2023届一轮复习苏教版生态系统的能量流动教案

第7课时生态系统的能量流动

【课标要求】1.分析生态系统中的能量在生物群落中单向流动并逐级递减的规律.2.举例说明

如何利用能量流动规律，使人们能够更加科学、有效地利用生态系统中的资源。3.解释生态

金字塔表征了食物网各营养级之间在个体数量、生物量和能量方面的关系。

■梳理归纳夯实必备知识

1.能量流动的概念理解

厂源头：太阳能

娃一流经生态系统的总能量：生产者固定

J的太阳能总量

能

—生理过程：光合作用和化能合成作用

-M流

传递「途径:食物链和食物网

动

的形式：有机物中的化学能

概

念=太阳能一有机物中的化学能一热能

散失「形式:最终以热能形式散失

=L过程：自身呼吸作用

-教材隐性知识•

源于选择性必修2P76"积极思维”：生态系统中的能量流动和转化遵循能量守恒定律。流入

生态系统的能量一部分储存在生物体有机物中,而另一部分通过生物的呼吸作用以热能的形

式散失至无机环境中，两部分之和与流入生态系统的能量相差（填“相等”或“不相等”）。

2.第一营养级能量流动

呼吸作用以热

太生产者通熊形式散失

阳过光合作流入下一营

养级

些用固定

用于自身的分解者分解

生命活动利用

Ll未被利用）

提醒生产者固定的太阳能即第一营养级的同化量，一部分能量用于呼吸消耗，余下的用于

自身的生命活动,即积累有机物中的能量。

【思维拓展】第二营养级及其后营养级能量流动

粪便初级消费

(C)者摄入(α)

初级消费

呼

分

者同化(b)吸

解

作

用

者

利J:、用于自身的生

用残.骸命活动散

X失

呼作次级消费(J)

吸,,用者同化(i)

散失

(1)由上图分析可知

①输入该营养级的总能量是指图中的以填字母)。

②粪便中的能量(C)丕厘王(填“属于"或“不属于")该营养级同化的能量，应为上一个营养

级同化的能量中流向分解者的部分。

③初级消费者同化的能量3)=呼吸作用以热能的形式散失的能量(G+用于自身的生命活动

的能量(e)。

④自身的生命活动的能量(e)=分解者利用的能量(Kc)+流入下一营养级的能量⑺+未被利

用的能量⑺。

(2)总结：①摄入量=同化量+粪便量。

厂I.通过呼吸作用以热能形式散失

②各营养

-∏.流入下一营养级

级同化量一

—III.被分解者利用

的去路

一IV.未被利用

其中最高营养级无II。

■教材隐性知识

源于选择性必修2P76“图3—2—1"：在一定时间内，某生态系统中全部生产者固定的能量

值为a,全部消费者所获得的能量值为b,全部分解者所获得的能量值为c,则a*+c(填

"=”或

【易错提醒】(1)能量流动过程的“一来二去”模型

I-----呼吸作用

ABCD

分解者

说明：①A是初级消费者摄入量；B是初级消费者同化量；C是用于自身生命活动量；D是

次级消费者摄入量。

②初级消费者摄入量=同化量+粪便量。

③同化量=呼吸作用散失的能量+用于自身生命活动量。

④自身生命活动量=遗体残骸+次级消费者摄入量。

(2)能量流动过程的“一来三去”模型

说明：①D、E、F分别代表第一、第二、第三营养级同化量。

②三条去路(最高营养级除外)：呼吸作用散失、流入下一个营养级、分解者利用。

(3)能量流动过程的“一来四去”模型

说明：①D、E、F分别代表第一、第二、第三营养级同化量。

②四条去路(最高营养级除外)：呼吸作用散失、流入下一个营养级、分解者利用、未利用。

3.能量流动的特点

•教材隐性知识

源于选择性必修2P77“图3—2—2"：流经某生态系统的能量丕能再回到该生态系统，原因

是能量流动是单向的。

4.能量流动的相关计算

(1)在食物网中，能量传递效率不是以个体或种群为单位的，而是以营养级为单位的，如对于

Z

食物网、，由第一营养级到第二营养级的能量传递效率是指(B+C)同化的总能量占A同化

的总能量的10%~20%o

(2)求最高营养级获得能量的“最大值”或“最小值”

①在一条食物链中，若生产者(第一营养级)能量为100%,那么第〃营养级获得的能量最多为

(20%)n^＞,最少为(IO%)"］。

②在多条食物链中，最高营养级从不同渠道得到的能量比不定，己知较低营养级生物的能量,

求较高营养级生物获得的能量：

选最短食物链

获得能量最多

按X20%计算

知低营养级求高营养级＜

选最长食物链

获得能量最少,

按X10%计算

(3)求最低营养级消耗量的“至少”或“最多”

①如一条食物链共有n个营养级，则第n营养级生物每增加1kg体重:

a.“至少”需要消耗的生产者的量：

------------=-■—=5n^l

(2o%),,^'gy,o

b.“最多”需要消耗的生产者的量:

1=7⅛-=1θn

(10%)rt->IioJ

②在多条食物链中，若已知较高营养级生物的能量，求所需较低营养级生物的能量:

选最长食物链

需最多能量

按÷10%计算

知高营养级求低营养级＜

选最短食物链

需最少能量,

按÷20%计算

(4)关于“定值”的计算

在食物网中，某一营养级同时从上一个营养级的多种生物中按一定比例认取能量，则按照单

独的食物链进行计算后再合并•

思考有一食物网如图所示。假如鹰的食物2/5来自兔子，2/5来自老鼠，其余来自蛇，那么

鹰要增加20g体重，最多消耗植物多少克？

植物兔

鼠

提示分别计算三条食物链消耗植物的质量：如图:

‘植物f兔一鹰：20X2∕5÷(10%)2=800(g)

，植物一鼠f鹰：20X2/5+(10%)2=800(g)

.植物f鼠f蛇一鹰：20Xl∕5÷(10%)3=4000(g)

相加为5600g,故最多消耗植物5600go

5.生态金字塔的类型及特点

项目数量金字塔生物量金字塔能量金字塔

高

囱

少

・

4』

营

生J≡

『⅛

数|

养

1物

冰

量

知

形状法

必

多低IA多低

每一营养级生物个体每一营养级生物所容每一营养级生物所

每一阶含义

的数量纳的有机物总干重含能量的多少

一般情况下，生物个

一般情况下，生物量能量沿食物链流动

体数量在食物链中随

象征含义随营养级升高而逐级过程中具有逐级递

营养级升高而逐级递

递减减的特点

减

一般为正金字塔形，

但可能出现“倒上窄下宽的正金字

特征一般为正金字塔形

置”，如“树一昆塔形

虫”

6.能量流动规律在生产中的应用

(1)研究生态系统的能量流动，可以帮助人们在设计人工生态系统时充分考虑能量的有效利

用。例如：“桑基鱼塘”和“稻田养鱼”等生产模式大大提高了能量的利用率。

(2)研究生态系统的能量流动，合理地优化生态系统中的能量流动关系，使能量持续高效地流

向对生产有益的部分,可以使农业生产获得更大的效益。例如：划区轮牧、农田捉虫、除草

等。

•教材隐性知识

源于选择性必修2Psi“旁栏”：人们主要通过合理密植的方法提高作物的光能利用效率。

■考向突破强化关键能力

考向一能量流动的过程

1.(2022∙连云港模拟)如图表示在某生态系统中，能量流经第二营养级的示意图。下列对该图

分析不合理的是()

A.能量流动是伴随着物质利用进行的

B.图中甲为初级消费者同化的能量

C.该图不够完善，缺少甲中因呼吸作用以热能形式散失的能量

D.乙比甲的能量少的原因主要是甲的遗体残骸中的能量被分解者利用而未传递下去

答案D

解析在生态系统的能量流动过程中，物质是能量流动的载体，能量是物质循环的动力，能

量流动是伴随着物质利用而进行的，A正确；该图不够完善，没有标出甲中因呼吸作用散失

的能量，C正确；乙比甲的能量少的主要原因是呼吸作用消耗了很多的能量，D错误。

2.某同学绘制了如图所示的能量流动图解(其中Wl为生产者固定的太阳能)，下列叙述中不

正确的是()

生产者初级消费者

A.生产者固定的总能量可表示为(A1+B1+C∣+A2+B2+C2+D2)

由第一营养级到第二营养级的能量传递效率为

B.D1ZW1

C.流入初级消费者体内的能量可表示为(A2+B2+C2)

D.图解表明能量流动的特点是单向流动、逐级递减

答案C

解析生产者固定的总能量可表示为(A∣+B∣+C∣+Dι),AI表示呼吸作用消耗，Bl表示未被

利用，G表示流向分解者，而D∣=A2+B2+C2+D2,是流入下一营恭级的能量，A正确；

由第一营养级到第二营养级的能量传递效率为Dι∕(A∣+Bι+C∣+D∣)=D∣∕Wι,B正确；流入

初级消费者的能量为Dl=(A2+B2+C2+D2),C错误。

考向二能量流动的特点及应用

3.我国珠江三角洲某地桑基鱼塘的能量流动简图如下。据图判断以下说法错误的是（）

鱼饲料等人总辎射

T-输入能量*8157500MJ/ho?

能量—桑实际光合浮游植物能量

耗散一377595实际光合f耗散

MJ∕hm2469200S

MJ∕hm2

]]B

桑净光合浮游植物

283200净光合

MJ∕hm2375300A能量

MJdm2—4A耗散

蚕同化蚕摄食鱼同化

蚕粪

50100J11082059450

.MJ∕hm2,MJZhm2MJ∕hm2

;4------

茧实际产鱼

2077540830

MJ∕hm2MJZhm2

A.输入该生态系统的总能量大于植物实际光合量之和

B.植物到蚕和鱼的能量传递效率小于蚕和鱼同化量与植物实际光合量之比

C.鱼同化的能量可通过自身的遗体残骸和粪便流向分解者

D.生产中用蚕粪喂鱼和塘泥肥田能够实现物质的循环利用

答案C

解析因为该生态系统有鱼饲料等人工输入能量，所以输入该生态系统的总能量大于植物实

际光合量之和，A正确；鱼同化量中有鱼饲料中含有的能量，故植物到蚕和鱼的能量传递效

率小于蚕和鱼同化量与植物实际光合量之比，B正确：鱼粪便中的能量属于上一营养级的同

化量，C错误。

4.某生态系统部分营养成分之间的关系，以及部分营养级的部分能量值（单位：J∙m-2∙a-）如

图。下列判断正确的是（）

A.草一草食性动物-肉食性动物①f肉食性动物②是一条食物链

B.在能量流动和物质循环中X分别代表热能和CO2

C.肉食性动物①属于初级消费者，由草食性动物到肉食性动物①的能量传递效率是3%

D.肉食性动物①同化的能量中只有约3.11%用于其生长、发育和繁殖

答案D

解析草食性动物与肉食性动物都不止一种，因此不能表示一条食物链，A错误；在能量流

动中，能量主要以热能形式散失；物质循环包括碳循环、氮循环等，在碳循环中，X表示C02,

B错误；肉食性动物①属于次级消费者，C错误；①用于生长、发育和繁殖的能量=同化量

一呼吸量=7X105(j∙m-2∙a-∣),占同化量的约3.11%,D正确。

考向三能量流动的有关计算

5.胶州湾是我国传统渔业捕捞区，现今该海域的经济鱼种已形不成渔汛，有些甚至枯竭。为

了恢复胶州湾生态系统的功能，促进海洋渔业资源可持续发展，研究人员对胶州湾生态系统

的营养关系进行了初步分析，结果如表所示。下列说法错误的是()

同化量未利用分解者分解呼吸量

营养级

(tkm2∙yl)(tkm2∙yl)(tkm2∙y,)(tkm2∙y')

IV

III2

II311

~τ~233213

A.该生态系统生产者固定太阳能的总量为23t∙knΓ2∙yr

B.从第一营养级到第二营养级的能量传递效率大约为16%

C.第三营养级的同化量为t∙km2∙y-∣

D.该生态系统需要不断得到来自系统外的能量补充，以便维持该生态系统的正常功能

答案C

解析生产者固定的太阳能的总量是输入该生态系统的总能量，即该生态系统第一营养级生

物的同化量，即为23tkm_2y^',A正确；从第一营养级到第二营养级的能量传递效率=3

825.37÷23×100%«=16%,B正确；第三营养级同化的能量=被下一营养级同化的能量(第四

营恭级同化的能量)+呼吸散失的能量+分解者分解释放的能量+未被利用部分，故第三营养

级的同化量=+++15=(t∙km^2∙y^l),C错误；根据生态系统的能量流动的特点是单向流动、

逐级递减，可推测生态系统的正常功能的维持需要源源不断的来自系统外的能量补充，D正

确。

6.如图是某草原生态系统中部分营养结构，若蛇取食鼠的比例由1/4调整到3/4,假设能量

传递效率按20%计算，从理论上分析，改变取食比例后蛇体重增加1kg,人能比原来多增重

()

羊一人

草二A草昆虫一蟾蛛一蛇一猫头鹰

A.2kgB.kg

C.4kgD.kg

答案A

解析根据题意可知取食比例改变前：蛇体重增加1kg消耗草：3∕4÷(20%)3+1∕4÷(20%)2=

100(kg),改变后：蛇体重增加Ikg消耗草：l∕4÷(20%)3+3∕4÷(20%>=50(kg)°所以改变后和

改变前相比剩余的50kg草可流向人。所以人可以增重50×20%×20%=2(kg),.

重温高考真题演练

1.(2021•浙江6月选考，7)下列关于生态金字塔的叙述，正确的是()

A.生态金字塔显示了各营养级之间的数量关系

B.生态金字塔中每个营养级的生物均属于同一食物链

C.生态金字塔中的营养级均按其所占的数值大小依次排列

D.生态金字塔可分别以个体数量、生产量和能量为指标绘制

答案A

解析生态金字塔中每个营养级的生物均属于食物网的同一营养级,但不属于同一条食物链，

B错误；生态金字塔通常都是下宽上窄的正金字塔图形，但也有倒金字塔的，如英吉利海峡

的浮游植物与浮游动物和底栖动物的生物量金字塔，故生态金字塔中的营养级并非均按其所

占的数值大小依次排列，C错误：生态金字塔可采用生物量单位、个体数量单位和能量单位，

故可分别以生物量、个体数量和能量为指标绘制，并非生产量，D错误。

2.(2019•全国II,6)如果食物链上各营养级均以生物个体的数量来表示，并以食物链起点的

生物个体数作底层来绘制数量金字塔，则只有两个营养级的夏季草原生态系统(假设第一营养

级是牧草，第二营养级是羊)和森林生态系统(假设第一营养级是乔木，第二营养级是昆虫)数

量金字塔的形状最可能是()

A.前者为金字塔形，后者为倒金字塔形

B.前者为倒金字塔形，后者为金字塔形

C.前者为金字塔形，后者为金字塔形

D.前者为倒金字塔形，后者为倒金字塔形

答案A

解析夏季草原生态系统中，作为第一营养级的牧草的个体数远多于作为第二营养级的羊的

个体数量，该生态系统数量金字塔的形状最可能是金字塔形；而在森林生态系统中，作为第

一营养级的乔木的一个个体上生活着大量的作为第二营养级的昆虫个体，该生态系统数量金

字塔的形状最可能为倒金字塔形，故选A。

3.（2018•海南，20）某地在建设池塘时，设计了如图所示的食物网，鲫鱼和鲤鱼生活在不同水

层。关于该池塘生态系统的叙述，下列错误的是（）

/鲫鱼、

藻/类一水蚤I\毓龟

∖、唯I鱼

A.鲫鱼既是初级消费者又是次级消费者

B.消耗等量藻类时，蹶鱼的生长量少于鲤鱼

C.通气可促进水体中生物残骸分解为无机物

D.藻类固定的能量小于流入次级消费者的能量

答案D

解析照鱼的营养级比鲤鱼高，故消耗等量藻类时，辍鱼的生长量少于鳏鱼，B正确：通气

有利于水体中分解者的呼吸作用，促进残骸分解为无机物，C正确；藻类固定的能量大于流

入次级消费者的能量，D错误。

4.（2020・全国ΠI,31）假设某种蓝细菌（A）是某湖泊中唯一的生产者，其密度极大，使湖水能

见度降低。某种动物（B）是该湖泊中唯一的消费者。回答下列问题：

（1）该湖泊水体中A种群密度极大的可能原因是（答出2点即可）。

（2）画出该湖泊生态系统能量流动的示意图。

（3）假设该湖泊中引入一种仅以A为食的动物（C）后，C种群能够迅速壮大，则C和B的种间

关系是。

答案（1）水体富营养化；没有其他生产者的竞争（2）如图所示

呼吸作用呼吸作用

Z,Z

太阳能一»|AI~dB

呼吸作用

（3）竞争

解析（1）若水体中N、P等元素含量高，则蓝细菌会大量繁殖，即水体富营养化，又因为没

有其他生产者与其竞争，所以该种蓝细菌种群密度极大，使湖水能见度降低。（2）生态系统的

能量流动示意图需体现能量的来源、各营养级能量的去向（见答案）。（3）因该湖泊中B以A为

食，在引入仅以A为食的动物C后，C与B之间是竞争的关系，且C的竞争力较强，使C

种群能够迅速壮大。

5.（2021•山东，24）海水立体养殖中，表层养殖海带等大型藻类，海带下面挂笼养殖滤食小型

浮游植物的牡蛎，底层养殖以底栖微藻、生物残体残骸等为食的海参。某海水立体养殖生态

系统的能量流动示意图如下，M、N表示营养级。

呼吸

呼吸作用3¾j3281I~~-~~|3619

作用

2826/Z

6561386

102

I八一"1夕（）05位Ti⅛vB.168I~~ɪ-I217呼吸

I分解者卜----1遗体残骸卜----1[I—"件用

单位：kJ∕（m2∙a）♦

（1）估算海参种群密度时常用样方法，原因是。

（2）图中M用于生长、发育和繁殖的能量为kJ∕（m2∙a）o由M到N的能量传递效率

为%（保留一位小数），该生态系统中的能量________（填“能”或“不能”）在M和

遗体残骸间循环流动。

（3）养殖的海带数量过多，造成牡蛎减产，从生物群落的角度分析，原因是

（4）海水立体养殖模式运用了群落的空间结构原理，依据这一原理进行海水立体养殖的优点是

。在构建海水立体养殖生态系统时，需考虑所养殖生物的环

境容纳量、种间关系等因素，从而确定每种生物之间的合适比例，这样做的目的是

答案（1）海参活动能力弱，活动范围小（2）2488不能（3）由于海带的竞争，浮游植物

数量下降，牡蛎的食物减少，产量降低（4）能充分利用空间和资源维持生态系统的稳定性,

保持养殖产品的持续高产（或实现生态效益和经济效益的可持续发展）

解析（2）生长、发育和繁殖的能量=同化的能量一呼吸作用消耗的能量=3281+2826-3

619=2488[kJ∕（m2∙a）];由M到N的能量传递效率为386÷（3281+2826）X100%比6.3%,能

量流动的方向是单向的，不能循环。（3）牡蛎以浮游植物为食，由于海带的竞争，浮游植物数

量下降，牡蛎的食物减少，所以产量降低。（4）海水立体恭殖利用了群落结构的特点，优点是

能充分利用空间和资源：由于空间和资源是有限的，所以在构建海水立体养殖生态系统时，

需考虑所养殖生物的环境容纳量、种间关系等因素，从而确定每种生物之间的合适比例，维

持生态系统的稳定性，保持养殖产品的持续高产。

6.（2019•江苏，26）图1是某生态系统部分生物关系示意图。请回答下列问题:

（1）生态系统最基本的生物成分是。图1由乔木、草本植物、蝗虫、蜘蛛和杂食性

鸟构成的食物网中，杂食性鸟分别处于第营养级。

（2）从图1所示的营养关系分析，属于分解者的有。有机碎屑被彻底分解产

生的（至少写出两类）等供生态系统循环利用。

（3）由于乔木的遮挡程度不同，导致了不同区域地表的草本植物、真菌等生物种类和数量有一

定差异，地