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生态系统的能量流动和
物质循环
考纲要求
 生态系统中物质循环和能量流动的基本规
律及应用 C
高考回顾：09、10江苏卷对该考点的考察明显不足，
几乎没有涉及。外地高考试卷频现简答题。
基础知识梳理
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一、能量流动的概念和过程
1.概念：生态系统中能量的 输入
、传递、转化和 散失的过程。
2.能量流动的过程
（1）能量的输入
①源头：太阳能。
生产者固定太阳能
②起点：从开始
。
生产者固定的全部太阳能
③总能量：
。
（2）能量的传递
传递渠道：
。
食物链和食物网
二、能量流动的特点
1.单向流动 ：能量流动只能从第一营养级流向第 二营养级，再依次流向后面的
各个营养级，不可逆转 ，也不可循环流动
。
2.
：能量在沿食物链流动的过程中传递效率大约为10~20%
。
逐级递减
三、研究能量流动的意义
人工生态系统
1.帮助人们科学规划、设计
，使能 量得到最有效的利用。
2.帮助人们合理地调整生态系统中的能量流动
关系，使能量持续高效地流向对人类
最有益的部分。
 四、生态系统的物质循环
 1.概念理解
 （1）循环的对象：组成生物体的C、H、O、N、P、S
化合物
等 化学元素
，而不是具体
。
 （2）循环的过程：
。
无机环境 生物群落
 （3）循环的范围：生物圈 。
 2.特点： 全球性 ；反复出现，循环流动 。
 3.实例——碳循环
CO2

在无机环境和生物群落之间以 ____形式循环

在群落内部通过 捕食 关系以________形式流动
含碳有机物
化能合成作用
 碳进生物群落的生理过程：生产者的光合作用和____
生产者
分解者的______
 碳出生物群落的生理过程：
消费者、
呼吸作用

产生CO2的非生物途径： 化学燃料燃烧
 （3）环境问题：平衡打破会造成 温室效应
。
课堂研讨问题
 1、输入到一个生态系统的总能量是指的什么？生产者所固定的能量是指
的哪部分？储存在其有机物的能量是指的哪部分？植食性动物所摄入的
能量和被其所同化的能量的区别是什么？说明由生产者所固定的能量中，
除流入下一营养级外的，其余散失或遗弃的途径有哪些？
 2、如何理解能量流动特点中的逐级递减。能量传递效率为10%－20%的
含义是什么？自然生态系统的能量金字塔为什么一定是倒置的？自然条
件下数量金字塔可以倒置吗？举例说明。在什么样的生态系统中能量金
字塔可能出现倒置的情况，试举例说明。研究能量流动的意义是什么？
 3、生态系统的物质循环的含义是什么？连接无机环境和生物群落的两种
重要的生物成分和重要的生理过程是什么？在生物群落和无机环境之间
碳循环的形式主要是什么，在生物群落内部碳的传递形式主要是什么？
大气中的二氧化碳的来源有哪些？
研讨问题一、能量流动的过程
生态系统能
量流动过程
图解：
常考点梳理
① 输入:流经生态系统的总能量：
生产者光合作用固定的全部太阳能
② 传递
传递渠道：
能量去路：
③ 散失：以热能的形式
食物链（网）
呼吸消耗
流入下一个营养级
被分解者利用
（未利用）
能量流动的特点
①单向流动：
生态系统内的能量只能从第一营养级流向第二营养级，再依
次流向下一个营养级，不能逆向流动，也不能循环流动
②逐级递减：
能量在沿食物链流动的过程中，逐级减少，能量在相邻两个
营养级间的传递效率是10%-20%；可用能量金字塔表示。
研究能量流动的意义：
①可以帮助人们科学规划、设计人工生态系统，使能量
得到最有效的利用。
②可以帮助人们合理地调整生态系统中的能量流动关系，
使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。如农田生
态系统中，必须清除杂草、防治农作物的病虫害。
能量金字塔
由单位时间内各营养级所得到的能量数值
由低到高绘制的图形叫做能量金字塔.
说一说
能量金字塔可以说明
什么问题？
在一个生态系统中，营养级
越多，在能量流动的过程中
消耗的能量就越多，能量流
动是单向、逐级递减的。
各营养级生物个体数量关系也
一定是金字塔图形吗？
问题
探究:
1. 用能量流动的原理, 解释为什么一条
食物链的营养级一般不超过五个？谚语”
一山不容二虎”隐含的道理。
2. 市场上,肉类食品的价格一般要比小白
菜的价格高,试从生态系统能量流动的角
度分析原因。
请大家思考并讨论:
假设你像鲁滨逊那样流落在不毛的
荒岛上，只有15Kg玉米和一只母鸡可以
食用，那么使自己活的最长的办法是 :
1.先吃鸡，然后吃玉米
2.先吃玉米，同时用部
分玉米喂鸡，吃鸡生产
的蛋，最后再吃鸡
C级能力提高：
能量传递效率是指相邻
营养级N的同化量
营养级之间的同化量之比： 营养级N-1的同化量
同化量=摄入量—粪便量
能力提升
假定某生态系统中有绿色植物，蛙、蛇、
鹰、昆虫和食虫鸟等生物，此生态系统的总能
量为24000千焦，如营养级之间能量转化效率
为15%，第三营养级和第四营养级所利用的能
量分别是（ ）
解析：第三营养级所利用的能量= 24000千焦
× （15%）3-1= 540千焦 ；第四营养级所利用的能量
= 24000千焦 × （15%）4-1=81千焦。
巩固练习
1、
水藻→甲壳类→海鸟
在图中海鸟获得能量最多的食物链是_______
。
海鸟每增加1千克，需消耗生产者生产的有机物至少
是___________千克。
25
海鸟
甲壳类
大鱼
小鱼
淡水虾
水蚤
水绵
巩固练习
2、表示某生态系统的食物网，请回答：若该生态
系统的能量流动效率平均为10%，同一营养级的每种
生物获得的能量是均等的，那么第一营养级的同化能
量 为 2×107KJ ， 则 鹰 最 终 获 得 的 能 量 是
60500KJ
________________
。要使鹰的数量最多它应处于
___________营养级。
3
鹰
鸟
蛇
昆虫
蛙
5×104+104+5×102=60500KJ
植物
鼠
巩固练习
3、图是某个生态系统中的食物网简图，据图回答：
若E生物种群总能量为7.1×109kJ，B生物种群总能
量为2.3×108 kJ，从理论上计算A贮存的总能量最少
为_________
4.8×107 kJ。
C
A
E
D
B
研讨问题二、物质循环
 1、物质循环的概念
物质循环:组成生物体的CHONPS等元素
在生物群落和无机环境间的反复循环运动
。
物质循环带有全球性,又叫生物地球化学循环
 2、物质循环的主要特点：
 物质循环是带有全球性的，生物群落
 和无机环境之间的物质可以反复出现反复
 利用，周而复始进行循环，不会消失。
3、碳循环
常考点梳理
（1）碳循环的形式：
CO2
（2）碳在自然界中的存在形式： CO2和碳酸盐
（3）碳在生物体内的存在形式： 含碳有机物
（4）碳进入生物体的途径： 光合作用、化能合成作用
（5）碳在生物体之间传递途径： 食物链（网）
（6）碳进入大气的途径： ①生物的呼吸作用
②分解者有分解作用
③化石燃料的燃烧
例题、如图为碳元素
在生态系统中循环的模式图，图中 ①
“圆圈”表示生态系统的生物成分， 6
②
5
“箭头”表示过程。请据图回答：
（1）③为 分解者 ，4为大气中CO2
（2）6为 光合作用 ，7为呼吸作用
（3）陆地生态系统的食物链中占
碳元素最多的营养级是 第一营养级
7
4
③
能量流动
物质循环
主要以有机物形式
主要以无机物形式
沿食物链（网）单
在无机环境与生物群落之
向流动
间反复循环
范围
生态系统各营养级
全球（生物圈）
特点
单向流动，逐级递减
全球性、反复循环
形式
过程
是生态系统主要功能，同时进行，相互依存，不可分割
联系
合成与分解
1、能量流动的过程离不开物质的_______；
载体
2、物质是能量的_____；
3、能量是物质循环的____。
动力
知识小结
知识小结
氮循环：
氮是组成蛋白质和核酸的主要成
分。氮占大气成分的79％，必须经过
生物固氮作用、硝化作用、反硝化作
用等才能在生物群落与无机环境间反
复循环。
大气中N2
①
⑨
②
③
④
⑤
⑧
-
NO3
⑦
NH3
⑥
土壤中的微生
尿素及动
植物遗体
NO3-
氮素化
肥
氮循环
空
气 大气闪电固氮
中 人工合成固氮
的
氮 生物固氮
气
生产者
捕食
交换吸附
主动运输
土壤中
(NH4+,
NO3-)
反硝化作用
微生物
分解
含氮废物
各级消费者
消化
吸收
合成
同
化
作
用
生物体组成
脱氨基作用
泌尿系
统排出
含氮部分
大气中的SO2
硫循环
降
水
燃烧
吸收
生产者
吸收
土壤或水体
中的SO42-
摄入
燃烧
消费者
动植物遗体碎
屑、排出物
分解者
火山
爆发
石油等化
石燃料