生态系统的结构能量流动与物质循环

备战2021高三生物一轮复习必备知识梳理第23讲生态系统的结构、能量流动与物质循环考点一生态系统的结构一、生态系统的组成成分1.生态系统的类型：生态系统类型众多，一般可分为自然生态系统和人工生态系统，其中自然生态系统又可分为水域生态系统和陆地生态系统。地球上最大的生态系统是生物圈。2.两大类组成成分(1)非生物的物质和能量为生物提供物质和能量，是生物群落赖以生存和开展的根底，是生态系统的必备成分。物质包括空气、水分、无机盐等，能量包括阳光、热能等。(2)三大生物类群功能类群生物类型同化类型作用地位生产者绿色植物、蓝藻等进行光合作用的生物；硝化细菌等进行化能合成作用的生物

自养型

合成有机物，储存能量，为消费者提供食物和栖息场所

生态系统的基石消费者植食性、肉食性、杂食性动物和寄生动物以及寄生植物

异养型加快物质循环，帮助植物传粉和传播种子

生态系统最活泼的成分

分解者腐生的细菌和真菌，腐食动物

异养型

将有机物分解成无机物，供生产者重新利用

生态系统关键成分二、生态系统的营养结构——食物网和食物链1.食物链(1)概念：生态系统中各种生物之间由于食物关系而形成的一种简单营养关系。(2)实例(3)特点：一般不超过5个营养级；食物链彼此交错成网，一种生物可以在不同食物链中处于不同营养级；同一营养级可以有多种生物。但生产者永远处于第一营养级，消费者不可能处于第一营养级，食物链中没有分解者。2.食物网(1)概念：生态系统中，许多食物链彼此交错连接成的一种复杂营养关系。(2)形成原因：生态系统中，一种绿色植物可能是多种植食性动物的食物，而一种植食性动物既可以吃多种植物也可能被多种动物所食。(3)功能：是生态系统物质循环和能量流动实现的渠道，是生态系统维持相对稳定的重要条件。(4)特点：同一种消费者在不同的食物链中，可以占据不同的营养级；距离根本能源(如生产者)越近的生物，受到捕食或被取食的压力越大，因而其种类和数量越多；食物网越复杂，最高营养级生物就越能获得持续稳定的能量来源。【提示】1.书写食物链应注意：非生物的物质和能量以及分解者不参与食物链的组成，食物链的起点是生产者，书写时，用单向箭头连接各营养级，箭头方向是从低营养级指向高营养级。食物链的模式如下：生产者→初级消费者→次级消费者→三级消费者→四级消费者。2.消费级和营养级的区别与联系消费级是对食物链中的各种动物的级别界定，依次称为初级消费者、次级消费者、三级消费者……营养级是对食物链中的所有生物的级别界定，依次称为第一营养级、第二营养级……同一条食物链中，动物的营养级比其消费级的级别高一级。考点二生态系统的能量流动一、能量流动的过程1.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。2.第一营养级(生产者)的能量流动小结：a.能量流动的起点是生产者而不是太阳。b.自然条件下，流入生态系统的总能量主要是绿色植物通过光合作用固定的太阳能。但人工生态系统如人工鱼塘、生活污水净化池等除系统自身生产者通过光合作用固定的光能外，还有有机物中的化学能等。城市生态系统需要从其他生态系统输入能量。3.消费者的能量流动二、能量流动的特点1.单向流动：食物链各个营养级的顺序不可逆转，能量也不可循环流动。2.逐级递减、效率低能量沿食物链在相邻营养级之间的传递是逐级递减的，效率大约只有10%~20%。3.范围有限：能量流动往往局限于某生态系统，如生活在长江中下游的野兔难以摄取蒙古大草原上的牧草。4.能量“金字塔〞及变式能量金字塔是指将单位时间内各个营养级所得到的能量数值，由低到高绘制成的金字塔图形，表达了能量流动的单向流动、逐级递减特点。生物量金字塔、数量金字塔、有毒物质含量金字塔分别根据各营养级的有机物干重总量、生物个体数目、不能降解的高残留农药、高分子污染物或重金属污染物等含量绘制成的。生物量金字塔和数量金字塔有时候会出现倒置的塔形；由于食物链的富集效应，有毒物质含量金字塔总是呈倒置的塔形。三、研究能量流动的意义1.帮助人们科学规划、设计人工生态系统，提高能量利用率，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局部。【提示】1.能量转化与散失：光能→生物体中的化学能→热能，能量最终以热能的形式散失。2.同化量的去向同化量=呼吸消耗量+用于生长发育和繁殖的能量=呼吸消耗量+流向下一营养级的能量+流向分解者的能量。上述关系式在不限定时间时成立，假设限定时间还应包括未利用的能量，另外最高营养级的同化量没有流向下一营养级这一去向。3.消费者的摄入量=同化量+粪便量，粪便中所含能量属于上一营养级生物的同化量。考点三生态系统的物质循环一、概念二、实例——碳循环1.碳循环图解2.碳循环失衡导致温室效应加剧(1)温室效应形成的原因太阳的短波辐射能透过大气到达地面，由于大气中CO2等温室气体具有吸热和隔热的功能，地面以长波辐射形式反射的热能无法向外层空间散发，使地表与低层大气温度升高。(2)温室效应的积极意义假设大气不存在这种效应，地表温度将会下降，不利于生物的生存与繁衍。(3)温室效应加剧与气候变暖大量化石燃料的燃烧、植被的破坏等，导致大气中的CO2含量迅速增加，打破生物圈中的碳循环的平衡，导致温室效应加剧，气温上升，加快极地和高山冰川的融化，导致海平面上升，进而对人类和其他生物的生存构成威胁。三、物质循环与能量流动的关系工程能量流动物质循环区别形式太阳能→化学能→热能特点单向流动，逐级递减

全球性、循环性范围局限于某生态系统各营养级生物圈(全球性)联系同时进行、相互依存，不可分割：能量的固定、储存和释放，离不开物质的合成和分解；物质是能量沿食物链(网)流动的载体；能量是物质在生态系统中往复循环的动力

【提示】1.参与循环的物质是指化学元素而不是糖类、脂肪、蛋白质等化合物。2.碳在生物群落与无机环境之间主要以CO2的形式循环；在生物群落内部以含碳有机物的形式传递；在