6.2 生态系统中的生产量和生物量
6.3 能量流动和物质循环
目标导航 1.概述生态系统的生产量和生物量。2.分析生态系统中的能量流动和物质循环的过程和特点。3.分析生态系统中的碳循环的过程和特点以及其平衡失调与温室效应的关系。
一、生态系统的生产量和生物量
1．初级生产量是指____________通过光合作用所制造的____________或所固定的________，叫初级生产量。
2．初级生产量减去植物________消耗量，叫净初级生产量。 3．生物量：实际上就是净生产量在某一调查时刻前的________。
4．次级生产量：靠动物吃________、吃其他动物和吃一切现成的有机物质而____________的物质。这类生产在生态系统中是第二次的有机物质生产，所以叫次级生产量。
二、生态系统中的能量流动
________→________→________→________→________________。传递效率一般只有约________，能量最终都以______的形式耗散到周围空间中去。
2．特点：________流动，逐级________。 三、生态系统中的物质循环
1．物质循环是在一个______________的循环圈中周而复始、____________的，参与循环的物质数量恒定，而且可以得到________利用。
2．水的全球循环
水在地球表面和大气圈之间主要通过________和________实现循环。水循环影响着各类____________在地球表面的分布。植物吸收的水分主要通过____________送回大气圈。
3．碳的全球循环
大气圈中的碳经过____________或________________进入生物群落，再经过动植物的____________和微生物的____________又回到大气圈。海洋的含碳量是大气圈含碳量的50倍，二氧化碳在大气圈和水圈的界面上通过____________而互相交换着。
4．氮的全球循环
大气圈中的氮经过______________和____________被生物利用。在无氧条件下，脱氮细菌又经过________________把有机氮降解为无机氮，从而实现氮的循环。全球每年的固氮量中以____________居多。
知识点一 生态系统中的生产量与生物量
1．下列关于生态系统中净初级生产量与总初级生产量的叙述，不正确的是( ) A．初级生产量是指绿色植物通过光合作用所制造的有机物质或所固定的能量 B．绿色植物的初级生产量形成于叶绿体中 C．初级生产量的单位通常用g/m2或J/m2表示
D．地球各地的净初级生产量随温度和雨量的不同有很大差异 2．关于生态系统中生产量与生物量的叙述，正确的是( )
A．用于植物生长和繁殖的生产量应为净初级生产量减去呼吸消耗量 B．净生产量实际上就是总初级生产量在某一调查时刻前的积累量 C．生物量与生产量的单位相同均可用g/m2或J/m2表示 D．若GP－R＝0，则生物量不变 知识点二 生态系统能量流动的分析
3．下图为某生态系统中食物链所反映出的能量流动情况，箭头为能量流动的方向，单位是kcal/(m2·a)。下列说法正确的是( )
①在入射的太阳能中，生产者只利用了其中的1%左右 ②流经该生态系统的总能量是(15 000＋13 200) kcal/(m2·a) ③分解者可利用来自各营养级传递来的全部能量 ④研究生态系统的功能，可帮助人们合理地调整物质和能量循环流动关系 ⑤消费者营养级别越高，可利用的总能量越多
A．① B．①②③④ C．①③④ D．①②③④⑤ 知识点三 理解物质循环
4．下图为生态系统中碳循环、氮循环的部分示意图，下列说法不正确的是( )
A．碳循环伴随着能量的流动
B．同时具有B和D过程的生物不可能有A过程 C．ABCD所代表的物质循环具有全球性
D．进行C过程的生物可作为生态系统的分解者或消费者等
基础落实
1．在陆地生态系统中，净初级生产量最大的是( ) A．热带雨林 B．北方针叶林 C．温带草原 D．苔原(冻土带)
2．下列关于生态系统中生产量和生物量的叙述，不正确的是( ) A．生态系统中生产者的生产量包括初级生产量和次级生产量 B．初级生产量高的生态系统，次级生产量未必高
C．海洋生态系统中植食性动物利用藻类的效率比陆地动物利用植物的效率高得多 D．海洋的初级生产量之和只有陆地初级生产量的1/2，但次级生产量却比陆地生态系统大得多
3．下列有关生态系统能量流动的叙述中，错误的是( )
A．当狼捕食兔子并转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 B．当狼吃掉一只兔子时，狼不可能获得兔子的全部能量
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．生态系统的能量流动是单向的、逐级递减的
4．从物质循环的角度看，人体内的碳元素根本来源于( )
A．食物中的碳 B．大气中CO2中的碳 C．燃料中的碳 D．非生物环境中的碳 能力提升
5．在生态系统的能量流动中，能量形式的转变顺序是( )
A．光能→化学能→热能 B．热能→光能→化学能 C．化学能→光能→热能 D．光能→热能→化学能
6．在由草、兔、狐组成的一条食物链中，兔经同化作用所获得的能量，其去向不应包括( )
A．通过兔子呼吸作用释放的能量 B．通过兔子的粪便流入到分解者体内
C．通过狐的粪便流入到分解者体内 D．流入到狐的体内
7．大象是植食性动物，有一种蜣螂则专以象粪为食。设一头大象在某段时间内所同化的能量为107 kJ，则这部分能量中可流入蜣螂体内的约为( )
A．0 kJ B．106 kJ C．2×106 kJ D．3×106 kJ
8．如图表示生物圈中碳元素的循环过程，其中A、B、C表示生态系统的不同成分，下列有关叙述正确的是( )
A．③过程代表绿色植物的光合作用 B．A、B分别代表消费者和生产者 C．⑦是温室效应的主要原因 D．疏松土壤可以加快⑤过程
9．如图表示某生态系统(部分)的组成及物质和能量流动情况(秃鹫以动物尸体为食)，该生态系统中( )
A．M代表光能，N代表热能，P代表无机盐、CO2 B．共有4条捕食食物链，秃鹫所占有的营养级最多 C．图中狼与蚊子之间能量传递效率一般为10%左右
D．群落内部各营养级的生物量相对稳定维持着该生态系统的稳定性 1 2 3 4 5 6 7 8 9 题号 答案 10.下图为生态系统碳循环示意图，其中甲、乙、丙表示生态系统中的三种成分。
请据图回答：
(1)生态系统的碳循环是指碳元素在______________________________之间不断循环的过程。
(2)X与甲中图示生物类群的能量来源不同，X代表的生物为____________________； Y的细胞结构与丙中图示生物不同，Y的细胞结构最主要的特点是
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)大气中的CO2在甲中图示的________处(在a～d中选择)合成有机物；含碳有机物在甲中图示的________处(在a～d中选择)可以分解为CO2。
(4)在自然界物质循环中，对物质转化不可缺少的是图中哪两类生物(用甲、乙、丙表示)？
________。
(5)乙代表生态系统哪类成分？__________，该类成分体内是否都有线粒体？
________________________________________________________________________。 实验拓展
11．阅读下列材料，回答相关问题。
材料一 在自然界中有将游离态氮转化成化合态氮的生物，也有将化合态氮转化成游离态氮的细菌，由于其生理过程与硝化细菌相反，故称为反硝化过程，该细菌被称为反硝化细菌。反硝化细菌对农业生产是不利的，会降低土壤的肥力，但对于氮的循环来说是必不可少的。
材料二 生态系统中氮循环和碳循环及其相互关系的简图如下。
材料三 由于鸟类对飞翔生活的适应，需要减轻体重，所以鸟类的消化道相对较短。在养鸡场里，由于鸡的消化道相对较短，食物中的有机物消化不充分。在其排出的粪便中还有很多有机物未被充分利用，所以常将鸡粪发酵除臭后掺到其他的饲料中喂猪，可以节省饲料，提高经济效益。
(1)上图过程①称为____________，过程②称为__________________。如果图示是一个封闭的大棚生态系统，遇到连续阴雨天气，你认为采取何种措施对植物生长较为有利？____________________________________________。采取这种措施的目的是
________________________。
(2)在完成图中⑤过程的生物中，根瘤菌是非常重要的，它活跃在豆科植物的根部形成根瘤，与豆科植物呈现良好的共生关系，请你具体说出豆科植物与根瘤菌之间的关系：
________________________________________________________________________。 (3)植物完成图中④过程的主要方式是________，如果土壤板结或长期水淹，陆生植物通
过该过程吸收的氮素是否能满足其生理需要？__________。其原因是 ______________________________________。
(4)图中____(填标号)所代表的内容能体现出这个生态系统自动调节能力的大小。 (5)你认为鸡粪发酵除臭是何种细菌的作用？________。在图中____(填标号)所示的过程能反映除臭的生理过程。
第24课时 生态系统中的生产量和生物
量能量流动和物质循环
答案
知识清单
一、1.绿色植物 有机物质 能量 二、1.植物 植食动物 肉食动物 三、1.相对封闭 往复循环 重复 化能合成作用 呼吸作用 分解作用 生物固氮
对点训练
2.呼吸 3.积累量 4.植物 生产出来 顶位肉食动物 10% 热 2.单向 递减
2.蒸发 降雨 营养物质 蒸腾作用 3.光合作用 扩散作用 4.固氮作用 硝化作用 反硝化作用
1．C [初级生产量的单位通常用g/(m2·a)或J/(m2·a)(a代表年)表示，即初级生产量应体现年生产量，而不是某一时刻的生产量。]
点评 生态系统的总初级生产量即绿色植物通过光合作用所制造的有机物或所固定的能量，净初级生产量则为总初级生产量与呼吸消耗量的差值，地球各地的净初级生产量随温度和雨量不同而有很大差异。
2．D [用于植物生长和繁殖的生产量应为净初级生产量；生物量实际上就是净初级生产量在某一时刻前的积累量，其单位为g/m2或J/m2，但生产量的单位应为g/(m2·a)或J (m2·a)。若GP－R＝0，则生物量不变；若GP－R>0，生物量增加；若GP－R<0，生物量减少。]
点评 生产者通过光合作用固定的太阳能总量为总初级生产量，总初级生产量减去呼吸消耗量为净初级生产量，生态系统中全部异养生物的有机物生产量为次级生产量，净生产量在某一时刻前的积累量为生物量。
3．A [生产者同化的能量为流入生态系统的总能量，即为15 000 kcal/(m2·a)；占太阳
15 000
能比例为＝1.00%；分解者吸收的能量中会通过细胞呼吸产生热能的形式散失掉一
1 500 900
部分；在生态系统中能量只能流动而不能循环，而且逐级递减，所以营养级别越高，可利用的总能量越少。]
点评 解答本题可结合能量流动的来源、途径、具体过程和特点等相关知识。 4．B [硝化细菌可以同时完成ABD过程。] 课后作业
1．A [生态系统的净初级生产量与温度和雨量密切相关，故热带雨林的净初级生产量最大，苔原的净初级生产量最小。]
2．A [生态系统中的初级生产量即植物通过光合作用制造的有机物量，次级生产量是生态系统中异养型生物第二次有机物的生产量，并非生产者生产的有机物量，故A选项不正确；B、C、D项所述均正确。]
3．A [当狼捕食兔子转化为自身有机物时，即同化为自身的一部分，这部分能量就从第二营养级(兔子)流入到第三营养级(狼)；当狼吃掉一只兔子时，狼就把兔子的生物体绝大部分能量通过消化吸收同化为自身的一部分，但少量变为粪便(狼未利用)排出体外；生态系统的能量流动的输入过程即生产者(绿色植物)通过光合作用把太阳能转化为自身体内有机物中的化学能，这样能量就进入了生态系统，即从非生物无机环境进入了生物群落；生态系统的能量流动有两个特点，即单向流动和逐级递减。]
4．B [生物体内的碳元素究其根源都是来自生产者从大气中固定的CO2。]
5．A [生产者多以植物为主固定太阳能而储存有机物变为化学能，其中一部分通过呼吸作用以热能的形式散失。]
6．B [兔子摄取了草，其中一部分被同化了，兔子同化的能量可以流向下一营养级狐，可用于自身呼吸作用，也可流向分解者。在兔子摄入的能量中，以粪便形式排出体外的不属于其同化的能量。]
7．A [被某一营养级摄入的能量。一部分存在于该营养级生物排出的粪便中，另一部分被该营养级生物同化，该题中大象摄入体内的能量，一部分存在于象粪中，一部分被其同化，所以流入蜣螂体内的能量不属于象的同化量。]
8．D [与大气中CO2有双向关系的为生产者(B)，而B、C共同指向的(A)为分解者，C为消费者，③为植物呼吸作用产生CO2返回大气的过程，⑥过程为化学燃料燃烧，是造成温室效应的主要原因，⑤是分解者的分解作用，疏松土壤能提供充足的O2会促进此过程。]
9．D [具体分析如下：
群落中各物种的稳态也就代表生态系统的相对稳定。]
10．(1)生物群落与无机环境 (2)化能自养细菌(或硝化细菌等) 有核膜包围的细胞核 (3)c a和b (4)甲和丙 (5)消费者 消费者不一定都含线粒体，如蛔虫
解析 (1)生态系统的碳循环是指碳元素在生物群落和无机环境之间的不断循环过程。(2)X与甲为生产者，甲所示的生物类群因细胞中含有叶绿体，可进行光合作用，判断为绿色植物，所利用的能量为光能。X与甲图示生物类型不同，但同为自养型生物，所以X为能进行化能合成作用的生物，所表示的生物为化能自养细菌，如硝化细菌。丙所示结构为细菌，Y和丙同为分解者，但细胞结构不同，推断Y的细胞结构为真核细胞，真核细胞不同于细菌的最主要特点是有核膜包围的细胞核。(3)植物细胞中将二氧化碳和水合成有机物的细胞器为叶绿体，即c；将含碳有机物分解为二氧化碳的场所是细胞质基质和线粒体，即a和b。(4)物质循环中，生产者可以实现由无机碳向有机碳转化，而分解者可以将尸体、粪便中的有机碳转化为无机碳。(5)乙代表消费者，消费者不一定都含线粒体，如厌氧生物—蛔虫。
11．(1)光合作用 呼吸作用 增强光照，降低棚内温度，保持昼夜温差 增加光合作用强度，减少呼吸消耗
(2)豆科植物为根瘤菌提供有机物，根瘤菌为豆科植物提供氮素 (3)主动运输 不能 土壤中缺氧，影响呼吸作用，进而影响氮的吸收 (4)⑨ (5)硝化细菌 ⑦