级通过呼吸作用以热能散失的能量将无法再被利用二、能量流动的特点及研究能量流动的意义1.生态系统的能量流动特点及原因分析(续表)能量流动特点原因分析逐级递减各营养级的生物都会因呼吸作用而消耗掉相当大的一部分能量各营养级的生物中总有一部分未被下一营养级利用(包括用于自身的生长、发育、繁殖等生命活动的)还有少部分能量随着残枝败叶或尸体流入分解者2.生态金字塔的类型、含义比较生态金字塔能形象地说明营养级与能量、生

7、物量、个体数量之间的关系,是定量研究生态系统的直观体现。类型比较内容能量金字塔个体数量金字塔生物量金字塔形状图形特点正金字塔形一般为正金字塔形,但是在生产者与初级消费者之间有时会发生倒置一般为正金字塔形图形含义能量沿食物链流动时逐级递减营养级越高,生物个体数越少营养级越高,生物现存有机物越少各营养级的含义食物网(食物链)中每一营养级所有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数量金字塔有时会出现倒置现象.如树林中,树,昆虫和食虫鸟个体数比例关系可形成如右图所示的数量金字塔.考虑此类问题时,一定要注意“单位时间内”这个限定条件。如海洋生态系统中，生产者浮游植物个体小，寿

8、命短，又会不断被浮游动物吃掉，因而某一时间调查到的浮游植物生物量可能要低于其捕食者浮游动物的生物量。但这并不是说流过生产者这一环节的能量比流过浮游动物的要少。方法完美体验3.重金属和DDT等农药的生物富集问题生物富集问题与能量流动正好相反,能量在沿食物链向下流动时逐级递减,而农药或重金属盐则沿食物链存在“生物富集作用”,故营养级越高者,该物质浓度越高。4.能量流动的计算取值问题(1)能量在食物链中传递的计算在一条食物链中,若某一营养级的总能量为n,则传到下一营养级的能量最多为0.2n,最少为0.1n。在一条食物链中,某一营养级的总能量为n,需要上一营养级的能量至少为n20%=5n,需要上一营养

9、级的能量最多为n10%=10n。(2)能量在食物网中传递,食物链的选择和传递效率的选择生产者消费者典例2 (2012年银川模拟)下面是某生态农场生产流程示意图,据图判断,下列说法正确的是()A.能量经过多级利用,实现了良性循环;生态系统的能量流动是往复循环的B.农作物通过光合作用合成有机物,能量就从无机环境流入生物群落;每一生产环节都获得产品,提高了生态效益和经济效益C.当蚯蚓利用食用菌杂屑并将其同化为自身的有机物时,能量就从第三营养级流入第四营养级;由于食物链延长,能量逐级损耗,系统总能量利用效率降低D.由于生产环节的增多,最终也增加了废物和污染【思路剖析】生态农业是当今我国非常重视的一个热

10、点问题,本题意在考查生物技术在农业生产上的应用情况。有关生态农业的考查是近年来经常涉及的一个考点。本题涉及如何调整生态系统中的物质循环和能量流动,使其流向对人更有利的方向,实现物质的反复循环和能量的多级利用,变“原料-产品-废料”生产的模式为“原料-产品-原料-产品”的生产模式,实现可持续发展,从而使每一生产环节都获得产品,提高了生态效益和经济效益。在能量流动过程中,依然有热能散失,且此能量不能被生物群落重复利用。本题中还涉及了生态系统中食物链的问题,蚯蚓利用食用菌杂屑并将其同化为自身的有机物,并不属于捕食食物链,不构成营养级关系。【答案】B1.下图表示某草原生态系统中能量流动图解,表示相关过

11、程能量流动量。下列有关叙述正确的是()C.图中/的值代表草兔的能量传递效率D.和分别属于草和兔同化的一部分【思路剖析】本题考查生态系统的能量流动分析。此类考题带图设问,某些信息往往隐含在示意图中,为历年常采用的一种命题方式。生产者(草)获得的能量是流经该生态系统的总能量;分解者获得的能量不是最少;/的比值代表兔狐的能量传递效率,而不是草兔的能量传递效率。【答案】DA.是流入该生态系统的总能量B.分解者获得的能量最少2.假如某生态系统有四种生物,并构成一条食物链abcd,在某一时间分别测得这四种生物a、b、c、d所含的有机物总量分别为m1、m2、m3和m4。下列叙述中,不正确的是()A.四种生物

12、中所含的能量归根到底来自于a通过光合作用固定的太阳能B.在一段时间内,若b种群数量增加,则a种群数量下降,d种群数量增加C.若m1 (3)(4)(5)10%20%(6)C (4)初级消费者自身生命活动所消耗的能量是图中的(填序号)。基础角度思路1.(基础再现)在生态系统中有关食物链与能量流动的叙述,不正确的是()A.能量沿食物链流动是单向的B.食物链越长,最高营养级获得的能量越少C.初级消费者越多,次级消费者获得的能量越少D.生物种类越多,生态系统中的食物链越多一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分)动的。能量流动具有单向流动、逐级递减、不循环的特点。一般来说,低营养级含有的能量多于高

13、营养级含有的能量。【答案】C【思路剖析】食物链和食物网是生态系统中的营养结构,生态系统中的物质和能量就是沿着这一渠道流2.(基础再现)兔经同化作用所获得的能量,其去向不应该包括()A.通过兔子的呼吸作用释放的能量B.流入到狐的体内C.通过狐狸的粪便流入到分解者的体内D.通过兔子的粪便流入到分解者的体内量。【答案】D【思路剖析】兔经同化作用所获得的能量=兔的摄入量-兔的粪便量,因此,D项中的能量是兔的未同化的能3.(基础再现)如果一个人的食物有1/2来自绿色植物,1/4来自小型肉食动物,1/4来自羊肉,假如能量传递效率为10%,那么该人每增加1 kJ能量,约需植物提供能量()A.10 kJB.2

14、8 kJC.100 kJD.280 kJ【思路剖析】本题考查生态系统中的能量流动情况及其计算能力。根据题意,可以写出三条食物链:植物人,在此食物链中,人要增加能量0.5 kJ,需植物提供的能量为0.510%=5 kJ;植物羊人,在此食物链中,人要增加能量0.25 kJ,需植物提供的能量为0.2510%10%=25 kJ;植物植食动物小型肉食动物人,在此食物链中,人要增加能量0.25 kJ,需植物提供的能量为0.2510%10%10%=250 kJ。所以人要增加能量1 kJ,共需植物供能280 kJ。【答案】D4.(基础再现)若一个相对封闭的生态系统中共有五个种群,其能量调查如下表所示:种群甲乙

15、丙丁戊能量(107kJm-2)2.5013.309.800.28250.00根据表格数据,能得出的结论是()A.戊是生产者,丁是最高营养级B.5种生物形成的食物链是:戊乙丙甲丁C.甲一定是初级消费者D.乙和丙是互利共生关系,这样就可以知道甲是次级消费者,乙和丙的关系是竞争关系,故B、C、D三项均错误。【答案】A【思路剖析】考查解读表格数据技能及生态系统中营养级的判断、食物链的书写及种间关系等知识。根据各种群所含能量多少,可以写出食物网为5.(基础再现)市场上影响食品价格的因素有很多,如果我们根据生态系统能量流动的特点,仅以饲养表中所列家禽、家畜所消耗的能量成本来计算(假定它们的同化效率相同),

16、则它们每千克的销售价格应该是()肉鸡羊羔大羊猪牛饲养时间40天5个月3年4个月5年A.牛肉大羊肉羊羔肉猪肉肉鸡肉B.牛肉猪肉羊羔肉大羊肉肉鸡肉C.羊羔肉大羊肉牛肉猪肉肉鸡肉D.肉鸡肉猪肉羊羔肉大羊肉牛肉【思路剖析】命题立意在于考查学生对能量传递效率的理解及其在生产实践中的应用。根据能量流动特点,假定各种畜禽同化效率相同,则每增加1千克所消耗的能量,与饲养时间有关,饲养时间越长,消耗的能量就越多,成本就越高,价格就越高。【答案】A6.(视角拓展)某生态系统中存在如图所示的食物网,如将C的食物比例由AB=11调整为21,能量传递效率按10%计算,该生态系统能承载C的数量是原来的()A.1.875倍

17、 B.1.375倍C.1.273倍 D.0.575倍【思路剖析】本题意在考查学生对能量传递效率计算技巧的掌握。根据题意,该生态系统的生产力是一定的。解题时应该假设当C的食物比例AB为11时,C的能量为a,需要的A为(1/2)a10%+(1/2)a10%10%=55a。再假设当C的食物比例AB为21时,C的能量为b,需要的A为(2/3)b10%+(1/3)b10%10%40b。由于两种情况下,生产者的数量是一定的,所以55a=40b,则b=1.375a。【答案】B7.(视角拓展)“草兔子狐狸狼”为某草原上的一条食物链,下列关于该食物链的说法中正确的是()A.该食物链中兔子是初级消费者、第一营养级

18、B.兔子产生的粪便量不属于兔子的同化量,而是草的固定量C.根据能量金字塔可知,处于塔尖的狼,其个体体内的能量少于兔子个体体内的能量D.狐狸捕食一只兔子,则该兔子体内的能量全部流向狐狸【思路剖析】生产者是第一营养级;兔子的粪便量不属于兔子的同化量;能量金字塔描述的是营养级之间的能量关系,不能简单等同于单个个体。【答案】B8.(视角拓展)下图为北太平洋海水中无机盐含量、生产者和初级消费者数量的季节性变化趋势图。据此判断,下列说法正确的是()D.一年中,流经该生态系统的总能量最多的月份是6月份A.图中3代表生产者,2为初级消费者B.经2、3 的作用,完成该生态系统的物质循环C.9月份无机盐的增多是由

19、于分解者的分解作用【思路剖析】本题意在以生态系统的成分及其相互关系为知识背景,考查学生的识图能力及获取信息的能力。图中2为生产者,大量增多时无机盐1的含量会下降;3为初级消费者,其变化趋势一定程度上依赖于2生产者。一个生态系统要完成物质循环,至少要生产者与分解者;9月份无机盐含量逐渐升高,与分解者的分解作用有关。【答案】C二、非选择题(本题共4小题,共52分)9.(基础再现,11分)下图为某农田生态系统及对秸秆进一步利用的示意图,请据图回答有关问题:(1)流经此生态系统的总能量是;与自然生态系统相比,该生态系统的优势主要是。(2)秸秆利用后产生的废渣可以还田,其中的有机物可被分解,产生的可用于

20、植物的生长发育,提高农作物的产量。(3)若蛇的食物有1/5来自蛙,4/5来自鼠,则从理论上讲,蛇每增加1 kJ能量,至少消耗水稻kJ。【答案】(1)水稻固定的太阳能的总量 实现了物质和能量的多级利用,提高了人类对能量的利用率(2)分解者 H2O、CO2、无机盐 (3)45 (4)标志重捕法K(4)若要调查鼠的种群密度,利用的方法应是;当生态系统处于相对稳定状态时,蛙的种群数量一般处于(填“K”或“K/2”)值。10.(视角拓展,12分)有生态学家分别对一片玉米田、一片荒地和一个湖泊在单位时间内的光合作用生产效率进行了测定,测出数据如下表所示。单位:J/(cm2a)。项目玉米田荒地湖泊入射太阳能

21、2043471118872收获的全部有机物25.34.95111.3呼吸7.70.8823.4请根据表中数据,对三种生态系统进行比较:(1)哪一个生态系统对太阳能的利用率最高?为什么?(2)假如两个陆地生态系统的绿色植物固定了等量的太阳能,哪一个生态系统有较多的能量能传递到下一个营养级?为什么?(3)在计算入射太阳能时,生态学家一律是按照太阳能到达地面或湖面的量来计算的。这样计算入射的太阳能对哪一个生态系统造成的误差最大?为什么?【思路剖析】考查对实验数据的分析和处理能力,近年来,每年的高考都非常重视对此项能力的考查。(1)对太阳能的利用率计算方法是:100%。据此可以比较出上表中三个生态系统

22、对太阳能的利用率高低。(2)根据能量传递效率的计算方法,结合表中呼吸消耗量情况可以做出判断。(3)关于误差分析,需要与相应生态系统的特殊情况相结合来分析。机物的能量与太阳入射能比值最高。(2)荒地,因为荒地生态系统中生产者呼吸消耗的有机物占制造有机物总量比例较少,所以传递到下一营养级的能量多。(3)湖泊,因为湖泊中进行光合作用的生物大多数生活在水面下,而太阳能入射到达这些生物体之前经过了一定的水层,水层吸收的太阳能的量是相当大的,所以产生的误差最大。【答案】(1)玉米田,因为玉米田中植物收获的全部有11.(高度提升,13分)奶牛场每天排放大量的粪便、饲料残渣,如不处理会严重影响周边人、畜的饮水

23、安全等。下图是某奶牛场废水处理流程图。请回答:(1)输入此氧化塘的能量有。氧化塘中的风车草、圆田螺、细菌等生物共同构成。(2)植物细胞吸收的磷酸根离子用于合成的生物大分子主要是。氧化塘后部的溶解氧含量比前部的。(3)废水流入厌氧池前,需经稀释处理,是为了防止。(4)氧化塘后部种植莲等挺水植物,有利于减少出水口处水中的浮游藻类,原因是。(5)控制废水流入氧化塘的速率,除有利于氧化塘中有机物被充分分解外,还有利于,使出水口处的水质达到排放要求。废水不能过量流入氧化塘,说明生态系统的。【思路剖析】自然生态系统的能量输入主要是生产者固定的能量,而可以净化污水的氧化塘中有较多的有机物,其能量输入就不单是

24、生产者固定的能量;植物吸收的磷主要用于核酸的形成;氧化塘后部的溶解氧含量比前部的高。【答案】(1)太阳能与化学能 群落 (2)核酸 高(3)微生物失水过多而死亡 (4)挺水植物起到遮光的作用,抑制浮游藻类的生长 (5)无机盐被充分吸收自我调节能力有限12.(能力综合,16分)为验证生态系统成分的重要性和不可缺少性,某生物课外活动小组在老师的指导下进行如下实验设计。(一)实验过程如图所示瓶号处理 1号瓶2号瓶3号瓶1各加入等量的水2不加河泥加少许河泥3不加金鱼藻加入等量的金鱼藻4加入相同状况的金鱼5置于相同光照下金鱼生存时间(天)31125(1)该实验是否遵循单一变量原则?为什么?。(2)1、2

25、、3号瓶相比较,相同的非生物因素有哪些?。(3)2号与3号瓶相比较,2号瓶中金鱼存活的时间短,说明什么问题?。(4)能说明生产者是生态系统成分不可缺少的实验是。(5)3号瓶的金鱼最后也死亡,其原因是什么?。(二)请继续设计实验,探究阳光对生态系统的影响。(1)方法步骤第一步:取同样形状、同样体积的4号锥形瓶,4号锥形瓶的设计处理应该与号锥形瓶作对照。第二步:。第三步:观察并记录瓶中。(2)推测最可能的实验结果是什么?。【思路剖析】生态系统的成分包括非生物的物质和能量、生产者、消费者和分解者,各成分在生态系统中均具有重要作用。实验设计和分析时要注意对照原则和单一变量原则,分清自变量和因变量之间的关系。应该将实验瓶两两对照,1号瓶与2号瓶的单一变量为金鱼藻(有无),2号瓶与3号瓶的单一变量为河泥(分解者)。【答案】(一)(1)遵循。1号瓶与2号瓶的单一变量为金鱼藻(有无),2号瓶与3号瓶的单一变量为河泥(分解者)(2)阳光、水分、空气、温度 (3)分解者是生态系统成分中不可缺少的 (4)1号瓶与2号瓶 (5)金鱼藻固定的太阳能不足以满足金鱼生存所需能量 (二)(1)3 对4号瓶做遮光处理 金鱼生存的时间 (2)4号锥形瓶中金鱼生存时间比3号锥形瓶中金鱼生存时间短