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1、第第38講講 生態(tài)系統(tǒng)的功能生態(tài)系統(tǒng)的功能 考點一 能量流動 (一)、生態(tài)系統(tǒng)中能量流動的概念和作用 1、概念:生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、傳遞和散失的過程,稱為生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動 2、作用:在生態(tài)系統(tǒng)中,各個營養(yǎng)級的生物都需要能量,能量是維持生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)的動力。 (二)、生態(tài)系統(tǒng)中能量流動的過程和特點 1、生態(tài)系統(tǒng)中能量流動的過程: 根據(jù)對賽達(dá)伯格湖內(nèi)各營養(yǎng)級之間能量流動的定量分析實例可知,生態(tài)系統(tǒng)中能量流動過程的信息有: (1)生態(tài)系統(tǒng)的能量來源于太陽光能。在單位時間內(nèi)輸入生態(tài)系統(tǒng)的總能量即是該生態(tài)系統(tǒng)中全部生產(chǎn)者在單位時間內(nèi)所固定的太陽能總量。 (2)生態(tài)系統(tǒng)能量流動的起點是從生產(chǎn)者(主要是
2、植物)通過光合作用固定太陽能開始。能量流動的渠道是食物鏈和食物網(wǎng)。 (3)生態(tài)系統(tǒng)能量流動中能量是以太陽光能生物體內(nèi)有機(jī)物中的化學(xué)能熱能散失的形式變化。能量在食物鏈的各營養(yǎng)級中以有機(jī)物(食物)中化學(xué)能的形式流動。 (4)生態(tài)系統(tǒng)能量流動中能量散失的主要途徑是通過食物鏈中各營養(yǎng)級生物本身的細(xì)胞呼吸及分解者的細(xì)胞呼吸,主要以熱能形式散失。 (5)每一個營養(yǎng)級能量的來源和去路: 2、生態(tài)系統(tǒng)中能量流動具有單向流動和逐級遞減的特點。生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動規(guī)律可用“能量金字塔”表示。 (三)、研究生態(tài)系統(tǒng)能量流動規(guī)律的目的是為了調(diào)整能量流動關(guān)系,提高生態(tài)系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)化效率,使其朝向?qū)θ祟愖钣幸娴姆较蜻M(jìn)行。
3、 例例1:下圖是某湖泊生態(tài)系統(tǒng)能量流動的定量分析圖解。圖中A、B、C代表三個營養(yǎng)級,數(shù)字均為實際測得的能量數(shù),單位為百萬千焦。已知該生態(tài)系統(tǒng)受到的太陽輻射為118872百萬千焦,但其中118761百萬千焦的能量未被生物利用。請據(jù)圖示分析回答: (1)請將流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的總能量數(shù)填寫在圖中的方框內(nèi),這部分能量是_所固定的太陽能。 (2)能量從第一營養(yǎng)級到第二營養(yǎng)級的轉(zhuǎn)化效率為_,從第二營養(yǎng)級到第三營養(yǎng)級的轉(zhuǎn)化效率為_。 (3)次級消費者通過呼吸消耗的能量占其所獲得能量的百分比是_。 (4)由圖可知,下一個營養(yǎng)級不能得到上一個營養(yǎng)級的全部能量,原因有: 各營養(yǎng)級生物體內(nèi)的大量能量被_; 上一個營養(yǎng)
4、級的部分能量_; 少數(shù)能量被_利用。 答案:答案: (1) A(111) 生產(chǎn)者 (2)13.5% 20% (3)60% (4)呼吸消耗 未被下一個營養(yǎng)級利用;分解者 例例2:大象是植食性動物,有一種螳螂則專以象糞為食。設(shè)一大象在某段時間所同化的能量為107KJ,則這部分能量中流入螳螂體內(nèi)的約為( A ) A、0KJ B、106KJ C、2106KJ D、3106KJ考點二 物質(zhì)循環(huán) (一)、生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)概念和特點 1、概念:生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)又稱為生物地球化學(xué)循環(huán),是指在生態(tài)系統(tǒng)中,組成生物體的C、H、O、N、P、Ca等化學(xué)元素,不斷進(jìn)行著從無機(jī)環(huán)境到生物群落,又從生物群落回到無機(jī)
5、環(huán)境的循環(huán)過程。 2、特點:循環(huán)流動,反復(fù)出現(xiàn) (二)、生物圈中水、碳和氮的循環(huán)過程 1、生物圈中水循環(huán)的主要過程如下圖所示 2、生物圈中碳循環(huán)過程如下圖所示 3、生物圈中的氮循環(huán)主要過程如下圖所示 4、物質(zhì)循環(huán)的形式與途徑分析 生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)是生態(tài)系統(tǒng)組成生物體的C、H、O、N、P、Ca等化學(xué)元素在無機(jī)環(huán)境和生物群落之間不斷進(jìn)行循環(huán)的過程。這些元素是以化合物或離子的形式在無機(jī)環(huán)境和生物群落之間,以及生物群落內(nèi)的不同成分之間進(jìn)行循環(huán)的,因此,分析生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)時,要分析這些元素在無機(jī)環(huán)境中的存在形式、在生物群落中的存在形式及傳遞途徑、在無機(jī)環(huán)境和生物群落群之間循環(huán)的形式和途徑。如在碳
6、循環(huán)中,碳在無機(jī)環(huán)境主要以CO2和碳酸鹽形式存在,碳在生物群落的各類生物體中以含碳有機(jī)物形式存在并通過食物鏈渠道在不同類群生物體間傳遞; 碳從無機(jī)環(huán)境進(jìn)入生物群落的形式和途徑分別為CO2形式和光合作用過程;而碳從生物群落進(jìn)入無機(jī)環(huán)境的形式是CO2,主要途徑有:生產(chǎn)者、消費者的細(xì)胞呼吸、分解者的分解作用、化石燃料的燃燒產(chǎn)生CO2等。 (三)、能量流動與物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系 能量流動與物質(zhì)循環(huán)是生態(tài)系統(tǒng)的功能。兩者之間具有明顯的區(qū)別,又有必然的聯(lián)系。二者有何關(guān)系呢? (1)區(qū)別:能量在生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)是單向流動、逐級遞減的,因此,生態(tài)系統(tǒng)要不斷地從外界獲取能量(太陽光能),只有這樣,生態(tài)系統(tǒng)的能量才能繼續(xù)維持
7、下去。至于生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán),則是在生物群落和無機(jī)環(huán)境之間循環(huán)往復(fù)地進(jìn)行著的,這些物質(zhì)是可以重復(fù)地被利用的。 (2)聯(lián)系:生態(tài)系統(tǒng)的能量流動是隨著物質(zhì)循環(huán)而進(jìn)行的。能量的固定轉(zhuǎn)移和釋放,離不開物質(zhì)的合成與分解。相反,物質(zhì)的合成與分解,必然伴隨著能量的儲藏與釋放。由此可見,能量流動和物質(zhì)循環(huán)之間互為因果、相輔相承,具有不可分割的聯(lián)系。生態(tài)系統(tǒng)的各種成分,也正是通過能量流動和物質(zhì)循環(huán)等,才緊密聯(lián)系在一起,形成了一個統(tǒng)一的整體。 例例3:下圖是自然界中氮循環(huán)示意圖,依圖回答: (1)大氣中的氮主要通過 _進(jìn)入生物群落,其次通過 _、 _等固氮途徑也可少量供給植物氮素。 (2)圖中A物質(zhì)可被土壤中的微
8、生物分解形成B物質(zhì),B物質(zhì)在土壤中_細(xì)菌的作用開形成C,C物質(zhì)代表_。 (3)另一些細(xì)菌可將C物質(zhì)經(jīng)過程最終轉(zhuǎn)化成_返回大氣中,由此可見,土壤中這些微生物在包括氮循環(huán)在內(nèi)的自然界中的_中起著重要作用。 (4)目前,全世界每年施用氮素化肥大約有8107t,這樣做對環(huán)境可能帶來的負(fù)面影響是_。答案答案(1)生物固氮 光電固氮 工業(yè)固氮(2)硝化 硝酸鹽 (3)氮氣 物質(zhì)循環(huán)(4)水體的富營養(yǎng)化考點三 信息傳遞 (一)、生態(tài)系統(tǒng)中信息傳遞的主要形式: 1、物理信息:生態(tài)系統(tǒng)中以物理過程為傳遞形式的信息稱為物理信息,包括光、聲、熱、電、磁等 2、化學(xué)信息:生態(tài)系統(tǒng)中以代謝產(chǎn)物等化學(xué)物質(zhì)傳遞的信息稱為化學(xué)信息,包括性外激素、告警外激素、尿液等。 3、行為信息:生態(tài)系統(tǒng)中以生物的表現(xiàn)或動作傳遞的信息稱為行為信息,包括舞蹈運動等。 4、營養(yǎng)信息:生態(tài)系統(tǒng)中以食物或養(yǎng)分傳遞的信息稱為營養(yǎng)信息,包括食物的數(shù)量、種類等。 ( 二)、生態(tài)系統(tǒng)中信息傳遞的意義 生物能根據(jù)環(huán)境信息的不斷變化,調(diào)整自身的生活和行為,從而與變化的環(huán)境相適應(yīng),信息傳遞也強化了生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)機(jī)制。