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能量的流动与物质的循环
第8单元 第20章 生态系统及其稳定性
第3节 生态系统的结构和功能第2课时
初中生物北师大版（2024）八年级下册
01
结合食物链描述生态系统中能量流动的特点(难点)。
02
以碳循环为例说明生态系统中物质循环的特点(重点)。
学习目标
生态养殖
我国农村大力提倡的一种生产模式，其最大的特点就是在有限的空间范围内，人为地将不同种的动物群体以饲料为纽带串联起来，形成一个循环链，目的是最大限度地利用资源，减少浪费，降低成本。
生态养殖利用的是什么样的生物学原理呢？
想一想
知识点二 能量沿着食物链单向流动
1.交流：水族箱中能量的来源和流动
图是一个水族箱，它模拟了淡水生态系统。让我们一起来观察这个水族箱，看看其中生活着哪些生物，这些生物之间具有什么关系。
讨论：水族箱中的各种动物如何获得维持生命活动的能量？
讨论：水族箱中的各种植物维持生命活动的能量来自何方？这些植物是怎样获得所需要的能量的？
水族箱中的各种动物食用水族箱中的植物，从植物的有机物中获得维持生命活动的能量。
各种植物维持生命活动的能量来自太阳。绿色植物通过光合作用将光能贮存在合成的有机物中。
知识点二 能量沿着食物链单向流动
讨论：能量如何在生态系统的各种生物中流动？
讨论：各种生物获得的能量是不是可以全部用于它们的生命活动？
讨论：生态系统中的能量流动具有什么特点？
生物都需要能量来维持生命，生态系统需要源源不断的能量输入，并经食物链和食物网传递给生态系统中的每一个生物。
在生态系统中，能量是沿着食物链依次流动的，并且是逐级递减的。通常，一个环节只能把所获能量的10%～20%传递给下一个环节。
生态系统中能量流动的特点是单向流动，逐级递减。
知识点二 能量沿着食物链单向流动
2.能量沿食物链流动
(1)生态系统中能量的流动过程
①能量的输入
是所有生物生命活动的能量来源
绿色植物在光合作用中将能量贮存在有机物中
消费者
第四营养级
消费者
第三营养级
消费者
第二营养级
分解者
生产者
第一营养级
太阳能
知识点二 能量沿着食物链单向流动
通过摄食获得有机物，同时获得能量
②能量的传递
a.草食动物
b.肉食动物
捕食草食动物时，部分能量就转移到肉食动物体内
消费者
第四营养级
消费者
第三营养级
消费者
第二营养级
分解者
生产者
第一营养级
太阳能
知识点二 能量沿着食物链单向流动
③能量的散失
吃与被吃的关系不可逆转，故能量是沿食物链单向流动的
b.在能量沿着食物链逐级传递时，每一个环节都要把其中一部分能量用于维持自己的生命活动
各营养级的消费者不可能百分之百地利用前一营养级的能量
消费者
第四营养级
消费者
第三营养级
消费者
第二营养级
分解者
生产者
第一营养级
太阳能
a.动植物死亡留下的遗体被分解者分解，有机物中的能量也就释放到无机环境中
知识点二 能量沿着食物链单向流动
3.能量金字塔
形成
从生态系统中能量流动过程和流动特点来看，越向食物链的后端，生物数量越少，贮存的能量也越少，就形成了金字塔形的生物数量与能量的关系。
知识点二 能量沿着食物链单向流动
能量
能量
能量
能量
三级消费者
次级消费者
初级消费者
生产者
注意
食物链越长，营养级越多，能量在流动的过程中消耗得也就越多；营养级越高的生物得到的食物越少，得到的能量越少，生物个体的数量就越少，越难以在生态系统中生存。所以，食物链一般不超过5个营养级。
知识点二 能量沿着食物链单向流动
合作探究：食物链中营养级级别越低的生物，数量一定越多，这句话对吗？并说明理由。
不对。能量沿食物链流动时是逐级递减的，因此，一般营养级级别越高的生物，获得的能量越少，其数量也越少，而营养级级别越低的生物，数量越多。但也有例外，如一棵树上生活着成千上万只虫子、几只食虫鸟。其中虫子和食虫鸟的营养级级别都比树高，但它们的数量多于树。
知识点二 能量沿着食物链单向流动
讨论：总结生态系统内生产者和消费者之间的关系。
项目 生产者 消费者 最高级消费者
生物数量
总能量
有毒物质
一般最多
最多
最少
越来越少
最少
越来越少
越来越多
最少
最多
知识点二 能量沿着食物链单向流动
知识点三 物质在生物与无机环境之间循环
1.交流：生态系统的碳循环
碳是有机物中的重要成分，大气中的二氧化碳可被绿色植物利用，通过光合作用制造有机物，再通过食物链进入动物体内。
进入动植物体内的有机物有一部分随着呼吸作用被分解，产生的二氧化碳释放到大气中。动植物的遗体及动物的排出物等被分解者分解后，产生的二氧化碳也释放到大气中。埋藏在地层中的动植物遗体经过地质演化作用，形成了煤和石油等燃料，这些燃料燃烧产生的二氧化碳也释放到大气中。
知识点三 物质在生物与无机环境之间循环
动植物的呼吸作用、微生物的分解作用、煤和石油等燃烧释放到大气中的二氧化碳又可以被绿色植物利用制造有机物。这样，碳就在生物和无机环境之间不断进行循环。
知识点三 物质在生物与无机环境之间循环
讨论：无机环境中的二氧化碳是怎样进入生物体的？
讨论：与生产者相比，消费者获得含碳化合物的方式有什么特点？
讨论：生物体哪些生命活动可以使无机环境中的二氧化碳得到补充？
绿色植物通过光合作用将无机环境中的二氧化碳和水合成有机物，使二氧化碳进入植物体，动物以绿色植物为食，这些含碳的有机物进入动物体。
生产者可以利用无机环境中的二氧化碳，而消费者只能利用生产者通过光合作用合成的含碳有机物。因此，生产者属于自养生物，消费者属于异养生物。
动植物的呼吸作用、微生物的分解作用产生的二氧化碳以及工厂生产、居民生活排放的二氧化碳都可以使无机环境中的二氧化碳得到补充。
知识点三 物质在生物与无机环境之间循环
讨论：碳在生态系统中是怎样循环的？
绿色植物进行光合作用使大气中的二氧化碳以有机物的形式进入生态系统，这些有机物可以构成植物体；动物直接或间接以绿色植物为食，含碳的有机物进入动物体，构成动物体或供动物生命活动利用；动植物死亡后，其遗体、遗物等被细菌、真菌等分解者分解，碳又以二氧化碳的形式进入无机环境。
知识点三 物质在生物与无机环境之间循环
讨论：我国力争2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和。请分析哪些途径可以降低大气中二氧化碳的含量。
① 增加碳吸收
植树造林 ：通过绿色植物光合作用吸收二氧化碳。
保护森林资源 ：减少森林砍伐，维持森林碳汇能力。
②减少碳排放
推广清洁能源 ：使用太阳能、风能等替代化石燃料。
节能技术应用 ：提高能源利用效率，减少工业和生活能耗。
发展低碳交通 ：推广电动汽车，减少燃油车使用。
③ 政策与市场机制
碳排放权交易 ：通过市场调节控制重点行业排放。
行业转型 ：推动钢铁、水泥等高耗能行业绿色升级。
知识点三 物质在生物与无机环境之间循环
2.生态系统中的物质循环
(1)概念
(2)过程
植物
（有机物）
被吃
动物
体内分解利用
二氧化碳+水
（无机物）
分解者
尸体
分解、利用
光合作用
组成生物体的物质在生物与无机环境之间的往返循环。
组成生物体的各种物质来自无机环境。植物将从环境中获得的各种物质构成植物体，并使这些物质进入食物链，生物死亡后，其遗体经分解者分解成二氧化碳、水、无机盐等物质，这些物质又返回到无机环境中，被植物再利用，开始了新一轮的物质循环，如此循环下去。
知识点三 物质在生物与无机环境之间循环
碳循环
知识点三 物质在生物与无机环境之间循环
合作探究：比较能量流动和物质循环的异同。
①区别
②相同点
能量流动是逐级递减、单向的；物质循环是周而复始，可循环的。
都通过食物链和食物网来实现，两者紧密联系；将生态系统的各种成分联系成了一个统一的整体。
知识点三 物质在生物与无机环境之间循环
3.能量流动和物质循环是生态系统的重要功能
通过食物链和食物网，生态系统进行着物质循环和能量流动。生态系统中生产者、消费者、分解者以及非生物物质、能量通过物质循环和能量流动，紧密联系，构成一个统一整体，从而使一个生态系统得到生存和发展。因此，物质循环和能量流动是生态系统的重要功能。
知识点三 物质在生物与无机环境之间循环
课堂小结
组成生物体的物质在生物与无机环境之间的往返循环
生态系统的结构和功能
能量沿着食物链单向流动
在生态系统中，能量沿着食物链单向流动
能量在沿食物链各个环节的传递过程中逐级递减
物质在生物与无机环境之间循环
1．将某一食物链中生产者及不同阶层的消费者所含总能量绘制成图(如图)。已知此食物链中有一种以种子为食的鸟类，则其应该属于下列哪一阶层？(　　)
A．丙
B．乙
C．甲
D．丁
A
课堂练习
解析：能量沿食物链传递具有逐级递减的特点，越向食物链的后端，生物数量越少，所含能量越少，因此，题图中所示阶层构成的食物链为丁→丙→乙→甲。则丙表示以种子为食的鸟类。
2．生态系统中能量流动与物质循环的关系是(　　)
A．先有物质循环，然后才有能量流动
B．由于有了能量流动，所以才有了物质循环
C．虽然二者是同时进行的，但它们是各自独立的过程
D．物质合成和分解的过程，伴随着能量的贮存、转移和释放
D
解析：在生态系统中，能量流动和物质循环是同时进行的，并且它们相互联系在一起，密不可分，使生态系统的各种成分构成一个统一的整体。A、B、C不符合题意。
课堂练习
3．下列关于生态系统能量流动的叙述，错误的是(　　)
A．能量沿着食物链单向流动
B．能量在传递过程中逐级减少
C．生产者的能量不能流向分解者
D．生态系统中能量流动的起点是生产者
C
解析：生产者和消费者的遗体中的有机物可被分解者分解利用，因此生产者的能量能够流向分解者，C错误。
课堂练习
4．如图所示为某生态系统中能量流动的部分示意图，①②③④各代表一定的能量值，下列各项中不正确的是(　　)
A．①表示流经该生态系统的总能量
B．从能量关系看，②>③＋④
C．一般情况下，②为①的10%～20%
D．生产者与消费者之间、消费者与消费者之间吃与被吃的关系不可逆转，所以能量流动具有单向性
A
解析：流经该生态系统的总能量是生产者所固定的太阳能，而①表示的是生产者流向初级消费者的能量，A错误。
课堂练习
5．下列各项中能正确表示碳循环的是(　　)
D
解析：生产者能够通过光合作用吸收二氧化碳，同时也能通过呼吸作用释放二氧化碳；消费者从生产者那里得到有机物，通过呼吸作用释放二氧化碳；生产者和消费者的遗体被分解者分解而释放二氧化碳；释放到大气中的二氧化碳又可以被生产者吸收利用，所以碳能在生物与无机环境之间往返循环。
课堂练习
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