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第2节　生态系统的能量流动

1．分析生态系统能量流动的过程和特点。 (重、难点)　2.概述研究能量流动的实践意义。(重点)

知识点一　能量流动的概念和过程

阅读教材P93～P94

1．概念：生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。

2．过程

(1)

(2)能量流经某一营养级示意图

(3)能量流动示意图

①能量流动的方向(以箭头表示)：单向流动。

②箭头由粗变细：表示能量逐级递减。

③矩形面积越来越小：表示随营养级级别的增加，储存在某营养级生物体内的能量越来越少。

1．摄入量、同化量和粪便量的区别与联系

项目

摄入量

同化量

粪便量



区别

动物摄取的食物中所含的能量，即动物所吃食物中的能量

动物经消化道消化、吸收后所获得的能量，即动物摄食后转化为自身的能量

动物所摄入食物中未被消化、吸收部分中的能量，即食物残渣中的能量



联系

摄入量＝同化量＋粪便量



2.某一营养级能量的来源与去路

(1)能量来源

(2)能量去向：流入某一营养级的能量去向可从以下两个角度分析：

①定量不定时(在足够长的时间内能量的最终去路)：

a．自身呼吸消耗；b.流入下一营养级(最高营养级除外)；c.被分解者分解利用。

②定量定时：流入某一营养级的一定量的能量在一定时间内的去路可有四条：a.自身呼吸消耗；b.流入下一营养级；c.被分解者分解利用；d.未被自身呼吸消耗，也未被下一营养级和分解者利用，即“未利用”。如果是以年为单位研究，这部分的能量将保留到下一年。

3．“拼图法”分析能量流动过程

输入第一营养级的能量(W1)，被分为两部分：一部分在生产者的呼吸作用中以热能的形式散失了(A1)，一部分则用于生产者的生长、发育和繁殖(B1＋C1＋D1)。而后一部分能量中，包括现存植物体的B1、流向分解者的C1、流向下一营养级的D1，如图所示：

1．下列关于生态系统中能量流动的叙述，正确的是(　　)

A．初级消费者同化的能量储存于其体内增重的有机物中

B．能量传递效率总是随着食物链的增加而减少

C．太阳能只有通过生产者才能输入生态系统中

D．如果停止对一个生态系统的能量输入，这个生态系统会立即消亡

解析：选C。初级消费者同化的能量一部分在细胞呼吸中以热能的形式散失掉，一部分用于自身的生长、发育和繁殖，储存于其体内增重的有机物中，A错误；能量传递效率在各营养级之间约为10%～20%，一般不会随着食物链的增加而减少，B错误；生态系统的能量流动一般是从生产者固定太阳能开始的，太阳能只有通过生产者才能输入生态系统中，C正确；如果停止对一个生态系统的能量输入，则这个生态系统没有能量来源不能维持很久，最终这个生态系统会消亡，但不会立即消亡，D错误。

2．(2021·*_**下图为生态系统中能量流动的部分示意图，①②③④⑤各代表一定的能量值。下列各项叙述中正确的是(　　)

A．在人工饲养的高密度鱼塘中⑤肯定大于①

B．④中包含了次级消费者粪便中的能量

C．在食物链中各营养级获得能量的方式及能量的用途完全相同

D．②>③＋④

答案：D

知识点二　能量流动的特点和意义

阅读教材P95～P96

1．能量流动的特点

2．能量金字塔：将单位时间内各个营养级所得到的能量数值，由低到高绘制成图，可形成一个金字塔图形。

3．能量传递效率

(1)计算公式

能量传递效率＝×100%。

(2)一般生态系统中相邻两个营养级间的能量传递效率为10%～20%。

4．研究能量流动的实践意义

(1)帮助人们科学规划、设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用。

(2)帮助人们合理地调整生态系统中的能量流动关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。

1．能量流动的计算

在解决有关能量传递的计算问题时，首先要确定相关的食物链，理清生物在营养级上的差别，能量传递效率为10%～20%，解题时注意题目中是否有“最多”“最少”“至少”等特殊的字眼，从而确定使用10%还是20%来解题。

(1)能量传递效率的“最值”计算

①食物链越短，最高营养级获得的能量越多。

②生物间的取食关系越简单，生态系统的能量流动过程中消耗的能量越少。具体计算方法如下：

知低营养级求高营养级

知高营养级求低营养级



获能量最多

选最短食物链按×20%计算

需最多能量

选最长食物链按÷10%计算



获能量最少

选最长食物链按×10%计算

需最少能量

选最短食物链按÷20%计算



(2)能量传递效率的“定值”计算

①已确定营养级间能量传递效率的，不能按“最值”法计算，而需按具体数值计算。例如，在食物链A→B→C→D中，能量传递效率分别为a%、b%、c%，若A的能量为M，则D获得的能量为M×a%×b%×c%。

②如果是在食物网中，某一营养级同时从上一营养级多种生物中获得能量，且各途径所获得的生物量比例确定，则按照各单独的食物链进行计算后合并。

2．能量传递效率与能量利用率不同

(1)能量传递效率＝(下一营养级同化量÷该营养级同化量)×100%，为10%～20%。

(2)能量利用率

①一般指流入最高营养级(或人类)的能量占生产者固定总能量的比值。

②一般来说，食物链越短，能量利用率越高。

③有时考虑分解者的参与，使营养结构更复杂，以实现能量的多级利用，从而提高能量利用率。

1．如果一个人的食物有1/2来自绿色植物，1/4来自小型肉食动物，1/4来自羊肉，那么该人每增加1千克体重，至少消耗植物(　　)

A．10千克　　　　　　　 B．40千克

C．100千克 D．280千克

解析：选B。由题意可知人的能量来源于三条食物链，分别是①植物→人，②植物→羊→人，③植物→植食性动物→肉食性动物→人。设通过①②③三条食物链消耗的植物分别为a、b、c，则a×20%＝1×(1/2)，b×20%×20%＝1×(1/4)，c×20%×20%×20%＝1×(1/4)，求出a＝5/2，b＝25/4，c＝125/4，进而求出a＋b＋c＝40。

2．用各营养级生物的能量、数量构建的金字塔分别称为能量金字塔、数量金字塔。在某一栎林某某 ，第一营养级生物为栎树，第二营养级生物为昆虫，第三营养级生物为蛙、蜥蜴和鸟，第四营养级生物为蛇。该栎林数量金字塔的示意图是(　　)

解析：选B。在数量金字塔中昆虫的数量远远大于栎树的数量，第三营养级的生物数量小于昆虫的数量，第四营养级生物的数量小于第三营养级生物的数量。

3.右图是一个农业生态系统模式图，下列关于该系统的叙述，错误的是(　　)

A．微生物也能利用农作物通过光合作用储存的能量

B．沼气池中的微生物也是该生态系统的分解者

C．沼渣、沼液作为肥料还田，使能量能够循环利用

D．多途径利用农作物可提高该系统的能量利用率

解析：选C。该生态系统中，沼气池中的微生物能利用农作物固定的太阳能，属于分解者，A、B正确；在生态系统中，能量是单向流动的，不能循环利用，C错误；物质和能量的多级利用，减少了能量的流失，提高了能量的利用率，D正确。

核心知识小结



[要点回眸]

[答题必备]

生态系统的能量流动包括能量的输入、传递、转化和散失等过程。

能量流动的起点是生产者固定的太阳能，渠道是食物链和食物网。

流经生态系统的总能量是生产者固定的全部太阳能。

能量流动的特点是单向流动，逐级递减。

能量金字塔的形状永远是正金字塔形，数量金字塔有倒置的情况。





[拓宽教材]

1．(必修3 P96图5－9改编)下图是某湖泊的能量金字塔，下列相关描述不正确的是(　　)

A．a、b、c、d表示不同的营养级

B．a、b、c、d之间形成一条a到d的食物链

C．a、b、c、d的大小表示不同的营养级所得到的能量的多少

D．a、b、c、d的大小变化体现了能量流动逐级递减的特点

答案：B

2．(必修3 P95图5－8改编)美国生态学家林德曼对一个结构相对简单的天然湖泊——赛达伯格湖的能量流动进行了定量分析，得出了如图所示的数据[单位：J/(cm2·a)]：

(1)据图分析回答下列问题：

①图中生产者______(填“能”或“不能”)捕食肉食性动物来完成能量的循环。

②呼吸作用散失的能量________(填“能”或“不能”)再被生产者利用来合成有机物。

③能量流动的第一个特点是________。

(2)据上图依图完成表中内容并分析回答下列问题：

输入

输出到下

一营养级

传递

效率



第一营养级(生产者)

464.6

62.8

____



第二营养级(植食性动物)

62.8

12.6

____



①可以看出，能量在相邻两个营养级间的传递效率为________。

②能量流动的第二个特点是__________。

答案：(1)①不能　②不能　③单向传递

(2)13.5%　20.1%　①10%～20%　②逐级递减

[精练好题]

3．(2021·*_**流经某一生态系统的总能量是(　　)

A．照射到该生态系统中的全部太阳能

B．该生态系统中所有生产者、消费者、分解者体内的能量

C．该生态系统中生产者体内的能量

D．该生态系统中生产者所固定的太阳能

解析：选D。流经生态系统的总能量是该生态系统中生产者所固定的太阳能。

4．(2021·**_*某森林生态系统中主要有甲、乙、丙、丁4个种群，各种群生物有机物同化量的比例关系如下表所示。下列情况在这4个种群构成的食物网(链)中不可能出现的是(　　)

生物种类

甲

乙

丙

丁



同化有机物所占比例/%

86

12

1.1

0.9



A.四个种群构成两条食物链

B．甲为生态系统的生产者

C．第二营养级同化的能量小于第三营养级

D．乙的个体数量大于甲

解析：选C。由于丙、丁同化有机物所占比例相差太小，很可能处于同一个营养级，所以四个种群可以构成两条食物链，即甲→乙→丙、甲→乙→丁，A不符合题意；甲同化有机物的量占86%，最可能是生态系统的生产者，B不符合题意；由于能量流动是逐级递减的，所以第二营养级同化的能量不可能小于第三营养级，C符合题意；乙的营养级虽然较高，但其个体数量可以大于甲，D不符合题意。

5．(2021·**_*下图为某人工鱼塘中能量流动的部分示意图(字母表示能量的多少)，下列相关叙述正确的是(　　)

A．流经该生态系统的总能量等于生产者所固定的太阳能

B．第二营养级粪便中的能量属于c中的部分能量

C．第一营养级与第二营养级之间的能量传递效率为(c/a)×100%

D．图中d表示第二营养级用于生长、发育和繁殖的能量

解析：选D。图示为某人工鱼塘中能量流动的部分示意图，其中a表示该生态系统生产者固定的总能量；b表示第二营养级的摄入量；c表示第二营养级的同化量；d表示第二营养级用于自身生长、发育和繁殖的能量；f表示饵料中的能量，D项正确。流经该生态系统的总能量＝生产者固定的太阳能＋饵料中的能量，A项错误。第二营养级粪便中的能量是其未同化的能量，仍属于其摄入量的一

部分，因此第二营养级粪便中的能量属于a和f中的部分能量，B项错误。由于第二营养级的能量输入＝第一营养级的部分能量＋饵料中的能量，所以第一营养级与第二营养级之间的能量传递效率

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