生态系统的能量流动
一、能量流动的概念
生态系统中能量的________、传递、________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
1．起点：生产者____________开始。 2．总量：生产者________________。 3．流动渠道：________和________。
4．特点：(1)单向流动：能量只能沿着食物链由________流向高营养级。 (2)逐级递减
①每个营养级生物都因________而散失部分热能。 ②每个营养级生物总有一部分不能被____________利用。 ③传递效率为______(形象地用____________)。
三、能量流动研究意义
1．帮助人们科学规划，设计________________，使能量得到最有效利用，实现能量的________。
2．帮助人们合理地________生态系统中能量流动关系，使能量持续高效地流向____________________。
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探究点一 生态系统中能量流动过程 分析能量流动过程图，完成下列填空：
由上图可知：
(1)能量转化：________→有机物中的化学能→________(最终散失)。 (2)流动形式：________中的化学能。
(3)散失途径：呼吸作用，包括____________自身的呼吸消耗以及________的呼吸作用。 (4)能量散失的形式：以热能形式散失。 思维拓展
1．消费者同化的能量＝摄入量－粪便中有机物的能量，即摄入的食物只有部分被同化。消费者粪便中含有的能量不能计入排遗生物所同化的能量，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能量。例如屎壳郎利用大象的粪便获得能量，就不能说屎壳郎获得了大象的能量，而是获得了植物的能量。
2．流入一个营养级的能量是指被这个营养级的生物所同化的全部能量。 (1)能量的来源
生产者的能量主要来自太阳能。其余各营养级的能量来自上一营养级所同化的能量。 (2)能量的去路
①自身呼吸消耗，转化为其他形式的能量和热能。 ②流向下一营养级。
③遗体、残骸、粪便等被分解者分解。
④未被利用：包括生物每年的积累量，也包括动植物遗体、残骸以化学燃料形式被储存起来的能量。
即一个营养级所同化的能量＝呼吸消耗的能量＋被下一营养级同化的能量＋分解者利用的
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能量＋未被利用的能量。
探究示例1 如图表示在某生态系统中，能量流经第二营养级的示意图。对该图分析不合理的是( )
A．能量流动是伴随着物质利用而进行的
B．图中甲为初级消费者同化的能量，即第二营养级所含有的能量 C．该图不够完善，缺少甲中因呼吸以热能散失的能量
D．乙比甲的能量少的原因是甲的遗体、残骸中的能量被分解者利用而未传递下去
探究点二 能量流动的特点
1．分析能量流动模型，完成下列填空。
(1)大方框代表一个________。
(2)大粗箭头表示流经一个生态系统的总能量，即本生态系统中____________________。 (3)能量流动的方向(以箭头表示)________。
(4)箭头由粗到细表示流入下一个营养级的能量________。
(5)方块面积越来越小表示随营养级别的________，贮存在生物体内的能量________。 (6)分解者体内的能量及呼吸产生的能量以热能的形式散失到系统外，成为不能再利用的能量。
(7)能量流动特点：________、________。 (8)能量传递效率：________。
计算式为：相邻两营养级之间的传递效率＝下一个营养级同化量/上一个营养级同化量×100%。
2．简述能量流动的意义及提高能量利用率的措施。
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思维拓展
1．能量的传递效率为10%～20%的含义是指一个营养级的总能量大约只有10%～20%传到
下一营养级。如果按20%这一最高效率计算，若第一营养级的总能量为100%，第二营养级所获得的能量为20%，第三营养级所获得的能量为20%×20%＝4%??，第n营养级所获得的能量是第一营养级能量的11
5n－1(若按传递效率10%计算，公式为10n－1)，由此可知生态系统中的能量传
递一般不超过4～5个营养级。
2．确定食物链中的营养关系。据能量传递效率20%计算，相邻两个营养级的能量差值也在5倍左右，若能量差值远比五倍小，则应位于同一营养级。
3．提高能量利用率的措施不能提高能量传递效率。 4．极值计算：(1)设食物链A→B→C→D，分情况讨论
现实 问题 思路求解 D营养级 至少需要A营养级多少 N×(20%)3＝M 净增重M 最多需要A营养级多少 N×(10%)3＝M A营养级 D营养级最多增重多少 N×(20%)3＝M 净增重N D营养级至少增重多少 N×(10%)3＝M (2)在某一食物网中，一个消费者往往同时占有多条食物链，当该消费者增加了某一值时，若要计算最少消耗生产者多少时，应选最短的食物链和最大传递效率20%进行计算，这样消费者获得的能量最多；若要计算最多消耗生产者多少时，应选最长的食物链和最小传递效率10%进行计算，这样消费者获得的能量最少。
探究示例2 (2010·淮安一模)下图为生态系统中食物链所反映的能量流动情况，图中箭头表示能量流动的方向，单位为kcal/(m2·a)。下列说法错误的是( )
A．食物链的营养关系一般不可逆，这决定了能量流动的单向性 B．辐射的太阳能中仅有1%左右的能量被生产者利用
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C．每一营养级的能量大部分用于呼吸和被分解者利用 D．此生态系统中的分解者可利用图中A的所有能量 探究点三 生态金字塔 完成下表填空：比较三种金字塔 A．Ⅰ是初级消费者 B．Ⅳ为分解者
C．E1为太阳能，E2为热能 D．能量可在食物链中循环利用
类型 能量金字塔 数量金字塔形 生物量金字塔 项目 形状 一般为____金字塔形，有特点 正金字塔形 一般为正金字塔形 时会出现____金字塔形 生物个体____在食物链象征能量沿食物链流动过程生物量(现存生物有机物的______)中随营养级升高而逐级含义 中具有________的特性 沿食物链升高逐级递减 递减 每一每一营养级生物所含级含每一营养级生物个体的每一营养级生物的________ 义 ____的多少 ____ 浮游植物的个体小，寿命短，又不一株大树上鸟、虫、树的断被浮游动物吃掉，所以某一时间特殊能量流动的过程中总是数量金字塔的塔形会发浮游植物的生物量(用质量来表示)形状 有能量的消耗 生倒置 可能____浮游动物的生物量
探究示例3 如图为某一生态系统的能量金字塔，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别代表不同的营养级，E1、E2代表能量的形式。下列叙述正确的是( )
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生态系统的物质循环
一、生态系统的物质循环 1．概念
(1)物质：组成生物体的________________等元素。 (2)物质循环：无机环境与________之间。 (3)范围：整个________。 2．特点
(1)具有全球性，因此又称________________循环。 (2)循环方式：________。 二、实例——碳循环
1．无机环境中的存在形式：________和碳酸盐；生物群落中的主要存在形式：________；无机环境与生物群落之间的循环形式：________。
2．循环过程
3．温室效应
(1)形成原因：大量化学燃料的燃烧，大气中的________含量迅速增加，打破了生物圈中________的平衡。
(2)影响：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。
三、能量流动与物质循环的关系及意义
1．与能量流动的关系：________作为__________的载体，使________沿着________流动；能量作为________，使物质能够不断地在________和________之间循环往返。
2．意义：通过________和________，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。
动动脑 有人认为：“物质是能量的载体，物质是往复循环的，能量自然也应该伴随着物质的循环而循环。”你认为这句话对吗？如果有错误，请指出原因。
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探究点一 碳循环
分析完成生态系统的碳循环示意图：
1．大气中的碳元素进入生物群落，是通过植物的________或硝化细菌等的____________而实现的。
2．碳在生物群落和无机环境之间循环是以________的形式进行的。碳元素在生物群落中的传播，主要靠________________，传递形式为________。
3．大气中CO2的来源有三个：一是________________；二是________________；三是________________。
4．实现碳在生物群落和无机环境之间进行循环的关键是________和________。
5．碳在无机环境与生物群落之间传递时，只有生产者与无机环境之间的传递是________的，其他各成分间的传递均是________的。
探究示例1 下图为生态系统中碳循环的模式图。相关叙述正确的是( )
A．1代表生产者，5可以代表化能合成作用 B．碳元素在1、2、3、4间以含碳有机物的形式传递 C．在食物链中占有碳元素最多的营养级可能是1
D．1、2、3中含有的有机物可以作为动力来促进碳元素在群落和环境之间循环 探究点二 物质循环和能量流动的关系
分析物质循环和能量流动的关系图解，完成下列填空：
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1．从图中可以看出，无机环境为生物成分提供________和________。
2．二者均开始于________，通过光合作用合成有机物、固定太阳能，然后沿共同的渠道——食物链(网)一起进行。
3．能量的固定、储存、转移和释放，离不开物质的________与________等过程。 4．物质作为能量的________，使能量沿着食物链(网)流动。
5．能量作为________，使物质循环不断地在生物________与________之间循环往返，能量以物质形式存在和流动，能量促进了物质的循环。
思维拓展
1．能量流动具有单向流动、逐级递减的特点，能在各级生态系统中进行。 物质循环是在生物群落与无机环境之间反复循环，不具递减性，具有全球性。
2．任何一个生态系统中，能量流动和物质循环都保持着相对的平衡，这是决定一个生态系统相对稳定的重要保证。
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