1、一、生态系统的能量流动1概念：在生态系统中，能量不断沿着 太阳植物植食动物肉食动物顶位肉食动物 的方向流动，这就是生态系统的能量流动。2能量流动的途径：食物链和食物网。能量形式变化大致过程为：太阳光能植物体内化学能植食动物体内化学能肉食动物体内化学能顶位肉食动物体内化学能热能。因此热能是能量流动的最终归宿。3流入生态系统的总能量：是指全部 生产者 固定下来的太阳能的总量。每一个营养级的能量均来自于上一营养级，生产者的能量来自太阳或者无机物的化学能。每一个营养级的能量去路：一是通过 呼吸作用 分解一部分有机物，释放能量，供生命活动利用；二是未被利用的部分随着尸体、排泄物等流入 分解者 中去；三是
2、有一小部分有机物中的能量流入下一营养级中(最后一个营养级除外)，这需通过捕食关系完成。4能量流动的特点(1)单向流动。在生态系统中，能量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，不可逆转，也不能循环流动。(2)逐级递减。一个营养级同化的能量，不可能百分之百流向下一个营养级，能量在沿食物链流动的过程中是逐级减少的。5传递效率一 般 来 说，能 量 传 递 的 平 均 效 率 大 约 为 10%。1碳循环碳循环的基本路线是从大气圈到植物和动物，再从动、植物通向分解者，最后又回到大气圈。其循环过程如下：二、生态系统中的物质循环2能量流动和物质循环的关系能量流动物质循环区别形式含碳有
3、机物CO2范围 生物群落的各营养级之间生物群落与无机环境之间特点 单向流动、逐级递减全球性、循环流动联系物质是能量流动的载体，能量是物质循环的动力。能量流动和物质循环是生态系统的主要功能，二者同时进行，相互依存，不可分割，在生物群落中都是以食物链为流动渠道1.池塘内的食物链为浮游植物虾鱼，假设一个人只靠吃鱼来增长1kg体重，那么消耗浮游植物至少为()A100 kgB125 kgC625 kgD1000 kgB2.下图表示a、b、c三地区森林土壤有机物分解状况，则分解者的作用强弱是()AAabcBcbaCcbaDacb考点1 生态系统中能量流动分析1能量流动的过程生态系统中的能量流动过程，可以概
4、括为下图。由上图可知：(1)能量转化：太阳能有机物中的化学能热能(最终散失)。(2)流动形式：有机物中的化学能。(3)散失途径：呼吸作用，包括各个营养级自身的呼吸消耗，以及分解者的呼吸作用。(4)能量散失的形式：以热能形式散失。(5)箭头由粗到细：表示流入下一营养级的能量逐级递减。(6)方块面积越来越小：表示随营养级的升高，储存在生物体内的能量越来越少。2每一营养级的能量来源及去向流入一个营养级的能量是指被这个营养级的生物所同化的全部能量。能量的来源与去路：即：一个营养级同化的能量呼吸消耗的能量被下一营养级同化的能量分解者利用的能量未被利用的能量。1动物同化的能量摄入量粪便有机物中的能量，即摄
5、入食物只有部分被同化。例如屎壳郎利用大象的粪便获得能量，就不能说屎壳郎获得了大象的能量。2最高营养级能量去路只有3个方面，少了传递给下一营养级这一去路。3分解者分解作用的实质仍然是呼吸作用。4生产者固定的太阳能不是照射到叶面的光能而只是其中很少的一部分。5流经某个生态系统的总能量为生产者固定的总初级生产量。6能量流动的通道：食物链和食物网。【例1】下图是某湖泊生态系统能量流动的定量分析图解。图中A、B、C代表3个营养级，数字均为实际测得的能量值，单位为106 kJ。请据图回答：(1)图中的方框内A表示流经该生态系统的总能量，A的数值为_kJ，这部分能量是_所固定的太阳能。(2)能量从第一营养级
6、到第二营养级的转化效率_%，从第二营养级到第三营养级的转化效率为_%。(3)次级消费者通过异化作用消耗的能量占其同化作用所得到能量的百分比是_。(4)由图可知，下个营养级不能得到上个营养级的全部能量。原因有：各营养级生物内的大量能量_；上个营养级的部分能量_；还有少数能量被_利用。【解析】生态系统中能量流动的渠道是食物链(网)，具体就是从低营养级流向高营养级。流经该生态系统的总能量是指生产者所固定的太阳能总量，它的去向有4个方面：被下一个营养级生物同化、自身呼吸消耗、被分解者利用以及未被利用部分。这样，本题中的A(1551.53.041.5)1061.11108kJ。关于转化效率，是指一个营养
7、级流向下一个营养级的能量占总能量的百分比。由于各营养级生物内的大量能量被呼吸作用消耗掉，同时，上一个营养级的部分能量并未被下一个营养级利用，还有少数能量被分解者利用。所以，下一个营养级不能得到上一个营养级的全部能量。【答案】(1)1.11108 生产者 (2)13.5 20(3)60%(4)呼吸作用消耗 未被下个营养级利用 分解者 考点2能量流动的特点1单向流动原因：(1)食物链中各个营养级的顺序是不可逆转的，生物之间的捕食关系是一定的，能量只能由被捕食者流向捕食者而不能逆流，这是长期自然选择的结果；(2)各个营养级的能量总有一部分以呼吸作用产生热能的形式散失掉，而该部分热能不能再被利用，因此
8、能量不可循环。要维持生态系统的稳定，就需要不断补充太阳能。2逐级递减原因：(1)各营养级生物的呼吸消耗；(2)生产者的遗体、残枝败叶，消费者的尸体、粪便中的能量被分解者利用，经微生物的呼吸作用而被消耗；(3)各营养级生物中都有一部分能量未被下一个营养级生物所利用。3传递效率一般来说，能量传递的平均效率大约为10%。4研究能量流动的主要目的设法调整生态系统的能量流动关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。能量在流经各个营养级时，上一个营养级的能量大约有10%传到下一个营养级，营养级越高，获得的能量越少。因此食物链越长，能量损失越多。为了充分利用能量，应尽量缩短食物链。【例2】下列4种现象中
9、，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【解析】本题考查的是生态系统的能量流动。能量流动的特点是单向性和逐渐递减。A中虎等大型肉食动物处在最高营养级，获得的能量最少，因此容易成为濒危物种。蓝藻爆发是因为水体中含有大量的N、P等元素，给蓝藻提供营养物质，利于蓝藻的生长，因此没有涉及生态系统中的能量流动。C中牛、羊等属于第二营养级，获得的能量较多，因此成本低，产量高。D中蓝鲸以浮游动物为食，能量便由浮游动物流向了蓝鲸。【答案】B考点3生态系统的物质循环1物质循
10、环的理解范围生物圈(全球性)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 1无机环境中的物质与生物体内生命物质的相互转化，是依靠生物体内的生化反应完成的。2物质循环中起决定作用的是生物群落。3参与无机环境中物质与生物体内生命物质相互转化的生理过程，主要有光合作用、化能合成作用、细胞呼吸等。2碳循环碳循环的途径有三个方面：(1)陆地生物与大气之间的碳素交换。绿色植物通过光合作用吸收大气中的CO2，与H2O合成各种含碳有机物构成自身。植物固定的碳化物经食物链转入动物及微生物体内；植
11、物、动物和微生物又通过呼吸作用及残体分解释放出CO2，返回大气中参加再循环。(2)海洋生物与大气之间的碳素交换。海洋中的浮游植物同化溶解于水中的CO2而放出氧，浮游动物和鱼类消耗浮游植物所固定的碳，并利用溶解氧进行呼吸，最后通过有机物的分解，补充浮游植物所同化的CO2。海洋是碳的大蓄库，陆地与海洋的碳循环主要是在海洋与大气的交界上进行着CO2的交换。当海水中的CO2浓度增高时，则转变成碳酸盐而沉积下来，从而调节大气中CO2的浓度。(3)化石燃料燃烧参与碳循环。煤、石油、天然气等化石燃料是生物残体埋藏在地层中，经过长期的地质作用形成的含碳物质。人类把这些化石燃料开采出来作为能源燃烧时放出大量的C
12、O2，这些CO2再度被植物利用，重新加入生态系统的碳循环。现在该途径已成为大气中CO2的一个重要来源。【例3】下列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aibi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)该池塘生态系统内食物链的条数为_条，其中处于第四营养级的生物是_。(2
13、)该生态系统内既有捕食关系，又有竞争关系的生物是_。(3)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。(4)如果能量传递效率(第n营养级摄取能量)/(第n1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_。(5)一年内，“bi”的利用途径有_。(6)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_。(7)“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_。【解析】(3)该生态系统的能量输出途径有4条，包括鲈鱼和太阳鱼流向人类，还包括双翅目幼虫和摇蚊羽化后进入其他生态系统。(4)第一营养级是由浮游植物组成的，第二营养级是由
14、浮游动物和摇蚊组成的，第二营养级同化的能量为：600900 1500，两 者 之 间 能 量 传 递 效 率 为1500/8100100%18.52%。【答案】(1)3 太阳鱼和鲈鱼 (2)双翅目幼虫和太阳鱼 (3)食物链和食物网 4 (4)18.52%(5)未被利用，呼吸消耗，传递给下一营养级，传递给分解者 (6)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。(7)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 1.(2010江苏卷)有人发起“多吃素食、少吃肉食”的运动，以支援粮食短缺地区的灾民。运用生态学
15、知识对此的合理解释是()A多吃肉食会增加心血管病的发病率B直接以低营养级的生物为食将消耗生态系统更多的能量C多吃肉食比多吃素食消耗的粮食总量更多D节省的肉食可以帮助灾民提高营养水平【解析】本题借助食物结构改变考查生态系统的能量传递规律。生态系统能量传递具有逐级递减的特点，吃肉时人的营养级比吃素食时的营养级高，因此能量消耗多，消耗的粮食多。【答案】C2.(2009重庆卷)如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i的量大于被初级消费者同化有机物
16、的量C流向分解者的k可被生产者直接吸收利用D流经该生态系统的物质和能量可循环利用【解析】A项，进入生态系统的CO2量大于各h产生的CO2量，因为每个营养级中都有未被利用的部分；C项，流向分解者的k要被分解成无机物后才能被生产者利用；D项，物质能够循环利用，能量是单向流动不可循环利用的；B项，i是初级消费者摄入的有机物，摄入的有机物还有一部分消化不了，没有被同化，即B正确。【答案】B3.(2010山东卷)以下表示动物利用食物的过程：正确的分析是()A恒温动物的/值一般高于变温动物B哺乳动物的/值一般为10%20%C提高圈养动物生长量一般需提高/值D食肉哺乳动物的/值一般低于食草哺乳动物【解析】恒
17、温动物需要消耗更多的能量维持体温，所以有机物的积累量()较少，其/一般低于变温动物。哺乳动物与其食物之间的能量传递效率应为：/(未获取量)。食肉动物与食草动物的/大小无法比较。/值越高，说明有更多的食入量转变成饲养动物的同化量，有利于提高动物的生长量。【答案】C4.(2011金华一中模拟卷)下图是某生态系统的物质和能量流向示意图。有关叙述正确的是()AX1过程的完成必须依赖于一种具有双层膜结构的细胞器BX1过程吸收的CO2总量与Y1、Y2、Y3及Z过程释放的CO2总量相等CZ1、Z2、Z3过程提供的有机物中的碳将全部转变为Z过程释放的CO2中的碳D当该生态系统处于相对稳定的状态时，X3过程的能
18、量值约为X1过程的能量值的1%【解析】生产者利用太阳能将无机物合成有机物不一定要依赖叶绿体，如蓝藻是原核生物，没有叶绿体，但可以进行光合作用，A项错误。X1过程吸收的CO2总量应该大于Y1、Y2、Y3及Z过程释放的CO2总量，因为还有一部分碳可能存在于生产者、初级消费者和次级消费者未被分解者利用的遗体和排出物中，B项错误。Z1、Z2、Z3过程提供的有机物中的碳除转变为Z过程释放的CO2中的碳以外，还有一部分可能未被分解者利用，C项错误。生态系统中相邻两个营养级之间的能量传递效率约为10%，因此X3过程的能量值约为X1过程的能量值的10%10%1%。【答案】D5.下表是一个相对封闭的生态系统中五
19、个种群(存在着营养关系)的能量调查：种群甲乙丙丁戊能量(107 kJm2)2.5013.309.800.28220.00图是根据该表数据作出的一些分析，其中与表中数据不相符的是()ABCD【解析】根据生态系统中能量流动的特点，表中五个种群的关系可以用图表示，乙、丙应该属于同一个营养级，它们之间是竞争关系。如果将该生态系统中的甲和丁除去，乙和丙的关系可能如图表示，竞争力较差的种群可能被淘汰。【答案】D6.分析以下生态系统的能量流动和物质循环的关系简图，不能得到的结论是()A物质作为能量的载体，使能量沿着食物链(网)流动B能量作为动力，使物质能够不断地在生物群落和无机环境之间循环往返C能量的总和便
20、是生产者所固定的太阳能总量D碳在生物群落和无机环境之间循环主要是以CO2的形式进行的【解析】生产者所固定的太阳能总量应该等于生产者自身呼吸消耗的能量(能量中的一部分)、生产者传递给初级消费者的能量和生产者留给分解者的能量(能量中的一部分)的总和。【答案】C7.(2011杭二中模拟卷)下面是利用人工湿地净化生活污水(主要含有机物)的原理简图。请据图回答：(1)输入人工湿地的能量有_和_。(2)人工湿地中的芦苇属于挺水植物，绿藻属于浮游植物，黑藻属于沉水植物，这一现象体现了群落具有_结构。(3)该人工湿地中的芦苇、藻类等植物生长迅速，其主要原因是_。(4)细菌、真菌等微生物的分解作用是净化污水的重要途径，提高分解效率的有效措施是_。光能化学能污水中有机物的垂直提供氮、磷等无机盐和CO2水中微生物分解污水中的有机物，为植物向水体适当通入空气(5)下图表示对受到轻度污染的生态系统的调查结果。结果表明，湿地生态系统具有_。自我调节能力(6)用恰当的箭头和文字完成该人工湿地碳循环图解。