高三生物一轮复习：第46讲 生态系统的能量流动

2.3

基因工程的应用1.46

生态系统的能量流动(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)解释生态金字塔反映了生态系统各营养级之间在个体数量、生物量和能量方面的关系。课标内容从以下组成成分角度分析，溶洞生态系统存在哪些形式的能量流动？生产者光能消费者分解者呼吸作用热能输入传递转化化学能散失生态系统中能量的输入、传递、转化、散失的过程能量流动课前导入：1.能量流动的四个环节输入传递转化散失源头：流经生态系统的总能量：途径：形式：形式：过程：太阳能（大多数生态系统）生产者固定的太阳能总量食物链和食物网有机物中的化学能太阳能有机物中的化学能热能最终以热能形式散失自身呼吸作用考点一

生态系统的能量流动注意：若为人工生态系统，还有人为补充的能量（如饲料的能量）此外，还有化能合成作用（利用的是化学能）大本P2912.科学方法：个体水平群体水平研究能量流动的基本思路能量流经一个种群的情况可以图示如下：

如果将这个种群作为一个整体来研究，则左图可概括成下图形式，从中可看出分析能量流动的基本思路。如果将一个营养级中的所有种群作为一个整体，那么左图将概括为何种形式呢？能量输入个体1储存在体内的能量呼吸作用散失的能量个体2个体3……储存在体内的能量呼吸作用散失的能量储存在体内的能量呼吸作用散失的能量以个体为研究对象，有很大的局限性和偶然性，如果个体死亡，数据可能不准确；不同个体间差异过大。能量输入种群能量储存能量散失能量输入某营养级能量储存能量散失可以比较精确地测量每一个营养级能量的输入值和输出值。如果以种群为研究对象，能量流动的渠道为食物链，可能因为食物网的复杂性而影响结果的准确性。考点一

生态系统的能量流动教材P541%固定(同化)分解作用散失(净同化量)呼吸作用散失（热能）用于自身生长发育繁殖分解者利用

初级消费者

（植食性动物）生产者所固定的全部太阳能未利用残枝败叶99%散失2.能量流经第一营养级的情况①流入第一营养级的能量=生产者固定的太阳能②生产者固定的太阳能=呼吸作用以热能形式散失+用于生长、发育和繁殖（积累的能量）③用于生长、发育和繁殖=流入下一营养级+分解者利用暂时大本P291小结某营养级同化量呼吸作用中以热能形式散失用于自身生长、发育、繁殖被分解者分解利用流入下一个营养级1.某营养级的能量最终去向2.某营养级的能量某段时间内的能量去向某营养级同化量呼吸作用中以热能形式散失用于自身生长、发育、繁殖被分解者分解利用流入下一个营养级未被利用的能量初级消费者摄入遗体残骸分解者利用粪便呼吸作用热能散失呼吸作用散失用于自身生长发育繁殖初级消费者同化次级消费者摄入问题:真正流入初级消费者体内的能量是摄入量还是同化量？√-=鸡粪便中能量是谁的能量？同化量摄入量粪便量（属于玉米同化量）初级消费者的同化量去向有：1.呼吸作用散失；2.人摄入；3.分解者利用3.能量流经第二营养级及其后营养级的情况大本P291由右图分析可知：①输入该营养级的总能量是指图中的

(填字母)。②粪便中的能量(c)

(填“属于”或“不属于”)该营养级同化的能量，应为

营养级同化的能量中流向____________的部分。b③初级消费者同化的能量(b)＝

＋

不属于上一个分解者④生长、发育和繁殖的能量(e)＝

＋__________________________＋未被利用的能量(j)。分解者利用的能量(f－c)下一营养级同化的能量(i)摄入量＝同化量＋

。粪便量呼吸作用以热能的形式散失的能量(d)用于生长、发育和繁殖的能量(e)大本P291①摄入量≠同化量：摄入量－粪便中的能量才是同化量，动物的粪便不曾被动物消化吸收而同化，不属于同化量，如兔吃草时，兔粪便中的能量应为草流向分解者的能量，而不属于兔的同化量。②粪便中的能量≠尿液中的能量：粪便中的能量不属于动物同化量，但尿液中尿素所含能量应属于动物同化量的一部分。大本P2911.以下各字母表示的是何种能量？①:___________________________________②:___________________________________③:___________________________________④:___________________________________⑤:___________________________________摄入量流向下一营养级的能量粪便量被分解者利用的能量呼吸作用以热能形式散失的能量若没有箭头③则①代表的是同化量4.模型构建：第二营养级的能量流动过程模型大本P2944.模型构建：构建食物链的能量流动模型太阳能生产者（绿色植物）初级消费者（植食性动物）次级消费者（肉食性动物）三级消费者（肉食性动物）呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用分解者呼吸作用生产者固定的太阳能为流经生态系统的总能量输入传递以有机物的形式沿食物链和食物网向下一营养级传递热能散失①能量流动的渠道是

。②能量散失的途径是各种生物的

(代谢过程)。③流动过程中能量的转化是太阳能→

→

。食物链和食物网呼吸作用有机物中的化学能热能箭头由粗到细：方框从大到小：随营养级的升高，储存在生物体内的能量

。表示流入下一营养级的能量

。注意：越来越少逐级递减教材P55(1)W1、D1指相应营养级的

，B1、B2指相应营养级中_______________的能量。(2)各营养级用于生长、发育和繁殖的能量为

。________________________________________(3)利用“拼图法”可得关系式：未被利用（W1-A1）B1＋C1＋D1或（D1-A2）B2＋C2＋D24.模型构建：拼图型同化量大本P294“一来二去”模型“一来三去”模型“一来四去”模型同化能量＝呼吸消耗的能量

＋

用于生长、发育和繁殖的能量同化能量＝呼吸消耗的能量

＋

分解者利用的能量

＋

流入下一营养级的能量同化能量＝呼吸消耗的能量＋分解者利用的能量＋流入下一营养级的能量＋未被利用的能量。4.模型构建注意：最高营养级的生物没有流入下一营养级的能量。1．(选择性必修2P55“图3-5”)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＞b＋c，原因是？

提示：生产者固定的能量a除了传递给消费者和分解者外，生产者自身通过呼吸作用消耗了部分能量思考·讨论生态系统中的能量流动教材P555.能量流动的特点

任何生态系统都需要不断得到来自系统外的能量补充，以便维持生态系统的正常功能。低高热能10%～20%同化量呼吸消耗分解者大本P292思考·讨论生态系统中的能量流动遵循能量守恒定律。能量在生态系统中流动、转化后，一部分储存在生态系统生物体的有机物中，另一部分在呼吸作用中以热能形式散失，两者之和与流入生态系统的能量相等。3.流经某生态系统的能量能否再回到这个生态系统中来？为什么？2.生态系统中的能量流动和转化是否遵循能量守恒定律？为什么？不能，能量流动是单向的。教材P55

6．生态金字塔的比较能量金字塔数量金字塔生物量金字塔形状特点，有时会出现倒金字塔形，有时会出现倒金字塔形象征含义能量沿食物链流动过程中具有＿＿＿＿＿的特性一般情况下，生物个体数量在食物链中随营养级升高而＿＿＿一般生物量(现存生物有机物的总量)沿食物链升高递减逐级递减递减大本P292一定为正金字塔形一般为正金字塔形一般为正金字塔形能量金字塔数量金字塔生物量金字塔每一级含义食物链中每一营养级生物所含_______的多少每一营养级生物＿＿＿＿＿＿每一营养级生物的总生物量（有机物的总干重）特殊形状无一棵大树上，虫、树的数量金字塔的塔形会发生倒置浮游植物的个体小，寿命短，又不断被浮游动物捕食，所以某一时刻浮游植物的生物量（用质量来表示）可能低于浮游动物的生物量能量个体的数量

6．生态金字塔的比较大本P2927.研究能量流动的实践意义例如:

间作套种、多层育苗、稻--萍--蛙等立体农业生产方式。间作套种——甘蔗和大豆间种蔬菜大棚中多层育苗稻—萍—蛙①研究生态系统的能量流动，可以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。教材P58②研究生态系统的能量流动，可以帮助人们科学地规划和设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用；例如，秸秆喂牲畜；粪便制作沼气；沼渣肥田，实现了对能量的多级利用，从而大大提高能量的利用率秸秆饲料沼气池沼渣7.研究能量流动的实践意义教材P58但不能提高能量的传递效率③研究生态系统的能量流动，还可以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。例如，合理确定草场的载畜量，稻田除草、除虫等。7.研究能量流动的实践意义教材P58(1)人为操纵生态系统营养结构有利于调整能量流动方向和提高能量传递效率。(2022·江苏卷，12D)(

)提示人为操纵生态系统的营养结构可调整能量流动方向，但不能改变能量传递效率。(3)利用茶树废枝栽培灵芝，可提高能量的传递效率。(2021·福建卷，6C)(

)提示可提高能量利用率，但不能提高能量的传递效率。××(4)生态金字塔显示了各营养级之间的数量关系，其中的每个营养级的生物均属于同一食物链。(2021·浙江6月选考，7AB)(

)提示生态金字塔显示了各营养级之间的数量关系，但其中同一营养级的生物可能属于不同的食物链。(5)菌渣作为农作物的肥料可实现能量的循环利用。(2021·北京卷，11B)(

)提示能量不能循环利用。××大本P292(6)狼从猎物获得的能量大于猎物从生产者获得的能量。(2019·海南卷，25B)(

)提示由于能量流动逐级递减，因此猎物从生产者获得的能量大于狼从猎物获得的能量。×(8)生产者固定的能量除用于自身呼吸外，其余均流入下一营养级。(2015·海南卷，25D)(

)提示还有流向分解者。×大本P2921.生态鱼塘水体内存在如下食物链：浮游植物→浮游动物→鳙鱼→黑鱼，其中，鳙鱼流向分解者的能量储存在__________________________________。鳙鱼的遗体残骸和黑鱼粪便中大本P2922.如图为某草原生态系统中的食物网(只显示部分)。

牧民通过养羊获取该生态系统的能量，经测算发现羊的同化量远小于草同化量的1/10，其原因可能是_____________________________________________ _________________________________________________________________。

能量在相邻两个营养级间的传递效率大约是10%～20%，羊属于第二营养级，该营养级还有食草昆虫和鼠等多个种群大本P292B3.(2023·江苏前黄、姜堰中学等四校联考)如图为某城市湖泊生态系统中主要食物链的部分能量流动的过程图(图中P是浮游植物，Ⅱ～Ⅴ是消费者，数字单位是t/km2·a)。下列叙述错误的是(

)A.当P中某种群的出生率下降、死亡率升高时，其种群密度可能在增大B.Ⅳ同化的能量极少，原因是其通过呼吸作用消耗的能量太多C.Ⅴ中不同物种在湖泊中不同的水层分布与食物的分布有关D.图中后一个营养级的存在有利于增加前一个营养级的物种多样性大本P293后一个营养级是前一个营养级的捕食者，捕食者往往捕食个体数量较多的物种，这样就会避免出现一种或少数几种生物在生态系统中占绝对优势的局面，为其他物种的形成腾出空间，捕食者的存在有利于增加物种多样性B考向2围绕生态金字塔，考查科学探究4.(2024·江苏常熟抽测)如图表示某河流生态系统的能量金字塔及相关食物网(甲、乙、丙为3种鱼，甲不摄食藻类，箭头指示能量流动方向，图中遗漏了一个箭头)。下列有关叙述正确的是(

)A.按照能量流动的传递效率，藻类的能量一定有10%～20%被乙同化B.在不变动各生物营养级的前提下，补充的箭头可以添加在甲丁之间C.如果没有丁，生态系统中动植物的遗体和动物的排遗物会堆积如山D.图中甲和乙属于同一个种群，而处于第三、四营养级的丁属于不同的种群大本P2935.(2024·河南开封高中检测)如图表示甲、乙两个特定生态系统的能量金字塔，请思考：(1)生态系统中的能量金字塔的含义是_____________________________________________________________________________________________________。(2)依生态学原理看，同样的玉米，可养活更多人口的营养结构是________，因为__________________________________________________________________。

单位时间内各营养级所得到的能量数值，由低到高绘制成图，形成一个金字塔图形甲乙中人处于第三营养级，能量损耗加大，养活的人口更少大本P293(3)一个吃玉米的人所获得的能量一定比一个吃牛肉的人获得的能量多吗？为什么？__________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)若土壤中含相同浓度的难降解污染物，则甲中的人与乙中的人体内污染物浓度更高的是________。

不一定。甲、乙营养结构中“牛”“人”代表的是相应营养级环节，并非“一个人”乙大本P293一：生态系统能量流动计算题专练1.能量传递效率①计算公式能量传递效率=×100%注意事项：①确定相关的食物链（网），理清生物在营养级上的差别；②是相邻两个营养级之间的传递效率，而不是两个个体或食物网中的两个物体之间的传递效率；③能量传递效率大约为10%~20%，可以低于10%，一般不高于20%。大本P294考点二能量流动相关的模型及计算3、单一食物链的正推和逆推【例1】现有食物网：A→B→C→D①已知A的能量有10000kJ,则D最多能获得______kJ能量；D最少能获得______kJ能量；②已知D获得能量1kJ,则最多需要消耗A_______

kJ能量；最少需要消耗A_______kJ能量。801010000x20%x20%x20%10000x10%x10%x10%1➗10%➗10%➗10%10001251➗20%➗20%➗20%正推：最多（20%），最少（10%）逆推：最多（10%），最少（20%）一：生态系统能量流动计算题专练2、明确传递效率和多条食物链的正推和逆推【例2】现有食物网如图所示，已知该生态系统能量传递效率为10%：①已知植物的能量有10000kJ，则猫头鹰最多能获得_____kJ能量；猫头鹰最少能获得_____kJ能量；②已知猫头鹰获得能量1kJ,则最多需要消耗植物_

____kJ能量；最少需要消耗植物_____kJ能量。10010100010010000x10%x10%10000x10%x10%x10%1➗10%➗10%➗10%1➗10%➗10%正推：最多（短），最少（长）逆推：最多（长），最少（短）一：生态系统能量流动计算题专练4、明确各食物链比例的正推和逆推【例3】生物甲、乙、丙构成的食物关系如图。其中，甲能量中比例为x的部分直接提供给丙，要使丙能量增加AkJ，至少需要消耗甲的能量为________(用含所给字母的表达式表示)kJ。xA?20%1-x甲→乙→丙：甲→丙：甲*(1-x）*20%*20%甲*x*20%=A5、明确各食物链比例的正推和逆推【例4】现有食物网如图所示，已知该生态系统能量传递效率为10%，猫头鹰的食物有2/5来自兔，2/5来自鼠，1/5来自蛇，则猫头鹰的体重若增加20g，至少需要消耗植物的重量为____________2/52/51/520g?8g8g4g80g800g80g40g400g4800g5600g5、能量来源比例改变的计算在具体计算时务必先弄清分配比例，再确定求解中应“顺推(用乘法)”还是“逆推(用除法)”，以如图食物网为例：①若已知“植物同化量(A)”，并告知其“传向动物与直接传向人比例由1∶1调整为1∶2”，求解人最多增重变化量(M)，计算时宜“顺推(用乘法)”大本P2945、能量来源比例改变的计算在具体计算时务必先弄清分配比例，再确定求解中应“顺推(用乘法)”还是“逆推(用除法)”，以如图食物网为例：②若已知“人同化量(M)”并告知人的食物来源“素食、肉食由1∶1调整为2∶1”，求解最少需要植物变化量(A)，计算时应“逆推(用除法)”大本P2945、具有人工能量输入的计算人为输入到某一营养级的能量是该营养级同化量的一部分，但却不是从上一营养级流入的能量。如求第二营养级至第三营养级传递效率时，应为第三营养级从第二营养级同化的能量(不包括人工输入到第三营养级的能量)/第二营养级的同化量(包括人工输入到第二营养级的能量)×100%。大本P294(1)图中若生产者的生产量保持不变，人的食物构成中，取食牛的比例由1/4调整为1/2，则人的量是原来的________倍。(能量传递效率按10%计算，结果精确到小数点后两位)0.59大本P294(2)大象是植食性动物，有一种蜣螂专以象粪为食，设大象在某段时间所同化的能量为107，那么这部分能量可流入蜣螂体内的约有________。(3)科研人员针对太湖底栖动物中的优势种椭圆萝卜螺的能量收支进行了相应研究，结果如下表所示。椭圆萝卜螺同化的能量为________(kJ·m－2·a－1)。动物名称能量/(kJ·m－2·a－1)摄入食物中所含的能量用于生长、发育和繁殖的能量呼吸作用散失的能量粪便中的能量椭圆萝卜螺516152312700246大本P294考向1

围绕能量流动的过程，考查生命观念1.(2024·广东名校联考)某草原上甲、乙、丙、丁四种生物之间的食物网(假设只有这一种食物网)如图所示。研究发现丁中的有机物增加akg时，从乙获取的能量占其获得全部能量的3/4。下列相关分析正确的是(

)A.图中所有生物共同构成了草原群落B.同一时期草合成的有机物至少为50akgC.若丙数量减少，则甲、乙数量均会增加D.甲与乙存在竞争关系，均属于次级消费者B大本P293D2.(2024·湘豫名校联考)假设某棉田生态系统只存在“棉花→棉铃虫→食虫鸟”一条食物链，其能量流动关系如图所示(字母表示能量数值)。下列分析错误的是(

)A.食虫鸟粪便中的能量属于c中流入分解者的能量B.用于棉铃虫生长、发育和繁殖的能量等于b－d－eC.若食虫鸟增加1kg，则需要消耗棉花的生物量为a/gkgD.棉花、棉铃虫和食虫鸟之间能进行能量流动和物质循环大本P293考向1

结合能量流动的模型，考查科学思维1.(2024·华大新高考联盟)图示为某生态系统的能量流动图解(W1为生产者固定的太阳能)，下列叙述中错误的是(

)AA.生产者固定的总能量可表示为(A1＋B1＋C1＋A2＋B2＋C2)B.现存生产者个体数可小于初级消费者个体数C.由生产者到初级消费者的能量传递效率为D1/W1D.图解不仅能体现能量单向流动的特点，还能体现逐级递减的特点大本P295C2.(2024·广东名校联考)如图表示某草原生态系统中能量流动图解，①～④表示相关过程的能量流动量。下列有关叙述正确的是(

)A.①是指由草流入兔的能量B.图中②/①的比代表草到兔的能量传递效率C.③是草的同化量中流入分解者中的能量的一部分D.草与兔之间的信息传递是单向的，而兔与狐之间是双向的大本P295①是指兔的摄入量③是指兔子粪便中的能量，没有被兔同化，属于草的同化量中流入分解者中的能量的一部分生物之间的信息传递往往是双向的图中②/①代表狐的摄入量与兔的摄入量的比值C考向2结合能量流动的相关计算，考查科学思维3.(2023·山东卷，13)某浅水泉微型生态系统中能量情况如表所示，该生态系统中的初级消费者以生产者和来自陆地的植物残体为食。下列说法正确的是(

)

生产者固定来自陆地的植物残体初级消费者摄入初级消费者同化初级消费者呼吸消耗能量[105J/(m2·a)]90428413.53A.流经该生态系统的总能量为90×105J/(m2·a)B.该生态系统的生产者有15%的能量流入下一营养级C.初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量为10.5×105J/(m2·a)D.初级消费者粪便中的能量为70.5×105J/(m2·a)，该能量由初级消费者流向分解者大本P295该生态系统的总能量为90＋42＝132×105J/(m2·a)表格中没有显示生产者流入初级消费者的能量，因此无法计算有多少能量流入下一营养级4.(2024·广东衡水金卷)如表为湖北某人工改造的湖泊生态系统三个营养级的能量流动调查结果(单位：×103kJ)，下列有关描述中错误的是(

)

植物植食性动物肉食性动物同化量463ab呼吸作用消耗9624.53.8未利用29229.33.1分解者分解122.1微量大本P295A.该生态系统中的植物在调查时间内的净光合量为3.67×105kJB.该生态系统中第二营养级向第三营养级的能量传递效率大约为11.3%C.根据表中数据无法求出肉食性动物的同化量D.该湖泊轻度污染后能恢复清澈，体现了生态系统的抵抗力稳定性C植物的净光合量＝同化量－呼吸作用消耗量＝(463－96)×103kJ＝3.67×105kJ植食性动物和肉食性动物分别为第二、三营养级，第二营养级同化量为a＝(463－96－292－12)×103kJ＝63×103kJ湖泊轻度污染后能恢复清澈，说明了生态系统具有自我调节能力，体现了抵抗力稳定性3.(2023·新课标卷，33)现发现一种水鸟主要在某湖区的浅水和泥滩中栖息，以湖区的某些植物为其主要的食物来源。回答下列问题： (1)湖区的植物、水鸟、细菌等生物成分和无机环境构成了一个生态系统。能量流经食物链上该种水鸟的示意图如下，①、②、③表示生物的生命活动过程，其中①是____________；②是____________；③是____________________。水鸟同化呼吸作用分解者的分解作用关键·真题必刷(2)要研究湖区该种水鸟的生态位，需要研究的方面有_____________________