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“生态系统的能量流动和物质循环”的疑难解析 （1）生态系统中的能量流动是从绿色植物把太阳能固定在体内以后开始的，能量输入的源头是阳光。生产者的能量一般来自太阳光，各级消费者的能量来自上一个营养级，分解者的能量来自生产者和消费者。 （2）输入生态系统的总能量是生产者所固定的太阳能的总量，流入各级消费者的总能量是指各级消费者在进行同化作用过程中所同化的物质中含有的总能量。流入一个营养级的能量一般用于四个方面：一是呼吸消耗；二是储存在构成生物体的有机物中，用于生长、发育和繁殖；三是动植物遗体、残落物、排泄物等被分解者分解；四是流入下一个营养级的生物体内（最后一个营养级的生物除外）。 （3）能量流动的主渠道是食物链和食物网，能量的变化情况是：太阳光能→生物体中的化学能→热能，因此热能是能量流动的最终归缩。 1. 对能量流动过程的定量分析，是研究能量流动规律的关键 根据“赛达伯格湖的能量流动图解”可从两方面进行讨论：一是分析食物链中各营养级生物能量的输入、传递和散失；二是从整体上分析整个生态系统能量流动的过程，最后得出能量单向流动、逐级递减的特点。能量流动是单向的原因是：第一，食物链各营养级的顺序是不可逆转的，这是长期自然选择的结果；第二，各营养级的能量总是趋向于以呼吸作用产生的热能而散失。能量在流动中逐级递减的原因是：第一，各营养级的生物都会因呼吸作用消耗相当大的一部分能量；第二，各营养级总有一部分生物未被下一营养级的生物所利用。 2. 从提高能量利用率和能量传递效率两个角度，理解研究生态系统中能量流动的目的 提高能量利用率的措施：（1）实现能量的多级利用，充分利用秸杆、动物粪便等中的能量；（2）缩短食物链；（3）通过除草、治虫、灭鼠等调整能量流动的方向等。 提高能量传递效率的措施：（1）培育动植物的新品种；（2）加强种、养管理，目的在于提高种、养动植物的同化效率，降低种、养动植物的呼吸消耗及其充分利用上一营养级的同化产物等比例。 相邻两个营养级之间能量传递效率＝第n＋1营养级同化量/第n营养级同化量×100%。能量的传递效率为10%~20%的含义是指“在输入到某一个营养级的能量中只有10%~20%的能量流动到下一个营养级”，这里“输入到某一个营养级的能量”是指流入这个营养级的总能量，“流动到下一个营养级”是指下一营养级的总能量。通过四个左右的营养级，能量已减少到不足以再维持一个营养级的生命活动，所以一个食物链中的营养级一般不超过五个。 由于生态系统的能量流动具有单向性和逐级递减的特点，因此，生态系统必须不断地从外界获得能量，否则，整个生态系统就会崩溃。 3. 金字塔 金字塔有三种形式：能量金字塔、生物量金字塔和数量金字塔。 能量金字塔：是指将单位时间内各个营养级所得到的能量数值由低到高绘制成的图形呈金字塔形，称为能量金字塔。营养级别越低，占有的能量就越多；反之，营养级别越高，占有的能量就越少。所以能量金字塔塔基体积最大，越往上越小。能量金字塔是绝不会倒置的。从能量金字塔可以看出：在生态系统中，营养级越多，在能量流动过程中消耗的能量就越多。 生物量金字塔：是以每个营养级的生物量绘制的金字塔。这种类型的金字塔在陆地生态系统中一般是不会倒置的。但它的缺点是忽略了一些单细胞生物，由于其生命周期短，不积累生物量，又加上在测定生物量时是以现存量为依据的，所以在海洋生态系统中，生物量金字塔会出现倒置现象，即出现浮游动物数量多于浮游植物数量的现象。 生物数量金字塔：是以每个营养级的生物个体数量为依据绘制的金字塔。这种类型的金字塔的缺点是忽略了个体的大小，即有的生物体个体数量很少，但每个个体的生物量却很大。如一棵大树上有几百只昆虫。所以这种类型的金字塔也往往出现倒置现象。 4. 准确理解生态系统的物质循环的概念时须注意 （1）这里的“物质”主要是指组成生物体的基本化学元素，而不是指由这些元素组成的细胞内化合物。 （2）尽管被研究的生态系统有大有小，但物质循环带有全球性。 （3）物质循环不是物质的简单移动，而是通过各种生命活动及无机环境中的各种变化来实现，其中伴随着复杂的物质变化和能量转换。 （4）生态系统的物质循环离不开能量的驱动。 5. 综合运用光合作用、呼吸作用、生态系统中能量流动的知识分析碳循环的形式、过程和范围（如下图），分析比较物质循环和能量流动的联系与区别。
6. 人类的活动极大地影响物质循环（如滥伐森林对碳循环的影响，化石燃料的大量燃烧与温室效应等），注意综合运用所学知识分析解决具体情景问题。 温室效应：大气中CO2等增多，全球气候变暖。 原因：绿色植被的破坏、化石燃料的燃烧，导致大气中CO2含量的升高；太阳能辐射到地表后，其中大部分是以红外线的形式重新辐射回大气中，CO2能够吸收红外线，大气中CO2含量的升高，过多地吸收红外线中的能量，从而使大气温度升高，产生温室效应。 危害：冰川融化、海平面上升、气候异常、危及生物多样性。 缓解温室效应的措施：一是减少CO2的释放量，主要是减少化石燃料的使用，开发新能源（如太阳能、风能、核能等）替代化石能源；二是增加CO2的吸收量，主要是保护植被，特别是保护好森林和草原，大力植树造林，扩大绿色植被的覆盖面积。 |
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