生态系统的能量流动和物质循环(3课时)

生态系统的

能量流动和物质循环基础知识梳理一、能量流动1．概念：生态系统中能量的

、传递、

和散失的过程。2．过程(1)输入途径：主要是生产者的

。(2)起点：从

固定太阳能开始。(3)途径：

。输入转化光合作用生产者食物链和食物网(4)过程：3．特点(1)单向流动：能量流动只能从第一营养级流向第二营养级，再依次流向后面的各个营养级，不可

，也不可

。(2)逐级递减：能量在沿食物链流动的过程中是

的，传递效率大约为

。(3)能量金字塔：将单位时间内各个营养级所得到的

数值

绘成图，可形成一个金字塔图形。逆转循环流动逐级递减10%～20%能量由低到高1．如下图为生态系统中能量流动图解部分示意图，①②③④各代表一定的能量值，下列各项中正确的是(

)A．①表示流经生态系统内部的总能量B．一般情况下，三级消费者增加1kg，至少需要生产者100kgC．生物与生物之间捕食关系一般不可逆转，所以能量流动具单向性D．从能量关系看②≥③＋④C4．意义(1)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)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。基础知识梳理二、物质循环

1．概念：组成生物体的

等元素，都不断进行着从

到生物群落，又从

到无机环境的循环过程。这里所说的生态系统是指

，因此又称为

。C、H、O、N、P、S无机环境生物群落生物圈生物地球化学循环2．特点：全球性、物质可被反复利用。3.碳循环(1)无机环境中存在形式：

和碳酸盐。(2)生物群落中主要存在形式：

。(3)无机环境与生物群落之间的循环形式：

。(4)特点：具全球性，可

利用。CO2含碳有机物CO2循环2.下表格内数值表示某人工池塘生态系统一年内主要营养级的能量，下图方框内表示该池塘生态系统的主要食物链，分析回答：

生物ai

bi浮游植物（a1，b1）90008100浮游动物（a2，b2）

700600双翅目幼虫（a3，b3）

150120摇蚊（a4，b4）

1000900太阳鱼（a5，b5）300210鲈鱼（a6，b6）

4530注：ai表示一年内该营养级生物总能量；bi表示一年内该营养级生物摄取的能量；i表示生物类群。（1）生态系统的能量流动渠道是

；图中显示该生态系统的能量输出途径有

条。（2）如果能量传递效率=（第n营养级摄取的能量）/（第n-1营养级摄取的能量），则能量从第一营养级传递到第二营养级的效率是

。18.52%4食物链和食物网生物ai

bi浮游植物（a1，b1）90008100浮游动物（a2，b2）700600双翅目幼虫（a3，b3）150120摇蚊（a4，b4）1000900太阳鱼（a5，b5）300210鲈鱼（a6，b6）4530（3）一年内，“bi”的利用途径有：

。（4）对人而言，如果从该池塘生态系统获取最大能量，可采取的措施有：提示：从减少食物链的条数和缩短食物链来减少能量损耗这两个角度考虑未被利用，呼吸消耗，传递给下一营养级，传递给分解者（5）“浮游植物→浮游动物→双翅目幼虫→太阳鱼”这条食物链的存在，对太阳鱼的影响是

。

一方面，这条食物链的存在使能量损耗增加，减少了太阳鱼的数量；另一方面，这条食物链的存在，增加了太阳鱼的生态稳定性三、能量流动与物质循环的关系1．二者

，彼此相互依存，不可分割。2．物质作为

，使能量沿着食物链(网)流动；能量作为动力，使物质能够不断地在

和

之间循环往返。同时进行能量的载体生物群落无机环境1．每一营养级具体的能量流动情况储存一、生态系统的能量流动

核

心

要

点

突

破理解流入每一营养级的能量去向可从以下两个角度分析：

(1)定量不定时分析：流入某一营养级的一定量的能量在足够长的时间内的去路可有三条：①自身呼吸散热消耗；②流入下一营养级；③被分解者分解利用。但这一定量的能量不管如何传递，最终都以热能形式从生物群落中散失，生产者源源不断地固定太阳能，才能保证生态系统能量流动的正常进行。(2)定量定时分析：流入某一营养级的一定量的能量在一定时间内的去路可有四条：①自身呼吸散热消耗；②流入下一营养级；③被分解者分解利用；④未被自身呼吸消耗，也未被后一营养级和分解者利用，即“未利用”。如果是以年为单位研究，第④部分的能量将保留给下一年。【易误警示】

(1)生产者的同化量就是生产者固定的太阳能总量。(2)真正流入下一营养级的能量，应该是该生物的同化量，即同化量＝摄入量－粪便量;能量传递效率是相邻两个营养级的同化量之比。(3)粪便实际上是上一营养级的未被利用的成分，通过分解者将其分解。9。(2009年高考重庆卷)下图是某森林生态系统物质和能量流向示意图，h、i、j、k表示不同用途的有机物(j是未利用部分)，方框大小表示使用量，下列叙述正确的是

A．进入该生态系统的CO2量与各h产生的CO2总量相等B．生产者中i的量大于被初级消费者同化的有机物的量C．流向分解者的k可被生产者直接吸收利用D．流向该生态系统的物质和能量可循环利用B

类型项目能量金字塔数量金字塔形生物量金字塔形状二、生态金字塔

类型项目能量金字塔数量金字塔形生物量金字塔特点正金字塔形一般为正金字塔形，有时会出现倒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)沿食物链升高逐级递减每一级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总重量3．一片树林中，树、昆虫和食虫鸟类的个体数比例关系如图所示。下列选项中正确表示树、昆虫、食虫鸟之间的能量流动关系的是(选项方框面积表示能量的大小)C4.图11为某一生态系统的能量金字塔，其中I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别代表不同的营养级，E1、E2代表能量的形式。下列叙述正确的是A．I是初级消费者B．Ⅳ为分解者C．E1为太阳能，E2为热能D．能量可在食物链中循环利用C5.在一条食物链中，共含有三个营养级。若每个营养级每日每小时的耗氧量如图中曲线所示，则曲线a、b、c所反映的营养级依次是

A.第三营养级、第二营养级、第一营养级B.第三营养级、第一营养级、第二营养级C.第二营养级、第三营养级、第一营养级D.第一营养级、第二营养级、第三营养级

D三、生态系统物质循环的实例——碳循环由图分析：1．大气中CO2的来源

(1)生产者、消费者的呼吸作用；

(2)分解者的分解作用；

(3)化学燃料的燃烧。2.目前由于碳循环平衡被打破，对形成温室效应的分析

(1)大气中CO2含量持续增加的原因①工厂、汽车、飞机、轮船等对化学燃料的大量使用，向大气中释放大量的CO2。②森林、草原等植被大面积的破坏，大大降低了对大气中CO2的调节能力。

(2)危害①加快极地冰川融化，导致海平面上升，对陆地生态系统和人类的生存构成威胁。②改变了降雨和蒸发机制，影响农业和粮食资源生产。

(3)缓解措施①植树造林，增加绿地面积②开发清洁能源，减少化学燃料燃烧。6．下列有关碳循环的叙述正确的是

A．光合作用是CO2进入生物群落的唯一途径B．动物细胞的无氧呼吸是大气CO2的产生途径之一C．没有分解者，碳循环仍可保持平衡状态D．初级消费者通过消化系统摄入生产者合成的含碳有机物D7．下图是生态系统中某元素循环的模式图，对该图说明不正确的是

A．这是碳元素的循环B．生态系统不可缺少的成分是A与B两种生物C．①是光合作用，②、③是呼吸作用，④是微生物的分解作用D．该物质循环带有全球性B3．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主要是无机物特点单向传递、逐级递减往复循环范围生物群落生物圈(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8。(2009年高考江苏卷)下列4种现象中，不适宜用生态系统中能量流动规律进行合理分析的是

A．虎等大型肉食动物容易成为濒危物种B．蓝藻易在富营养化水体中爆发C．饲养牛、羊等动物，成本低、产量高D．巨大的蓝鲸以微小的浮游动物为食B10。(2009年高考全国卷Ⅰ)某种植玉米的农场，其收获的玉米子粒既作为鸡的饲料，也作为人的粮食，玉米的秸秆则加工成饲料喂牛，生产的牛和鸡供人食用。人、牛、鸡的粪便经过沼气池发酵产生的沼气作为能源，沼渣、沼液作为种植玉米的肥料。据此回答(不考虑空间因素)：

(1)请绘制由鸡、牛、玉米和人组成的食物网。

(2)牛与鸡之间________(有、无)竞争关系，理由是

___________________________________。人与鸡的种间关系是____________，人与牛的种间关系是____________。为捕食关系

因为牛食玉米秸秆，鸡吃玉米子粒，所以牛与鸡之间无竞争关系捕食关系竞争关系无

(3)流经该农场生态系统的总能量来自________所固定的________，无机环境中的碳以________形式进入该人工群落。

(4)假设该农场将生产玉米的1/3作为饲料养鸡，2/3供人食用，生产出的鸡供人食用。现调整为2/3的玉米养鸡，1/3供人食用，生产出的鸡仍供人食用。理论上，该农场供养的人数将会________(增多、不变、减少)，理由是

。玉米太阳能二氧化碳减少改变用途的1/3玉米被鸡食用后，在鸡这一环节散失了一部分能量，导致人获得的总能量减少，使农场供养的人数减少。【归纳提升】

有关能量流动的极值计算在解决有关能量传递的计算问题时，首先要确定食物链。(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＝MA营养级D营养级最多增重多少N×(20%)3＝M净增重ND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。四、生态系统的信息传递1．信息(1)概念：是指日常生活中，可以传播的消息、情报、指令、数据与信号等。(2)种类①物理信息：生态系统中的光、声、温度、湿度、磁力等，通过

传递的信息。②化学信息：生物在生命活动过程中，还产生一些可以传递信息的化学物质。③行为信息：动物的特殊行为，对于同种或异种生物也能够传递某种信息。物理过程对下列信息传递进行分类A．心猿意马B．飞蛾扑火C．花香引蝶D．老马识途不属于信息传递物理信息传递化学信息传递物理信息判断：2．作用(1)生命活动的正常进行，离不开信息的作用；生物种群的繁衍，也离不开信息的传递。(2)信息还能够调节生物的

关系，以维持生态系统的

。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。种间稳定3．应用(1)提高农产品或畜产品的产量。(2)对有害动物进行控制。五、生态系统的稳定性1．概念：生态系统所具有的保持或恢复自身

相对稳定的能力。

结构和功能

2．原因：生态系统具有

。3．基础：

调节。自我调节能力负反馈4．组成(1)抵抗力稳定性①概念：生态系统

并使自身的结构与功能

的能力。②规律：生态系统的成分越单纯，营养结构越简单，自动调节能力就越小，抵抗力稳定性就越低，反之则越高。抵抗外界干扰保持原状(2)恢复力稳定性①概念：生态系统在遭到外界干扰因素的破坏以后

的能力。②规律：与抵抗力稳定性的关系相反。恢复到原状11.下列有关反馈调节的叙述中，错误的是A．甲状腺激素分泌的调节属于反馈调节B．当农田里蚜虫的数量增多时，七星瓢虫的数量也会增多，这样蚜虫种群数量的增长就会受到抑制，这属于生物群落内的负反馈调节C．负反馈调节在生态系统中普遍存在，它是生态系统自我调节能力的基础D．负反馈调节在生物群落中普遍存在，但在生物群落与无机环境之间不存在D12.某池塘中，早期藻类大量繁殖食藻浮游动物水蚤大量繁殖，藻类减少，接着又引起水蚤的减少；后期排入污水，引起部分水蚤死亡，加重了污染，导致更多水蚤死亡。关于上述过程的叙述，正确的是A．早期不属于负反馈，后期属于负反馈B．早期属于负反馈，后期不属于负反馈C．早期、后期均属于负反馈D．早期、后期均不属于负反馈B5.提高生态系统的稳定性(1)控制对生态系统的

程度，适度利用，不超过生态系统的自动调节能力。(2)对利用强度较大的生态系统，应实施相应的

投入，保证生态系统内部

。干扰物质、能量结构与功能的协调稳定性的综合能力ABCB-A越大，越难恢复C越大，也代表恢复难度大A正常范围内的波动C恢复到原来状态需要的时间13.某湖泊由于大量排入污水，连续多次发生蓝藻爆发，引起水草死亡，周边居民也有出现某种有毒物质中毒现象的。请回答：（1）湖泊中导致蓝藻爆发的主要非生物因素是过量的

。导致水草死亡的主要原因是水草生长的环境中缺少

和

这两种非生物因素。无机盐阳光氧气（2）某小组分别于早晨和下午在该湖泊的同一地点、同一水层取得两组水样，测得甲组PH为7.3，乙组PH为6.0，那么取自早晨的水样是

组，理由是

甲组水样中的O2含量

于乙组，理由是