2025高考生物知识点第九单元 第52课时 生态系统的能量流动

第52课时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

课标利用能量流动规律，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

要求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。4.活动：

调查或探讨一个校园、公园、农田、森林、湿地或池塘生态系统中的能量流动。

2023-新课标T332023-全国甲・T52022•北京・T19

2022•河北・T18

1.能量流动的过程及特点

2022•湖北・T202022•辽宁・T192021•辽宁・TI92021•全

考情国甲・T31

分析2.能量流动的相关计算2023•山东・T132022•湖北T202021•山东・T24

2022•山东-T112022•湖南-T82022•湖北-T202021•福

3.能量流动的应用

建・T6

4.生态金字塔分析2022•天津・T13

考点一生态系统的能量流动

■整合必备知识

1.能量流动的概念

生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程,称为生态系统的能量流动。

输人、源头：太阳能(大多数生态系统)

J|总能一：生产者固定的太阳能总址

芯kI途径:食物链和食物网

子J［形式：有机物中的化学能

转化、—庆阳能一看机物中的化锤一热能

I形式：最终以热能形式散失

些包过程：呼吸作用

2.能量流动过程

(I)能量流经第一营养级的过程

太生产者通

阳过光合作

境用固定

(2)能量流经第二营养级的过程

分

解

者

利

用

⑴

呼吸

由图分析得到：

①初级消费者摄入量(a)=初级消费者的同化量(b)+粪便量©。

②同化量(b)=呼吸作用散失的能量(d)+用于生长、发育和繁殖的能量(e)。

③用于生长、发育和繁殖的能量(e)=遗体残骸被分解者利用的能量⑴+次级消费者摄入量⑴

+暂时未被利用的能量①。

【提醒】①流入每一营养级的能量最终去向=在呼吸作用中以热能形式散失+被下一营养级

同化(最高营养级除外)+被分解者利用。

②某营养级的输便量不属于该营养级的同化量，而属于二一营养级流向分解者的能量，比如

兔子吃草，兔子粪便中的能量属于草流向分解者的能量。

③植物光合作用与同化量的关系：光合作用储存的能量=同化量，净光合作用储存的能量=

用于生长、发育和繁殖的能量(净光合作用=光合作用一乎吸作用)。

3.能量流动的特点

(1)单向流动

①方向：沿食物链由低营养级流向高营养级。

②特点：不可逆转,也不能循环流动。

(2)逐级递减

①能量传递效率：相邻两个营养级间的能量传递效率为：()%〜20%。

②营养级数量：生态系统中的能量流动一般不超过1个营养级。

【判断正误】

(1)每一营养级生物的同化量就是从上一营养级摄入的能量(X)

提示第一营养级生物的同化量一般是通过光合作用固定的太阳能，而第二营养级及以上营

养级生物的同化量等于从上一营养级摄入的能量减去粪便中的能量。

(2)森林中生产者积累的有机物的能量总和即为输入该生态系统的总能量(X)

提示输入该生态系统的总能量包括生产者积累的有机物的能量和生产者在呼吸作用中以热

能形式散失的能量。

(3)越冬灰鹤粪便中的能量不属于其同化量的一部分(2021・辽宁，19)(J)

(4)果蔬等植物获取的物质和能量主要来自有机肥(X)

提示果蔬等植物获取的物质来自无机物，获取的能量及自太阳能。

⑸在食物链中，营养级越高，其同化的能量越少，原因是其通过呼吸作用消耗的能量太多

(X)

提示同化量少与呼吸消耗量无关，能量在沿食物链流动的过程中是逐级减少的，营养级越

多，在能量流动过程中消耗的就越多。

(6)鱼吃杂草，杂草同化能量中的10%〜20%流入鱼体内(X)

提示10%〜20%是相邻两个营养级之间的能量传递效率，不是两种生物之间的能量传递效

率。

■提升关键能力

依据泥鳏可以利用残饵、鱼粪为食以及循环经济原理，技术人员将稻田养河蟹和稻田养泥瞰

两个生态系统有机地结合起来，形成稻护蟹，蟹吃饵料、杂草，泥瞰吃残饵、蟹粪，泥瞰粪

肥田的“稻一蟹一泥维”农田生态系统，科研人员比较了三种农田模式的产量，结果如表，

请回答以下问题：

45m2的稻田中水稻、河蟹及泥瞰产量分析

生态系统类型水稻产量/kg河蟹产量/g泥瞰产量/g

水稻单种39.0

稻一蟹41.42203.3

稻一蟹一泥瞰41.02131.3656

(1)输入“稻一蟹一泥跳”农田生态系统的总能量包括哪些？

提示生产者(水稻等)固定的太阳能和饵料中的化学能。

(2)河蟹会被鸟捕食，与鸟相比，河蟹的同化量/摄入量的比值明显较低，从食物类型分析，可

能的原因是什么？

提示河蟹摄入的有机物中含有大量纤维素，不易消化吸收，大量能量随粪便排出。

(3汝口图为“稻一蟹”农田生态系统中各营养级所含能量的示意图，其中a、aHa2表示上一

年留存下来仍未被利用的能量，e、句、e?表示呼吸作用消耗的能量，c、CHC2表示什么？河

蟹用于自身生长、发育和繁殖的能量包括哪些？(用图中字母表示)

提示c、CHC2表示流向下一营养级的能量；河蟹用于自身生长、发盲和繁殖的能量包括b2、

C2、d2o

（4）如图是能量流经该稻田第二营养级的示意图，图中的数值表示能量（单位：XIOkJ-m2.

a-'）o图中的C代表什么含义？第二营养级到第三营养级的能量传递效率是多少？

散失

|1220

提示C代表初级消费者用于自身生长、发育和繁殖等生命活动的能量（储存在有机物中的能

量）；第二营养级到第三营养级的能量传递效率为（500X10—60X10）X1220X10+1280X10）

X100%=4400;25000X100%=17.6%。

（5）与“稻一蟹”农田模式相比，“稻一蟹一泥瞰”农田模式具有更高的经济效益，从能量流

动的角度分析其原因。为了从蟹一稻复合养殖体系获得更大的稻、蟹产量，需定期投喂饵料,

从能量流动和物质循环的角度分析原因是什么？

提示泥纵吃残饵、蟹粪，实现了能量的多级利用，提高了能量的利用率。投喂饵料能减少

河蟹从水稻中获得能量，保证水稻产量不受影响。河蟹为该生态系统的输出产品，输出的元

素不再回归该生态系统。

■评价迁移应用

考向一能量流动的过程、特点

1.（2024•辽宁建平实脸中学高三月考）如图表示生态系统中生产者和初级消费者的能量类型和

去向（d表示营养级未被利用的能量）。下列相关叙述错误的是（）

辐射到生态系生产者固定初级消费

统中的太阳能的太阳能者摄入员:

A.生产者和初级消费者获得能最的方式不相同

B.生产者用于生长、发育和繁殖的能量一定包含b

C.生产者到初级消费者的能量传递效率为b^ai+bi+ci+dOX100%

D.初级消费者粪便中的能量属于生产者所同化的能量

答案C

解析生产者通过自养方民获得物质和能量，初级消费者通过异养方式获得物质和能量，A

正确；根据题图可知，b是初级消费者摄入的能量，生产者用于生长、发育和繁殖的能量包

含bi,B正确：bi是初级消费者摄入的能量，不是同化量，生产者到初级消费者的能量传递

效率为（az+bz+cz+chMai+bi+ci+dDXlOO%,C错误；初级消费者粪便中的能量存在于有

机物中，没有被初级消费者同化，属于生产者所同化的能量，D正确。

2.（不定项）如图为处于平衡状态的某自然生态系统，P、R、S、T、F、E表示其生物成分，

箭头表示物质的传递方向。下列有关叙述正确的是（）

A.生物成分P、R、S、T、F、E获取物质和能量的途径都相同

B.R用于生长、发育和繁殖的能量最终会被E利用和被S摄入

C.该生态系统中的二氧化碳排放量与二氧化碳吸收量基本持平

D.负反馈调节是生态系统具备自我调节能力和维持平所的基础

答案BD

解析结合题图分析可知，P是生产者，R、S、T、F是消费者，E是分解者，各种生物成分

获取物质和能量的途径不同，如生产者主要通过光合作月获取能量，而消费者主要通过捕食

获取物质和能量，A错误；R属于初级消费者，其用于生长、发育和繁殖的能量最终会被E（分

解者）利用和被S（次级消费者）摄入，B正确；据图可知，该生态系统中有物质和能量的输出，

说明生产者的光合作用大于生态系统的总呼吸作用，则该生态系统中的二氧化碳排放量应小

于二氧化碳吸收量，C错误；生态系统具有一定的自我调节能力，而其基础就是负反馈调节，

故负反馈调节是生态系统具备自我调节能力和维持平衡的基础，D正确。

考向二能量流动的相关计算

3.（2023•山东，13）某浅水泉微型生态系统中能最情况如表所示，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（）

生产者来自陆地的初级消费初级消费初级消费者

项目

固定植物残体者摄入者同化呼吸消耗

能量

90428413.53

[105J/(nr-a)]

A.流经该生态系统的总能最为90XIO5J/（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10.5X10$

D.初级消费者粪便中的能量为70.5X105J/(m2・a),该能量由初级消费者流向分解者

答案C

解析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，因此可知，流经该

生态系统的总能量为生产者固定的太阳能和来自陆地的植物残体中的能量，即90X105J/

(nr-a)+42X105J/(nr-a)=I32X105J/(nr-a),A错误：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，B错误；初级消费者同化量为13.5X

i^J/Cm-a),初级消费者用于呼吸消耗的能量为3XI()5j(m2.a),因此初级消费者用于生长、

发育和繁殖的能量=同化量一呼吸消耗的能量=IO.5Xl()5j/(m2.a),C正确；初级消费者粪便

中的能量=初级消费者摄入量一初级消费者同化量=70.5X105J/(n/a),该能量由第一营养级

流向分解者，D错误。

4.如图所示的食物网中，最初戊的食物有1/5来自乙，1/5来自丙，3/5来自丁。为了促进戊

的发展，将戊的食物比例调整为1/2来自乙，1/4来自丙，1/4来自丁。若能量从生产者到消

费者的传递效率为10%,从消费者到消费者的传递效率为20%。理论上现在养活的戊的数最

是最初的多少倍？()

甲—"乙---■'戊

、丙M

A.1.4B.1.5C.1.6D.1.7

答案D

解析以戊体重增加20g,计算甲的消耗量。调整前：在甲一乙一戊食物链中，需要甲的量

为l/5X20r0%R0%=200(g);在甲一丙-＞戊食物链中，需要甲的量为l/5X2(H20%+10%=

200(g)：在甲一丙一丁一戊食物链中，需要甲的量为3/5X2(H20%：20%X0%=3000(g),所

以共需要甲的量为200+200+3000=3400(g)。调整后：在甲一乙一戊食物链中，需要甲的

量为l/2X20+20%+10%=500(g);在甲-*丙-*戊食物链中，需要甲的量为1/4义20・20%口0%

=250(g);在甲一丙一丁一戊食物链中，需要甲的量为L4X2(H20%=20%

^10%=1250(g),所以共需要甲的量为500+250+1250=2000(g)。则理论上现在界活的戊

的数量是最初的3400/2000=1.7(倍)，故D正确。

【归纳提升】(1)能量的传递以营养级为单位

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。如对于食

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

同化的总能量的比例。

(2)能量传递效率的计算方法

某一个昔羔级的同住是

相邻两个营养级之间的能量传递效率=1二、|养级湍灌X100%

(3)能量流动中的最值计算

也①求“般多”则能★按“最商"'值20%传递.

（匕加）②求“最少”则能置按“最低”值10%传递（

较低营养级.・较高管养级

未如①求“最多（'则能量按“最低”值10%传递（巳知）

②求“最少”则能量按“最高”值2（求传递

（4）能量流动中的定值计算

①已确定营养级间能量传递效率的，不能按“最值”法计算，而需按具体数值计算。例如，

在食物链A-B-C-D中，能量传递效率分别为a%、b%、c%,若A的能量为M,则D获

得的能量为MXa%Xb%Xc%o

②如果是在食物网中，某一营养级同时从上一营养级的多种生物获得能量，且各途径所获得

的生物量比例确定，则需按照各单独的食物链进行计算后合并。

考点二生态金字塔及研究能量流动的意义

■整合必备知识

1.生态金字塔的类型及特点

项目能量金字塔数量金字塔生物量金字塔

将单位时间内各营养级所得到如果金字塔中表示的是各

如果金字塔中表示的

的能量邈值转换为相应面枳个营养级生物量（每个营

是各个营养级的生.物

概念（或体积）的图形，并将图形按养级所容纳的有机物的总

个体的数目比值关系,

照营养级的次序排列形成的一干重）之间的关系，就形成

就形成数量金字塔

个金字塔图形生物量金字塔

高

少4L

低△高*

宫

数—

养

养

形状目

级

级

多

低

WIAt多t

一般生物个体数目在

象征能量沿食物链流动过程中具有一般生物有机物的总干重

食物链中随营养级升

含义逐级递减的特性沿食物链升高而逐级递减

高而逐级递减

特点正金字塔形一般为正金字塔形一般为正金字塔形

成千上万只昆虫生活浮游植物的个体小，寿命

在一株大树上时，该数短，又不断被浮游动物吃

能量流动的过程中总是有能量量金字塔的塔形也会掉，所以某一时间浮游植

分析

的耗散，故能量流动逐级递减发生变化物的生物量（用总干重来

空事表示）可能低于浮游动物

的生物量

浮游

h动物

浮游

植物

意义

实践

动的

量流

究能

2.研

能量。

统的总

生态系

某个

流入

,增大

理配置

进行合

间I：

'空

在时间

将生物

助人们

(1)帮

。

利用

效的

最有

得到

能最

统,使

生态系

计人工

、设

规划

科学地

助人们

(2)帮

益的

最有

人类

流向对

高效地

量持续

,使能

关系

流动

能里

中的

系统

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(3)帮

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形(X

字塔

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(I)生

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提示

、逐

向流动

能量单

，根据

能量值