生态系统中的能量循环
生态系统的能量流动与循环
生态系统的能量流动与循环生态系统是由生物和非生物要素组成的，其中能量的流动与循环是生态系统运行的基本要素之一。
生态系统中的能量流动是指能量在生态系统中从一个组织结构传递到另一个组织结构的过程，而能量的循环则是指生态系统中能量的再利用与回收。
本文将重点探讨生态系统的能量流动与循环的机制和重要性。
一、能量的流动能量在生态系统中的流动是通过食物链和食物网来实现的。
食物链描述了生态系统中不同生物之间的能量取食关系。
通常包括植物、食草动物、食肉动物等几个层次。
食物链中每个层次的生物通过摄取前一层次生物的能量来获取自己所需的能量。
以海洋生态系统为例，浮游植物吸收阳光的能量进行光合作用，生成有机物质。
浮游动物以浮游植物为食，再被小型鱼类摄食，而大型鱼类则以小型鱼类为食，形成一条完整的食物链。
能量从一个层次转移到另一个层次，逐渐减少。
这是因为能量的转移过程中，总有一部分能量以热量的形式散失。
除了食物链，生态系统中还存在着复杂的食物网。
食物网是由多条食物链相互交织而成的网络。
这种复杂的关系能够更加精确地描述生态系统中各种生物之间的相互依存和相互作用。
食物网提供了更多的路径，使能量能够更加高效地传递。
例如，当一种生物数量减少时，食物网中的其他生物可以通过取食其他食物继续获取能量。
二、能量的循环能量的循环是指生态系统中能量的再利用和回收。
无论能量是通过植物光合作用转化为有机物质，还是通过食物链传递给其他生物，最终都会以有机物质的形式进入到生物体内。
在生物体内，有机物质被分解为无机物质，同时释放出能量。
这些无机物质又通过分解作用，回到环境中，成为其他生物的养分。
生态系统的能量循环主要是通过有机物质的分解和再生实现的。
分解由分解者（如细菌和真菌）完成，它们降解有机物质并释放出能量。
这些能量再被其他生物所利用。
同时，分解者释放出的无机物质也成为植物的养分，植物通过吸收无机物质和光能进行光合作用，从而形成有机物质。
在生态系统中，能量的循环是保持生物多样性和生态平衡的重要机制之一。
生态系统的能量流动
生态系统的能量流动生态系统是由相互作用的生物群体、环境条件和物质循环组成的。
其中一个重要的组成部分是能量流动。
能量在生态系统中的流动过程可以帮助我们更好地理解生态系统的运作机制。
一、太阳能的输入生态系统中能量流动的起源是太阳能。
太阳能以光的形式输入到地球上。
植物通过光合作用将太阳能转化成化学能，并将其储存为有机物质（如葡萄糖）。
这个过程被称为能量的初级生产者，是生态系统中能量流动的基础。
二、食物链和食物网能量在生态系统中通过食物链和食物网的方式流动。
食物链描述了生物之间的食物关系，其中一种生物以另一种生物为食。
食物链可以被连接起来形成食物网，其中多种生物之间相互依存。
在食物链中，能量从一个层级转移到下一个层级。
植物是第一层级，被称为初级生产者。
草食动物是第二层级，被称为初级消费者，它们以植物为食物。
肉食动物是第三层级，被称为次级消费者，它们以草食动物为食物。
能量在每个层级中不断转移，但数量逐渐减少。
三、能量的捕获和转化生态系统中的能量主要通过食物链中的捕食行为来转移。
食物链中的捕食者通过捕食其它生物来获得能量。
捕获的能量以有机物的形式存储在捕食者的体内，并通过新的食物链继续流动。
捕食者利用捕获的能量维持生命活动，并进行生长和繁殖，同时也消耗了一部分能量。
这些未被消耗的能量有一部分通过摄取食物、呼吸和其他代谢过程转化为热能，散发到环境中。
因此，能量的转化过程通常是不完全的，有一部分能量会损失。
四、能量的流失和生态效率能量在生态系统中的流失主要源自能量转化过程中的损失。
生态系统中的能量流失可以通过两个方面来理解：一个是由于食物链中每个层级中的能量减少，另一个是由于能量在转化过程中的浪费。
在食物链中，每个层级中的能量减少主要是因为能量的转化效率较低。
植物通过光合作用将太阳能转化为有机物，其中只有一部分能量被存储。
同样，食物链中每个层级中的捕食者只能获得部分能量，并将剩余的能量丢失。
另一方面，能量在转化过程中的浪费也会导致能量的流失。
生态系统的能量流动的特点
生态系统的能量流动的特点
一、单向流动
生态系统中能量流动是单向的。
在生态系统中，能量流动只能由前一营养级流向后一营养级，再依次流向后面的各个营养级，不能倒流。
这是因为食物链中，相邻营养级生物的吃与被吃的关系不可逆转，是长期自然选择的结果。
另外，各营养级的能量总有一部分以热能的形式散失掉，这些能量无法再利用，即能量不能循环流动。
二、逐级递减
能量在流动过程中逐级递减，输入到一个营养级的能量不可能百分之百地流入下一个营养级。
这是因为各营养级的生物会因呼吸作用消耗相当大的一部分能量，而且各营养级总有一部分能量未被下一营养级生物所利用，还有一部分能量会流入分解者。
一般来说，在输入到某一个营养级的能量中，只有10%〜2 0%的能量能够流入下一个营养级，即能量在两个相邻的营养级中的传递效率为10%〜20%。
符合能量守恒定律生态系统中每个营养级所获得的能量等于流到下一个营养级的能量以及呼吸消耗的能量、分解者释放出的能量以及未被利用的能量之和。
在一般情况下，生态系统中的某个营养级所同化的能章的分配规律为：未利用的能量>呼吸消耗的能量>下一营养级同化能量>分解者释放量。
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
生态系统的能量流动与物质循环
生态系统的能量流动与物质循环在自然界中，生态系统不仅是物种多样性的集合体，也是一个复杂的能量转化和物质循环的系统。
能量流动和物质循环是维持生态系统稳定运行的关键机制。
本文将对生态系统中的能量流动和物质循环进行详细阐述。
一、能量流动能量是维持生命活动的基础，能量的流动源自太阳。
太阳能通过光合作用被生物体吸收，并在生态系统中传递和转化。
能量在生态系统中的流动路径主要有两个方向：垂直方向和水平方向。
垂直方向的能量流动主要体现在光合作用和呼吸作用之间的转化。
光合作用是植物吸收光能并将其转化为化学能的过程，同时释放氧气。
植物通过光合作用将太阳能转化为化学能，然后通过呼吸作用将化学能释放出来以维持生命活动。
在这个过程中，能量从太阳到植物再到其他生物体之间进行传递和转化。
水平方向的能量流动主要体现在食物链和食物网中。
食物链是由一个物种吃掉另一个物种，再被更大的物种吃掉，形成一个线性的能量流动路径。
食物网则是由多个食物链组合而成，相互交织形成一个复杂的能量流动网络。
在食物链和食物网中，能量从一个物种转移到另一个物种，同时也会有能量损失。
一般而言，能量会从高级消费者逐渐减少到底层的生产者。
二、物质循环生物体所需的物质主要来自于环境中的无机物和有机物。
物质在生态系统中的循环主要有水循环、碳循环、氮循环和磷循环等。
水循环是指水在大气圈、地表和地下的循环过程。
太阳能使得地表水蒸发，形成水蒸气进入大气圈，随后下降形成降水，并回到地表，形成地表径流或渗入土壤和地下水层。
水的循环不仅维持了生态系统中物种的生存，也促进了养分的运输和循环。
碳循环是指碳在地球大气圈、陆地和海洋之间的转移过程。
碳通过光合作用被植物吸收形成有机物，当植物被动物吃掉时，有机物中的碳就被传递到了动物体内。
当植物和动物死亡分解时，碳释放到大气中或者沉积到土壤中。
同时，碳还可以通过火山喷发和燃烧释放到大气中。
碳循环对于维持大气中的二氧化碳和温室气体的平衡至关重要。
生态系统中的物质能量循环机制
生态系统中的物质能量循环机制生态系统是由各种生物和非生物因素构成的一个系统，这个系统中包括着生物的生存，繁衍，以及物质和能量的循环。
而物质和能量是生物生存的重要条件，如果其中任何一个环节缺失或中断，整个生态系统都会受到影响。
生态系统的物质循环机制物质循环是指生态系统中，各种生物因为生存和繁衍而消耗的物质，通过各种途径再次归于自然界中。
这其中物质的转化一般分为存留和代谢两种形式。
1. 存留生态系统中，物质通过生物、土壤和水体的存留，被大自然继续利用。
当一种物质遭到生物和大气的综合作用时，物质中的有机、无机和有机无限制地混合。
这就是所谓的物质循环的存留过程。
2. 代谢生物体的代谢是一种物质转化的过程，生物体在进行代谢的过程中，将有机化合物转化成为其更基本的组成单位，而其他的副产物通过粪便等途径排除体外，转化成为无机化合物以释放能量。
这些无机化合物则会被细菌等微生物继续利用。
生物体的代谢过程是循环物质的主要方式之一，通过这种方式，各种物质都会在自然界中得到循环利用。
生态系统的能量循环机制能量循环是指在生态系统中，各种生物体因为生存和繁衍而消耗能量，这些能量在不断循环，用于满足生物体的生理需要和生态系统的正常运转。
其中能量从一定程度上也能用于物质的转换。
生态系统中的能量循环，主要体现在光能、化学能和热能三类能量的转化。
1. 光能转换光合作用是地球上生命的基础，能够将太阳光能转化为有机物质和氧气，为整个生态系统的能量提供了基础。
2. 化学能转换化学能是指物质分子中储存的能量量，生态系统中各类生物之间的能量循环主要基于化学能的转化。
食物链是生物体间能量循环的一个主要途径，动物通过食物链吞噬植物，利用植物中的储存能量。
而废物的分解则是能量循环的另一重要途径。
3. 热能转换热能是生态系统中最常见的一种能量形式，动物体因代谢而释放的大量热能，被整个生态系统循环利用。
而太阳的热能也是驱动生态系统能量循环的一个主要来源。
生态系统的能量流动和物质循环：生态系统的基本过程
生态系统的能量流动和物质循环：生态系统的基本过程生态系统是由生物群体和其所在环境的相互作用形成的复杂网络。
生态系统中的能量流动和物质循环是维持生态平衡的基本过程之一。
下面是生态系统的能量流动和物质循环的基本过程：能量流动：光合作用：光合作用是生态系统能量流动的起点。
绿色植物和一些蓝藻细菌通过光合作用将太阳能转化为化学能，并将二氧化碳与水转化为有机物，释放出氧气。
食物链：能量流动通过食物链传递，从一个生物到另一个生物。
植物通过光合作用产生的有机物被食草动物摄取，食草动物又被捕食者捕食，能量不断传递，形成食物链。
能量在食物链中逐级传递，并随着能量消耗而逐渐减少。
能量转换：能量在生态系统内转换形式。
一部分能量被生物体利用进行生长、运动和繁殖，称为生物有效能量。
另一部分能量被转化为热量，并散失到环境中。
物质循环：养分循环：生态系统中的元素和化合物通过生物和非生物的相互作用循环。
例如，碳循环是生态系统中重要的物质循环之一。
植物吸收二氧化碳进行光合作用，并将其转化为有机碳。
而动物通过呼吸将有机碳氧化为二氧化碳，并释放到环境中，完成碳的循环。
分解作用：分解者如细菌和真菌在生态系统中起到重要作用。
它们分解死亡植物和动物的有机物，将有机物转化为无机形式的元素和溶解的物质，如氮、磷和硫等。
这些元素被进一步重新利用，促进物质的循环。
水循环：水循环是生态系统中的重要循环过程之一。
太阳能使水蒸发成水蒸气，水蒸气冷却后凝结成云，最终形成降水，降水补充地下水和水体。
植物通过根吸水，水被蒸腾进入大气层，再循环回地面。
这样，水在大气、陆地和水体间循环。
总结起来，生态系统中的能量流动和物质循环是相互关联的过程。
能量通过食物链传递，逐渐损失，最终转化为热能散失到环境中。
物质循环通过生物的生长、呼吸、分解和水循环等过程实现，确保生态系统中元素和化合物的循环利用，维持生态平衡。
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《生态系统的物质循环》教案
一、教学目标
1.以碳循环为例，分析生态系统中的物质循环。
2.尝试探究土壤微生物的分解作用。
3.说明能量流动和物质循环的关系。
4.关注碳循环平衡失调与温室效应的关系。
二、教学重点和难点
1.教学重点：分析生态系统中的物质循环。
2.教学难点：说明能量流动和物质循环的关系。
三、教学方法
探究法、讲述法
四、课时安排
1课时
五、教学过程
〖引入〗以“问题探讨”引入，学生思考回答师提示。
〖提示〗循环利用。
〖问题〗以“本节聚焦”再次引起学生的思考。
〖板书〗一、碳循环
〖学生活动〗阅读P100第二段到P101完
〖思考与讨论〗学生阅读思考回答师提示。
生态系统的物质循环：组成生物体的C、H、O、N、P、S等元素，都不断进行着从无机环境到生物群落，又从生物群落到无机环境的循环过程，这就是生态系统的物质循环。
（生物地球化学循环）
〖旁栏思考题〗学生阅读思考回答师提示。
〖提示〗大力植树造林后，这些植物能大量吸收已有的二氧化碳，因而能起一定的缓解作用。
但更应该控制源头──温室气体的排放。
〖探究〗有条件学生回家探究。
〖板书〗二、能连流动和物质循环的关系
能量流动 物质循环 形
式
主要以有机物形式流动 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
单向流动，逐级递减 反复循环维持生态平衡，据全球性生物圈 范
围
生态系统的各营养级 联
系 能量流动和物质循环二者相互伴随，相辅相成，是不可分割的统一整体
六、板书设计
一、生态系统的物质循环
特点：
1、反复利用、循环流动
2、全球性
二、碳循环
三、物质循环与能量流动的关系
七、课后练习
〖提示〗基础题
1.（1）√；（2）╳。
C 、H 、O 、N 、P 、S 等化学元素 无机环境 生物群落
反复循环
2.A。
3.B。
4.是。
因为生物圈是指地球上所有生物与其无机环境的总和，通过物质循环构成一个物质上自给自足的系统。
拓展题
农田是人工生态系统，是以提高农作物的产量和效益，使能量更多地流向人类，满足人类的需要为目的的。
农田土壤中氮的含量往往不足以使作物高产，加之农产品源源不断地自农田生态系统输出，其中的氮元素并不能都归还土壤，所以需要施加氮肥。
这与物质循环并不矛盾。
感谢您的阅读，祝您生活愉快。