第12章 第33讲 物质循环和能量流动

1、12生态系统生态系统第第 讲讲31.能量流动能量流动（ 1 ） 概 念概 念 ： 生 态 系 统 中 能 量 的： 生 态 系 统 中 能 量 的 是是 的过程。的过程。（2）过程过程：起点：从起点：从 开始。开始。数量：流经生态系统的总能量，数量：流经生态系统的总能量，是是。输入、传递、转化和散失输入、传递、转化和散失生产者固定的太阳能生产者固定的太阳能生产者所固定的全部太阳能生产者所固定的全部太阳能4途径：每个营养级所具有的能量一途径：每个营养级所具有的能量一般流向般流向3个方面：一部分用于该营养级生物个方面：一部分用于该营养级生物本身的本身的；一部分随着遗体和残骸等；一部分随着遗体和残骸

2、等被分解者分解后以被分解者分解后以的形式释放出来；还的形式释放出来；还有一部分是被有一部分是被的生物摄入的生物摄入体内。体内。生命活动生命活动热能热能下一个营养级下一个营养级5(3)特点特点：生产者生产者初级消费者初级消费者次次级消费者级消费者(一般不超过一般不超过5个营养级个营养级)：传递效率为传递效率为；可绘制成可绘制成；在生态系统中，营养级；在生态系统中，营养级越越，在能量流动过程中消耗的能量越多。，在能量流动过程中消耗的能量越多。(4)研究目的研究目的：帮助人们科学规划、设计：帮助人们科学规划、设计，使能量得到最有效的利用；设法调整生态，使能量得到最有效的利用；设法调整生态系 统 的

3、能 量 流 动 关 系 ， 使 能 量 流 向系 统 的 能 量 流 动 关 系 ， 使 能 量 流 向的方向。的方向。单向流动单向流动逐级递减逐级递减10%20%能量金字塔能量金字塔多多人工生态系统人工生态系统对人类有益对人类有益62.物质循环物质循环（1）概念：地球上最大的生态系统）概念：地球上最大的生态系统是是物质循环指组成生物体内的物质循环指组成生物体内的.是等元素在生态系统的是等元素在生态系统的和和.之间形成的反复循环运动，又称为生物之间形成的反复循环运动，又称为生物 。生物圈生物圈C、H、O、 N、P、S无机环境无机环境生物群落生物群落地球化学循环地球化学循环7（2）过程：）过程：

4、(以碳循环为例以碳循环为例)碳循环是指碳在生物群落和无机环境碳循环是指碳在生物群落和无机环境之间是以之间是以 的形式进行的循环；的形式进行的循环；起点：开始于绿色植物，通过使起点：开始于绿色植物，通过使是是CO2从大气中进入生物群落；从大气中进入生物群落；产生产生CO2的途径有三条：的途径有三条： ；动植物动植物 ，三是，三是 ；CO2光合作用光合作用微生物分解微生物分解呼吸作用呼吸作用化石燃料的燃烧化石燃料的燃烧8生物圈碳循环平衡的保护措施：要生物圈碳循环平衡的保护措施：要保持大气中保持大气中CO2浓度在浓度在0.03 %左右，可以通左右，可以通过过 ，迅速吸收大气中，迅速吸收大气中CO2；

5、还可以通过改造厂房、燃油工具和减少汽车还可以通过改造厂房、燃油工具和减少汽车尾气排放量等措施减少尾气排放量等措施减少CO2的排放量。的排放量。(3)特点：具特点：具，反复出现，循，反复出现，循环流动。环流动。大力植树造林大力植树造林全球性全球性93.能量流动和物质循环的关系能量流动和物质循环的关系比较比较项目项目能量流动能量流动物质循环物质循环相同相同点点沿着共同的渠道沿着共同的渠道.一起运行一起运行不不同同点点运行运行形式形式以以.形式流动形式流动以以形式流动如形式流动如碳循环是以碳循环是以CO2的形式的形式进行的循环进行的循环特点特点 (不循环不循环).范围范围生态系统的生态系统的.之间之

6、间.食物链食物链(网网)有机物有机物无机物无机物单向传递单向传递往复循环往复循环各营养级各营养级全球性全球性10比较项目比较项目能量流动能量流动物质循环物质循环联系联系彼此依存，不可分割。生态系统的能量流动彼此依存，不可分割。生态系统的能量流动是随着是随着同时进行的；同时进行的；作为能作为能量的载体，量的载体，作为动力，非生物的物质作为动力，非生物的物质和能量、生产者、消费者、分解者，正是通和能量、生产者、消费者、分解者，正是通过能量流动和物质循环，才能够紧密地联系过能量流动和物质循环，才能够紧密地联系在一起，形成一个统一的整体在一起，形成一个统一的整体生态系统生态系统( (如下图如下图) )

7、物质循环物质循环物质物质能量能量11 4.信息传递信息传递 (1)种类种类:_。 (2)信息传递在生态系统中的作用：信息传递在生态系统中的作用： _。 _。物理信息、化学信息和行为信息物理信息、化学信息和行为信息 生命活动的正常进行，离不开信息生命活动的正常进行，离不开信息的作用的作用 生物种群的繁衍，离不开信息的传递生物种群的繁衍，离不开信息的传递 12 _。 (3)信息传递在农业生产中的应用：信息传递在农业生产中的应用： _。 _。信息还能够调节生物的种间关系，信息还能够调节生物的种间关系，维持生态系统的稳定维持生态系统的稳定提高农产品或畜产品的产量提高农产品或畜产品的产量 对有害动物进行

8、控制对有害动物进行控制 131.能量的传递能量的传递能量在沿着食物链从一个种群流动到另能量在沿着食物链从一个种群流动到另一种群时，需要考虑能量被利用和未被利用等一种群时，需要考虑能量被利用和未被利用等多方面的能量值，以某动物种群捕食种群多方面的能量值，以某动物种群捕食种群A为为例，可用下图表示。例，可用下图表示。14(1)几乎所有生态系统的能量源头都是太几乎所有生态系统的能量源头都是太阳能。植物光合作用固定的能量减去呼吸作阳能。植物光合作用固定的能量减去呼吸作用消耗的能量，才是能够为下一营养级消费用消耗的能量，才是能够为下一营养级消费的能量；的能量；(2)能量沿着食物链流动时，每一营养级能量沿

9、着食物链流动时，每一营养级都有输入、传递、转化和散失的过程；都有输入、传递、转化和散失的过程；(3)生物的遗体残骸是分解者能量的来源生物的遗体残骸是分解者能量的来源;(4)能量流动具有单向流动和逐级递减两能量流动具有单向流动和逐级递减两个显著特点。个显著特点。152.与能量流动有关的计算与能量流动有关的计算（1）若一食物网中，已知最高营养级增）若一食物网中，已知最高营养级增重为重为N：要求最多需要第一营养级多少时，按要求最多需要第一营养级多少时，按最长食物链，最低传递效率最长食物链，最低传递效率(10%)计算；计算；要求至少需要第一营养级多少时，按要求至少需要第一营养级多少时，按最短食物链，最

10、高传递效率最短食物链，最高传递效率(20%)计算。计算。16(2)若一食物网中，已知第一营养级增重为若一食物网中，已知第一营养级增重为：要求最高营养级最多获得多少能量时，要求最高营养级最多获得多少能量时，按最短食物链，最高传递效率按最短食物链，最高传递效率(20%)计算；计算；要求最高营养级最少获得多少能量时，要求最高营养级最少获得多少能量时，按最长食物链，最低传递效率按最长食物链，最低传递效率(10%)计算。计算。17 当一条蛇捕食了一只青蛙后，从当一条蛇捕食了一只青蛙后，从生态学角度看，下列叙述正确的是生态学角度看，下列叙述正确的是()A.完成了物质循环完成了物质循环B.蛇破坏了生态平衡蛇

11、破坏了生态平衡C.青蛙不能适应环境青蛙不能适应环境D.青蛙的能量流向了蛇青蛙的能量流向了蛇D18考查生态系统中的能量流动。当考查生态系统中的能量流动。当一条蛇捕食了一只青蛙后，青蛙体内的部分一条蛇捕食了一只青蛙后，青蛙体内的部分能量就顺着食物链流到了下一个营养级能量就顺着食物链流到了下一个营养级（蛇）。这个过程只是生态系统中物质循环（蛇）。这个过程只是生态系统中物质循环的一部分，生态系统就是靠复杂的食物链和的一部分，生态系统就是靠复杂的食物链和食物网来维持其稳定性，所以捕食关系不会食物网来维持其稳定性，所以捕食关系不会破坏生态系统的稳定性。破坏生态系统的稳定性。19某草原上长期生活着兔、狐和狼

12、，某草原上长期生活着兔、狐和狼，形成一个相对平衡的生态系统。经测定各种形成一个相对平衡的生态系统。经测定各种生 物 所 含 的 能 量 如 下 表 能 量 单 位 ：生 物 所 含 的 能 量 如 下 表 能 量 单 位 ：kJ/(km2a)。生物生物种类种类草草兔兔狐狐狼狼所同所同化能化能量量9.51091.51090.171090.210920根据上表分析不恰当的是根据上表分析不恰当的是()A.狐属于次级消费者狐属于次级消费者B.兔所同化的能量不包括其粪便中的能量兔所同化的能量不包括其粪便中的能量C.流经生态系统的总能量不超过流经生态系统的总能量不超过9.5109 kJ/(km2a)D.狼

13、所占的营养级一定比狐高狼所占的营养级一定比狐高D21本题主要考查生态系统的营养结构，本题主要考查生态系统的营养结构，能量流动的过程、特点等知识的理解能力，要能量流动的过程、特点等知识的理解能力，要求学生能把握好三者之间的内在联系，通过比求学生能把握好三者之间的内在联系，通过比较、分析与综合对选项作出判断。较、分析与综合对选项作出判断。22常错选常错选B，主要是没有理解同化作用的，主要是没有理解同化作用的含义：生物体从外界环境中吸取物质含义：生物体从外界环境中吸取物质,并把它并把它们建造成为自身的组成物质的过程们建造成为自身的组成物质的过程,称为同化称为同化作用。所以动物的粪便中所储存的能量是前

14、作用。所以动物的粪便中所储存的能量是前一营养级的能量。有部分学生对营养级与消一营养级的能量。有部分学生对营养级与消费者的层次发生混淆错误选择了费者的层次发生混淆错误选择了A选项。流选项。流经生态系统的总能量就是生产者所固定的总经生态系统的总能量就是生产者所固定的总能量，能量，C答案合理。在分析狼和狐的营养级答案合理。在分析狼和狐的营养级时，应该指导学生从它们所同化的能量的多时，应该指导学生从它们所同化的能量的多少出发，由于它们同化的能量值接近，所以少出发，由于它们同化的能量值接近，所以狼所占的营养级不一定比狐高。狼所占的营养级不一定比狐高。23下列有关生态系统能量流动的叙述下列有关生态系统能量

15、流动的叙述中，不正确的是中，不正确的是()A.能量只能由较低营养级流向较高营养级能量只能由较低营养级流向较高营养级B.食物链越短，可供养的消费者越多食物链越短，可供养的消费者越多C.食物链中初级消费者越多，次级消费者食物链中初级消费者越多，次级消费者获得的能量越少获得的能量越少D.营养级越多，散失的能量越多营养级越多，散失的能量越多C24下图为某生态系统中能量传递示意下图为某生态系统中能量传递示意图，请回答：图，请回答：(1)流经此生态系统的总能量是流经此生态系统的总能量是 kJ。 125025(2)从从A到到B和从和从B到到C的能量传递效率分的能量传递效率分别为别为 和和 。(3)欲使欲使C

16、增加增加3kg，至少需，至少需A kg。(4)能够保证此生态系统进行生物地化能够保证此生态系统进行生物地化循环正常进行的是图中的循环正常进行的是图中的 。16%15%125A和和D26流经生态系统的总能量是该生态系统流经生态系统的总能量是该生态系统中生产者所固定的太阳能的总量，题中中生产者所固定的太阳能的总量，题中A是生是生产者，其固定的总能量为：产者，其固定的总能量为：175+200+8751250kJ。这部分能量通过生产者流向三个方向：。这部分能量通过生产者流向三个方向：一是生产者本身生命活动的消耗；二是枯枝败一是生产者本身生命活动的消耗；二是枯枝败叶和死亡后的尸体被微生物分解而将其能量释

17、叶和死亡后的尸体被微生物分解而将其能量释放；三是被下一个营养级的生物所同化。在高放；三是被下一个营养级的生物所同化。在高中生物教材上能量沿食物链的传递效率为中生物教材上能量沿食物链的传递效率为1020是一个平均效率，在不同的食物链和是一个平均效率，在不同的食物链和在同一条食物链的不同营养级之间的具体传递在同一条食物链的不同营养级之间的具体传递效率不一定是相同的，要用具体的数值来做具效率不一定是相同的，要用具体的数值来做具体的计算。体的计算。27在本题中能量从在本题中能量从A传到传到B的传递效的传递效率为：率为：从从B传到传到C的传递效率为的传递效率为20020016%16%1752008751

18、75200875= =+。；303016%16%58301125830112= =+28在计算在计算C增增3kg至少需要消耗至少需要消耗A多少多少kg时，应按实际的传递效率计算，即时，应按实际的传递效率计算，即3kg1516=125kg。在一个生态系统中生产者。在一个生态系统中生产者是主要的成分，因为它能将光能转变成化学是主要的成分，因为它能将光能转变成化学能并让其流入生态系统的生物群落中，并把能并让其流入生态系统的生物群落中，并把无机物转变成有机物，使无机物进入生物群无机物转变成有机物，使无机物进入生物群落。一个生态系统中不可缺少的成分还有分落。一个生态系统中不可缺少的成分还有分解者，因它能

19、将动植物尸体、残落物和排泄解者，因它能将动植物尸体、残落物和排泄物中复杂的有机物转变成简单的无机物，使物中复杂的有机物转变成简单的无机物，使其重新回到无机环境中，从而使物质循环得其重新回到无机环境中，从而使物质循环得以顺利进行。以顺利进行。29请据图回答：请据图回答：(1)该生态系统中主要成分是该生态系统中主要成分是 .是是，细菌属于，细菌属于 ，共有捕食链，共有捕食链条。条。(2)大气中的大气中的N2主要通过生物固氮进入植物主要通过生物固氮进入植物体内。体内。NH3可经可经 (填生物名称填生物名称)的作用，的作用，形成硝酸盐供植物利用，形成硝酸盐供植物利用，C在生物群落中的流动在生物群落中的

20、流动形式是形式是。生产者生产者(绿色植物绿色植物)分解者分解者3硝化细菌硝化细菌含碳有机物含碳有机物30(3)蛇占有的营养级是蛇占有的营养级是。若一种生物的全部同化量来自两种前一营养级若一种生物的全部同化量来自两种前一营养级的生物，且各占一半，那么蛇要净增重的生物，且各占一半，那么蛇要净增重1kg，则，则最多需要消耗绿色植物最多需要消耗绿色植物kg。(4)若要增强该生态系统的稳定性，可采取若要增强该生态系统的稳定性，可采取的措施有的措施有，理由是，理由是.是是.是是。第四、第五营养级第四、第五营养级3250增加生物的种类增加生物的种类越多，生态系统的营养结构就越复杂，生态越多，生态系统的营养结

21、构就越复杂，生态系统也就越稳定系统也就越稳定生物的种类生物的种类31图解表示了一个生态系统的组成图解表示了一个生态系统的组成及各成分间的关系。生态系统的主要组成及各成分间的关系。生态系统的主要组成部分是生产者和分解者。图中共有部分是生产者和分解者。图中共有3条食物条食物链：绿色植物链：绿色植物蝉蝉螳螂螳螂黄雀黄雀蛇、绿蛇、绿色植物色植物蝉蝉螳螂螳螂蛇和绿色植物蛇和绿色植物蝉蝉黄雀黄雀蛇，其中蛇占有蛇，其中蛇占有2个不同的营养级。个不同的营养级。若蛇增重若蛇增重1kg，则需消耗螳螂和黄雀各，则需消耗螳螂和黄雀各0.5kg。32根据能量流动的传递规律，消耗根据能量流动的传递规律，消耗最多的绿色植物

22、时的传递效率是最多的绿色植物时的传递效率是10%，可计，可计算出消耗绿色植物算出消耗绿色植物3250kg。土壤中的。土壤中的NH3经经过硝化细菌的作用，形成硝酸盐供植物利用，过硝化细菌的作用，形成硝酸盐供植物利用，C在生态系统中循环形式是在生态系统中循环形式是CO2，在生物群，在生物群落中的流动形式是含碳有机物。生态系统的落中的流动形式是含碳有机物。生态系统的稳定性取决于生态系统内生物的种类，生物稳定性取决于生态系统内生物的种类，生物种类越多，生态系统的抵抗力稳定性越高，种类越多，生态系统的抵抗力稳定性越高，反之越低。所以增加生态系统中生物的种类反之越低。所以增加生态系统中生物的种类可提高生态

23、系统的稳定性。可提高生态系统的稳定性。33 【真题真题1】(08广东广东)关于碳循环的叙述，关于碳循环的叙述，错误的是错误的是( ) A产生温室气体产生温室气体 B需要能量驱动需要能量驱动C不依赖于水不依赖于水 D具有全球性具有全球性34 【解析解析】碳循环是以碳循环是以CO2的形式进行循环。的形式进行循环。大气中大气中CO2浓度增高，形成温室效应，会导致浓度增高，形成温室效应，会导致气温过高，温室气体就是气温过高，温室气体就是CO2；吸收大气中；吸收大气中CO2的光合作用过程需要光能驱动，也需要水，的光合作用过程需要光能驱动，也需要水，生物通过呼吸作用过程释放生物通过呼吸作用过程释放CO2到

24、大气中也需到大气中也需要水参与。要水参与。 本题直接考查教材中碳循环的模式，综合本题直接考查教材中碳循环的模式，综合考查与细胞代谢相关的内容，还与温室效应等考查与细胞代谢相关的内容，还与温室效应等社会热点问题联系，要求考生具有良好的知识社会热点问题联系，要求考生具有良好的知识综合能力。综合能力。 C35 【真题真题2】(09全国卷全国卷)某种植玉米的农场，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、鸡的粪便经过沼的牛和鸡供人食用。人、牛

25、、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。据此回答为种植玉米的肥料。据此回答(不考虑空间因素不考虑空间因素)： (1)请绘制由鸡、牛、请绘制由鸡、牛、玉米和人组成的食物网：玉米和人组成的食物网： 36 (2)牛与鸡之牛与鸡之_(有、无有、无)竞争关系，理由竞争关系，理由是是_。人与鸡的种间关系是。人与鸡的种间关系是_，人与牛的种间关系是，人与牛的种间关系是_。 (3)流经该农场生态系统的总能量来自流经该农场生态系统的总能量来自_所固定的所固定的_，无机环境中的碳以，无机环境中的碳以_形形式进入该人工群落。式进入该人工群落。

26、无无它们所需食物资源不同它们所需食物资源不同(或牛食玉米秸秆、或牛食玉米秸秆、鸡吃玉米子粒鸡吃玉米子粒)捕食与捕食与竞争竞争捕食捕食玉米玉米太阳能太阳能CO2 37 (4)假设该农场将生产玉米的假设该农场将生产玉米的1/3作为饲料养作为饲料养鸡，鸡，2/3供人食用，生产出的鸡供人食用。现调供人食用，生产出的鸡供人食用。现调整为整为2/3的玉米养鸡，的玉米养鸡，1/3供人食用，生产出的鸡供人食用，生产出的鸡仍供人食用。理论上，该农场供养的人数将会仍供人食用。理论上，该农场供养的人数将会_ (增多、不变、减少增多、不变、减少)，理由是，理由是_。减少减少改变用途的改变用途的1/3玉米被鸡食用后，在

27、鸡这一环节散失了一部玉米被鸡食用后，在鸡这一环节散失了一部分能量，导致人获得的能量减少分能量，导致人获得的能量减少38 【解析解析】(2)根据对种间关系的认识，容易根据对种间关系的认识，容易判断出牛与鸡之间不具有竞争关系，因为牛食判断出牛与鸡之间不具有竞争关系，因为牛食玉米秸秆而鸡吃玉米子粒；人与鸡之间则既有玉米秸秆而鸡吃玉米子粒；人与鸡之间则既有捕食关系又有竞争关系，因为玉米子粒既作为捕食关系又有竞争关系，因为玉米子粒既作为鸡的饲料，也作为人的粮食；人与牛之间则属鸡的饲料，也作为人的粮食；人与牛之间则属于捕食关系，不存在竞争关系，因为牛食玉米于捕食关系，不存在竞争关系，因为牛食玉米秸秆而人吃

28、玉米子粒或牛肉。秸秆而人吃玉米子粒或牛肉。39 (3)流经生态系统的总能量是来自生产者所流经生态系统的总能量是来自生产者所固定的太阳能。在该农场生态系统中，生产者固定的太阳能。在该农场生态系统中，生产者只有玉米，不考虑杂草等绿色植物。有的考生只有玉米，不考虑杂草等绿色植物。有的考生不能够从具体事例出发，犯主观唯心主义的错不能够从具体事例出发，犯主观唯心主义的错误，想当然地认为，农田中也有杂草，因此误误，想当然地认为，农田中也有杂草，因此误答为生产者或绿色植物。碳在生物群落与无机答为生产者或绿色植物。碳在生物群落与无机环境之间的循环主要是以二氧化碳的形式进行环境之间的循环主要是以二氧化碳的形式进

29、行的。有的考生根据课堂讲授内容，答案为二氧的。有的考生根据课堂讲授内容，答案为二氧化碳和碳酸盐，应该视为正确答案，因为题目化碳和碳酸盐，应该视为正确答案，因为题目本身并没有说明本身并没有说明“主要形式主要形式”。40 (4)生态系统的能量流动是沿着食物链和食生态系统的能量流动是沿着食物链和食物网这种渠道进行的，其传递的特点是单向流物网这种渠道进行的，其传递的特点是单向流动、逐级递减。当改变用途的动、逐级递减。当改变用途的1/3玉米被鸡食玉米被鸡食用后，在鸡这一环节散失了一部分能量，导致用后，在鸡这一环节散失了一部分能量，导致人获得的能量减少，因此该农场供养的人数将人获得的能量减少，因此该农场供养的人数将会减少。会减少。41【真题真题3】(08江苏江苏)江苏某农户创建的江苏某农户创建的冬季生态型种植养殖模式如下图所示，请据冬季生态型种植养殖模式如下图所示，请据图回答下列问题。图回答下列问题。(1)牛棚内产生的牛棚内产生的可扩散进入可扩散进入蔬菜大棚，提高蔬菜的光合效率；蔬菜光蔬菜大棚，提高蔬菜的光合效率；蔬菜光合作用产生的合作用产生的可扩散进入牛棚。可扩散进入牛棚。二氧化碳二氧化碳氧气氧气42(2)秸秆除了作为牛的饲料外，还可与牛秸秆除了作为牛的饲料外，还可与牛粪混合堆放进行粪混合堆放进行，腐熟的产物肥效提高，腐熟的产