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第41讲 生态系统的能量流动
1.使学生理解能量流动是生态系统的三大功能之一。使学生了解生态系统能量流动的概念，掌握生态系统能量流动的过程和特点。使学生体会研究人员研究生态系统能量流动的意义。
2.使学生理解物质循环是生态系统的两大功能之一。了解生态系统物质循环的概念，过程和特点，意义。
3.使学生理解信息传递是生态系统的两大功能之一。了解生态系统信息传递的概念，过程和特点，意义。
4.生态系统稳定性的概念，特点和意义。
目的要求
考点要求 考题统计 考情分析
生态系统的功能 （能量流动、物质循环、信息传递） 2023，辽宁、江苏、北京、山东、湖南、湖北、广东、全国， 2023，北京、浙江，填空, 2022，天津、辽宁、北京、山东、湖南、浙江、广东 2022，天津、江苏、北京、湖北，填空 本专题知识难度较高，要求基础要扎实。考查学生对相关生态系统的整体性的认识,或结合一些情景信息或表格信息设置题目，考查学生的应变能力、获取信息和综合分析能力。
生态系统的稳定性 2023，浙江，选择 2023，天津、全国、浙江，填空 2022，江苏、河北，选择
考情分析
知识网络
考点一 生态系统中能量流动
生产者固定的太阳能总量
食物链和食物网
热能
1.能量流动的概念理解
人工生态系统的总能量是：生产者固定的太阳能和人工输入的有机物中的化学能
包括各营养级自身的呼吸消耗和分解者的呼吸作用
能量流动过程的“一来三去”模型
①D、E、F分别代表 。
②三条去路(最高营养级除外)：
。
第一、第二、第三营养级同化量
呼吸作用散失、流入下一个营养级、分解者利用
2.第一营养级能量流动
　　教材隐性知识:
源于选择性必修2 P55“思考·讨论”：生态系统中的能量流动和转化遵循能量守恒定律。流入生态系统的能量一部分储存在生物体　　　中，而另一部分通过生物的　　作用以　　的形式散失至非生物环境中，两部分之和与流入生态系统的能量　　(填“相等”或“不相等”)。
有机物
呼吸
热能
相等
变式.(2019·天津高考模拟)如图为能量流动示意图。其中a1是流入第一营养级的总能量,下列相关说法正确的是(　　)
A.第一营养级传递给分解者的总能量是a4
B.能量散失a3不能再被生物同化利用
C.a1、a2、a3、a6中的能量都以稳定化学能的形式存在
D.第一营养级和第二营养级之间能量传递效率是a6÷a2
B
3.第二营养级及其后营养级能量流动
①摄入量＝同化量＋粪便量
②粪便中的能量不属于该营养级同化的能量，应为上个营养级同化的能量中流向分解者的部分。
③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。
1
变式1.下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
强化.如图表示生态系统中各营养级能量的类型和去向(d表示该营养级未被利用的能量)。下列叙述正确的是 ( )
下列叙述正确的是( )
A.在食物链中，各营养级获得能量的方式及能量的用途相同
B.图中a1、a2可表示生产者与消费者的呼吸量,且所占比例基本相符
C.生产者到初级消费者的能量传递效率为b1/(a1+b1+c1+d1) x100%
D.消费者从生产者摄取的能量数值可用b1表示，且此部分能量存在于有机物中
D
(2021·浙江6月选考，7)下列关于生态金字塔的叙述，正确的是（ ）
A.生态金字塔显示了各营养级之间的数量关系
B.生态金字塔中每个营养级的生物均属于同一食物链
C.生态金字塔中的营养级均按其所占的数值大小依次排列
D.生态金字塔可分别以个体数量、生产量和能量为指标绘制
A
链接高考：能量流动的习题
巩固。生态学家调查了不同生态系统中的生物个体数量和生物量（调查数据中排除了微生物和土壤动物），所得数据如下面表格所示。P代表生产者，C1、C2、C3依次代表初级、次级和三级消费者。
资料1　夏季两个生态系统的生物个体数量统计表，单位为个hm-2
(1)请根据资料1，分别建构两个生态系统的数量金字塔 。根据资料2，分别建构两个生态系统的生物量金字塔 。
三种金字塔
(2)分析数量金字塔出现上宽下窄倒置的金字塔形的原因 。
(3)分析生物量金字塔出现上宽下窄倒置的金字塔形的原因 。
海洋生态系统中，浮游植物个体小，世代周期短，又会不断被捕食，因而某一时间调查到的生物量可能低于浮游动物的生物量。当然，总的来看，一年中浮游植物的总的生物量还是比浮游动物的要多。
当生产者个体比消费者个体大得多时，数量金字塔经常是倒置的。
如图为某人工鱼塘生态系统的能量流动过程中部分环节涉及的能量[单位为×103 kJ/(m2·a)]，其中有机物输入是指人工饲喂过程中各营养级同化的能量，请回答有关问题：
流经生态系统的总能量
(1)图中①代表的生理过程是_________，图中②代表的物质中的能量主要以______________
的形式储存。
呼吸作用
有机物中化学能
(2)该生态系统生产者固定的总能量为_________kJ/(m2·a)，能量从第二营养级到第三营养级的传递效率约为_______。
1.1×105
15.6%
(3)若该鱼塘对某类鱼的容纳量为8 000尾，则捕捞后这种鱼的数量为______尾时可获得最大持续捕捞量。
4 000
例5.（不定选项）如图是某生态系统一条食物链(共有3个营养级)中的三个种群一年内能量流动统计的部分数据。下列有关叙述正确的是( )
A.三个种群组成的食物链是Ⅱ→Ⅰ→Ⅲ
B.种群Ⅱ全部生物的呼吸作用消耗能量为5.45×107kJ
C.第一营养级到第二营养级的能量传递效率约为13.5%
D.不同营养级之间的能量流动以有机物为载体
ACD
考点二
能量流动相关的模型及计算
(1)求最值（传递效率不确定，能量在食物网中的传递比例不确定）
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
6.能量流动中的计算
例1.不是以个体或种群为单位，而是以 为单位。
营养级
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
A
E
B
C
D
例2.食物网中，某一营养级同时从上一营养级的多种生物中按比例获得能量，则按照单独的食物链进行计算后再合并。
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
附1：若a表示海鸟食物中甲壳类食物所占的比例，若要使海鸟的体重增加x，至少需要生产者的量为y，那么x与y的关系式可表示为：____________。
y＝625x－600ax
附2：若营养级Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ各有一种生物甲、乙、丙，它们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A kJ，至少需要消耗甲的能量________________kJ(用含所给字母的表达式表示)。
25A/(1＋4x)
甲 x 1/5 + 甲 (1-x) 1/5 1/5 =A
整理：(5x + 1-x ) 甲/25 = A
甲
乙
丙
在如图所示的食物网，如将A流向C和B的比例由C∶B＝1:1调整为2:1，能量传递效率按10%计算，C获得的能量是原来的_______倍。
2024/1/31
1.27
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
(1)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。
(2)帮助人们科学规划、设计　　　　　　，使能量得到最有效的利用。
(3)帮助人们合理地调整生态系统中的　　　　关系，使能量持续高效地流向　　　　　　的部分。
人工生态系统
能量流动
对人类最有益
7.研究能量流动的实践意义
“小养殖、小种植、小加工、小工匠”四小农场是推进乡村振兴过程中的重要力量,如图所示为一个小型人工生态农场的模式图以及该小型人工生态农场中农作物和鸡的部分能量值(单位:104kJ)。请根据图和表格分析，下列说法正确的是
A.该小型生态系统的结构包括生物成分及它们之间形成的营养结构
B.该小型生态系统通过食物网流向人的能量值为3.4×105 KJ
C.该生态系统中第一营养级到第二营养级的能量传递效率约为17.2%
D.与常规农业种植模式相比,人工生态农场实现能量的多级利用,提高了能量传递效率
C
下列说法正确的是
教材隐性知识：
(1)源于选择性必修2 P59“探究·实践”：人们主要通过　　　　的方法提高作物的光能利用效率。
(2)源于选择性必修2 P60“拓展应用2”：溶解在水中的方糖不能变回原来的形状，原因是_____________________________________
_________________。
合理密植
在一个封闭的系统中，物质总是由有序朝
着无序的方向发展
(2021·山东，24)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、生物残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
(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。
2 488
6.3
不能
(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__________________________________________________________。
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
(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_________________________
___________________________________________________________。
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(或实现生态效益和经济效益的可持续发展)
2022年我国成功举办了《湿地公约》第十四届缔约方大会，向世界展示了我国生态文明建设的成果。人类生产生活同湿地有着密切联系，但目前一些河流、湖泊等仍然面临严峻的生态问题。请回答下列问题。
(1)图1表示某湖泊中部分生物的食物关系，其中初级消费者包括 ，鲢鱼、鳙鱼等滤食性鱼类与轮虫、枝角类等浮游动物之间的种间关系包括 。(2)图2表示该湖泊中部分营养关系（图中的数值表示能量的相对值），其中A表示的能量去向是 ，a的数值是 ，能量在I、II两个营养级间的传递效率约为 （保留整数）。(3)水体富营养化会引起蓝细菌的爆发性增殖，其中微囊蓝细菌会分泌毒素，一段时间后图1中 体内的毒素浓度将最高，会引起一系列生态问题。生态学家提出“投放一定数量的肉食性鱼类”的经典治理方案，该方案可抑制蓝细菌数量增长的机理是 。
肉食性鱼类捕食滤食性鱼类，导致浮游动物数量增加，可以大量捕食蓝细菌，从而抑制蓝细菌数量的增加
浮游动物、滤食性鱼类
捕食和竞争
（流向）分解者
1518．8
3%
肉食性鱼类（最高营养等级生物）
(4)为了提高经典治理蓝细菌方案的效果，科学家又提出第二种方案：“投放一定数量的滤食性鱼类”。图3表示在放养一定数量鲢鱼后的相关实验结果（用高氮、低氮模拟水体污染程度）。
①高氮实验条件下，优势物种发生了改变，改变情况是 ，造成该变化的原因可能是 。
②根据实验数据分析，放养一定数量的鲢鱼在 条件下对经典治理方案促进作用更明显。(5)除了以鱼治藻外，请利用生物的种间关系，提出其他合理的治理建议： 。
种植大型水生植物、使用专门寄生蓝细菌的病毒等
优势物种由枝角类变成桡足类
（高氮条件下）鲢鱼对枝角类的捕食较多（或“捕食压力增加”）
低氮（水体污染程度较低）

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