生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)-高中生物同步講義（選擇性必修二）

第2節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)

能思維導(dǎo)圖

生態(tài)系

統(tǒng)能最「L概念：生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)是指生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失的過(guò)程。

流動(dòng)的J2.基本研究思路：研究生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)時(shí)，通常將一個(gè)種群或一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)作為一

概念和個(gè)整體來(lái)研究，我們一般研究這個(gè)整，,本的能量輸入、能量?jī)?chǔ)存和能量散失。

基本研I

究思路

C1.能量流經(jīng)第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的過(guò)程

（1）輸入：生產(chǎn)者通過(guò)比金隹用將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，固定在有機(jī)物中。

（2）去向：a.在生產(chǎn)者的呼吸作用中以熱能形式散失

b.用于生產(chǎn)者的生長(zhǎng)、發(fā)育、繁殖：①隨著殘枝敗葉等被分解者分解而

釋放山來(lái)；②被初級(jí)消費(fèi)者攝入體內(nèi)，流入第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)

能量流<

動(dòng)的過(guò)2.能最流經(jīng)第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)的過(guò)程

程

（1）輸入：初級(jí)消費(fèi)者的同化量

（2）去向：a.在初級(jí)消費(fèi)在的呼吸作用中以熱能形式散失

b.用于初級(jí)消費(fèi)者的生長(zhǎng)、發(fā)育、繁殖：①隨著遺體殘骸等被分解者

利用；②被次級(jí)消費(fèi)者攝入體內(nèi)，流入第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)

<1.特點(diǎn)：生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)是迎1的，能量在流動(dòng)過(guò)程中逐級(jí)遞減

2.一般米說(shuō)，能量在相鄰兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間的傳遞效率為10320席,其計(jì)算公式為，能

能量流量傳遞效率=某一營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化量/上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化量X100缸在一個(gè)系統(tǒng)中營(yíng)養(yǎng)級(jí)越多,

動(dòng)的特<在能量流動(dòng)過(guò)程中消耗的能量就越多，因此，生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)一般不超過(guò)五個(gè)

點(diǎn)營(yíng)養(yǎng)級(jí)。

3.任何生態(tài)系統(tǒng)都需要不斷得到來(lái)自系統(tǒng)處的能量補(bǔ)充，以便維持生態(tài)系統(tǒng)的正常功

<能.

項(xiàng)目能量金字塔數(shù)量金字塔生物量金字塔

特點(diǎn)通常都是上窄下寬的正金一般為正金字塔型，有時(shí)大多是上窄下寬的

字塔型會(huì)呈現(xiàn)倒置的金字塔型正金字塔型

特點(diǎn)能最沿食物鏈流動(dòng)過(guò)程中一般情況下，生物個(gè)體數(shù)一般情況下，生物

生態(tài)金

字塔具有逐級(jí)遞減的特性量在食物鏈中隨營(yíng)養(yǎng)級(jí)升量沿食物鏈逐級(jí)遞

高而逐級(jí)遞減減

象征含食物鏈中每i個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)生每?營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物個(gè)體的數(shù)每?營(yíng)養(yǎng)級(jí)所容納

義物所能同化能豉的多少量的有機(jī)物的總干重

分析能量流動(dòng)的過(guò)程中總是有如果消費(fèi)者個(gè)體小而生產(chǎn)海洋生態(tài)系統(tǒng)中，

能量的消耗，故能量在流者個(gè)體大，就會(huì)呈現(xiàn)倒置浮游植物個(gè)體小，

動(dòng)中逐級(jí)遞減的金字塔，如昆蟲和樹壽命短，乂會(huì)不斷

被樸實(shí)，因而某一

時(shí)間調(diào)查到的生物

量可能低于浮游動(dòng)

物

C1.幫助人們將生物在時(shí)間、空間上進(jìn)行合理配置，增大流入某個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的總能量。例

研究能如間種套作、多層育苗、稻-萍-蛙等立體農(nóng)業(yè)等生產(chǎn)方式

量流動(dòng)2.幫助人們科學(xué)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)人工生態(tài)系統(tǒng)，使能量得到最有效的利用。例如，秸稈喂

的實(shí)踐

牲畜，糞便制作沼氣，沼渣作為肥料還田。

意義

3.幫助人們合理地調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)中的能最流動(dòng)關(guān)系，使能最持續(xù)高效的流向?qū)θ祟愖钣?/p>

益的部分，例如，合理確定草場(chǎng)載畜量。

驅(qū)考點(diǎn)突破

導(dǎo)

上,考點(diǎn)01能量流動(dòng)的概念模型

【典型例題】

某同學(xué)繪制了如圖所示的能量流動(dòng)圖解（其中W1為生產(chǎn)者固定的太陽(yáng)能），下列敘述中不正確的是（）

生產(chǎn)者初級(jí)消費(fèi)者

A.生產(chǎn)者固定的總能量可表示為（A1+B1+C1+A2+B2+C2+D2）

B.流入初級(jí)消費(fèi)者體內(nèi)的能量可表示為（D「A”C2）

C.由第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)到第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量傳遞效率為DiZWi

D.圖解表明能量流動(dòng)具有單向流動(dòng)、逐級(jí)遞減的特點(diǎn)

【答案】B

【詳解】A、生產(chǎn)者固定的總能量可表示為（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是流入下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)（初級(jí)消費(fèi)者）的能量,

故生產(chǎn)者固定的總能量可表示為（A1+B1+C1+A2+B2+C2+D2）,A正確；B錯(cuò)誤；

C、由第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)到第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量傳遞效率為DI/(A1+B1+C1+D1)X1OO%=D1/W1X1OO%,C正確;

D、圖解表明能量流動(dòng)的特點(diǎn)是單向流動(dòng)、逐級(jí)遞減，D正確。

【易錯(cuò)分析】生態(tài)系統(tǒng)中的能最流動(dòng)從生產(chǎn)者固定太陽(yáng)能開始。能最流動(dòng)特點(diǎn)為單向流動(dòng)、逐級(jí)遞減。生

態(tài)系統(tǒng)中，能量流動(dòng)只能從第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)流向第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)，再依次流向后面的各個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)，因此是單向不可

逆轉(zhuǎn)的。

導(dǎo)

2,考點(diǎn)02生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)的特點(diǎn)分析及相關(guān)計(jì)算

【典型例題】

海水立體養(yǎng)殖中，表層養(yǎng)殖海帶等大型'藻類，海帶下面掛籠養(yǎng)殖濾食小型浮游植物的牡蠣，底層養(yǎng)殖以底

棲微藻、生物遺體殘骸等為食的海參。某海水在?體養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)示意圖如下，M、N表示營(yíng)養(yǎng)級(jí)。

下列敘述簿送的是()

呼吸作用生:者呼吸蚱用

6561號(hào)彳386

分解者遺藕第畢F盧f呼吸作用

A.估算海參種群密度時(shí)常用樣方法

B.從生態(tài)系統(tǒng)的成分分析，海參屬于分解者

C.圖中M用于生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖的能量為2488kJ/(m，)

D.由M到N的能量傳遞效率為6.3%

【答案】B

【詳解】A、海參活動(dòng)能力弱，活動(dòng)范圍小，因此估算其種群密度時(shí)常用樣方法，A正確；

B、海參以底棲微藻、生物遺體殘骸為食，因此從生態(tài)系統(tǒng)的成分分析，海參屬于消費(fèi)者和分解者，B錯(cuò)誤；

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用于生長(zhǎng)、

發(fā)育和繁殖的能量為607—3619=2488kJ/(m2-a),C正確;

D、由M到N的能量傳遞效率為386?(3281+2826)xi00%^6.3%,D正確。

【易錯(cuò)分析】圖中生產(chǎn)者呼吸作用消耗6553kJ/(m2?a)的能量，傳遞給M3281kJ/(n??a),遺體殘骸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，傳遞至下一營(yíng)

養(yǎng)級(jí)386kJ/(nr,a),遺體殘骸2102kJ/(m2*a)o

fii分層提分

題組A基礎(chǔ)過(guò)關(guān)練

1.下列有關(guān)生態(tài)系統(tǒng)的敘述中，正確的是（）

A.若人與自然和諧統(tǒng)一，生產(chǎn)者固定的能量便可反夏利用

B.西雙版納熱帶雨林生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力強(qiáng)于三北防護(hù)林

C.由食物鏈交錯(cuò)形成的食物網(wǎng)的復(fù)雜程度取決于該生態(tài)系統(tǒng)中生物的數(shù)量

D.一只狼捕食了一只兔子，則該狼就獲得了這只兔子能量的10%?20%

【答案】B

【詳解】A、能量只能單向流動(dòng)，不能反復(fù)被利用，A錯(cuò)誤：

B、西雙版納熱帶雨林生態(tài)系統(tǒng)中的生物種類多于三北防護(hù)林，營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，自我調(diào)節(jié)能力更強(qiáng)，B正

確；

C、食物網(wǎng)的復(fù)雜程度取決于該生態(tài)系統(tǒng)中生物的種類而不是數(shù)量，C錯(cuò)誤；

D、能量傳遞效率是指兩個(gè)相鄰營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間同化量的比值，而不是兩個(gè)個(gè)體之間同化量的比值，D錯(cuò)誤。

2.如圖為生態(tài)系統(tǒng)中某兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)（甲、乙）的能量流動(dòng)示意圖，其中a~e表示能量，以下敘述正確的是

（）

呼吸作用

Iefb

A.甲攝入的能量為e+a+c

B.甲中生物數(shù)量多于乙中

C.乙用于生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖的能量為a-b

D.乙糞便中食物殘?jiān)哪芰堪赿中

【答案】C

【詳解】A、甲同化的能量為e+a+c,A錯(cuò)誤;

B、甲中生物數(shù)量可能多于乙中，也可能少于乙中，B錯(cuò)誤;

C、乙同化的能量部分用于呼吸消耗，一部分用于自身生長(zhǎng)、發(fā)育、繁殖，圖中a為乙的同化量，b為乙呼

吸作用消耗的能量，所以乙用于自身生長(zhǎng)、發(fā)育、繁殖的能量為a-b,C正確：

D、乙糞便中食物殘?jiān)哪荜掳赾中，D錯(cuò)誤。

3.如圖為能量流經(jīng)某生態(tài)系統(tǒng)第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)的示意圖[單位：J/g/.a)],據(jù)圖分析，有關(guān)說(shuō)法正確的是()

散失

次級(jí)消費(fèi)

者攝入量

散失

A.A-E指第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)的尸體殘骸被分解者利用的量

B.該生態(tài)系統(tǒng)的第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)儲(chǔ)存的能量是80J/(cm2.a)

C.第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)到第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量傳遞效率是15%

D.該生態(tài)系統(tǒng)中的生產(chǎn)者同化的總能量至少為400J/(cm%)

【答案】D

【詳解】A、A-E為第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)的糞便中含有的能量，是第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)流向分解者的能最中的一部分，A錯(cuò)

誤：

B、該生態(tài)系統(tǒng)中第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化的能量=攝入量一糞便量，即100—20=80J/(cm%),儲(chǔ)存的能量是

30J/(cm2a),B錯(cuò)誤;

C、從圖中不能確定第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化的能量是多少，因此不能計(jì)算出第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)到第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量傳遞效

率，C錯(cuò)誤；

D、能量傳遞效率大約為10?20%,生產(chǎn)者同化的總能量至少為(10()—20戶20%=400J/(cnRa)，D正確。

4.如圖是某生態(tài)系統(tǒng)中組成食物液的三個(gè)種群(I、II、III)一年內(nèi)能最流動(dòng)統(tǒng)計(jì)的部分?jǐn)?shù)據(jù)(圖中數(shù)值單

位是萬(wàn)kJ)。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()

A.三個(gè)種群及其他的所有生物構(gòu)成了群落

B.能量在流經(jīng)該系統(tǒng)時(shí)會(huì)經(jīng)歷輸入、轉(zhuǎn)化、傳遞和散失等過(guò)程

C.種群II全部生物的呼吸作用散失的能量約為69.50萬(wàn)kJ

D.由于能最流動(dòng)總是逐級(jí)遞減，因此能顯金字塔通常是上窄下寬

【答案】C

【詳解】A、群落是指這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中的所有生物，A正確；

B、能量流動(dòng)包括輸入、轉(zhuǎn)化、傳遞和散失等過(guò)程，B正確；

C、種群II同化的能量;呼吸作用散失的能量+被種群同化的能量+被分解者分解的能量+未被利，韋的能量，則

種群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=54.5萬(wàn)kJ,故利群I【全部生

物的呼吸作用散失的能量小于54.5萬(wàn)kJ,C錯(cuò)誤；

D、由于能量流動(dòng)總是逐級(jí)遞減，因此能量金字塔通常是上窄下寬，且能量金字塔不可倒置.，D正確。

5.如圖為某農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的局部能量流動(dòng)示意圖，字母表示能量值。下列分析錯(cuò)誤的是（）

非生物初級(jí)

生產(chǎn)者

的物質(zhì)消費(fèi)者

固定

和能量a攝入〃

A.流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的總能最為a和人工投入的能最

B.f表示生態(tài)系統(tǒng)中輸出熱能部分

C.c表示初級(jí)消費(fèi)者同化的能量宜

D.施用農(nóng)家肥可為生產(chǎn)者提供能量

【答案】D

【詳解】A、流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的總能量為生產(chǎn)者固定的能量和人工投人的能量，A正確；

B、由圖可知，f表示初級(jí)消費(fèi)者通過(guò)呼吸作用以熱能的形式散失的能量值，B正確：

C、由圖可知，c表示初級(jí)消費(fèi)者同化的能量，C正確；

D、農(nóng)家肥可經(jīng)微生物的分解，形成二氧化碳和無(wú)機(jī)鹽等，不能為生產(chǎn)者提供能量，D錯(cuò)誤。

6.如圖是河南某草原生態(tài)系統(tǒng)中主要的食物網(wǎng)示意圖，下列有關(guān)敘述正確的是（）

A.生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)包括群落的空間結(jié)構(gòu)和種群的空間特征

B.雜食性鳥占3個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)，其與蝸牛存在捕食和競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系

C.該食物網(wǎng)中缺少的生態(tài)系統(tǒng)組成成分可為草提供有機(jī)物

D.鷹的同化量包括自身呼吸散失和用于自身生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖的能量

【答案】D

【詳解】A、生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)包括生態(tài)系統(tǒng)的組成成分和營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)，A錯(cuò)誤；

B、由圖可知，雜食性鳥占2個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)，即第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)和第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)，其與蝸牛存在捕食和競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，B錯(cuò)

誤；

C、該食物網(wǎng)中缺少的生態(tài)系統(tǒng)組成成分是非生物的物質(zhì)和能量、分解者，都不能為草提供有機(jī)物，C錯(cuò)誤;

D、鷹的同化量包括自身呼吸散失和用于自身生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖的能量，D正確。

7.圖甲表示棉花田內(nèi)存在的部分食物健，麻雀以棉籽（位于棉鈴中）和棉鈴蟲為食，棉鈴蟲主要取食棉花

的葉片和棉鈴。研究人員為防治棉田主要害蟲棉鈴蟲，在面積為?公頃的棉田內(nèi)每隔?定距離設(shè)置適宜高

度的模擬樹樁，定期調(diào)查棉田中棉鈴蟲的種群密度，如圖乙所示?；卮鸩?列相關(guān)問(wèn)題：

俗

25

/麻雀250

^2度

/棉鈴蟲'秦O

5

￥1方

O

棉花“。棉螃一七\(yùn)星瓢蟲千

、盲格象f螳螂米

)

甲

（1）若想調(diào)查棉鈴蟲的種群密度，則最好采用的方法是O如果當(dāng)前棉鈴蟲的年齡結(jié)構(gòu)為增長(zhǎng)型,

一定時(shí)間內(nèi)棉鈴蟲的數(shù)量卻沒(méi)有持續(xù)上升的原因可能是O

（2）?般而言，能量在相鄰營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間的傳遞效率為10%至20%,但研究發(fā)現(xiàn)，在棉花與棉鈴蟲之間的能量

傳遞效率不足10%，原因是。

（3）由圖甲可知，棉鈴蟲與麻雀的種間關(guān)系為,由此推測(cè)，在棉田中每隔一定距離設(shè)置適宜高度

模擬樹樁的目的是。由圖乙可知，樹樁之間的距離為時(shí)防治害蟲的效果較好。及時(shí)

消滅農(nóng)田中的害蟲，從能量流動(dòng)角度分析，其意義是。

【答案】（1）樣方法棉鈴蟲為棉田害蟲，人類的活動(dòng)會(huì)影響棉鈴蟲的數(shù)量

⑵能量傳遞效率是兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化量的比例，棉花和棉鈴蟲只是兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)中的其中一種生物，因此兩者

之間的傳遞效率可能低于10%

（3）捕食和種間競(jìng)爭(zhēng)可以為麻雀等鳥類提供棲息場(chǎng)所200米調(diào)整能量流動(dòng)方向，使能量更多地流

向?qū)θ祟愑幸娴牟糠?/p>

【分析】種群的數(shù)量特征包括種群密度、出生率和死亡率、遷入率和遷出率、年齡組成、性別比例。種群

密度是最基本的種群數(shù)量特征。出生率和死亡率.、遷入率和遷出率能決定種群的密度，年齡組成能預(yù)期種

群的數(shù)量變化

（1）棉鈴蟲活動(dòng)范圍小，活動(dòng)能力弱，若想調(diào)查棉鈴蟲的種群密度，則最好采用的方法是樣方法。如果當(dāng)

前棉鈴蟲的年齡結(jié)構(gòu)為增長(zhǎng)型，理論上，棉鈴蟲的數(shù)量會(huì)持續(xù)上升，但由于棉鈴蟲為棉田害蟲，人類的活

動(dòng)會(huì)影響棉鈴蟲的數(shù)量，故一定時(shí)間內(nèi)棉鈴蟲的數(shù)量沒(méi)有持續(xù)上升。

（2）一般而言，能量在相鄰營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間的傳遞效率為10%至20%,由于能量傳遞效率是兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化量

的比例，棉花和棉鈴蟲只是兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)中的其中一種生物，因此棉花與棉鈴蟲之間的傳遞效率可能低于

10%。

（3）由圖甲可知，麻雀能捕食棉鈴蟲，且棉鈴蟲與麻雀都能吃棉花，故棉鈴蟲與麻雀的種間美系為捕食和

種間競(jìng)爭(zhēng)。在棉田中每隔一定距離?設(shè)置適宜高度模擬樹樁的H的是可以為麻雀等鳥類提供棲息場(chǎng)所。從圖

中可以看出樹樁之間的距離為200米，棉鈴蟲的種群密度更低，因此樹樁之間的距離為200米時(shí)，防治害

蟲的效果較好。及時(shí)消滅農(nóng)田中的害蟲（能調(diào)整種間關(guān)系），從能量流動(dòng)角度分析，其意義是調(diào)整能量流動(dòng)

方向，使能后更多地流向?qū)θ祟愗暌娴牟糠帧?/p>

題組B能力提升練

8.下圖表示生態(tài)系統(tǒng)中各營(yíng)養(yǎng)級(jí)能最的類型和去向（d表示該營(yíng)養(yǎng)級(jí)未被利用的能量）。有關(guān)敘述中不正確

的是（）

未4糞

便

固G

量

定4

消費(fèi)者

固

生產(chǎn)者

態(tài)

到生

輻射

攝入量

陽(yáng)能

的太

能定

太陽(yáng)

中的

系統(tǒng)

不符

比例

其所占

吸量，

者的呼

與消費(fèi)

生產(chǎn)者

c表示

圖中

A.若

i)

ci+d

+bi+

/(ai

+d)

+b2+c

為(a

效率

傳遞

能量

統(tǒng)中

態(tài)系

B.生

2

2

2

物中

有機(jī)

在于

量存

部分能

，且此

表示

+d)

+b2+c

用(a

值可

能量數(shù)

獲得的

生產(chǎn)者

費(fèi)者從

C.消

2

2

2

同

途相

的用

能量

式及

量的方

得能

級(jí)獲

營(yíng)養(yǎng)

，各

鏈中

食物

D.在

】D

【答案

2

6、C

吸量，

者的呼

與消費(fèi)