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•第2、3节生态系统的功能——•能量流动和物质循环答案：输入传递答案：单向流动逆转循环流动逐级递减由低到高人工生态系统最有效调整持续高效•想一想：一般的食物链为什么不超过五个营养级？•答案：食物链中每一个营养级把从前面一个环节获得的能量大部分用来维持自身的生存和繁殖，把一小部分传给下一营养级。因此前一营养级的能量只能维持后一营养级少数生物的需要，一般传递效率为10～20%，传到第五营养级时能量已经很少了，再往下传递已不足以维持一个营养级的能量需要，所以一个食物链一般不超过5个营养级。•议一议：生态系统为何要不断从系统外得到能量补充？•答案：生态系统中各个营养级都会有部分能量以热能的形式散失到大气中，不能被任何生命活动所利用，能量在流动中越来越少。•看一看：在生产上如何根据能量流动的原理提高产量？•答案：尽量缩短食物链，提高能量利用率。解析：全球性循环流动CO2CO2有机物沿食物链或食物网CO2碳循环融化上升各种组成成分思一思：怎样缓解温室效应？答案：①尽量减少化石燃料的使用量，开发新能源，改进能源结构，如有机物中的化学能利用、核能利用、水能利用。②提倡植树种草、保护和发展森林资源，提高森林覆盖面积。•1．生态系统中的氮循环(浙江科技版)(中国地图版)•氮循环是指氮气、无机氮化物、有机氮化物在自然界相互转化过程的总称。包括固氮作用、硝化作用、有机氮化物的合成、氨化作用、反硝化作用等。氮循环主要是通过生物来完成，其中微生物更具有十分重要的作用。•2．硫循环(人民教育版)•二氧化硫进入生物群落的途径有：①二氧化硫通过降水形成硫酸，在土壤或水体中形成硫酸盐；②二氧化硫直接被生产者吸收，再传给消费者。•生物群落产生的二氧化硫进入到大气中的途径有：①动植物遗体、碎屑、排出物通过分解者的分解作用；②动植物遗体、碎屑、排出物在古代地层形成化石燃料，通过化石燃料燃烧产生二氧化硫，释放到大气中；③动植物遗体直接燃烧；④火山喷发。•1.什么叫氨化作用和硝化作用？•【提示】①氨化作用——微生物将动植物遗体、排出物、残落物中的有机氮分解形成氨的过程。•②硝化作用——在有氧条件下，土壤中的氨或铵盐在硝化细菌的作用下最终氧化为硝酸盐的过程。•2．过多地使用氮肥、磷肥等会引起什么后果？•【提示】过多地使用氮肥、磷肥等会使土壤中氮、磷的含量增多，过多的氮、磷流入水体可能造成水体富营养化，使藻类等过度繁殖，进而导致生态系统的稳态被破坏。•3．硫循环与碳循环的相同点表现在哪些方面？•【提示】相同点：①都是从无机环境到生物群落，又从生物群落到无机环境。•②在生物群落内部进行传递时，均以有机物的形式传递。•4．什么叫酸雨，它有什么危害？•【提示】一般将pH小于5.6的雨水称为酸雨。•它的危害有：①危害人体健康，引起肺水肿和肺硬化等，甚至导致死亡。②使水体酸化，造成鱼、虾死亡和灭绝，影响水生植物的生长。③破坏土壤、植被。•1．能量的输入•(1)几乎所有的生态系统•光能有机物中的化学能•(2)特殊的生态系统——深海热泉生态系统•无机物氧化产生的能量有机物中的化学能•2．能量的传递•(1)传递途径：食物链和食物网。•(2)传递形式：有机物中的化学能。•(3)传递过程：•流入某一营养级的一定量的能量在足够长的时间内的去路可有三条：①自身呼吸作用散热消耗；②流入下一营养级；③被分解者分解利用。但这一定量的能量不管如何传递，最终都以热能形式从生物群落中散失，生产者源源不断地固定有机物中的化学能，才能保证生态系统能量流动的正常进行。•3．能量的转化•有机物中的化学能→有机物中的化学能→热能(最终散失)•4．能量的散失•①形式：热能，热能是能量流动的最后形式。•②过程：有机物(化学能)•5．能量流动特点的原因分析•(1)单向流动•①能量流动是沿食物链进行的，食物链中各营养级之间的捕食关系是长期自然选择的结果，是不可逆转的。•②各营养级通过呼吸作用所产生的热能不能被生物群落重复利用，因此能量流动无法循环。•(2)逐级递减•①各营养级生物都会因呼吸作用消耗大部分能量；•②各营养级的能量都会有一部分流入分解者，包括未被下一营养级生物所利用的部分。•特别提醒：消费者摄入的能量等于消费者同化的能量加上粪便中的能量，粪便中的能量属于上一营养级的同化量，消费者同化的能量即是上一营养级流向该消费者的能量，也就是该营养级的总能量。•1．(2010·滨州期中)如图是能量流动的图解，对此图理解不正确的是()A．图中方框的大小可表示该营养级生物所具有能量的相对值B．图中C所具有的能量为B的10%～20%C．图中A表示流经该生态系统的总能量D．图中A具有的能量是B、C、D的能量之和•解析：在此能量流动的图解中，方框的大小可表示该营养级生物所具有能量的相对值；能量的传递效率一般为10%～20%，所以C具有能量为B的10%～20%；生物群落中的总能量为生产者固定的有机物中的化学能，即A表示流经该生态系统的总能量；A具有的能量有三种去向；流向B、自身呼吸、流向分解者，B、C、D能量之和小于A具有的能量。•答案：D•1．能量传递效率•相邻两营养级之间的传递效率＝×100%。•一般能量传递效率大约为10%～20%。•2．生态金字塔•能量金字塔、数量金字塔、生物量金字塔三者都是用来说明食物链中能量流动情况的，三者统称为生态金字塔。其原理是美国生态学家林德曼提出的“十分之一定律”：输入到一个营养级的能量大约有10%～20%流动到下一营养级。该定律说明能量在沿着食物链流动时，是逐级递减的。(1)三种生态金字塔的比较类型项目能量金字塔数量金字塔生物量金字塔形状特点正金字塔形一般为正金字塔形，有时会出现倒金字塔形一般为正金字塔形象征含义能量沿食物链流动过程中具有逐级递减的特性生物个体数量在食物链中随营养级升高而逐级递减生物量(现存生物有机物的总量)沿食物链流动逐级递减每一阶含义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量每一营养级生物的总生物量•(2)特殊实例及分析•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图所示的数量金字塔。•生物量金字塔也有特殊形状，如海洋生•态系统中，生产者浮游植物个体小，寿•命短，又会不断被浮游动物吃掉，因而某一时间调查到的浮游植物生物量可能要低于其捕食者浮游动物的生物量。但这并不是说流经生产者这一环节的能量比流经浮游动物的要少。•3．能量传递效率的应用•(1)确定食物链中的营养关系。据能量传递效率20%计算，相邻两个营养级的能量差值也在5倍左右，若能量差值远比五倍小，则应位于同一营养级。•(2)极值计算•①设食物链A→B→C→D，分情况讨论：现实问题思路求解D营养级净增重M至少需要A营养级多少N×(20%)3＝M最多需要A营养级多少N×(10%)3＝MA营养级净增重ND营养级最多增重多少N×(20%)3＝MD营养级至少增重多少N×(10%)3＝M•②在某一食物网中，一个消费者往往同时占有多条食物链，当该消费者增加了某一值时，若要计算最少消耗生产者多少时，应选最短的食物链和最大传递效率20%进行计算，这样消费者获得的能量最多；若要计算最多消耗生产者多少时，应选最长的食物链和最小传递效率10%进行计算，这样消费者获得的能量最少。•2．根据图示的食物网，若黄雀的全部同化量来自两种动物，蝉和螳螂各占一半，则当绿色植物增加G千克时，黄雀增加体重最多是()A．G/75千克B．3G/125千克C．6G/125千克D．G/550千克•解析：根据生态系统能量流动的最高传递效率20%，设黄雀增加体重X千克，则根据题意可列出计算式：(5×X/2＋5×5×X/2)×5＝G，X＝G/75千克。•答案：A•1．物质循环•(1)物质：组成生物体的C、H、O、N、P、S等化学元素。•(2)循环过程：无机环境生物群落。•(3)循环特点：全球性、循环性。•(4)碳循环过程：•无机环境生物群落(含碳有机物)•(5)实例图解如下：•①碳循环②硫循环③氮循环2．物质循环与能量流动的关系项目能量流动物质循环形式以有机物为载体无机物特点单向流动、逐级递减往复循环范围生态系统各营养级生物圈(全球性)联系同时进行、相互依存，不可分割①能量的固定、储存、转移和释放，离不开物质的合成和分解②物质是能量沿食物链(网)流动的载体③能量是物质在生态系统中往复循环的动力图示•(1)任何一个生态系统中，能量流动和物质循环都保持着相对的平衡，这是决定一个生态系统相对稳定的重要保证。•(2)物质循环的平衡打破，将造成生态环境问题：•①碳循环失衡——温室效应•②硫循环失衡——酸雨•③生物富集作用：是指环境中的一些污染物(如重金属、化学农药)通过食物链在生物体内大量积累的过程。•a．原因：化学性质稳定不易被分解；在生物体内积累而不易排出。•b．过程：随着食物链的延长而不断加强，即营养级越高，富集物的浓度越高。•3．下图是生态系统中硫循环和碳循环及其相互关系的简图，请分析回答下列问题：(1)如果图示是一个草原生态系统，图中标号________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。(2)如果该生态系统中次级消费者增重2kg，至少需要生产者__________kg。•(3)在硫循环中，除图中所示过程外，大气中二氧化硫的来源还应有________________________________________________________________________。•(4)碳和硫在生物群落中流动形式依次为_____________________。•(5)若短时间内大气中二氧化碳和二氧化硫迅速增加，会造成的全球•性环境问题依次是____________________________________。•解析：(1)生态系统自动调节能力取决于生态系统营养结构(食物链和食物网)的复杂程度，而食物链和食物网主要是由捕食关系(生产者和消费者之间)而构成的，故④可反映系统自动调节能力的大小。•(2)能量沿食物链传递的效率最高为20%(即)，则次级消费者(第三营养级)增重2kg，至少需要生产者＝50kg。•(3)大气中SO2的来源除了图中微生物的分解作用以外，还有化石燃料的燃烧、火山爆发等。•(3)大气中SO2的来源除了图中微生物的分解作用以外，还有化石燃料的燃烧、火山爆发等。•(4)不论碳、硫还是氮，它们在生物群落内部都是以有机物的形式在生物群落中流动的。•(5)短时间的CO2、SO2大量释放，会超过生态系统的自动净化能力，导致温室效应、酸雨等全球性环境问题。•答案：(1)④(2)50•(3)石油等化石燃料的燃烧、火山爆发•(4)有机物、有机物(5)温室效应、酸雨•【例1】(2009·江苏，17)下列4种现象中，不适宜用生态系统中能量流动规律进行合理分析的是()•A．虎等大型肉食动物容易成为濒危物种•B．蓝藻易在富营养化水体中爆发•C．饲养牛、羊等动物，成本低、产量高•D．巨大的蓝鲸以微小的浮游动物为食•思路点拨：蓝藻爆发是因为水体中含有大量的N、P等元素，给蓝藻提供营养物质，利于蓝藻的生长，没有能量流动。能量流动的另一特点是逐级递减。虎等大型肉食动物处在最高营养级，获得的能量最少，因此容易成为濒危物种。饲养的牛、羊等动物属于第二营养级，获得的能量较多，因此成本低、产量高。蓝鲸以浮游动物为食，能量便由浮游动物流向了蓝鲸。•答案：B•【例2】(2009·重庆卷，5)如图是某森林生态系统物质和能量流向示意图，h、i、j、k表示不同用途的有机物(j是未利用部分)，方框大小表示使用量。下列叙述正确的是()•A．进入该生态系统的CO2量与各h产生的CO2总量相等•B．生产者中i的量大于被初级消费者同化的有机物的量•C．流向分解者的k可被生产者直接吸收利用•D．流经该生态系统的物质和能量可循环利用•思路点拨：该能量一部分通过呼吸作用以热能的形式散失，用h表示；一部分被初级消费者摄入，用i表示；一部分是未被利用、储存起来的能量，用j表示；还有一部分是植物的残枝