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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、生态系系统中的能量流中的能量流动1 1含含义：生：生态系系统中能量的中能量的_、_、_和和_的的过程。程。2 2特点特点(1)(1)单向流向流动：生：生态系系统内的能量只能从第一内的能量只能从第一营养养级流向流向_，再依次流向，再依次流向_。(2)(2)逐逐级递减：能量在沿减：能量在沿_传送的送的过程中，每一个程中，每一个营养养级的生的生物物_都会耗都会耗费相当多的能量，相当多的能量，这些能量最些能量最终以以热能的方式能的方式_而使能量逐而使能量逐级减少。减少。3 3研研讨意意义：设法法调整生整生态系系统的的_关系，
2、提高生关系，提高生态系系统的的_。输入入转化化传送送散失散失第二第二营养养级下一个下一个营养养级食物食物链代代谢活活动能量流能量流动能量能量转化效率化效率散失散失 建立新型建立新型农业生生态系系统，能提高能量的，能提高能量的传送效率送效率吗？【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，使使能能量量尽尽能能够多地流向多地流向对人人类最有益的部分。最有益的部分。3研研讨意意义：设法法调整整生生态系系统的的_关关系系，提提高高生生态系系统的的_。二、生二、生态系系统中的物中的物质循循环1含含义：在在生生态系系统中中，组成成生生物物体体的的_等等元元素素，不不断断进展展着着从从_到
3、到_，再再回回到到_的的循循环。2与与能能量量流流动的的关关系系：二二者者既既亲密密相相关关又又有有本本质区区别，物物质循循环的的动力来自力来自_，而物，而物质又是能量的又是能量的_。3分分类：水循：水循环、_、_和和_等。等。4实例例(碳循碳循环)能量流能量流动能量能量转化效率化效率C、H、O、N、P、Ca无机无机环境境生物群落生物群落无机无机环境境能量能量载体体碳循碳循环氮循氮循环磷循磷循环1.能量流能量流动动的的过过程程生生态态系系统统中的能量流中的能量流动过动过程，可以概括程，可以概括为为以下以下图图。由上由上图图可知：可知：(1)能量流能量流动动的起点：消的起点：消费费者者(主要是植
4、物主要是植物)固定太阳能。固定太阳能。(2)能量能量转转化：太阳能化：太阳能有机物中的化学能有机物中的化学能热热能能(最最终终散失散失)。(3)能量的能量的传传送送传传送途径：食物送途径：食物链链和食物网。和食物网。传传送方式：有机物中的化学能。送方式：有机物中的化学能。(4)每一每一营养养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养养级的的能能量量是是指指被被这个个营养养级的的生生物物所所同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：即一个即一个营养养级同化的能量呼吸耗同化的能量呼吸耗费的能量被下一的能量被下一营养养级同化的能量分解者利用的能量未被利用的能量。
5、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能量流能量流动动的特点的特点(1)单单向流向流动动的的缘缘由由食物食物链链中各个中各个营营养养级级的的顺顺序是不可逆序是不可逆转转的，生物之的，生物之间间的捕食关系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，是一定的，能量只能由被捕食者流向捕食者而不能逆流，这这是是长长期自期自然然选择选择的的结结果；果；各个各个营营养养级级的能量的能量总总有一部分以呼吸作用有一部分以
6、呼吸作用产产生的生的热热能的方式散失掉，而能的方式散失掉，而该该部分部分热热能不能再被利用，因此能量不可循能不能再被利用，因此能量不可循环环。要要维维持生持生态态系系统统的的稳稳定，就需求不断定，就需求不断补补充太阳能。充太阳能。(2)逐逐级递级递减的减的缘缘由由各各营营养养级级生物的呼吸耗生物的呼吸耗费费；消消费费者的者的遗遗体、残枝体、残枝败败叶、消叶、消费费者者的尸体、的尸体、粪粪便中的能量被分解者利用，便中的能量被分解者利用，经经微生物的呼吸作用耗微生物的呼吸作用耗费费；各各营营养养级级生物中都有一部分能量未被下一个生物中都有一部分能量未被下一个营营养养级级生物所利用。生物所利用。1下
7、表是下表是对某生某生态系系统营养和能量流养和能量流动情况的情况的调查结果，表中甲、乙、果，表中甲、乙、丙、丁分丙、丁分别代表不同的代表不同的营养养级，戊，戊为分解者分解者(单位：位：102 kJ/m2/年年)。对该生生态系系统营养关系表达正确的养关系表达正确的选项是是()同化固定的能同化固定的能量量体内体内储存的能存的能量量呼吸耗呼吸耗费的能的能量量甲甲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甲随丙的添加而添加甲随丙的添加而添加C乙是能量流乙是能量流动动的起点的
8、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】此此题题调调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养级级；丙丙是第四是第四营营养养级级。【答案】【答案】C1大大气气中中的的碳碳元元素素进入入生生物物群群落落，是是经过植植物物的的光光协作作用用或或化化能能合合成作用而成作用而实现的。的。2碳碳在在生生物物群群落落和和无无机机环境境之之间循循环
9、是是以以CO2的的方方式式进展展的的。碳碳元元素素在在生生物物群群落落中中的的传送送，主主要要靠靠食食物物链和和食食物物网网，传送送方方式式为含含碳有机物。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)动植植物物的的呼呼吸吸作作用用；(3)化石燃料的熄化石燃料的熄灭。4由于碳循由于碳循环环平衡被突破，构成温室效平衡被突破，构成温室效应应的分析的分析(1)大气中大气中CO2含量含量继续继续添加的添加的缘缘由由工工厂厂、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运运用用，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
10、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的的调调理才干。理才干。(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要挟。的生存构成要挟。改改动动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资源消源消费费。(3)缓缓解措施解措施植植树树造林，添加造林，添加绿绿地面地面积积。开开发发清清洁洁能源。能源。减少化学燃料熄减少化学燃料熄灭灭。2以下以下图图表示生物圈中碳循表示生物圈中碳循环环的部分表示的部分表示图图。A、B、C、D构成生物构成生物群落，箭群落，箭头头
11、表示循表示循环过环过程。以下有关程。以下有关说说法正确的法正确的选项选项是是()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】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的的方方式式进进展展的的，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为为消消费费者者，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
12、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泼泼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送送效率效率为为10%20%。 【答案】【答案】D (2021平平顶顶山模山模拟拟)以下以下图图表示某草原生表示某草原生态态系系统统中能量流中能量流动图动图解，解，表示相关表示相关过过程能量流程能量流动动量。以下有关表达正确的量。以下有关表达正确的选项选项是是()A是流入是流入该该生生态态系系统统的的总总能量能量B. 图图中中/的的值值代表草代表草兔的能量兔的能量传传送效率送效率C和和分分别别属于草和兔同化
13、量的一部分属于草和兔同化量的一部分D分解者分解者获获得的能量最少得的能量最少 【解解析析】此此题题综综合合调调查查了了生生态态系系统统能能量量流流动动。解解读读此此题题时时，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，再再根根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。加以分析。详细详细分析如下：分析如下：(1)流入流入该该生生态态系系统统的的总总能量能量应该应该是草同化的是草同化的总总能量。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，那那么么/的比的比值值代表兔代表兔狐的能量狐的能量传传送效率。送效率
14、。(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；兔子部分；兔子遗遗体残骸中的能量才属于兔子同化量的一部分。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。【答案】【答案】C流入各流入各级级消消费费者的者的总总能量是指各能量是指各级级消消费费者在者在进进展同化作用展同化作用时时所所同化的物同化的物质质中含有的能量中含有的能量总总和，消和，消费费者者粪粪便中所含有的能量不便中所含有的能
15、量不能能计计入排便生物所同化的物入排便生物所同化的物质质中的能量，它中的能量，它实实践与上一个践与上一个营营养养级级的的遗遗体残骸一体残骸一样样，属于未被下一个，属于未被下一个营营养养级级利用的那一部分。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表示表示图图，其中，其中“表示碳的流表示碳的流动动方方向，以下表达不正确的向，以下表达不正确的选项选项是是()A在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由于某种由于某种缘缘由呵斥由呵斥图图中中E生物数量大量减少，推生物数量大量减少，推测测短期内与之相短期内与之相邻邻的两个的两个营营养养级级生物数量生物数量
16、发发生的生的变变化是化是D添加，添加，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过过程中碳流程中碳流动动方式主要以方式主要以CO2方式方式进进展，展，FB以含碳有机物以含碳有机物方式方式进进展展【解析】此题主要调查碳循环的有关知识，详细分析如下：【解析】此题主要调查碳循环的有关知识，详细分析如下：选项选项分析判别分析判别A项项能量流动必需以物质为载体，能量是物质循环的动能量流动必需以物质为载体，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，两者分别添加与减的
17、食物减少，两者分别添加与减少少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为消费者，为消费者，D、E、F为消费者为消费者D项项图中图中C所涉及的一切箭头均表示所涉及的一切箭头均表示CO2方式，其他箭方式，其他箭头均表示有机物方式头均表示有机物方式【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。(2)图图中中B经过经过哪两种方式将生物哪两种方式将生物组织组织中的碳前往大气中？中的碳前往大气中？【提示】有氧呼吸和无氧呼吸。【提示】有氧呼吸和无氧呼吸。1(2021苏苏北北四四市市联联考考)右右图图为为生
18、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。以下相关表达中，正确的。以下相关表达中，正确的选项选项是是()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展的展的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耗代表呼吸作用所耗费费的能量的能量【解解析析】能能量量流流动动是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；图图代表消代表消费费者的者的遗遗体中的能量被分解者利用。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
19、候变变化大会再次引起人化大会再次引起人们对们对温室气体排放的关注，温室气体排放的关注，大会所倡大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。根据以下同。根据以下图图所示碳循所示碳循环环的部的部分分过过程程进进展的有关分析，不正确的展的有关分析，不正确的选项选项是是()A生物群落内部生物群落内部进进展碳循展碳循环环的物的物质质方式是二氧化碳方式是二氧化碳B参与参与过过程的生物包括消程的生物包括消费费者、消者、消费费者和分解者者和分解者C可可经过经过加加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
20、赖赖【解析】生物群落内部【解析】生物群落内部进进展碳循展碳循环环的方式是含碳有机物；消的方式是含碳有机物；消费费者、者、消消费费者、分解者均参与者、分解者均参与过过程程；可；可经过经过植植树树造林，加造林，加强强过过程程而减而减少大气中少大气中CO2；开；开发发新能源，可有效地减少人新能源，可有效地减少人类对类对化石燃料的依化石燃料的依赖赖。【答案】【答案】A3(2021扬扬州模州模拟拟)如如图图表示除分解者外有表示除分解者外有5个物种个物种(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。以下描画正的方向。以下描画正确的确的选项选项
21、是是()消消费者者草食草食动物物杂食食动物物肉食肉食动物物AUVWX、YBUYXW、VCVUWX、YDVUYW、X【解解析析】V属属于于消消费费者者，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，所以是食，所以是杂杂食食动动物。物。【答案】【答案】D4如如图图是生是生态态系系统统能量流能量流动动表示表示图图(能量能量单单位是位是J/km2a)，以下有关表，以下有关表达不正确的达不正确的选项选项是是()A图图中
22、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传送效率送效率为为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耗的能量大部分用于呼吸耗费费和被丁利用和被丁利用【解析】在通常情况下，随着【解析】在通常情况下，随着营营养养级级的添加，个体数量会减少，体的添加，个体数量会减少，体积积会增大，但也有特殊情况，如会增大，但也有特殊情况，如树树上的昆虫和上的昆虫和树树之之间间的关系。的关系。【答案】【答案】C5(2021山山东东高考高考)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
23、物的/值值普通高于普通高于变变温温动动物物B哺乳哺乳动动物的物的/值值普通普通为为10%20%C提高圈养提高圈养动动物生物生长长量普通需提高量普通需提高/值值D食肉哺乳食肉哺乳动动物的物的/值值普通低于食草哺乳普通低于食草哺乳动动物物【解解析析】此此题题调调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，呼呼吸吸代代谢谢耗耗费费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，呼呼吸吸代代谢谢耗耗费费量量根根本本不不变变，而而变变温温动动物物的的呼呼吸吸代代谢谢耗耗费费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
24、中，变变温温动动物物的的呼呼吸吸代代谢谢耗耗费费量量大大，/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耗耗费费量量小小，/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送送效效率率(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，实实践践是是提提高高对对食食物物(饲饲料料)的的利利用用率率，可可以以提提高高圈圈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才才干干强强，故故/值值普
25、普通通较较高高。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以下以下图为生生态系系统碳循碳循环表示表示图，其中甲、乙、丙表示生，其中甲、乙、丙表示生态系系统中中的三种成分。的三种成分。 请据据图回答：回答：(1)生生态系系统的碳循的碳循环是指碳元素在是指碳元素在_之之间不断循不断循环的的过程。程。(2)X与甲中与甲中图示生物示生物类群的能量来源不同，群的能量来源不同，X代表的生物代表的生物为_；Y的的细胞构造丙中胞构造丙中图示生物不同，示生物不同，Y的的细胞构造最主要的特点是胞构造最主要的特点是_。(3)大气中
26、的大气中的CO2在甲中在甲中图示的示的_处(在在ad中中选择)合成有机物；合成有机物；含碳有机物在甲中含碳有机物在甲中图示的示的_处(在在ad中中选择)可以分解可以分解为CO2。(4)化石燃料除熄化石燃料除熄灭外，外，还可以可以经过_途径途径产生生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消消费费者者的的同同化化作作用用进进入入生生物物群群落落，以以有有机机物物的的方方式式在在生生物物群群落落中中流流动动，最最后后经经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
27、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展展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展展，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经经过过微微生生物的分解作用物的分解作用产产生二氧化碳。生二氧化碳。 【答答案案】(1)生生物物群群落落与与无无机机环环境境(2)化化能能自自养养细细菌菌(或或硝硝化化细细菌菌等等)有有核核膜膜包包被被的的细细胞胞核核(3)ca和和b(4)微微生生物的分解物的分解
