高中生物苏教版（2019）选择性必修2 第三章 第三节 生态系统的物质循环（66张PPT）

(共66张PPT)
第三节　生态系统的物质循环
1.理解物质循环的概念。
2.通过碳循环的过程，概述物质循环的过程。
3.分析有害物质循环的特点和生物富集的过程。
4.理解能量流动和物质循环的关系。
学习目标
1.根据生态系统物质循环的规律，为科学、有效地利用
生态系统中的资源等提出有价值的建议和措施。
2.说明生物富集的危害，认同应采取措施减少危害。
素养要求
一、生态系统的物质是不断循环的
二、有害物质通过食物链呈现富集现象及能量流动和物质循环的关系
网络构建
课时对点练
内容索引
一、生态系统的物质是不断循环的
1.物质循环的概念
组成生物体的 等元素，在生态系统中不断地进行着从 到 ，再回到无机环境的循环过程，这一过程称为生态系统中的物质循环。
2.物质循环的特点
(1) ：物质循环是在地球上最大的生态系统—— 中进行的，又称为生物地球化学循环。
(2)循环性：化学元素在无机环境与 之间可以循环往复运动，不会消失。
教材梳理
预习新知　夯实基础
碳、氢、氧、氮、磷、硫、钙
无机环境
生物群落
全球性
生物圈
生物群落
3.碳循环
(1)概念： 在生物圈中的循环过程称为碳循环。
(2)碳循环的示意图
图中：(1) ，(2) ，(3) ，(4)____________
________。
碳元素
光合作用
呼吸作用
消费者(动物)
微生物等的分
解作用
(1)参与物质循环的对象是含有碳的糖类、脂肪、蛋白质等有机物(　　)
(2)物质循环的范围是生物圈，而不是具体的某一生态系统(　　)
(3)沼渣等作为肥料还田，使物质能够循环利用(　　)
(4)在碳循环中生产者只起固定CO2的作用(　　)
(5)海洋对于调节大气中的碳含量起着非常重要的作用(　　)
判断正误
√
×
×
√
√
下面是碳循环示意图，据图回答下列问题。
核心探讨
突破重难　强化素养
(1)碳在无机环境和生物体内分别以什么形式存在？
提示　碳在无机环境中主要以CO2的形式存在，在生物体内主要以有机物形式存在。
(2)大气中碳元素进入生物群落的主要途径是绿色植物的 ，形式是 。
(3)生物群落中的碳元素回到无机环境中的途径有分解者的 、动物和植物的 、化石燃料的 ，形式是 。
光合作用
CO2
分解作用
呼吸作用
燃烧
CO2
(4)碳在生物群落与无机环境间循环的形式是 ，在生物群落内部传递的形式是 ，途径是 。
(5)温室效应的形成原因是 的大量燃烧，打破了 。缓解温室效应的方法是 等。
CO2
含碳有机物
食物链(网)
化石燃料
碳平衡
减少CO2排放，大力植树种草
(6)如图表示碳循环过程图，则图中A～D代表的成分分别是___________
___________________________。
生产者、大
气中的CO2、消费者、分解者
核心归纳
1.碳循环相关知识点小结
(1)存在形式
①无机环境中：CO2和碳酸盐。
②生物群落内部：含碳有机物。
(2)流动形式
①生物群落与无机环境之间：CO2。
②生物群落内部：含碳有机物。
(3)进入生物群落的途径
①光合作用。
②化能合成作用。
(4)返回无机环境的方式
①生产者、消费者的呼吸作用。
②分解者的分解作用。
③化石燃料的燃烧。
2.碳循环示意图中各组成成分的判断
(1)图甲——先根据A、B之间为双向箭头且指向B的箭头最多可判断：B为大气中的CO2，A为生产者。再根据A、C的箭头都指向D判断：D为分解者，C为消费者。
(2)图乙——根据A、C之间为双向箭头且指向C的箭头最多可判断：A是生产者，C是大气中的CO2。根据A、B、D的箭头都指向E可进一步判断：E是分解者，B是初级消费者，D是次级消费者。
1.(2021·福州检测)下列关于生态系统的物质循环的叙述，不正确的是
A.所说的物质是指组成生物体的一些基本化学元素
B.所说的生态系统是地球上最大的生态系统——生物圈
C.所说的循环是指物质在生物群落与无机环境之间循环往复运动
D.物质在循环过程中不断递减
典题应用
及时反馈　知识落实
√
解析　物质循环的实质为组成生物体的碳、氢、氧、氮、磷、硫、钙等元素在生物圈这个最大的生态系统中循环往复运动，在这个过程中物质是守恒的。
2.下图是自然界碳循环的简图，据图分析，下列叙述错误的是
A.甲为分解者，乙为消费者，丙为生产者
B.①②③表示CO2通过甲、丙、乙的呼吸作
　用进入大气中
C.④主要表示大气中CO2通过光合作用进入
　生物群落
D.碳元素以无机物的形式在丙→乙→甲所示的渠道流动
√
解析　根据丙和大气中的CO2间存在双向箭头，可判断丙为生产者，根据围绕甲的箭头“多进一出”可判断甲为分解者，则乙为消费者，A正确；
碳元素以含碳有机物的形式在丙→乙→甲所示的渠道流动，D错误。
二、有害物质通过食物链呈现富集现象及能量
流动和物质循环的关系
1.有害物质循环的概念
指那些对有机体有害的物质进入生态系统，通过 或 的过程。
2.有害物质循环的特点
(1) ：有害物质可以通过大气、水和生物迁移等途径扩散到世界各地。
(2)有害物质沿着食物链逐级 ，最终积累在 。
教材梳理
预习新知　夯实基础
食物链富集
被分解
全球性
递增
最高营养级
3.有害物质循环的实例
(1)生物富集的概念
难以分解的化合物(DDT)或重金属(如铅、汞)在生物体内的浓度远远超过环境中浓度的现象，称为生物富集。生物富集常伴随 而发生。
(2)DDT的富集
①两个途径进入生态系统：一是经过植物的茎、叶和根进入植物体，在体内积累起来，再依次被植食性动物和肉食性动物逐级取食，逐级富集。二是喷洒的DDT落入地面，经过土壤动物(如取食土壤中有机碎片的蚯蚓)和食虫动物(如鸡)而逐级富集。
②食物链越 ，逐级富集量越大。
食物链
复杂
(3)汞循环
①两条途径进入生态系统：一是通过 、岩石风化等自然活动。
二是经过 (如开采、冶炼、喷洒农药)。
②汞进入生态系统后，土壤和空气中的汞能在 体内积累，并通过 进入人体，对人类健康产生潜在威胁。
③一般来说，肉食性鱼体内汞含量 植食性鱼，食鱼的鸟在体内蓄积的汞也很多，人食用后容易引起汞中毒。
火山爆发
人类活动
农作物
食物链
大于
4.能量流动和物质循环的关系
项目 能量流动 物质循环
形式 光能→ →热能(一般形式) 以 形式流动
过程 沿 单向流动 在___________________间往复循环
范围 生态系统_________ _______
特点 ___________________ ____________________
化学能
食物链(网)
化学元素
无机环境和生物群落
各营养级
全球性
单向流动，逐级递减
反复出现，循环流动
联系 同时进行、相互依存，不可分割：
①能量的 、转移和释放，都离不开物质的________
___等过程；
②物质是能量沿 流动的载体；
③能量是物质在生物群落和无机环境之间往返循环的_____
固定、储存
合成和分
解
食物链(网)
动力
(1)物质循环和能量流动是两个独立的过程(　　)
(2)只有在光照的条件下，生态系统的物质循环和能量流动才是同时进行的(　　)
(3)光合作用推动碳循环过程，促进了生物群落中的能量循环(　　)
(4)生物富集的物质会沿着食物链、食物网在生物体内聚集，营养级越高，浓度也越高(　　)
判断正误
×
×
×
√
如图为生态系统中能量流动和碳循环的关系图，据图回答下列问题：
核心探讨
突破重难　强化素养
(1)对物质循环起关键作用的成分是[a] 和[d] 。
生产者
分解者
(2)图中的①③⑤表示的生理过程分别是① ，③ ，⑤ 。
(3)这个生态系统的 和 都保持相对平衡，是维持生态系统相对稳定的重要保证。
光合作用
呼吸作用
分解作用
能量流动
物质循环
核心归纳
能量流动和物质循环的关系分析
(1)能量流动和物质循环相伴而行，但能量在传递过程中由光能→化学能→热能，而物质在循环过程中，由无机物(CO2)→有机物→无机物(CO2)。
(2)能量流动的终点是热能散失到无机环境中，不能循环利用，而物质循环产生的CO2又被重新利用，所以没有终点。
3.施用农药DDT的地区，虽然占陆地面积的一小部分，可是远离施药地区的南极，动物体内也发现了DDT，这种现象说明了
A.DDT是挥发性物质
B.DDT已加入全球性的生物地球化学循环
C.考察队将DDT带到了南极
D.南极动物也偶尔到施用农药的地区寻食
典题应用
及时反馈　知识落实
√
解析　DDT是一种不易分解并能长期残存的农药。当人们施用DDT时，真正落到植物上的大约只有5%，其余95%不是落到地面，就是在大气中漂浮，之后随雨水流入地下，或顺小溪流入江河，流向大海。随着大气循环和海水流动，DDT被运到全球各个角落，然后再沿着食物链和食物网流动，并在各生物体内积累和富集起来。可见，DDT已加入全球性的生物地球化学循环。
4.下列关于物质循环和能量流动的说法，错误的是
A.物质是能量流动的载体，能量是物质循环的动力
B.无机环境中的物质可以通过多种途径被生物群落反复利用
C.通过绿色植物的光合作用，可完成生态系统的碳循环
D.食物链和食物网是能量流动和物质循环的渠道
√
解析　绿色植物的光合作用将大气中二氧化碳中的碳转化为有机物中的碳，只是碳循环的一部分，并没有完成生态系统的碳循环，C错误。
网络构建
课时对点练
题组一　生态系统的物质循环
1.从生态系统的物质循环角度看，人体内碳元素的根本来源是
A.大气中的CO2 B.生产者
C.分解者 D.消费者
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对点训练
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解析　人体内的碳元素来源于食物中的有机物，而有机物来源于生产者，生产者产生的有机物中碳的来源是大气中的CO2。
2.(2021·陇南高二检测)碳在生物群落与无机环境之间的循环是通过
A.光合作用 B.呼吸作用和光合作用
C.呼吸作用 D.蒸腾作用和呼吸作用
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3.(2021·阜阳模拟)如图为碳元素在生态系统中循环的模式图，图中甲、乙、丙表示生态系统的生物成分，箭头表示生理过程。下列相关叙述中，不正确的是
A.b过程主要代表光合作用，d过程代表呼吸作用
B.甲所示的营养级在食物链中占有的碳元素最多
C.碳元素在甲、乙、丙之间以CO2的形式传递
D.碳元素可在无机环境和生物群落之间反复利用
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4.环境问题是全世界人民密切关注的问题，以低能耗、低污染、低排放为基础的低碳经济模式越来越成为促进国家经济持续增长和可持续发展的重要经济模式。下列叙述正确的是
A.煤、石油和天然气等化石燃料的大量燃烧，致使大气中的CO2急剧增加
B.大气中CO2进入生物群落的方式只能是植物的光合作用
C.生物群落中的碳元素进入大气的方式只能是微生物的分解作用
D.在无机环境中，碳只以CO2的形式存在
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解析　大气中CO2进入生物群落的方式主要是植物的光合作用，此外还有微生物的化能合成作用，B错误；
生物群落中的碳元素进入大气的方式包括生产者和消费者的呼吸作用、微生物的分解作用和化石燃料的燃烧，C错误；
在无机环境中，碳主要以CO2和碳酸盐的形式存在，D错误。
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题组二　生物富集
5.下图中食物网所代表的生态系统中，施用了杀虫剂林丹，这种杀虫剂自然降解的速度极慢。这种杀虫剂在下列生物体内的浓度最高的是
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A.A 　　B.H 　　C.G 　　 D.F
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解析　杀虫剂林丹自然降解的速度极慢，因此这种杀虫剂在生物体内有生物富集作用，生物所处的营养级越高，杀虫剂在该生物体内的浓度越高。由图可知，H所处的营养级最高，杀虫剂在其体内的浓度最高，B正确。
13
6.某地土壤和水体中镉超标，镉进入生态系统后蓄积在动物肝、肾中引发“痛痛病”。某生态系统有甲、乙、丙、丁四个营养级，在某一时间测得所含镉的相对浓度如图所示。下列相关叙述中，正确的是
A.当地人要预防“痛痛病”应少吃动物肝、
　肾等内脏
B.丙营养级所含能量最多
C.该生态系统肯定没有分解者
D.四个营养级所同化的能量值的关系可表示为丁<甲＋乙＋丙
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解析　由题意可知，镉进入生态系统后蓄积在动物肝、肾中而引发“痛痛病”，所以人类预防该病应少吃动物肝、肾等内脏，A正确；
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丙营养级所含镉浓度最高，说明丙营养级最高，而能量是单向流动、逐级递减的，所以丙营养级所含能量最少，B错误；
任何一个生态系统中都必须有分解者，C错误；
四个营养级同化的能量值的关系可以表示为丁>甲＋乙＋丙，D错误。
题组三　能量流动和物质循环的关系
7.下列关于生态系统中物质循环和能量流动的叙述，正确的是
A.防治稻田害虫可提高生产者和消费者之间的能量传递效率
B.生态系统中物质和能量都是可循环利用的
C.生产者通过光合作用合成有机物，能量就从无机环境流入生物群落
D.生态系统的能量是伴随物质而循环利用的
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8.(2021·宜昌高二检测)下列关于生态系统食物链中能量和物质的叙述，正确的是
①物质是单向流动、不可循环的　②物质是可循环的　③能量是单向流动、不可循环的　④能量是单向流动、可循环的　⑤能量是伴随着物质而流动的　⑥能量不是伴随物质而流动的
A.①③⑤ B.①④⑥
C.②③⑤ D.②③⑥
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解析　生态系统中的物质是循环利用的，是能量流动的载体；能量流动是单向的，作为动力推动物质循环的进行。
9.(2021·周口调研)如图为生态系统中碳循环的部分示意图，下列说法不正确的是
A.物质循环伴随着能量的流动
B.能完成该循环的生物一定含有叶绿体或线粒体
C.A、B所示的物质循环具有全球性
D.进行A过程的生物是自养生物
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解析　物质循环和能量流动是同时进行的，能量是物质循环的动力，物质是能量流动的载体；能完成A过程的生物不一定具有叶绿体，能完成B过程的生物能进行呼吸作用但不一定具有线粒体；能进行A过程将CO2转化成有机物的生物是自养生物；物质循环具有全球性。
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10.分析以下生态系统的能量流动和物质循环的关系简图，不能得到的结论是
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A.物质作为能量的载体，使能量沿着食物链(网)流动
B.能量作为动力，使物质能够不断地在生物群落和无机环境之间循环往复
C.能量①②③④的总和便是生产者所固定的太阳能总量
D.碳在生物群落和无机环境之间的循环主要是以CO2的形式进行的
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解析　生产者所固定的太阳能总量是指生产者总的同化量，③的能量属于②，无法比较能量①②③④的总和与生产者所固定的太阳能总量，C错误。
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选择题11～12题为单选题，13～16题为多选题。
11.如图表示某生态系统中的碳循环过程，据图分析下列叙述错误的是
A.在生态系统的成分中A属于生产者，
　C属于分解者
B.①②代表的生理过程分别是光合作用
　和呼吸作用
C.碳循环具有全球性
D.绿色植物的光合作用和消费者的呼吸作用在生态系统中对碳循环起到
　关键作用
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综合强化
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解析　绿色植物的光合作用和分解者的分解作用在生态系统中对碳循环起到关键作用，D项错误。
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12.如图表示某生态系统一年中CO2的释放和消耗状况，其中①是生产者经呼吸作用释放的CO2量，②是分解者经呼吸作用释放的CO2量，③是消费者经呼吸作用释放的CO2量，④是生产者经光合作用消耗的CO2总量。下列叙述正确的是
A.②的数值越小，说明该农田生态系统施
用的有机肥料越多
B.③的数值可间接表示该生态系统中消费者的同化量
C.④的数值可间接表示流经该生态系统的总能量
D.该农田生态系统一年中CO2的释放量与消耗量相等
√
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解析　②的数值越小，说明该农田生态系统施用的有机肥料越少，A项错误；
消费者的同化量一部分在呼吸作用中以热能的形式散失，一部分用于自身的生命活动，故③的数值不能表示消费者的同化量，B项错误；
流经该生态系统的总能量是生产者通过光合作用固定的太阳能，可用生产者经光合作用消耗的CO2总量来表示，C项正确；
由题图可知，④大于①②③之和，说明该生态系统一年中CO2的释放量小于消耗量，D项错误。
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13.深海热泉生态系统中存在硫细菌，该细菌能利用氧化硫化物释放的能量将二氧化碳合成有机物。生活在热泉附近的生物，直接或间接地以硫细菌为食。下列相关叙述正确的是
A.硫细菌能够实现碳元素从无机环境进入生物群落
B.直接或间接以硫细菌为食的生物能够加快生态系统的物质循环
C.能量能随着碳元素的循环而被生态系统循环利用
D.若该生态系统的碳循环能够保持平衡状态，说明该生态系统存在分解者
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解析　由题意可知，硫细菌能利用氧化硫化物释放的能量将二氧化碳合成有机物，说明可以实现碳元素从无机环境进入生物群落，A项正确；
硫细菌是生产者，因此直接或间接以硫细菌为食的生物都属于消费者，消费者的存在能够加快生态系统的物质循环，B项正确；
生态系统中能量流动的特点是单向流动、逐级递减，不能循环利用，C项错误；
分解者通过分解作用产生的CO2是大气中CO2的主要来源，没有分解者，碳循环将无法保持平衡状态，D项正确。
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14.气候变化与生态系统的碳循环密切相关。如表所示为甲、乙两个不同时期陆地生态系统与大气环境的碳交换情况。下列相关叙述正确的是
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A.生态系统中碳的吸收主要通过光合作用实现，碳的释放主要通过生物
的呼吸作用实现
B.碳循环是生物地球化学循环中的一种重要的物质循环
C.乙时期生态系统属于增长阶段，甲时期属于稳定阶段
D.乙时期大量植树造林可以使碳的吸收量和释放量趋于平衡
时期 碳吸收量(kg C·a－1) 碳释放量(kg C·a－1)
甲 1.20×1014 1.20×1014
乙 1.20×1014 1.26×1014
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解析　乙时期碳吸收量小于碳释放量，生态系统处于衰退状态。
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时期 碳吸收量(kg C·a－1) 碳释放量(kg C·a－1)
甲 1.20×1014 1.20×1014
乙 1.20×1014 1.26×1014
15.高残留有机氯农药甲、乙可在人及动物的脂肪组织内积蓄。某湖泊生态系统农药残留量监测结果显示，水体中农药甲、乙含量分别为0.3 μg/kg、
0.1 μg/kg，水生生物体中农药含量如图所示。下列分析正确的是
A.该湖泊生态系统共有4条食物链
B.乌鱼体内的农药来自铜绿方田螺
　和鲫鱼
C.农药残留量随营养级升高而增加
D.与水体相比，农药甲在乌鱼体内
　积蓄的倍数大于农药乙
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16.下列关于生态系统中物质循环和能量流动的叙述，正确的是
A.富营养化水体出现蓝细菌水华的现象，可以说明能量流动的特点
B.生态系统中能量的初始来源主要是太阳能
C.食物链各营养级中10%～20%的能量会被分解者利用
D.无机环境中的物质可以通过多种途径被生物群落反复利用
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17.图1是生态系统中碳循环示意图，图2代表的是图1所涉及食物网中能量流动的“金字塔”结构图。请据图回答下列问题：
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(1)图1中能够固定大气中CO2的生物成分是____(填图中字母)，自然界生物群落中的碳返回大气的途径有______(填数字序号)。
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B
②③
(2)图1中C属于生态系统组成成分中的_______。碳元素在无机环境和生物群落间循环的主要形式是______。
(3)图2构建的“能量金字塔”中处于Ⅰ中的生物属于________(填成分)，处于Ⅲ中的生物为第____营养级。
(4)从图2“能量金字塔”可以看出能量流动的特点是__________。
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消费者
CO2
生产者
三
逐级递减
18.如图是某生态系统中，能量流动与物质循环关系示意图，据图回答下列问题：[图中Δ为有毒物质浓度(百万分之一，即10－6)，能量单位：kJ/(cm2·a)]
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(1)流经该生态系统的总能量是______kJ/(cm2·a)。
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(2)根据图中数值计算能量从A到B、从B到C的传递效率依次约为______、________(保留小数点后一位)，其余的能量最终通过生物的___________散失，由于生物不能在代谢中再利用_____，因此能量流动具有_______
_____________的特点。
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13.5%
20.6%
呼吸作用
热能
动，逐级递减
单向流
(3)图中无机物箭头指_____和H2O等物质的流动过程。从生态系统的组成成分上分析，图中D是________，通过有氧呼吸和无氧呼吸，将生物组织内的碳释放到空气中，由此可见D在物质循环中的重要作用是__________________。
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CO2
分解者
保证物质的再利用
(4)从物质循环的角度看，存在于空气、水、土壤(或非生物环境)中的有毒物质，通过________在生物体内大量积累的现象称作_________，________越高的生物受害程度越大。
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食物链
生物富集
营养级
等被分解者D分解而释放出来，即97＋63＋306＝466[kJ/(cm2·a)]。能量从A到B的传递效率＝　 ×100%≈13.5%，从B到C的传递效率＝ ×
100%≈20.6%。图中的无机物除了空气中的CO2外，还包括水等。分解者的作用是将有机物分解成无机物，返还到非生物环境中去。
解析　流经该生态系统的总能量即生产者A固定的太阳能。这些能量一部分经呼吸作用以热能的形式散失，一部分被初级消费者B摄入体内，另一部分随着残枝败叶
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本课结束