2025届高考生物考前冲刺过关回归教材重难点05能量流动的计算

回来教材重难点05能量流淌的计算【★01教材方位直击】该专题选自人教版必修三生态系统的内容，能量流淌属于生态系统的功能之一，因为涉及到计算，许多学生对能量流淌的计算题有很强的畏难心情，但同时这部分对于有实力的学生也是一个机遇，属于爬坡题，能量流淌重点在于要分析清晰摄入量、同化量、用于自身生长发育和繁殖、流向下一养分级、流向分解者、未利用等概念，同时也要分清晰能量传递效率不能提高，计算时要留意用同化量计算。对于变更比例的题型要留意消耗最多或者最少的问题，这对于能量传递效率的要求是不一样，考生都要留意。【★02重难点背诵归纳】1．能量流淌的含义生态系统中能量的eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(输入,传递,转化,散失))2．能量流淌的过程（1）eq\a\vs4\al(能量输入)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(来源：太阳能,过程：主要是生产者通过光合作用,将光能转化为化学能))3．能量流淌过程分析由上图分析可知：（1）能量流淌的起点：从生产者固定太阳能起先。（2）能量流淌的途径：食物链和食物网。（3）能量流淌的过程中能量的变更：太阳能→生物体内有机物中的化学能→热能。（4）能量散失的主要途径：通过呼吸作用以热能的形式散失。（5）以其次养分级为例分析能量的分流：4．能量形式的转化[特殊提示]（1）动物的摄入量不等于同化量，关系为：同化量＝摄入量－粪便量。（2）某一养分级的粪便量不属于该养分级同化量，而应是上一养分级的同化量。5．探讨能量流淌的意义（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淌关系，使能量持续、高效地流向对人类最有益的部分。6．能量流淌的特点（1）单向流淌：食物链中各养分级的依次是不行逆转的，这是长期自然选择的结果。（2）逐级递减：①各养分级的生物都会因呼吸作用而消耗掉相当大的一部分能量，并以热能的形式散失，无法再利用。②各养分级的生物中总有一部分能量未被下一养分级的生物利用，即未被利用部分。③少部分能量随着残枝败叶或遗体等干脆传给了分解者。7．生态金字塔生态金字塔是生态学中表示不同关系的一种形式，生态学中常以金字塔的形式表示的有能量金字塔、数量金字塔等。不同的金字塔能形象地说明养分级与能量、生物个体数量之间的关系，是定量探讨生态系统的直观体现。能量金字塔数量金字塔生物量金字塔形态特点正金字塔形一般为正金字塔形，有时会出现倒金字塔形一般为正金字塔形象征含义能量在沿食物链流淌过程中具有逐级递减的特性生物个体数目在食物链中随养分级上升而逐级递减生物量（现存生物有机物的总质量）沿食物链逐级递减每一阶含义每一养分级生物所含能量的多少每一养分级生物个体的数目每一养分级生物的有机物总量特殊形态无如一棵树与树上昆虫及鸟的数量关系：如人工养殖的鱼塘，生产者的生物量可以小于消费者的生物量8.能量传递效率能量传递效率＝eq\f(下一养分级同化量,上一养分级同化量)×100%生态系统中能量传递效率为10%～20%，即输入某一养分级的能量中，只有10%～20%的能量流入到下一个养分级（最高养分级除外）。能量流淌的两种分析方法（1）不定时分析：流入某一养分级的能量在足够长的时间内的去路可能有3条，即自身呼吸消耗、流入下一养分级（最高养分级除外）和被分解者分解利用。（2）定时分析：流入某一养分级的能量在肯定时间内的去路可能有4条，除了上面的3条外，还有一条是既未被自身呼吸消耗，也未被下一养分级和分解者利用，即“未利用”部分。假如是以年为单位探讨，其中“未利用”部分的能量将保留到下一年。【★03真题好题演练】真题模拟演练：1.（2024·武汉·试验中学）下图表示某草原生态系统中能量流淌图解，①→④表示相关过程的能量流淌量。下列有关叙述正确的是（）A．③和④分别属于草和兔同化量的一部分B．①是流入该生态系统的总能量C．图中②/①的比值代表草→兔的能量传递效率D．分解者分解动植物遗体释放出来的能量，可供绿色植物再利用【解析】图中①②分别是流向兔和狐的能量，②与①之比不能代表“草→兔”的能量传递效率，所以C错。③是兔排出的粪便中所含的能量，兔是初级消费者，初级消费者的粪便所含的能量不属于初级消费者，而应属于生产者；④是由兔流向分解者的能量，应属于兔同化量的一部分，所以A正确。流入该生态系统的总能量应当是生产者所固定的太阳能的总量，而①仅是其中的一部分，所以B错。分解者分解遗体，其中的能量最终是以热能的形式释放，而热能不能被绿色植物固定利用，所以D错。【答案】A2．（2024·江苏·泰州中学）下图是某生态系统中组成食物链的三个种群一年内能量流淌统计的部分数据（图中数值单位是100万kJ）。有关叙述错误的是（

）A．种群Ⅱ为该生态系统的主要成分B．种群Ⅱ呼吸消耗的能量小于5450万kJC．能量在养分级之间以有机物形式循环流淌D．第一养分级到第三养分级能量传递效率约为2.7%【答案】C【分析】1.生态系统中能量流淌的特点是：单向流淌、逐级递减。2.能量去路：①自身呼吸消耗、转化为其他形式的能量和热能②流向下一养分级③残体、粪便等被分解者分解④未被利用：包括生物每年的积累量，也包括动植物残体以化学燃料形式被储存起来的能量。即一个养分级所同化的能量=呼吸消耗的能量+被下一养分级同化的能量+分解者利用的能量+未被利用的能量。【详解】A.由柱形图可知，三个种群组成的食物链是Ⅱ→Ⅰ→Ⅲ，种群Ⅱ为生产者，是该生态系统的主要成分，A正确；B.由于种群Ⅱ同化的能量（111×100万kJ）=呼吸消耗的能量+被种群Ⅰ同化的能量（15×100万kJ）+被分解者分解的能量+未被利用的能量（41.5×100万kJ），则种群Ⅱ的呼吸消耗的能量+被分解者分解的能量=种群Ⅱ同化的能量（111×100万kJ）－被种群Ⅰ同化的能量（15×100万kJ）－未被利用的能量（41.5×100万kJ）=5450万KJ，即种群Ⅱ呼吸消耗的能量小于5450万kJ，B正确；C.不同养分级之间能量以有机物形式流淌，但不能循环流淌，C错误；D.第一养分级到第三养分级的能量传递率=第三养分级的同化量÷第一养分级的同化量×100%=3.0÷111×100%=2.7%，D正确。故选C。3．（2024·河北·石家庄二中）下图为能量流经某生态系统其次养分级的示意图，据图分析，有关叙述正确的是（

）A．该生态系统的第一养分级流向分解者的能量是20J/（cm2·a）B．该生态系统的其次养分级同化的能量是100J/（cm2·a）C．其次养分级到第三养分级的能量传递效率是15%D．该生态系统中的生产者同化的总能量至少为400J/（cm2·a）【答案】D【分析】分析题图可知：A表示该养分级摄入的能量；B表示该养分级同化的能量；C表示用于生长、发育和繁殖的能量；D表示呼吸作用中以热能的形式散失的能量；E表示粪便中的能量。【详解】A.其次养分级的粪便中含有的能量只是第一养分级流向分解者的能量中的一部分，A错误；B.该生态系统中其次养分级同化的能量是摄入量－粪便量，即100－20=80J/（cm2·a），B错误；C.从图中不能确定第三养分级同化的能量是多少，因此不能计算出其次养分级到第三养分级的能量传递效率，C错误；D.生产者同化的总能量至少为（100－20）÷20%＝400J/（cm2·a），D正确。故选D。4．（2024·云南衡水镇雄中学）如图为某人工林的能量流淌图解，其中N1～N7表示能量值，下列有关说法正确的是（

）A．蚯蚓通过N5获得初级消费者不超过20%的能量B．N4和N5分别表示第一、二养分级流向蚯蚓的能量C．第一二养分级间的能量传递效率为（N2﹣N5）/N1×100%D．N3表示初级消费者同化的能量【答案】C【分析】分析题图：图为某人工林的能量流淌图解，摄入量－粪便量=同化量，同化量=呼吸消耗能量+自身生长发育和繁殖的能量，因此图中N3表示初级消费者自身生长发育和繁殖的能量。【详解】A.粪便量N5属于第一养分级（生产者）的同化能量，因此蚯蚓通过N5获得的能量属于生产者的能量，而不是初级消费者的能量，且蚯蚓是分解者，不参加食物链的组成，而能量传递效率（10-20%）是指相邻养分级同化量的比值，A错误；B.由于初级消费者粪便中的能量是其未同化的能量，仍属于上一个养分级，因此N4和N5都表示第一养分级流向蚯蚓的能量，B错误；C.第一养分级（生产者）的同化量为N1，其次养分级（初级消费者）的同化量为N2-N5，第一、二养分级间的能量传递效率为其次养分级的同化量与第一养分级的同化量的比值，即（N2−N5）N1×100%，C正确；D.N3表示初级消费者自身生长发育和繁殖的能量，D错误。故选C。5．（2024·河南洛阳·）改造盐碱化草原是利用多种复原生态学技术治理退化的生态系统，使这一区域生态系统的结构和功能复原到或接近受干扰前的状态，下图所示为一个简化的技术流程。下列分析错误的是（

）A．流入该生态系统的总能量不全来自草本植物固定的太阳能B．演替过程中食物链渐渐缩短以提高能量的传递效率C．盐碱化草地的改造使生物群落的空间结构发生变更D．人类活动在该群落演替过程中发挥了重要的作用【答案】B【分析】1.群落的演替是指随时间的推移，一个群落被另一个群落替代的过程，包括初生演替和次生演替。重度盐碱化草地具有肯定的土壤条件，所以如图所示的演替属于次生演替。人类活动会变更群落演替的速度和方向。2.能量流淌的特点是：单向流淌、逐级递减。【详解】A.流入该生态系统的总能量是生产者固定的能量，生产者包括绿色植物和其他自养生物，不全是草本植物，A正确；B.演替过程中，植被由碱斑+碱蓬演替到羊草+杂草类，食物链延长，B错误；C.盐碱化草地的改造使植物种类和数量发生变更，生物群落的空间结构更困难，C正确；D.人类活动在该群落演替过程中发挥了重要的作用，变更了群落演替的速度和方向，D正确。故选B。6．（2024·广东河源中学·）在人为干预下，对遭到地震破坏的某生态系统进行复原。复原过程中的能量流淌关系如下图所示[单位为103kJ/（m2·a）]。请据图分析，下列说法错误的是（

）A．在这场地震中养分级较高的生物受到的影响较大B．能量在其次养分级到第三养分级之间传递效率为15.6%C．流经该生态系统的总能量是生产者固定的太阳能D．肉食动物需补偿输入的能量值为5×103kJ/（m2·a）【答案】C【分析】能量传递效率：能量在沿食物链流淌的过程中，逐级削减，若以“养分级”为单位，能量在相邻两个养分级间的传递效率为10%—20%。能量传递效率=（某养分级的同化量/上一养分级的同化量）×100%。【详解】A.图中生态系统被破坏时的食物链中，养分级越高，须要补偿的能量越多，所以在生态系统被破坏时，养分级越高的生物受到的影响越大，A正确；B.其次养分级同化的能量是（14+2）×103kJ/（m2•a），传给第三养分级的能量是（14+2）×103-（9+4+0.5）×103=2.5×103kJ/（m2•a），能量在其次养分级到第三养分级之间传递效率为2.5×103/[（14+2）×103]×100%=15.6%，B正确；C.由图可知，流经该生态系统的总能量是生产者固定的太阳能和补偿输入的能量，C错误；D.肉食动物需补偿输入的能量值为[（2.1+5.1+0.05+0.25）-（14+2-9-4-0.5）]×103=5×103kJ/（m2•a），D正确。故选C。7．（2024·江苏·扬州中学）下面的图1表示碳循环过程，图2为某生态系统中能量流淌示意图，请据图回答：（1）在生态系统的成分中，丙属于________。④表示的生理过程是_______。（2）图2中D可以是_________（填“微生物”或“动物”或“微生物和动物”）。（3）碳元素在生物群落与无机环境间循环的主要形式是_________，为削减温室气体排放，应呼吁人们主动行动起来，力求削减图1中过程________（填图中的数字序号）的碳排放量。（4）流入图2所示生态系统的总能量是_______，B和C之间的能量传递效率为_____。生态系统中能量流淌的特点是_____。【答案】（1）生产者呼吸作用（2）微生物和动物（3）CO2⑤（4）1250千焦15%单向流淌、逐级递减【分析】对图1进行分析可知，化石燃料的箭头指向乙，说明乙是大气中的二氧化碳。乙和丙之间是双箭头，故丙是生产者。丙有箭头指向丁，而丙和丁都有箭头指向甲，故丁是消费者，甲为分解者。①表示微生物的分解作用，②表示呼吸作用，③表示光合作用，④表示呼吸作用，⑤表示燃烧，⑥表示捕食。对图2进行分析可知，A表示生产者，B、C表示消费者，D表示分解者。（1）由分析可知，在生态系统的成分中，丙属于生产者，是生态系统的基石。④表示的生理过程是呼吸作用，释放CO2到大气中（乙）。（2）图2中D是分解者，可以是微生物（大多数真菌和细菌）和动物（如蜣螂等）。（3）绿色植物通过光合作用从大气中汲取CO2，又通过呼吸作用产生CO2并释放到大气中，因此碳元素在生物群落与无机环境间循环的主要形式是CO2；煤、石油等化石燃料的大量燃烧，造成了大气中CO2浓度的上升，对自然界中原有的碳平衡产生不良影响，导致了温室效应的增加等现象的发生。因此，为削减温室气体排放，应呼吁人们主动行动起来，力求削减图1中过程⑤的碳排放量。（4）图2中的A是生产者，其固定的太阳能为流入图2所示生态系统的总能量，为175+875+200=1250千焦，B和C之间的能量传递效率为30÷200×100%=15%。生态系统中能量流淌的特点是单向流淌、逐级递减。好题演练：1．（2024·河南·沈丘县第一高级中学）人工池塘生态系统中通常都混养着“四大家鱼”，其中鳙鱼生活在池塘上层，主要以浮游动物为食。利用标记重捕法调查鳙鱼的种群密度时，第一次捕获并标记了78条，标记物不影响鳙鱼的正常活动和生存，且在调查期间不消逝。在进行其次次捕获之前，由于一场强降雨引发了洪水，部分鱼随洪水逃逸，洪水过后一段时间，又进行其次次捕获获得48条，其有标记的是16条。下列相关叙述错误的是（）A．四大家鱼生活在不同的水层，体现了群落的垂直结构B．该池塘生态系统中的鳙鱼约有234条C．若鳙鱼仅以浮游动物为食，则其获得10kJ能量，至少消耗生产者250kJ能量D．单位时间内从池塘逃逸的鳙鱼的数量占发生洪水之前该池塘中鳙鱼总数的比率，称为迁出率【答案】B【解析】【分析】1.群落垂直结构：在垂直方向上，大多数群落具有明显的分层现象；植物主要受阳光的影响，动物主要受食物和栖息空间的影响；2.群落水平结构：由于地形的变更、土壤湿度和盐碱的差异、光照强度的不同等因素，不同地段往往分布着不同的种群，同一地段上种群密度也有差异；3.依据题干，在进行其次次捕获之前，由于一场强降雨引发了洪水，部分鱼随洪水逃逸，其次次捕获是被标记个体数相对削减。【详解】A.四大家鱼生活在不同的水层，不同水层的阳光、温度和食物条件等不同，体现了群落的垂直结构，A正确；B.依据标记重捕法的公示，鳙鱼的数量约为48×78/16=234，但由于洪水导致被标记数削减，所以鳙鱼的数量应小于234，B错误；C.若鳙鱼仅以浮游动物为食，则其获得10kJ能量，至少消耗浮游动物50kJ能量，浮游动物50kJ能量，能量传递效率依据20%计算，至少消耗生产者250kJ能量，C正确；D.迁出率是指单位时间内迁出的个体数目占该种群个体总数的比率，D正确。故选B。2．（2024·山西省长治市其次中学校）玉米螟是玉米田中的常见害虫，引入步行虫能有效地治理玉米螟。科研人员探讨了玉米田生态系统的能量流淌关系，结果如下[单位为kJ/（cm2·a）]。下列叙述不正确的是玉米同化的能量玉米螟摄入的能量玉米螟粪便中的能量玉米螟呼吸作用散失的能量玉米螟流入步行虫的能量179.589.643.235.74.58A．生态系统相邻两个养分级之间能量传递效率一般为10%~20%B．玉米螟粪便中的能量属于玉米螟流入分解者的能量C．玉米螟用于生长、发育和繁殖的能量值为10.7kJ/（cm2·a）D．流经玉米田生态系统的总能量大于179.5kJ/（cm2·a）【答案】B【分析】1.某一养分级（最高养分级除外）能量的去向：自身呼吸消耗、流向下一个养分级、被分解者分解利用、未被利用。2.自然生态系统中，能量传递效率=下一养分级的同化量/上一养分级的同化量×100%。【详解】A.自然生态系统中，能量传递效率是指相邻两个养分级之间同化量的比值，生态系统不同养分级之间能量传递效率为10%～20%，A正确；B.玉米螟粪便中的能量属于其上一养分级玉米同化的能量，不属于玉米螟流入分解者的能量，B错误；C.玉米螟用于生长、发育和繁殖的能量为89.6－43.2－35.7=10.7kJ/（cm2·a），C正确；D.玉米田生态系统的生产者除了玉米，还有其他植物，所以流经玉米生态系统的总能量大于179.5kJ/（cm2·a），D正确。故选B。3．（2024·山西省长治市其次中学校）下图为某生态系统能量流淌示意图[单位：J（cm2·a）]，以下分析不正确的是A．甲通过光合作用固定在有机物中的总能量为1250J（cm2·a）B．乙到丙的能量传递效率为15%C．乙产生的粪便中的能量值为112J（cm2·a）D．食物链的养分关系一般不行逆，确定了能量流淌的单向性【答案】C【分析】生态系统中某一养分级同化量的去向包括呼吸作用消耗和用于生长、发育和繁殖的能量，用于生长、发育和繁殖的能量主要包括流向下一养分级、流向分解者和未被利用。甲表示生产者，乙和丙表示消费者，丁表示分解者。【详解】A.甲中同化量去路有流向下一养分级、流向分解者和呼吸作用消耗，因此甲通过光合作用固定在有机物中的总能量为175+200+875=1250J（cm2·a），A正确；B.能量传递效率为下一养分级的同化能与上一养分级的同化能之比，乙到丙的能量传递效率为30/（58+112+30）×100%=15%，B正确；C.据图可知，乙同化量中有112J能量流向分解者，乙的粪便量不属于乙的同化量，C错误；D.生态系统内食物链的养分关系一般不行逆，能量只能从第一养分级流向其次养分级，再依次流向下一个养分级，不能逆向流淌，也不能循环流淌，确定了能量流淌的单向性，D正确。故选C。4.某地出现了较为严峻的自然灾难，导致此区域的自然爱护区生态环境破坏，下图为被毁的自然爱护区在人为干预下复原过程中的能量流淌图[单位：103kJ/（m2·a）]。（1）计算可知，肉食动物需补偿输入的能量值为______________。由图可知，养分级________（填“较高”或“较低”）的生物在这场灾难中受到的影响较大。（2）在人为干预下，能量在其次养分级到第三养分级之间的传递效率为________。（3）若某村落由于自然灾难在较长一段时间内不能得到外界救济，但尚可农耕及畜牧养殖，此种状态下可以适当变更膳食结构。例如，若将（草食）动物性食物与植物性食物的比例由1∶1调整为1∶4，可供给的人口数量将是原来的________倍。（能量传递效率按10%计算，结果精确到小数点后两位数字）【解析】（1）肉食动物需补偿输入的能量值＝流出肉食动物的总能量－流入肉食动物的总能量＝（肉食动物呼吸消耗的热能＋流入顶位肉食动物的能量＋肉食动物流入分解者的能量＋肉食动物未利用的能量）－（植食动物同化的总能量＋补偿输入植食动物的总能量－植食动物呼吸消耗的热能－植食动物未利用的能量－植食动物流入分解者的能量）＝（2.1＋0.25＋0.05＋5.1）×103－（14＋2－4－9－0.5）×103＝5×103kJ/（m2·a）；补偿输入到植食动物、肉食动物、顶位肉食动物的能量分别为2、5、12，进而可知，养分级较高的生物在这场灾难中受到的影响较大。（2）在人为干预下，能量在其次养分级（植食动物）与第三养分级（肉食动物）之间的传递效率＝从植食动物流入肉食动物的总能量/流入植食动物的总能量＝（2.5÷16）×100%≈15.6%。（3）人因摄食植物性食物构成的食物链为：植物→人；人因摄食（草食）动物性食物构成的食物链为：植物→草食动物→人。假设现在村落中人们获得的总能量为a，能量传递效率按10%计算，当膳食结构中（草食）动物性食物与植物性食物的比例为1∶1时，须要植物供应的能量为：（1/2）a÷10%＋（1/2）a÷10%÷10%＝55a，当膳食结构中（草食）动物性食物与植物性食物的比例为1∶4时，须要植物供应的能量为：（4/5）a÷10%＋（1/5）a÷10%÷10%＝28a。变更膳食结构后节约的能量为55a－28a＝27a，可以多供给的人口是原来的27a/28a≈0.