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1、第二节生态系统的能量流动和物质循环第二节生态系统的能量流动和物质循环一、生一、生态态系系统统中的能量流中的能量流动动1 1含含义义：生：生态态系系统统中能量的中能量的_、_、_和和_的的过过程。程。2 2特点特点(1)(1)单单向流向流动动：生：生态态系系统统内的能量只能从第一内的能量只能从第一营营养养级级流向流向_，再依次流向，再依次流向_。(2)(2)逐逐级递级递减：能量在沿减：能量在沿_传递传递的的过过程中，每一个程中，每一个营营养养级级的生的生物物_都会消耗相当多的能量，都会消耗相当多的能量，这这些能量最些能量最终终以以热热能的形式能的形式_而使能量逐而使能量逐级级减少。减少。3 3研
2、究意研究意义义：设设法法调调整生整生态态系系统统的的_关系，提高生关系，提高生态态系系统统的的_。输输入入转转化化传递传递散失散失第二第二营营养养级级下一个下一个营营养养级级食物食物链链代代谢谢活活动动能量流能量流动动能量能量转转化效率化效率散失散失 建立新型建立新型农业农业生生态态系系统统，能提高能量的，能提高能量的传递传递效率效率吗吗？【提提示示】不不能能。但但能能提提高高能能量量的的利利用用率率，使使能能量量尽尽可可能能多地流向对人类最有益的部分。多地流向对人类最有益的部分。3研研究究意意义义：设设法法调调整整生生态态系系统统的的_关关系系，提提高高生生态态系系统统的的_。二、生态系统中
3、的物质循环二、生态系统中的物质循环1含含义义：在在生生态态系系统统中中，组组成成生生物物体体的的_等等元元素素，不不断断进进行行着着从从_到到_，再再回回到到_的的循循环环。2与与能能量量流流动动的的关关系系：二二者者既既密密切切相相关关又又有有本本质质区区别别，物物质质循循环环的的动动力来自力来自_，而物，而物质质又是能量的又是能量的_。3分类分类：水循：水循环环、_、_和和_等。等。4实例实例(碳循环碳循环)能量流能量流动动能量能量转转化效率化效率C、H、O、N、P、Ca无机无机环环境境生物群落生物群落无机无机环环境境能量能量载载体体碳循碳循环环氮循氮循环环磷循磷循环环1.能量流动的过程能
4、量流动的过程生态系统中的能量流动过程，可以概括为下图。生态系统中的能量流动过程，可以概括为下图。由上图可知：由上图可知：(1)能量流动的起点：生产者能量流动的起点：生产者(主要是植物主要是植物)固定太阳能。固定太阳能。(2)能量转化：太阳能能量转化：太阳能有机物中的化学能有机物中的化学能热能热能(最终散失最终散失)。(3)能量的传递能量的传递传递途径：食物链和食物网。传递途径：食物链和食物网。传递形式：有机物中的化学能。传递形式：有机物中的化学能。(4)每一每一营营养养级级的能量来源及去向的能量来源及去向流流入入一一个个营营养养级级的的能能量量是是指指被被这这个个营营养养级级的的生生物物所所同
5、同化化的的全全部能量。能量的来源与去路：部能量。能量的来源与去路：即一个即一个营营养养级级同化的能量呼吸消耗的能量被下一同化的能量呼吸消耗的能量被下一营营养养级级同化的能量分解者利用的能量未被利用的能量。同化的能量分解者利用的能量未被利用的能量。流入到各级消费者的能量是指各级消费者所同化的能量，流入到各级消费者的能量是指各级消费者所同化的能量，排出粪便中的能量不属于生物同化量。排出粪便中的能量不属于生物同化量。2能量流动的特点能量流动的特点(1)单向流动的原因单向流动的原因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，
6、能量只能由被捕食者流向捕食者而不能逆流，这是长期自是一定的，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；然选择的结果；各个营养级的能量总有一部分以呼吸作用产生的热各个营养级的能量总有一部分以呼吸作用产生的热能的形式散失掉，而该部分热能不能再被利用，因此能量不可循环。能的形式散失掉，而该部分热能不能再被利用，因此能量不可循环。要维持生态系统的稳定，就需要不断补充太阳能。要维持生态系统的稳定，就需要不断补充太阳能。(2)逐级递减的原因逐级递减的原因各营养级生物的呼吸消耗；各营养级生物的呼吸消耗；生产者的遗体、残枝败叶、消费者生产者的遗体、残枝败叶、消费者的尸体、粪便中的能量被分
7、解者利用，经微生物的呼吸作用消耗；的尸体、粪便中的能量被分解者利用，经微生物的呼吸作用消耗；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。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。1下表是下表是对对某生某生态态系系统营统营养和能量流养和能量流动动情况的情况的调查结调查结果，表中甲、乙、果，表中甲、乙、丙、丁分丙、丁分别别代表不同的代表不同的营营养养级级，戊，戊为为分解者分解者(单单位：位：102 kJ/m2/年年)。对该对该生生态态系系统营统营养关系叙述正确的是养关系叙述正确的是()同化固定的能同化固定的能量量体内体内贮贮存的能存的能量量呼吸消耗的能呼吸消耗的能量量甲甲
8、15.92.813.1乙乙870.7369.4501.3丙丙0.90.30.6丁丁141.061.979.1戊戊211.520.1191.4A.丁丁为为肉食性肉食性动动物物B甲随丙的增加而增加甲随丙的增加而增加C乙是能量流乙是能量流动动的起点的起点D戊是丁的前一戊是丁的前一营营养养级级【解解析析】本本题题考考查查生生态态系系统统能能量量流流动动、食食物物链链及及有有关关知知识识。根根据据能能量量流流动动特特点点，能能量量越越多多生生物物所所处处营营养养级级越越低低，因因此此，从从表表中中数数据据可可以以得得出出：乙乙是是第第一一营营养养级级；丁丁是是第第二二营营养养级级；甲甲是是第第三三营营养
9、养级级；丙丙是第四营养级。是第四营养级。【答案答案】C1大大气气中中的的碳碳元元素素进进入入生生物物群群落落，是是通通过过植植物物的的光光合合作作用用或或化化能能合合成作用而成作用而实现实现的。的。2碳碳在在生生物物群群落落和和无无机机环环境境之之间间循循环环是是以以CO2的的形形式式进进行行的的。碳碳元元素素在在生生物物群群落落中中的的传传递递，主主要要靠靠食食物物链链和和食食物物网网，传传递递形形式式为为含含碳有机物。碳有机物。3大大气气中中CO2的的来来源源：(1)分分解解者者的的分分解解作作用用；(2)动动植植物物的的呼呼吸吸作作用用；(3)化石燃料的燃化石燃料的燃烧烧。4由于碳循由于
10、碳循环环平衡被打破，形成温室效平衡被打破，形成温室效应应的分析的分析(1)大气中大气中CO2含量持含量持续续增加的原因增加的原因工工厂厂、汽汽车车、飞飞机机、轮轮船船等等对对化化学学燃燃料料的的大大量量使使用用，向向大大气中气中释释放大量的放大量的CO2。森森林林、草草原原等等植植被被大大面面积积的的破破坏坏，大大大大降降低低了了对对大大气气中中CO2的的调节调节能力。能力。(2)危害危害加加快快极极地地冰冰川川融融化化，导导致致海海平平面面上上升升，对对陆陆地地生生态态系系统统和和人人类类的生存构成威的生存构成威胁胁。改改变变了降雨和蒸了降雨和蒸发发机制，影响机制，影响农业农业和粮食和粮食资
11、资源生源生产产。(3)缓缓解措施解措施植植树树造林，增加造林，增加绿绿地面地面积积。开开发发清清洁洁能源。能源。减少化学燃料燃减少化学燃料燃烧烧。2下下图图表示生物圈中碳循表示生物圈中碳循环环的部分示意的部分示意图图。A、B、C、D构成生物群构成生物群落，箭落，箭头头表示循表示循环过环过程。下列有关程。下列有关说说法正确的是法正确的是()A大气中的气体大气中的气体X是指二氧化碳和一氧化碳是指二氧化碳和一氧化碳B完成完成过过程的能量主要是由程的能量主要是由过过程提供的程提供的CD经经、过过程程获获得的能量占得的能量占A、B、C总总能量的能量的10%20%DC处处在第三在第三营营养养级级【解解析析
12、】生生物物群群落落与与无无机机环环境境之之间间的的碳碳循循环环是是以以CO2的的形形式式进进行行的的，故故图图中中大大气气中中的的气气体体X代代表表CO2；图图中中A为为生生产产者者，B为为初初级级消消费费者者(第第二二营营养养级级)，C为为次次级级消消费费者者(第第三三营营养养级级)；完完成成过过程程的的能能量量主主要要由由太太阳阳能能转转化化的的活活跃跃的的化化学学能能提提供供；捕捕食食食食物物链链中中相相邻邻营营养养级级间间的的能能量量传传递递效率为效率为10%20%。【答案答案】D(2011平顶山模拟平顶山模拟)下图表示某草原生态系统中能量流动图解，下图表示某草原生态系统中能量流动图解
13、，表示相关过程能量流动量。下列有关叙述正确的是表示相关过程能量流动量。下列有关叙述正确的是()A是流入该生态系统的总能量是流入该生态系统的总能量B.图中图中/的值代表草的值代表草兔的能量传递效率兔的能量传递效率C和和分别属于草和兔同化量的一部分分别属于草和兔同化量的一部分D分解者获得的能量最少分解者获得的能量最少【解解析析】此此题题综综合合考考查查了了生生态态系系统统能能量量流流动动。解解读读本本题题时时，应应先先明明确确图图中中过过程程所所代代表表的的含含义义，再再依依据据能能量量的的流流动动过过程程和和特特点点加以分析。具体分析如下：加以分析。具体分析如下：(1)流入该生态系统的总能量应该
14、是草同化的总能量。流入该生态系统的总能量应该是草同化的总能量。(2)代代表表的的是是兔兔同同化化的的总总能能量量，图图中中代代表表的的是是狐狐同同化化的的总总能能量量，则则/的比值代表兔的比值代表兔狐的能量传递效率。狐的能量传递效率。(3)兔兔子子粪粪便便中中的的能能量量并并不不是是兔兔子子同同化化量量的的一一部部分分，而而是是草草同同化化量量的的一一部分；兔子遗体残骸中的能量才属于兔子同化量的一部分。部分；兔子遗体残骸中的能量才属于兔子同化量的一部分。(4)分分解解者者利利用用了了动动物物粪粪便便和和动动植植物物遗遗体体残残骸骸中中的的能能量量，这这部部分分能能量量并并不是最少的。不是最少的
15、。【答案答案】C流入各级消费者的总能量是指各级消费者在进行同化作用时所流入各级消费者的总能量是指各级消费者在进行同化作用时所同化的物质中含有的能量总和，消费者粪便中所含有的能量不同化的物质中含有的能量总和，消费者粪便中所含有的能量不能计入排便生物所同化的物质中的能量，它实际与上一个营养能计入排便生物所同化的物质中的能量，它实际与上一个营养级的遗体残骸一样，属于未被下一个营养级利用的那一部分。级的遗体残骸一样，属于未被下一个营养级利用的那一部分。如如图图是生是生态态系系统统中碳循中碳循环环示意示意图图，其中，其中“”表示碳的流表示碳的流动动方方向，下列叙述不正确的是向，下列叙述不正确的是()A在
16、碳循在碳循环过环过程中，同程中，同时时伴随着能量流伴随着能量流动动B由由于于某某种种原原因因造造成成图图中中E生生物物数数量量大大量量减减少少，推推测测短短期期内内与与之之相相邻邻的两个的两个营营养养级级生物数量生物数量发发生的生的变变化是化是D增加，增加，F减少减少C该该生生态态系系统统的消的消费费者包括者包括图图中的中的D、E、F、BDAC过过程程中中碳碳流流动动形形式式主主要要以以CO2形形式式进进行行，FB以以含含碳碳有有机机物物形式形式进进行行【解析解析】此题主要考查碳循环的有关知识，具体分析如下：此题主要考查碳循环的有关知识，具体分析如下：选项选项分析判断分析判断A项项能量流动必须
17、以物质为载体，能量是物质循环的动能量流动必须以物质为载体，能量是物质循环的动力力B项项食物关系是食物关系是ADEF，所以当，所以当E大量减少后，大量减少后，D的天敌减少，的天敌减少，F的食物减少，两者分别增加与减的食物减少，两者分别增加与减少少C项项图中图中B是分解者，是分解者，C为大气中的为大气中的CO2库，库，A为生产者，为生产者，D、E、F为消费者为消费者D项项图中图中C所涉及的所有箭头均表示所涉及的所有箭头均表示CO2形式，其他箭形式，其他箭头均表示有机物形式头均表示有机物形式【答案答案】C C(1)图图中所涉及的食物中所涉及的食物链链有几条？有几条？【提示提示】1条；条；ADEF。(
18、2)图图中中B通通过过哪两种方式将生物哪两种方式将生物组织组织中的碳返回大气中？中的碳返回大气中？【提示提示】有氧呼吸和无氧呼吸。有氧呼吸和无氧呼吸。1(2011苏苏北北四四市市联联考考)右右图图为为生生态态系系统统能能量量流流动动的的部部分分图图解解，代代表一定的能量表一定的能量值值。下列相关叙述中，正确的是。下列相关叙述中，正确的是()A生生态态系系统统的能量流的能量流动动是循是循环进环进行的行的B能量在沿食物能量在沿食物链链流流动时动时逐逐级递级递减减C次次级级消消费费者属于第二者属于第二营营养养级级D图图中中代表呼吸作用所消耗的能量代表呼吸作用所消耗的能量【解解析析】能能量量流流动动是
19、是不不循循环环的的；次次级级消消费费者者属属于于第第三三营营养养级级；图图代表生产者的遗体中的能量被分解者利用。代表生产者的遗体中的能量被分解者利用。【答案答案】B2“哥本哈根气候哥本哈根气候变变化大会化大会”再次引起人再次引起人们对们对温室气体排放的关注，大温室气体排放的关注，大会所倡会所倡导导的低碳生活的低碳生活获获得普遍得普遍认认同。根据下同。根据下图图所示碳循所示碳循环环的部分的部分过过程程进进行的有关分析，不正确的是行的有关分析，不正确的是()A生物群落内部生物群落内部进进行碳循行碳循环环的物的物质质形式是二氧化碳形式是二氧化碳B参与参与过过程的生物包括生程的生物包括生产产者、消者、
20、消费费者和分解者者和分解者C可通可通过过增增强强减少大气中减少大气中CO2D开开发发太阳能、水能、核能等新能源，可减少人太阳能、水能、核能等新能源，可减少人类对类对过过程的依程的依赖赖【解解析析】生生物物群群落落内内部部进进行行碳碳循循环环的的形形式式是是含含碳碳有有机机物物；生生产产者者、消消费费者者、分分解解者者均均参参与与过过程程；可可通通过过植植树树造造林林，增增强强过过程程而而减减少大气中少大气中CO2；开发新能源，可有效地减少人类对化石燃料的依赖。；开发新能源，可有效地减少人类对化石燃料的依赖。【答案答案】A3(2010扬州模拟扬州模拟)如如图图表示除分解者外有表示除分解者外有5个
21、物种个物种(U、V、W、X、Y)的一个生的一个生态态系系统统的食物网，箭的食物网，箭头头表示能量流表示能量流动动的方向。下列描述正的方向。下列描述正确的是确的是()生生产产者者草食草食动动物物杂杂食食动动物物肉食肉食动动物物AUVWX、YBUYXW、VCVUWX、YDVUYW、X【解解析析】V属属于于生生产产者者，其其他他属属于于消消费费者者。由由于于U只只能能以以V为为食食，所所以以是是草草食食动动物物；W、X不不以以V为为食食，以以其其他他动动物物为为食食，所所以以是是肉肉食食动动物物；Y既既以以V为为食食，又又以以其其他他动动物物为为食，所以是杂食动物。食，所以是杂食动物。【答案答案】D
22、4如如图图是生是生态态系系统统能量流能量流动动示意示意图图(能量能量单单位是位是J/km2a)，以下有关，以下有关叙述不正确的是叙述不正确的是()A图图中乙的同化量中乙的同化量为为200 J/(km2a)B乙到丙的乙到丙的传递传递效率效率为为15%C乙的个体数目一定比甲少乙的个体数目一定比甲少D各各营营养养级级的能量大部分用于呼吸消耗和被丁利用的能量大部分用于呼吸消耗和被丁利用【解解析析】在在通通常常情情况况下下，随随着着营营养养级级的的增增加加，个个体体数数量量会会减减少少，体体积会增大，但也有特殊情况，如树上的昆虫和树之间的关系。积会增大，但也有特殊情况，如树上的昆虫和树之间的关系。【答案
23、答案】C5(2010山东高考山东高考)以下表示以下表示动动物利用食物的物利用食物的过过程。程。正确的分析是正确的分析是()A恒温恒温动动物的物的/值值一般高于一般高于变变温温动动物物B哺乳哺乳动动物的物的/值值一般一般为为10%20%C提高圈养提高圈养动动物生物生长长量一般需提高量一般需提高/值值D食肉哺乳食肉哺乳动动物的物的/值值一般低于食草哺乳一般低于食草哺乳动动物物【解解析析】此此题题考考查查生生态态系系统统能能量量流流动动的的特特点点。A项项，呼呼吸吸代代谢谢消消耗耗量量的的大大小小对对/值值有有影影响响，恒恒温温动动物物在在外外界界环环境境温温度度变变化化时时，呼呼吸吸代代谢谢消消耗
24、耗量量基基本本不不变变，而而变变温温动动物物的的呼呼吸吸代代谢谢消消耗耗量量随随环环境境温温度度变变化化而而变变化化。在在高高温温环环境境中中，变变温温动动物物的的呼呼吸吸代代谢谢消消耗耗量量大大，/值值低低于于恒恒温温动动物物，在在低低温温环环境境中中，变变温温动动物物呼呼吸吸代代谢谢消消耗耗量量小小，/值值高高于于恒恒温温动动物物；B项项，相相邻邻两两个个营营养养级级的的能能量量传传递递效效率率(该该营营养养级级的的同同化化量量 上上一一营营养养级级的的同同化化量量)为为10%20%；C项项，提提高高/值值，实实际际是是提提高高对对食食物物(饲饲料料)的的利利用用率率，能能够够提提高高圈圈
25、养养动动物物生生长长量量；D项项与与食食草草哺哺乳乳动动物物相相比比，食食肉肉动动物物消消化化吸吸收收有有机机物物能能力力强强，故故/值值一一般般较较高高。而而草草中中纤纤维维素素较较多多，难难以以完完全全消消化化吸吸收收，随随粪粪便便排排出出的的能能量多。量多。【答案答案】C6下下图为图为生生态态系系统统碳循碳循环环示意示意图图，其中甲、乙、丙表示生，其中甲、乙、丙表示生态态系系统统中的中的三种成分。三种成分。请请据据图图回答：回答：(1)生生态态系系统统的的碳碳循循环环是是指指碳碳元元素素在在_之之间间不不断断循循环环的的过过程。程。(2)X与与甲甲中中图图示示生生物物类类群群的的能能量量
26、来来源源不不同同，X代代表表的的生生物物为为_；Y的的细细胞胞结结构构丙丙中中图图示示生生物物不不同同，Y的的细细胞胞结结构构最最主主要要的的特特点点是是_。(3)大大气气中中的的CO2在在甲甲中中图图示示的的_处处(在在ad中中选选择择)合合成成有有机机物物；含含碳碳有有机机物物在在甲甲中中图图示示的的_处处(在在ad中中选选择择)可可以以分分解解为为CO2。(4)化石燃料除燃化石燃料除燃烧烧外，外，还还可以通可以通过过_途径途径产产生生CO2。【解解析析】(1)生生态态系系统统的的物物质质循循环环是是在在无无机机环环境境中中经经生生产产者者的的同同化化作作用用进进入入生生物物群群落落，以以
27、有有机机物物的的形形式式在在生生物物群群落落中中流流动动，最最后后通通过过分分解解者者的的分分解解作作用用进进入入无无机机环环境境，这这样样周周而而复复始始的的循循环环。(2)图图中中甲甲中中的的植植物物利利用用的的是是光光能能，与与其其不不同同的的是是进进行行化化能能合合成成作作用用的的硝硝化化细细菌菌等等。图图中中丙丙为为原原核核生生物物，与与其其不不同同的的生生物物是是具具有有细细胞胞核核的的真真核核生生物物。(3)二二氧氧化化碳碳的的固固定定在在植植物物细细胞胞的的叶叶绿绿体体的的基基质质中中进进行行，如如图图中中c。葡葡萄萄糖糖等等有有机机物物在在细细胞胞质质基基质质和和线线粒粒体体中中分分解解成成二二氧氧化化碳碳，如如图图中中的的a和和b。(4)化化石石燃燃料料可可以以通通过过微微生生物的分解作用产生二氧化碳。物的分解作用产生二氧化碳。【答案答案】(1)生物群落与无机生物群落与无机环环境境(2)化能自养化能自养细细菌菌(或硝或硝化化细细菌等菌等)有核膜包被的有核膜包被的细细胞核胞核(3)ca和和b(4)微生微生物的分解物的分解