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生态系统的功能

生态系统的功能——能量流动导学案

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日期：

考纲要求生态系统能量流动的基本规律及应用（Ⅱ）。

学习要求1、分析生态系统的能量流动的过程与特点。

2、概述研究能量流动的意义。

知识点一　生态系统的能量流动

【知识链接】

1．对能量流动的理解

“能量流动”是生态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。

起点

生产者

源头

光能

能量输入

相关生理过程

细胞呼吸

形式

热能

能量流动特点

①逐级递减；②单向流动

能量传递效率

10%～20%

2流动模型——生态金字塔的类型、含义比较

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

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养级升高而逐级递减

一般生物有机物的总质量沿食物链升高逐级递减

每一阶含义

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

每一营养级生物的有机物总量

特殊形状

无

树―→昆虫―→鸟

极少

思维拓展

1．能量的传递效率为10%～20%的含义是指一个营养级的总能量大约只有10%～20%传到下一营养级。

如果按20%这一最高效率计算，若第一营养级的总能量为100%，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20%×20%＝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10%计算，公式为

），由此可知生态系统中的能量传递一般不超过4～5个营养级。

2．确定食物链中的营养关系。

据能量传递效率20%计算，相邻两个营养级的能量差值也在5倍左右，若能量差值远比五倍小，则应位于同一营养级。

3．提高能量利用率的措施不能提高能量传递效率。

4．极值计算：

（1）设食物链A→B→C→D，分情况讨论

现实

问题

思路求解

D营养级

净增重M

至少需要A营养级多少

N×（20%）3＝M

最多需要A营养级多少

N×（10%）3＝M

A营养级

净增重N

D营养级最多增重多少

N×（20%）3＝M

D营养级至少增重多少

N×（10%）3＝M

（2）在某一食物网中，一个消费者往往同时占有多条食物链，当该消费者增加了某一值时，若要计算最少消耗生产者多少时，应选最短的食物链和最大传递效率20%进行计算，这样消费者获得的能量最多；若要计算最多消耗生产者多少时，应选最长的食物链和最小传递效率10%进行计算，这样消费者获得的能量最少。

判断正误

1．生态系统中的能量流动是单向的，且是逐级递减的（　　）。

2．相邻两个营养级的能量传递效率不会小于10%，也不会大于20%（　　）。

3．研究能量流动，可合理设计人工生态系统，高效利用能量（　　）。

4．研究能量流动，可调整能量流动关系，使生产者固定的能量全部流向人类（　　）。

学习笔记：

生态系统的功能——能量流动巩固案

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题组一　能量流动过程和特点

1．以下关于生态系统的能量流动的叙述中，哪一项是不正确的（　　）

A．能量流动是单向的、不循环的B．食物链越短，终级消费者获得的能量越多

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

2.下图为生态系统中能量流动图解的部分示意图，①②③④⑤各代表一定的能量值，下列各项中正确的是（　　）。

A．第三营养级流向第四营养级的能量传递效率为

×100%

B．图中④包含了次级消费者粪便中的能量

C．在人工饲养的高密度鱼塘中初级消费者获得的总能量往往大于⑤

D．食物链中的各营养级获得能量的方式及能量的用途完全相同

3．下列有关生态系统能量流动的叙述中，错误的是（　　）

A．当狼捕食兔子并转化为自身的有机物时，能量就从第一营养级流入第二营养级

B．当狼吃掉一只兔子时，狼不可能获得兔子的全部能量

C．生产者通过光合作用合成有机物，能量就从非生物环境流入生物群落

D．生态系统的能量流动是单向的，逐级递减的

4．某自然生态系统中有一条食物链：

甲→乙→丙→丁，测得这四种生物所含的有机物总量分别为a、b、c、d（单位：

kg/年）。

下列叙述中正确的是（　　）

A．丙种群个体所含有机物的平均值一定大于丁种群

B．甲从无机环境中获得的能量等于a所含的能量

C．若能量在相邻的两个营养级间的传递效率是20%，则b＋c＋d＝0.2a

D．甲的同化作用类型为自养型

5．如图表示某湖泊生态系统的营养结构，a～e代表各营养级的生物，下列叙述不正确的是（　　）

A．共有三条食物链

B．各营养级中，能量最多的是c，生物个体数量最多的是a

C．若水体受有机磷农药轻微污染，则受害最严重的是a

D．若c所含能量为5.8×109kJ，d含1.3×108kJ，则a至少约含4.5×107kJ

题组二　生态金字塔和研究能量流动的意义

6．在社会主义新农村建设中，四川某地通过新建沼气池和植树造林，构建了新型农业生态系统（如图所示）。

下列有关叙述正确的是（多选）（　　）

A．该生态系统中，处于第二营养级的生物有人和家禽家畜

B．该生态系统中，人的作用非常关键，植物是主要成分

C．该生态系统的建立，提高了各营养级间的能量传递效率

D．沼气池的建造和植树造林，提高了该生态系统的稳定性

7．如图是某个农业生态系统的结构模式图，该图中表示生态系统能量流动的箭头是（　　）

A．①③B．②③⑤

C．①③④D．②⑤

8．我国北方的一些地区每年都会发生一定程度的蝗灾，当地政府和农牧民常用喷洒农药的方法来杀灭蝗虫。

2000年发生蝗灾时，新疆某地邀请来一批养鸭户，把几十万只鸭子放养到虫害严重的草原上，收到很好的效果。

下列有关叙述中错误的是（　　）

A．利用农药灭虫，农药对蝗虫起选择作用，生存下来的蝗虫都是抗药能力较强的

B．利用鸭子消灭蝗虫，根本目的是调整生态系统能量流动关系，使能量更多地流向鸭子

C．利用鸭消灭蝗虫，从生态的成分看，鸭是次级消费者，鸭与草原上的牛、羊的关系是种间互助

D．利用鸭子消灭蝗虫不仅可以获得较好的经济效益，而且还能减轻污染、保护其他生物

9下图表示甲、乙两个特定生态系统的能量金字塔，有关解释正确的是（　　）。

A．一个吃玉米的人所获得的能量一定比一个吃牛肉的人获得的能量多

B．能量沿食物链单向流动，传递效率随营养级的升高而逐级递减

C．若甲和乙中玉米的数量相同，能量传递效率为10%，且甲能养活10000人，则乙能养活500人

D．若土壤中含相同浓度的DDT，则甲中的人比乙中的人体内DDT低

题组三　综合题

10．下图甲为某湖泊生态系统的能量金字塔简图，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别代表不同的营养级，m1、m2代表不同的能量形式。

图乙表示能量流经该生态系统某一营养级的变化示意图，其中a～g表示能量值的多少。

请据图作答：

（1）图甲中，m1、m2表示的能量形式分别为__________、________。

通常情况下，位于营养级Ⅳ的生物个体数量一般远远少于Ⅲ，主要原因是________________________________。

（2）图乙中，若A表示图甲中营养级Ⅱ所摄入的全部能量，则B表示____________，C表示________________。

若图甲中营养级Ⅰ所固定的太阳能总量为y，则营养级Ⅰ、Ⅱ间的能量传递效率是________（用图中所给字母的表达式表示）。

（3）由图乙可以总结出生态系统能量流动的主要特点是

________________________________________________________________________。

（4）若图甲营养级Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ各有一种生物甲、乙、丙，构成食物关系如右图。

其中，甲能量中比例为X的部分直接提供给丙，则要使丙能量增加AkJ，至少需要消耗甲的能量为________kJ（用所给字母的表达式表示。

）

生态系统的功能——物质循环导学案

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考纲要求　生态系统物质循环的基本规律及应用（Ⅱ）

复习要求1.以碳循环为例，分析生态系统中的物质循环2.了解土壤微生物的分解作用。

3.说明能量流动和物质循环的关系。

4.解释碳循环平衡失调与温室效应的关系。

　议一议：

就能量和物质而言生物圈可否保障“自给自足”？

为什么？

【知识链接】——1、物质循环图解辨析

（1）碳循环过程示意图弄清箭头的方向及代表含义。

（2）将上图换成字母，并尝试判断四种成分（找依据），如下面三种变式图

2．碳循环过程图解及解读

（1）图示

（2）析图

①大气中的碳元素进入生物群落，是通过植物的光合作用（主要途径）或硝化细菌等的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物网进行，传递形式为有机物。

③大气中CO2的主要来源

④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，其他成分都是单向的。

（判断生态系统的成分的依据）

3．物质循环过程分析

范围

生物圈（全球）

物质对象

组成生物体的化学元素

形式

生物群落与无机环境间：

无机物

生物群落内：

有机物

动力

能量

重要生物类群

生产者：

物质、能量输入

分解者：

物质、能量输出

特点

全球性、循环性

4．物质循环与能量流动的关系

①生物群落中物质和能量最终来自无机环境。

②连接生物群落和无机环境的两大成分——生产者和分解者；图示中未标出生产者还可以利用化学能进行化能合成作用。

③二者均开始于生产者，通过光合作用合成有机物、固定太阳能，然后沿共同的渠道——食物链（网）一起进行。

④能量的固定、储存、转移和释放，离不开物质的合成与分解等过程。

⑤物质作为能量的载体，使能量沿着食物链（网）流动。

⑥能量作为动力，使物质在生物群落和无机环境之间不断地循环往返。

⑦上述关系，总体上体现了二者相互依存、不可分割，并且同时进行。

判断正误

1．参与循环的物质是组成生物体的各种化合物（　　）。

2．碳循环在生物群落和无机环境之间主要以有机物形式循环（　　）。

3．物质和能量都是往复循环，重复利用的（　　）。

4．物质是能量流动的载体，能量流动是物质循环的动力（　　）。

5．化学燃料的大量燃烧是造成温室效应的主要原因（　　）。

特别提醒

1、有关碳循环示意图中生态系统成分的判断

（1）首先判断双箭头的两端是生产者和大气中的CO2库，除双箭头外生产者（A）只有出发箭头，大气（B）只有接受箭头。

（2）消费者（C）接受一个箭头而出发两个，分解者（D）则接受两个出发一个，两者之间物质流动方向是从消费者（C）到分解者（D）。

2、能量流动具有单向流动、逐级递减的特点，能在各级生态系统中进行。

物质循环是在生物群落与无机环境之间反复循环，不具递减性，具有全球性。

3．任何一个生态系统中，能量流动和物质循环都保持着相对的平衡，这是决定一个生态系统相对稳定的重要保证。

学习笔记：

生态系统的功能——物质循环巩固案

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题组一　碳循环的过程及特点

1.下图表示生物圈中碳元素的循环过程，下列有关叙述中正确的是（　　）

A．③过程代表绿色植物的光合作用

B．图中A、B分别代表消费者和生产者

C．温室效应主要是由⑦过程造成的

D．农业生产中的松土可以增大⑤过程

2下图为生态系统中碳循环示意图，箭头表示循环方向。

下列相关叙述正确的是（　　）

A.图中甲、乙、丙构成了该生态系统的生物群落

B．图中b、c、d过程均可表示不同生物的细胞呼吸

C．缺少类群丙则生态系统的物质循环不能正常进行

D．由于细胞呼吸的消耗，乙对食物的同化量远小于摄入量

3．上图表示生物圈中碳元素的循环过程，下列有关叙述不正确的是（　　）

A．③过程代表绿色植物的光合作用B．图中A、B分别代表消费者和生产者

C．温室效应主要是由⑦过程造成的D．农业生产中的中耕松土可以增大⑤过程

4．图甲、乙分别表示人体体液中物质交换、生态系统碳循环的模型图，以下说法正确的是（　　）

A．甲图中O2浓度最高的是B

B．乙图中的D是生态系统中的主要成分

C．人体发生过敏反应时，甲图中的A增多导致组织水肿

D．因捕食关系而建立的食物链中，能量最少的是乙图中的B所处的营养级

题组二　能量流动和物质循环的关系

5．如图表示生物圈中碳循环的部分示意图。

甲、乙、丙、丁构成生物群落，箭头①～⑨表示循环过程。

下列有关说法正确的是（　　）

A．大气中的气体X是指CO2和CO

B．完成①过程的能量主要是由⑧过程提供的

C．丁经⑤⑥⑦过程获得的能量占甲、乙、丙总能量的10%～20%

D．丙处在第三营养级

6．下列与生态系统功能相关的描述中，错误的是（　　）

A．碳循环过程需要能量的驱动

B．物质与能量在生物与环境之间循环流动，信息的流动只在生物之间发生

C．植物的光合作用和生物的死亡分解是碳循环的一部分

D．全球气候变暖与地球上大气中碳的收支不平衡有关

题组三　综合题

7．建设生态农业时巧设、增设食物链的目的不包括（　　）

A．努力实现物质的分层次多级利用

B．减轻对环境的污染，提高抵抗力稳定性

C．加强生物防治，控制有害生物的危害

D．实现物质和能量的循环，使废物资源化

8.根据下面的碳循环示意图回答问题：

（1）从微观上看，过程③主要是在细胞内________________中进行。

（2）碳从无机环境进入生物群落的主要途径①是____________；碳主要以________的形式从无机环境进入生物群落。

（3）参与过程④的生物新陈代谢类型是____________________________。

它们与同区域中的动、植物共同构成了________________。

（4）能量流动和物质循环是生态系统的主要功能，其中物质作为能量的________，使能量沿着食物链（网）流动。

能量作为________，使物质能够不断地在生物群落和无机环境之间循环往复。

（5）从上图可知，减少温室效应的最关键的措施是：

第一：

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________；

第二：

___________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

生态系统的信息传递和稳定性导学案

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考纲要求　1、生态系统中的信息传递（Ⅱ）。

2、生态系统的稳定性（Ⅱ）。

复习要求1.举例说明生态系统中的信息种类2.举例说明信息传递在生态系统中的作用

3.解释生态系统的自我调节能力4.区别抵抗力稳定性和恢复力稳定性

知识点一　生态系统的信息传递

想一想：

抵抗力稳定性弱的生态系统，恢复力稳定性一定很强，对吗？

知识点二　生态系统的稳定性

【知识链接】

1、信息传递的存在范围

②信息传递的特点

信息传递的方式不像物质流动那样是循环的，也不像能量的流动是单向的，而往往是双向的，有从输出者向输入者的信息传递，也有从输入者到输出者的反馈。

③信息传递的过程

信源（信息产生）―→信道（信息传输）―→信宿反馈作用（信息接收）

2．信息传递的作用或应用（见下表）

项目

作用或应用

举例

在生态

系统中

的作用

有利于生命活动的正常进行

莴苣的种子必须接受某种波长的光信息才能萌发

调节生物种间关系，维持生态系统的稳定

雪兔和猞猁的关系

有利于生物种群的繁衍

昆虫分泌性外激素，引诱异性个体

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　

利用模拟动物信息吸引传粉动物，提高果树传粉效率和结实率；利用音响设备诱捕或驱赶有害动物

1．生态系统具有稳定性的原因

生态系统具有自我调节能力。

负反馈调节是生态系统自我调节能力的基础。

（1）生态系统的结构与自我调节能力的关系

生态系统的成分

食物网

自我调节能力

越多

越复杂

大

越少

越简单

小

（2）生态系统的自我调节能力不是无限的，当外界干扰因素的强度超过一定限度时，生态系统的自我调节能力迅速丧失，生态系统将难以恢复平衡。

2．生态系统的正、负反馈调节的比较

负反馈调节

正反馈调节

作用

是生态系统自我调节能力的基础，能使生态系统达到和保持平衡

使生态系统远离平衡状态

结果

抑制或减弱最初发生变化的那种成分所发生的变化

加速最初发生变化的那种成分所发生的变化

实例

森林中的食虫鸟和害虫的数量变化

已经污染的湖泊中污染状况加剧

图示

特别提醒　

（1）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，决定能量流动和物质循环的方向和状态，具有调节生态系统稳定性的作用。

（2）生态系统中的信息传递的范围不包括细胞之间的传递，而是指种群内部个体之间、种群之间以及生物与无机环境之间的传递。

知识归纳　

信息传递相关易错点辨析

（1）生态系统中信息的种类因传播途径的不同而不同。

如孔雀开屏，如果是通过行为传递给对方，则属于行为信息；如果通过羽毛的颜色等传递给对方，则属于物理信息。

（2）鸟类或其他动物报警，若通过声音（尖叫）则属于物理信息，若通过特殊的动作（突然飞起）则属于行为信息。

（3）涉及到声音、颜色、植物形状、磁力、温度、湿度这些信号，通过动物感觉器官皮肤、耳朵、眼、心或植物光敏色素、叶、芽对光、重力等感觉上述信息则判断为物理信息。

（4）若涉及到化学物质——挥发性这一特点则判断为化学信息。

（5）范围——同种生物个体之间（性外激素、蜜蜂舞蹈及孔雀开屏等）；异种生物之间（物理、化学、行为中警示作用）和生物与无机环境之间（主要有物理信息中光、磁等）。

（6）方向——一般为双向，与物质循环和能量流动不同。

方法规律：

生态系统的成分越单纯，营养结构越简单，自我调节能力就越小，抵抗力稳定性就越低，反之则越高。

自我调节能力有一定限度，越过限度，生态系统就遭到破坏。

学习笔记：

生态系统的信息传递和稳定性巩固案

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题组一　生态系统的信息传递

1.下列各项，属于物理信息的是________________；属于化学信息的是________；属于行为信息的是________。

（1）哺乳动物的体温　

（2）鸟类鸣叫　（3）红外线　（4）萤火虫发光　（5）植物分泌的化学物质　（6）电磁波　（7）昆虫发出的声音　（8）昆虫的性信息素　（9）植物开花　（10）蓟和刺　（11）紫外线　（12）蜜蜂跳舞

2.如图为生态系统中信息传递的模式图，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，还有信息传递

C．物质循环是生态系统的基础，能量流动是生态系统的动力，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

3．如上图为生态系统信息传递模式图，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，还有信息传递

C．物质循环是生态系统的基础，能量流动是生态系统的动力，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

4．下列不属于生态系统的信息传递在农业生产中的应用的是（　　）

A．利用人工合成的化学信息素吸引昆虫前来，提高传粉率和结实率

B．草原返青时的“绿色”，为食草动物提供可以采食的信息

C．延长光照时间，提高家禽产蛋量

D．利用音响设备发出不同的声信号，诱捕或驱赶某些动物

题组二　生态系统的稳定性

5.下列曲线表示四个不同的自然生态系统在受到同等程度的外来干扰后，初级消费者数量的变化情况。

其中抵抗力稳定性最高的生态系统是（　　）。

6．下列关于生态系统自我调节能力的叙述中，正确的是（多选）（　

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