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2024年高考一轮复习
生态系统的结构和能量流动
（2021山东高考）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。某海水立体养殖生态系统的能量流动示意图如下，M、N 表示营养级。
（1）估算海参种群密度时常用样方法，原因是___________________________。
海参活动能力弱，活动范围小
真题解析
（2）图中 M 用于生长、发育和繁殖的能量为________kJ/（m2 a）。由 M 到 N 的能量传递效率为________%（保留一位小数），该生态系统中的能量________（填：“能”或 “不能”）在 M 和遗体残骸间循环流动。
2488
6.3%
不能
真题解析
（3）养殖的海带数量过多，造成牡蛎减产，从生物群落的角度分析，原因是
__________________________________________________________________。
（4）海水立体养殖模式运用了群落的空间结构原理，依据这一原理进行海水立体养殖的优点是 ______________________________ 。在构建海水立体养殖生态系统时，需考虑所养殖生物的环境容纳量、种间关系等因素，从而确定每种生物之间的合适比例，这样做的目的是 _____________________________________________________________________ 。
由于海带的竞争，浮游植物数量下降，牡蛎的食物减少，产量降低
能充分利用空间和资源
维持生态系统的稳定性，保持养殖产品的持续高产（实现生态效益和经济效益的可持续发展）
真题解析
生态系统：在一定空间内，由生物群落与它的无机环境相互作用而形成的统一整体。（教材P48）
三江源湿地生态系统
池塘生态系统
生态系统
那么判断是否是生态系统的标准是什么？
1.是否包含所有生物种群
2.是否含有非生物环境
现学现用：
一片草原所有的植物及无机环境
一个池塘
生物圈
一块农田所有的生物
不是
是
不是
是
生态系统
一个池塘、一片草地、一块农田、一片森林等。
生态系统的范围可大可小
生物圈是地球上最大的生态系统，它包括地球上的全部生物及其无机环境的总和。
自然生态系统
人工生态系统
水域生态系统
陆地生态系统
海洋生态系统、淡水生态系统
森林生态系统、草原生态系统
荒漠生态系统、冻原生态系统
农田生态系统、人工林生态系统
果园生态系统、城市生态系统
生态系统
能将动植物遗体残骸中的有机物分解成无机物，主要是细菌和真菌。
动物，包括植食性动物、肉食性动物、杂食性动物和寄生性动物等。
自养生物，主要是绿色植物。
光、热、水、空气、无机盐等。
非生物的物质和能量
生产者
（producer）
消费者
（consumer）
分解者
（decomposer）
生态系统
生态系统的结构——生态系统的组成成分
生产者
①光合细菌和绿色植物（光合作用）
②硝化细菌、硫细菌等（化能合成作用）
CO2 + H2O 有机物+ O2
光能
CO2 + H2O 有机物
化学能
思考
生产者制造有机物，是生态系统的主要成分，是生态系统的基石。
所有的植物都是生产者吗？
菟丝子：不含叶绿素，营寄生生活
生态系统的结构——生态系统的组成成分
消费者（生态系统的最活跃成分）
营养方式：
营捕食生物：
营寄生生物：
①能够加快生态系统的物质循环，
②对于植物的传粉和种子的传播等具有重要作用。
异养型
菟丝子、寄生动物寄生细菌或病毒
主要是动物（植食、肉食、杂食）
作用：
生态系统的结构——生态系统的组成成分
分解者
作用
将动植物遗体和动物排遗物分解成无机物，供生产者重新利用。
类型
注意
①腐生是生物获得营养的一种方式。从无生命的有机体（动物尸体、粪便，植物枯枝落叶等）获取有机物维持自身生活的生物叫“腐生生物”。
②不是所有的微生物都是分解者。
①腐生性微生物（乳酸菌、酵母菌、霉菌、蘑菇等）
②腐食性动物（蚯蚓、蜣螂、秃鹫等）
★积累：有些生物具有双重“身份”
大肠杆菌
消费者:生活在肠道中
分解者:生活在腐烂的有机体中
生态系统的结构——生态系统的组成成分
项目 非生物的物质和能量 生产者 消费者 分解者
营养 方式 － 自养 异养 异养
实例 光、热、水、空气、无机盐等 光合自养生物：绿色植物和蓝细菌等；化能合成生物：硝化细菌等 大多数动物、寄生植物、寄生细菌、病毒等 营腐生生活的细菌和真菌、腐食动物等
作用 生物群落中物质和能量的根本来源 将无机物转化为有机物，并将能量储存在有机物中 加速生态系统的物质循环；帮助植物传粉和传播种子 将动植物遗体和动物的排遗物分解成无机物
地位 生态系统的基础，必要成分 生态系统的基石、主要成分 生态系统最活跃的成分、非必要成分 生态系统的关键成分、必要成分
生态系统的结构——生态系统的组成成分
易错辨析：
1.生产者一定是植物吗？
2.植物一定是生产者吗？
3.生产者一定是自养生物吗？
4.自养生物一定是生产者吗？
5.消费者一定是动物吗？
6.动物一定是消费者吗？
不一定，例如蓝细菌和硝化细菌
不一定，例如菟丝子
一定
一定
不一定，例如菟丝子、胞内寄生菌（结核杆菌）
不一定，例如蚯蚓、蜣螂、秃鹫
微生物（细菌、真菌等）：既有生产者：硝化细菌、铁细菌等也有消费者：肺炎双球菌、根瘤菌还有分解者：枯草杆菌；蘑菇等
生态系统的结构——生态系统的组成成分
7.消费者一定是异养生物吗？
8.异养生物一定是消费者吗？
9.寄生生物一定是消费者吗？
10.分解者一定都是微生物吗？
11.微生物一定都是分解者吗？
12.分解者一定都是异养生物吗？
13.腐生生物一定是分解者吗？
一定
不一定，例如分解者
一定
不一定，例如蚯蚓、蜣螂、秃鹫
不一定，例如蓝细菌、硝化细菌
一定
一定
生态系统的结构——生态系统的组成成分
根据生物类型判断生态系统的成分
（1）“自养型生物”＝“生产者”，包括光能自养生物（如绿色植物和蓝细菌等）和化能自养生物（如硝化细菌、硫细菌、铁细菌等）。
（2）“捕食异养或寄生异养型生物”＝“消费者”，它们不能直接把无机物合成有机物，而是以捕食或寄生方式获取现成的有机物来维持生活。
（3）“腐生异养型生物”＝“分解者”，它们是能把动植物的遗体、残枝败叶转变成无机物的腐生生物，也包括少数的动物（如蚯蚓等）。
生态系统的结构——生态系统的组成成分
生产者
遗体、粪便等
分解者
无机盐等
消费者
植食性动物
肉食性动物1
肉食性动物2
CO2等
CO2
生态系统中各组成成分之间紧密联系，使生态系统成为一个统一的整体，具有一定的结构和功能
生态系统的结构——生态系统的组成成分
生态系统各组成成分之间的相互关系
_________和________是联系生物群落与非生物的物质和能量的两大“桥梁”。
生产者
分解者
生产者
消费者
分解者
非生物的物质和能量
光合作用、化能合成作用
捕食
遗体、粪便
遗体、枯枝落叶
分解作用
（细胞呼吸）
细胞呼吸
细胞呼吸
（关键成分）
（加快物质循环）
（基石）
生态系统中各成分的判断
生态系统的结构模型的变形
A
B
C
D
A.____________________
B.____________________
C.____________________
D.____________________
生产者
消费者
非生物的物质和能量
1.先找双向箭头，双向箭头两边必定为“生产者”、“非生物的物质和能量”；
2.再看指入箭头，指入箭头最多的为“非生物的物质和能量”，其次为分解者
分解者
生态系统的结构模型的变形
B
D
A
C
生产者
消费者
分解者
非生物的物质和能量
A.____________________
B.____________________
C.____________________
D.____________________
分解者
①._________________
②._________________
③._________________
④._________________
⑤._________________
生产者
初级消费者
非生物的物质和能量
次级消费者
生态系统的营养结构--食物链和食物网
生产者所固定的物质与能量，通过一系列取食和被食关系，在生态系统中传递，各种生物按其食物联系排列的链状顺序（单向）。
鸟类
跳蚤
死亡动植物残体
跳虫
捕食
腐食
寄生
食物链
鼠疫细菌
玉米
蝗虫
青蛙
蛇
老鹰
生态系统的结构——食物链和食物网
1.食物链：生态系统中各种生物之间由于食物关系而形成的一种简单营养关系
2.营养级: 食物链中的一个个环节称营养级，某一营养级的生物代表处于该营养级的所有生物，不代表单个生物个体，也不一定是某种种群
3. 一般不超过5个营养级；生产者永远处于第一营养级，消费者所处营养级不固定；分解者及非生物的物质和能量不属于食物链的成分，不出现在食物链（网）中。
4.食物链和营养级的对应关系：生产者一定是第一营养级，消费者的营养级级别=其消费者级别+1
生态系统的结构——食物链和食物网
5.种间关系：食物链中体现的种间关系只有捕食，在食物网中，两种生物之间的种间关系可出现多种，如狼和狐既是捕食关系，又是竞争关系。
6.方向具有不可逆性：食物链中的捕食关系是长期自然选择的结果，通常不会倒转，箭头表示物质和能量的流动方向
7.同一种消费者在不同食物链中，可以占有不同的营养级，如狼分别是第三、第四营养级。
生态系统的结构——食物链和食物网
玉米
蝗虫
青蛙
蛇
老鹰
第二营养级
第一营养级
第三营养级
第四营养级
第五营养级
注意
①食物链的起点是生产者
②分解者不进入捕食食物链
③生产者一定是第一营养级
判断：是否是食物链
蝉
螳螂
黄雀
生产者
初级消费者
次级消费者
三级消费者
四级消费者
生态系统的结构——食物链和食物网
生态系统的营养结构--食物链和食物网
某陆地生态系统的食物网
错综复杂的食物网使生态系统保持相对稳定。一般认为，食物网越复杂，生态系统抵抗外界干扰的能力就越强。如果一条食物链的某种动物减少或消失，它在食物链上的位置可能会由其他生物来代替。
生态系统的结构——食物链和食物网
食物网
1.概念：生态系统中，食物链彼此相互交错连接成的复杂营养关系
2.形成的原因
①一种绿色植物可能是多种植食性动物的食物
②一种植食性动物既可能吃多种植物，也可能被多种肉食性动物所食
生态系统的结构——食物链和食物网
3.功能：是生态系统物质循环和能量流动实现的渠道，是生态系统保持相对稳定的重要条件
4.特点：同一种消费者在不同的食物链中，可以占据不同的营养级；距离基本能源（如生产者）越近的生物，受到捕食或被取食的压力越大，因而其种类和数量越多；食物网越复杂，最高营养级生物就越能获得持续稳定的能量来源
生态系统的结构——食物链和食物网
生态系统的组分之间存在着密切的内在联系和相互影响，是一个有机的整体！
生态系统的结构包括组成成分和营养结构。
营养级
种群
个体
★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 ，由第一营养级到第二营养级的能量传递效率是指（B＋C）同化的总能量占A同化的总能量的10%～20%
生态系统的结构——食物链和食物网
根据各类信息构建分析食物链（网）的方法
（1）根据各营养级的有机物总量或能量分析
图1
图2
根据每个营养级中有机物多少，图1可形成的食物链为丙→甲→乙→丁
图2食物链为
食物链（网）的判断方法
根据各类信息构建分析食物链（网）的方法
（1）根据各营养级的有机物总量或能量分析
营养级
15.9 870.7 1.9 141.0
表格中 表示生物同化作用固定能量的总量，根据能量多少和传递效率为
10% 10%~20% 可以确定食物链为
食物链（网）各营养级的判断方法
生物体
有机汞浓度 0.05 7 0.51 68 0.39
（2）根据重金属、 等物质的浓度分析
下表为某生态系统中生物体内残留有机汞的情况：
有机汞在组成食物链的生物体内存在生物富集现象，即随着营养级的升高，有机汞浓度增加，两者在数值上呈正相关，所以从表中有机汞浓度的大小可推知该生物营养级的高低。其食物链（网）如下图。
食物链（网）各营养级的判断方法
（3）根据捕食关系曲线构建食物链（网）
分析曲线走势，先上升、先下降者为被捕食者，故上图食物链为乙→丙→甲。
食物链（网）各营养级的判断方法
（4）根据提供的食物信息构建食物链（网）
例如，古树上有红蜘蛛、蚜虫、草蛉、七星瓢虫、麻雀、花喜鹊6种动物，它们之间的关系：草蛉、七星瓢虫捕食红蜘蛛、蚜虫；红蜘蛛、蚜虫以古树的各器官为食物；麻雀、花喜鹊以红蜘蛛、蚜虫、草蛉为食物。依据捕食关系由低营养级→高营养级直接绘图，可得到如下食物网。
食物链（网）各营养级的判断方法
归纳总结食物链（网）中各营养级生物数量变化规律
1．食物链中第一营养级的生物数量减少对其他生物数量变动的影响
若处于食物链中第一营养级的生物数量减少，直接以其为食物的第二营养级的生物因食物缺乏而数量减少，又会引起连锁反应，整个食物链中的其他生物数量都会减少。
2．“天敌”一方减少对被捕食者数量变动的影响
“天敌”一方减少，短时间内被捕食者数量会增加，但随着其数量的增加，种内竞争加剧，种群密度下降，直到趋于稳定，但最终结果比原来数量要大。
食物链（网）中生物数量变动的分析方法
3．复杂食物网中某种群数量变化引起的连锁反应分析
（1）以中间环节少的作为分析依据，考虑方向和顺序为：从高营养级依次到低营养级。
（2）生产者相对稳定，即生产者比消费者稳定得多，所以当某一种群数量发生变化时，一般不需要考虑生产者数量的增加或减少。
（3）处于最高营养级的生物有多种食物来源时，若其中一条食物链被中断，则该种群可通过多食其他生物来维持其数量基本不变。
4．同时占有两个营养级的种群数量变化的连锁反应分析
（1）a种群的数量变化导致b种群的营养级降低时，则b种群的数量将增加。
（2）a种群的数量变化导致b种群的营养级升高时，则b种群的数量将减少。
生产者数量相对稳定。
最高营养级的生物数量相对稳定。
食物链（网）中生物数量变动的分析方法
“中间”营养级生物减少的情况，举例如下：
若青蛙突然减少，则以它为食的蛇将减少，鹰通过多捕食兔和食草鸟，从而导致兔、食草鸟减少，由于鹰不只捕食蛇一种生物，因此它可以依靠其他食物来源维持数量基本不变。
食物链（网）中生物数量变动的分析方法
食物链中中间营养级生物的减少对其他生物的影响：
如a→b→c→d→e，若c减少，则食物链中其它生物变化是：b ，
a ，
d ，
e 。
先增加后减少最后趋于稳定
先减少后增加最后趋于稳定
先减少后增加最后趋于稳定
先减少后增加最后趋于稳定
食物链（网）中生物数量变动的分析方法
例1.以下关于生态系统中各种生物成分的叙述，错误的是（ ）
A.动物的食性越复杂其种群数量波动幅度越大
B.分解者通过细胞呼吸来分解生态系统中的有机物
C.生产者制造有机物时，所利用的能量类型可能不同
D.各种消费者的存在促进了物质循环并使生态系统更加稳定
A
随堂练习
例2.下图为某湖泊生态系统的食物网简图。下列叙述错误的是（ ）
A.浮游藻类属于生产者
B.该食物网有5条食物链
C.该食物网中，水生昆虫属于第二营养级
D.浮游动物与水生昆虫之间通过负反馈调
节维持各自数量的相对稳定
C
随堂练习
生态系统的能量流动
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。
输入

—
源头： 。
流经生态系统的总能量： 。
传递

转化

散失
—
—
—
途径： 。
形式： 。
形式： 。
过程： 。
太阳能→有机物中的 →热能
太阳能
生产者固定的全部太阳能
食物链和食物网
有机物中的化学能
化学能
热能
呼吸作用
思考：人工鱼塘需要投喂饲料，此时流入鱼塘生态系统的总能量如何表示？
还有人工投入的有机物中的化学能。
生态系统的能量流动
生态系统的能量流动
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
储存在体内的能量
呼吸作用散失的能量
玉米
蝗虫
青蛙
蛇
老鹰
太阳
能量
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。（教材P53）
科学方法
研究能量流动的基本思路
能量输入
个体1
个体2
个体3
……
能量输入
种群
能量存储
能量散失
第一营养级能量流动
提醒：未被利用的能量是指未被自身呼吸作用消耗，也未被下一个营养级和分解者利用的能量。
生态系统的能量流动
第二营养级及其后营养级能量流动
初级消费者摄入
分解者利用
粪便
遗体残骸
呼吸作用
热量散失
初级消费者同化
用于生长、发育和繁殖
次级消费者摄入
思考：
1.粪便中的能量属于初级消费者同化量吗？
2.真正流入初级消费者体内的能量是摄入量还是同化量？
不属于，属于生产者的同化量
同化量
同化量=摄入量－粪便量
生态系统的能量流动
第二营养级及其后营养级能量流动
（1）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。
不属于
上一个
分解者
b
生态系统的能量流动
③初级消费者同化的能量（b）＝
___________________________________＋
。
④生长、发育和繁殖的能量（e）＝
＋
__________________________＋未被利用的能量（j）。
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）
分解者利用的能量（f－c）
下一营养级同化的能量（i）
生态系统的能量流动
一种蜣螂专以大象粪为食，则该种蜣螂最多能获取多少大象的同化量？为什么？
提示　0；因为大象摄入量＝大象同化量＋大象粪便量（上一营养级同化量）。
生态系统的能量流动
思考：最高营养级同化的能量去向有哪些？
呼吸作用散失
用于自身生长发育繁殖
人摄入
粪便
人同化
遗体残骸
最高营养级的能量去向：①呼吸作用散失；分解者利用
分解者利用（呼吸作用散失）
生态系统的能量流动
总结：①摄入量＝同化量＋ 。
粪便量
其中最高营养级无 （填序号）。
呼吸作用
热能
下一营养级
分解者
Ⅱ
生态系统的能量流动
生态系统的能量流动
1、能量流动的过程
种群水平上某个营养级的能量关系
（1）摄入的能量=同化的能量+粪便里的能量
（2）同化的能量=呼吸散失量+自身生长、发育、繁殖的能量
（3）自身生长、发育、繁殖能量=
流向下一营养级能量+流向分解者能量+未被利用（看具体情况）
（4）未被利用的能量：下一个营养级能利用而未利用或不能利用的能量
（5）流入某一营养级的能量：被这个营养级所有生物所同化的全部能量，粪便中的能量不属于该营养级同化的能量，粪便量是上一营养级同化的能量。
说明：
①A是初级消费者摄入量；B是初级消费者同化量；C是用于自身生长发育和繁殖量；D是次级消费者摄入量。
②初级消费者摄入量＝同化量＋粪便量。
③同化量＝呼吸作用散失的能量＋用于生长发育和繁殖量。
④生长发育和繁殖量＝遗体残骸＋次级消费者摄入量。
（1）能量流动过程的“一来二去”模型
生态系统的能量流动
（2）能量流动过程的“一来三去”模型
说明：
①D、E、F分别代表第一、第二、第三营养级同化量。
②三条去路（最高营养级除外）：呼吸作用散失、流入下一个营养级、分解者利用。
生态系统的能量流动
（3）能量流动过程的“一来四去”模型
说明：
①D、E、F分别代表第一、第二、第三营养级同化量。
②四条去路（最高营养级除外）：呼吸作用散失、流入下一个营养级、分解者利用、未利用。
生态系统的能量流动
（1）定量定时分析：
流入某一营养级的一定量的能量在一定时间内的去路可有四条：
①自身呼吸消耗；
②流入下一营养级（最高营养级除外）；
③被分解者分解利用；
④未利用，即未被自身呼吸消耗，也未被下一营养级和分解者利用
如果是以年为单位研究，这部分的能量将保留到下一年。但从长远来看，“未利用”的能量最终会被自身呼吸消耗、流入下一营养级或被分解者利用。
（2）定量不定时分析：
流入某一营养级的一定量的能量在足够长的时间内的去路有三条：
①自身呼吸消耗；
②流入下一营养级（最高营养级除外）；
③被分解者分解利用。但这一定量的能量不管如何传递，最终都以热能形式从生物群落中散失；生产者源源不断地固定太阳能，才能保证生态系统能量流动的正常进行。
知识突破
生态系统的能量流动
生态系统的能量流动
图中数字为能量数值，单位是J/（cm2 · a）（焦每平方厘米年）。图中“未固定”是指未被固定的太阳能，“未利用”是指未被自身呼吸作用消耗，也未被后一个营养级和分解者利用的能量。为研究方便起见，这里将肉食性动物作为一个整体看待。
能量分析 生产者 植食性动物 肉食性动物 分解者
输入能量
流出能量
出入比
赛达伯格湖的能量流动数据分析
464.6
62.8
13.52%
62.8
12.6
12.6
20.06%
14.6
能量传递效率=
下一营养级同化量
上一营养级同化量
各营养级的能量都有：
一部分通过呼吸作用散失；
一部分未被下一营养级利用；
一部分被分解者分解。
生态系统的能量流动
图中数字为能量数值，单位是J/（cm2 · a）（焦每平方厘米年）。图中“未固定”是指未被固定的太阳能，“未利用”是指未被自身呼吸作用消耗，也未被后一个营养级和分解者利用的能量。为研究方便起见，这里将肉食性动物作为一个整体看待。
1. 单向流动
2. 逐级递减
各个营养级的顺序是不可逆的；且各个营养级的能量总是以呼吸散失热能。
传递效率为10％～20％
两个营养级之间
逐级递减的原因：自身呼吸消耗、被分解者分解、暂时未被利用。
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。
能量流动的特点
（1）单向流动
（2）逐级递减
原因：
①各营养级生物都会因呼吸作用消耗大部分能量
②各营养级的能量都会有一部分流入分解者，包括未被下一营养级生物利用的部分。
原因：
①食物链中各营养级之间的捕食关系是长期自然选择的结果，是不可逆转的
②各营养级通过呼吸作用所产生的热能不能被生物群落重复利用。
能量流动的特点及原因
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。
生态系统的能量流动
理解常考的两种能量流动模型
（1）第二营养级的能量流动过程模型
生态系统的能量流动
（2）“拼图法”分析能量流动过程
①W1、D1指相应营养级的同化量，B1、B2指相应营养级中未利用的能量；
②各营养级用于生长、发育和繁殖的能量为B1＋C1＋D1或B2＋C2＋D2；
生态系统的能量流动
③能量传递效率不会是100%。从上图可以看出，相邻两个营养级的传递效率等于D1/W1×100%，一般情况下，能量在相邻两个营养级间的传递效率为10%～20%；
④利用“拼图法”可得关系式：
生态系统的能量流动
1.能量金字塔
概念: 将单位时间内各营养级所得到的能量数值转换为相应面积（或体积）的图形，并将图形按照营养级顺序排列，可形成一个金字塔图形，叫做能量金字塔。
意义：
直观的反映出生态系统各营养级间能量的关系
特点：
正金字塔形。
生态金字塔
2.生物量金字塔
概念：用表示能量金字塔中的方法表示各营养级的生物量（每个营养级所容纳的有机物的总干重），即为生物量金字塔。
意义：
直观的反映生态系统各营养级所容纳的有机物的总干重的关系。
特点：
大多也是正金字塔形。
生态金字塔
3. 数量金字塔
概念：用表示能量金字塔的方法表示各营养级的生物个体的数目比值关系，即为数量金字塔。
意义：
直观的反映生态系统各营养级的生物个体的数目比值关系。
特点：
一般是正金字塔形
个体数量
昆虫
树
生态金字塔
如果将单位时间内各个营养级所得到的能量数值转换成相应面积（或体积）的图形，并将图形按照营养级的次序排列，可形成一个金字塔图形，叫做能量金字塔。
生态金字塔包括能量金字塔、数量金字塔和生物量金字塔
稳定的生态系统中，能量金字塔都是上窄下宽的金字塔形
生物量：每个营养级所容纳的有机物的总干重（教材P57）
数量金字塔和生物量金字塔会出现倒置的情况。
生态金字塔
生态金字塔
数量金字塔和生物量金字塔出现倒置的原因
当生产者个体数量比消费者个体大得多时，数量金字塔经常是倒置的。当生产者个体小，寿命短，生物量金字塔也有可能倒置。例如，在海洋生态系统中，浮游植物的个体小，寿命短，又会不断地被浮游动物吃掉，所以某一时刻调查到的浮游植物的生物量可能低于浮游动物的生物量。
一般生物有机物的总质量沿食物链升高逐级递减
能量沿食物链流动过程中具有逐级递减的特性
象征
含义
每一营养级生物的有机物总量
每一营养级生物个体的数目
每一营养级生物所含能量的多少
每一阶含义
形状
生物量金字塔
数量金字塔
能量金字塔
项目
生态金字塔
特点
正金字塔形
一般为正金字塔形
一般为正金字塔形
一般生物个体数目在食物链
中随营养级升高而逐步递减
分析
能量流动的过程中
总是有能量的耗散，
故能量流动逐级递减
成千上万只昆虫生活在
一株大树上时，该数量
金字塔的塔形也会发生
变化
浮游植物的个体小，寿命短，
又不断被浮游动物吃掉，所
以某一时间浮游植物的生物
量（用质量来表示）可能低于
浮游动物的生物量
研究能量流动的实践意义
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。
研能量流动的实践意义
例题：松嫩平原改造过程中，在封育、种草期间依次引入虎尾草、羊草等植物。从能量流动的角度分析，在松嫩平原改造过程中种草的目的是____________。
增加松嫩平原生态系统的能量输入
2.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；
如秸秆喂牲畜；秸秆培育食用菌；粪便、秸秆生产沼气；沼渣肥田；废物资源化....意义？
实现了对能量的多级利用，从而大大提高能量的利用率
（不能提高能量传递效率）
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、鸭吃虫、灭鼠、果树剪枝 等。
研能量流动的实践意义
能量利用效率≠能量传递效率
能量利用效率：
①一般指流入最高营养级（或人类）的能量占生产者固定总能量的比值。
②一般来说，食物链越短，能量利用效率越高。
③有时考虑分解者的参与，使营养结构更复杂，以实现能量的多级利用，从而提高能量利用效率。
研能量流动的实践意义
随堂练习
例1.如图表示在某生态系统中，能量流经第二营养级的示意图。下列对该图分析不合理的是（ ）
A.能量流动是伴随着物质利用进行的
B.图中甲为初级消费者同化的能量
C.该图不够完善，缺少甲中因呼吸作用以热能形式散失的能量
D.乙比甲的能量少的原因是甲的遗体残骸中的能量被分解者利用而未传递下去
D
随堂练习
例2.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（ ）
A.生产者固定的总能量可表示
　为（A1＋B1＋C1＋A2＋B2＋C2＋D2）
B.由第一营养级到第二营养级的能量传递效率为D1/W1
C.流入初级消费者体内的能量可表示为（A2＋B2＋C2）
D.图解表明能量流动的特点是单向流动、逐级递减
C
随堂练习
例3.如图是某草原生态系统中部分营养结构，若蛇取食鼠的比例由1/4调整到3/4，假设能量传递效率按20%计算，从理论上分析，改变取食比例后蛇体重增加1 kg，人能比原来多增重（ ）
A.2 kg B.2.5 kg
C.4 kg D.4.5 kg
A
随堂练习
例3.某生态系统部分营养成分之间的关系，以及部分营养级的部分能量值（单位：
J·m－2·a－1）如图。下列判断正确的是（ ）
A.草→草食性动物→肉食性动物①→肉食性动物②是一条食物链
B.在能量流动和物质循环中X分别代表热能和CO2
C.肉食性动物①属于初级消费者，由草食性动物到肉食性动物①的能量传递效率是3%
D.肉食性动物①同化的能量中只有约3.11%用于其生长、发育和繁殖
D
能量流动相关计算
例1.下图所示的食物网中，若人的体重增加1 kg，最少消耗水藻________kg，最多消耗水藻________kg。
25
100 000
能量传递效率的相关计算
能量传递效率的相关“最值”计算
正推：知低营养级求高营养级
获能量最多 选最短食物链，按×20%计算
获能量最少 选最长食物链，按×10%计算
逆推：知高营养级求低营养级
需能量最多 选最长食物链，按÷10%计算
需能量最少 选最短食物链，按÷20%计算
方法规律
例2.如图所示的食物网中，戊的食物有1/2来自乙，1/4来自丙，1/4来自丁，且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能量传递效率为20%。若戊体重增加20 g，需要消耗植物 （　　）
A．1 125 g　 B．1 600 g C．2 000 g D．6 500 g
C
能量传递效率的有关“定值”计算
能量传递效率的相关计算
10%*10%
例3：假如一个人的代谢过程中，其全部同化量的1/2来自植物、1/2来自牛肉，且能量传递效率为10%，则G kg植物通过食物链被人利用，能使人体重增重多少？
= G
X=G/55
1/2×
X
10%
+
1/2×
X
能量传递效率的相关计算
（1）已确定营养级间能量传递效率的，不能按“最值”法计算，而需按具体数值计数。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M×a%×b%×c%。
（2）如果是在食物网中，某一营养级同时从上一营养级多种生物获得能量，且各途径所获得的生物量比例确定，则按照各单独的食物链进行计算后合并。
方法规律
能量传递效率的相关计算
（1）该生态系统中流入生物群落的总能量有哪些来源？
如图是某人工鱼塘生态系统能量流动过程中部分环节涉及的能量值[单位为103kJ/（m2·y）]，据图分析：
具有人工能量输入的能量传递效率计算
（2）生产者、植食性动物和肉食性动物固定的总能量分别是多少？
能量传递效率的相关计算
光能和输入的有机物中的化学能
110×103kJ/（m2·y）
16×103kJ/（m2·y）
提示：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%。
（3）生产者→植食性动物、植食性动物→肉食性动物的能量传递效率分别是多少？（结果保留一位有效数字）
能量传递效率的相关计算
12.7% 15.6%
变式训练：如图是某人工鱼塘生态系统能量流动过程中部分环节涉及的能量值[单位为 103 kJ/（m2·a）]，下列说法错误的是 （　　）
A．图中A代表的生理过程是呼吸作用
B．第二营养级到第三营养级的能量传递效率约为15.6%
C．该生态系统中生产者固定的总能量是9.6×104 kJ/（m2·a）
D．捕食关系一般不可逆转，所以能量流动具有单向性
C
能量传递效率的相关计算
具有人工能量输入的能量传递效率计算
◆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。如图：
◆求第二营养级至第三营养级传递效率时，应为第三营养级同化的能量（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% 。
草
狼
兔
人工输入（饲料）
狼同化的能量（不包括人工输入的）
兔同化的能量+人工输入的能量
×100%
能量传递效率的相关计算
例.某地出现了较为严重的自然灾害，如图为在人为干预下恢复过程中的能量流动图（单位103kJ·m-2·a-1）。
（1）由图可知，肉食性动物需补偿输入的能量为 kJ·m-2·a-1，
根据图中数据可知，营养级 （填“较高”或“较低”）的生物在这场灾害中受到的影响较大。
5×103
较高
（14+2-4-9-0.5）×103=2.5×103
植食动物给肉食动物的：
X+2.5=2.1+5.1+0.05+0.25
X=5
需补偿输入的：
2.5
5
X
能量传递效率的相关计算
（2）流入该生态系统的总能量是 kJ·m-2·a-1，用于植食性动物自身生长、发育和繁殖等生命活动的能量是 kJ·m-2·a-1。
（3）在人为干预下，能量在第二营养级与第三营养级之间的传递效率为
（保留3位有效数字）。
1.29×105
1.2×104
15.6%
2.5÷（14+2）×100%=15.6%
（23+3+70+14+2+5+12）×103=1.29×103
生长发育：（14+2） - 呼吸4=12
5
2.5
能量传递效率的相关计算
若在食物网中，某一营养级同时从上一营养级的多种生物中获得能量，计算某一生物获得的能量或需要某一生物提供的能量时，首先，要注意某一生物“从不同食物链中获得能量的比例”，或某一生物“给不同生物提供能量的比例，然后按照各个单独的食物链分别计算后合并。
在具体计算时务必先澄清分流比例，求解中应“顺推（用乘法）”还是“逆推（用除法）”，以下图为例：
食物来源调整的计算
能量传递效率的相关计算
植物（A）
动物
人（M）
（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（M）
调整前：
调整后：
20%
20%
20%
食物来源调整的计算
能量传递效率的相关计算
——计算时宜“顺推（用乘法）”。
（2）若已知人同化量（M），并已知人的食物来源素食：肉食由1：1调整为2：1，求解最少需要植物量（A）
调整前：
调整后：
植物（A）
动物
人（M）
20%
20%
20%
食物来源调整的计算
能量传递效率的相关计算
——计算时应“逆推（用除法）”
课后练习
1.如图表示某生态系统能量流动的部分过程，其中①~⑩代表能量，单位为J/（m2·a）。下列有关叙述正确的是（ ）
A.⑧所代表的能量是由初级消费者流向分解者的部分
B.①②与植物的呼吸消耗量之和为输入该生态系统的总能量
C.⑦表示的同化量全部用于初级消费者的生长、发育和繁殖
D.⑦占植物光合作用积累量的百分比为两个营养级间的能量传递效率
B
2.如图，如果青蛙从蚱蜢和蛐蛐处同化的能量为1000kJ，蛇从青蛙处同化的能量100kJ，则该食物网中，第三营养级到第四营养级的能量传递率________（＞，＝，＜）10%；如果鹰的食物来源及比例：青蛙∶蛇由1∶1变成4∶1，则鹰同化1kJ能量，可以少消耗草________kJ能量（能量传递效率按20%计算）。
150
＞
课后练习
3.某人捕得一条重2 kg的杂食海鱼，若此鱼的食物有1/2来自植物，1/4来自草食鱼类，1/4来自以草食鱼类为食的小型肉食鱼类，则该鱼至少需要海洋植物________kg。
80
草
草食鱼类
杂食海鱼
1/2
1/4
小型肉食鱼类
1/4
2kg
按传递效率20％计算
课后练习
3.在如图食物网中，假如猫头鹰的食物有2/5来自兔，2/5来自鼠，1/5来自蛇，那么，猫头鹰若要增加20 g体重，最少需要消耗的植物为（　　）
A．80 g　　　
B．900 g　　　
C．800 g　　　
D．600 g
B
课后练习
4.如图为某生态系统中的食物网简图，若E种群中的总能量为5.8×109kJ，B种群的总能量为1.6×108kJ，从理论上分析，A种群获得的总能量最多是（　 ）
A. 2.0×108kJ
B. 2.32×108kJ
C. 4.2×108kJ
D. 2.26×108kJ
A
E
B
C
D
易错警示：能量传递不是以个体或种群为单位，而是以营养级为单位。
A
课后练习
5.某生态系统中存在如图所示的食物网，如将C的食物比例由A∶B＝1∶1调整为2∶1，能量传递效率按10%计算，该生态系统能承载C的数量是原来的_______倍。
1.375
设当食物比例A：B为1：1时，C的能量为x
则需要的A为1/2x÷10%+1/2x÷10%÷10%=55x
设当食物比例A：B为2：1时，C的能量为y
则需要的A为
由于两种情况下，生产者的数量是一定的，所以55x=40y，
则y=1.375x．
2/3y÷10%+1/3y÷10%÷10%=40y
课后练习
6.图甲为某湖泊生态系统的能量金字塔简图，其中Ⅰ 、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别代表不同的营养级，m1、m2代表不同的能量形式。图乙表示能量流经该生态系统某一营养级的变化示意图，其中a~g表示能量值。请据图回答相关问题：
（1）从生态系统的结构来看，图丙中未表示出的成分有 。
图甲中，m1、m2表示的能量形式分别为 、 两部分。
分解者、非生物的物质和能量
太阳能
热能
课后练习
（2）图乙中，若A表示图1中营养级Ⅱ所摄入的全部能量，则C表示
。
若图甲中营养级Ⅰ 所固定的太阳能总量为y，则营养级Ⅰ 、Ⅱ间的能量传递效率是
（用图中所给字母表示）。
（3）由图乙可以总结出生态系统能量流动的主要特点是 。
营养级Ⅱ用于生长、发育繁殖的能量
b/y×100%
单向流动、逐级递减
课后练习
（4）图甲中营养级Ⅰ 、Ⅱ、Ⅲ各有一种生物甲、乙、丙，构成食物关系图丙.
①若甲能量中比例为a的部分直接提供给丙，则要使丙能量增加x KJ，至少需要消耗甲的能量 KJ（用所给字母表示）。
②如果将丙的食物比例由甲：乙=3:2调整为甲：乙=2:3，其他条件不变，相邻两个营养级之间的传递效率按20%计算，丙获得相等的能量，需要消耗的甲是原来的 倍（结果用分数表示）。
25x/4a+1
17/13
课后练习
①若甲能量中比例为a的部分直接提供给丙，则要使丙能量增加xKJ，至少需要消耗甲的能量 KJ（用所给字母表示）。
设需要甲b KJ
①甲→丙：b·a·20%=1/5ab
②甲→乙→丙：b·（1-a）·20%·20%=b-ab/25
之和为x：即
化简得：
x
比例a
比例1-a
b
课后练习
②如果将丙的食物比例由甲：乙=3:2调整为甲：乙=2:3，其他条件不变，相邻两个营养级之间的传递效率按20%计算，丙获得相等的能量，需要消耗的甲是原来的 倍（结果用分数表示）。
设丙获得的能量为m：
调整前：
调整后：
课后练习

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