1、第 2、3 节 生态系统的能量流动和物质循环 一、能量流动输入传递转化散失光合作用生产者食物链和食物网单向流动逆转循环流动逐级减少逐级递减10%20%人工生态系统调整持续高效二、物质循环1概念：组成生物体的各种元素在无机环境与生物群落间不断的循环的过程。2特点：、反复利用、。4实例碳循环(1)无机环境中的存在形式：和碳酸盐。(2)循环形式：(主要)。全球性循环流动各种紧密地联系在一起，形成一个统一整体。组成成分CO2CO23意义：通过能量流动和物质循环使生态系统中的(3)循环过程：碳从无机环境到生物群落是通过作用、作用实现的；从生物群落到无机环境则是通过_ 和实现。三、温室效应1形成原因大量化
2、石燃料的燃烧，大气中的_含量迅速增加，打破了生物圈中的平衡。光合化能合成呼吸作用微生物的分解CO2碳循环2影响：加快极地和高山冰川的，导致海平面，进而对人类和其他许多生物的生存构成威胁。能量流动过程及特点1能量流动图解融化上升图 521(1)能量流动的起点是生产者固定的太阳能，流经生态系统的总能量等于生产者通过光合作用固定的太阳能总量。(2)能量流动的途径是食物链和食物网。能量的变化情况：太阳能生物体内的化学能热能。(3)能量的输入过程，是通过生产者来输入，包括绿色植物的光合作用和自养细菌的化能合成作用。(4)各级消费者的能量一般来自于上一个营养级第二营养级以后的每个营养级的能量来源于捕食上一
3、个营养级的生物，经过自身的同化作用同化为体内的物质中所含的能量；同化量摄入量粪便量；积累量同化量呼吸量。(5)各营养级的能量去路生产者、消费者和分解者的呼吸作用分解有机物而产生的能量：一部分形成 ATP，被生物用于各项生命活动。另一部分以热能形式散失。一部分被下一营养级利用。一部分被分解者分解。(6)能量最终都以热能形式散失，能量在流动中越来越少，所以生态系统要不断从系统外得到能量补充。2能量流动的特点(1)单向流动能量流动是沿食物链进行的，食物链中各营养级之间的捕食关系是长期自然选择的结果，是不可逆转的。各营养级通过呼吸作用所产生的热能不能被生物群落重复利用，因此能量流动无法循环。(2)逐级
4、递减各营养级生物都会因呼吸作用消耗大部分能量。各营养级的能量总有一部分不能被下一营养级利用，这一部分最终流入分解者。(3)能量传递效率大约为 10%20%：由于各种食物链的不同，食物链内营养级数目的不同，以及食物链与食物链之间的交织等因素而有差异。【突破题 1】(双选)图 522 是生态系统能量流动的图)解。下列有关叙述中，错误的是(图 522A方框的大小可表示该营养级生物个体数量的多少B通常情况下，C 所获得的能量不会超过 B 的 20%CA 固定的能量为流经该生态系统的总能量DA 固定的能量是 B、C、D 的能量之和【解题指导】方框的大小可表示该营养级生物量或能量的多少；A 固定的能量是流
5、经整个生态系统的总能量，大于 B、C、D 的能量之和。【答案】AD生态金字塔能量金字塔、数量金字塔、生物量金字塔三者都是用来说明食物链中能量流动情况的，三者统称为生态金字塔。【突破题 2】图 523 表示 A、B 两个特殊生态系统的能量金字塔。有关解释正确的是()图 523一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若 A 和 B 中玉米的数量相同，A 能养活 10000 人，则 B能养活 1000 人若土壤中含相同浓度的难降解污染物，则 A 中的人比 B中的人体内污染物浓度低ACBD【解题指导】中没有考虑玉米的基数，只有在玉
6、米的总能量相同的情况下，才正确；能量沿食物链单向流动，但能量的传递效率一般不随营养级的升高而出现明显的变化；由于 B图多了一个营养级，则 B 只能养活 1000 人；难降解污染物在食物链中有富集现象，也就是越高营养级生物中，难降解污染物越多。【答案】D生态系统的物质循环碳循环实例分析图 524(1)大气中的碳元素进入生物群落，是通过植物的光合作用或化能合成作用实现的。(2)碳在生物群落和无机环境之间循环是以 CO2 的形式进行的。碳元素在生物群落中的传递，主要靠食物链和食物网，传递形式为有机物。(3)大气中 CO2 的来源分解者的分解作用。动植物的呼吸作用。化石燃料的燃烧。(4)实现碳在生物群
7、落和无机环境之间进行循环的关键是生产者和分解者。(5)煤、石油、天然气等化石燃料的燃烧，使大气中的 CO2浓度增高，是形成“温室效应”的最主要原因。【突破题 3】(2011 年山东兖州一模)图 525 是我国北方处于平衡状态的某森林生态系统的碳循环示意图，其中箭头表示碳的传递方向；字母表示碳传递途径。下列叙述中，不正确的是()图 525A.碳从植物体流入动物体的主要形式是有机物B.a 途径是通过光合作用实现的，b、d、g 途径是通过呼吸作用实现的C.碳在生物群落与无机环境之间的循环主要以二氧化碳的形式进行D.如果图中的字母表示碳元素传递的数量，则夏季 a、b、c、e 之间的关系可表示为 abc
8、e【解题指导】夏季光合作用强，植物积累有机物，则 abce。【答案】D物质循环与能量流动之间的关系【突破题 4】图 526 表示生态系统结构模式图，、)、代表生理过程。下列有关说法中，正确的是(图 526A图中属于生物群落的是 A、C、D、EB若 C 的食物中 D 占 1/4，假设各营养级之间的能量传递效率为 10%，要使 C 体重增加 10kg，至少需要 A 为 325kgCE 是生产者10%10%)(103/410%)325kg。【答案】BD此图示可以表示该生态系统物质循环和能量流动的过程【解题指导】C 体重增加 10kg，至少需要 A 为(101/4一、能量传递效率的分析和计算1传递效率
9、：能量传递效率为 10%20%。如果按 20%这一最高效率计算，第一营养级的总能量为 100%，则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 个营养级所获得的能量是第一营养级能量的(1/5)n1。若按传递效率为 10%计算，则为(1/10)n1。2计算能量的问题时，如遇到“至少需要”“最多利用”等字眼，所选用的传递效率为 20%，在食物网中应选最短食物链计算；如遇到“最大消耗”“最少利用”等字眼，所选用的传递效率为 10%，在食物网中则应选最长的食物链计算。3在解决有关能量传递的计算问题时，首先要确定食物链。设食物链 ABCD，分情况讨论：【演绎题 1
10、】某湖泊生态系统中有大型杂食性鱼类甲，其食物 1/2 来自浮游植物乙，1/4 来自草食性鱼类丙，1/4 来自草食性鱼类丙为食的小型肉食性鱼类丁。下列叙述中，错误的是()A甲和丁存在着竞争关系B从理论上计算，甲每增加 1 kg 体重，最少需要乙提供360 kg 的物质C若湖泊中受到 DDT 污染，则 DDT 浓度最低的生物是乙D此食物网中占有三个营养级的生物是甲【解题指导】由于甲、丁均以丙为食，故两者间不仅有捕食关系，还存在着竞争关系；DDT 是通过食物链而富集的，营养级越低，体内 DDT 浓度越低，反之则越高；甲在此食物网中占有二、三、四 3 个营养级。从理论上计算，甲增重 1kg 至少需要乙
11、提供的物质量应按 20%的传递效率，则甲增重 1kg 至少需要乙提供的物质的量是：1/220%1/4(20%20%)1/4(20%20%20%)40(kg)。【答案】B二、根据能量流动判断食物链或生物成分能量在食物链中的传递过程中是逐级递减的，传递效率为10%20%；在判断各生物所处的营养级别时，如果两种生物之间的同化量的比值大于 10%20%，则两种生物可能处于同一营养级别。【演绎题 2】下表是对某生态系统营养和能量流动情况的调查结果，表中甲、乙、丙、丁分别代表不同的营养级，戊为分解者(单位：102kJ/m2/年)。对该生态系统营养关系的叙述中，正确的是()A.丁为肉食性动物B甲随丙的增加而
12、增加C乙是能量流动的起点D戊是丁的前一营养级【解题指导】根据能量流动关系，形成了乙丁甲丙的食物链关系。乙是生产者，能量流动是从生产者固定的太阳能开始；丁是植食性动物，甲随丙的增加而减少。戊是分解者，不参与构成捕食链。【答案】C备选题图 527 表示某生态系统中，四种生物所同化的有机物的量占该生态系统有机物总量的比例，则这四种生物之间的食物关系最可能的是()图 527【解析】乙、丙两生物之间的同化量的比值大于 10%20%，则两种生物处于同一营养级。【答案】A三、碳循环简图的分析(1)先根据双向箭头，确定两者肯定是非生物的物质和能量或生产者。(2)各营养级生物都有一条箭头指向同一个结构，则该结构
13、为分解者。(3)消费者一定接在生产者后面，消费者的数量可多可少。【演绎题 3】图 528 为生态系统中碳循环的模式图。相关叙述正确的是()图 528A代表生产者，5 可以代表化能合成作用B碳元素在、间以含碳有机物的形式传递C在食物链中占有碳元素最多的营养级可能是D、的形式中含有的碳元素以有机物在群落和环境之间循环【解题指导】图中的、分别代表生产者、消费者、分解者和大气中 CO2；5、6、7 分别代表的生理过程是呼吸作用、光合作用、呼吸作用；代表生产者，5 是呼吸作用，不可以代表化能合成作用；碳元素在、间以含碳有机物的形式传递，在无机环境与生物群落间是以 CO2 的形式传递；食物链：，占有碳元素
14、最多的营养级可能是。【答案】C备选题图 529 表示生物圈中碳元素的循环过程，下列有关叙述正确的是()A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温室效应主要是由过程造成的D农业生产中的中耕松土可以增大过程图 529【解析】图中 A、B、C 分别代表分解者、生产者、消费者；过程是呼吸作用，过程是化石燃料的燃烧，产生二氧化碳，造成温室效应；中耕松土可以增大。【答案】C四、不同生态系统微生物分解作用的比较分析不同生态系统含微生物数量不同，温度、湿度也不同，所以分解作用情况也不同。【演绎题 4】下面是不同纬度地带的六类生态系统(AF)枯叶年输入量和枯叶现存量的比较表。由表分析
15、可知()【解题指导】据表，土壤有机物积累量应为 ABCDEF。枯叶分解速率与分解酶的活性有关，与环境温度和湿度有关。分解者作用的强弱应依次是 ABCDEF。【答案】BA.土壤有机物积累量 ABCDEBCDEF1.(2010 年广东)气候变化与生态系统的碳循环密切相关。下表为 A、B 两个不同时期陆地生态系统与大气环境的碳交换情况：(1)生态系统碳的吸收主要是通过作用实现的，碳的释放主要是通过作用实现的。(2)表中 A 时期的生态系统处于稳定状态，原因是。(3)由于过度的人工碳排放，破坏了生态系统的，导致大气中增加并引起全球气候变化。光合呼吸碳吸收量应该基本上等于碳释放量碳循环CO2(4)人们正在积极开发新能源以减少碳排放，如“叶绿素太阳能电池”是模仿类囊体吸收光能的特征而制造的，类囊体吸收光能的过程发生在光合作用的阶段；又如经改造的蓝藻能在细胞内将光合作用产生的直接发酵转化为燃料乙醇。2(2011 届广东六校联考)图 5210 为生态系统能量流动的部分图解，代表一定的能量值。下列相关叙述中，正确的是()光反应有机物图 5210A生态系统的能量流动是循环进行的B能量在沿食物链流动时逐级递减C次级消费者属于第二营养级D图中代表呼吸作用所消耗的能量【答案】B
