《高三生物第30講 生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán) 新人教版必修3》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高三生物第30講 生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán) 新人教版必修3（54頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、穩(wěn) 態(tài) 與 環(huán) 境穩(wěn) 態(tài) 與 環(huán) 境第第 30 30 講講生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)必修3 生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)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。的基本規(guī)律及其應(yīng)用。1.(2009廣東理基廣東理基)下圖為某一生態(tài)系統(tǒng)下圖為某一生態(tài)系統(tǒng)的能量金字塔，其中的能量金字塔，其中、分別分別代表不同的營養(yǎng)級(jí)，代表不同的營養(yǎng)級(jí)，E1、E2代表能量的形代表能量的形式。下列敘述正確的是式。下列敘述正確的是( )A.是初級(jí)消費(fèi)者是初級(jí)消費(fèi)者B.為分解者為分解者C.E1為太陽能，為太陽能，E2為熱能為熱能D.能量可在食物鏈中循環(huán)利用能量可在食物鏈中循環(huán)利用C
2、依題意依題意是生產(chǎn)者，是生產(chǎn)者，是初級(jí)消是初級(jí)消費(fèi)者，費(fèi)者，是次級(jí)消費(fèi)者，是次級(jí)消費(fèi)者，是三級(jí)消是三級(jí)消費(fèi)者，費(fèi)者，E1為生產(chǎn)者利用的能量，應(yīng)是為生產(chǎn)者利用的能量，應(yīng)是太陽能，太陽能，E2為各營養(yǎng)級(jí)的生物釋放出為各營養(yǎng)級(jí)的生物釋放出的能量，應(yīng)為熱能，故的能量，應(yīng)為熱能，故C正確。正確。2 2(2010(2010廣東廣東) )氣候變化與生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)氣候變化與生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)密切相關(guān)。下表為密切相關(guān)。下表為A A、B B兩個(gè)不同時(shí)期陸地生兩個(gè)不同時(shí)期陸地生態(tài)系統(tǒng)與大氣環(huán)境的碳交換情況。態(tài)系統(tǒng)與大氣環(huán)境的碳交換情況。(1)(1)生態(tài)系統(tǒng)碳的吸收主要是通過生態(tài)系統(tǒng)碳的吸收主要是通過 作用實(shí)現(xiàn)的，碳
3、作用實(shí)現(xiàn)的，碳的釋放主要是通過的釋放主要是通過 作用實(shí)現(xiàn)的。作用實(shí)現(xiàn)的。(2)(2)表中表中 時(shí)期的生態(tài)系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)，原因是時(shí)期的生態(tài)系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)，原因是 。(3)(3)由于過度的人工碳排放，破壞了生態(tài)系統(tǒng)的由于過度的人工碳排放，破壞了生態(tài)系統(tǒng)的 ，導(dǎo)致大氣中，導(dǎo)致大氣中 增加并引起全球氣候變化。增加并引起全球氣候變化。(4)(4)人們正在積極開發(fā)新能源以減少碳排放。如人們正在積極開發(fā)新能源以減少碳排放。如“葉綠素葉綠素太陽能電池太陽能電池”是模仿類囊體吸收光能的特征而制造的是模仿類囊體吸收光能的特征而制造的，類囊體吸收光能的過程發(fā)生在光合作用的，類囊體吸收光能的過程發(fā)生在光合作用的階
4、段；又如經(jīng)改造的藍(lán)藻能在細(xì)胞內(nèi)將光合作用產(chǎn)生的階段；又如經(jīng)改造的藍(lán)藻能在細(xì)胞內(nèi)將光合作用產(chǎn)生的 直接發(fā)酵轉(zhuǎn)化為燃料乙醇。直接發(fā)酵轉(zhuǎn)化為燃料乙醇。光合光合呼吸呼吸A 碳碳吸收量等于碳釋放量吸收量等于碳釋放量 碳平碳平衡衡CO2濃度濃度光反應(yīng)光反應(yīng)有機(jī)物有機(jī)物 本題主要考查學(xué)生的理解能力和本題主要考查學(xué)生的理解能力和獲取信息的能力。碳元素由無機(jī)環(huán)境進(jìn)入生獲取信息的能力。碳元素由無機(jī)環(huán)境進(jìn)入生物群落主要依賴于綠色植物的光合作用，而物群落主要依賴于綠色植物的光合作用，而由生物群落回歸無機(jī)環(huán)境則主要依賴于各類由生物群落回歸無機(jī)環(huán)境則主要依賴于各類生物的呼吸作用。在一個(gè)處于穩(wěn)定狀態(tài)的生生物的呼吸作用。在一
5、個(gè)處于穩(wěn)定狀態(tài)的生態(tài)系統(tǒng)中，碳吸收量應(yīng)該基本上等于碳釋放態(tài)系統(tǒng)中，碳吸收量應(yīng)該基本上等于碳釋放量。過度的人工碳排放，破壞了生態(tài)系統(tǒng)的量。過度的人工碳排放，破壞了生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)，導(dǎo)致大氣中碳循環(huán)，導(dǎo)致大氣中CO2CO2含量增加并引起全含量增加并引起全球氣候變暖。光能的吸收、傳遞和轉(zhuǎn)換發(fā)生球氣候變暖。光能的吸收、傳遞和轉(zhuǎn)換發(fā)生在光合作用的光反應(yīng)階段。在光合作用的光反應(yīng)階段。一、生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)一、生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)生態(tài)系統(tǒng)中生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)的能量流動(dòng)過程過程特點(diǎn)特點(diǎn)研究能量流動(dòng)的意義研究能量流動(dòng)的意義過程過程:：生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的能量只能從：生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的能量只能從第一營養(yǎng)級(jí)流向第二營養(yǎng)級(jí)，再
6、依次第一營養(yǎng)級(jí)流向第二營養(yǎng)級(jí)，再依次流向下一個(gè)營養(yǎng)級(jí)，不能逆向流動(dòng)，流向下一個(gè)營養(yǎng)級(jí)，不能逆向流動(dòng)，也不能循環(huán)流動(dòng)也不能循環(huán)流動(dòng)：能量在沿食物鏈流動(dòng)的過：能量在沿食物鏈流動(dòng)的過程中，逐級(jí)減少，能量在相鄰兩個(gè)營程中，逐級(jí)減少，能量在相鄰兩個(gè)營養(yǎng)級(jí)間的傳遞效率是養(yǎng)級(jí)間的傳遞效率是；可用能量金字塔表示；可用能量金字塔表示在一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中，營養(yǎng)級(jí)在一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中，營養(yǎng)級(jí)，能，能量流動(dòng)過程中消耗的能量越多量流動(dòng)過程中消耗的能量越多特點(diǎn)特點(diǎn)單向流動(dòng)單向流動(dòng)逐級(jí)遞減逐級(jí)遞減10%20%越多越多(1)可以幫助人們科學(xué)規(guī)劃、設(shè)計(jì)人工可以幫助人們科學(xué)規(guī)劃、設(shè)計(jì)人工生態(tài)系統(tǒng)，使能量得到最有效的利生態(tài)系統(tǒng)，使能量得到
7、最有效的利用用(2)可以幫助人們合理地調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)可以幫助人們合理地調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)關(guān)系，使能量持續(xù)高中的能量流動(dòng)關(guān)系，使能量持續(xù)高效地流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠帧Ｈ缧У亓飨驅(qū)θ祟愖钣幸娴牟糠?。如農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中，必須清除雜草、農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中，必須清除雜草、防治農(nóng)作物的病蟲害防治農(nóng)作物的病蟲害研究能量流動(dòng)的意義研究能量流動(dòng)的意義二、生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)二、生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)碳循環(huán)碳循環(huán)1.碳在無機(jī)環(huán)境中主要以碳在無機(jī)環(huán)境中主要以和和形形式存在；碳在生物群落的各類生物體中式存在；碳在生物群落的各類生物體中 以以的形式存在，并通過的形式存在，并通過在在生物群落中傳遞；碳的循環(huán)形式是生物群落中傳
8、遞；碳的循環(huán)形式是。2.碳從無機(jī)環(huán)境進(jìn)入生物群落的主要途徑碳從無機(jī)環(huán)境進(jìn)入生物群落的主要途徑是是；碳從生物群落進(jìn)入無機(jī)環(huán)境的；碳從生物群落進(jìn)入無機(jī)環(huán)境的主要途徑有生產(chǎn)者和消費(fèi)者的主要途徑有生產(chǎn)者和消費(fèi)者的、分、分解者的解者的、產(chǎn)生產(chǎn)生CO2。CO2碳酸鹽碳酸鹽含碳有機(jī)物含碳有機(jī)物食物鏈?zhǔn)澄镦淐O2光合作用光合作用呼吸作用呼吸作用分解作用分解作用化石燃料的燃燒化石燃料的燃燒3.過程：過程：1.生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)。生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)。 (1)能量流動(dòng)的源頭是陽光能量流動(dòng)的源頭是陽光(光能光能)(2)能量的輸入能量的輸入相關(guān)生理過程：綠色植物的光合相關(guān)生理過程：綠色植物的光合作用將光能轉(zhuǎn)換成化學(xué)
9、能。作用將光能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能。輸入的總值：綠色植物通過光合輸入的總值：綠色植物通過光合作用固定的光能的總量。作用固定的光能的總量。(3)能量的傳遞能量的傳遞(如圖所示如圖所示)途徑：能量是以有機(jī)物的形式沿著食物鏈或途徑：能量是以有機(jī)物的形式沿著食物鏈或食物網(wǎng)這一主渠道而向前傳遞的。食物網(wǎng)這一主渠道而向前傳遞的。能量的分流：每一營養(yǎng)級(jí)的生物獲得的能量能量的分流：每一營養(yǎng)級(jí)的生物獲得的能量的分配情況。的分配情況。.被該營養(yǎng)級(jí)生物呼吸作用分解消耗一部分，被該營養(yǎng)級(jí)生物呼吸作用分解消耗一部分，其中其中ATP用于生命活動(dòng)，熱能從生物群落中散失用于生命活動(dòng)，熱能從生物群落中散失到大氣中。對于生物群落而言，熱
10、能是群落的能到大氣中。對于生物群落而言，熱能是群落的能量輸出。量輸出。.進(jìn)入下一營養(yǎng)級(jí)生物進(jìn)入下一營養(yǎng)級(jí)生物(最高營養(yǎng)級(jí)生物除外最高營養(yǎng)級(jí)生物除外)。.動(dòng)植物遺體、枯枝落葉、糞便等被分解者利動(dòng)植物遺體、枯枝落葉、糞便等被分解者利用。用。能量傳遞的特點(diǎn)能量傳遞的特點(diǎn).單向流動(dòng)：食物鏈相鄰營養(yǎng)級(jí)單向流動(dòng)：食物鏈相鄰營養(yǎng)級(jí)生物的吃和被吃關(guān)系不可逆轉(zhuǎn)，能生物的吃和被吃關(guān)系不可逆轉(zhuǎn)，能量不能倒流。量不能倒流。.逐級(jí)遞減：每個(gè)營養(yǎng)級(jí)的生物逐級(jí)遞減：每個(gè)營養(yǎng)級(jí)的生物總有一部分不能被下一營養(yǎng)級(jí)利用總有一部分不能被下一營養(yǎng)級(jí)利用；每個(gè)營養(yǎng)級(jí)生物都經(jīng)自身呼吸而；每個(gè)營養(yǎng)級(jí)生物都經(jīng)自身呼吸而消耗一部分能量。消耗一部
11、分能量。(4)能量的散失能量的散失散失能量的形式：熱能散失能量的形式：熱能(對生物對生物群落而言，相當(dāng)于能量輸出群落而言，相當(dāng)于能量輸出)。散失能量的產(chǎn)生：通過生產(chǎn)者、散失能量的產(chǎn)生：通過生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者的呼吸作用分解有機(jī)消費(fèi)者、分解者的呼吸作用分解有機(jī)物而產(chǎn)生的能量，一部分形成物而產(chǎn)生的能量，一部分形成ATP被被生物利用，另一部分以熱能形式散失生物利用，另一部分以熱能形式散失到無機(jī)環(huán)境中。到無機(jī)環(huán)境中。2.生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)。生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)。 在生態(tài)系統(tǒng)中，物質(zhì)從非生物的物質(zhì)在生態(tài)系統(tǒng)中，物質(zhì)從非生物的物質(zhì)和能量開始，經(jīng)生產(chǎn)者、消費(fèi)者和分解者，和能量開始，經(jīng)生產(chǎn)者、消費(fèi)者和分解者，
12、又回到非生物的物質(zhì)和能量，完成一個(gè)由簡又回到非生物的物質(zhì)和能量，完成一個(gè)由簡單無機(jī)物到各種高能有機(jī)化合物，最終又分單無機(jī)物到各種高能有機(jī)化合物，最終又分解為簡單無機(jī)物的生態(tài)循環(huán)。通過該循環(huán)，解為簡單無機(jī)物的生態(tài)循環(huán)。通過該循環(huán)，生物得以生存和繁衍，非生物的物質(zhì)和能量生物得以生存和繁衍，非生物的物質(zhì)和能量得到更新并變得越來越適合生物生存的需要得到更新并變得越來越適合生物生存的需要。在這個(gè)物質(zhì)的生態(tài)循環(huán)過程中，太陽能以。在這個(gè)物質(zhì)的生態(tài)循環(huán)過程中，太陽能以化學(xué)能的形式被固定在有機(jī)物中，供食物鏈化學(xué)能的形式被固定在有機(jī)物中，供食物鏈和食物網(wǎng)上的各級(jí)生物利用。和食物網(wǎng)上的各級(jí)生物利用。碳循環(huán)碳循環(huán)(1
13、)碳的作用：糖、脂肪、蛋白質(zhì)、碳的作用：糖、脂肪、蛋白質(zhì)、核酸都是構(gòu)成生物體的基本物質(zhì)，在核酸都是構(gòu)成生物體的基本物質(zhì)，在它們的分子中都含有碳元素。碳元素它們的分子中都含有碳元素。碳元素大約占生物體干重的大約占生物體干重的49%，是有機(jī)化，是有機(jī)化合物的合物的“骨架骨架”，沒有碳就沒有生命，沒有碳就沒有生命。(2)碳在無機(jī)自然環(huán)境中存在的形式碳在無機(jī)自然環(huán)境中存在的形式：以：以CO2和碳酸鹽和碳酸鹽(石灰?guī)r、珊瑚礁石灰?guī)r、珊瑚礁)的形式存在。的形式存在。(3)碳的循環(huán)形式：碳在無機(jī)環(huán)境與生碳的循環(huán)形式：碳在無機(jī)環(huán)境與生物群落間是以物群落間是以CO2的形式進(jìn)行循環(huán)的。的形式進(jìn)行循環(huán)的。大氣中的大
14、氣中的CO2進(jìn)入生物群落，主要依賴進(jìn)入生物群落，主要依賴于綠色植物的光合作用，使于綠色植物的光合作用，使CO2中的中的“C”變成為有機(jī)物中的變成為有機(jī)物中的“C”，再通過，再通過食物鏈進(jìn)入動(dòng)物和其他生物體中，因此食物鏈進(jìn)入動(dòng)物和其他生物體中，因此從從“C”的循環(huán)中可見綠色植物是生態(tài)系的循環(huán)中可見綠色植物是生態(tài)系統(tǒng)的基石。除此之外，還有化能合成作統(tǒng)的基石。除此之外，還有化能合成作用的微生物也能把用的微生物也能把CO2合成為有機(jī)物。合成為有機(jī)物。生物群落中有機(jī)物中的碳再通過生物體生物群落中有機(jī)物中的碳再通過生物體的呼吸作用和微生物的分解作用回到大的呼吸作用和微生物的分解作用回到大氣中。氣中。還有一
15、部分生物遺體沒有被分解者分解還有一部分生物遺體沒有被分解者分解，轉(zhuǎn)變成為地下的石油和煤等，這部分，轉(zhuǎn)變成為地下的石油和煤等，這部分“C”暫時(shí)脫離循環(huán)，一經(jīng)開采運(yùn)到地面燃暫時(shí)脫離循環(huán)，一經(jīng)開采運(yùn)到地面燃燒，仍可產(chǎn)生燒，仍可產(chǎn)生CO2再返回碳循環(huán)。再返回碳循環(huán)。無機(jī)環(huán)境無機(jī)環(huán)境(CO2)生物群落生物群落(有機(jī)物有機(jī)物)光合作用，化能合成作用光合作用，化能合成作用呼吸作用，微生物分解作用呼吸作用，微生物分解作用 在碳的循環(huán)中，森林生態(tài)系統(tǒng)是碳的在碳的循環(huán)中，森林生態(tài)系統(tǒng)是碳的主要吸收者，每年大約固定主要吸收者，每年大約固定361012 kg碳。但是，近年來由于人類大量地采伐碳。但是，近年來由于人類大
16、量地采伐森林，再加上燃燒化石燃料以及環(huán)境污森林，再加上燃燒化石燃料以及環(huán)境污染，因而使大氣中的染，因而使大氣中的CO2濃度明顯增加，濃度明顯增加，這種趨勢如果繼續(xù)發(fā)展下去，世界的氣這種趨勢如果繼續(xù)發(fā)展下去，世界的氣候就可能發(fā)生劇烈變化，后果令人擔(dān)憂候就可能發(fā)生劇烈變化，后果令人擔(dān)憂。碳循環(huán)的過程碳循環(huán)的過程3.利用有關(guān)碳循環(huán)的知識(shí)解釋利用有關(guān)碳循環(huán)的知識(shí)解釋“溫溫室效應(yīng)室效應(yīng)”的產(chǎn)生原因、危害，并提出的產(chǎn)生原因、危害，并提出一些防止或減緩的措施。一些防止或減緩的措施。 碳循環(huán)開始于綠色植物，通過碳循環(huán)開始于綠色植物，通過光合作用使光合作用使CO2從大氣中進(jìn)入生物群從大氣中進(jìn)入生物群落。產(chǎn)生落。
17、產(chǎn)生CO2的途徑有三條：一是微的途徑有三條：一是微生物分解，二是動(dòng)植物的呼吸，三是生物分解，二是動(dòng)植物的呼吸，三是化石燃料的燃燒。化石燃料的燃燒。由于現(xiàn)代工業(yè)的迅速發(fā)展，人類大量燃由于現(xiàn)代工業(yè)的迅速發(fā)展，人類大量燃燒煤和石油等化石燃料，使地層中經(jīng)過千燒煤和石油等化石燃料，使地層中經(jīng)過千百萬年積存的碳元素在很短時(shí)間內(nèi)釋放出百萬年積存的碳元素在很短時(shí)間內(nèi)釋放出來。再加上人類亂砍濫伐，使森林等植被來。再加上人類亂砍濫伐，使森林等植被面積大幅度萎縮，打破了生物圈中碳循環(huán)面積大幅度萎縮，打破了生物圈中碳循環(huán)的平衡，使大氣中二氧化碳的含量迅速增的平衡，使大氣中二氧化碳的含量迅速增加。這樣，太陽短波輻射可以
18、透過大氣射加。這樣，太陽短波輻射可以透過大氣射入地面，而地面產(chǎn)生的長波輻射卻被大氣入地面，而地面產(chǎn)生的長波輻射卻被大氣中的二氧化碳等物質(zhì)所吸收，從而引起大中的二氧化碳等物質(zhì)所吸收，從而引起大氣變暖的效應(yīng)，即氣變暖的效應(yīng)，即“溫室效應(yīng)溫室效應(yīng)”。大氣中。大氣中的二氧化碳像厚厚的玻璃，使地球變成了的二氧化碳像厚厚的玻璃，使地球變成了一個(gè)大暖房。一個(gè)大暖房。溫室效應(yīng)對生物圈和人類社會(huì)都有溫室效應(yīng)對生物圈和人類社會(huì)都有著不可忽視的影響。荒漠將擴(kuò)大，土著不可忽視的影響。荒漠將擴(kuò)大，土地侵蝕加重，旱澇災(zāi)害嚴(yán)重，雨量將地侵蝕加重，旱澇災(zāi)害嚴(yán)重，雨量將增加增加7 %11 %，由于氣溫升高，會(huì)，由于氣溫升高，會(huì)
19、加快極地冰川的融化，導(dǎo)致海平面上加快極地冰川的融化，導(dǎo)致海平面上升，進(jìn)而對陸地生態(tài)系統(tǒng)和人類的生升，進(jìn)而對陸地生態(tài)系統(tǒng)和人類的生存，尤其對沿海發(fā)達(dá)城市構(gòu)成威脅。存，尤其對沿海發(fā)達(dá)城市構(gòu)成威脅。要保持大氣中要保持大氣中CO2濃度在濃度在0.03 %左右左右：可以大力推行植樹造林活動(dòng)，同化：可以大力推行植樹造林活動(dòng)，同化CO2(增加溫室氣體的去路增加溫室氣體的去路)；還可以；還可以通過改善能源結(jié)構(gòu)，開發(fā)新能源通過改善能源結(jié)構(gòu)，開發(fā)新能源(核能核能、水能等、水能等)，改造廠房、燃油工具等減，改造廠房、燃油工具等減少少CO2的排放量的排放量(減少溫室氣體的來源減少溫室氣體的來源)。4.能量流動(dòng)與物質(zhì)循
20、環(huán)的關(guān)系能量流動(dòng)與物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系 生態(tài)系統(tǒng)的存在是靠物質(zhì)循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)的存在是靠物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)來維持的。但是，能量流和能量流動(dòng)來維持的。但是，能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)有本質(zhì)上的區(qū)別：能量動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)有本質(zhì)上的區(qū)別：能量流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)各個(gè)營養(yǎng)級(jí)時(shí)是逐級(jí)遞流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)各個(gè)營養(yǎng)級(jí)時(shí)是逐級(jí)遞減的，而且是單向的、不循環(huán)的，最減的，而且是單向的、不循環(huán)的，最終在環(huán)境中消失。物質(zhì)循環(huán)是帶有全終在環(huán)境中消失。物質(zhì)循環(huán)是帶有全球性的，在生物群落與無機(jī)環(huán)境間物球性的，在生物群落與無機(jī)環(huán)境間物質(zhì)可以反復(fù)出現(xiàn)，反復(fù)利用，循環(huán)運(yùn)質(zhì)可以反復(fù)出現(xiàn)，反復(fù)利用，循環(huán)運(yùn)動(dòng)，不會(huì)消失。動(dòng)，不會(huì)消失。能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的相互關(guān)系能量流動(dòng)和
21、物質(zhì)循環(huán)的相互關(guān)系能量流動(dòng)物質(zhì)循環(huán)形式主要以有機(jī)物形式流動(dòng)組成生物體的基本元素在生物群落與無機(jī)環(huán)境間反復(fù)循環(huán)特點(diǎn)單向流動(dòng)，逐級(jí)遞減反復(fù)循環(huán)維持生態(tài)平衡，具全球性生物圈范圍生態(tài)系統(tǒng)的各營養(yǎng)級(jí)生物圈聯(lián)系能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)二者相互伴隨，相輔相成，是不可分割的統(tǒng)一整體生態(tài)系統(tǒng)中流動(dòng)著的物質(zhì)有著雙重生態(tài)系統(tǒng)中流動(dòng)著的物質(zhì)有著雙重使命。物質(zhì)既是貯存化學(xué)能的運(yùn)輸工使命。物質(zhì)既是貯存化學(xué)能的運(yùn)輸工具，又是維持生物進(jìn)行新陳代謝活動(dòng)具，又是維持生物進(jìn)行新陳代謝活動(dòng)的基礎(chǔ)?？梢栽O(shè)想，如果生態(tài)系統(tǒng)不的基礎(chǔ)?？梢栽O(shè)想，如果生態(tài)系統(tǒng)不能獲取并運(yùn)載能量，使能量從一種形能獲取并運(yùn)載能量，使能量從一種形式轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N形式，能量
22、就會(huì)自由式轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N形式，能量就會(huì)自由散失，生態(tài)系統(tǒng)就將不復(fù)存在。因此散失，生態(tài)系統(tǒng)就將不復(fù)存在。因此，生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)，生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)是緊密聯(lián)系、不可分割的。是緊密聯(lián)系、不可分割的。當(dāng)前，人類所面臨的許多環(huán)境問題當(dāng)前，人類所面臨的許多環(huán)境問題都和生物地化循環(huán)有密切的關(guān)系。例都和生物地化循環(huán)有密切的關(guān)系。例如海洋、湖泊等水域的富營養(yǎng)化問題如海洋、湖泊等水域的富營養(yǎng)化問題主要與氮、磷的生物地化循環(huán)有關(guān)；主要與氮、磷的生物地化循環(huán)有關(guān)；微量元素過多或缺少引起的疾病往往微量元素過多或缺少引起的疾病往往具有明顯的地區(qū)性，如缺碘地區(qū)多出具有明顯的地區(qū)性，如缺碘地區(qū)多出現(xiàn)地
23、方性甲狀腺腫及地方克汀癥；含現(xiàn)地方性甲狀腺腫及地方克汀癥；含氟過多的地區(qū)，居民常有地方性氟中氟過多的地區(qū)，居民常有地方性氟中毒，出現(xiàn)斑釉齒及氟骨癥；土壤中含毒，出現(xiàn)斑釉齒及氟骨癥；土壤中含鈷量過低的地區(qū)，牲畜易患地區(qū)性干鈷量過低的地區(qū)，牲畜易患地區(qū)性干血癆癥。血癆癥。根據(jù)能量流動(dòng)、物質(zhì)循環(huán)的不同特根據(jù)能量流動(dòng)、物質(zhì)循環(huán)的不同特點(diǎn)，在應(yīng)用上應(yīng)有不同的側(cè)重。例如點(diǎn)，在應(yīng)用上應(yīng)有不同的側(cè)重。例如在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中，提高生物能的利在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中，提高生物能的利用率和廢物的循環(huán)轉(zhuǎn)化。所說的廢物用率和廢物的循環(huán)轉(zhuǎn)化。所說的廢物是指作物秸稈、人畜糞便、雜草、菜是指作物秸稈、人畜糞便、雜草、菜屑等。對于這些廢
24、物傳統(tǒng)的處理方法屑等。對于這些廢物傳統(tǒng)的處理方法是直接燒掉或是作為肥料直接肥田，是直接燒掉或是作為肥料直接肥田，這實(shí)際上是一種浪費(fèi)。可以把作物秸這實(shí)際上是一種浪費(fèi)?？梢园炎魑锝斩挼扔脕戆l(fā)展畜牧業(yè)，用牲畜糞便制稈等用來發(fā)展畜牧業(yè)，用牲畜糞便制沼氣，既為農(nóng)村提供了飼料和能源，沼氣，既為農(nóng)村提供了飼料和能源，又為農(nóng)村增加了肥源。又為農(nóng)村增加了肥源。食物鏈中能量傳遞食物鏈中能量傳遞 如圖所示的一個(gè)食物網(wǎng)如圖所示的一個(gè)食物網(wǎng)(能量傳遞率按能量傳遞率按10%計(jì)算計(jì)算)，鳥鳥植物植物昆蟲昆蟲則相關(guān)敘述正確的是則相關(guān)敘述正確的是(多選多選)()A.該食物網(wǎng)中初級(jí)消費(fèi)者是昆蟲，次級(jí)該食物網(wǎng)中初級(jí)消費(fèi)者是昆蟲，次
25、級(jí)消費(fèi)者是鳥消費(fèi)者是鳥B.昆蟲屬于第一營養(yǎng)級(jí)，鳥屬于第二營昆蟲屬于第一營養(yǎng)級(jí)，鳥屬于第二營養(yǎng)級(jí)養(yǎng)級(jí)C.若植物固定的太陽能總量為若植物固定的太陽能總量為M,昆蟲獲昆蟲獲得的總能量為得的總能量為m1，鳥獲得的總能量為，鳥獲得的總能量為m2，則則Mm1+m2D.在鳥類的食物構(gòu)成中，若動(dòng)物性食物在鳥類的食物構(gòu)成中，若動(dòng)物性食物和植物性食物各占一半，則鳥類增加能量和植物性食物各占一半，則鳥類增加能量A時(shí)，生產(chǎn)者需提供能量為時(shí)，生產(chǎn)者需提供能量為55A CD由圖可知該食物網(wǎng)有兩條食物鏈：由圖可知該食物網(wǎng)有兩條食物鏈：植物植物鳥，植物鳥，植物昆蟲昆蟲鳥。昆鳥。昆蟲處在第二營養(yǎng)級(jí)，鳥擁有第二、三蟲處在第二營養(yǎng)
26、級(jí)，鳥擁有第二、三兩個(gè)營養(yǎng)級(jí)。若鳥類能量增加兩個(gè)營養(yǎng)級(jí)。若鳥類能量增加A時(shí)，時(shí)，由題意中消耗植物中的能量為由題意中消耗植物中的能量為0.5A/10%=5A,中消耗植物中的能量中消耗植物中的能量0.5A/(10%)2=50A，即共需要生產(chǎn)者，即共需要生產(chǎn)者提供提供5A+50A=55A的能量。綠色植物的能量。綠色植物所固定的太陽能總量所固定的太陽能總量M是該系統(tǒng)所獲是該系統(tǒng)所獲得的總能量，則必有得的總能量，則必有Mm1+m2。右圖是某生態(tài)系統(tǒng)的食右圖是某生態(tài)系統(tǒng)的食物網(wǎng)簡圖，圖中甲庚代物網(wǎng)簡圖，圖中甲庚代表各種不同的生物，已知表各種不同的生物，已知各營養(yǎng)級(jí)之間的能量轉(zhuǎn)化各營養(yǎng)級(jí)之間的能量轉(zhuǎn)化效率均
27、為效率均為10%，當(dāng)一種生，當(dāng)一種生物攝食兩種前一營養(yǎng)級(jí)的物攝食兩種前一營養(yǎng)級(jí)的生物時(shí)它們被攝食的生物生物時(shí)它們被攝食的生物量相等，則丁每增加量相等，則丁每增加10千千克生物量，需消耗生產(chǎn)者克生物量，需消耗生產(chǎn)者3250千克。千克。根據(jù)題中信息分析，本題可根據(jù)題中信息分析，本題可倒推。丁可通過三條食物鏈獲得能量倒推。丁可通過三條食物鏈獲得能量：在戊在戊庚庚丁中消耗戊為：丁中消耗戊為：101/21010=500(千克千克)；在戊在戊甲甲丁中消耗戊為：丁中消耗戊為：101/2101/210=250(千克千克)；在戊在戊己己甲甲丁中消耗戊為：丁中消耗戊為：101/2101/21010=2500(千千
28、克克)。則共消耗戊為。則共消耗戊為:+=500+250+2500=3250(千克千克)。碳循環(huán)碳循環(huán) 我國北方處于平衡狀態(tài)的某森林生態(tài)我國北方處于平衡狀態(tài)的某森林生態(tài)系統(tǒng)，其碳素循環(huán)如右圖，箭頭和字母分系統(tǒng)，其碳素循環(huán)如右圖，箭頭和字母分別表示碳素傳遞的方向和轉(zhuǎn)移量。下列選別表示碳素傳遞的方向和轉(zhuǎn)移量。下列選項(xiàng)正確的是項(xiàng)正確的是()A.夏季，夏季，ab+c+eB.秋季，秋季，e+fc+f A 碳素在無機(jī)環(huán)境和生物群落之間的循環(huán)碳素在無機(jī)環(huán)境和生物群落之間的循環(huán)，離不開生產(chǎn)者，離不開生產(chǎn)者(主要是綠色植物主要是綠色植物)。碳素傳。碳素傳遞方向和轉(zhuǎn)移量與能量傳遞方向和轉(zhuǎn)移量遞方向和轉(zhuǎn)移量與能量傳遞
29、方向和轉(zhuǎn)移量是一致的，在題目給出的生態(tài)系統(tǒng)中，是一致的，在題目給出的生態(tài)系統(tǒng)中，a代代表綠色植物通過光合作用固定的太陽能，表綠色植物通過光合作用固定的太陽能，這是流經(jīng)該森林生態(tài)系統(tǒng)的總能量，數(shù)值這是流經(jīng)該森林生態(tài)系統(tǒng)的總能量，數(shù)值最大；最大；b代表植物呼吸作用散失到大氣中的代表植物呼吸作用散失到大氣中的能量；能量；c代表通過食物鏈流到動(dòng)物代表通過食物鏈流到動(dòng)物(各級(jí)消各級(jí)消費(fèi)者費(fèi)者)體內(nèi)的能量；體內(nèi)的能量；d代表動(dòng)物的呼吸代表動(dòng)物的呼吸作用散失到大氣中的能量；作用散失到大氣中的能量；e代表植代表植物的殘枝、落葉流到分解者的能量；物的殘枝、落葉流到分解者的能量；f代表動(dòng)物流到分解者的能量；代表動(dòng)
30、物流到分解者的能量；g代表代表分解者的呼吸作用散失到大氣中的能分解者的呼吸作用散失到大氣中的能量。在一年中的不同季節(jié)，植物進(jìn)行量。在一年中的不同季節(jié)，植物進(jìn)行光合作用的強(qiáng)度不同。光合作用的強(qiáng)度不同。生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的效率生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的效率10 %20 %。在夏季，處于平衡狀態(tài)的森林。在夏季，處于平衡狀態(tài)的森林生態(tài)系統(tǒng)，植物光合作用所固定的總生態(tài)系統(tǒng)，植物光合作用所固定的總能量能量植物呼吸作用所消耗的能量植物呼吸作用所消耗的能量+流流到動(dòng)物體的能量到動(dòng)物體的能量+流到分解者的能量流到分解者的能量，所以，所以A對，其他選項(xiàng)均錯(cuò)。解答本對，其他選項(xiàng)均錯(cuò)。解答本題的關(guān)鍵在于識(shí)圖，要弄清各個(gè)符號(hào)題的
31、關(guān)鍵在于識(shí)圖，要弄清各個(gè)符號(hào)所代表的物質(zhì)和能量動(dòng)向。所代表的物質(zhì)和能量動(dòng)向。本題在知識(shí)方面主要考查在生態(tài)系本題在知識(shí)方面主要考查在生態(tài)系統(tǒng)中，碳素循環(huán)的有關(guān)知識(shí)。在能力統(tǒng)中，碳素循環(huán)的有關(guān)知識(shí)。在能力方面，主要考查考生綜合分析問題的方面，主要考查考生綜合分析問題的能力，即通過對北方森林生態(tài)系統(tǒng)的能力，即通過對北方森林生態(tài)系統(tǒng)的分析，綜合季節(jié)因素，解答碳素在各分析，綜合季節(jié)因素，解答碳素在各種生物間傳遞的大致數(shù)量關(guān)系。解答種生物間傳遞的大致數(shù)量關(guān)系。解答該題不僅要理解生物群落與大氣之間該題不僅要理解生物群落與大氣之間以及生物群落內(nèi)各類生物之間的碳素以及生物群落內(nèi)各類生物之間的碳素傳遞關(guān)系，還應(yīng)考
32、慮不同季節(jié)各種生傳遞關(guān)系，還應(yīng)考慮不同季節(jié)各種生物的生活狀態(tài)。物的生活狀態(tài)?；馂?zāi)常給森林帶來較大危害，但是在某些火災(zāi)常給森林帶來較大危害，但是在某些國家有時(shí)對寒帶地區(qū)森林中的殘枝落葉等進(jìn)國家有時(shí)對寒帶地區(qū)森林中的殘枝落葉等進(jìn)行有限度的人工火燒，以對森林進(jìn)行資源管行有限度的人工火燒，以對森林進(jìn)行資源管理，這種人工火燒的主要目的是理，這種人工火燒的主要目的是()A.消滅森林病蟲害消滅森林病蟲害B.刺激樹木種子萌發(fā)刺激樹木種子萌發(fā)C.加速生態(tài)系統(tǒng)的分解過程加速生態(tài)系統(tǒng)的分解過程D.提高森林的蓄水能力提高森林的蓄水能力C 寒帶地區(qū)溫度低，微生物的代謝寒帶地區(qū)溫度低，微生物的代謝活動(dòng)弱，對有機(jī)物的分解能
33、力低，致活動(dòng)弱，對有機(jī)物的分解能力低，致使殘枝落葉大量積累，而不能及時(shí)分使殘枝落葉大量積累，而不能及時(shí)分解，使生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)出現(xiàn)了障解，使生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)出現(xiàn)了障礙。對殘枝落葉進(jìn)行有限度的人工火礙。對殘枝落葉進(jìn)行有限度的人工火燒，可以加速殘枝落葉的分解，促進(jìn)燒，可以加速殘枝落葉的分解，促進(jìn)了生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)。了生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)。如何根據(jù)給出的碳循環(huán)示意圖如何根據(jù)給出的碳循環(huán)示意圖(各各個(gè)成分用字母表示個(gè)成分用字母表示)來判斷生態(tài)系統(tǒng)的來判斷生態(tài)系統(tǒng)的各種成分呢？如下圖表示碳循環(huán)示意各種成分呢？如下圖表示碳循環(huán)示意圖：圖：首先，先找出兩者之間具有雙向箭首先，先找出兩者之間具有雙向箭頭的
34、成分即頭的成分即A和和E，一個(gè)為生產(chǎn)者，一個(gè)為生產(chǎn)者，一個(gè)是大氣中的一個(gè)是大氣中的CO2庫。其中其他各庫。其中其他各種成分都有箭頭指向種成分都有箭頭指向A，所以，所以A為大為大氣中的氣中的CO2庫，庫，E為生產(chǎn)者。然后觀為生產(chǎn)者。然后觀察剩余的幾種成分，其中其他生物部察剩余的幾種成分，其中其他生物部分的箭頭都指向分的箭頭都指向C，所以，所以C是分解者是分解者，剩余的，剩余的B、D、F則為消費(fèi)者。整個(gè)則為消費(fèi)者。整個(gè)圖解中，食物鏈?zhǔn)菆D解中，食物鏈?zhǔn)荅FDB。能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系 下圖表示一個(gè)森林生態(tài)系統(tǒng)中的食物下圖表示一個(gè)森林生態(tài)系統(tǒng)中的食物網(wǎng)，圖中數(shù)字表示該生物的個(gè)
35、體數(shù)量，括網(wǎng)，圖中數(shù)字表示該生物的個(gè)體數(shù)量，括號(hào)內(nèi)的數(shù)字表示該生物的平均體重。據(jù)圖號(hào)內(nèi)的數(shù)字表示該生物的平均體重。據(jù)圖回答：回答：(1)該食物網(wǎng)中占據(jù)第三營養(yǎng)級(jí)的生物有該食物網(wǎng)中占據(jù)第三營養(yǎng)級(jí)的生物有A中的中的。(2)若初級(jí)消費(fèi)者中，若初級(jí)消費(fèi)者中，被除去，則對被除去，則對該生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的影響最大。該生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的影響最大。(3)若除去若除去G后，在一定時(shí)間內(nèi)，生產(chǎn)者后，在一定時(shí)間內(nèi)，生產(chǎn)者數(shù)量將數(shù)量將。F、G、I、HE減少減少(2)南方某地有一片熱帶雨林，最初南方某地有一片熱帶雨林，最初碳積蓄量碳積蓄量500噸噸/公頃，此時(shí)，總生產(chǎn)公頃，此時(shí)，總生產(chǎn)量每年為量每年為60噸噸/公頃，葉
36、的呼吸量為公頃，葉的呼吸量為25噸噸/公頃，生長量為公頃，生長量為5噸噸/公頃，枯死量公頃，枯死量為為10噸噸/公頃。已知總生產(chǎn)量公頃。已知總生產(chǎn)量=生長量生長量+枯死量枯死量+呼吸量，則該地的凈生產(chǎn)量呼吸量，則該地的凈生產(chǎn)量是是噸噸/公頃，非同化器官的呼吸量是公頃，非同化器官的呼吸量是。1520(1)從圖中可知：從圖中可知：F、G、H、I在食在食物鏈中占據(jù)第三營養(yǎng)級(jí)。物鏈中占據(jù)第三營養(yǎng)級(jí)。B、C、D、E這這4個(gè)初級(jí)消費(fèi)者總體重分別為個(gè)初級(jí)消費(fèi)者總體重分別為1 kg、100 kg、180 kg、200 kg，可見，可見E的的重量最大，能量最多，被除去后對該重量最大，能量最多，被除去后對該生態(tài)系
37、統(tǒng)的能量流動(dòng)影響最大。生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)影響最大。G和和D、E是捕食關(guān)系，是捕食關(guān)系，D、E與生產(chǎn)者與生產(chǎn)者A也是捕食關(guān)系，若除去也是捕食關(guān)系，若除去G，則，則D、E的的數(shù)量會(huì)增多，數(shù)量會(huì)增多，A的數(shù)量就會(huì)減少。的數(shù)量就會(huì)減少。(2)凈生產(chǎn)量凈生產(chǎn)量=總生產(chǎn)量總生產(chǎn)量-呼吸量，而呼吸量，而呼吸量呼吸量=總生產(chǎn)量總生產(chǎn)量-生長量生長量-枯死量枯死量=45噸噸/公頃，所以凈生產(chǎn)量公頃，所以凈生產(chǎn)量=60-45=15噸噸/公頃，非同化器官是指除了葉子之外公頃，非同化器官是指除了葉子之外的器官，它們的呼吸量的器官，它們的呼吸量=總呼吸量總呼吸量-葉葉子的呼吸量子的呼吸量=20噸噸/公頃。公頃。在生物圈
38、中，物質(zhì)和能量流動(dòng)的特點(diǎn)是在生物圈中，物質(zhì)和能量流動(dòng)的特點(diǎn)是( )A.物質(zhì)流動(dòng)和能量流動(dòng)都是循環(huán)的物質(zhì)流動(dòng)和能量流動(dòng)都是循環(huán)的B.物質(zhì)的流動(dòng)是不循環(huán)的，能量的流動(dòng)也物質(zhì)的流動(dòng)是不循環(huán)的，能量的流動(dòng)也是不循環(huán)的是不循環(huán)的C.物質(zhì)的流動(dòng)是循環(huán)的，能量的流動(dòng)是單物質(zhì)的流動(dòng)是循環(huán)的，能量的流動(dòng)是單向不循環(huán)的向不循環(huán)的D.物質(zhì)的流動(dòng)是單向不循環(huán)的，能量的流物質(zhì)的流動(dòng)是單向不循環(huán)的，能量的流動(dòng)是循環(huán)的動(dòng)是循環(huán)的C能量流動(dòng)是逐級(jí)遞減的、單向的、能量流動(dòng)是逐級(jí)遞減的、單向的、不循環(huán)的，最終在環(huán)境中消失。物質(zhì)不循環(huán)的，最終在環(huán)境中消失。物質(zhì)循環(huán)是帶有全球性的，在生物群落與循環(huán)是帶有全球性的，在生物群落與無機(jī)環(huán)境間物質(zhì)可以反復(fù)出現(xiàn)，反復(fù)無機(jī)環(huán)境間物質(zhì)可以反復(fù)出現(xiàn)，反復(fù)利用，循環(huán)運(yùn)動(dòng)，不會(huì)消失。利用，循環(huán)運(yùn)動(dòng)，不會(huì)消失。
高三生物第30講 生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán) 新人教版必修3
