生态系统的能量流动-高中生物同步讲义（选择性必修二）

第2节生态系统的能量流动

能思维导图

生态系

统能最「L概念：生态系统的能量流动是指生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。

流动的J2.基本研究思路：研究生态系统的能量流动时，通常将一个种群或一个营养级作为一

概念和个整体来研究，我们一般研究这个整，,本的能量输入、能量储存和能量散失。

基本研I

究思路

C1.能量流经第一营养级的过程

（1）输入：生产者通过比金隹用将光能转化为化学能，固定在有机物中。

（2）去向：a.在生产者的呼吸作用中以热能形式散失

b.用于生产者的生长、发育、繁殖：①随着残枝败叶等被分解者分解而

释放山来；②被初级消费者摄入体内，流入第三营养级

能量流<

动的过2.能最流经第二营养级的过程

程

（1）输入：初级消费者的同化量

（2）去向：a.在初级消费在的呼吸作用中以热能形式散失

b.用于初级消费者的生长、发育、繁殖：①随着遗体残骸等被分解者

利用；②被次级消费者摄入体内，流入第三营养级

<1.特点：生态系统中的能量流动是迎1的，能量在流动过程中逐级递减

2.一般米说，能量在相邻两个营养级之间的传递效率为10320席,其计算公式为，能

能量流量传递效率=某一营养级同化量/上一营养级同化量X100缸在一个系统中营养级越多,

动的特<在能量流动过程中消耗的能量就越多，因此，生态系统中的能量流动一般不超过五个

点营养级。

3.任何生态系统都需要不断得到来自系统处的能量补充，以便维持生态系统的正常功

<能.

项目能量金字塔数量金字塔生物量金字塔

特点通常都是上窄下宽的正金一般为正金字塔型，有时大多是上窄下宽的

字塔型会呈现倒置的金字塔型正金字塔型

特点能最沿食物链流动过程中一般情况下，生物个体数一般情况下，生物

生态金

字塔具有逐级递减的特性量在食物链中随营养级升量沿食物链逐级递

高而逐级递减减

象征含食物链中每i个营养级生每•营养级生物个体的数每•营养级所容纳

义物所能同化能豉的多少量的有机物的总干重

分析能量流动的过程中总是有如果消费者个体小而生产海洋生态系统中，

能量的消耗，故能量在流者个体大，就会呈现倒置浮游植物个体小，

动中逐级递减的金字塔，如昆虫和树寿命短，乂会不断

被朴实，因而某一

时间调查到的生物

量可能低于浮游动

物

C1.帮助人们将生物在时间、空间上进行合理配置，增大流入某个生态系统的总能量。例

研究能如间种套作、多层育苗、稻-萍-蛙等立体农业等生产方式

量流动2.帮助人们科学的规划和设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用。例如，秸秆喂

的实践

牲畜，粪便制作沼气，沼渣作为肥料还田。

意义

3.帮助人们合理地调整生态系统中的能最流动关系，使能最持续高效的流向对人类最有

益的部分，例如，合理确定草场载畜量。

驱考点突破

导

上,考点01能量流动的概念模型

【典型例题】

某同学绘制了如图所示的能量流动图解（其中W1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+C1+A2+B2+C2+D2）

B.流入初级消费者体内的能量可表示为（D「A”C2）

C.由第一营养级到第二营养级的能量传递效率为DiZWi

D.图解表明能量流动具有单向流动、逐级递减的特点

【答案】B

【详解】A、生产者固定的总能量可表示为（AI+BI+C1+D1）,A1表示呼吸作用散失的能量，BI表示未被

利用的能量，C1表示流向分解者的能量，而DUA2+B2+C2+D2是流入下一营养级（初级消费者）的能量,

故生产者固定的总能量可表示为（A1+B1+C1+A2+B2+C2+D2）,A正确；B错误；

C、由第一营养级到第二营养级的能量传递效率为DI/(A1+B1+C1+D1)X1OO%=D1/W1X1OO%,C正确;

D、图解表明能量流动的特点是单向流动、逐级递减，D正确。

【易错分析】生态系统中的能最流动从生产者固定太阳能开始。能最流动特点为单向流动、逐级递减。生

态系统中，能量流动只能从第一营养级流向第二营养级，再依次流向后面的各个营养级，因此是单向不可

逆转的。

导

2,考点02生态系统中能量流动的特点分析及相关计算

【典型例题】

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、生物遗体残骸等为食的海参。某海水在•体养殖生态系统的能量流动示意图如下，M、N表示营养级。

下列叙述簿送的是()

呼吸作用生:者呼吸蚱用

6561号彳386

分解者遗藕第毕F卢f呼吸作用

A.估算海参种群密度时常用样方法

B.从生态系统的成分分析，海参属于分解者

C.图中M用于生长、发育和繁殖的能量为2488kJ/(m，)

D.由M到N的能量传递效率为6.3%

【答案】B

【详解】A、海参活动能力弱，活动范围小，因此估算其种群密度时常用样方法，A正确；

B、海参以底栖微藻、生物遗体残骸为食，因此从生态系统的成分分析，海参属于消费者和分解者，B错误；

C、M同化的能量3281+2826=6107kJ/(nr*a),其中有3619kJ/(n?・a)用于呼吸作用，因此M用于生长、

发育和繁殖的能量为607—3619=2488kJ/(m2-a),C正确;

D、由M到N的能量传递效率为386?(3281+2826)xi00%^6.3%,D正确。

【易错分析】图中生产者呼吸作用消耗6553kJ/(m2・a)的能量，传递给M3281kJ/(n?・a),遗体残骸6561kJ/

(m2-a),M同化的能量3281+2826=6107kJ/(nRa),其中有36l9kJ/(nf・a)用于呼吸作用，传递至下一营

养级386kJ/(nr,a),遗体残骸2102kJ/(m2*a)o

fii分层提分

题组A基础过关练

1.下列有关生态系统的叙述中，正确的是（）

A.若人与自然和谐统一，生产者固定的能量便可反夏利用

B.西双版纳热带雨林生态系统的自我调节能力强于三北防护林

C.由食物链交错形成的食物网的复杂程度取决于该生态系统中生物的数量

D.一只狼捕食了一只兔子，则该狼就获得了这只兔子能量的10%〜20%

【答案】B

【详解】A、能量只能单向流动，不能反复被利用，A错误：

B、西双版纳热带雨林生态系统中的生物种类多于三北防护林，营养结构更复杂，自我调节能力更强，B正

确；

C、食物网的复杂程度取决于该生态系统中生物的种类而不是数量，C错误；

D、能量传递效率是指两个相邻营养级之间同化量的比值，而不是两个个体之间同化量的比值，D错误。

2.如图为生态系统中某两个营养级（甲、乙）的能量流动示意图，其中a~e表示能量，以下叙述正确的是

（）

呼吸作用

Iefb

A.甲摄入的能量为e+a+c

B.甲中生物数量多于乙中

C.乙用于生长、发育和繁殖的能量为a-b

D.乙粪便中食物残渣的能量包含在d中

【答案】C

【详解】A、甲同化的能量为e+a+c,A错误;

B、甲中生物数量可能多于乙中，也可能少于乙中，B错误;

C、乙同化的能量部分用于呼吸消耗，一部分用于自身生长、发育、繁殖，图中a为乙的同化量，b为乙呼

吸作用消耗的能量，所以乙用于自身生长、发育、繁殖的能量为a-b,C正确：

D、乙粪便中食物残渣的能曷包含在c中，D错误。

3.如图为能量流经某生态系统第二营养级的示意图[单位：J/g/.a)],据图分析，有关说法正确的是()

散失

次级消费

者摄入量

散失

A.A-E指第二营养级的尸体残骸被分解者利用的量

B.该生态系统的第二营养级储存的能量是80J/(cm2.a)

C.第二营养级到第三营养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/(cm%)

【答案】D

【详解】A、A-E为第二营养级的粪便中含有的能量，是第一营养级流向分解者的能最中的一部分，A错

误：

B、该生态系统中第二营养级同化的能量=摄入量一粪便量，即100—20=80J/(cm%),储存的能量是

30J/(cm2a),B错误;

C、从图中不能确定第三营养级同化的能量是多少，因此不能计算出第二营养级到第三营养级的能量传递效

率，C错误；

D、能量传递效率大约为10〜20%,生产者同化的总能量至少为(10()—20户20%=400J/(cnRa)，D正确。

4.如图是某生态系统中组成食物液的三个种群(I、II、III)一年内能最流动统计的部分数据(图中数值单

位是万kJ)。下列有关叙述错误的是()

A.三个种群及其他的所有生物构成了群落

B.能量在流经该系统时会经历输入、转化、传递和散失等过程

C.种群II全部生物的呼吸作用散失的能量约为69.50万kJ

D.由于能最流动总是逐级递减，因此能显金字塔通常是上窄下宽

【答案】C

【详解】A、群落是指这个生态系统中的所有生物，A正确；

B、能量流动包括输入、转化、传递和散失等过程，B正确；

C、种群II同化的能量;呼吸作用散失的能量+被种群同化的能量+被分解者分解的能量+未被利，韦的能量，则

种群I【全部生物的呼吸作用散失的能量+被分解者分解的能量=111。15.0-41.5=54.5万kJ,故利群I【全部生

物的呼吸作用散失的能量小于54.5万kJ,C错误；

D、由于能量流动总是逐级递减，因此能量金字塔通常是上窄下宽，且能量金字塔不可倒置.，D正确。

5.如图为某农田生态系统的局部能量流动示意图，字母表示能量值。下列分析错误的是（）

非生物初级

生产者

的物质消费者

固定

和能量a摄入〃

A.流经该生态系统的总能最为a和人工投入的能最

B.f表示生态系统中输出热能部分

C.c表示初级消费者同化的能量宜

D.施用农家肥可为生产者提供能量

【答案】D

【详解】A、流经该生态系统的总能量为生产者固定的能量和人工投人的能量，A正确；

B、由图可知，f表示初级消费者通过呼吸作用以热能的形式散失的能量值，B正确：

C、由图可知，c表示初级消费者同化的能量，C正确；

D、农家肥可经微生物的分解，形成二氧化碳和无机盐等，不能为生产者提供能量，D错误。

6.如图是河南某草原生态系统中主要的食物网示意图，下列有关叙述正确的是（）

A.生态系统的结构包括群落的空间结构和种群的空间特征

B.杂食性鸟占3个营养级，其与蜗牛存在捕食和竞争关系

C.该食物网中缺少的生态系统组成成分可为草提供有机物

D.鹰的同化量包括自身呼吸散失和用于自身生长、发育和繁殖的能量

【答案】D

【详解】A、生态系统的结构包括生态系统的组成成分和营养结构，A错误；

B、由图可知，杂食性鸟占2个营养级，即第二营养级和第三营养级，其与蜗牛存在捕食和竞争关系，B错

误；

C、该食物网中缺少的生态系统组成成分是非生物的物质和能量、分解者，都不能为草提供有机物，C错误;

D、鹰的同化量包括自身呼吸散失和用于自身生长、发育和繁殖的能量，D正确。

7.图甲表示棉花田内存在的部分食物健，麻雀以棉籽（位于棉铃中）和棉铃虫为食，棉铃虫主要取食棉花

的叶片和棉铃。研究人员为防治棉田主要害虫棉铃虫，在面积为•公顷的棉田内每隔•定距离设置适宜高

度的模拟树桩，定期调查棉田中棉铃虫的种群密度，如图乙所示。回答卜.列相关问题：

俗

25

/麻雀250

^2度

/棉铃虫'秦O

5

¥1方

O

棉花“。棉螃一七\星瓢虫千

、盲格象f螳螂米

)

甲

（1）若想调查棉铃虫的种群密度，则最好采用的方法是O如果当前棉铃虫的年龄结构为增长型,

一定时间内棉铃虫的数量却没有持续上升的原因可能是O

（2）•般而言，能量在相邻营养级之间的传递效率为10%至20%,但研究发现，在棉花与棉铃虫之间的能量

传递效率不足10%，原因是。

（3）由图甲可知，棉铃虫与麻雀的种间关系为,由此推测，在棉田中每隔一定距离设置适宜高度

模拟树桩的目的是。由图乙可知，树桩之间的距离为时防治害虫的效果较好。及时

消灭农田中的害虫，从能量流动角度分析，其意义是。

【答案】（1）样方法棉铃虫为棉田害虫，人类的活动会影响棉铃虫的数量

⑵能量传递效率是两个营养级同化量的比例，棉花和棉铃虫只是两个营养级中的其中一种生物，因此两者

之间的传递效率可能低于10%

（3）捕食和种间竞争可以为麻雀等鸟类提供栖息场所200米调整能量流动方向，使能量更多地流

向对人类有益的部分

【分析】种群的数量特征包括种群密度、出生率和死亡率、迁入率和迁出率、年龄组成、性别比例。种群

密度是最基本的种群数量特征。出生率和死亡率.、迁入率和迁出率能决定种群的密度，年龄组成能预期种

群的数量变化

（1）棉铃虫活动范围小，活动能力弱，若想调查棉铃虫的种群密度，则最好采用的方法是样方法。如果当

前棉铃虫的年龄结构为增长型，理论上，棉铃虫的数量会持续上升，但由于棉铃虫为棉田害虫，人类的活

动会影响棉铃虫的数量，故一定时间内棉铃虫的数量没有持续上升。

（2）一般而言，能量在相邻营养级之间的传递效率为10%至20%,由于能量传递效率是两个营养级同化量

的比例，棉花和棉铃虫只是两个营养级中的其中一种生物，因此棉花与棉铃虫之间的传递效率可能低于

10%。

（3）由图甲可知，麻雀能捕食棉铃虫，且棉铃虫与麻雀都能吃棉花，故棉铃虫与麻雀的种间美系为捕食和

种间竞争。在棉田中每隔一定距离•设置适宜高度模拟树桩的H的是可以为麻雀等鸟类提供栖息场所。从图

中可以看出树桩之间的距离为200米，棉铃虫的种群密度更低，因此树桩之间的距离为200米时，防治害

虫的效果较好。及时消灭农田中的害虫（能调整种间关系），从能量流动角度分析，其意义是调整能量流动

方向，使能后更多地流向对人类仃益的部分。

题组B能力提升练

8.下图表示生态系统中各营养级能最的类型和去向（d表示该营养级未被利用的能量）。有关叙述中不正确

的是（）

未4粪

便

固G

量

定4

消费者

固

生产者

态

到生

辐射

摄入量

阳能

的太

能定

太阳

中的

系统

不符

比例

其所占

吸量，

者的呼

与消费

生产者

c表示

图中

A.若

i)

ci+d

+bi+

/(ai

+d)

+b2+c

为(a

效率

传递

能量

统中

态系

B.生

2

2

2

物中

有机

在于

量存

部分能

，且此

表示

+d)

+b2+c

用(a

值可

能量数

获得的

生产者

费者从

C.消

2

2

2

同

途相

的用

能量

式及

量的方

得能

级获

营养

，各

链中

食物

D.在

】D

【答案

2

6、C

吸量，

者的呼

与消费