菌利用(太阳)光能，通过光合作用将CO2和H2O合成有机物并储存能量，生产者，如硝化细菌等利用(无机化学反应释放的)化学能，通过化能合成作用，将CO2和H2O合成有机物并储存能量，这些能量是流经生态系统的总能量。(3)由于能量流动是不可逆的，分解者同化的能量不能流向生产者；由于分解者不会与其他生物构成捕食关系，因此生产者不同于分解者的能量去向是流向下一营养级；与其他营养级的生物相比，最高营养级生物同化的能量的去向中不包括流向下一营养级。(4)题图所示的生态系统中，第一营养级到第二营养级的能量传递效率为第二营养级(甲和乙)的同化量与第一营养级(水草、藻类)的同化量的百分比。乙的同化量/水草、藻类的同化量×100%＝1 900/25 000×100%＝7.6%，因此第一营养级到第二营养级的能量传递效率大于7.6%。
[答案] (1)物质循环和信息传递 (2)(太阳)光能或(无机化学反应释放的)化学 光合作用或化能合成 (3)不能 流向下一营养级 流向下一营养级 (4)大于
能量流动特点的分析及相关计算
3．下列关于生态系统的能量流动的叙述中，错误的是( )
A．由于生态系统的能量流动是逐级递减的，所以营养级越高则所同化的能量就越少 B．由于散失的热能不能被生产者重新固定，所以生态系统的能量流动是单向不可循环的 C．充分利用作物秸秆等可以提高能量传递的效率 D．能量流动和物质循环的渠道都是食物链和食物网
C [生态系统中的能量沿食物链流动时，部分能量以热能的形式散失，部分能量被分解者所利用，所以营养级越高同化的能量就越少，A正确；生产者只能固定光能或化学能，而不能固定每个营养级及分解者所散失的热能，所以生态系统的能量流动是单向的，B正确；生态系统的能量传递效率一般不能人为改变，充分利用作物秸秆只能提高能量利用率而不能提高能量传递效率，C错误；能量流动和物质循环的渠道都是食物链和食物网，D正确。]
4．(2019·广东省六校高三联考)科研小组对某人工鱼塘的能量流动进行定量分析，得出相关数据，如下表所示。整理资料时，由于疏忽图中部分项目和数据模糊不能分辨。请你帮助恢复有关数据和项目，并回答有关问题：[能量单位：J/(cm·a)，除表中所列的消费者外，其他类型的消费者忽略不计] 生物类型 生产者 植食性鱼类 肉食性鱼类 …… 甲 41 7.9 传递给分解者的能量 5 1.1 未利用的能量 97 12 传递给下一营养级的能量 19 乙 有机物输入的能量 —— 6 2
6.5 …… 0.8 …… 6.2 …… 0.5 …… 10 ……
(1)人工鱼塘生态系统的结构包括__________________。流入该生态系统的总能量为________J/(cm·a)。
(2)分析表中数据及各营养级能量的分配，表中甲是指________，表中的数据乙为________。 (3)如图为该鱼塘中的部分生物所构成的食物网，若鲤鱼从各营养级获得的能量相同，且相邻营养级之间的能量传递效率均为20%，当鲤鱼同化50 kJ的能量时，则需要水生植物和浮游植物同化的能量为________kJ。
2
(4)若该鱼塘废弃若干年后成为湿地，这属于________演替，该湿地能净化生活污水且有摄影爱好者前来取景，体现了生物多样性的________价值。
[解析] (1)生态系统的结构包括组成成分和营养结构，其中营养结构包括食物链和食物网。根据以上分析已知，生产者同化的能量为＝41＋5＋97＋19＝162[J/(cm·a)]，而表格中显示有机物输入的能量＝6＋10＝16[J/(cm·a)]，因此流入该生态系统的总能量＝162＋16＝178[J/(cm·a)]。(2)表格中甲表示呼吸作用消耗的能量，数据乙＝19＋6－(7.9＋1.1＋12)＝4[J/(cm·a)]。(3)根据题意分析，已知鲤鱼从各营养级获得的能量相同，且相邻营养级之间的能量传递效率均为20%，则鲤鱼同化12
50 kJ的能量时，需要水生植物和浮游植物同化量＝50××5＋50××5×5＝917(kJ)。(4)废弃鱼塘
33发生的是次生演替；该湿地能净化生活污水，体现了生物多样性的间接价值；有摄影爱好者前来取景，体现了生物多样性的直接价值。
[答案] (1)生态系统的组成成分和食物链(网)(或生态系统的组成成分和营养结构) 178 (2)呼吸作用消耗的能量 4 (3)917 (4)次生 间接和直接
方向调整后的能量计算方法
若在食物网中，某一营养级同时从上一营养级的多种生物中获得能量，计算某一生物获得的能量或需要某一生物提供的能量时，首先要注意某一生物“从不同食物链中获得能量的比例”，或某一生物“给不同生物提供能量的比例”，然后按照各个单独的食物链分别计算后合并。
(1)顺推法：能量流向调整，从前往后计算。即由植物下推，用“乘法”。 (2)逆推法：能量来源调整，从后往前计算。即由高营养级前推，用“除法”。
生态系统的物质循环及其与能量流动的关系
2
2
2
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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之间不断循环的过程。 (2)分析
①物质：组成生物体的化学元素，如C、H、O、N、P、S等。 ②循环范围(两个支点)：生物群落和无机环境之间。 ③特点：全球性，反复利用、循环流动。 2．碳循环
(1)请写出图中各标号的名称：
a．生产者；b.消费者；c.呼吸作用；d.光合作用和化能合成作用；e.呼吸作用；f.化石燃料的燃烧。
(2)碳的存在形式与循环形式
①在生物群落和无机环境间：主要以CO2形式循环。 ②在生物群落内部：以含碳有机物形式传递。 ③在无机环境中：主要以CO2和碳酸盐形式存在。
(3)碳进入生物群落的途径：生产者的光合作用和化能合成作用。 (4)碳返回无机环境的途径 ①生产者、消费者的呼吸作用。 ②分解者的分解作用。 ③化石燃料的燃烧。
3．能量流动和物质循环的关系 (1)区别
项目 形式 能量流动 以有机物为载体 物质循环(以碳循环为例) 主要是无机物 全球性、循环性 生物圈(全球性) 特点 单向流动、逐级递减 范围 (2)联系
①两者是同时进行的，彼此相互依存，不可分割。
生态系统各营养级 ②物质作为能量的载体，使能量沿着食物链(网)流动；能量作为动力，使物质能够不断地在生物
群落和无机环境之间循环往返。
1. 生态系统的碳循环指的是CO2在无机环境和生物群落中的往复循环。 提示：碳循环指的是碳元素的循环，而不是含碳化合物的循环。 2．无机环境中的物质可以通过多种途径被生物群落反复利用。
(√)
(×)
3．大气中的CO2进入生物群落的唯一方式是光合作用。(×)
提示：CO2从无机环境进入生物群落的方式有两种：光合作用和化能合成作用。
4．生态系统的物质循环和能量流动的渠道都是食物链和食物网，所以物质和能量都是循环往复的。
(×)
提示：物质循环是往复的，而能量流动是单向的。
5．植物可通过呼吸作用和光合作用参与生态系统的碳循环。(√) 6．若不按照生态规律办事，乱砍滥伐森林，会影响生态系统的碳循环。
(√)
对物质循环过程中相关图解的识别
(1)图1——先根据双向箭头判断：a和b应为生产者和非生物的物质和能量，不能写“无机环境”，也不能写“生物类别”。再根据a→c判断：c为消费者，剩下的d为分解者。
(2)图2——根据a与c之间的双向箭头及a有多个指出箭头，c有多个指入箭头判断：a是生产者，c是非生物的物质和能量。根据a、b、d的箭头都流向e，可进一步判断：b是初级消费者，d是次级消费者，e是分解者。
(3)图3——根据a与e之间的双向箭头及a有多个指入箭头，e有多个指出箭头判断：a为非生物的物质和能量，e为生产者。然后观察剩余的几个成分，其中其他生物部分的箭头都指向c，所以c是分解者，剩余的b、d、f则为消费者。整个图解中，食物链是e→f→d→b。
1．大气中的碳被固定，进入生物群落，简要叙述该过程中的物质变化和能量变化。
提示：物质变化是大气中的碳以CO2形式首先被C5固定形成C3，然后C3在ATP和[H]的作用下形成(CH2O)和C5；能量变化则是储存在ATP中活跃的化学能转变成储存在(CH2O)中的稳定的化学能。
2．温室效应产生的主要原因是什么？缓解措施有哪些？(至少写两点)
提示：温室效应主要与人类对化石燃料利用过度有关。缓解温室效应的措施主要有植树造林、减少化石燃料的燃烧、开发新能源等。
碳循环的过程及特点分析
1．下列关于碳循环的叙述，正确的是( ) A．大气圈的含碳量明显高于海洋中的 B．生物圈需不断地从外界获得碳的补充
C．人类对能源的过度消费会导致大气中CO2含量增加 D．大气圈通过碳循环时刻保持着CO2含量稳定不变
C [海洋是地球系统中最大的碳库，海洋中的含碳量明显高于大气圈含碳量，A错误；碳循环是指在生物圈中的循环，因此也叫生物地球化学循环，碳循环中的物质可以被反复利用，所以生物圈不需要从外界获得碳的补充，B错误；由于人类对能源的过度消费使CO2释放量大于植物的吸收量，会导致大气中CO2含量增加，C正确；冬季气温低，植物光合作用弱，吸收CO2减少，气温低，中高纬度的人们需要燃烧化石燃料取暖，使CO2排放增多，故大气中CO2含量会随季节变化，而不是CO2含量稳定不变，D错误。]
2．(2019·江西南昌三模)如图为某生态系统碳循环的过程。下列有关叙述错误的是( )
A．d表示大气中的CO2，由于许多因素的影响其含量夏季低于冬季
B．通过a的吸收，a、b的呼吸作用、c的分解作用及e的燃烧，实现碳循环 C．在正常演替过程中，生产者固定CO2量大于整个生物群落排放CO2量 D．只需将d的含义改为热能，该图即可表示为该生态系统的能量流动示意图
2021高考生物一轮复习第9单元生物与环境第4讲生态系统的能量流动和物质循环教学案新人教版必修3
