生态系统的能力流动和物质循环
生态系统的物质循环与能量流动
生态系统的物质循环与能量流动生态系统是指一个地理区域内，生物、非生物之间相互作用形成的复杂有机整体。
其中，物质循环和能量流动是促使生态系统运转的两大核心机制。
本文将着重探讨这两个方面的原理和重要性。
一、物质循环物质循环指的是，生态系统中大量生物和非生物物质通过不同的生物过程，循环利用并在不同环节中被转化。
其中包括了水循环、碳循环、氮循环、磷循环等主要物质循环。
1. 水循环水是生命之源，也是我们星球上最重要的化学物质之一。
水循环从河流、海洋、湿地开始，水分会蒸发为水蒸气，进入大气层，在任意地点冷却后小雨变成了积雪、降雨或露水。
其中，植物和土壤中的水分方面尤其重要。
树木和其他植物通过根系从土壤中吸取水和营养物质，然后排放出氧气；土壤中的水分有多种关键功能，如提供植物所需的生长速度和养分，也作为地下蓄水层，提供我们家庭生活和农业生产所需的清洁水源。
2. 碳循环碳是生命的基础，也是生态系统中重要的化学元素。
生态系统中的碳循环主要有以下几个关键步骤：首先，碳会由植物通过光合作用转化为糖类、脂肪酸、淀粉等碳水化合物，然后这些物质会被通过食物链转移至不同的生物之中。
一旦生物体内的碳化合物被消化或分解，这些碳元素就会被产生二氧化碳和甲烷的化学过程中释放出来。
最后，这些气体会被吸收进入植物中，并继续循环。
3. 氮循环氮循环是生态系统循环中较为复杂的一个环节。
通过空气和土壤的吸收，氮在生态系统中以多种形式出现，如氨、硝酸盐、氮气等。
植物吸取氮是生态系统中的首要步骤，然后这些植物被消化分解后会把氮带到我们身体中。
这过程比较重视一些调难技术，因为氮是抗生素合成和农业生产中重要的元素，不过过多的氮排放会导致污染和水土流失等问题。
二、能量流动能量是使生命维持运转的基础。
生态系统中的能量流动指的是，对于每个生命个体而言，它们所处的位置和食物链的等级决定了其能量来源和消耗方式。
能量流动和太阳能、化学能有关。
生态系统中的能量流动方式主要有两种：垂直和水平。
高三生物一轮复习课件：生态系统的能量流动、物质循环
考点一 生态系统的能量流动
5、能量流动的相关计算——生态系统中能量的相关计算 • 如图是某人工鱼塘生态系统能量流动过程中部分环节涉及的能量值[
单位为103kJ/(m2·a)]，据图分析： (3)生产者→植食性动物、 植食性动物→肉食性动物的 能量传递效率分别是多少？ (结果保留一位有效数字)
生产者→植食性动物的能量传递效率： 植食性动物固定的能量中来自生产者的能量/生产者固定的总能量 ×100%＝(16－2)/110× 100%≈12.7%；
生态系统 对人类最有益的部位
采取措施
森林
优质木材
适量砍伐
草原
肉、奶、优质皮革
适度放牧
农田
农作物
清除杂草、除虫
湖泊
鱼类
适度放养、适时捕捞
考点一 生态系统的能量流动
• (2021年湖南六校高三联考)如图甲表示食物链上能量流动的部 分情况，图乙表示兔的能量来源与去向。
下列有关叙述正确的是
( B)
A．图甲中草到兔的能量传递效率为(能量②/能量①)×100%
考点二 生态系统的物质循环
✓ 碳循环
非生物环境 （ CO2 ）
光合作用、化能合成作用 呼吸作用、微生物分解作用
生物群落 （有机物）
非生物 环 境 （CO2）
呼光
呼
微
吸合
吸
生 物 的 分
作作
用用
捕食
生产者（有机物）食物链（网）
作
燃
用
烧
消费者（有机物）
解
作
用
分解者
煤、石油
考点二 生态系统的物质循环
✓ 物质循环的概念
单向流动
①只能沿食物链由低营养级流向高营养级 ②以热能形式散失的能量无法再被利用
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和物质循环
生态系统的能量流动和物质循环生态系统是由相互作用的生物群体、环境和非生物要素组成的一个系统。
在生态系统中，能量的流动和物质的循环是维持生物之间平衡的重要过程。
本文将探讨生态系统中能量流动和物质循环的过程及其重要性。
一、能量流动能量是维持生物活动的基础，它在生态系统中通过食物链的形式进行传递。
光能是能量的最主要来源，它以光合作用的形式被植物吸收并转化为化学能。
植物通过光合作用将零散的光能转化为有机物，并储存在细胞中。
当其他生物如食草动物摄取植物时，能量从植物转移到食草动物身上。
同样地，当食肉动物捕食食草动物时，能量也会进一步传递。
这样，能量通过食物链的层层递进而在生态系统中流动。
值得注意的是，能量在流动的过程中会受到损失。
根据生态能量规律，每个能量层级之间只有10%的能量能够传递到下一层。
因此，食物链通常包含了能量的减少，而最高层级的捕食者能量传递的效率最低。
这也意味着，能量流动限制了食物链的长度。
当能量流动达到顶层捕食者时，能量的补给就会相对稀缺，因此顶级捕食者的数量通常较少。
二、物质循环物质循环是生态系统中不同生物群体之间进行的共享过程。
循环的物质包括水、碳、氮等。
其中水循环是最基本的循环过程之一。
太阳能使得水从表面蒸发成为水蒸气，随后形成云，最终以降水的形式返回地面。
这个过程既有助于维持水体的稳定性，也提供了水对生物的供给。
碳循环也是一个重要的物质循环过程。
植物通过光合作用将二氧化碳转化为有机物，并释放氧气，为其他生物提供氧气。
而其他生物在进行呼吸作用时，会吸收氧气并释放二氧化碳，使碳循环进一步进行。
此外，氮循环也是生态系统中不可或缺的过程。
氮是构成蛋白质和核酸的主要元素，在生物体内扮演着重要的角色。
氮以氮气的形式存在于大气中，通过闪电活动或者氮固定作用被转化为化合物并进入土壤中，最后被植物吸收。
当动物通过摄取植物获得含氮有机物时，氮进一步转移到动物体内。
三、能量流动和物质循环的重要性能量流动和物质循环是生态系统中能够维持生态平衡的重要过程。
生态系统的物质循环与能量流动
生态系统的物质循环与能量流动生态系统是一个由生物体、环境和物质能量相互作用组成的复杂系统。
生态系统中的物质循环和能量流动是维持生物体生存和生态平衡的基础。
本文将深入探讨生态系统中的物质循环和能量流动的过程、作用和重要性。
一、物质循环1. 大气中的物质循环生态系统中的物质循环开始于大气中。
大气中的二氧化碳和氮气是生态系统的主要成分，它们通过光合作用和氮循环进入生态系统。
2. 植物的物质循环光合作用是植物进行物质循环的重要途径。
植物通过光合作用将太阳能转化为化学能，并吸收二氧化碳和水从而生成有机物质。
在此过程中，植物将能量和有机物质输送到其他生物体。
3. 生物之间的物质循环生态系统中的物质循环不仅发生在植物之间，还包括植物与动物之间的相互作用。
食物链是生态系统中物质循环的核心机制，它描述了生物通过捕食和被捕食而相互关联的关系。
4. 土壤中的物质循环土壤是生态系统中的重要组成部分，它承载着大量的有机物质和营养元素。
土壤中的细菌和真菌通过分解有机物质，将其转化为无机形式的营养元素，进而为植物和其他生物提供养分。
二、能量流动1. 能量的来源能量是生态系统中的另一个重要组成部分，太阳是生态系统能量的主要来源。
太阳能被植物通过光合作用转化为化学能，再通过食物链传递给其他生物体。
2. 能量在食物链中的流动食物链描述了生物之间通过食物关系相互联系的过程。
能量在食物链中从一个级别传递到另一个级别，每个级别中的生物通过摄取和消化其他生物来获取能量。
3. 能量流失能量在生态系统中并非完全流动，也存在一定的能量流失。
当生物进行呼吸、生长、运动等活动时，部分能量会以热量的形式散失到环境中。
4. 营养金字塔生态系统中的能量流动可以通过营养金字塔来表示。
营养金字塔由不同级别的生物组成，能量从底层的植物到顶层的食肉动物逐渐减少，形成金字塔状的结构。
三、物质循环与能量流动的重要性1. 维持生态平衡生态系统中的物质循环和能量流动是维持生态平衡的关键因素。
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。
生态系统中的能量流动和物质循环
生态系统中的能量流动和物质循环生态系统是地球上的生命所需的一切条件的集合体，包括物理环境、化学环境和生物环境。
而生态系统中的能量流动和物质循环则是维持生态系统稳定性的关键因素。
能量流动是生态系统中最基本的过程之一。
从太阳照射到地球的那一刻开始，我们的星球就开始了一个奇妙的光合作用过程。
植物通过接受太阳光的能量，进行光合作用，把光能转化为化学能，进而转化为供其他生物使用的有机物质的能量。
这个过程不断重复，最终将有机物质转化为无机物质，并释放出能量。
然后微生物、动物、食肉动物等等一系列物种在这条过程中都有自己的角色，最终每个角色再将自己身上的物质和能量传递给下一个角色，从而完成了生态系统中的能量流动过程。
相比于能量流动，物质循环是一个更为复杂的过程。
在生态系统中，有机物质和无机物质是相互转换的，但是总体而言物质总量应该是相对稳定的。
物质循环一般指的是碳、氧、氮、水、磷等元素在生态系统中的再生过程。
以碳为例，碳是构成有机物质的必要元素之一，我们的身体、食物甚至是我们呼吸的空气都含有碳。
在CO2和O2交换的过程中，植物可以吸收CO2并转化为有机物质，而有机物质又进一步转换回CO2和H2O。
这是一个典型的碳循环过程。
生态系统中的物质循环非常复杂，每个生态系统都有自己的循环方式。
生态系统中的能量流动和物质循环是一体两面的过程，他们之间有着密不可分的联系。
能量是物质流动的先决条件，物质循环也需要能量驱动才能进行。
例如在氮循环过程中，能量是细菌进行氮转化和固定的必要因素。
又比如，植物在进行光合作用时需要水和二氧化碳的协同作用，同时需要太阳光作为能量来源。
没有其中任何一项因素，生态系统都无法保持正常的运转状态。
总的来说，生态系统中的能量流动和物质循环是相辅相成的。
它们维持了生态系统中的自然和谐，也维持了所有生命的存在。
而生态系统的稳定性又依赖于它们的平衡。
我们应该尽可能地保持生态系统的平衡，并加强对自然的保护和管理。
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生态系统的能量流动和物质循环
教学目标：
1.熟练掌握能量流动和物质循环的过程
2.能够运用能量流动和物质循环的原理解决设计生态农业过程中的相关问题
3.培养并树立学生的环保意识
教学过程： 一、 能量流动
1. 建构生态系统能量流动的模型
2.建构能量流经第二营养级的模型
例题1
（多项选择）：生态系统中能量流动图解部分示意图，①②③④⑤ 各代表一定的能量值，下列各项中错误．．
的是
A ．第三营养级流向第四营养级的能量传递效率为［（③+④）/②］×100%
B ．在人工饲养的高密度鱼塘中初级消费者获得的总能量往往大于⑤
C ．图中④包含了次级消费者粪便中的能量
D ．食物链的中各营养级获得能量的方式及能量的用途完全相同
例题2：在生态系统中，生产者通过光合作用固定的能量称为总初级生产量。
生产者固定的能量一部分被自己呼吸作用消耗掉，剩下的可用于生长、发育和繁殖，这部分能量称为净初级生产量。
下表列出四个生态系统中总初级生产量与总入射日光量、生产者呼吸消耗量与总初级生产量的比值。
（1）四个生态系统中，光能利用率最高的是 ，总初级生产量转化为净初级生产量
比例最高的生态系统是 。
（2）下图表示一个相对稳定的生态系统中四个种群和分解者 的能量相对值。
请绘制由甲、乙、丙、丁四个种群形成的 食物网简图。
（3）在答题纸相应图中用箭头和文字补充完成能量流经丙种群的情况。
二、 物质循环
1. 建构碳循环的模型
例题3：下图是生态系统物质循环的图解，请填空:
1.在生态系统各成分中A 为 ，B 为 ， C 为 ，D 为 。
2.生物群落中碳主要以 形式存在，通过 渠道流通。
碳在无机环境与生物群落中主要以 形式循环往复。
三、能量流动和物质循环的关系
能量
相对
值甲乙丙 丁 分解者
呼吸散失
例题4：下图甲表示某池塘生态系统能量流动的部分简图，I ～III 代表该生态系统中的三个营养级，括号中数值表示能量转化值（单位：百万千焦/m 2
·年）；图乙表示某生态系统的碳循环模式图，A ～F 表示该生态系统的相关成分。
请据图回答：
（1）若图甲所示的池塘生态系统的总面积为1×105m 2，则营养级Ⅰ每年同化作用固定的总能量值为 百万千焦。
第一、二营养级之间的能量传递效率为 。
（2）为了正确表示图甲所示池塘生态系统的能量流动情况，对图甲的能量流动情况进行的补充、完善为： 、 （以图甲中相应的符号和箭头表示）。
（3）在图乙所示的生态系统中，碳元素在A 、B 、C 、D 、E 间以 形式进行循环。
请以符号和箭头的形式表示出该生态系统中的营养结构简图（请在答题卡指定位置作答）。
四、
研究能量流动和物质循环的应用
1. 学会设计人工生态系统
2. 发展生态农业的意义
例题5：如图是某地区尝试的生态农业模式图。
它利用雏鸭旺盛的杂食性，吃掉稻田里的杂草和害虫；利用鸭不间断的活动产生中耕浑水效果，既刺激了水稻生长，又促进了土壤中
原有农药的分解；水稻的秸秆，用作
养猪、养鸭、培育蘑菇、生产沼气，
鸭粪、沼渣等用于肥田，从而生产出
无污染大米与蛋肉类。
请据图回答下
列有关问题：
（1）该农业生态系统中最基本、
最关键的成分是 _；鸭属于 _
消费者；蔬菜大棚中的全部生物，在
生态学上称为 _。
（2）储存在生产者体内的能量，最终去向是 _。
（3）按林德曼10％定律，若该生态系统中水稻和杂草共固定了4．5×109kJ的能量，沼气池中的微生物从水稻和杂草中获得了3.2×108kJ的能量。
那么害虫最多可从水稻和杂草获得能量 _ kJ。
巩固练习：
1.右图是一个农业生态系统模式图，关于该系统的叙述，错误
．．的是
A．微生物也能利用农作物通过光合作用储存的能量
B．多途径利用农作物可提高该系统的能量利用效率
C．沼渣、沼液作为肥料还田，使能量能够循环利用
D．沼气池中的微生物也是该生态系统的分解者
2.生态农业是运用生态学原理建立起来的综合农业生产体系。
下图1是某生态农场的模式
图，下图是沼液加入鱼塘后的变化示意图，请据图回答：
（1）输入该生态系统的能量主要是，蘑菇在生态系统的成分中属于，秸秆在该生态系统中的用途是。
（2）图2的BC时间段中，溶解氧的相对含量增加的原因是。
（3）与传统农业生态系统相比，该生态农场的优点是（请写出两个方面）。