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1、第三单元生态系统与环境保护第三单元生态系统与环境保护第第2讲生态系统的能量流动、物质循环讲生态系统的能量流动、物质循环 最新考纲最新考纲 生态系统中物质循环和能量流动的基本规律及应用生态系统中物质循环和能量流动的基本规律及应用()1由由于于能能量量沿沿食食物物链链流流动动时时是是逐逐级级递递减减的的，所所以以食食物物链链一一般般不不超超过过五五个个营营养养级。级。2太太阳阳能能经经过过生生产产者者的的固固定定进进入入生生物物群群落落，在在食食物物链链中中以以化化学学能能的的形形式式流流动动，以热能的形式散失。以热能的形式散失。3生态系统中的能量流动具有单向传递、逐级递减的特点。生态系统中的能量
2、流动具有单向传递、逐级递减的特点。4生生态态系系统统的的物物质质循循环环指指的的是是组组成成生生物物的的各各种种元元素素在在无无机机环环境境和和生生物物群群落落之之间循环往复的现象。间循环往复的现象。5碳碳元元素素在在无无机机环环境境和和生生物物群群落落之之间间是是以以CO2的的形形式式循循环环的的，在在生生物物群群落落内内部是以含碳有机物的形式传递的。部是以含碳有机物的形式传递的。知识点一生态系统的能量流动知识点一生态系统的能量流动固定的太阳能总量固定的太阳能总量 食物链和食物网食物链和食物网化学能化学能化学能化学能热能热能 2图解能量流动过程图解能量流动过程(1)补充图中标号代表的内容补充
3、图中标号代表的内容甲：甲：_；乙：；乙：_；丙：；丙：_；丁：丁：_；戊：；戊：_。(2)生态系统所需能量的最终来源是生态系统所需能量的最终来源是_。生产者生产者初级消费者初级消费者次级消费者次级消费者呼吸作用呼吸作用分解者分解者太阳能太阳能 (3)能量输入生物群落的途径主要是能量输入生物群落的途径主要是_。(4)据图分析食物链中甲营养级能量的去向据图分析食物链中甲营养级能量的去向通过自身通过自身_以以_的形式散失。的形式散失。被被_同化。同化。残枝败叶、遗体残骸等被残枝败叶、遗体残骸等被_分解。分解。未被利用。未被利用。生产者的光合作用生产者的光合作用 呼吸作用呼吸作用热能热能 下一营养级下
4、一营养级 分解者分解者 3营养级之间能量流动过程图解营养级之间能量流动过程图解呼吸作用呼吸作用 小题通关小题通关 思考判断：思考判断：(1)生态系统相对稳定时无能量的输入和散失。生态系统相对稳定时无能量的输入和散失。()(2)生产者固定的能量除用于自身呼吸外，其余均流入下一个营养级。生产者固定的能量除用于自身呼吸外，其余均流入下一个营养级。()(3)兔吃草后排出的粪便中的能量是兔同化量的一部分。兔吃草后排出的粪便中的能量是兔同化量的一部分。()(4)一只狼捕食了一只兔子，该狼获得了兔子能量的一只狼捕食了一只兔子，该狼获得了兔子能量的10%20%。()(5)能能量量流流动动规规律律可可用用“能能
5、量量金金字字塔塔”表表示示，一一个个生生态态系系统统的的营营养养级级越越多多，在在能能量流动过程中散失的热能越多，所以能量流动一般不会超过量流动过程中散失的热能越多，所以能量流动一般不会超过5个营养级。个营养级。()(6)直接以低营养级的生物为食将消耗生态系统更多的能量。直接以低营养级的生物为食将消耗生态系统更多的能量。()(7)拔拔去去田田地地中中的的杂杂草草是是人人为为地地调调整整能能量量流流动动的的方方向向，可可以以提提高高生生态态系系统统的的能能量传递效率。量传递效率。()【答案】【答案】(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)课前导学课前导学1物质循环物质循环知识点二生态系统的物质
6、循环知识点二生态系统的物质循环化学元素化学元素生物群落生物群落无机环境无机环境 全球性全球性 2碳循环过程碳循环过程(1)请写出图中各标号的名称请写出图中各标号的名称_，_，摄摄食食，_，_，分解作用。分解作用。(2)温室效应的产生原因温室效应的产生原因化石燃料的大量燃烧，产生化石燃料的大量燃烧，产生_。_，降低了对大气中，降低了对大气中CO2的调节能力。的调节能力。呼吸作用呼吸作用光合作用和化能合成作用光合作用和化能合成作用 呼吸作用呼吸作用燃烧燃烧 大量大量CO2 植被遭到破坏植被遭到破坏 (3)碳循环及存在形式碳循环及存在形式在生物群落和无机环境间：以在生物群落和无机环境间：以_形式循环
7、。形式循环。在生物群落内部：以在生物群落内部：以_形式传递。形式传递。在无机环境中：主要以在无机环境中：主要以_和和_形式存在。形式存在。CO2 含碳有机物含碳有机物 CO2 碳酸盐碳酸盐 3物质循环的特点物质循环的特点(1)全球性：物质循环的范围是全球性：物质循环的范围是_。(2)往复循环，重复利用：物质可以在无机环境和生物群落之间反复利用。往复循环，重复利用：物质可以在无机环境和生物群落之间反复利用。4物质循环与能量流动的关系物质循环与能量流动的关系(1)两者是两者是_的，彼此相互依存，不可分割。的，彼此相互依存，不可分割。(2)物物质质作作为为能能量量的的_，使使能能量量沿沿着着食食物物
8、链链(网网)流流动动；能能量量作作为为_，使使物质能够不断地在生物群落和无机环境之间循环往返。物质能够不断地在生物群落和无机环境之间循环往返。生物圈生物圈 同时进行同时进行 载体载体动力动力 小题通关小题通关 思考判断：思考判断：(1)无机环境中的物质可以通过多种途径被生物群落反复利用。无机环境中的物质可以通过多种途径被生物群落反复利用。()(2)生生态态系系统统的的物物质质循循环环指指的的是是各各种种化化合合物物在在生生物物群群落落与与无无机机环环境境之之间间往往复复循循环。环。()(3)生生态态系系统统的的物物质质循循环环和和能能量量流流动动的的渠渠道道都都是是食食物物链链和和食食物物网网
9、，所所以以物物质质和和能量都是循环往复的。能量都是循环往复的。()(4)与碳循环有关的生理活动有光合作用、细胞呼吸和化能合成作用等。与碳循环有关的生理活动有光合作用、细胞呼吸和化能合成作用等。()(5)减少化石燃料的燃烧和大力植树造林都可以有效地缓解温室效应。减少化石燃料的燃烧和大力植树造林都可以有效地缓解温室效应。()【答案】【答案】(1)(2)(3)(4)(5)1能能量量流流动动的分析的分析生态系统能量流动的过程和特点生态系统能量流动的过程和特点起点起点生产者生产者源头源头光能光能能量的输入能量的输入相关生理过程相关生理过程光合作用、化能合成作用光合作用、化能合成作用总能量总能量生产者固定
10、的太阳能总量生产者固定的太阳能总量能量的传递能量的传递传递形式传递形式有机物中的化学能有机物中的化学能传递渠道传递渠道食物链和食物网食物链和食物网能量的散失能量的散失相关生理过程相关生理过程细胞呼吸细胞呼吸形式形式热能热能能量流动的特点能量流动的特点逐级递减，单向流动逐级递减，单向流动2某一营养级生物某一营养级生物(以某消费者为例以某消费者为例)的能量来源、去路分析的能量来源、去路分析(如图如图)(2)能量去路分析能量去路分析定定量量不不定定时时分分析析：流流入入某某一一营营养养级级的的一一定定量量的的能能量量在在足足够够长长的的时时间间内内的的去去路路可可有有三三条条：a.自自身身呼呼吸吸散
11、散失失；b.流流入入下下一一营营养养级级(最最高高营营养养级级除除外外)；c.被被分分解解者者分分解解利利用用。但但这这一一定定量量的的能能量量不不管管如如何何传传递递，最最终终都都以以热热能能形形式式从从生生物物群群落落中中散散失失，生生产产者者源源源源不不断断地地固固定定太太阳阳能能，才才能能保保证证生生态态系系统统能能量量流流动动的的正正常常进进行行。其其中中，bc用于生长、发育和繁殖的能量。用于生长、发育和繁殖的能量。定定量量定定时时分分析析：流流入入某某一一营营养养级级的的一一定定量量的的能能量量在在一一定定时时间间内内的的去去路路可可有有四四条条：a.自自身身呼呼吸吸散散失失；b.
12、流流入入下下一一营营养养级级(最最高高营营养养级级除除外外)；c.被被分分解解者者分分解解利利用用；d.未未利利用用，即即未未被被自自身身呼呼吸吸消消耗耗，也也未未被被下下一一营营养养级级和和分分解解者者利利用用，如如果果是是以以年年为为单单位位研研究究，这这部部分分的的能能量量将将保保留留到到下下一一年年。这这样样，bcd用用于于生生长长、发发育育和和繁繁殖的能量。殖的能量。生态系统中同化量的生态系统中同化量的3个易错点：个易错点：(1)动动物物同同化化的的能能量量摄摄入入量量粪粪便便中中的的能能量量，即即摄摄入入的的食食物物只只有有部部分分被被同同化化。例如蜣螂利用大象的粪便获得能量，就不
13、能说蜣螂获得了大象的能量。例如蜣螂利用大象的粪便获得能量，就不能说蜣螂获得了大象的能量。(2)一一定定时时间间内内，一一个个营营养养级级所所同同化化的的能能量量呼呼吸吸消消耗耗的的能能量量被被下下一一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。(3)人工生态系统一般均有外源物质和能量输入，如人工鱼塘中的饵料。人工生态系统一般均有外源物质和能量输入，如人工鱼塘中的饵料。已知条件已知条件问题问题思路求解思路求解丁净增重丁净增重M至少需要甲的量至少需要甲的量YY(20%)3M最多需要甲的量最多需要甲的量YY(10%)3M甲净增重甲净增重N丁最多增重
14、的量丁最多增重的量YN(20%)3Y丁至少增重的量丁至少增重的量YN(10%)3Y已已确确定定营营养养级级间间能能量量传传递递效效率率的的，不不能能按按“最最值值”法法计计算算。例例如如，能能量量传传递递效率分别为效率分别为a%、b%、c%，若甲的能量为，若甲的能量为M，则丁获得的能量为，则丁获得的能量为Ma%b%c%。(3)在食物网中分析在食物网中分析在在解解决决有有关关能能量量传传递递的的计计算算问问题题时时，需需要要确确定定相相关关的的食食物物链链，能能量量传传递递效效率率为为10%20%，一般从两个方面考虑：，一般从两个方面考虑：4生态金字塔的类型及特点生态金字塔的类型及特点1某某草草
15、原原生生态态系系统统的的一一条条食食物物链链abc中中，各各种种群群在在一一年年时时间间内内对对能能量量的的同同化化、利利用用和和传传递递等等的的部部分分数数据据统统计计(单单位位：百百万万千千焦焦/年年)如如下下表表，下下列列相相关关叙叙述述正正确的是确的是()考查生态系统能量流动过程的分析考查生态系统能量流动过程的分析种群种群输入的总输入的总能量能量用于生长、用于生长、发育和繁殖发育和繁殖的能量的能量呼吸消耗呼吸消耗分传递给解分传递给解者者传递给下传递给下一营养级一营养级未被利用的未被利用的能量能量a65.53.015.041.5b15.050.52.5c20.61.4微量微量(不计不计)
16、无无A种群种群a、种群、种群b和种群和种群c构成了该生态系统的生物群落构成了该生态系统的生物群落B生态系统中种群生态系统中种群b呼吸消耗的能量值为呼吸消耗的能量值为5百万千焦百万千焦/年年C能量从种群能量从种群b到种群到种群c的传递效率介于的传递效率介于10%12%之间之间D种群种群a用于生长发育和繁殖的能量为用于生长发育和繁殖的能量为59.5百万千焦百万千焦/年年【答案】【答案】D【解解析析】种种群群a、b、c构构成成了了食食物物链链abc，则则a表表示示生生产产者者，b、c表表示示消消费费者者，群群落落是是同同一一时时间间内内聚聚集集在在一一定定区区域域中中各各种种生生物物种种群群的的集集
17、合合，种种群群a、b、c不不包包含含该该生生态态系系统统的的所所有有生生物物，A错错误误；种种群群b呼呼吸吸消消耗耗的的能能量量为为10百百万万千千焦焦/ /年年，B B错错误误；相相邻邻两两营营养养级级的的能能量量传传递递效效率率等等于于相相邻邻两两营营养养级级的的同同化化量量之之比比，所所以以能能量量从从b b到到c c的的传传递递效效率率为为215215100%100%13.3%13.3%，C C错错误误；种种群群a a用用于于生生长长发发育育和和繁繁殖殖的的能能量量传传递递给给分分解解者者传传递递给给下下一一营营养养级级未未被被利利用用的的能能量量3.03.015.015.041.54
18、1.559.5(59.5(百百万千焦万千焦/ /年年)，D正确。正确。2有有一一食食物物网网如如图图所所示示。如如果果能能量量传传递递效效率率为为10%，各各条条食食物物链链传传递递到到庚庚的的能量相等，则庚增加能量相等，则庚增加1 kJ的能量，丙最少含多少能量的能量，丙最少含多少能量()A550 kJB500 kJC400 kJD100 kJ【答案】【答案】A【解解析析】设设丙丙的的能能量量为为x，经经丙丙丁丁己己庚庚传传递递到到庚庚的的能能量量为为0.5 kJ，则则需需要要丙丙0.5(10%)3500(kJ)，经经丙丙戊戊庚庚传传递递到到庚庚的的能能量量为为0.5 kJ，则则需需要要丙丙0
19、.5(10%)250 (kJ)，即丙最少含，即丙最少含50050550 (kJ)能量。能量。考查生态系统能量流动的相关计算考查生态系统能量流动的相关计算3如图是某一个湖的能量金字塔，相关描述不正确的是如图是某一个湖的能量金字塔，相关描述不正确的是()AA、B、C、D分别表示不同的营养级分别表示不同的营养级BA、B、C、D之间可以形成一条由之间可以形成一条由A到到D的食物链的食物链CA、B、C、D的大小分别表示不同的营养级所得到的能量的大小分别表示不同的营养级所得到的能量DA、B、C、D的大小变化体现了能量流动的特点是逐级递减的大小变化体现了能量流动的特点是逐级递减【答案】【答案】B考查生态金字
20、塔的类型和特点考查生态金字塔的类型和特点【解解析析】A、B、C、D分分别别表表示示处处于于营营养养结结构构上上的的第第一一营营养养级级到到第第四四营营养养级级，A正正确确；图图中中营营养养级级是是指指食食物物网网中中处处于于同同一一营营养养级级的的所所有有生生物物，而而不不是是食食物物链链中中不不同同营营养养级级的的生生物物，B错错误误；A、B、C、D的的大大小小分分别别表表示示不不同同的的营营养养级级所所固固定定的的能能量量，C正正确确；由由于于能能量量流流动动是是逐逐级级递递减减的的，故故营营养养级级越越高高的的生生物物获获取取的的能能量量越越少少，D正确。正确。1利用利用“拼图法拼图法”
21、巧解能量流动中的难点巧解能量流动中的难点(1)输入第一营养级的能量分析输入第一营养级的能量分析输输入入第第一一营营养养级级的的能能量量(W1)被被分分为为两两部部分分：一一部部分分在在生生产产者者的的呼呼吸吸作作用用中中以以热热能能的的形形式式散散失失了了(A1)，另另一一部部分分则则用用于于生生产产者者的的生生长长发发育育和和繁繁殖殖(B1C1D1)。而而后后一一部部分分能能量量中中，包包括括现现存存的的植植物物体体B1、流流向向分分解解者者的的C1、流流向向下下一一营营养养级级的的D1。(2)流流经经整整个个生生态态系系统统的的总总能能量量是是生生产产者者固固定定的的总总能能量量，即即W1
22、。将将图图中中第第三三营营养养级级同同化化的的总总能能量量D2“拼拼回回”第第二二营营养养级级，则则刚刚好好等等于于D1，即即第第二二营营养养级级同同化化的的总总能能量量；再再将将D1“拼拼回回”第第一一营营养养级级，则则刚刚好好等等于于生生产产者者固固定定的的总总能能量量W1。可可见见，在在一一个个生生态态系系统统中中，所所有有生生物物的的总总能能量量都都来来自自W1，所所有有生生物物的的总总能能量量之之和和都都小小于于W1(呼吸作用消耗的缘故呼吸作用消耗的缘故)。2能量传递效率的有关能量传递效率的有关“定值定值”计算计算(1)已已确确定定营营养养级级间间能能量量传传递递效效率率的的，不不能
23、能按按“最最值值”法法计计算算，而而需需按按具具体体数数值值计计数数。例例如如，在在食食物物链链“ABCD”中中，能能量量传传递递效效率率分分别别为为a%、b%、c%，若若A的能量为的能量为M，则，则D获得的能量为获得的能量为Ma%b%c%。(2)如如果果是是在在食食物物网网中中，某某一一营营养养级级同同时时从从上上一一营营养养级级多多种种生生物物获获得得能能量量，且且各途径所获得的生物量比例确定，则按照各单独的食物链进行计算后合并。各途径所获得的生物量比例确定，则按照各单独的食物链进行计算后合并。1碳循环过程碳循环过程(1)碳进入生物群落的途径：生产者的光合作用或化能合成作用。碳进入生物群落
24、的途径：生产者的光合作用或化能合成作用。(2)碳返回无机环境的途径碳返回无机环境的途径生产者、消费者的呼吸作用；生产者、消费者的呼吸作用；分解者的分解作用分解者的分解作用(实质是呼吸作用实质是呼吸作用)；化石燃料的燃烧。化石燃料的燃烧。生态系统的物质循环生态系统的物质循环2温室效应的形成原因、影响及缓解措施温室效应的形成原因、影响及缓解措施(1)大气中大气中CO2含量持续增加是形成温室效应的主要原因含量持续增加是形成温室效应的主要原因工工厂厂、汽汽车车、飞飞机机、轮轮船船等等对对化化石石燃燃料料的的大大量量使使用用，向向大大气气中中释释放放大大量量的的CO2。森林、草原等植被大面积的遭受破坏，
25、大大降低了对大气中森林、草原等植被大面积的遭受破坏，大大降低了对大气中CO2的调节能力。的调节能力。(2)影响影响气候变暖会使冰川雪山融化，海平面上升，使沿海城市和国家面临灭顶之灾。气候变暖会使冰川雪山融化，海平面上升，使沿海城市和国家面临灭顶之灾。由由于于气气候候变变化化，也也改改变变了了降降雨雨和和蒸蒸发发机机制制，影影响响农农业业和和粮粮食食资资源源的的生生产产。降降雨雨量的变化使部分地区更加干旱或更加雨涝，并使病虫害增加。量的变化使部分地区更加干旱或更加雨涝，并使病虫害增加。(3)缓解措施缓解措施植树造林种草，增加绿地面积。植树造林种草，增加绿地面积。减少化石燃料的燃烧。减少化石燃料的
26、燃烧。开发清洁能源。开发清洁能源。3物质循环与能量流动的比较物质循环与能量流动的比较项目项目能量流动能量流动物质循环物质循环(以碳循环为例以碳循环为例)形式形式光能光能化学能化学能热能热能化学元素化学元素(无机物无机物有机物有机物无机物无机物)特点特点单向流动、逐级递减单向流动、逐级递减全球性、循环性全球性、循环性范围范围生态系统各营养级生态系统各营养级生物圈生物圈(全球性全球性)联系联系同时进行、相互依存、不可分割：同时进行、相互依存、不可分割：能量的固定、储存、转移和释放，离不开物质的合成和分解；能量的固定、储存、转移和释放，离不开物质的合成和分解；物质是能量沿食物链物质是能量沿食物链(网
27、网)流动的载体；流动的载体；能量是物质在生态系统中往复循环的动力能量是物质在生态系统中往复循环的动力图示图示1下下图图表表示示生生物物圈圈中中碳碳循循环环过过程程，其其中中甲甲、乙乙、丙丙表表示示生生态态系系统统的的不不同同成成分分。下列有关该图的分析正确的是下列有关该图的分析正确的是()A图中的食物链是甲图中的食物链是甲乙乙丙丙B碳从生物群落进入无机环境的途径是碳从生物群落进入无机环境的途径是C碳循环具有全球性，磷循环不具有全球性碳循环具有全球性，磷循环不具有全球性D提高提高过程有利于维持大气中的碳、氧平衡过程有利于维持大气中的碳、氧平衡【答案】【答案】B考查生态系统碳循环过程的分析考查生态
28、系统碳循环过程的分析【解解析析】从从图图中中可可看看出出，甲甲为为分分解解者者，生生态态系系统统中中的的食食物物链链是是乙乙丙丙；碳碳从从生生物物群群落落进进入入无无机机环环境境的的途途径径是是生生产产者者的的呼呼吸吸作作用用、分分解解者者的的分分解解作作用用和和消消费费者者的的呼呼吸吸作作用用；碳碳循循环环具具有有全全球球性性，磷磷循循环环也也具具有有全全球球性性；提提高高过过程程使使大大气气中中的的CO2含量增加，会破坏大气中的碳、氧平衡。含量增加，会破坏大气中的碳、氧平衡。2分析以下生态系统的能量流动和物质循环的关系简图，不能得到的结论是分析以下生态系统的能量流动和物质循环的关系简图，不
29、能得到的结论是()考查生态系统物质循环与能量流动的关系考查生态系统物质循环与能量流动的关系A物质作为能量的载体，使能量沿着食物链物质作为能量的载体，使能量沿着食物链(网网)流动流动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能量能量的总和便是生产者所固定的太阳能总量的总和便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的形式进行的的形式进行的【答案】【答案】C【解解析析】物物质质是是能能量量的的载载体体，使使能能量量沿沿着着食食物物链链(网网)流流
30、动动，物物质质循循环环是是生生态态系系统统的的基基础础，A正正确确；能能量量作作为为动动力力，使使物物质质能能够够不不断断地地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往往返返，能能量量流流动动是是生生态态系系统统的的动动力力，B正正确确；生生产产者者所所固固定定的的太太阳阳能能总总量量是是指指生生产产者者总总的的同同化化量量，的的能能量量属属于于，无无法法比比较较能能量量的的总总和和与与生生产产者者固固定定的的太太阳阳能能总总量量，C错错误误；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主主要要是是以以CO2的的形形式式进进行的，在生物群落内是以含碳有机物的形式
31、流动，行的，在生物群落内是以含碳有机物的形式流动，D正确。正确。巧辨图示判断参与碳循环的巧辨图示判断参与碳循环的4种成分种成分(1)图图1：先先根根据据双双向向箭箭头头确确定定A和和B应应分分别别为为生生产产者者和和非非生生物物的的物物质质和和能能量量，不不能能写写“无无机机环环境境”，也也不不能能写写“生生物物类类别别”；再再根根据据AD、CD，确确定定D为为分分解解者者，C为消费者。为消费者。(2)图图2：根根据据A与与C之之间间是是双双向向箭箭头头判判断断：A和和C一一个个是是生生产产者者，一一个个是是非非生生物物的的物物质质和和能能量量。根根据据A、B、D的的碳碳都都流流向向E，可可进
32、进一一步步判判断断：A是是生生产产者者，B是是初初级消费者，级消费者，C是非生物的物质和能量，是非生物的物质和能量，D是次级消费者，是次级消费者，E是分解者。是分解者。(3)图图3：首首先先找找出出相相互互之之间间具具有有双双向向箭箭头头的的两两个个成成分分，即即A和和E，一一个个为为生生产产者者，一一个个是是非非生生物物的的物物质质和和能能量量。又又因因为为其其他他各各个个成成分分都都有有箭箭头头指指向向A，所所以以A为为非非生生物物的的物物质质和和能能量量，E为为生生产产者者。然然后后观观察察剩剩余余的的几几个个成成分分，其其中中其其他他生生物物部部分分的的箭箭头头都都指指向向C，所所以以C是是分分解解者者，剩剩余余的的B、D、F则则为为消消费费者者。整整个个图图解解中中，食食物链是物链是EFDB。
