资源简介

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生态系统的能量流动
第52课时
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。
课标要求
考情分析
1.能量流动的过程及特点 2023·新课标·T33　2023·全国甲·T5　2022·北京·T19　2022·河北·T18
2022·湖北·T20　2022·辽宁·T19　2021·辽宁·T19　2021·全国甲·T31
2.能量流动的相关计算 2023·山东·T13　2022·湖北·T20　2021·山东·T24
3.能量流动的应用 2022·山东·T11　2022·湖南·T8　2022·湖北·T20　2021·福建·T6
4.生态金字塔分析 2022·天津·T13
内容索引
考点一　　生态系统的能量流动
考点二　　生态金字塔及研究能量流动的意义
课时精练
考点一
生态系统的能量流动
1.能量流动的概念
生态系统中能量的 的过程，称为生态系统的能量流动。
输入、传递、转化和散失
太阳能
生产者
食物链和食物网
化学能
热能
2.能量流动过程
(1)能量流经第一营养级的过程
光合
呼吸
热能
生长、
发育和繁殖
分解者
(2)能量流经第二营养级的过程
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)＋ 。
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)。
粪便量(c)
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(f)＋次级消费者摄入量(i)＋暂时未被利用的能量(j)。
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某营养级的粪便量不属于该营养级的同化量，而属于上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－呼吸作用)。
3.能量流动的特点
(1)单向流动
①方向：沿 由低营养级流向高营养级。
②特点：不可 ，也不能 。
(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 。
②营养级数量：生态系统中的能量流动一般不超过 个营养级。
食物链
逆转
循环流动
10%～20%
5
(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(　　)
×
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(　　)
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)(　　)
(4)果蔬等植物获取的物质和能量主要来自有机肥(　　)
√
提示　果蔬等植物获取的物质来自无机物，获取的能量来自太阳能。
(5)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(　　)
×
×
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(　　)
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。
×
依据泥鳅可以利用残饵、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鳅两个生态系统有机地结合起来，形成稻护蟹，蟹吃饵料、杂草，泥鳅吃残饵、蟹粪，泥鳅粪肥田的“稻—蟹—泥鳅”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：
45 m2的稻田中水稻、河蟹及泥鳅产量分析
生态系统类型 水稻产量/kg 河蟹产量/g 泥鳅产量/g
水稻单种 39.0
稻—蟹 41.4 2 203.3
稻—蟹—泥鳅 41.0 2 131.3 656
(1)输入“稻—蟹—泥鳅”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)如图为“稻—蟹”农田生态系统中各营养级所含能量的示意图，其中a、a1、a2表示上一年留存下来仍未被利用的能量，e、e1、e2表示呼吸作用消耗的能量，c、c1、c2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、c1、c2表示流向下一营养级的能量；河蟹用于自身生长、发育和繁殖的能量包括b2、c2、d2。
(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：×10 kJ·m－2·a－1)。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？
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(500×10－60×10)÷(1 220×10＋1 280×10)×100%＝4 400÷25 000×100%＝17.6%。
(5)与“稻—蟹”农田模式相比，“稻—蟹—泥鳅”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—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　泥鳅吃残饵、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。
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3
考向一　能量流动的过程、特点
1.(2024·合肥高三模拟)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
A.生产者和初级消费者获得能量
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b1
C.生产者到初级消费者的能量传递效率为b1/(a1＋b1＋c1＋d1)×100%
D.初级消费者粪便中的能量属于生产者所同化的能量
√
4
生产者通过自养方式获得物质和能量，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，b1 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b1，B正确；
b1 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(a2＋b2＋c2＋d2)/(a1＋b1＋c1＋d1)×100%，C错误；
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4
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。
1
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2.(2024·湖北省部分学校高三开学考)养殖淡水石斑鱼能获得较高的经济效益。如图所示为养殖石斑鱼的某湖泊生态系统能量流动的部分图解和部分能量数据，字母表示能量值(单位：kJ)。下列相关分析正确的是
A.流经该湖泊的总能量是a＋e
B.草鱼粪便中的能量属于植物的
同化量
C.草鱼到石斑鱼的能量传递效率
为e/b×100%
D.图中c代表草鱼用于生长、发育和繁殖的能量
√
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3
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能量传递效率是两个营养级同化量的比值，而b是草鱼摄入量、e是石斑鱼的摄入量，C错误；
图中c代表草鱼同化的能量，D错误。
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4
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
1
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4
项目 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)] 90 42 84 13.5 3
A.流经该生态系统的总能量为90×105 J/(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10.5×105 J/(m2·a)
D.初级消费者粪便中的能量为70.5×105 J/(m2·a)，该能量由初级消费者流
向分解者
√
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4
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90×105 J/(m2·a)＋42×105 J/(m2·a)＝132×105 J/(m2·a)，A错误；
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项目 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)] 90 42 84 13.5 3
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13.5×105 J/(m2·a)，初级消费者用于呼吸消耗的能量为3×105 J/(m2·a)，因此初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量＝同化量－呼吸消耗的能量＝10.5×105 J/(m2·a)，C正确；
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项目 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)] 90 42 84 13.5 3
初级消费者粪便中的能量＝初级消费者摄入量－初级消费者同化量＝70.5×105 J/(m2·a)，该能量由第一营养级流向分解者，D错误。
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项目 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)] 90 42 84 13.5 3
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
量是最初的多少倍？
A.1.4 B.1.5 C.1.6 D.1.7
√
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3
4
以戊体重增加20 g，计算甲的消耗量。调整前：在甲→乙→戊食物链中，需要甲的量为1/5×20÷20%÷10%＝200(g)；在甲→丙→戊
食物链中，需要甲的量为1/5×20÷20%÷10%＝200(g)；在甲→丙→丁→戊食物链中，需要甲的量为3/5×20÷20%÷20%÷10%＝3 000(g)，
所以共需要甲的量为200＋200＋3 000＝3 400(g)。调整后：在甲→乙→戊食物链中，需要甲的量为1/2×20÷20%÷10%＝500(g)；
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4
在甲→丙→戊食物链中，需要甲的量为1/4×20÷20%÷10%＝250(g)；在甲→丙→丁
→戊食物链中，需要甲的量为1/4×20÷20%÷20%÷10%＝1 250(g)，所以共需要甲的量为500＋250＋1 250＝2 000(g)。则理论上现在养活的戊的数量是最初的3 400/2 000＝1.7(倍)，故D正确。
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(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
(3)能量流动中的最值计算
(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。
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考点二
生态金字塔及研究能量流动的意义
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
概念 将单位时间内各营养级所得到的__________转换为相应面积(或体积)的图形，并将图形按照营养级的次序排列形成的一个金字塔图形 如果金字塔中表示的是各个营养级的 _____________________关系，就形成数量金字塔 如果金字塔中表示的是各个营养级_______(每个营养级所容纳的有机物的总干重)之间的关系，就形成生物量金字塔
能量数值
生物个体的数目比
值
生物量
项目 能量金字塔 数量金字塔 生物量金字塔
形状
象征含义 能量沿食物链流动过程中具有逐级递减的特性 一般生物个体数目在食物链中随营养级升高而逐级递减 一般生物有机物的总干重沿食物链升高而逐级递减
项目 能量金字塔 数量金字塔 生物量金字塔
特点 正金字塔形 一般为正金字塔形 一般为正金字塔形
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(用总干重来表示)可能低于浮游动物的生物量
2.研究能量流动的实践意义
(1)帮助人们将生物 ，增大流入某个生态系统的总能量。
(2)帮助人们科学地 ，使能量得到最有效的利用。
(3)帮助人们合理地 ，使能量持续高效地流向 。
在时间、空间上进行合理配置
规划、设计人工生态系统
调整生态系统中的能量流动关系
对人类最有益的部分
(1)生态金字塔都是上窄下宽的金字塔形(　　)
提示　数量金字塔和生物量金字塔可存在上宽下窄的倒金字塔形。
(2)在自然生态系统中，能量金字塔每一层代表了各营养级的能量值，根据能量单向流动、逐级递减的特点，能量金字塔一定是上窄下宽的正金字塔形(　　)
×
√
(3)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(　　)
提示　调整生态系统营养结构有利于调整能量流动方向，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分，提高能量的利用率，但是不能改变能量传递效率。
×
(4)稻－蟹共作模式可实现物质和能量的循环利用(2022·湖南，8)(　　)
提示　生态系统中的能量传递是单向的，不能循环利用。
×
考向三　生态金字塔分析
5.(2023·武汉高三模拟)生态金字塔包括能量金字塔、生物量金字塔和数量金字塔。下列叙述错误的是
A.由于生态系统中能量流动是逐级递减的，故能量金字塔为上窄下宽型
B.浮游植物个体小、寿命短且不断被浮游动物捕食，生物量金字塔可能
倒置
C.如果消费者的个体小而生产者的个体大，数量金字塔可能为上宽下窄型
D.如果生物量金字塔或数量金字塔倒置，则对应的能量金字塔也会倒置
5
6
√
稳定的自然生态系统中，能量金字塔是不可能倒置的，如果倒置，则该生态系统不稳定，因此即使生物量金字塔或数量金字塔倒置，其对应的能量金字塔也不会倒置，D错误。
5
6
6.(2022·天津，13节选)为研究河流中石块上微生物群落的演替，将灭菌后的裸石置于河流中，统计裸石上不同时间新增物种数目(图1)、自养类群和异养类群的个体数量(A和H分别代表自养和异养类群的优势种)(图2)。
5
6
已知自养类群为异养类群提供有机碳，演替达到稳定后，两者的数量金字塔是_____(填“正”或“倒”)金字塔形，能量金字塔是______(填“正”或“倒”)金字塔形。
5
6
倒
正
5
6
由图2可知，120天后，异养类群圆圈面积较自养类群圆圈面积大，即异养类群数量可能较多，自养类群为异养类群提供有机碳，据此推测演替达到稳定后，两者的数量金字塔是倒金字塔形。由于能量在流动过程中总是逐级递减，因此能量金字塔通常都是正金字塔形。
1.(选择性必修2 P54)能量流动：生态系统中_________________________
________的过程。自然生态系统输入的总能量指____________________，而人工生态系统还包括________________。
2.(2020·山东，24改编)若捕食性线虫为该土壤中的最高营养级，与食细菌线虫相比，捕食性线虫同化能量的去向主要通过_____________________
散失，不包括___________________。
3.(2021·河北，22节选)从能量流动角度分析，升温导致该生态系统总生物量降低的原因可能是_________________________________________。
能量的输入、传递、转化和
散失
生产者固定的太阳能
人工输入的能量
呼吸作用以热能的形式
流入下一个营养级
生物自身呼吸消耗增加，分解者分解作用加快
4.(2021·全国甲，31改编)青草→羊→狼是一条食物链。根据林德曼对能量流动研究的成果分析，这条食物链上能量流动的特点是_____________
________。单向流动的原因：_____________________________________
__________________________________________。能量流动逐级递减的原因：_________________________________________________________
_________________________________________________________________________。
单向流动，逐
食物链中的捕食关系是长期自然选择的结
果，不可逆转；生产者不能再利用散失的能量
级递减
某个营养级同化的能量自身呼吸要消耗一部分，还有一部分被分解者分解利用，还有一部分未被利用，所以不能将全部的能量流入下一个营养级
5.(选择性必修2 P57)能量金字塔直观地反映出生态系统各营养级间能量的关系，由于能量在流动过程中总是 ，因此能量金字塔通常都是
。
6.(选择性必修2 P58)从能量流动的角度分析建设“沼气池”的意义是____
________________________________________________。养鱼时，合理确定鱼的放养量，才能保证鱼的持续高产，这说明研究能量流动的意义是_____________________________________________________________
_______________________。
逐级递减
上窄下宽的金字塔形
实现
了对能量的多级利用，从而大大提高了能量的利用率
帮助人们合理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
7.(2020·全国Ⅲ，31节选)假设某种蓝细菌(A)是某湖泊中唯一的生产者，其密度极大，使湖水能见度降低。某种动物(B)是该湖泊中唯一的消费者。画出该湖泊生态系统能量流动的示意图。
答案　如图所示
8.(2023·新课标，33节选)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 。
水鸟的同化
呼吸作用
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分解者利用
课时精练
一、选择题
1.下列关于生态系统的能量流动的叙述，错误的是
A.地球上几乎所有的生态系统所需的能量都来自太阳
B.绿色植物和真菌等固定的太阳能是流入生态系统的总能量
C.从研究能量流动的实践意义考虑，农田除草和合理放牧的目的相同
D.充分利用作物秸秆等可以大大提高能量的利用率，实现能量的多级利用
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生产者固定的太阳能是流入生态系统的总能量，真菌不属于生产者，B错误。
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2.(2024·龙岩高三一模)如图表示一般生态系统的结构模式图，在不考虑物质的输入和输出情况下，下列说法错误的是
A.能量主要是以太阳能的形式输入
生态系统
B.组分1、2、3分别代表生产者、分
解者和消费者
C.在一个幼苗茁壮成长的农田生态系统中，能量的输出量小于输入量
D.如果组分1是生产者，那么组分1代表的是绿色植物
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生态系统中能量的最终来源是太阳能，生产者主要通过光合作用将光能转变为化学能输入生态系统，A正确；
生态系统的组成成分有生产者、消费者、分解者、非生物的物质和能量，据图可知，组分1、2、3分别代表生产者、分解者和消费者，B正确；
在一个幼苗茁壮成长的农田生态系统中，能量的输出量小于输入量，C正确；
如果组分1是生产者，那么组分1代表的主要是绿色植物，此外还有化能合成型微生物，D错误。
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3.草原上，牧草的地下根(a)不可食。在地上，羊摄食部分茎、叶(b)，未被食用部分落入地表(c)。在羊摄食的能量(b)中，部分以粪便(排遗量d)的形式排出，部分以有机氮如尿素、尿酸(排泄量e，羊代谢产生)等的形式排出，还有一部分通过呼吸作用散失(f)。若a～f表示一年中的能量增量，下列说法错误的是
A.一年内，牧草用于生长、发育和繁殖的能量为a＋b＋c
B.牧草的能量传向羊时，传递效率小于(b－d)/(a＋b＋c)
C.一年内，羊从牧草中获得的能量为b－d
D.一年内，牧草流向分解者的能量为c＋d＋e
√
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一年内，牧草的净光合量，也就是用于生长、发育和繁殖的能量为a＋b＋c，A正确；
牧草的同化量为牧草的真正光合量，这个值大于净光合量(a＋b＋c)，一年内，羊从牧草中获得的能量为摄入量－排遗量(粪便量)＝b－d，因此，牧草与羊之间能量的传递效率小于(b－d)/(a＋b＋c)，B、C正确；
排泄量(e)是羊代谢产生的，是以有机氮(尿素、尿酸)的形式排出体外，属于羊同化量中的一部分，是羊流向分解者的能量，c是牧草未被食用部分落入地表的能量，最终被分解者利用，d是羊的粪便中的能量，属于牧草同化量的一部分，最终也被分解者利用，因此牧草流向分解者的能量为c＋d，D错误。
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4.(2020·海南，5)在生态系统中，植物所固定的太阳能或所制造的有机物质称为初级生产量，其中一部分用于自身的呼吸消耗，余下部分称为净初级生产量。如表为4个生态系统的研究实例。
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类别 玉米地 荒地 湖泊Ⅰ 湖泊Ⅱ
太阳能利用率(初级生产量/入射太 阳能) 1.6% 1.2% 0.4% 0.1%
呼吸消耗率(呼吸消耗/初级生产量) 23.4% 15.1% 22.3% 21.0%
净初级生产效率(净初级生产量/初级生产量) 76.6% 84.9% 77.7% 79.0%
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下列有关叙述错误的是
A.与玉米地相比，荒地的太阳能利用率低，净初级生产效率也低
B.若入射太阳能相同，上述4个生态系统中，制造有机物质最多的是玉米地
C.两个湖泊中植物的呼吸消耗率与玉米地的大致相等，但明显高于荒地
D.两个湖泊的太阳能利用率低，与太阳光穿过水层时损失了部分能量有关
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玉米地的太阳能利用率高于荒地，而玉米地的净初级生产效率却低于荒地，A错误；
若入射太阳能相同，上述4个生态系统中，制造有机物质最多的是玉米地，因为玉米地的太阳能利用率最高，B正确；
由实验数据可知，两个湖泊中有很多的水生植物，而这些植物接受的太阳能需要穿过水层，据此可推知两个湖泊的太阳能利用率低，与太阳光穿过水层时损失了部分能量有关，D正确。
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5.(2024·抚州高三期中)如图表示草原生态系统中，植物被植食性动物利用过程中能量流动的部分示意图。下列说法不正确的是
A.第一营养级到第二营养级的能量
传递效率是③/(①＋⑤)×100%
B.④中的能量用于植食性动物自身
的生长、发育和繁殖，其中一部
分被分解者利用
C.⑤⑥⑦的能量未流入第二营养级，导致第一营养级到第二营养级的能量流动
是递减的
D.若该植食性动物为经济动物，采取适当的措施提高③/②、④/③的值可提高
经济效益
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能量传递效率是某一个营养级同化量/上一个营养级同化量×100%，图中①＋⑤不是第一营养级同化量，是第一营养级用于自身呼吸作用消耗后剩余的能量，A错误。
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6.如表为某草原生态系统中甲、乙、丙三种生物构成的一条食物链的能量流动情况，单位为J·hm－2·a－1。分析表中数据，下列相关叙述正确的是
甲 乙 丙
固定的太阳能 摄入量 同化量 呼吸量 摄入量 同化量 呼吸量
2.45×1011 2.44×107 2.25×107 2.18×107 1.05×109 7.05×108 7.15×108
A.流经该草原生态系统的总能量大于2.45×1011 J·hm－2·a－1
B.能量在第二营养级和第三营养级间的传递效率约为3%
C.同化量小于摄入量是因为有部分能量随粪便传递给生产者
D.甲为该生态系统的“基石”，乙处于第二营养级，属于初级消费者
√
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草原生态系统中生产者不止一种，图中只是甲生物固定的太阳能，故流经该草原生态系统的总能量大于2.45×1011 J·hm－2·a－1，A正确；
由表中数据可知，能量在乙和丙两种生物之间的传递效率约为(2.25×107)÷(7.05×108)×100%≈3%，但能量传递效率是指相邻营养级之间的传递效率，而不是两种生物之间的，B错误；
甲 乙 丙
固定的太阳能 摄入量 同化量 呼吸量 摄入量 同化量 呼吸量
2.45×1011 2.44×107 2.25×107 2.18×107 1.05×109 7.05×108 7.15×108
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同化量与粪便量之和等于摄入量，而粪便中能量可传递给分解者，不能传递给生产者，C错误；
由表中同化量大小可判断，三种生物构成的食物链为甲→丙→乙，乙处于第三营养级，属于次级消费者，D错误。
甲 乙 丙
固定的太阳能 摄入量 同化量 呼吸量 摄入量 同化量 呼吸量
2.45×1011 2.44×107 2.25×107 2.18×107 1.05×109 7.05×108 7.15×108
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7.在畜禽养殖业中，料肉比是指动物增重1 kg所消耗的饲料质量，比如猪、牛和羊以玉米种子和秸秆做成的饲料为食物，其料肉比为2∶1～3∶1。下列关于饲料中玉米的质量不能全部转化为畜禽增长质量的原因分析，错误的是
A.玉米生长过程中，通过细胞呼吸消耗一部分能量
B.投喂饲料时，部分饲料并未被畜禽全部摄入体内
C.畜禽摄入的食物中，有一部分以粪便形式排出体外
D.畜禽生命活动过程中，通过细胞呼吸消耗一部分能量
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玉米生长过程中，通过细胞呼吸消耗的一部分能量，并未储存在饲料中，因此不是导致饲料中玉米的质量不能全部转化为畜禽增长质量的原因，A错误。
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8.(2024·福建平山中学等学校高三联考)《诗经》是我国最早的诗歌总集，记载了很多的生态学现象。下列对相关诗句理解错误的是
A.荼蓼朽止，黍稷茂止：杂草中的有机物被土壤微生物分解成无机物和
能量，被农作物吸收利用
B.去其螟螣，及其蟊贼：除去害虫可以调整农田生态系统的能量流动的方向
C.乐彼之园，爱有树檀，其下维榖：垂直分层能使各种植物充分利用阳光
D.无田甫田，维莠骄骄：一旦人的作用弱化，原来占据优势的农作物很
快被杂草取代
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“荼蓼朽止”是指杂草中的有机物被土壤微生物分解成无机物，被农作物吸收利用，能量以热能的形式散失，不能被农作物利用，A错误。
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9.(2023·江苏盐城中学高三模拟)如图为某自然灾害后的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：103 kg·m－2·a－1)，其中补偿输入是指人工饲喂各个营养级同化的能量。下列叙述错误的是
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A.由图可知，肉食性动物需补偿输入的能量为5 000 kg·m－2·a－1
B.植食性动物用于自身生长、发育和繁殖的能量是12 000 kg·m－2·a－1
C.能量在第三营养级与第四营养级之间的传递效率约为3.3%
D.据图中数据可知，较低营养级的生物在这场灾害中受到的影响较大
√
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各营养级之内，所有输入的能量等于输出的能量，在植食性动物中，输入(14＋2)＝输出(4＋9＋0.5＋流入肉食性动物)，可以计算出流入肉食性动物的能量为2.5×103 kg·m－2·a－1，肉食性动物输入(2.5＋补偿输入)＝输出(2.1＋5.1＋0.05＋0.25)，可以计算出肉食性动物需补偿输入的能量为5×103 kg·m－2·a－1，A正确；
植食性动物用于自身生长、发育和繁殖的能量＝同化量－热能散失＝(14＋2)－4＝12×103 kg·m－2·a－1，B正确；
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第三营养级与第四营养级之间的能量传递效率＝第四营养级的同化量/第三营养级的同化量×100%＝0.25/(2.1＋5.1＋0.05＋0.25)×100%≈3.3%，C正确；
根据图中数据，营养级越高，需要补偿输入的能量越多，在灾害中受到的影响越大，D错误。
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10.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
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能量传递效率是指相邻两个营养级之间同化量的比值，数值一般在10%～20%，第一营养级除藻类外还有水草，第二营养级含有甲、乙，故按照能量流动的传递效率，藻类的能量不一定有10%～20%被乙同化，A错误；
据题意可知，甲、乙、丙为3种鱼，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，B正确；
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如果没有分解者，生态系统中动植物的遗体和动物的排遗物会堆积如山，而分解者不属于食物链中的成分，不对应丁，C错误；
种群是指一定区域内同种生物的全部个体，图示甲和乙属于第二营养级，但据题干信息可知两者为不同生物，故不是同一种群；丁虽在不同食物链中处于不同营养级，但属于同一物种，可能是同一种群，D错误。
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11.(2023·重庆八中高三阶段考)野生动物一般通过捕食的方式获取食物，从而获取食物中的能量。如图为动物获取食物后对能量利用的模式图，下列叙述正确的是
A.肉食性动物的a2/a1值一般为10%～20%
B.a2是用于野生动物生长、发育和繁殖的能量
C.可以通过调整食物类型来提高a2/a1值，以提高牲畜生长量
D.与常温环境相比较，小鼠在寒冷环境下的a3/a2值更高
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能量在相邻两个营养级间的传递效率是10%～20%，而a2/a1不能表示能量传递效率，其具体值无特定范围，A错误；
a3是用于野生动物生长、发育和繁殖的能量，B错误；
饲料类型不同，牲畜消化吸收食物的程度不同，a2/a1值越高，说明有更多的食入量转变成牲畜的同化量，有利于提高牲畜生长量，C正确；
小鼠是恒温动物，在寒冷条件下需要消耗更多的能量维持体温，a3/a2值降低，D错误。
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12.(2023·荆门高三模拟)如图是某人工湖生态系统中能量流动的部分图解，其中字母a～f表示同化量。下列叙述错误的是
A.甲种鱼和乙种鱼之间的能量传递效率为[d/(b＋c)]×100%
B.浮游动物和鱼类作为消费者，在生态系统中可加快物质循环
C.向该人工湖中投放饲料，是为了从该生态系统中获得更多的产品
D.该生态系统中物质和能量都不完全是自给自足的
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甲种鱼和乙种鱼之间的能量传递效率为d/(b＋c＋e)×100%，A错误；浮游动物和鱼类以其他生物为食，是消费者，在生态系统中能加快能量流动和物质循环，B正确；
向该人工湖中投放饲料，促进鱼类生长，是为了从该生态系统中获得更多的人类所需要的产品，C正确；
该生态系统为人工湖生态系统，其中的物质和能量都不完全是自给自足的，D正确。
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13.生态学家林德曼对赛达伯格湖的能量流动进行分析，是生态系统能量流动定量研究的开创性工作。如图是赛达伯格湖的能量流动图解(图中数字为能量数值，单位为J·
cm－2·a－1)。下列关于该生态系统中能量利用和传递特征的叙述，正确的是
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A.生产者流向分解者的12.5 J·cm－2·a－1
能量仅是生产者的枯枝败叶
B.流经该生态系统的总能量为464.6 J·
cm－2·a－1，全部储存于生产者的有
机物中
C.呼吸作用消耗使能量在传递时逐级减少，能量传递的效率随营养级的升高而降低
D.相邻营养级之间的能量传递效率范围是10%～20%，生态系统中的能量不能循环流动
√
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生产者流向分解者的12.5 J·cm－2·a－1能量不仅包括生产者的枯枝败叶，还包括植食性动物粪便中流向分解者的能量，A错误；
流经生态系统的总能量为生产者固定的太阳能，部分储存于生产者的有机物中，还有一部分用于生产者的呼吸作用，B错误；
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分析题图可知，呼吸作用消耗使能量在传递时逐级减少，但能量传递的效率不会随营养级的升高而降低，C错误；
相邻营养级之间的能量传递效率范围是10%～20%，能量流动具有单向流动和逐级递减的特点，而不能循环流动，D正确。
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14.(2024·郑州高三模拟)长江口生态系统结构复杂，是许多水生生物种群繁殖、育幼和栖息的场所，渔业资源丰富。如图表示长江口生态系统各营养级间的能量流动关系(单位：kJ·km－2·a－1)。下列叙述正确的是
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A.该生态系统的结构由植物、虾类、鱼类以及有机碎屑等非生物的物质和能量组成
B.该生态系统不需要得到系统外的能量补充，能量在食物链中单向流动、逐级递减
C.捕捞导致小型鱼、虾类流向食鱼性鱼类的能量传递效率不符合10%～20%
D.图中浮游动物流向分解者的能量包括遗体残骸和其产生的粪便中的能量
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生态系统的结构包括生态系统的组成成分(包括非生物的物质和能量、生产者、消费者、分解者)和营养结构(食物链和食物网)，A错误；
浮游动物产生的粪便中的能量属于其上一营养级流向分解者的能量，D错误。
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二、非选择题
15.(2021·山东，24节选)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图，M、N表示营养级。
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回答下列问题：
(1)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。
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6.3
不能
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用于生长、发育和繁殖的能量＝同化的能量－呼吸作用消耗的能量＝3 281＋2 826－3 619＝2 488 [kJ/(m2·a)]；由M到N的能量传递效率为386÷(3 281＋2 826)×100%≈6.3%，能量流动的方向是单向的，不能循环。
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(2)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，浮游植物数量减少，牡蛎的食物减少，产量降低
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牡蛎以浮游植物为食，由于海带的竞争，浮游植物数量减少，牡蛎的食物减少，所以产量降低。
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(3)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)
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海水立体养殖利用了群落结构的特点，优点是能充分利用空间和资源；由于空间和资源是有限的，所以在构建海水立体养殖生态系统时，需要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，维持生态系统的稳定性，保持养殖产品的持续高产。
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15第52课时　生态系统的能量流动
课标要求 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。
考情分析 1.能量流动的过程及特点 2023·新课标·T33　2023·全国甲·T5　2022·北京·T19　2022·河北·T18 2022·湖北·T20　2022·辽宁·T19　2021·辽宁·T19　2021·全国甲·T31
2.能量流动的相关计算 2023·山东·T13　2022·湖北·T20　2021·山东·T24
3.能量流动的应用 2022·山东·T11　2022·湖南·T8　2022·湖北·T20　2021·福建·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
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。
2．能量流动过程
(1)能量流经第一营养级的过程
(2)能量流经第二营养级的过程
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(c)。
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(f)＋次级消费者摄入量(i)＋暂时未被利用的能量(j)。
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某营养级的粪便量不属于该营养级的同化量，而属于上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－呼吸作用)。
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10%～20%。
②营养级数量：生态系统中的能量流动一般不超过5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(　×　)
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(　×　)
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)(　√　)
(4)果蔬等植物获取的物质和能量主要来自有机肥(　×　)
提示　果蔬等植物获取的物质来自无机物，获取的能量来自太阳能。
(5)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(　×　)
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(　×　)
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。
依据泥鳅可以利用残饵、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鳅两个生态系统有机地结合起来，形成稻护蟹，蟹吃饵料、杂草，泥鳅吃残饵、蟹粪，泥鳅粪肥田的“稻—蟹—泥鳅”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：
45 m2的稻田中水稻、河蟹及泥鳅产量分析
生态系统类型 水稻产量/kg 河蟹产量/g 泥鳅产量/g
水稻单种 39.0
稻—蟹 41.4 2 203.3
稻—蟹—泥鳅 41.0 2 131.3 656
(1)输入“稻—蟹—泥鳅”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)如图为“稻—蟹”农田生态系统中各营养级所含能量的示意图，其中a、a1、a2表示上一年留存下来仍未被利用的能量，e、e1、e2表示呼吸作用消耗的能量，c、c1、c2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、c1、c2表示流向下一营养级的能量；河蟹用于自身生长、发育和繁殖的能量包括b2、c2、d2。
(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：×10 kJ·m－2·a－1)。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？
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(500×10－60×10)÷(1 220×10＋1 280×10)×100%＝4 400÷25 000×100%＝17.6%。
(5)与“稻—蟹”农田模式相比，“稻—蟹—泥鳅”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—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　泥鳅吃残饵、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。
考向一　能量流动的过程、特点
1．(2024·合肥高三模拟)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(　　)
A．生产者和初级消费者获得能量的方式不相同
B．生产者用于生长、发育和繁殖的能量一定包含b1
C．生产者到初级消费者的能量传递效率为b1/(a1＋b1＋c1＋d1)×100%
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　生产者通过自养方式获得物质和能量，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，b1 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b1，B正确；b1 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(a2＋b2＋c2＋d2)/(a1＋b1＋c1＋d1)×100%，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．(2024·湖北省部分学校高三开学考)养殖淡水石斑鱼能获得较高的经济效益。如图所示为养殖石斑鱼的某湖泊生态系统能量流动的部分图解和部分能量数据，字母表示能量值(单位：kJ)。下列相关分析正确的是(　　)
A．流经该湖泊的总能量是a＋e
B．草鱼粪便中的能量属于植物的同化量
C．草鱼到石斑鱼的能量传递效率为e/b×100%
D．图中c代表草鱼用于生长、发育和繁殖的能量
答案　B
解析　能量传递效率是两个营养级同化量的比值，而b是草鱼摄入量、e是石斑鱼的摄入量，C错误；图中c代表草鱼同化的能量，D错误。
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(　　)
项目 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)] 90 42 84 13.5 3
A.流经该生态系统的总能量为90×105 J/(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10.5×105 J/(m2·a)
D．初级消费者粪便中的能量为70.5×105 J/(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90×105 J/(m2·a)＋42×105 J/(m2·a)＝132×105 J/(m2·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13.5×105 J/(m2·a)，初级消费者用于呼吸消耗的能量为3×105 J/(m2·a)，因此初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量＝同化量－呼吸消耗的能量＝10.5×105 J/(m2·a)，C正确；初级消费者粪便中的能量＝初级消费者摄入量－初级消费者同化量＝70.5×105 J/(m2·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量是最初的多少倍？(　　)
A．1.4 B．1.5 C．1.6 D．1.7
答案　D
解析　以戊体重增加20 g，计算甲的消耗量。调整前：在甲→乙→戊食物链中，需要甲的量为1/5×20÷20%÷10%＝200(g)；在甲→丙→戊食物链中，需要甲的量为1/5×20÷20%÷10%＝200(g)；在甲→丙→丁→戊食物链中，需要甲的量为3/5×20÷20%÷20%÷10%＝3 000(g)，所以共需要甲的量为200＋200＋3 000＝3 400(g)。调整后：在甲→乙→戊食物链中，需要甲的量为1/2×20÷20%÷10%＝500(g)；在甲→丙→戊食物链中，需要甲的量为1/4×20÷20%÷10%＝250(g)；在甲→丙→丁→戊食物链中，需要甲的量为1/4×20÷20%÷20%÷10%＝1 250(g)，所以共需要甲的量为500＋250＋1 250＝2 000(g)。则理论上现在养活的戊的数量是最初的3 400/2 000＝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
相邻两个营养级之间的能量传递效率＝×100%
(3)能量流动中的最值计算
(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
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
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的次序排列形成的一个金字塔图形 如果金字塔中表示的是各个营养级的生物个体的数目比值关系，就形成数量金字塔 如果金字塔中表示的是各个营养级生物量(每个营养级所容纳的有机物的总干重)之间的关系，就形成生物量金字塔
形状
象征含义 能量沿食物链流动过程中具有逐级递减的特性 一般生物个体数目在食物链中随营养级升高而逐级递减 一般生物有机物的总干重沿食物链升高而逐级递减
特点 正金字塔形 一般为正金字塔形 一般为正金字塔形
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(用总干重来表示)可能低于浮游动物的生物量
2.研究能量流动的实践意义
(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)帮助人们科学地规划、设计人工生态系统，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。
判断正误
(1)生态金字塔都是上窄下宽的金字塔形(　×　)
提示　数量金字塔和生物量金字塔可存在上宽下窄的倒金字塔形。
(2)在自然生态系统中，能量金字塔每一层代表了各营养级的能量值，根据能量单向流动、逐级递减的特点，能量金字塔一定是上窄下宽的正金字塔形(　√　)
(3)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(　×　)
提示　调整生态系统营养结构有利于调整能量流动方向，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分，提高能量的利用率，但是不能改变能量传递效率。
(4)稻－蟹共作模式可实现物质和能量的循环利用(2022·湖南，8)(　×　)
提示　生态系统中的能量传递是单向的，不能循环利用。
考向三　生态金字塔分析
5．(2023·武汉高三模拟)生态金字塔包括能量金字塔、生物量金字塔和数量金字塔。下列叙述错误的是(　　)
A．由于生态系统中能量流动是逐级递减的，故能量金字塔为上窄下宽型
B．浮游植物个体小、寿命短且不断被浮游动物捕食，生物量金字塔可能倒置
C．如果消费者的个体小而生产者的个体大，数量金字塔可能为上宽下窄型
D．如果生物量金字塔或数量金字塔倒置，则对应的能量金字塔也会倒置
答案　D
解析　稳定的自然生态系统中，能量金字塔是不可能倒置的，如果倒置，则该生态系统不稳定，因此即使生物量金字塔或数量金字塔倒置，其对应的能量金字塔也不会倒置，D错误。
6．(2022·天津，13节选)为研究河流中石块上微生物群落的演替，将灭菌后的裸石置于河流中，统计裸石上不同时间新增物种数目(图1)、自养类群和异养类群的个体数量(A和H分别代表自养和异养类群的优势种)(图2)。
已知自养类群为异养类群提供有机碳，演替达到稳定后，两者的数量金字塔是________(填“正”或“倒”)金字塔形，能量金字塔是________(填“正”或“倒”)金字塔形。
答案　倒　正
解析　由图2可知，120天后，异养类群圆圈面积较自养类群圆圈面积大，即异养类群数量可能较多，自养类群为异养类群提供有机碳，据此推测演替达到稳定后，两者的数量金字塔是倒金字塔形。由于能量在流动过程中总是逐级递减，因此能量金字塔通常都是正金字塔形。
1．(选择性必修2 P54)能量流动：生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。自然生态系统输入的总能量指生产者固定的太阳能，而人工生态系统还包括人工输入的能量。
2．(2020·山东，24改编)若捕食性线虫为该土壤中的最高营养级，与食细菌线虫相比，捕食性线虫同化能量的去向主要通过呼吸作用以热能的形式散失，不包括流入下一个营养级。
3．(2021·河北，22节选)从能量流动角度分析，升温导致该生态系统总生物量降低的原因可能是生物自身呼吸消耗增加，分解者分解作用加快。
4．(2021·全国甲，31改编)青草→羊→狼是一条食物链。根据林德曼对能量流动研究的成果分析，这条食物链上能量流动的特点是单向流动，逐级递减。单向流动的原因：食物链中的捕食关系是长期自然选择的结果，不可逆转；生产者不能再利用散失的能量。能量流动逐级递减的原因：某个营养级同化的能量自身呼吸要消耗一部分，还有一部分被分解者分解利用，还有一部分未被利用，所以不能将全部的能量流入下一个营养级。
5．(选择性必修2 P57)能量金字塔直观地反映出生态系统各营养级间能量的关系，由于能量在流动过程中总是逐级递减，因此能量金字塔通常都是上窄下宽的金字塔形。
6．(选择性必修2 P58)从能量流动的角度分析建设“沼气池”的意义是实现了对能量的多级利用，从而大
大提高了能量的利用率。养鱼时，合理确定鱼的放养量，才能保证鱼的持续高产，这说明研究能量流动的意义是帮助人们合理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。
7．(2020·全国Ⅲ，31节选)假设某种蓝细菌(A)是某湖泊中唯一的生产者，其密度极大，使湖水能见度降低。某种动物(B)是该湖泊中唯一的消费者。画出该湖泊生态系统能量流动的示意图。
答案　如图所示
8．(2023·新课标，33节选)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是水鸟的同化；②是呼吸作用；③是分解者利用。
课时精练
一、选择题
1．下列关于生态系统的能量流动的叙述，错误的是(　　)
A．地球上几乎所有的生态系统所需的能量都来自太阳
B．绿色植物和真菌等固定的太阳能是流入生态系统的总能量
C．从研究能量流动的实践意义考虑，农田除草和合理放牧的目的相同
D．充分利用作物秸秆等可以大大提高能量的利用率，实现能量的多级利用
答案　B
解析　生产者固定的太阳能是流入生态系统的总能量，真菌不属于生产者，B错误。
2．(2024·龙岩高三一模)如图表示一般生态系统的结构模式图，在不考虑物质的输入和输出情况下，下列说法错误的是(　　)
A．能量主要是以太阳能的形式输入生态系统
B．组分1、2、3分别代表生产者、分解者和消费者
C．在一个幼苗茁壮成长的农田生态系统中，能量的输出量小于输入量
D．如果组分1是生产者，那么组分1代表的是绿色植物
答案　D
解析　生态系统中能量的最终来源是太阳能，生产者主要通过光合作用将光能转变为化学能输入生态系统，A正确；生态系统的组成成分有生产者、消费者、分解者、非生物的物质和能量，据图可知，组分1、2、3分别代表生产者、分解者和消费者，B正确；在一个幼苗茁壮成长的农田生态系统中，能量的输出量小于输入量，C正确；如果组分1是生产者，那么组分1代表的主要是绿色植物，此外还有化能合成型微生物，D错误。
3．草原上，牧草的地下根(a)不可食。在地上，羊摄食部分茎、叶(b)，未被食用部分落入地表(c)。在羊摄食的能量(b)中，部分以粪便(排遗量d)的形式排出，部分以有机氮如尿素、尿酸(排泄量e，羊代谢产生)等的形式排出，还有一部分通过呼吸作用散失(f)。若a～f表示一年中的能量增量，下列说法错误的是(　　)
A．一年内，牧草用于生长、发育和繁殖的能量为a＋b＋c
B．牧草的能量传向羊时，传递效率小于(b－d)/(a＋b＋c)
C．一年内，羊从牧草中获得的能量为b－d
D．一年内，牧草流向分解者的能量为c＋d＋e
答案　D
解析　一年内，牧草的净光合量，也就是用于生长、发育和繁殖的能量为a＋b＋c，A正确；牧草的同化量为牧草的真正光合量，这个值大于净光合量(a＋b＋c)，一年内，羊从牧草中获得的能量为摄入量－排遗量(粪便量)＝b－d，因此，牧草与羊之间能量的传递效率小于(b－d)/(a＋b＋c)，B、C正确；排泄量(e)是羊代谢产生的，是以有机氮(尿素、尿酸)的形式排出体外，属于羊同化量中的一部分，是羊流向分解者的能量，c是牧草未被食用部分落入地表的能量，最终被分解者利用，d是羊的粪便中的能量，属于牧草同化量的一部分，最终也被分解者利用，因此牧草流向分解者的能量为c＋d，D错误。
4．(2020·海南，5)在生态系统中，植物所固定的太阳能或所制造的有机物质称为初级生产量，其中一部分用于自身的呼吸消耗，余下部分称为净初级生产量。如表为4个生态系统的研究实例。
类别 玉米地 荒地 湖泊Ⅰ 湖泊Ⅱ
太阳能利用率(初级生产量/入射太阳能) 1.6% 1.2% 0.4% 0.1%
呼吸消耗率(呼吸消耗/初级生产量) 23.4% 15.1% 22.3% 21.0%
净初级生产效率(净初级生产量/初级生产量) 76.6% 84.9% 77.7% 79.0%
下列有关叙述错误的是(　　)
A．与玉米地相比，荒地的太阳能利用率低，净初级生产效率也低
B．若入射太阳能相同，上述4个生态系统中，制造有机物质最多的是玉米地
C．两个湖泊中植物的呼吸消耗率与玉米地的大致相等，但明显高于荒地
D．两个湖泊的太阳能利用率低，与太阳光穿过水层时损失了部分能量有关
答案　A
解析　玉米地的太阳能利用率高于荒地，而玉米地的净初级生产效率却低于荒地，A错误；若入射太阳能相同，上述4个生态系统中，制造有机物质最多的是玉米地，因为玉米地的太阳能利用率最高，B正确；由实验数据可知，两个湖泊中有很多的水生植物，而这些植物接受的太阳能需要穿过水层，据此可推知两个湖泊的太阳能利用率低，与太阳光穿过水层时损失了部分能量有关，D正确。
5．(2024·抚州高三期中)如图表示草原生态系统中，植物被植食性动物利用过程中能量流动的部分示意图。下列说法不正确的是(　　)
A．第一营养级到第二营养级的能量传递效率是③/(①＋⑤)×100%
B．④中的能量用于植食性动物自身的生长、发育和繁殖，其中一部分被分解者利用
C．⑤⑥⑦的能量未流入第二营养级，导致第一营养级到第二营养级的能量流动是递减的
D．若该植食性动物为经济动物，采取适当的措施提高③/②、④/③的值可提高经济效益
答案　A
解析　能量传递效率是某一个营养级同化量/上一个营养级同化量×100%，图中①＋⑤不是第一营养级同化量，是第一营养级用于自身呼吸作用消耗后剩余的能量，A错误。
6．如表为某草原生态系统中甲、乙、丙三种生物构成的一条食物链的能量流动情况，单位为J·hm－2·a－1。分析表中数据，下列相关叙述正确的是(　　)
甲 乙 丙
固定的太阳能 摄入量 同化量 呼吸量 摄入量 同化量 呼吸量
2.45×1011 2.44×107 2.25×107 2.18×107 1.05×109 7.05×108 7.15×108
A.流经该草原生态系统的总能量大于2.45×1011 J·hm－2·a－1
B．能量在第二营养级和第三营养级间的传递效率约为3%
C．同化量小于摄入量是因为有部分能量随粪便传递给生产者
D．甲为该生态系统的“基石”，乙处于第二营养级，属于初级消费者
答案　A
解析　草原生态系统中生产者不止一种，图中只是甲生物固定的太阳能，故流经该草原生态系统的总能量大于2.45×1011 J·hm－2·a－1，A正确；由表中数据可知，能量在乙和丙两种生物之间的传递效率约为(2.25×107)÷(7.05×108)×100%≈3%，但能量传递效率是指相邻营养级之间的传递效率，而不是两种生物之间的，B错误；同化量与粪便量之和等于摄入量，而粪便中能量可传递给分解者，不能传递给生产者，C错误；由表中同化量大小可判断，三种生物构成的食物链为甲→丙→乙，乙处于第三营养级，属于次级消费者，D错误。
7．在畜禽养殖业中，料肉比是指动物增重1 kg所消耗的饲料质量，比如猪、牛和羊以玉米种子和秸秆做成的饲料为食物，其料肉比为2∶1～3∶1。下列关于饲料中玉米的质量不能全部转化为畜禽增长质量的原因分析，错误的是(　　)
A．玉米生长过程中，通过细胞呼吸消耗一部分能量
B．投喂饲料时，部分饲料并未被畜禽全部摄入体内
C．畜禽摄入的食物中，有一部分以粪便形式排出体外
D．畜禽生命活动过程中，通过细胞呼吸消耗一部分能量
答案　A
解析　玉米生长过程中，通过细胞呼吸消耗的一部分能量，并未储存在饲料中，因此不是导致饲料中玉米的质量不能全部转化为畜禽增长质量的原因，A错误。
8．(2024·福建平山中学等学校高三联考)《诗经》是我国最早的诗歌总集，记载了很多的生态学现象。下列对相关诗句理解错误的是(　　)
A．荼蓼朽止，黍稷茂止：杂草中的有机物被土壤微生物分解成无机物和能量，被农作物吸收利用
B．去其螟螣，及其蟊贼：除去害虫可以调整农田生态系统的能量流动的方向
C．乐彼之园，爱有树檀，其下维榖：垂直分层能使各种植物充分利用阳光
D．无田甫田，维莠骄骄：一旦人的作用弱化，原来占据优势的农作物很快被杂草取代
答案　A
解析　“荼蓼朽止”是指杂草中的有机物被土壤微生物分解成无机物，被农作物吸收利用，能量以热能的形式散失，不能被农作物利用，A错误。
9．(2023·江苏盐城中学高三模拟)如图为某自然灾害后的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：103 kg·m－2·a－1)，其中补偿输入是指人工饲喂各个营养级同化的能量。下列叙述错误的是(　　)
A．由图可知，肉食性动物需补偿输入的能量为5 000 kg·m－2·a－1
B．植食性动物用于自身生长、发育和繁殖的能量是12 000 kg·m－2·a－1
C．能量在第三营养级与第四营养级之间的传递效率约为3.3%
D．据图中数据可知，较低营养级的生物在这场灾害中受到的影响较大
答案　D
解析　各营养级之内，所有输入的能量等于输出的能量，在植食性动物中，输入(14＋2)＝输出(4＋9＋0.5＋流入肉食性动物)，可以计算出流入肉食性动物的能量为2.5×103 kg·m－2·a－1，肉食性动物输入(2.5＋补偿输入)＝输出(2.1＋5.1＋0.05＋0.25)，可以计算出肉食性动物需补偿输入的能量为5×103 kg·m－2·a－1，A正确；植食性动物用于自身生长、发育和繁殖的能量＝同化量－热能散失＝(14＋2)－4＝12×103 kg·m－2·a－1，B正确；第三营养级与第四营养级之间的能量传递效率＝第四营养级的同化量/第三营养级的同化量×100%＝0.25/(2.1＋5.1＋0.05＋0.25)×100%≈3.3%，C正确；根据图中数据，营养级越高，需要补偿输入的能量越多，在灾害中受到的影响越大，D错误。
10．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
答案　B
解析　能量传递效率是指相邻两个营养级之间同化量的比值，数值一般在10%～20%，第一营养级除藻类外还有水草，第二营养级含有甲、乙，故按照能量流动的传递效率，藻类的能量不一定有10%～20%被乙同化，A错误；据题意可知，甲、乙、丙为3种鱼，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，B正确；如果没有分解者，生态系统中动植物的遗体和动物的排遗物会堆积如山，而分解者不属于食物链中的成分，不对应丁，C错误；种群是指一定区域内同种生物的全部个体，图示甲和乙属于第二营养级，但据题干信息可知两者为不同生物，故不是同一种群；丁虽在不同食物链中处于不同营养级，但属于同一物种，可能是同一种群，D错误。
11．(2023·重庆八中高三阶段考)野生动物一般通过捕食的方式获取食物，从而获取食物中的能量。如图为动物获取食物后对能量利用的模式图，下列叙述正确的是(　　)
A．肉食性动物的a2/a1值一般为10%～20%
B．a2是用于野生动物生长、发育和繁殖的能量
C．可以通过调整食物类型来提高a2/a1值，以提高牲畜生长量
D．与常温环境相比较，小鼠在寒冷环境下的a3/a2值更高
答案　C
解析　能量在相邻两个营养级间的传递效率是10%～20%，而a2/a1不能表示能量传递效率，其具体值无特定范围，A错误；a3是用于野生动物生长、发育和繁殖的能量，B错误；饲料类型不同，牲畜消化吸收食物的程度不同，a2/a1值越高，说明有更多的食入量转变成牲畜的同化量，有利于提高牲畜生长量，C正确；小鼠是恒温动物，在寒冷条件下需要消耗更多的能量维持体温，a3/a2值降低，D错误。
12．(2023·荆门高三模拟)如图是某人工湖生态系统中能量流动的部分图解，其中字母a～f表示同化量。下列叙述错误的是(　　)
A．甲种鱼和乙种鱼之间的能量传递效率为[d/(b＋c)]×100%
B．浮游动物和鱼类作为消费者，在生态系统中可加快物质循环
C．向该人工湖中投放饲料，是为了从该生态系统中获得更多的产品
D．该生态系统中物质和能量都不完全是自给自足的
答案　A
解析　甲种鱼和乙种鱼之间的能量传递效率为d/(b＋c＋e)×100%，A错误；浮游动物和鱼类以其他生物为食，是消费者，在生态系统中能加快能量流动和物质循环，B正确；向该人工湖中投放饲料，促进鱼类生长，是为了从该生态系统中获得更多的人类所需要的产品，C正确；该生态系统为人工湖生态系统，其中的物质和能量都不完全是自给自足的，D正确。
13．生态学家林德曼对赛达伯格湖的能量流动进行分析，是生态系统能量流动定量研究的开创性工作。如图是赛达伯格湖的能量流动图解(图中数字为能量数值，单位为J·cm－2·a－1)。下列关于该生态系统中能量利用和传递特征的叙述，正确的是(　　)
A．生产者流向分解者的12.5 J·cm－2·a－1能量仅是生产者的枯枝败叶
B．流经该生态系统的总能量为464.6 J·cm－2·a－1，全部储存于生产者的有机物中
C．呼吸作用消耗使能量在传递时逐级减少，能量传递的效率随营养级的升高而降低
D．相邻营养级之间的能量传递效率范围是10%～20%，生态系统中的能量不能循环流动
答案　D
解析　生产者流向分解者的12.5 J·cm－2·a－1能量不仅包括生产者的枯枝败叶，还包括植食性动物粪便中流向分解者的能量，A错误；流经生态系统的总能量为生产者固定的太阳能，部分储存于生产者的有机物中，还有一部分用于生产者的呼吸作用，B错误；分析题图可知，呼吸作用消耗使能量在传递时逐级减少，但能量传递的效率不会随营养级的升高而降低，C错误；相邻营养级之间的能量传递效率范围是10%～20%，能量流动具有单向流动和逐级递减的特点，而不能循环流动，D正确。
14．(2024·郑州高三模拟)长江口生态系统结构复杂，是许多水生生物种群繁殖、育幼和栖息的场所，渔业资源丰富。如图表示长江口生态系统各营养级间的能量流动关系(单位：kJ·km－2·a－1)。下列叙述正确的是(　　)
A．该生态系统的结构由植物、虾类、鱼类以及有机碎屑等非生物的物质和能量组成
B．该生态系统不需要得到系统外的能量补充，能量在食物链中单向流动、逐级递减
C．捕捞导致小型鱼、虾类流向食鱼性鱼类的能量传递效率不符合10%～20%
D．图中浮游动物流向分解者的能量包括遗体残骸和其产生的粪便中的能量
答案　C
解析　生态系统的结构包括生态系统的组成成分(包括非生物的物质和能量、生产者、消费者、分解者)和营养结构(食物链和食物网)，A错误；浮游动物产生的粪便中的能量属于其上一营养级流向分解者的能量，D错误。
二、非选择题
15．(2021·山东，24节选)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图，M、N表示营养级。
回答下列问题：
(1)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)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_______________
_______________________________________________________________________________。
(3)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______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
答案　(1)2 488　6.3　不能　(2)由于海带的竞争，浮游植物数量减少，牡蛎的食物减少，产量降低　(3)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)
解析　(1)用于生长、发育和繁殖的能量＝同化的能量－呼吸作用消耗的能量＝3 281＋2 826－3 619＝2 488 [kJ/(m2·a)]；由 M到N的能量传递效率为386÷(3 281＋2 826)×100%≈6.3%，能量流动的方向是单向的，不能循环。(2)牡蛎以浮游植物为食，由于海带的竞争，浮游植物数量减少，牡蛎的食物减少，所以产量降低。(3)海水立体养殖利用了群落结构的特点，优点是能充分利用空间和资源；由于空间和资源是有限的，所以在构建海水立体养殖生态系统时，需要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，维持生态系统的稳定性，保持养殖产品的持续高产。

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