第40讲生态系统的能量流动与物质循环

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。

生态系统中的能量流动与物质循环生态系统是由生物群落、生物种群、基物质以及生物所处的环境因素共同构成的一个完整的生态整体。

其中，能量流动和物质循环是维系着整个生态系统运作的两个重要基础。

一、能量流动生态系统中的能量主要来源于太阳能，生物通过光合作用将其转化为有机物。

而这些有机物被不同消费者不断地转化与传递，形成了生态系统中的食物链。

食物链包括多个级别的生物，从最基层的植物，到食草动物、食肉动物等。

食物链的能量传递是单向的，由低级别的生物向高级别的生物传递，同时能量也会逐渐损失。

具体来说，每一个级别的生物在获得食物时，只能将其中一部分消化为能量，其余的会转化为生物体的组成成分。

这就是所谓的“能量转换效率”，通常情况下，这个转化效率很低，仅有5%-20%的能量可以被转化为该级别生物的组成成分，其余面临着无法利用的损失。

在环系统中，每一个级别的生物所消耗的卡路里数可以用“生态级”来衡量，它表示了该生物所处于食物链的位置，数值越大，其位置也就越高，其获取的能量也就越多。

例如，植物所处的生态级别为1，而以植物为食的食草动物则属于第2级，以此类推。

同时，生态级别不仅代表着生物的能量位置，也反映出了其在生态环境中的地位和作用。

如果一个生物消失了，将会对生态环境产生不可逆的影响。

二、物质循环无论是植物还是动物，都有开展新陈代谢的过程。

而这些代谢产生的废物需要通过物质循环重新进入生态系统，然后被利用。

在生态系统中，这个过程被称为养分循环。

养分循环的过程中，主要有三个步骤：死物分解、营养盐释放和重建生物组分。

具体来说，死物分解由微生物和其他生物完成，通过其代谢产生的酶类，微生物可以将死亡生物中的有机物转化为简单的无机物。

这些物质包括了社会化学元素如氮、磷、钾等物质。

在营养盐释放的步骤中，一部分无机物吸收到介质中的可被植物吸收的组成成分中。

随着其他生物对这些有机物的利用，有机物的存在量减少，从而迫使植物从土壤中吸收更多的营养物质。

生态系统中能量流动和循环规律生态系统是指由生物体、生物群落和它们所处环境组成的生物复合体。

生态系统中能量的流动和循环是维持生态系统稳定、平衡和可持续发展的重要因素之一。

能量的流动和循环规律是指能量在生态系统中从一个组成部分向另一个组成部分的转移和再利用过程。

本文将重点探讨生态系统中能量流动和循环的规律，以及它们对生态系统的重要意义。

能量在生态系统中的流动是通过食物链的形式进行的。

食物链是指生物之间通过摄取食物而建立起来的能量转移关系。

一般来说，食物链包括植物、草食动物、肉食动物等不同层次的生物。

植物通过光合作用将太阳能转化为化学能，并被草食动物摄取。

草食动物再被肉食动物摄取，从而实现能量的转移。

通过这种能量流动，生物体能够获取生存所必需的能量，并将剩余能量传递给下一级的生物。

除了食物链，能量还可以通过食物网进行循环和流动。

食物网是指生物之间通过多种不同的食物关系相互联系起来的生态系统。

不同的生物之间通过多条食物链相互交织在一起，形成复杂的食物网。

通过食物网，能量可以在不同层次的生物之间进行循环和转移，使得生态系统具有更高的稳定性和灵活性。

当某一层次的生物数量发生变化时，整个食物网都会受到影响，从而影响到能量的流动和循环。

另外，能量的循环也包括生物体内外环境之间的能量转换。

生物体通过呼吸作用将身体内产生的化学能转化为热能，排放到环境中。

同时，光能、化学能等形式的能量可以通过生物体的代谢活动被吸收和利用。

这种内外能量之间的转换和循环，在一定程度上影响着生态系统的能量平衡和稳定性。

生态系统中能量流动和循环规律的重要意义不可忽视。

首先，它能够保持生态系统的稳定性和平衡性。

生态系统中的能量流动和循环可以使得能量得到合理利用，减少能量的浪费，从而维持生物的正常生长和发展。

其次，能量的流动和循环还能够维持物种之间的相互依存关系。

通过食物链和食物网，不同物种之间相互依赖，形成了复杂而稳定的生态系统。

最后，能量的流动和循环也对生物多样性的维持和保护起到重要的作用。

生态系统的能量流动和物质循环生态系统是由生物群落和非生物环境组成的动态平衡系统，其中能量的流动和物质的循环是维持生态平衡的重要机制。

本文将着重介绍生态系统中能量流动和物质循环的过程，以及它们之间的相互关系和重要性。

一、能量流动能量是生态系统中的基本要素，它驱动着生态系统中各种生物活动的进行。

能量在生态系统中的转化和流动可以通过食物链来解释。

食物链是将生物按照它们在食物关系中的地位和相互间的相互作用关系组织起来的。

比如，一个典型的食物链可以由植物、草食动物、食肉动物构成。

在这个食物链中，能量从植物开始流动。

植物通过光合作用将太阳能转化为化学能，存储在其体内的有机物中。

当草食动物吃下植物时，植物体内的能量也被转移到了它们的体内。

随后，当食肉动物捕食草食动物时，能量又被传递给了食肉动物。

这样，能量就通过食物链逐级传递。

然而，能量在流动的过程中并不会完全转化。

根据生态学的能量流动规律，每个能量级之间只能保留约10%的能量，其余的能量会以热量的形式散失。

因此，由于能量转化效率的限制，食物链中的每个能量级数量都比前一个能量级少，从而形成生态系统中能量的流动和传递。

二、物质循环物质循环是生态系统中重要的生物地球化学过程，它包括了有机物和无机物的生物转化、迁移和再利用。

通常，物质循环可以通过碳循环、氮循环和水循环来说明。

碳循环是生态系统中最重要的物质循环之一。

通过光合作用，植物将大气中的二氧化碳转化为有机碳，然后通过呼吸作用释放出二氧化碳，使之再次进入大气。

这样，碳在大气和生物体之间持续循环。

此外，当植物和其他生物死亡后，它们的有机碳会通过分解或矿化的过程，再次回归到土壤中的无机碳汇中。

氮循环是生物体内氨基酸和蛋白质的形成和分解的过程。

在氮循环中，氮通过植物吸收后被转化为蛋白质，并且传递到其他生物体内。

当植物和动物死亡后，其体内的氮会被分解为氨气并释放到大气中，或被细菌转化为无机氮化合物并再次进入土壤。

这个过程使氮在大气、土壤和生物体之间循环。

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生态系统的能量流淌与物质循环1、能量金字塔：可以将单位时间内各个养分级的能量数值，由低到高绘制成图，这样就形成一个金字塔图形，就叫做能量金字塔。

起点：从生产者固定太阳能起先(输入能量)。

生产者所固定的太阳能的总量=流经这个生态系统的总能量。

渠道：沿食物链的养分级依次传递(转移能量)2、生产者固定的太阳能的三个去处是：呼吸消耗，下一养分级同化，分解者分解。

对于初级消费者所同化的能量，也是这三个去处。

并且可以认为，一个养分级所同化的能量=呼吸散失的能量非常解者释放的能量十被下一养分级同化的能量。

但对于最高养分级的状况有所不同。

3、特点：传递方向：单向流淌(能量只能从前一养分级流向后一养分级，而不能反向流淌);传递效率：逐级递减，传递效率为10%～20%(能量在相邻两个养分级间的传递效率只有10%～20%)。

4、人们探讨生态系统中能量流淌的主要目的，就是设法调整生态系统的能量流淌关系，使能量流向对人类最有益的部分。

计算规则：消耗最少要选择食物链最短和传递效率最大20%，消耗最多要选择食物链最长和传递效率最小10%。

5、生态系统的物质循环在生态系统中，组成生物体的C、H、O、N、P、S等化学元素，不断进行着从无机环境到生物群落，又从生物群落回到无机环境的循环过程。

这里说的生态系统是指地球上最大的生态下系统——生物圈，其中的物质循环带有全球性，所以又叫生物地球化学循环。

6、碳循环：①碳在无机环境中是以二氧化碳或碳酸盐的形式存在的。

②碳在无机环境与生物群落之间是以二氧化碳的形式进行循环的。

③绿色植物通过光合作用，把大气中的二氧化碳和水合成为糖类等有机物。

生产者合成的含碳有机物被各级消费者所利用。

生产者和消费者在生命活动过程中，通过呼吸作用，又把二氧化碳放回到大气中。

生物知识点总结：生态系统的能量流动和物质循环生态系统的能量流动与物质循环1、能量金字塔：可以将单位时间内各个营养级的能量数值，由低到高绘制成图，这样就形成一个金字塔图形，就叫做能量金字塔。

起点：从生产者固定太阳能开始(输入能量)。

生产者所固定的太阳能的总量=流经这个生态系统的总能量。

渠道：沿食物链的营养级依次传递(转移能量)2、生产者固定的太阳能的三个去处是：呼吸消耗，下一营养级同化，分解者分解。

对于初级消费者所同化的能量，也是这三个去处。

并且可以认为，一个营养级所同化的能量=呼吸散失的能量十分解者释放的能量十被下一营养级同化的能量。

但对于最高营养级的情况有所不同。

3、特点：传递方向：单向流动(能量只能从前一营养级流向后一营养级，而不能反向流动);传递效率：逐级递减，传递效率为10%～20%(能量在相邻两个营养级间的传递效率只有10%～20%)。

4、人们研究生态系统中能量流动的主要目的，就是设法调整生态系统的能量流动关系，使能量流向对人类最有益的部分。

计算规则：消耗最少要选择食物链最短和传递效率最大20%，消耗最多要选择食物链最长和传递效率最小10%。

点击查看：高中生物知识点5、生态系统的物质循环在生态系统中，组成生物体的C、H、O、N、P、S等化学元素，不断进行着从无机环境到生物群落，又从生物群落回到无机环境的循环过程。

这里说的生态系统是指地球上最大的生态下系统——生物圈，其中的物质循环带有全球性，所以又叫生物地球化学循环。

6、碳循环：①碳在无机环境中是以二氧化碳或碳酸盐的形式存在的。

②碳在无机环境与生物群落之间是以二氧化碳的形式进行循环的。

③绿色植物通过光合作用，把大气中的二氧化碳和水合成为糖类等有机物。

生产者合成的含碳有机物被各级消费者所利用。

生产者和消费者在生命活动过程中，通过呼吸作用，又把二氧化碳放回到大气中。

生产者和消费者死后的尸体又被分解者所利用，分解后产生的二氧化碳也返回到大气中。

生态系统的能量流动与物质循环生态系统是由生物和非生物因素相互作用形成的动态平衡系统。

在生态系统中，能量的流动和物质的循环是维持生态平衡的重要机制。

本文将分析生态系统中能量流动和物质循环的过程以及其对生态系统的影响。

一、能量流动1. 光能的捕获与转化光能是生态系统中最重要的能量来源，其主要通过光合作用被捕获和转化为化学能。

光合作用是绿色植物和一些蓝藻、浮游植物等光合有机体利用光能将二氧化碳和水合成有机物质的过程。

2. 食物链与食物网能量通过食物链在生态系统中不断传递。

食物链由食物网组成，是生物之间以食物为纽带的能量传递链条。

能量从生物体的一个级别转移到另一个级别，通常以草食动物、食肉动物和食腐动物的顺序传递。

能量在食物链中逐渐减少，称为能量金字塔。

3. 生态位与能量捕获生态位是生物在生态系统中所占据的地位和所承担的角色，包括其生活方式、食性、栖息地等。

不同生物的生态位决定了其能够捕获和利用的能量。

生态位较大的物种通常能够捕获较多的能量，而生态位较小的物种则能够适应较低的能量获取。

二、物质循环1. 水循环水是生态系统中最基本的物质之一，其循环过程被称为水循环。

水循环包括蒸发、降水、渗透和河流径流等一系列过程。

通过水循环，水分在地球不同层次之间进行循环，保持了水资源的平衡。

2. 碳循环碳是生态系统中的关键元素，它在大气、水体和陆地生物之间进行循环，形成碳循环。

植物通过光合作用吸收二氧化碳，合成有机物，将碳储存在体内。

当植物被其他生物摄食或死亡后，有机碳将通过分解作用和呼吸作用释放为二氧化碳或甲烷等化合物，重新进入大气。

3. 氮循环氮是生物体中的重要元素，它在大气、水体和土壤中存在，并通过氮循环在生态系统中循环。

氮的转化包括氮固定、氮硝化和氮还原等过程。

固氮作用将大气中的氮转化为可被植物吸收的氨等形式，而硝化作用和还原作用则将氮在土壤中转化为不同形态的化合物。

三、能量流动与物质循环的意义1. 维持生态平衡能量的流动和物质的循环是维持生态系统稳定的关键机制。

生态系统的物质循环与能量流动规律生态系统是指生物与环境相互作用所形成的系统，包括有机体、群落和环境三个层次。

在生态系统中，物质循环和能量流动是维持生物生存和发展的重要规律。

本文将从物质循环和能量流动两个方面来探讨生态系统的规律。

一、物质循环物质循环是指生态系统中物质的流动和转化过程。

在生态系统中，物质通过生物的吸收、利用、释放和再生循环等过程完成其循环。

常见的物质循环包括碳循环、氮循环和水循环等。

1. 碳循环碳循环是生态系统中最重要的物质循环之一。

碳元素在大气中以二氧化碳的形式存在，通过光合作用被植物吸收并转化为有机物，进而通过食物链传递给其他生物。

当植物和动物死亡后，它们的遗体被分解成有机质，一部分被分解成二氧化碳释放到大气中，另一部分则被埋藏在地下形成化石燃料。

而人类通过燃烧化石燃料和森林的破坏，导致大量碳释放到大气中，加剧了全球变暖问题。

2. 氮循环氮循环是生态系统中另一个重要的物质循环。

氮气在大气中占据主要比例，但植物无法直接利用氮气。

经过一系列的转化，氮气被还原为氨，进而转变为硝酸盐和硝酸根等有机化合物，最后通过食物链的传递进入生物体内。

当动植物死亡或排泄物分解后，其中的有机氮被分解为无机氮，继续循环利用。

此外，氮还通过闪电、工业排放和细菌固氮等途径进入生态系统，保持氮元素的平衡。

3. 水循环水循环是生态系统中重要的物质循环之一。

水循环包括蒸发、降水、蒸发和径流等过程。

太阳能驱动下，地表的水蒸发成水蒸气进入大气中，形成云、发生降水。

降水的一部分渗透入地下，形成地下水，供生物利用。

另一部分通过河流、湖泊等径流进入海洋。

生物体通过饮水、呼吸和新陈代谢等方式参与水循环。

二、能量流动能量流动是指生态系统中能量从一个物种向另一个物种转移的过程。

在能量流动过程中，太阳能是驱动能量流动的源泉。

1. 光合作用光合作用是生态系统中的主要能量转化过程。

植物通过叶绿素吸收阳光能量，将二氧化碳和水转化为有机物和氧气。

生态学中的能量流和营养物质循环生态学是一门研究生物群落和环境之间相互关系的学科，包括生物群落的组成、结构、功能、演替等方面。

在生态学中，能量流和营养物质循环是两个关键概念，对于了解生物群落的构成、演化，以及对环境影响等方面都有着重要的意义。

能量流在生态系统中，能量是进行生物体生长和代谢必不可少的因素。

能量的流动从太阳辐射开始，通过绿色植物的光合作用，将太阳光能转化为有机物。

光合作用是生态系统中的重要过程，是能量来源的中心。

在光合作用中，通过光合色素吸收太阳能，进行光合反应，将二氧化碳和水转化为氧气和卡路里供生命体使用。

在生态系统中，有机物的传递是通过食物链来完成的。

食物链指的是一系列相互连接的生物，由食物的依赖关系组成。

食物链中的第一级是光合生物，包括植物、藻类等。

第二级可食用第一级，如食草动物。

将一级食物摄入后，植物中的有机物就被移动到了二级食物中。

接下来是三级和更高级的食物链，每一级生物体中的能量都是前一级生物体能量的一部分。

能量在食物链中的转换并不是百分之百的，每一级能量转化的效果大概只有10%左右。

这意味着，每一级生物摄入的能量只有前一级能量的10%左右，所以每一级生物的数量都需要比前一级多，才能保证生态系统的平衡和稳定。

营养物质循环营养物质循环在生态系统中同样是非常关键的过程。

生物体必须有足够的各种营养物质才能维持正常的生长和代谢活动。

营养物质循环指的是各种化学元素在生态系统中的循环过程。

生态系统中常见的元素包括碳、氮、磷等。

这些元素可以通过气体、水、土壤等途径输送到生态系统中。

植物从土壤中吸收氮、磷等元素，将这些元素变成有机化合物，供自己和其他生物利用。

除了植物之外，其他生物摄入的有机物也会进入它们的体内，形成排泄物或尸体。

这些有机物在水和风等环境条件下会被细菌，酵母等微生物降解为无机物，如硝酸盐、磷酸盐等。

这些无机物在将再次进入生态系统中，成为植物吸收的一部分。

营养物质循环过程中，有机和无机物之间相互转换，这样的变化是通过不同化学反应来完成的。

生态系统的能量流动和物质循环【复习目标及策略】一、考纲及新课标要求1、考点生态系统中能量流动和物质循环的基本规律及应用（Ⅱ）2、新课标要求大概念2 生态系统中各种成分相互影响，共同实现系统的物质循环、能量流动和信息传递，生态系统通过自我调节保持相对稳定的状态。

重要概念2.2 生物群落与非生物的环境因素相互作用形成多样化的生态系统，完成物质循环、能量流动和信息传递。

次级概念2.2.3分析生态系统中的物质在生物群落与无机环境之间不断循环、能量在生物群落中单向流动并逐级递减的规律。

二、复习策略：（1）概念梳理记忆，更好地理解物质和能量观、稳态与平衡观；（2）理解能量流动模型、构建物质循环模型，辨析知识内在联系；（3）关注生态学知识在环境保护和生产生活中的应用【复习内容】一、能量流动（一）模型分析：核心概念梳理生态系统中能量的、、和的过程，称为生态系统的能量流动。

总能量：2.每一营养级的能量来源：生产者消费者3.生态系统能量流动的渠道：4.营养级能量的去路：5.能量流动的特点：（二）模型构建：营养级间能量流动理解（构建营养级之间的能量流动模型。

在方框内填入合适的内容）（三）活学活用：科学思维发展例1、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/(m 2·y)]，据图分析：问：生产者→植食性动物的能量传递效率为 ？植食性动物→肉食性动物的能量传递效率为 ？拓展：二、物质循环（一）原文再现：核心概念梳理（阅读课本101页，填空）组成生物体的C 、H 、O 、N 、P 、S 等 ，都不断进行着从无机环境到 ，又从 到无机环境的循环过程，这就是生态系统的物质循环。

这里所说的生态系统，指的是 ，其中的物质循环具有 ，又叫生物地球化学循环。

在物质循环过程中，无机环境中的物质可以被生物群落 。

（二）学以致用：碳循环模型构建及应用（根据图中所给的信息。

用箭头画出碳循环途径，并在箭头上标上发生的行为）1.碳在无机环境中的主要存在形式：2.碳进入生物体的途径：3.碳在生物体内的存在形式：4.碳返回大气的途径：5.碳在无机环境和生物群落之间的循环形式：关注社会：碳循环与温室效应有关系吗？缓解温室效应的措施有哪些？（三）活学活用：习题巩固、变式训练例2、如图为生物圈循环过程示意图，甲～丁表示生态系统的成分，①～⑦表示过程。