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第三节　生态系统中的能量单向递减流动
素养测练
对点达标练
题组一　生态系统的初级生产量和次级生产量
1.下列关于生态系统中的生产量和生物量的说法,正确的是(　B　)
A.海洋的初级生产量约为陆地的一半,但净初级生产量相当于陆地的三倍多
B.通过对种群生物量的计算,可推测不同种群在生态系统中的相对重要性
C.异养生物是各种消费者的总和,其同化量与呼吸消耗量的差值即为次级生产量
D.低温条件下恒温动物与变温动物相比,其净次级生产量/同化量的值一般较大
解析:海洋的年净初级生产总量是陆地的一半,但是海洋的净次级生产总量却相当于陆地净次级生产总量的三倍多,原因是海洋中植食动物利用藻类的效率比陆地动物利用植物的效率高;通过计算生物量,可以反映出种群的相对大小关系和所处营养级的位置,在一定程度上可以反映不同种群在生态系统中的相对重要性;异养生物包括消费者和分解者,其同化量与呼吸消耗量的差值为净次级生产量;低温条件下恒温动物需要通过呼吸作用产生更多热量用于维持体温,与变温动物相比,其净次级生产量/同化量的值一般较小。
2.下列关于生态系统中生产量和生物量的叙述,正确的是(　C　)
A.并非所有消费者和分解者都直接或间接依赖初级生产量为生
B.总初级生产量减去用于呼吸和繁殖的消耗量即净初级生产量
C.当群落演替到顶极群落时,若无外力干扰,群落的生物量不再增加
D.通过动物净次级生产量的计算,可以推测各类动物在生态系统中的相对重要性
解析:所有消费者和分解者都直接或间接依赖初级生产量为生;总初级生产量=净初级生产量(用于植物的生长和繁殖)+呼吸消耗量;顶极群落不再演替,处于平衡状态,只要没有外力干扰,它将永远保持原状,它的净生产量为0,生物量不再增加;通过动物生物量的计算,可以推测各类动物在生态系统中的相对重要性,净次级生产量是反映生物单位时间的状况,生物量是反映生物从出生到现在一直以来在系统中的状况,净次级生产量不能反映生物在生态系统中的相对重要性。
题组二　生态系统的能量流动的过程和特点
3.(宁波期末)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之间的关系是(　B　)
A.b>a+c B.a>b+c
C.c>a+b D.a=b+c
解析:若生产者所固定的能量值为a,生产者固定的能量包括四个去路:自身呼吸、流入初级消费者、流入分解者、未被利用,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。
4.下列关于生态系统能量流动的叙述,正确的是(　D　)
A.稳定的生态系统不需要从外界输入能量
B.每个营养级所同化的能量都包括自身呼吸消耗、流入下一营养级、分解者分解、未被利用4个方向
C.屎壳郎以羊的粪便为食,说明羊同化的能量有部分流入屎壳郎
D.照射到生产者上的太阳能没有被全部固定
解析:稳定的生态系统不需要从外界输入物质,但需持续不断地输入能量;除最高营养级没有流向下一营养级外,其他营养级同化的能量都包括自身呼吸消耗、流入下一营养级、分解者分解和未被利用4个方向;羊的粪便中的能量属于草同化的能量;植物只能把照射到植物体上太阳能的很少一部分转化为化学能储存下来。
5.生态系统的能量流动具有逐级递减的特点,其原因不可能是(　B　)
A.各营养级自身呼吸作用消耗
B.在生态系统中一种生物往往被多种生物捕食
C.被摄食后有部分未被同化
D.各营养级总有一部分未被下一营养级摄食
解析:各营养级自身呼吸作用消耗是生态系统能量流动逐级递减的原因之一;在生态系统中一种生物往往被多种生物捕食不是生态系统能量流动逐级递减的原因;各营养级生物被摄食后有部分未被同化是生态系统能量流动逐级递减的原因之一;各营养级总有一部分未被下一营养级摄食也是生态系统能量流动逐级递减的原因之一。
6.(金华联考)下图为某生态系统中能量流动示意图,数字1、2代表第一个、第二个营养级,字母代表各种能量,其中A指呼吸作用,C流向分解者。下列叙述错误的是(　C　)
A.植食动物粪便中所含的能量应该属于C1
B.植食动物的净次级生产量是B2+C2+D2
C.B2是第二个营养级未利用的能量,即用于自身生长和繁殖的能量
D.第一个和第二个营养级之间的能量传递效率为D1/W×100%
解析:植食动物粪便中所含的能量属于上一个营养级同化的能量中流向分解者的能量,即C1;图中D1表示第二个营养级(植食动物)的同化量,其中 A表示呼吸作用,则植食动物的净次级生产量是B2+C2+D2,W表示第一个营养级的同化量,第一个和第二个营养级之间的能量传递效率为D1/W×100%;图中第二个营养级用于自身生长和繁殖的能量=B2+C2+D2,其中B2表示其未被利用的能量。
题组三　生态系统中的能量流动呈金字塔形
7.如图为某生态系统的能量金字塔图,下列叙述错误的是(　A　)
A.图中三类生物共同构成了生态系统的一条食物链
B.图中的信息可以体现出生态系统的能量流动具有逐级递减的特点
C.该生态系统中“植食动物→肉食动物”的能量传递效率约为20%
D.如果植食动物大量减少,短时间内肉食动物数量减少、浮游植物数量增加
解析:图中三类生物存在多种生物,可构成生态系统的多条食物链;由图可知,营养级越高的生物,能量越少,体现出生态系统的能量流动具有逐级递减的特点;由图可知,该生态系统中“植食动物→肉食动物”的能量传递效率约为20%(800÷4 008×100%≈20%);如果植食动物大量减少,因为植食动物是肉食动物的食物来源,植食动物又以浮游植物为食,因此短时间内肉食动物数量减少、浮游植物数量增加。
8.(台州高二期末)下图是以某森林生态系统在特定时刻统计的相关数据建构的生态金字塔,图中C1、C2分别代表初级消费者和次级消费者。据图分析正确的是(　C　)
A.C1到C2的能量传递效率为25%
B.C2粪便中的能量可被生产者同化利用
C.分解者体内贮藏的能量属于次级生产量
D.图中反映的是各营养级间的生产量关系
解析:能量的传递效率是两个相邻营养级的同化量的比值,图中C1和C2的能量并非同化量,故无法计算两者的能量传递效率;消费者C2粪便中的能量不能被生产者同化利用,只能
被分解者利用;分解者体内贮藏的能量属于生态系统中第二次有机物生产,为次级生产量;生物量是指每个营养级所容纳的有机物质的总干重,图中反映的是各营养级间的生物量关系。
题组四　能量流动的规律在农业生产上的应用
9.如图为桑基鱼塘生态系统内部各成分的关系图。关于该图的分析正确的是(　A　)
A.图中有些箭头不能代表能量的转移方向
B.桑基鱼塘能实现能量在系统中的循环流动
C.塘泥肥桑使泥中的能量流向人类生产生活
D.蚕丝制衣可使能量流向人类,蚕丝中的能量属于消费者流向下一营养级的能量
解析:图中有些箭头不能代表能量的转移方向,如塘泥→桑,因为植物从土壤中吸收无机盐和水,不能直接吸收有机物;能量流动是单向的,不能循环,塘泥肥桑使泥中的物质流向桑,但能量没有流向桑,塘泥中有机物的能量被分解者利用,没有流向人类生产生活;蚕丝制衣使能量流向人类的生产生活,但此时人不属于蚕的下一营养级,所以蚕丝中的能量属于未利用的能量。
综合提升练
10.(衢州高二质量检测)某捕食食物链中,甲、乙、丙三种生物分别属于该食物链第一、
第二和第三营养级,其中乙为哺乳动物。下列叙述正确的是(　A　)
A.乙生物可同化的能量决定了该食物链的形成
B.甲的生物量越大,甲到乙的能量传递效率就越高
C.对乙进行阉割育肥处理,可提高甲到乙的能量传递效率
D.丙是否为变温动物,会影响乙到丙的能量传递效率
解析:乙生物可同化的能量决定了乙以及以乙为食的生物的数量,即决定了该食物链的形成;能量传递效率约为10%,不会因为甲的生物量越大,甲到乙的能量传递效率就越高;对乙进行阉割育肥处理不会提高能量传递效率,但可以提高能量利用率;能量传递效率与丙是否为变温动物无关。
11.某生态系统中能量在3个营养级之间流动的情况如下图。下列叙述错误的是(　A　)
A.若B摄入的能量比例增大,则A→B的能量传递效率增大,B的同化效率(同化量/摄入量)增大
B.若B未消化利用的比例增大,不改变B→C的能量传递效率,但A→B的能量传递效率
减小
C.若B呼吸的能量比例增大,不改变A→B的能量传递效率,但B的生长效率(生长量/同化量)减小
D.若该生态系统为海洋生态系统,A为生产者,则流向分解者的能量比例通常小于陆地生态系统
解析:A→B的能量传递效率不会随着B的摄入量增大而增大,一般增大的是能量利用率;若B未消化利用的比例增大,根据公式同化量=摄入量-粪便量可知,B营养级的同化量减少,A营养级同化量不变,则A→B的能量传递效率减小;由公式同化量=呼吸作用散失量+用于生长、发育和繁殖的量可知,若B呼吸的能量比例增大,不改变A→B的能量传递效率,则B营养级的同化量不变,用于生长、发育和繁殖的量减少,那么B的生长效率(生长量/同化量)减小;若该生态系统为海洋生态系统,由于环境特殊,部分消费者排放的代谢废物漂浮在水中,这时大概率会被其他消费者摄入并利用,总体上流向分解者的能量比例通常会小于陆地生态系统。
12.(湖州期末)如图是某生态农场的能量流动过程示意图,其中a～j表示能量值(单位相同)、甲～丁表示生态系统的生物成分。下列叙述错误的是(　A　)
A.乙粪便中的能量属于a
B.图中的次级生产者有乙、丙和丁
C.各营养级细胞呼吸散失的能量分别用b、d、i表示
D.第二营养级到第三营养级的能量传递效率是f/(c+g)×100%
解析:乙的能量来源除了甲以外还有外界有机物,故乙粪便中的能量属于甲的同化量及来自外界有机物的能量g;分析题图,甲～丁表示生态系统的生物成分,甲为生产者,乙为初级消费者,丙为次级消费者,丁为分解者,其中乙、丙和丁属于次级生产者;b为甲呼吸作用散失的能量,d为乙呼吸作用散失的能量,i为丙呼吸作用散失的能量,即各营养级细胞呼吸散失的能量分别用b、d、i表示;乙为第二营养级,丙为第三营养级,能量传递效率为相邻营养级同化量之比,但这是人工生态系统,第二营养级有有机物的输入,故第二营养级到第三营养级的能量传递效率是f/(c+g)×100%。
13.(绍兴期末)下图表示生物体的同化量在三个主要生命活动间分配的四种情况:①用于与其他物种争夺相同资源所消耗的能量,②用于避免被捕食者捕食所需的能量;③用于产生下一代所消耗的能量。下列说法错误的是(　D　)
A.生物体的同化量包括用于自身生长、繁殖的能量和呼吸作用消耗的能量
B.最可能出现在群落演替早期的是情况甲,该种群的种群密度呈增大趋势
C.与其他生物的竞争、捕食越激烈,种群用于繁殖的能量比例就越小
D.为防治农田鼠害,可引入天敌,使鼠的能量分配向情况乙转变
解析:生物体的同化量由自身生长、繁殖的能量和呼吸作用消耗的能量两部分组成;群落演替早期,一般物种数目少,最可能出现在群落演替早期的是情况甲,低竞争低捕食,导致种群用于繁殖的能量比例较大,所以该种群的种群密度呈增大趋势;与其他生物的竞争、捕食越激烈,用于竞争、捕食的能量就越多,种群用于繁殖的能量比例就越小;为防治农田鼠害,可引入天敌,从而降低鼠的环境容纳量,使种群用于繁殖的能量比例减少,使鼠的能量分配向情况丙(用于避免被捕食所需的能量比例最大)转变。
14.(杭州四校联考)图1是某生态系统的部分生物关系示意图。图2是图1生态系统中某两个营养级(甲、乙)的能量流动示意图。请回答下列问题。
(1)图1的食物网中含有　　　　　　　和　　　　　　　　两种食物链。大型真菌属于生态系统成分中的　　　　　　 　　　　。杂食性鸟从蝗虫获得的能量一般比从蜘蛛获得的　　 　。
(2)由于乔木的遮挡程度不同,导致了不同区域地表的草本植物、真菌等生物种类和数量有一定差异,地表生物的这种区域差异分布体现了群落具有　　　　　 　结构。该群落从苔藓阶段演替到草本阶段时,乔木不能生长的原因是　 　　　　　 　　　,而顶极群落为草原的群落中,乔木不能生长的主要原因是　 　 。
(3)图2中a～f表示能量值,其中f、a分别是甲、乙同化的能量。乙粪便中的残渣被分解者分解的能量包含在　　　　　　　　(填图2中字母)中,乙用于自身生长、发育和繁殖的能量可表示为　　　　　　　　(用图2中字母和计算符号表示)。为了恢复乙的种群,在a同化量的基础上通过人工投放饲料,乙又多同化了部分能量g,则甲营养级到乙营养级的能量传递效率为　　　　　　　　　　(用图2中字母和计算符号表示)。
解析:(1)图1中包含从生产者起始的捕食食物链,也包含以现成有机物为起点的腐食食物链;大型真菌从有机碎屑中获得能量,属于生态系统成分中的分解者;杂食性鸟从蝗虫获取能量时属于第三营养级,从蜘蛛获取能量时属于第四营养级,故从蝗虫获得的能量一般比从蜘蛛获得的多。
(2)题述原因导致地表生物的区域差异分布体现了群落的水平结构。乔木的生长需要一定的土壤条件,群落从苔藓阶段演替到草本阶段时,土壤还不够厚,不适合乔木生长;顶极群落为草原的群落,主要分布在半干旱地区,降雨量少,水分不足,而乔木生长需要大量水分。
(3)乙粪便中的残渣被分解者分解的能量不属于乙的同化量,属于乙上一个营养级甲的同化量,即包含在c中。生物用于自身生长、发育和繁殖的能量等于同化量减去呼吸量,即乙用于自身生长、发育和繁殖的能量可表示为a-b;甲营养级到乙营养级的能量传递效率等于乙的同化量a比甲的同化量f,不包括乙获得的人工投放饲料的能量,即为a/f×100%。
答案:(1)捕食食物链　腐食食物链　分解者　多
(2)水平　土壤还不够厚,不适合乔木生长　草原主要分布在半干旱地区,而乔木生长需要大量水分
(3)c　a-b　a/f×100%第三节　生态系统中的能量单向递减流动
学习目标
1.阐明初级生产量是生态系统的基石。
2.举例说明生态系统的能量流动包括能量输入、传递和散失的过程。
3.举例说明能量在生态系统中沿食物链单向流动、逐级递减。
4.阐明生态系统中的能量流动呈金字塔形。
5.概述人类将生态系统中的能量流动规律应用于农业生产。
一、初级生产量是生态系统的基石
1.初级生产量
(1)概念:指绿色植物通过光合作用所固定的能量或所合成的有机物质,单位为J/(m2·a)或 g/(m2·a)。
(2)作用:所有的消费者和分解者都直接或间接地利用初级生产量为生,因此初级生产量是生态系统的基石。
2.净初级生产量
(1)概念:在初级生产量中,有一部分被植物的呼吸(R)所消耗,剩下的用于植物的生长和繁殖的部分。
(2)关系:总初级生产量=净初级生产量+呼吸消耗量。
(3)特点。
①由于净初级生产量用于植物的生长和繁殖,当总初级生产量大于植物的呼吸消耗时,生物量(干重)增加;当总初级生产量小于或等于植物的呼吸消耗时,生物量减少或不变。
②不同生态系统的净初级生产量存在很大差异,在陆地生态系统中热带雨林的净初级生产量是最高的。温带常绿林、落叶阔叶林、北方针叶林、草原和荒漠的净初级生产量依次减少。海洋面积虽然比陆地大一倍,但其年净初级生产总量仅约为陆地的一半。
③陆地生态系统的初级生产量具有垂直变化特征,森林中,乔木的初级生产量最高,灌木次之,草本植物更低。
④初级生产量随群落的演替而逐渐增加,但当群落演替到顶极时,群落的能量输入与输出、生产量和呼吸消耗量达到平衡。
3.次级生产量
(1)概念:在生态系统中属于第二次的有机物生产,其生产的有机物或固定的能量就称为次级生产量,单位是g/(m2·a)或J/(m2·a)。
(2)总次级生产量:被次级生产者所同化的总能量。
(3)净次级生产量:总次级生产量中的一部分用于次级生产者的呼吸,最终将以热能的形式散失;剩下的一部分即为净次级生产量,用于次级生产者的生长和繁殖。
(4)特点:在海洋生态系统中,植食动物利用藻类的效率大大高于陆地动物利用植物的效率。因此,海洋的年净初级生产总量虽然只有陆地的年净初级生产总量的一半,但海洋的净次级生产总量相当于陆地净次级生产总量的 3倍多。
【易错判断】
(1)陆地生态系统的总初级生产量随着纬度的增加而升高。(　×　)
提示:随着纬度的增加气温逐渐降低,会影响光合作用的效率,使总初级生产量降低。
(2)顶极群落的净初级生产量通常大于同类型的非顶极群落。(　×　)
提示:当群落演替到顶极时,虽然总初级生产量接近最大,但此时的呼吸消耗量也达到了最大值,并几乎与总初级生产量相等,因此净初级生产量反而最小。
(3)在总次级生产量相等且时间相等的情况下,恒温动物的净次级生产量大于变温动物的净次级生产量。(　×　)
提示:净次级生产量=总次级生产量-呼吸消耗量,恒温动物的呼吸消耗量大于变温动物,所以恒温动物的净次级生产量小于变温动物的净次级生产量。
(4)生产者的生物量就是净初级生产量。(　×　)
提示:净初级生产量在某一调查时刻前的积累量才是生产者的生物量。
二、生态系统的能量流动包括能量输入、传递和散失的过程
1.能量流动的过程
2.能量流动的研究层次
(1)食物链层次:测定食物链每一个环节上的能量值。
(2)生态系统层次:把每个物种都归属于一个特定的营养级中(依据该物种主要食性),然后精确地测定每一个营养级能量的输入值和输出值。
三、能量在生态系统中沿食物链单向流动、逐级递减
1.能量流动的特点
是单向的和逐级递减的,生态系统必须不断地从外界获得能量才能维持其正常功能。
2.能量的传递效率
指营养级之间或食物链不同环节之间能量传递的百分比,一般可通过林德曼效率计算而获得,计算公式为林德曼效率=×100%。
四、生态系统中的能量流动呈金字塔形
1.能量在流动过程中,随着营养级的增加而呈现逐渐减少的趋势,因此能量的流动呈现下宽上窄的金字塔形。
2.能量金字塔绝不会出现倒金字塔形,因为生产者所固定的能量一定大于以取食生产者为生的植食动物所同化的能量,同样肉食动物所同化的能量也绝对不会大于它们所捕食的植食动物。
3.一般情况下,陆生生态系统各营养级之间大约只有10%的能量能够传递到下一个营养级,而在海洋生态系统中会大于10%,但能量的递减规律是不变的。
【易错判断】
(1)各营养级生物通过呼吸作用所产生的热能不能再被生物群落利用,因此能量不可循环。(　√　)
(2)能量利用率不等于能量传递效率,能量传递效率在相邻两个营养级之间大约只有10%,这是不能改变的。(　√　)
(3)在人工生态系统中,能量金字塔也不可能出现倒置现象。(　×　)
提示:在人工生态系统中,若人为给第二营养级投喂饲料,则第二营养级含有的能量可能会大于第一营养级,出现能量金字塔的倒置现象。
(4)生态金字塔中每个营养级的生物一定属于同一条食物链。(　×　)
提示:生态金字塔中每个营养级的生物不一定属于同一条食物链。
(5)测定主要食物链各环节的能量值,可构建生态系统的能量金字塔。(　×　)
提示:各营养级之间的能量关系组成生态系统的能量金字塔,因此测定各个营养级的能量值可构建生态系统的能量金字塔。
任务1　阐明初级生产量是生态系统的基石
1.阅读教材相关内容,列表比较生物量和净生产量。
项目 生物量 净生产量
定义 某一特定时刻,单位面积或单位体积内实际存在的有机物质的鲜重或干重总量 每年单位面积或单位体积内生产者积累的有机物质的鲜重或干重
单位 J/m2或g/m2 J/(m2·a)或g/(m2·a)
关系 生物量是净生产量在某一调查时刻前的积累量, 净生产量
2.阅读教材相关内容,列表比较初级生产量和次级生产量。
项目 初级生产量 次级生产量
能量来源 太阳能 植物生产的有 机物中的化学能
生产生物 绿色植物 次级生产者
描述单位 g/(m2·a)或J/(m2·a)
联系 ①次级生产量的能量来源于初级生产量;②初级生产量和次级生产量的能量均最终来源于太阳能
迁移应用
1.(百校联考)下列关于生产量的叙述,正确的是(　B　)
A.绿色植物叶绿体制造的有机物属于净初级生产量
B.蜣螂通过食用粪便制造的有机物属于次级生产量
C.海洋生态系统的初级生产量少于陆地主要是因为海洋植物群落水平结构简单
D.陆地生态系统的次级生产量少于海洋主要是因为陆生植物繁殖慢
解析:净初级生产量=总初级生产量-呼吸消耗量,故绿色植物叶绿体制造的有机物属于总初级生产量;次级生产量是指次级生产者即消费者和分解者靠消耗初级生产量制造的有机物或能量,故蜣螂通过食用粪便制造的有机物属于次级生产量;海洋生态系统的初级生产量少于陆地主要是因为陆地绿色植物种类齐全、数量较大,其初级生产量远大于海洋;陆地生态系统的次级生产量少于海洋主要是因为陆地动物利用植物的效率远低于海洋中植食动物利用藻类的效率。
2.下列有关群落及其生产量、生物量的叙述,错误的是(　C　)
A.群落的总初级生产量用于自养生物的呼吸消耗和生长发育繁殖
B.群落中生产者的生物量可能小于消费者的生物量
C.顶极群落的生物组成和生物量不再发生变化
D.陆地顶极群落的能量主要沿着腐食食物链流动
解析:群落的总初级生产量中,有一部分被自养生物自身的呼吸所消耗,剩下的用于自养生物的生长和繁殖;生物量金字塔有时有倒置的情况,例如,海洋生态系统中,生产者(主要是单细胞藻类)的个体很小,生活史很短,某一时刻调查的生物量,常低于浮游动物的生物量;顶极群落的生物组成和生物量处于动态平衡状态;陆地顶极群落食物链以腐食食物链为主,其能量流动的主要渠道是腐食食物链。
任务2　举例说明生态系统的能量流动包括能量输入、传递和散失的
过程,以及能量在生态系统中沿食物链单向流动、逐级递减
1.结合教材中赛达伯格湖能量沿营养级流动的定量分析,构建某营养级同化的总能量的流动模型。
2.结合下图某生态系统中部分能量流动示意图(其中字母代表能量),分析回答相关问题。
(1)分析图示可知,a表示流经该生态系统的总能量,b表示初级消费者(第二营养级)的摄入量,c表示初级消费者(第二营养级)的同化量,d表示初级消费者(第二营养级)用于自身生长、发育和繁殖的能量。
(2)能量在第一和第二营养级间的传递效率是(b-h)/a×100%。
(3)图示说明能量单向流动,其原因是①能量流动是沿食物链进行的,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,因此能量流动无法循环。
素养提升
能量传递效率与能量利用率的区别
(1)能量传递效率。
①含义:生态系统中营养级之间或食物链不同环节之间能量传递的百分比。
②计算公式。
能量传递效率=×100%。
(2)能量利用率。
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,从而提高能量利用率。
迁移应用
3.(舟山高二期末)我国是世界上草原资源最丰富的国家之一,草原总面积近4亿公顷。
下图表示某草原生态系统中部分生物的营养关系及同化的能量值。下列叙述正确的是(　C　)
A.该草原生态系统通常以捕食食物链为主
B.与昆虫相比,鼠用于生长、发育和繁殖的能量在同化量中的比值更大
C.从第二个营养级到第三个营养级的能量传递效率约为12.5%
D.若该地受到DDT污染,食虫鸟体内DDT浓度最高
解析:该生态系统为陆地生态系统,以腐食食物链为主;与昆虫相比,鼠需要通过呼吸作用释放的热能维持机体体温相对稳定,其同化的能量中用于生长、发育和繁殖的能量占比较小;从第二个营养级到第三个营养级的能量传递效率是(3.0+1.0)÷(17.0+15.0)×100%=12.5%;营养级越高的生物(越靠近食物链的末端),体内所积累的有毒物质越多(富集),猛禽营养级最高,其体内DDT浓度最高。
4.(杭州S9联盟高二期中)下图是某生态系统中两个营养级(甲、乙)的能量流动示意图,其中字母a～e表示能量值。下列叙述错误的是(　C　)
A.甲到乙的能量传递效率为×100%
B.乙中通过呼吸作用散失的能量b不能再被生产者固定
C.乙粪便中食物残渣的能量包含在d中
D.乙用于生长、发育和繁殖的能量可表示为a-b
解析:甲到乙的能量传递效率=乙的同化量/甲的同化量×100%=a/(a+c+e)×100%;乙中通过呼吸作用散失的热能不能再被生产者所利用;乙粪便中的能量属于乙的摄入量,是乙没有消化、吸收的能量,因此不是乙的同化量而是甲同化的能量中流向分解者的一部分,故乙粪便中食物残渣的能量不包含在d中;乙同化的能量一部分用于呼吸消耗,一部分用于自身生长、发育、繁殖,图中a为乙的同化量,b为乙呼吸作用消耗的能量,所以乙用于自身生长、发育、繁殖的能量为a-b。
5.(湖州高二期末)某生态系统含有三个营养级,受破坏后为了尽快恢复,人们向第二营养级、第三营养级分别补偿输入了3.3×103 kJ·m-2·a-1、5.6×103 kJ·m-2·a-1的能量。该生态系统中各营养级能量流动如下表(单位:×103 kJ·m-2·a-1)。下列叙述正确的是(　C　)
营养级 第一营养级 第二营养级 第三营养级
同化量 579 X Y
呼吸作用散失 133 37.6 9.7
未被利用 328 41.3 10
流入分解者 19 5.4 3.9
A.X、Y的数值分别为99、18
B.该生态系统的次级生产者是第二营养级和第三营养级的生物
C.第二营养级到第三营养级的能量传递效率约为17.6%
D.由第二营养级流入分解者的能量是第二营养级生物遗体残骸中的能量
解析:某一营养级的同化量=该营养级呼吸作用消耗的能量+该营养级用于生长、发育和繁殖的能量,某营养级用于生长、发育和繁殖的能量=流入下一营养级的能量+流向分解者的能量+未被利用的能量;分析题表中的数据,第三营养级同化量Y=(9.7+10+3.9)×103 kJ·m-2·a-1=
23.6×103 kJ·m-2·a-1,人们向第三营养级补偿输入了 5.6×103 kJ·m-2·a-1,则第二营养级流入第三营养级的能量为(23.6-5.6)×103 kJ·m-2·a-1=18×103 kJ·m-2·a-1,第二营养级的同化量 X=(37.6+41.3+5.4+18)×103 kJ·m-2·a-1=102.3×103 kJ·m-2·a-1,故X、Y的数值分别为102.3、23.6;次级生产者是指消费者和分解者,故该生态系统的次级生产者是第二营养级、第三营养级的生物和分解者;第二营养级到第三营养级的能量传递效率等于第三营养级的同化量除以第二营养级的同化量,由A项分析可知,第二营养级的同化量为102.3×103 kJ·m-2·a-1,第二营养级流入第三营养级的能量为18×103 kJ·m-2·a-1,故第二营养级到第三营养级的能量传递效率为 18/102.3×100%≈17.6%;由第二营养级流入分解者的能量是第二营养级生物遗体残骸中的能量和第三营养级粪便中的能量。
课堂小结
素养测练
对点达标练
题组一　生态系统的初级生产量和次级生产量
1.下列关于生态系统中的生产量和生物量的说法,正确的是(　B　)
A.海洋的初级生产量约为陆地的一半,但净初级生产量相当于陆地的三倍多
B.通过对种群生物量的计算,可推测不同种群在生态系统中的相对重要性
C.异养生物是各种消费者的总和,其同化量与呼吸消耗量的差值即为次级生产量
D.低温条件下恒温动物与变温动物相比,其净次级生产量/同化量的值一般较大
解析:海洋的年净初级生产总量是陆地的一半,但是海洋的净次级生产总量却相当于陆地净次级生产总量的三倍多,原因是海洋中植食动物利用藻类的效率比陆地动物利用植物的效率高;通过计算生物量,可以反映出种群的相对大小关系和所处营养级的位置,在一定程度上可以反映不同种群在生态系统中的相对重要性;异养生物包括消费者和分解者,其同化量与呼吸消耗量的差值为净次级生产量;低温条件下恒温动物需要通过呼吸作用产生更多热量用于维持体温,与变温动物相比,其净次级生产量/同化量的值一般较小。
2.下列关于生态系统中生产量和生物量的叙述,正确的是(　C　)
A.并非所有消费者和分解者都直接或间接依赖初级生产量为生
B.总初级生产量减去用于呼吸和繁殖的消耗量即净初级生产量
C.当群落演替到顶极群落时,若无外力干扰,群落的生物量不再增加
D.通过动物净次级生产量的计算,可以推测各类动物在生态系统中的相对重要性
解析:所有消费者和分解者都直接或间接依赖初级生产量为生;总初级生产量=净初级生产量(用于植物的生长和繁殖)+呼吸消耗量;顶极群落不再演替,处于平衡状态,只要没有外力干扰,它将永远保持原状,它的净生产量为0,生物量不再增加;通过动物生物量的计算,可以推测各类动物在生态系统中的相对重要性,净次级生产量是反映生物单位时间的状况,生物量是反映生物从出生到现在一直以来在系统中的状况,净次级生产量不能反映生物在生态系统中的相对重要性。
题组二　生态系统的能量流动的过程和特点
3.(宁波期末)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之间的关系是(　B　)
A.b>a+c B.a>b+c
C.c>a+b D.a=b+c
解析:若生产者所固定的能量值为a,生产者固定的能量包括四个去路:自身呼吸、流入初级消费者、流入分解者、未被利用,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。
4.下列关于生态系统能量流动的叙述,正确的是(　D　)
A.稳定的生态系统不需要从外界输入能量
B.每个营养级所同化的能量都包括自身呼吸消耗、流入下一营养级、分解者分解、未被利用4个方向
C.屎壳郎以羊的粪便为食,说明羊同化的能量有部分流入屎壳郎
D.照射到生产者上的太阳能没有被全部固定
解析:稳定的生态系统不需要从外界输入物质,但需持续不断地输入能量;除最高营养级没有流向下一营养级外,其他营养级同化的能量都包括自身呼吸消耗、流入下一营养级、分解者分解和未被利用4个方向;羊的粪便中的能量属于草同化的能量;植物只能把照射到植物体上太阳能的很少一部分转化为化学能储存下来。
5.生态系统的能量流动具有逐级递减的特点,其原因不可能是(　B　)
A.各营养级自身呼吸作用消耗
B.在生态系统中一种生物往往被多种生物捕食
C.被摄食后有部分未被同化
D.各营养级总有一部分未被下一营养级摄食
解析:各营养级自身呼吸作用消耗是生态系统能量流动逐级递减的原因之一;在生态系统中一种生物往往被多种生物捕食不是生态系统能量流动逐级递减的原因;各营养级生物被摄食后有部分未被同化是生态系统能量流动逐级递减的原因之一;各营养级总有一部分未被下一营养级摄食也是生态系统能量流动逐级递减的原因之一。
6.(金华联考)下图为某生态系统中能量流动示意图,数字1、2代表第一个、第二个营养级,字母代表各种能量,其中A指呼吸作用,C流向分解者。下列叙述错误的是(　C　)
A.植食动物粪便中所含的能量应该属于C1
B.植食动物的净次级生产量是B2+C2+D2
C.B2是第二个营养级未利用的能量,即用于自身生长和繁殖的能量
D.第一个和第二个营养级之间的能量传递效率为D1/W×100%
解析:植食动物粪便中所含的能量属于上一个营养级同化的能量中流向分解者的能量,即C1;图中D1表示第二个营养级(植食动物)的同化量,其中 A表示呼吸作用,则植食动物的净次级生产量是B2+C2+D2,W表示第一个营养级的同化量,第一个和第二个营养级之间的能量传递效率为D1/W×100%;图中第二个营养级用于自身生长和繁殖的能量=B2+C2+D2,其中B2表示其未被利用的能量。
题组三　生态系统中的能量流动呈金字塔形
7.如图为某生态系统的能量金字塔图,下列叙述错误的是(　A　)
A.图中三类生物共同构成了生态系统的一条食物链
B.图中的信息可以体现出生态系统的能量流动具有逐级递减的特点
C.该生态系统中“植食动物→肉食动物”的能量传递效率约为20%
D.如果植食动物大量减少,短时间内肉食动物数量减少、浮游植物数量增加
解析:图中三类生物存在多种生物,可构成生态系统的多条食物链;由图可知,营养级越高的生物,能量越少,体现出生态系统的能量流动具有逐级递减的特点;由图可知,该生态系统中“植食动物→肉食动物”的能量传递效率约为20%(800÷4 008×100%≈20%);如果植食动物大量减少,因为植食动物是肉食动物的食物来源,植食动物又以浮游植物为食,因此短时间内肉食动物数量减少、浮游植物数量增加。
8.(台州高二期末)下图是以某森林生态系统在特定时刻统计的相关数据建构的生态金字塔,图中C1、C2分别代表初级消费者和次级消费者。据图分析正确的是(　C　)
A.C1到C2的能量传递效率为25%
B.C2粪便中的能量可被生产者同化利用
C.分解者体内贮藏的能量属于次级生产量
D.图中反映的是各营养级间的生产量关系
解析:能量的传递效率是两个相邻营养级的同化量的比值,图中C1和C2的能量并非同化量,故无法计算两者的能量传递效率;消费者C2粪便中的能量不能被生产者同化利用,只能
被分解者利用;分解者体内贮藏的能量属于生态系统中第二次有机物生产,为次级生产量;生物量是指每个营养级所容纳的有机物质的总干重,图中反映的是各营养级间的生物量关系。
题组四　能量流动的规律在农业生产上的应用
9.如图为桑基鱼塘生态系统内部各成分的关系图。关于该图的分析正确的是(　A　)
A.图中有些箭头不能代表能量的转移方向
B.桑基鱼塘能实现能量在系统中的循环流动
C.塘泥肥桑使泥中的能量流向人类生产生活
D.蚕丝制衣可使能量流向人类,蚕丝中的能量属于消费者流向下一营养级的能量
解析:图中有些箭头不能代表能量的转移方向,如塘泥→桑,因为植物从土壤中吸收无机盐和水,不能直接吸收有机物;能量流动是单向的,不能循环,塘泥肥桑使泥中的物质流向桑,但能量没有流向桑,塘泥中有机物的能量被分解者利用,没有流向人类生产生活;蚕丝制衣使能量流向人类的生产生活,但此时人不属于蚕的下一营养级,所以蚕丝中的能量属于未利用的能量。
综合提升练
10.(衢州高二质量检测)某捕食食物链中,甲、乙、丙三种生物分别属于该食物链第一、
第二和第三营养级,其中乙为哺乳动物。下列叙述正确的是(　A　)
A.乙生物可同化的能量决定了该食物链的形成
B.甲的生物量越大,甲到乙的能量传递效率就越高
C.对乙进行阉割育肥处理,可提高甲到乙的能量传递效率
D.丙是否为变温动物,会影响乙到丙的能量传递效率
解析:乙生物可同化的能量决定了乙以及以乙为食的生物的数量,即决定了该食物链的形成;能量传递效率约为10%,不会因为甲的生物量越大,甲到乙的能量传递效率就越高;对乙进行阉割育肥处理不会提高能量传递效率,但可以提高能量利用率;能量传递效率与丙是否为变温动物无关。
11.某生态系统中能量在3个营养级之间流动的情况如下图。下列叙述错误的是(　A　)
A.若B摄入的能量比例增大,则A→B的能量传递效率增大,B的同化效率(同化量/摄入量)增大
B.若B未消化利用的比例增大,不改变B→C的能量传递效率,但A→B的能量传递效率
减小
C.若B呼吸的能量比例增大,不改变A→B的能量传递效率,但B的生长效率(生长量/同化量)减小
D.若该生态系统为海洋生态系统,A为生产者,则流向分解者的能量比例通常小于陆地生态系统
解析:A→B的能量传递效率不会随着B的摄入量增大而增大,一般增大的是能量利用率;若B未消化利用的比例增大,根据公式同化量=摄入量-粪便量可知,B营养级的同化量减少,A营养级同化量不变,则A→B的能量传递效率减小;由公式同化量=呼吸作用散失量+用于生长、发育和繁殖的量可知,若B呼吸的能量比例增大,不改变A→B的能量传递效率,则B营养级的同化量不变,用于生长、发育和繁殖的量减少,那么B的生长效率(生长量/同化量)减小;若该生态系统为海洋生态系统,由于环境特殊,部分消费者排放的代谢废物漂浮在水中,这时大概率会被其他消费者摄入并利用,总体上流向分解者的能量比例通常会小于陆地生态系统。
12.(湖州期末)如图是某生态农场的能量流动过程示意图,其中a～j表示能量值(单位相同)、甲～丁表示生态系统的生物成分。下列叙述错误的是(　A　)
A.乙粪便中的能量属于a
B.图中的次级生产者有乙、丙和丁
C.各营养级细胞呼吸散失的能量分别用b、d、i表示
D.第二营养级到第三营养级的能量传递效率是f/(c+g)×100%
解析:乙的能量来源除了甲以外还有外界有机物,故乙粪便中的能量属于甲的同化量及来自外界有机物的能量g;分析题图,甲～丁表示生态系统的生物成分,甲为生产者,乙为初级消费者,丙为次级消费者,丁为分解者,其中乙、丙和丁属于次级生产者;b为甲呼吸作用散失的能量,d为乙呼吸作用散失的能量,i为丙呼吸作用散失的能量,即各营养级细胞呼吸散失的能量分别用b、d、i表示;乙为第二营养级,丙为第三营养级,能量传递效率为相邻营养级同化量之比,但这是人工生态系统,第二营养级有有机物的输入,故第二营养级到第三营养级的能量传递效率是f/(c+g)×100%。
13.(绍兴期末)下图表示生物体的同化量在三个主要生命活动间分配的四种情况:①用于与其他物种争夺相同资源所消耗的能量,②用于避免被捕食者捕食所需的能量;③用于产生下一代所消耗的能量。下列说法错误的是(　D　)
A.生物体的同化量包括用于自身生长、繁殖的能量和呼吸作用消耗的能量
B.最可能出现在群落演替早期的是情况甲,该种群的种群密度呈增大趋势
C.与其他生物的竞争、捕食越激烈,种群用于繁殖的能量比例就越小
D.为防治农田鼠害,可引入天敌,使鼠的能量分配向情况乙转变
解析:生物体的同化量由自身生长、繁殖的能量和呼吸作用消耗的能量两部分组成;群落演替早期,一般物种数目少,最可能出现在群落演替早期的是情况甲,低竞争低捕食,导致种群用于繁殖的能量比例较大,所以该种群的种群密度呈增大趋势;与其他生物的竞争、捕食越激烈,用于竞争、捕食的能量就越多,种群用于繁殖的能量比例就越小;为防治农田鼠害,可引入天敌,从而降低鼠的环境容纳量,使种群用于繁殖的能量比例减少,使鼠的能量分配向情况丙(用于避免被捕食所需的能量比例最大)转变。
14.(杭州四校联考)图1是某生态系统的部分生物关系示意图。图2是图1生态系统中某两个营养级(甲、乙)的能量流动示意图。请回答下列问题。
(1)图1的食物网中含有　　　　　　　和　　　　　　　　两种食物链。大型真菌属于生态系统成分中的　　　　　　 　　　　。杂食性鸟从蝗虫获得的能量一般比从蜘蛛获得的　　 　。
(2)由于乔木的遮挡程度不同,导致了不同区域地表的草本植物、真菌等生物种类和数量有一定差异,地表生物的这种区域差异分布体现了群落具有　　　　　 　结构。该群落从苔藓阶段演替到草本阶段时,乔木不能生长的原因是　 　　　　　 　　　,而顶极群落为草原的群落中,乔木不能生长的主要原因是　 　 。
(3)图2中a～f表示能量值,其中f、a分别是甲、乙同化的能量。乙粪便中的残渣被分解者分解的能量包含在　　　　　　　　(填图2中字母)中,乙用于自身生长、发育和繁殖的能量可表示为　　　　　　　　(用图2中字母和计算符号表示)。为了恢复乙的种群,在a同化量的基础上通过人工投放饲料,乙又多同化了部分能量g,则甲营养级到乙营养级的能量传递效率为　　　　　　　　　　(用图2中字母和计算符号表示)。
解析:(1)图1中包含从生产者起始的捕食食物链,也包含以现成有机物为起点的腐食食物链;大型真菌从有机碎屑中获得能量,属于生态系统成分中的分解者;杂食性鸟从蝗虫获取能量时属于第三营养级,从蜘蛛获取能量时属于第四营养级,故从蝗虫获得的能量一般比从蜘蛛获得的多。
(2)题述原因导致地表生物的区域差异分布体现了群落的水平结构。乔木的生长需要一定的土壤条件,群落从苔藓阶段演替到草本阶段时,土壤还不够厚,不适合乔木生长;顶极群落为草原的群落,主要分布在半干旱地区,降雨量少,水分不足,而乔木生长需要大量水分。
(3)乙粪便中的残渣被分解者分解的能量不属于乙的同化量,属于乙上一个营养级甲的同化量,即包含在c中。生物用于自身生长、发育和繁殖的能量等于同化量减去呼吸量,即乙用于自身生长、发育和繁殖的能量可表示为a-b;甲营养级到乙营养级的能量传递效率等于乙的同化量a比甲的同化量f,不包括乙获得的人工投放饲料的能量,即为a/f×100%。
答案:(1)捕食食物链　腐食食物链　分解者　多
(2)水平　土壤还不够厚,不适合乔木生长　草原主要分布在半干旱地区,而乔木生长需要大量水分
(3)c　a-b　a/f×100%(共35张PPT)
第三章 生态系统
第三节
生态系统中的能量单向递减流
动
学习目标
1.阐明初级生产量是生态系统的基石。
2.举例说明生态系统的能量流动包括能量输入、传递和散失的过程。
3.举例说明能量在生态系统中沿食物链单向流动、逐级递减。
4.阐明生态系统中的能量流动呈金字塔形。
5.概述人类将生态系统中的能量流动规律应用于农业生产。
知识梳理
一、初级生产量是生态系统的基石
1.初级生产量
（1）概念：指__________通过光合作用所固定的能量或所合成的有机物
质，单位为或 。
（2）作用：所有的消费者和分解者都直接或间接地利用初级生产量为生，
因此初级生产量是生态系统的基石。
2.净初级生产量
（1）概念：在初级生产量中，有一部分被植物的呼吸 所消耗，剩下的
用于植物的生长和繁殖的部分。
（2）关系：总初级生产量 _________________________。
绿色植物
净初级生产量呼吸消耗量
（3）特点。
①由于净初级生产量用于植物的生长和繁殖，当总初级生产量大于植物的
呼吸消耗时，生物量（干重）______；当总初级生产量小于或等于植物的
呼吸消耗时，生物量______或______。
②不同生态系统的净初级生产量存在很大差异，在陆地生态系统中______
_____的净初级生产量是最高的。温带常绿林、落叶阔叶林、北方针叶林、
草原和荒漠的净初级生产量依次减少。海洋面积虽然比陆地大一倍，但其
年净初级生产总量仅约为陆地的______。
③陆地生态系统的初级生产量具有垂直变化特征，森林中，______的初级
生产量最高，灌木次之，草本植物更低。
④初级生产量随群落的演替而逐渐______，但当群落演替到顶极时，群落
的能量____________、生产量和____________达到平衡。
增加
减少
不变
热带
雨林
一半
乔木
增加
输入与输出
呼吸消耗量
3.次级生产量
（1）概念：在生态系统中属于第二次的有机物生产，其生产的有机物或
固定的能量就称为次级生产量，单位是或 。
（2）总次级生产量：被____________所同化的总能量。
（3）净次级生产量：总次级生产量中的一部分用于次级生产者的呼吸，
最终将以热能的形式散失；剩下的一部分即为净次级生产量，用于______
___________________。
（4）特点：在海洋生态系统中，植食动物利用藻类的效率大大高于陆地
动物利用植物的效率。因此，海洋的年净初级生产总量虽然只有陆地的年
净初级生产总量的一半，但海洋的净次级生产总量相当于陆地净次级生产
总量的 _______。
次级生产者
次级
生产者的生长和繁殖
3倍多
【易错判断】
（1）陆地生态系统的总初级生产量随着纬度的增加而升高。( )
×
提示：随着纬度的增加气温逐渐降低，会影响光合作用的效率，使总初级
生产量降低。
（2）顶极群落的净初级生产量通常大于同类型的非顶极群落。( )
×
提示：当群落演替到顶极时，虽然总初级生产量接近最大，但此时的呼吸
消耗量也达到了最大值，并几乎与总初级生产量相等，因此净初级生产量
反而最小。
（3）在总次级生产量相等且时间相等的情况下，恒温动物的净次级生产
量大于变温动物的净次级生产量。( )
×
提示：净次级生产量 总次级生产量-呼吸消耗量，恒温动物的呼吸消耗量大
于变温动物，所以恒温动物的净次级生产量小于变温动物的净次级生产量。
（4）生产者的生物量就是净初级生产量。( )
×
提示：净初级生产量在某一调查时刻前的积累量才是生产者的生物量。
二、生态系统的能量流动包括能量输入、传递和散失的过程
1.能量流动的过程
2.能量流动的研究层次
（1）食物链层次：测定食物链每一个______上的能量值。
（2）生态系统层次：把每个物种都归属于一个特定的营养级中
（依据该物种主要食性），然后精确地测定每一个________能量的输入值
和输出值。
环节
营养级
三、能量在生态系统中沿食物链单向流动、逐级递减
1.能量流动的特点
是________和__________的，生态系统必须不断地从外界获得能量才能维
持其正常功能。
2.能量的传递效率
指____________________________之间能量传递的百分比，一般可通过林
德曼效率计算而获得，计算公式为林德曼效率
。
单向的
逐级递减
营养级之间或食物链不同环节
四、生态系统中的能量流动呈金字塔形
1.能量在流动过程中，随着营养级的增加而呈现逐渐减少的趋势，因此能
量的流动呈现__________的金字塔形。
2.能量金字塔绝不会出现倒金字塔形，因为__________________________
_________________________________________，同样肉食动物所同化的
能量也绝对不会大于它们所捕食的植食动物。
3.一般情况下，陆生生态系统各营养级之间大约只有______的能量能够传
递到下一个营养级，而在海洋生态系统中会大于______，但能量的递减规
律是不变的。
下宽上窄
生产者所固定的能量一定大
于以取食生产者为生的植食动物所同化的能量
【易错判断】
（1）各营养级生物通过呼吸作用所产生的热能不能再被生物群落利用，
因此能量不可循环。( )
√
（2）能量利用率不等于能量传递效率，能量传递效率在相邻两个营养级
之间大约只有 ，这是不能改变的。( )
√
（3）在人工生态系统中，能量金字塔也不可能出现倒置现象。( )
×
提示：在人工生态系统中，若人为给第二营养级投喂饲料，则第二营养级
含有的能量可能会大于第一营养级，出现能量金字塔的倒置现象。
（4）生态金字塔中每个营养级的生物一定属于同一条食物链。( )
×
提示：生态金字塔中每个营养级的生物不一定属于同一条食物链。
（5）测定主要食物链各环节的能量值，可构建生态系统的能量金字塔。
( )
×
提示：各营养级之间的能量关系组成生态系统的能量金字塔，因此测定各
个营养级的能量值可构建生态系统的能量金字塔。
任务突破
任务1 阐明初级生产量是生态系统的基石
1.阅读教材相关内容，列表比较生物量和净生产量。
项目 生物量 净生产量
定义 某一特定时刻，单位面积或单位体 积内实际存在的有机物质的鲜重或 干重总量 每年单位面积或单位体积内
生产者积累的有机物质的鲜
重或干重
单位 _____________ ____________ ___________
关系 生物量是净生产量在某一调查时刻前的积累量， 大于0→生物量______ 等于0→生物量______ 小于 0→生物量______
或
或
增加
不变
减少
净生产量
2.阅读教材相关内容，列表比较初级生产量和次级生产量。
项目 初级生产量 次级生产量
能量来源 ________ ___________________________
生产生物 ______植物 ____________
描述单位 或
联系 ①次级生产量的能量来源于初级生产量；②初级生产量和 次级生产量的能量均最终来源于太阳能
太阳能
植物生产的有机物中的化学能
绿色
次级生产者
迁移应用
1.（百校联考）下列关于生产量的叙述，正确的是( )
B
A.绿色植物叶绿体制造的有机物属于净初级生产量
B.蜣螂通过食用粪便制造的有机物属于次级生产量
C.海洋生态系统的初级生产量少于陆地主要是因为海洋植物群落水平结构
简单
D.陆地生态系统的次级生产量少于海洋主要是因为陆生植物繁殖慢
解析：净初级生产量 总初级生产量-呼吸消耗量，故绿色植物叶绿体制
造的有机物属于总初级生产量；次级生产量是指次级生产者即消费者和分
解者靠消耗初级生产量制造的有机物或能量，故蜣螂通过食用粪便制造的
有机物属于次级生产量；海洋生态系统的初级生产量少于陆地主要是因为
陆地绿色植物种类齐全、数量较大，其初级生产量远大于海洋；陆地生态
系统的次级生产量少于海洋主要是因为陆地动物利用植物的效率远低于海
洋中植食动物利用藻类的效率。
2.下列有关群落及其生产量、生物量的叙述，错误的是( )
C
A.群落的总初级生产量用于自养生物的呼吸消耗和生长发育繁殖
B.群落中生产者的生物量可能小于消费者的生物量
C.顶极群落的生物组成和生物量不再发生变化
D.陆地顶极群落的能量主要沿着腐食食物链流动
解析：群落的总初级生产量中，有一部分被自养生物自身的呼吸所消耗，
剩下的用于自养生物的生长和繁殖；生物量金字塔有时有倒置的情况，例
如，海洋生态系统中，生产者（主要是单细胞藻类）的个体很小，生活史
很短，某一时刻调查的生物量，常低于浮游动物的生物量；顶极群落的生
物组成和生物量处于动态平衡状态；陆地顶极群落食物链以腐食食物链为
主，其能量流动的主要渠道是腐食食物链。
任务2 举例说明生态系统的能量流动包括能量输入、传递和散失
的过程，以及能量在生态系统中沿食物链单向流动、逐级递减
1.结合教材中赛达伯格湖能量沿营养级流动的定量分析，构建某营养级同
化的总能量的流动模型。
2.结合下图某生态系统中部分能量流动示意图（其中字母代表能量），分
析回答相关问题。
（1）分析图示可知，___表示流经该生态系统的总能量，___表示初级消费
者（第二营养级）的摄入量，___表示初级消费者（第二营养级）的同化量，
___表示初级消费者（第二营养级）用于自身生长、发育和繁殖的能量。
（2）能量在第一和第二营养级间的传递效率是__________________。
（3）图示说明能量单向流动，其原因是①能量流动是沿食物链进行的，
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__________
的。②各营养级通过______________________不能被生物群落重复利用，
因此能量流动无法循环。
不可逆转
呼吸作用所产生的热能
素养提升
能量传递效率与能量利用率的区别
（1）能量传递效率。
①含义：生态系统中营养级之间或食物链不同环节之间能量传递的百分比。
②计算公式。
能量传递效率。
（2）能量利用率。
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，
从而提高能量利用率。
迁移应用
3.（舟山高二期末）我国是世界上草原
资源最丰富的国家之一，草原总面积
近4亿公顷。下图表示某草原生态系统
中部分生物的营养关系及同化的能量
值。下列叙述正确的是( )
C
A.该草原生态系统通常以捕食食物链为主
B.与昆虫相比，鼠用于生长、发育和繁殖的能量在同化量中的比值更大
C.从第二个营养级到第三个营养级的能量传递效率约为
D.若该地受到污染，食虫鸟体内 浓度最高
解析：该生态系统为陆地生态系统，以腐食食物链为主；与昆虫相比，鼠
需要通过呼吸作用释放的热能维持机体体温相对稳定，其同化的能量中用
于生长、发育和繁殖的能量占比较小；从第二个营养级到第三个营养级的
能量传递效率是 ；营养级
越高的生物（越靠近食物链的末端），体内所积累的有毒物质越多
（富集），猛禽营养级最高，其体内 浓度最高。
4.（杭州 联盟高二期中）下图是某生态系统中两个营养级（甲、乙）的
能量流动示意图，其中字母 表示能量值。下列叙述错误的是( )
C
A.甲到乙的能量传递效率为
B.乙中通过呼吸作用散失的能量 不能再被生产
者固定
C.乙粪便中食物残渣的能量包含在 中
D.乙用于生长、发育和繁殖的能量可表示为
解析：甲到乙的能量传递效率 乙的同化量/甲的同化量
；乙中通过呼吸作用散失的热能不能再
被生产者所利用；乙粪便中的能量属于乙的摄入量，是乙没有消化、吸收
的能量，因此不是乙的同化量而是甲同化的能量中流向分解者的一部分，
故乙粪便中食物残渣的能量不包含在 中；乙同化的能量一部分用于呼吸
消耗，一部分用于自身生长、发育、繁殖，图中为乙的同化量， 为乙
呼吸作用消耗的能量，所以乙用于自身生长、发育、繁殖的能量为 。
5.（湖州高二期末）某生态系统含有三个营养级，受破坏后为了尽快恢复，
人们向第二营养级、第三营养级分别补偿输入了
、 的能量。该生态系统中
各营养级能量流动如下表（单位： ）。下列叙述正确
的是 ( )
营养级 第一营养级 第二营养级 第三营养级
同化量 579
呼吸作用散失 133 37.6 9.7
未被利用 328 41.3 10
流入分解者 19 5.4 3.9
C
A.、 的数值分别为99、18
B.该生态系统的次级生产者是第二营养级和第三营养级的生物
C.第二营养级到第三营养级的能量传递效率约为
D.由第二营养级流入分解者的能量是第二营养级生物遗体残骸中的能量
解析：某一营养级的同化量该营养级呼吸作用消耗的能量 该营养级用
于生长、发育和繁殖的能量，某营养级用于生长、发育和繁殖的能量 流
入下一营养级的能量流向分解者的能量 未被利用的能量；分析题表中
的数据，第三营养级同化量
，
人们向第三营养级补偿输入了 ，则第二营养级流
入第三营养级的能量为
，第二营养级
的同化量 ，
故、 的数值分别为102.3、23.6；次级生产者是指消费者和分解者，故
该生态系统的次级生产者是第二营养级、第三营养级的生物和分解者；第
二营养级到第三营养级的能量传递效率等于第三营养级的同化量除以第二
营养级的同化量，由 项分析可知，第二营养级的同化量为
，第二营养级流入第三营养级的能量为
，故第二营养级到第三营养级的能量传递效率为
；由第二营养级流入分解者的能量是第二营
养级生物遗体残骸中的能量和第三营养级粪便中的能量。
课堂小结

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