能量流动和物质循环
能量流动和物质循环
焦，从理论上推算，初级消费者所获得的总能量最多为 1.6x109 千焦。 （4）在一定限度内，该生态系统中的这四种生物以及其他生物的 数量和所占比例能在较长时间内维持在一个相对稳定的状态。这说 明生态系统具有一定的 自动调节 能力。
8、图7-13是生态系统的碳循环示意图，请回答：
（1）大气中的二氧化碳通过 光合作用转化为有机物 （2）图中的生产者、消费者和 分解者 在生命活动中通 过 呼吸作用 作用将体内的有机物分解成 二氧化碳等 放 无机物 回大气中。 （3）图中A代表天然气、石油、煤炭等化石燃料，通过 开发利用（燃烧），又将它们转变成 二氧化碳 释放到 大气中。对化石燃料过度的开发利用，是造成 温室 效应 的主要原因之一。 （4）在生态系统中，碳元素主要以 气 体状态进行循环， 能量流动结合在一起进行的。 碳循环始终与
7、能量流动的特点是 单向流动，逐级递减。营养级之间能量 传递的效率大约是 10-20% ，所以大多数食物链只有 3-4 个营养级。 因此，营养级越高， 越少， 越少， 生物数量 有机物含量 越少。 能量 8、分析与研讨：下图是农业人工生态系统模式图，分析研究生态 系统的能量流动有何意义？ 研究生态系统的能量流动，可以 帮助人们合理有效的调整生态系 统中能量流动的关系，使能量 的流向对人类 最有益 的部分 的。实现对能量的 多级 利用， 大大提高能量的利用效率。
3、下图表示其生态系统中物质循环的过程，请分 析回答：
（1）图中表示的生理过程在实质上一致的有 ① ③ ④ . 水 （2）⑤表示的物质是 。B、C是生态系统中 消费者 的 。该生态系统中构成的食物链 是 A B C ，能够使光能流入该生态系统的生物 是图中的 。 A
4、根据下图回答问题：
大气中的CO2库
34 能量流动和物质循环
A．X1过程的完成必须依赖于一种具有双层膜结构的细胞器 B．X1过程吸收的CO2总量与Y1、Y2、Y3……及Z过程释放的 CO2总量相等 C．当该生态系统处于相对稳定的状态时，X3过程的能量值 约为X1过程的能量值的1%～4% D．Z1、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
3.生态金字塔——能量流动模型
类型 项目 能量金字塔 数量金字塔 生物量金字塔
形状
一般为正金字塔形， 有时会出现倒金字塔 形，如树上昆虫与鸟 的数量关系 生物个体数目在食物 链中随营养级升高而 逐级递减 每一营养级生物个体 的数目
特点
正金字塔形
正金字塔形
象征 含义 每一阶 含义
能量沿食物链流 动逐级递减 食物链中每一营 养级生物所含能 量的多少
物质循环的全球性
考点三：探究土壤微生物的分解作用 【实验原理】
(1)土壤中存在种类、数目繁多的细菌、真菌等微生物，它们在生态系 统中的成分为分解者。 (2)分解者的作用是将环境中的有机物分解为无机物，其分解速度与环 境中的温度、水分等生态因子相关。 案例1 实验假设 案例2
微生物能分解落叶使之腐烂 微生物能分解淀粉
生物量(现存生物 有机物的总质量) 沿食物链流动逐 级递减
每一营养级生物 的总生物量
4.能量流动的计算规律
例1：根据下图所表示的食物网, 结合能量流动的 特点进行计算:
猫头鹰
牧草
鼠
蛇
(1) 如果牧草固定了1000焦耳的能量, 则猫头鹰最少能获得 1 40 ______焦耳能量, 最多能获得______焦耳能量. (2)若猫头鹰要获得1千焦能量, 则至少消耗掉牧草所固定的 1000 25 ______千焦能量, 最多消耗牧草固定的______千焦能量.
生态系统的能量流动和物质循环.
食物链中每 一营养级生 物所含能量 的多少
每一营养级 生物个体的 数目
每一营养级 生物的总生 物量
(1)能量金字塔不会出现倒置现象。数量金字 塔在前一营养级的生物个体很大，而后一营 养级的生物个体很小时，会出现倒置现象。 如树林中，树、昆虫和食虫鸟个体数比例关系可形成如右 图所示的数量金字塔。
(2)在人工生态系统中因能量可人为补充，可能会使能量金字 塔呈现倒置状况。如人工鱼塘中生产者的能量未必比消费 者(鱼)多。天然生态系统则必须当能量状况表现为金字塔形 状时，方可维持生态系统的正常运转，从而维持生态系统 的稳定性。
养的人数将会
(增多、不变、减少)，理由
是
。
[课堂笔记] (1)玉米、鸡、牛、人之间的食物关系见答案。 (2)因人与鸡均食用玉米子粒，而牛食用玉米秸秆，且人还食 用鸡和牛，故人与鸡的种间关系为竞争和捕食，人与牛的种 间关系为捕食，而牛与鸡之间无竞争关系。 (3)该农场生态系统中的生产者为玉米，生产者(玉米)固定的 太阳能为流经生态系统的总能量。 (4)食物链越长，能量沿食物链流动时损耗越多，高营养级获 得的能量也就越少。改变用途的1/3玉米中的能量流入人体内 所经过的食物链延长，故人获得的总能量将减少。
[例1] (2009·全国卷Ⅰ)某种植玉米的农场，其收获的玉米
子粒既作为鸡的饲料，也作为人的粮食，玉米的秸秆则加
工成饲料喂牛，生产的牛和鸡供人食用。人、牛、鸡的粪
便经过沼气池发酵产生的沼气作为能源，沼渣、沼液作为
种植玉米的肥料。据此回答(不考虑空间因素)：
(1)请绘制由鸡、牛、玉米和人组成的食物网：
②由于能量流动是逐级递减的，能量流经每一营养 级时均有损耗，故食物链营养级环节越多，能量 损耗越大，欲减少能量损耗应缩短食物链。
9-4 生态系统能量流动和物质循环
第九单元 第四讲
生态系统的能量流动与物质循环
考点一：生态系统的能量流动
一、能量流动的概念
1.概念：生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。 （1）输入 源头：太阳能。 起点：从 生产者固定太阳能 开始。 总能量： 生产者固定的全部太阳能。
（2）传递 传递渠道： 食物链和食物网。 形式：有机物中的化学能
①定量不定时(在足够长的时间内能量的最终去路) a．自身呼吸消耗；b.流入下一营养级(最高营养级 除外)；c.被分解者分解利用。 ②定量定时：流入某一营养级的一定量的能量在一 定时间内的去路可有四条： a．自身呼吸消耗；b.流入下一营养级；c.被分解者 分解利用；d.未利用，即未被自身呼吸消耗，也未被下 一营养级和分解者利用，如果是以年为单位研究，这部 分的能量将保留到下一年，因此“未利用”是指在有限 的时间“还没来得及被利用的能量”。
能量传递效率与能量利用率的区别
下一个营养级同化的能量
1.能量传递效率=
上一个营养级同化的能量
（10％～20％）
2.能量利用率:通常考虑的是流入人体中的能量 占生产者能量的比值或流入最高营养级的能量 占生产者能量的比值。
考法二 能量流动效率复杂计算归类
1. 涉及一条食物链的能量流动的最值计算
设食物链为 A→B→C→D
能量流经第二营养级示意图
呼吸作用以热能形式散失
同化量
初级消费者 摄入量
用于生长、 发育、繁殖
粪便量
下一营养级 分解者分解 未利用
注意： ①入量=同化量＋粪便量
②消费者粪便中的能量不属于该营养级同化的能 量，属于上一营养级的能量
能 量 流 粪便
初级消费者 摄入
经
能量流动和物质循环
生产者→初级消费者→次级消费者→三级消费者→…
2、逐级递减：相邻两个营养级间的 能量传递效率为10％～20％
＝
下一营养级同化的能量 上一营养级同化的能量
×100%
能量为什么会逐级递减?
流入某一营养级的能量主要有以下去向:
①呼吸作用散失 ②分解者分解 ③未被利用 ④流入下一个营养级
能量金字塔：
低
高
微量
太阳能 生产者 ห้องสมุดไป่ตู้2.8 464.6
2.1
植食性动物
62.8
12.6
肉食性动物 12.6
未
293 18.8 96.3
29.3 7.5 5.0
固 定
呼吸作用 122.6
未利用 327.3
生态系统能量流动的特点
1、单向流动：不可逆
a.捕食关系 b.呼吸作用所产生的热能 不可逆转 不能被生物群落重复利用
者的量为y,那么x与y的关系可表示为( C )
A.y=90ax+10x B.y=25ax+5x C.y=20ax+5x D.y=100ax+10x
一、生态系统的物质循环
这里的物质是指？ 在哪两者之间循环？ 这里的生态系统是指？生物圈
生物 群落
组成生物体的化学元素 反复循环
无机 环境
特点： 全球性，循环性
能
营
量
养
级
高
低
数量金字塔
鸟 昆虫 树
生物量金字塔
生物量(现存生物有机物的总量) 沿食物链流动逐级递减
如海洋生态系统中，生产者浮游植物个体小，寿命短， 又会不断被浮游动物吃掉，因而某一时间调查到的浮游 植物生物量可能要低于其捕食者浮游动物的生物量。但 这并不是说流经生产者这一环节的能量比流经浮游动物 的要少。
能量流动 物质循环
3、（96上海）根据生态学原理，要使能量流经食物链的 总消耗量降到最低，人们应采取下列哪一种食物结构 A、以淡水养殖的鱼类为主 C、 以谷类和植物蛋白为主 B 、以家畜的肉类为主
C
D 、以禽类的肉和蛋白为主
4、（2004上海）如果一个人食物有1/2来自绿色植物， 1/4来自小型肉食动物，1/4来自羊肉，假如传递效率 10%，那么该人每增加1千克体重，约消耗植物 D
贴上标签 加等量的淀粉溶液
下列有关生态系统能量流动的叙述中，正确的是 A、一种蜣螂专以大象粪为食，则该种蜣螂最多能 获取大象所同化能量的20% B. 当狼捕食兔子并同化为自身的有机物时，能量 就从第一营养级流入第二营养级 C. 生产者通过光合作用合成有机物，能量就从非 生物环境流入生物群落 D. 生态系统的能量是伴随物质而循环利用的
单向 • 1、能量流动是______的
从生产者→初级消费者→次级消费者→三级消 费者→……不可逆转，不能循环。
逐级递减 2、能量流动是________的：传递率 为 _________。 10％～20％ 传递效率=
• 科学设计人工生态系统，合理调整能量流动关系， 对人类最有益的部分 使能量流向____________________
一、能量流动的概念和过程 1．概念：生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。
二、能量流动的过程
输入：能量的最终源头： 太阳能
生态系统的总能量：
生产者固定的太阳能的总量，是流 经这个生态系统的总能量。
传递： 能量沿着食物链（网）逐级流动 太阳光能 光合作用 化学能 转化：
呼吸作用
热能
散失： 各级生物的呼吸作用及分解者的分解 作用（呼吸），能量以热能散失
1、在自然界的物质循环中，对物质转化必不可
生态系统中的能量流动和物质循环
生态系统中的能量流动和物质循环生态系统是地球上的生命所需的一切条件的集合体，包括物理环境、化学环境和生物环境。
而生态系统中的能量流动和物质循环则是维持生态系统稳定性的关键因素。
能量流动是生态系统中最基本的过程之一。
从太阳照射到地球的那一刻开始，我们的星球就开始了一个奇妙的光合作用过程。
植物通过接受太阳光的能量，进行光合作用，把光能转化为化学能，进而转化为供其他生物使用的有机物质的能量。
这个过程不断重复，最终将有机物质转化为无机物质，并释放出能量。
然后微生物、动物、食肉动物等等一系列物种在这条过程中都有自己的角色，最终每个角色再将自己身上的物质和能量传递给下一个角色，从而完成了生态系统中的能量流动过程。
相比于能量流动，物质循环是一个更为复杂的过程。
在生态系统中，有机物质和无机物质是相互转换的，但是总体而言物质总量应该是相对稳定的。
物质循环一般指的是碳、氧、氮、水、磷等元素在生态系统中的再生过程。
以碳为例，碳是构成有机物质的必要元素之一，我们的身体、食物甚至是我们呼吸的空气都含有碳。
在CO2和O2交换的过程中，植物可以吸收CO2并转化为有机物质，而有机物质又进一步转换回CO2和H2O。
这是一个典型的碳循环过程。
生态系统中的物质循环非常复杂，每个生态系统都有自己的循环方式。
生态系统中的能量流动和物质循环是一体两面的过程，他们之间有着密不可分的联系。
能量是物质流动的先决条件，物质循环也需要能量驱动才能进行。
例如在氮循环过程中，能量是细菌进行氮转化和固定的必要因素。
又比如，植物在进行光合作用时需要水和二氧化碳的协同作用，同时需要太阳光作为能量来源。
没有其中任何一项因素，生态系统都无法保持正常的运转状态。
总的来说，生态系统中的能量流动和物质循环是相辅相成的。
它们维持了生态系统中的自然和谐，也维持了所有生命的存在。
而生态系统的稳定性又依赖于它们的平衡。
我们应该尽可能地保持生态系统的平衡，并加强对自然的保护和管理。
生态系统中物质循环和能量流动的特点
生态系统中物质循环和能量流动的特点
物质循环：
1. 生态系统中的物质循环是指物质在不断流动和转化的过程中，从一个环节流入另一个环节，最终回到原来的位置，形成一个闭合的循环系统。
2. 生态系统中的物质循环主要包括水循环、氮循环、磷循环和硫循环等。
3. 生态系统中的物质循环的主要特征是：物质在不断流动和转化的过程中，从一个环节流入另一个环节，最终回到原来的位置，形成一个闭合的循环系统。
能量流动：
1. 生态系统中的能量流动是指能量从一个环节流入另一个环节，最终回到原来的位置，形成一个闭合的循环系统。
2. 生态系统中的能量流动主要包括太阳能流动、风能流动、水能流动、地热能流动等。
3. 生态系统中的能量流动的主要特征是：能量从一个环节流入另一个环节，最终回到原来的位置，形成一个闭合的循环系统，从而保持生态系统的稳定性。
生态系统的能量流动和物质循环
生态系统的能量流动和物质循环生态系统是由生物群落和非生物环境组成的动态平衡系统，其中能量的流动和物质的循环是维持生态平衡的重要机制。
本文将着重介绍生态系统中能量流动和物质循环的过程，以及它们之间的相互关系和重要性。
一、能量流动能量是生态系统中的基本要素，它驱动着生态系统中各种生物活动的进行。
能量在生态系统中的转化和流动可以通过食物链来解释。
食物链是将生物按照它们在食物关系中的地位和相互间的相互作用关系组织起来的。
比如，一个典型的食物链可以由植物、草食动物、食肉动物构成。
在这个食物链中，能量从植物开始流动。
植物通过光合作用将太阳能转化为化学能，存储在其体内的有机物中。
当草食动物吃下植物时，植物体内的能量也被转移到了它们的体内。
随后，当食肉动物捕食草食动物时，能量又被传递给了食肉动物。
这样，能量就通过食物链逐级传递。
然而，能量在流动的过程中并不会完全转化。
根据生态学的能量流动规律，每个能量级之间只能保留约10%的能量，其余的能量会以热量的形式散失。
因此，由于能量转化效率的限制，食物链中的每个能量级数量都比前一个能量级少，从而形成生态系统中能量的流动和传递。
二、物质循环物质循环是生态系统中重要的生物地球化学过程，它包括了有机物和无机物的生物转化、迁移和再利用。
通常，物质循环可以通过碳循环、氮循环和水循环来说明。
碳循环是生态系统中最重要的物质循环之一。
通过光合作用，植物将大气中的二氧化碳转化为有机碳，然后通过呼吸作用释放出二氧化碳，使之再次进入大气。
这样，碳在大气和生物体之间持续循环。
此外，当植物和其他生物死亡后，它们的有机碳会通过分解或矿化的过程，再次回归到土壤中的无机碳汇中。
氮循环是生物体内氨基酸和蛋白质的形成和分解的过程。
在氮循环中，氮通过植物吸收后被转化为蛋白质，并且传递到其他生物体内。
当植物和动物死亡后，其体内的氮会被分解为氨气并释放到大气中，或被细菌转化为无机氮化合物并再次进入土壤。
这个过程使氮在大气、土壤和生物体之间循环。
生态系统物质循环和能量流动的关系
生态系统物质循环和能量流动的关系生态系统是指由生物群落、生物环境和非生物因素组成的一个综合体系，是一个相互作用、相互制约的整体。
生态系统中的物质循环和能量流动是生态系统中最为重要的两个过程，它们之间存在着密切的关系。
一、物质循环生态系统中的物质循环是指生物体内、生物体间和生物与非生物环境之间的物质转化和传递过程。
其中，碳、氮、磷等元素的循环是生态系统中最为重要的循环过程。
1.碳循环碳是生命体中的基本元素，是生态系统中最为重要的元素之一。
碳循环是指碳在大气、水、土壤和生物体之间的转化和传递过程。
碳循环的过程包括光合作用、呼吸作用、腐殖作用、化石燃料燃烧等。
在生态系统中，植物通过光合作用将二氧化碳和水转化成有机物质，同时释放出氧气。
而动物通过呼吸作用将有机物质转化成二氧化碳和水，同时释放出能量。
腐殖作用是指有机物质在土壤中被微生物分解的过程，产生的二氧化碳会被释放到大气中。
化石燃料燃烧是指化石燃料中的碳被氧化成二氧化碳和水，释放出能量。
2.氮循环氮是构成生命体的重要元素之一，也是生态系统中最为重要的元素之一。
氮循环是指氮在大气、土壤、水和生物体之间的转化和传递过程。
氮循环的过程包括固氮作用、氨化作用、硝化作用、脱氮作用等。
固氮作用是指将大气中的氮气转化成氨或有机氮的过程，这个过程主要由一些特殊的微生物完成。
氨化作用是指将氮气转化成氨的过程，这个过程主要在土壤中发生。
硝化作用是指将氨转化成亚硝酸和硝酸的过程，这个过程也在土壤中发生。
脱氮作用是指将土壤中的硝酸还原成氮气的过程，这个过程主要由一些特殊的微生物完成。
3.磷循环磷是生物体中的重要元素之一，也是生态系统中重要的元素之一。
磷循环是指磷在土壤、水和生物体之间的转化和传递过程。
磷循环的过程包括矿化作用、吸附作用、生物固定作用等。
矿化作用是指将有机磷转化成无机磷的过程，这个过程主要在土壤中发生。
吸附作用是指磷被土壤颗粒表面吸附的过程，这个过程可以减少磷的流失。
物质循环和能量流动
食物链和食物网
能量总量是 逐级递减
的。不易分解的有害 物质（如重金属）的质量分数是逐级递增 的。 （选填“逐级递减”、“逐级递增”、“不 变”）
化学物质 (CO2、O、N和其他物质)
.光能.
分解者
生产者
消费者
能量流动: 物质流动:
1、能量流动和物质循环之间有什么联系？ 2、能量在沿食物链流动的过程中为什么会不断减少？
非生物的
物质与能量： 生产者 (绿色植物) 消费者 (动物) 分解者 (细菌、真菌 等微生物)
水、大气、矿物质、 太阳能、热量
无机物转化 为有机物 直接、间接以 绿色植物为食
生 态 系 统
生物 成分
分解动植物遗体, 残落物和排泄物
1、在生态系统中， 是生态 系统中物质和能量流动的渠道。 2、在食物链中，有机物总量是 逐级递减 的。
2．识图作答：
1）写出①②③④的生理过程及⑤产生CO2的方式。 ① 光合作用 ② 呼吸作用 ③＿＿＿＿＿＿＿ 微生物分解作用
④ 呼吸作用 ⑤ 燃烧 . CO2 2）碳在无机环境与生物群落之间以＿＿形式进行循环。 绿色植物 3）碳循环中最简单的循环途径是在＿＿＿＿和大气之间
的循环。
3、右图所示，是某校研究性学习小组的同学模拟池塘 生态系统制作的一个封闭生态瓶，请根据图回答： 有阳光 1) 这个生态瓶应放在＿＿＿的地方，这样可以使金鱼 进行光合作用制造有机物，放出氧气 藻、绿萍＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 。 2)在这个生态瓶中,金鱼藻,绿萍为虾等提供＿＿和 食物 二氧化碳 ＿＿＿;虾等为绿萍等提供＿＿＿＿， 氧气 所以二者能共存。 3) 使金鱼藻、绿萍、虾和螺蛳 能长期生存，生态瓶中还必须有的 一种生物成分是＿＿＿＿。 分解者 4)生态瓶放置在明亮的窗台上，那 ＜ 么生态瓶中早晨时水溶液的PH_____ （＜、＞或＝）傍晚时水溶液的PH值。
物质循环与能量流动
物质循环与能量流动在自然界中，物质和能量的循环与流动是维持地球生态平衡的重要机制。
物质循环指的是地球上各种物质的不断转化与再利用，而能量流动则是指能量在生物圈中的传递和转化过程。
物质循环与能量流动紧密相连，相互作用，共同维持着地球上生物生存和繁衍的基本规律。
一、物质循环1. 地球上的物质循环地球上的物质循环主要包括水循环、碳循环、氮循环和矿物质循环等。
水循环是指地球上水分在大气、陆地和海洋之间不断循环的过程，包括蒸发、降水、融化和地下水运动等。
碳循环是指碳元素在地球大气、陆地、海洋和生物体内的相互转化和循环过程，其中包括二氧化碳的吸收和释放等。
氮循环是指氮元素在大气、土壤和生物体之间的转化和循环，包括固氮、脱氮和氮肥利用等过程。
矿物质循环主要是指岩石的风化和生物的吸收利用过程。
2. 物质循环的意义物质循环对地球上的生物圈起着重要的作用。
首先，物质循环保持了地球上各种物质的平衡，并使之能够持续地供应给生物使用。
其次，物质循环促进了生物间的相互依存和合作，形成了复杂的生态系统。
最后，物质循环还能够稳定地调节环境中的温度、湿度、光照等要素，创造适宜的生存条件。
二、能量流动1. 能量在生物圈中的传递能量在生物圈中主要通过食物链和食物网的形式传递。
食物链是指食物与被食物之间的直接关系，由食物的生产者、消费者和分解者组成。
食物网是指食物链之间相互交错和连接形成的复杂网络。
能量从食物链的下一级传递到上一级，直到最终达到食物链的顶端。
在传递过程中，能量会随着产生损耗，使得每个级别的生物所获取到的能量逐渐减少。
2. 能量流动的意义能量流动对生物圈中的生物生存和繁衍至关重要。
通过食物链和食物网的形式，能量得以从一个生物转移到另一个生物，维持着生物体内各种生命活动的进行。
同时，能量的流动也导致了生物之间的相互作用和竞争，促进了物种的进化和适应，维持了生物多样性和生态平衡。
三、物质循环与能量流动之间的关系物质循环与能量流动是密不可分的。
生物的生态与环境能量流动与物质循环
生物的生态与环境能量流动与物质循环生态学是研究生物与环境相互作用的科学，其中，环境能量流动和物质循环是生态系统中重要的过程。
本文将从能量流动和物质循环两个方面探讨生物在生态系统中的作用。
一、能量流动能量流动是生态系统中的基本过程。
太阳能是地球上所有生物能源的最主要来源。
通过光合作用，植物将太阳能转化为化学能，进而被传递给其他生物。
1. 能量的层级结构生物体在生态系统中形成了能量的层级结构，其中最底层是生产者。
生产者通过光合作用将太阳能转化为有机物，如植物通过光合作用合成的葡萄糖。
消费者则通过食物链或食物网获取能量。
第一级消费者是食草动物，它们吃植物。
第二级消费者是食肉动物，它们以食草动物为食。
依此类推，能量在生物之间传递，并逐渐减少。
2. 营养级之间的能量转化能量在生物之间的转化是不完全的，一部分能量通过代谢和呼吸失散为热能。
根据热力学第二定律，能量转化是不可逆的，能量在转化过程中会有一定损失。
这就是为什么生态系统中能量转化的效率相对较低的原因。
3. 生物的能量需求生物体在生态系统中需要获取足够的能量来生存和繁衍。
能量的需求与生物的种类、大小和活动水平有关。
大型捕食者通常需要更多的能量，因为它们需要更多的活动来追捕猎物。
相比之下，食草动物获取能量的效率相对较高。
二、物质循环物质循环是生态系统中物质元素在生物体、土壤和水体之间的传输与转化过程。
其中，碳循环、氮循环和水循环是最重要的循环过程。
1. 碳循环碳元素是构成生物体有机物的基本成分。
通过光合作用，植物将二氧化碳转化为有机物，释放出氧气。
在食物链中，有机物通过食物链的传递而流动，最终通过呼吸作用将碳释放到大气中。
此外，在地下埋藏的生物遗体经过化石燃料形成的地质作用后，再次释放出大量的碳。
2. 氮循环氮元素是构成蛋白质和核酸的重要成分。
氮循环包括氮的固定、氮的硝化、氮的还原和氮的脱氮等过程。
氮的固定是指将大气中的氮气转化为可以被生物利用的形式，如由一些细菌完成的氮的生物固定。
生态系统的能量流动和物质循环
能量沿食物
象征 含义 链流动过程 中具有逐级 递减的特性 食物链中每
升高而逐级
递减
物链流动逐
级递减
每一阶
含义
一营养级生
物所含能量 的多少
每一营养级
生物个体的 数目
每一营养级
生物的总生 物量
(1)能量金字塔不会出现倒置现象。数量金字 塔在前一营养级的生物个体很大，而后一营 养级的生物个体很小时，会出现倒置现象。 如树林中，树、昆虫和食虫鸟个体数比例关系可形成如右
量中，只有10%～20%的能量流入到下一个营养级。
计算方法为：能量传递率＝ ×100%。
4.生态金字塔类型
类型 项目
能量金字塔
数量金字塔
生物量金字塔
形状
特点
正金字塔形
一般为正金字塔 形，有时会出现 倒金字塔形
一般为正金字 塔形
类型 项目
能量金字塔
数量金字塔 生物个体数 目在食物链 中随营养级
生物量金字 塔 生物量(现存 生物有机物 的总量)沿食
得的能量也就越少。改变用途的1/3玉米中的能量流入人体内
所经过的食物链延长，故人获得的总能量将减少。
[答案] (1) (2)无 (3)玉米 它们所需食物资源不同(或牛食玉米秸秆、鸡吃 捕食与竞争 CO2 捕食 太阳能
玉米子粒)
(4)减少
改变用途的1/3玉米被鸡食用后，在鸡这一环
节散失了一部分能量，导致人获得的能量减少
[课堂笔记]
(1)玉米、鸡、牛、人之间的食物关系见答案。
(2)因人与鸡均食用玉米子粒，而牛食用玉米秸秆，且人还食 用鸡和牛，故人与鸡的种间关系为竞争和捕食，人与牛的种 间关系为捕食，而牛与鸡之间无竞争关系。 (3)该农场生态系统中的生产者为玉米，生产者(玉米)固定的 太阳能为流经生态系统的总能量。 (4)食物链越长，能量沿食物链流动时损耗越多，高营养级获
能量流动与物质循环
一、生态系统的能量流动生态系统能量流动示意图 1．补充图中标号代表的内容 甲：生产者，乙：初级消费者，丙：次级消费者，丁：呼吸作用，戊：分解者。
2．生态系统所需能量的最终来源：太阳能。
3．据图补充食物链中甲营养级能量的去向(1)通过自身呼吸作用以热能的形式散失。
(2)被下一营养级同化。
(3)残枝败叶、遗体残骸等被分解者分解。
(4)未被利用。
4．特点：单向流动和逐级递减。
5．能量传递效率相邻两个营养级的传递效率＝下一营养级同化量上一营养级同化量×100%。
一般能量传递效率为10%～20%。
6．研究意义(1)帮助人们科学规划、设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用。
(2)帮助人们合理地调整生态系统中的能量流动，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。
解惑 相邻两营养级之间能量传递效率只有10%～20%，因此食物链中营养级一般不超过4～5个。
消费者摄入的能量、同化的能量、输入的能量与粪便中的能量有什么关系？提示：同化的能量＝输入的能量＝摄入的能量－粪便中的能量。
二、生态系统的物质循环1．物质循环(1)概念：组成生物体的各种元素在生物群落与无机环境间不断地循环的过程。
(2)特点：全球性、反复利用、循环流动。
(3)与能量流动的关系：二者同时进行，相互依存，不可分割。
(4)意义：通过能量流动和物质循环使生态系统中的各种组成成分紧密地联系在一起，形成一个统一整体。
2．碳循环(1)碳在无机环境中的存在形式：CO 2和碳酸盐。
(2)碳在无机环境与生物群落之间的循环形式：CO 2(主要)。
(3)循环过程：碳从无机环境到生物群落是通过光合作用、化能合成作用实现的；从生物群落到无机环境则是通过动植物的细胞呼吸和微生物的分解作用实现的。
3．温室效应(1)形成原因：大量化学燃料的燃烧，大气中的CO 2含量迅速增加，打破了生物圈中碳循环的平衡。
(2)影响：导致气温升高，加快极地和高山冰川的融化，导致海平面上升，进而对人类和其他许多生物的生存构成威胁。
能量流动和物质循环【详解精解】
C)
A. 照射到该生态系统内所有植物体 叶面上的太阳能 B. 射进该系统的全部太阳能 C. 该系统全部生产者所固定的太阳 能的总量 D. 生产者传递给消费者的全部能量
跟踪反馈:
2.生态系统的能量金字塔中，构成塔基的 一般是( B ) A．初级消费者 C．次级消费者 B．生产者 D．分解者
3.初级消费者体内能量的去路不包括(
能量流动和物质循环的相互关系
能量流动 形 式 主要以有机物形式 物质循环 以无机物形式（基本元素）
（组成生物体的基本元素在生物 群落与无机环境间反复循环）
特 点 范 围
联 系
单向流动逐级递减 生态系统的各营养级
反复循环维持生态平衡
具全球生物圈
能量流动和物质循环二者相互伴随， 相辅相承，是不可分割的统一整体。
氨化作用
硝化 细菌
硝化作用
归纳： 1、大气中的氮气进入生物群落的途径？
生物固氮、高能固氮、工业固氮
2、生物群落中的氮素是以什么形式传递的呢？ 以有机氮形式来传递。
3、生物群落与无机环境之间以什么形式循环的？ 有何特点？
N2、NO3-、NH3
反复循环
4、氮循环中有哪几个主要的过程？ 1）固氮作用 2）有机氮合成作用 3）氨化作用 4）硝化作用 5）反硝化作用
B
)
A．用于自身的生长、发育和繁殖 B．被第一营养级的其他生物所获得 C．以热能的形式散失 D．被分解者分解释放到环境中去
4.根据生态学原理，要使能量流经食物链总消耗 最少，人们应采用哪种食物结构（ C ） A．以禽类、蛋类为主 B．以淡水养殖的鱼、虾为主 C．以谷物和植物蛋白为主 D．以猪肉等家畜肉类为主
生产者所固定的太阳 3.流经生态系统总能量： 2.能量流动的起点和渠道是什么？ 能的总量(约占1%)
生态系统的能量流动和物质循环
2．逐级递减 (1)每个营养级的生物总有一部分能量不能被下一营养级 利用。 (2)各个营养级的生物都会因细胞呼吸消耗相当大的一部 分能量，供自身利用和以热能形式散失。 (3)各营养级中的能量都要有一部分流入分解者。 特别提醒 由于重金属、DDT等农药在营养级中不被分解，故沿能 量流动逐级递增，此现象被称为生物的富集。
类型
项目
能量金字塔
数量金字塔
生物量金字塔
形状
特点
一般呈 正金字塔形
能量沿食物链 流动过程中具 有逐级递减的 特性
一般为 正金字塔形
生物个体数目 在食物链中随 营养级升高而 逐级递减
一般呈 正金字塔形
生物量(现存生 物有机物的总质 量)沿食物链流生物所 含义 含能量的多少
若美洲狮的食物 2/3 来自鹿，其余来自浣熊，则一只美洲狮体 重每增加 3kg，至少需要消耗青草____________kg。 【解析】 至少需消耗青草量应为： 1/3×3÷ 20%÷ 20%÷ 20%＋ 2/3×3÷ 20%÷ 20%＝125＋50＝175(kg)。 【答案】 175 正确解答本题的关键是弄清食物链中的食物比
1．定量不定时分析：流入某一营养级的一定量的能量在足够 长的时间内的去路可有三条： (1)自身呼吸消耗；(2)流入下一营养级；(3)被分解者分解 利用。但这一定量的能量不管如何传递，最终都以热能形 式从生物群落中散失，生产者源源不断地固定太阳能，才 能保证生态系统能量流动的正常进行。
2．定量定时分析：流入某一营养级的一定量的能量在一定时 间内的去路可有四条：(1)自身呼吸消耗；(2)流入下一营养 级；(3)被分解者分解利用；(4)未被自身呼吸消耗，也未被 下一营养级和分解者利用，即“未利用”。如果是以年为 单位研究，第(4)部分的能量将保留给下一年。
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输入 、_______ 传递 、 生态系统中能量的______ 转化 和_________ 散失 的过程，称为生态系统 ________ 的能量流动。
二、能量流动的过程
太阳
呼吸散失 遗体、 分解者 用于生长、 残枝败叶 发育、繁殖 初级消费者摄食
生产者固定的 太阳能总量
能量流经第一营养级
96.3
植食性动物 12.6 62.8
18.8 29.3
293
呼吸作用 122.6
未利用 327.3
生态系统能量流动的特点
1、单向流动：不可逆
a.捕食关系 不可逆转 b.呼吸作用所产生的热能 不能被生物群落重复利用
生产者→初级消费者→次级消费者→三级消费者→„
2、逐级递减：相邻两个营养级间的 能量传递效率为10％～20％
C.y=20ax+5x里的物质是指？ 在哪两者之间循环？ 这里的生态系统是指？生物圈
生物 群落
组成生物体的化学元素 反复循环
无机 环境
特点： 全球性，循环性
参与循环的物质： 不是指由C、H、O、N、P、S等这些 元素组成的糖类、脂肪和蛋白质等生物 体内所特有的物质，也不是单质，而是C、 H、O、N、P、S等元素。
（7）碳循环异常导致结果： 温室效应
温室效应
1.温室气体： CO2过多 2.CO2增多的原因 化学燃料的大量燃烧（主要）
森林、草原等植被的破坏
3.缓解措施 减少化学燃料燃烧，开发新能源
增大植被面积
能量流动与物质循环的关系
生产者
用呼 吸 作
无机环境 消费者
光 合 作 用
遗体和粪便
分解者
【例8】判断:A B C D分别代表生产者,消费 者,分解者和大气中的CO2中的哪一种?
A A D D B B
C C
A B C D
生产者
消费者 分解者 大气中的CO2
注：只有生产者与无机环境之间的传递是双向的
【例9】如图表示某生态系统中4种成分之间的关系，叙述正确的是
A
A. 甲同化的能量一部分因细胞呼吸而散失，另一部分用 于自身的生长、发育和繁殖。 B. 乙１→乙２…中所包含的所有种群构成了该生态系统 的营养结构 C. 丙中有自养型生物 D. 甲同化的总能量等于乙和丙的总能量之和
呼吸
者
能量流动过程小结
输入： 能量流动的起点： 生产者固定太阳能 流经生态系统的总能量： 生产者固定的太阳能的总量 传递： 渠道： 食物链（网） 形式： 有机物中的化学能 呼吸作用 转化： 太阳能 光合作用 化学能 热能 散失： 各级生物的 呼吸作用 及分解者的 分解作用 （呼吸作用，能量以热能散失）
三、能量流动和物质循环的关系
能量流动 形式 过程 范围 特点 联系 主要以有机物形式 物质循环 主要以无机物形式
沿食物链（网）单向流动 在无机环境与生物群落之间反复循环
生态系统各营养级
全球（生物圈）
单向流动，逐级递减 全球性、反复循环 是生态系统主要功能，同时进行，相互依存，不可分割
动力 载体；能量是物质循环的____ 物质是能量的_____ 。
A.1/75千克 B．3/125千克 C.6/125千克 D．1/550千克 思考：若螳螂全部迁走，则黄雀的数量最终会 怎样？为什么?
【例7】在如图所示的食物网中,a表示动物性食 物所占比例,若要使鸟体重增加x,至少需要生产
者的量为y,那么x与y的关系可表示为(
A.y=90ax+10x
C)
B.y=25ax+5x
C
C
A.恒温动物的④/③值一般高于变温动物 B.哺乳动物的③/①值一般为10%-20% C.提高圈养动物生长量一般需提高③/②值 D.食肉哺乳动物的③/②值一般低于食草哺乳动物
【例6】根据图示的食物网，若黄雀的全部同化 量来自两种动物，蝉和螳螂各占一半，则当绿色 植物增加1千克时，黄雀增加体重最多是( A )
如海洋生态系统中，生产者浮游植物个体小，寿命短， 又会不断被浮游动物吃掉，因而某一时间调查到的浮游 植物生物量可能要低于其捕食者浮游动物的生物量。但 这并不是说流经生产者这一环节的能量比流经浮游动物 的要少。
【例4】如图是某一个湖的能 量金字塔，相关描述不正确的 是 B A．A、B、C、D分别表示不同的营养级 B．A、B、C、D之间可以形成一条A到D的食物链 C．A、B、C、D的大小分别表示不同的营养级所 得到的能量 D．A、B、C、D的大小变化体现了能量流动的特 点是逐级递减
【例2】如图是能量流动的图解，对此图理解不正确的是
D
A．图中方框的大小可表示该营养级生物所具有能量的相对值 B．图中C所具有的能量为B的10%～20% C．图中A表示流经该生态系统的总能量 D．图中A具有的能量是B、C、D的能量之和
【例3】下图表示某草原生态系统中能量流动图解，①～④表相关过程能 量流动量。下列有关叙述正确的是
CO2
生物 群落
有机物
小结 （1）碳循环的主要形式： CO2 （2）碳在自然界中的存在形式：CO2 和碳酸盐 （3）碳在生物体内的存在形式： 含碳有机物 （4）碳进入生物群落的主要途径：光合作用
（5）碳在生物群落之间传递途径： 食物链（网） ①生物的呼吸作用 （6）碳进入大气的途径：
②分解者的分解作用 ③化学燃料的燃烧
四、研究能量流动的意义
1、实现对能量的多级利用和物质的循环利用，大 大提高能量的利用率 “桑基鱼塘” 设计生态农业的原理：物质循环再生，能量多级利用 2、合理调整生态系统中的能量流动关系，使能量 持续高效地流向对人类最有益的部分 农田除杂草，灭虫、灭鼠、剪枝 合理确定草场的载畜量
【例5】以下表示动物利用食物的过程。正确的分析是
碳循环
分 解 者 的 分 解 作 用 用光 合 作
二、实例——碳循环
微 生 物 的 分 解 作 用
（ 化 能 合 成 作 用 ）
大气中的二氧化碳库
光 合 作 用 呼 吸 作 用 呼 吸 作 用
燃 烧
植物
摄食
动物
化 学 燃 料
动植物遗体和排出物
无机 光合作用、化能合成作用 环境 呼吸作用、微生物分解、燃烧
下一营养级同化的能量 ＝ 上一营养级同化的能量 ×100%
能量为什么会逐级递减?
流入某一营养级的能量主要有以下去向: ①呼吸作用散失 ②分解者分解 ③未被利用 ④流入下一个营养级
能量金字塔：
数量金字塔
低
能 量
高
高 营 养 级 低
鸟 昆虫 树
生物量金字塔
生物量(现存生物有机物的总量) 沿食物链流动逐级递减
【例1】 在一年中兔子的摄食量为U，同化量为P，粪便量 为S，呼吸量为R，遗体残骸量为M，被摄食量为U'。 则一年中，兔子种群增长量为 U－S－R－M－U' 。
生态系统的能量流动图解
呼吸 生产者 (植物) 呼吸
初级消费者 (植食动物)
呼吸
次级消费者 (肉食动物)
呼吸
三级消费者 (肉食动物)„
分
解
能量流经第二营养级示意图 粪便 初级消费者
摄入
分 解 者 利 用
同化量即为该营养级的总能量， =摄入量—粪便中的能量
初级消费者 同化
遗体
残骸
用于生长 发育和繁殖 次级消费者 摄入
呼 吸 散 失
同化作用：生物体把从外界环 境中获取的物质转变成自身物 质，并且储存能量的过程。
呼吸
散失
初级消费者粪便中的 能量是指生产者流向 分解者的能量
D
A.①是流入该生态系统的总能量 B.分解者获得的能量最少 C.图中②/①的比值代表草→兔的能量传递效率 D.③和④分别属于草和兔同化量的一部分
三、能量流动的特点
赛达伯格湖的能量流动 P95资料分析
12.5
分解者 14.7
2.1
微量 肉食性动物 12.6 7.5 5.0
太阳能 未 固 定
生产者 62.8 464.6