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第35讲 生态系统的功能——能量流动
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01知识脑图·核心脉络搭建——梳理专题框架，搭建知识体系
02考点深研·知能分层突破——深挖高频考点，分层突破重难点
基础梳理·自主夯基（13条） 重难突破·考点深研
【考点一】 能量流动的概念解析
【考点二】 能量流经生态系统的过程及意义
【考点三】 生态金字塔
03能力进阶·方法专项提炼——总结解题方法，突破专项难点
【专项突破01】 “拼图法”分析能量流动过程(归纳总结)
【专项突破02】 能量流动的相关计算(规律方法)
04高考精练·专题实战通关——精选高考真题，强化实战应用
【考向一】 生态系统的能量流动过程及意义
【考向二】 生态系统的能量流动有关计算
【考向三】 生态金字塔
知识脑图·核心脉络搭
考点深研·知能分层突破
基础梳理 自主夯基——课前5分钟核心背默
1.生态系统中能量的 、传递 、 和散失的过程， 称为生态系统的能量流动。 2.流经生态系统的总能量是 。 3.流入每个营养级中能量的去路一般有通过① 、②流入下一个营养级、③ 以及④未被利用。若分为两部分则为① ② 。 4.对于某一消费者来说， 同化量= 量- 量 5.能量流动的特点是 。 6.能量在相邻的两个营养级之间的传递效率一般是 。 7.生态金字塔包括 金字塔 、 金字塔和 金字塔。 8.能量金字塔通常是 的金字塔形， 生物量金字塔大多是 的金字塔形。 9.如果一个人的食物有 1/2 来自绿色植物， 1/4 来自小型肉食性动物， 1/4 来自羊肉，那么此人体重每增加 1kg，至少消耗植物 。 10.秸秆用作饲料， 牲畜粪便用于沼气池， 沼气池中的沼渣还可以作为肥料还田。这样就实现了对能量的 ， 从而大大提高 。能量传递效率 （提高/不变/降低）。 11.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 ，使能量 流向 的部分。 12.碳循环的流动形式 ①在生物群落与非生物环境间主要以 的形式进行。 ②在生物群落内以 的形式传递。 13.碳循环图解： a 是 ， b 是 ， c是 ， d 是 ， e 是 。
重难突破 考点深研——要点提炼
考点一 能量流动的概念解析
1.概念：生态系统的能量流动是指生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。 2.能量流动的过程 起点生产者源头光能能量 输入相关生理过程光合作用、化能合成作用总能量生产者固定的太阳能等能量的 传递传递形式有机物传递渠道食物链和食物网能量的 散失相关生理过程呼吸作用形式热能
教材隐性知识： 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有机物中，而另一部分通过生物的呼吸作用以热能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相等（填“相等”或“不相等”）。
考点二 能量流经生态系统的过程及意义
1.第一营养级能量流动 （1）输入：生产者通过光合作用(或化能合成作用)将光能(或化学能)转化为化学能，固定在制造的有机物中。 （2）起点：从生产者固定太阳能(或化学能)开始。 （3）流经生态系统的总能量是生产者固定的能量。 2.第二营养级能量流动过程分析 （1）输入该营养级的总能量是指图中的b。 （2）粪便中的能量（c）不属于（填“属于”或“不属于”）该营养级同化的能量，应为上一个营养级同化的能量中流向分解者的部分。 （3）初级消费者同化的能量（b）＝呼吸消耗的能量（d）+用于生长、发育和繁殖的能量（e）。 （4）用于生长、发育和繁殖的能量（e）＝遗体残骸中的能量（h）+下一营养级摄入的能量（i）+未被利用的能量（j）。 3.流入某一营养级能量的去向(最高营养级除外) 分析类型能量的去向说明定量不定时分析流入某一营养级的能量在足够长的时间内的去路可有3条：①自身呼吸散热消耗：②流入下一营养级； ③被分解者分解利用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定量定时分析流入某一营养级的能量在一定时间内的去路可有4条： ①自身呼吸散热消耗； ②流入下一营养级； ③被分解者分解利用； ④未被自身呼吸消耗，也未被下一营养级和分解者利用，即“未利用”如果是以年为单位研究，第④部分的能量将保留给下一年
4.能量流动的特点：单向流动、逐级递减。 能量传递效率＝×100% （1）单向流动。原因：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（填“能”或“不能”）被生物群落重复利用，因此能量无法循环。 （2）逐级递减（每个营养级传入下一营养级的能量仅有10%～20%）。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，以及未被下一营养级生物利用的部分。 4.研究能量流动的实践意义 项目指导意义实例将生物在时间、空间上合理配置增大流入某个生态系统的总能量间作套种、多层育苗、稻—萍—蛙等立体农业科学规划和设计人工生态系统有效、多级利用能量，大大提高能量利用率用秸秆饲养牲畜，牲畜粪便生产沼气，沼渣作肥料还田合理调整生态系统中能量流动关系使能量持续高效流向对人类最有益的部分合理确定草场的载畜量
未被利用的能量是指在统计能量流动的时间段内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。 易错辨析： 1.摄入量≠同化量：摄入量－粪便中的能量才是同化量，动物的粪便不曾被动物消化吸收而同化，不属于同化量，如兔吃草时，兔粪便中的能量应为草流向分解者的能量，而不属于兔的同化量。 2.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。 补充说明： 能量的输入并非只有光合作用，在极少数特殊空间，如深海热泉口生态系统，能量的输入是通过特殊细菌的化能合成作用来实现的。 能量传递效率≠能量利用率 1.能量利用率：一般指流入最高营养级的能量与生产者固定总能量的比值。 2.能量利用率可以提高，但能量 传递效率不能提高。
考点三 生态金字塔
1.概念：生态金字塔：将单位时间内生态系统中各营养级所得到的能量、生物量(每个营养级所容纳的有机物的总干重)或个体数目，转换为相应的面积(或体积)的图形，并按照营养级的次序排列，可形成的金字塔图形，统称为生态金字塔。 2.类型 比较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特点正金字塔形一般为正金字塔形，有时会出现倒金字塔形一般为正金字塔形图形含义能量沿食物链流动过程中具有逐级递减的特性一般来说，生物个体数目在食物链中随营养级的升高而逐级递减生物量沿食物链中营养级的升高逐级递减每阶含义每一营养级生物所含能量的多少每一营养级生物个体数目的多少每一营养级生物的有机物总量的多少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
能力进阶·方法专项提炼
【专项突破01】“拼图法”分析能量流动过程(归纳总结)
1.W1、D1指相应营养级的同化量，B1、B2指相应营养级未利用的能量。
2.相应营养级用于生长、发育和繁殖的能量为B1+C1+D1、B2+C2+D2。
【例1】 如图表示某生态系统中能量流动的局部示意图，1、2分别代表第一、二营养级，字母代表各种能量，其中A代表呼吸作用散失的能量，C代表流向分解者的能量，下列叙述中错误的是( )
A.第一营养级的同化量可表示为A1+B1+C1+A2+B2+C2+D2
B.利用作物秸秆发酵产生沼气也无法提高相邻两个营养级间的能量传递效率
C.B 和B 分别代表第一、二营养级用于自身生长、发育和繁殖的能量
D.第一和第二营养级之间能量的传递效率可表示为D1÷W×100%
【专项突破02】能量流动的相关计算(规律方法)
1.有关“最值”计算
（1）假设食物链为A→B→C→D,则计算某一生物所获得的最多(或最少)的能量规律如下：
已知 问题 求解思路
D营养级净增重M 最少需要A营养级多少 x×(20%) =M（假设需要的A为x ）
最多需要A营养级多少 x×(10%) =M
A营养级净增重N D营养级最多增重多少 N×(20%) =x（假设D增重为y）
D营养级最少增重多少 N×(10%) =y
注意 涉及“最多”与“最少”问题时，应注意能量传递效率10%和20%两个值的运用
（2）涉及多条食物链的能量流动计算时，若根据要求只能选择食物网中的一条食物链，计算某一生物获得的最多(或最少)的能量。其规律如下：
小结：1.食物链越短，最高营养级获得的能量越多。
2.生物间的取食关系越简单，生态系统的能量流动过程中消耗的能量越少。
【例2】 若某食物网如图所示，请分析以下问题。
(1)猫头鹰每增重1kg,至少需要消耗草______kg。
(2)若猫头鹰的食物1/4来源于兔，3/4来源于食虫鸟，猫头鹰增重1kg,则至少需要消耗草_____kg。
(3)若草能量的1/3直接提供给兔，2/3直接提供给昆虫，则猫头鹰增重1kg,最多需要消耗草_________kg。
2.有关“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。例如，在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%。求戊体重增加20g需要消耗甲的量。
戊获得能量的途径：①甲→乙→戊，戊增加20g×1/2=10g,需要乙10g÷20%=50g,需要甲50 g÷10%=500g;②甲→丙→戊，戊增加20g×1/4=5g,需要丙5g÷20%=25g,需要甲25g÷10%=250 g;③甲→丙→丁→戊，戊增加20 g×1/4=5g,需要丁5 g÷20%=25g,需要丙25 g÷20%=125g,需要甲125g÷10%=1250g,故共需要甲500 g+250 g+1250g=2000 g。
【例3】如图为一食物网。若要使丙体重增加x,已知其食用的动物性食物(乙)所占比例为a,则至少需要的生产者(甲)的量为y,那么x与y的关系可表示为( )
A.y=90ax+10x B.y=25ax+5x
C.y=20ax+5x D.y=10ax+10x
3.具有人工能量输入的能量传递效率计算
人工输入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的能量传递效率时，应为第三营养级从第二营养级同化的能量(不包括人工输入第三营养级的能量)/第二营养级的同化量(包括人工输入第二营养级的能量)×100%。
例如，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10 kJ/(m ·a)],求植食性动物到肉食性动物的能量传递效率。
肉食性动物从植食性动物同化的能量=(5.1+2.1+0.25+0.05-5)×10 =2.5×10 [kJ/(m ·a)],植食性动物的同化量=(2.5+4+9+0.5)×10 =16×10 [kJ/(m ·a)],能量传递效率=2.5÷16×100%=15.625%。
高考精练·专题实战通关
考向一　生态系统的能量流动过程及意义
1.(2026·河北卷·11)某城市在公园搭建“蚯蚓塔”，蚯蚓以塔内添加的落叶等有机物质为食，从而能更好地生长繁殖。下列分析错误的是（ ）
A. 蚯蚓的摄食等活动有助于加速生态系统的物质循环
B. 蚯蚓数量的增加可提高各营养级间的能量传递效率
C. 蚯蚓塔的设置应考虑土壤动物趋暗和避高温的特性
D. 蚯蚓塔的建造应兼顾生态改良与人居生活
2．如图为典型的农作物秸秆多级利用示意图，下列叙述错误的是(　　)
A．该生态系统比自然生态系统优越的最大特点是物质、能量的多层分级利用
B．菌床和排泄物的杂屑最终回田，这主要体现了生态工程的循环原理
C．秸秆的多级利用提高了能量的利用效率和能量的传递效率
D．流经此生态系统的总能量是农作物固定的太阳能的总量
3.(2024·天津，13)海洋生态系统的结构与功能研究对渔业资源管理具有指导意义。渤海十年间相关调查数据统计如下。
表1　渤海生态系统各营养级间的转换效率(%)
营养级 十年前 当前
Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ
浮游植物 6.7 14.7 18.6 19.6 8.9 19.9 25.0 23.5
碎屑 7.2 15.4 18.8 19.7 6.8 21.3 24.5 23.9
注：转换效率为相邻两个营养级间生产量(用于生长、发育和繁殖的能量)的比值。
(1)捕食食物链以浮游植物为起点，碎屑食物链以生物残体或碎屑为起点，两类食物链第Ⅱ营养级的生物分别属于生态系统的______________和______________。
(2)由表1可知，当前捕食食物链各营养级间的转换效率比十年前__________，表明渤海各营养级生物未被利用的和流向碎屑的能量____________________________________。
(3)“总初级生产量/总呼吸量”是表征生态系统成熟度的重要指标，数值越小，成熟度越高，数值趋向于1时，生态系统中没有多余的生产量可利用。据此，分析表2可知，_____________时期渤海生态系统成熟度较高，表示______________________减少，需采取相应管理措施恢复渔业资源。
表2　渤海生态系统特征(t·km－2·a－1)
系统特征 十年前 当前
总初级生产量 2 636 1 624
总呼吸量 260 186
注：总初级生产量表征生产者通过光合作用固定的总能量。
考向二 生态系统的能量流动有关计算
4．某研究小组对某退耕还草后的生态系统进行调查，绘制了如下能量流动图解，字母表示能量值。下列叙述正确的是(　　)
A．流向鼠的能量a最少占紫花苜蓿同化量的10%
B．图中没有表示出的生态系统成分是非生物的物质和能量
C．图中鼠未被利用的能量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
D．鼠用于生长、发育和繁殖的能量等于a－b－c
5．下表为某湖泊生态系统各营养级的能量流动定量分析表，该生态系统能量主要在5个营养级间流动。通常营养级间能量传递效率在10%～20%范围内，表明生态系统的营养结构较复杂，稳定性较高。近年来，该湖泊开展了以放养鲢、鳙和控制凶猛肉食鱼类为主要措施的净水渔业，防控水华爆发。下列叙述错误的是(　　)
营养级 被捕食后的同化量 流向碎屑量 呼吸量
第五 0.026 6 0.270 3 0.425 3
第四 0.722 2 2.486 1 5.055 7
第三 8.264 109.71 218.84
第二 336.814 1 085.7 2 615.1
第一 4 037.614 8 294.5 0.000 0
注：①表中数字为能量数值，单位是t/(km2·a)；②该湖泊生态系统第一营养级的呼吸量参数设置为0.000 0。
A．第五营养级的同化量为0.722 2 t/(km2·a)
B．第二营养级用于生长、发育和繁殖的能量为1 422.514 t/(km2·a)
C．据表推测：该生态系统的营养结构较复杂，抵抗力稳定性较高
D．该湖泊的净水渔业措施利用了不同鱼类占据着不同的生态位
5．(2026·湖南卷·18) 湿地松从原产地北美洲引入南美洲后，表现出较强的入侵能力。为探究其原因，科研人员调查了三种生境中土壤微小动物线虫的类群，结果见表。回答下列问题：
生境类型 入侵时间（年） 线虫种类数（种） 植食性线虫数量（条·100 g-1干土） 植食性线虫数量所占比例（%）
原生灌草丛 0 26 470 74.7
灌草丛—湿地松 20~30 28 218 68.9
湿地松纯林 65 17 22 38.0
（1）采集和调查土壤线虫类群的常用方法是______________，记录每种生境下各样品中的线虫种类后，统计土壤线虫种类应____________（填“取平均值”“取并集”或“取交集”）。
（2）植食性线虫同化的能量，一部分用于生长、发育和繁殖等生命活动，储存在体内有机物中；另一部分_______________________________________________________________________________________。
（3）湿地松引入原生灌草丛后表现出较强入侵能力的原因可能是____________________________________
________________________________________________________________________（答出两点即可）。
（4）与入侵20~30年时相比，入侵65年时生态系统的抵抗力稳定性_____，原因是_______________________
_________________________________________________________________________________。
考向三 生态金字塔
6．如图分别示意生态系统某生物量金字塔(图1)和某数量金字塔(图2)，下列叙述正确的是(　　)
A．第一营养级干重值可代表流经该生态系统的总能量
B．图1第三营养级到第四营养级能量传递效率约为13.6%
C．上窄下宽的能量金字塔直观反映能量流动逐级递减的特点
D．数量金字塔呈上宽下窄的形态是由于害虫破坏了生态系统稳定性第35讲 生态系统的功能——能量流动
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01知识脑图·核心脉络搭建——梳理专题框架，搭建知识体系
02考点深研·知能分层突破——深挖高频考点，分层突破重难点
基础梳理·自主夯基（13条） 重难突破·考点深研
【考点一】 能量流动的概念解析
【考点二】 能量流经生态系统的过程及意义
【考点三】 生态金字塔
03能力进阶·方法专项提炼——总结解题方法，突破专项难点
【专项突破01】 “拼图法”分析能量流动过程(归纳总结)
【专项突破02】 能量流动的相关计算(规律方法)
04高考精练·专题实战通关——精选高考真题，强化实战应用
【考向一】 生态系统的能量流动过程及意义
【考向二】 生态系统的能量流动有关计算
【考向三】 生态金字塔
知识脑图·核心脉络搭
考点深研·知能分层突破
基础梳理 自主夯基——课前5分钟核心背默
1.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.流经生态系统的总能量是生产者固定的太阳能。 3.流入每个营养级中能量的去路一般有通过①呼吸作用以热能的形式散失、②流入下一个营养级、③遗体残骸被分解者分解以及④未被利用。若分为两部分则为①呼吸作用以热能的形式散失②用于生长 、发育和繁殖等生命活动 。 4.对于某一消费者来说， 同化量=摄入 量-粪便 量 5.能量流动的特点是单向流动 、逐级递减的。 6.能量在相邻的两个营养级之间的传递效率一般是 10%—20% 。 7.生态金字塔包括能量金字塔 、生物量金字塔和数量金字塔。 8.能量金字塔通常是上窄下宽的金字塔形， 生物量金字塔大多是上窄下宽的金字塔形。 9.如果一个人的食物有 1/2 来自绿色植物， 1/4 来自小型肉食性动物， 1/4 来自羊肉，那么此人体重每增加 1kg，至少消耗植物40kg 。 10.秸秆用作饲料， 牲畜粪便用于沼气池， 沼气池中的沼渣还可以作为肥料还田。这样就实现了对能量的多级利用， 从而大大提高能量的利用率 。能量传递效率不变（提高/不变/降低）。 11.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。 12.碳循环的流动形式 ①在生物群落与非生物环境间主要以二氧化碳的形式进行。 ②在生物群落内以含碳有机物的形式传递。 13.碳循环图解： a 是生产者， b 是初级消费者， c是大气中的二氧化碳库 ， d 是次级消费者， e 是分解者。
重难突破 考点深研——要点提炼
考点一 能量流动的概念解析
1.概念：生态系统的能量流动是指生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。 2.能量流动的过程 起点生产者源头光能能量 输入相关生理过程光合作用、化能合成作用总能量生产者固定的太阳能等能量的 传递传递形式有机物传递渠道食物链和食物网能量的 散失相关生理过程呼吸作用形式热能
教材隐性知识： 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有机物中，而另一部分通过生物的呼吸作用以热能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相等（填“相等”或“不相等”）。
考点二 能量流经生态系统的过程及意义
1.第一营养级能量流动 （1）输入：生产者通过光合作用(或化能合成作用)将光能(或化学能)转化为化学能，固定在制造的有机物中。 （2）起点：从生产者固定太阳能(或化学能)开始。 （3）流经生态系统的总能量是生产者固定的能量。 2.第二营养级能量流动过程分析 （1）输入该营养级的总能量是指图中的b。 （2）粪便中的能量（c）不属于（填“属于”或“不属于”）该营养级同化的能量，应为上一个营养级同化的能量中流向分解者的部分。 （3）初级消费者同化的能量（b）＝呼吸消耗的能量（d）+用于生长、发育和繁殖的能量（e）。 （4）用于生长、发育和繁殖的能量（e）＝遗体残骸中的能量（h）+下一营养级摄入的能量（i）+未被利用的能量（j）。 3.流入某一营养级能量的去向(最高营养级除外) 分析类型能量的去向说明定量不定时分析流入某一营养级的能量在足够长的时间内的去路可有3条：①自身呼吸散热消耗：②流入下一营养级； ③被分解者分解利用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定量定时分析流入某一营养级的能量在一定时间内的去路可有4条： ①自身呼吸散热消耗； ②流入下一营养级； ③被分解者分解利用； ④未被自身呼吸消耗，也未被下一营养级和分解者利用，即“未利用”如果是以年为单位研究，第④部分的能量将保留给下一年
4.能量流动的特点：单向流动、逐级递减。 能量传递效率＝×100% （1）单向流动。原因：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（填“能”或“不能”）被生物群落重复利用，因此能量无法循环。 （2）逐级递减（每个营养级传入下一营养级的能量仅有10%～20%）。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，以及未被下一营养级生物利用的部分。 4.研究能量流动的实践意义 项目指导意义实例将生物在时间、空间上合理配置增大流入某个生态系统的总能量间作套种、多层育苗、稻—萍—蛙等立体农业科学规划和设计人工生态系统有效、多级利用能量，大大提高能量利用率用秸秆饲养牲畜，牲畜粪便生产沼气，沼渣作肥料还田合理调整生态系统中能量流动关系使能量持续高效流向对人类最有益的部分合理确定草场的载畜量
未被利用的能量是指在统计能量流动的时间段内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。 易错辨析： 1.摄入量≠同化量：摄入量－粪便中的能量才是同化量，动物的粪便不曾被动物消化吸收而同化，不属于同化量，如兔吃草时，兔粪便中的能量应为草流向分解者的能量，而不属于兔的同化量。 2.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。 补充说明： 能量的输入并非只有光合作用，在极少数特殊空间，如深海热泉口生态系统，能量的输入是通过特殊细菌的化能合成作用来实现的。 能量传递效率≠能量利用率 1.能量利用率：一般指流入最高营养级的能量与生产者固定总能量的比值。 2.能量利用率可以提高，但能量 传递效率不能提高。
考点三 生态金字塔
1.概念：生态金字塔：将单位时间内生态系统中各营养级所得到的能量、生物量(每个营养级所容纳的有机物的总干重)或个体数目，转换为相应的面积(或体积)的图形，并按照营养级的次序排列，可形成的金字塔图形，统称为生态金字塔。 2.类型 比较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特点正金字塔形一般为正金字塔形，有时会出现倒金字塔形一般为正金字塔形图形含义能量沿食物链流动过程中具有逐级递减的特性一般来说，生物个体数目在食物链中随营养级的升高而逐级递减生物量沿食物链中营养级的升高逐级递减每阶含义每一营养级生物所含能量的多少每一营养级生物个体数目的多少每一营养级生物的有机物总量的多少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
能力进阶·方法专项提炼
【专项突破01】“拼图法”分析能量流动过程(归纳总结)
1.W1、D1指相应营养级的同化量，B1、B2指相应营养级未利用的能量。
2.相应营养级用于生长、发育和繁殖的能量为B1+C1+D1、B2+C2+D2。
【例1】 如图表示某生态系统中能量流动的局部示意图，1、2分别代表第一、二营养级，字母代表各种能量，其中A代表呼吸作用散失的能量，C代表流向分解者的能量，下列叙述中错误的是( )
A.第一营养级的同化量可表示为A1+B1+C1+A2+B2+C2+D2
B.利用作物秸秆发酵产生沼气也无法提高相邻两个营养级间的能量传递效率
C.B 和B 分别代表第一、二营养级用于自身生长、发育和繁殖的能量
D.第一和第二营养级之间能量的传递效率可表示为D1÷W×100%
【答案】 C
【解析】根据能量流动的过程，每一营养级生物(除最高营养级外)能量流动的去路包括自身呼吸作用以热能形式散失、流入下一个营养级、流入分解者和未利用，从而确定第一营养级的同化量W=A +B +C +D ,第二营养级的同化量D =A +B +C +D 。根据分析可知，第一营养级的同化量可表示为A +B +C +A +B +C +D ,A正确；利用作物秸秆发酵产生沼气无法提高相邻两个营养级间的能量传递效率，但是可以提高生态系统中的能量利用率，B正确；用于自身生长、发育和繁殖的能量=同化量-呼吸作用散失的能量，则第一营养级用于自身生长、发育和繁殖的能量=W-A =B +C +D ,第二营养级用于自身生长、发育和繁殖的能量=D -A =B +C +D ,C错误；第一和第二营养级之间能量的传递效率=第二营养级的同化量÷第一营养级的同化量×100%=D ÷W×100%,D正确。
【专项突破02】能量流动的相关计算(规律方法)
1.有关“最值”计算
（1）假设食物链为A→B→C→D,则计算某一生物所获得的最多(或最少)的能量规律如下：
已知 问题 求解思路
D营养级净增重M 最少需要A营养级多少 x×(20%) =M（假设需要的A为x ）
最多需要A营养级多少 x×(10%) =M
A营养级净增重N D营养级最多增重多少 N×(20%) =x（假设D增重为y）
D营养级最少增重多少 N×(10%) =y
注意 涉及“最多”与“最少”问题时，应注意能量传递效率10%和20%两个值的运用
（2）涉及多条食物链的能量流动计算时，若根据要求只能选择食物网中的一条食物链，计算某一生物获得的最多(或最少)的能量。其规律如下：
小结：1.食物链越短，最高营养级获得的能量越多。
2.生物间的取食关系越简单，生态系统的能量流动过程中消耗的能量越少。
【例2】 若某食物网如图所示，请分析以下问题。
(1)猫头鹰每增重1kg,至少需要消耗草______kg。
(2)若猫头鹰的食物1/4来源于兔，3/4来源于食虫鸟，猫头鹰增重1kg,则至少需要消耗草_____kg。
(3)若草能量的1/3直接提供给兔，2/3直接提供给昆虫，则猫头鹰增重1kg,最多需要消耗草_________kg。
【解题思路及答案】
2.有关“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。例如，在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%。求戊体重增加20g需要消耗甲的量。
戊获得能量的途径：①甲→乙→戊，戊增加20g×1/2=10g,需要乙10g÷20%=50g,需要甲50 g÷10%=500g;②甲→丙→戊，戊增加20g×1/4=5g,需要丙5g÷20%=25g,需要甲25g÷10%=250 g;③甲→丙→丁→戊，戊增加20 g×1/4=5g,需要丁5 g÷20%=25g,需要丙25 g÷20%=125g,需要甲125g÷10%=1250g,故共需要甲500 g+250 g+1250g=2000 g。
【例3】如图为一食物网。若要使丙体重增加x,已知其食用的动物性食物(乙)所占比例为a,则至少需要的生产者(甲)的量为y,那么x与y的关系可表示为( )
A.y=90ax+10x B.y=25ax+5x
C.y=20ax+5x D.y=10ax+10x
【答案】C
【解析】由题干中的“至少”可知，应该按最大传递效率20%计算，a表示丙的动物性食物(乙)所占比例，则1-a表示丙直接从生产者(甲)获得食物所占比例。经过甲→乙→丙这条食物链至少消耗生产者的量为ax÷20%÷20%,经过甲→丙这条食物链至少消耗生产者的量为(1-a)x÷20%,故有(1-a)x÷20%+ax÷20%÷20%=y,即y=20ax+5x。
3.具有人工能量输入的能量传递效率计算
人工输入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的能量传递效率时，应为第三营养级从第二营养级同化的能量(不包括人工输入第三营养级的能量)/第二营养级的同化量(包括人工输入第二营养级的能量)×100%。
例如，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10 kJ/(m ·a)],求植食性动物到肉食性动物的能量传递效率。
肉食性动物从植食性动物同化的能量=(5.1+2.1+0.25+0.05-5)×10 =2.5×10 [kJ/(m ·a)],植食性动物的同化量=(2.5+4+9+0.5)×10 =16×10 [kJ/(m ·a)],能量传递效率=2.5÷16×100%=15.625%。
高考精练·专题实战通关
考向一　生态系统的能量流动过程及意义
1.(2026·河北卷·11)某城市在公园搭建“蚯蚓塔”，蚯蚓以塔内添加的落叶等有机物质为食，从而能更好地生长繁殖。下列分析错误的是（ ）
A. 蚯蚓的摄食等活动有助于加速生态系统的物质循环
B. 蚯蚓数量的增加可提高各营养级间的能量传递效率
C. 蚯蚓塔的设置应考虑土壤动物趋暗和避高温的特性
D. 蚯蚓塔的建造应兼顾生态改良与人居生活
【答案】B
【解析】A、蚯蚓属于生态系统中的分解者，可将摄食的落叶等有机物分解为无机物返回无机环境，其摄食等代谢活动能加速生态系统的物质循环，A正确；
B、能量传递效率是相邻两个营养级之间同化量的比值，通常稳定在10%~20%，不会因某个生物类群的数量增加而提高，且蚯蚓属于分解者，不参与捕食食物链的营养级构成，B错误；
C、蚯蚓具有趋暗、避高温的生活习性，蚯蚓塔的设置符合该特性才能保证蚯蚓正常生长繁殖，发挥其作用，C正确；
D、蚯蚓塔建造在城市公园中，既需要实现分解有机废物、改良土壤的生态效益，也需要避免对居民的休闲活动造成负面影响，应兼顾生态改良与人居生活，D正确。
2．如图为典型的农作物秸秆多级利用示意图，下列叙述错误的是(　　)
A．该生态系统比自然生态系统优越的最大特点是物质、能量的多层分级利用
B．菌床和排泄物的杂屑最终回田，这主要体现了生态工程的循环原理
C．秸秆的多级利用提高了能量的利用效率和能量的传递效率
D．流经此生态系统的总能量是农作物固定的太阳能的总量
【答案】　C
【解析】　该生态系统最大的特点是实现了物质、能量的多层分级利用，使农作物秸秆、动物粪便、分解者中的能量得到充分利用，A正确；菌床和动物排泄物回田体现了生态工程的循环原理，减少整个生产环节“废物”的产生，B正确；秸秆的多级利用提高了能量的利用效率，但不能提高能量的传递效率，C错误；根据题图分析可知，流经该农业生态系统的总能量是农作物固定的全部太阳能，D正确。
3.(2024·天津，13)海洋生态系统的结构与功能研究对渔业资源管理具有指导意义。渤海十年间相关调查数据统计如下。
表1　渤海生态系统各营养级间的转换效率(%)
营养级 十年前 当前
Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ
浮游植物 6.7 14.7 18.6 19.6 8.9 19.9 25.0 23.5
碎屑 7.2 15.4 18.8 19.7 6.8 21.3 24.5 23.9
注：转换效率为相邻两个营养级间生产量(用于生长、发育和繁殖的能量)的比值。
(1)捕食食物链以浮游植物为起点，碎屑食物链以生物残体或碎屑为起点，两类食物链第Ⅱ营养级的生物分别属于生态系统的______________和______________。
(2)由表1可知，当前捕食食物链各营养级间的转换效率比十年前__________，表明渤海各营养级生物未被利用的和流向碎屑的能量____________________________________。
(3)“总初级生产量/总呼吸量”是表征生态系统成熟度的重要指标，数值越小，成熟度越高，数值趋向于1时，生态系统中没有多余的生产量可利用。据此，分析表2可知，_____________时期渤海生态系统成熟度较高，表示______________________减少，需采取相应管理措施恢复渔业资源。
表2　渤海生态系统特征(t·km－2·a－1)
系统特征 十年前 当前
总初级生产量 2 636 1 624
总呼吸量 260 186
注：总初级生产量表征生产者通过光合作用固定的总能量。
【答案】　(1)消费者　分解者　(2)高　减少　(3)当前　剩余生产量(或多余的生产量或可利用生产量)
【解析】　(2)分析表1数据可知，当前捕食食物链各营养级间的转换效率比十年前高，即相邻两个营养级间用于生长、发育和繁殖的能量的比值更高，说明渤海各营养级生物未被利用的和流向碎屑的能量减少。(3)分析表2数据可知，十年前生态系统成熟度＝总初级生产量/总呼吸量＝2 636÷260≈10.14，当前生态系统成熟度＝1 624÷186≈8.73，数值更小，所以当前时期渤海生态系统成熟度较高，表示生态系统中多余的生产量减少，需要采取相应管理措施恢复渔业资源。
考向二 生态系统的能量流动有关计算
4．某研究小组对某退耕还草后的生态系统进行调查，绘制了如下能量流动图解，字母表示能量值。下列叙述正确的是(　　)
A．流向鼠的能量a最少占紫花苜蓿同化量的10%
B．图中没有表示出的生态系统成分是非生物的物质和能量
C．图中鼠未被利用的能量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
D．鼠用于生长、发育和繁殖的能量等于a－b－c
【答案】　C
【解析】　能量传递效率是指两个营养级之间，而不是两个物种之间，A错误；生态系统的组成成分包括生产者、消费者、分解者以及非生物的物质和能量，图中没有标出分解者及非生物的物质和能量，B错误；图中鼠未被利用的能量d是指未被自身呼吸作用消耗，也未被后一个营养级(鹰)和分解者利用的能量，C正确；鼠用于生长、发育和繁殖的能量等于同化量a减去呼吸散失量b，即鼠用于生长、发育和繁殖的能量等于a－b，D错误。
5．下表为某湖泊生态系统各营养级的能量流动定量分析表，该生态系统能量主要在5个营养级间流动。通常营养级间能量传递效率在10%～20%范围内，表明生态系统的营养结构较复杂，稳定性较高。近年来，该湖泊开展了以放养鲢、鳙和控制凶猛肉食鱼类为主要措施的净水渔业，防控水华爆发。下列叙述错误的是(　　)
营养级 被捕食后的同化量 流向碎屑量 呼吸量
第五 0.026 6 0.270 3 0.425 3
第四 0.722 2 2.486 1 5.055 7
第三 8.264 109.71 218.84
第二 336.814 1 085.7 2 615.1
第一 4 037.614 8 294.5 0.000 0
注：①表中数字为能量数值，单位是t/(km2·a)；②该湖泊生态系统第一营养级的呼吸量参数设置为0.000 0。
A．第五营养级的同化量为0.722 2 t/(km2·a)
B．第二营养级用于生长、发育和繁殖的能量为1 422.514 t/(km2·a)
C．据表推测：该生态系统的营养结构较复杂，抵抗力稳定性较高
D．该湖泊的净水渔业措施利用了不同鱼类占据着不同的生态位
【答案】　C
【解析】　第五营养级的同化量应该是被捕食后的同化量、流向碎屑量与呼吸量之和，即0.026 6＋0.270 3＋0.425 3＝0.722 2 t/(km2·a)，A正确；第二营养级用于生长、发育和繁殖的能量为该营养级同化量－呼吸量，即(336.814＋1 085.7＋2 615.1)－2 615.1＝1 422.514 t/(km2·a)，B正确；第二到第三营养级的能量传递效率为336.814/4 037.61×100%≈8.34%，第三到第四营养级的能量传递效率为8.264/336.814×100%≈2.45%，可得由第二至第五各营养级间能量传递效率都小于10%，可推测该生态系统的营养结构较简单，抵抗力稳定性较低，C错误；该湖泊开展以放养鲢、鳙和控制凶猛肉食鱼类为主要措施的净水渔业，防控水华爆发，不同鱼类占据着不同的生态位，通过这种方式可以合理利用生态系统的资源，达到防控水华的目的，D正确。
5．(2026·湖南卷·18) 湿地松从原产地北美洲引入南美洲后，表现出较强的入侵能力。为探究其原因，科研人员调查了三种生境中土壤微小动物线虫的类群，结果见表。回答下列问题：
生境类型 入侵时间（年） 线虫种类数（种） 植食性线虫数量（条·100 g-1干土） 植食性线虫数量所占比例（%）
原生灌草丛 0 26 470 74.7
灌草丛—湿地松 20~30 28 218 68.9
湿地松纯林 65 17 22 38.0
（1）采集和调查土壤线虫类群的常用方法是______________，记录每种生境下各样品中的线虫种类后，统计土壤线虫种类应____________（填“取平均值”“取并集”或“取交集”）。
（2）植食性线虫同化的能量，一部分用于生长、发育和繁殖等生命活动，储存在体内有机物中；另一部分_______________________________________________________________________________________。
（3）湿地松引入原生灌草丛后表现出较强入侵能力的原因可能是____________________________________
________________________________________________________________________（答出两点即可）。
（4）与入侵20~30年时相比，入侵65年时生态系统的抵抗力稳定性_____，原因是_______________________
_________________________________________________________________________________。
【答案】（1） ①. 取样器取样法 ②. 取并集
（2）被自身呼吸作用消耗
（3）危害植物的植食性线虫数量和比例大幅降低，湿地松受取食压力小，生长优势强、新环境没有专门抑制其生长的天敌，资源充足
（4） ①. 降低 ②. 物种丰富度降低，生态系统的营养结构变简单，自我调节能力下降
考向三 生态金字塔
6．如图分别示意生态系统某生物量金字塔(图1)和某数量金字塔(图2)，下列叙述正确的是(　　)
A．第一营养级干重值可代表流经该生态系统的总能量
B．图1第三营养级到第四营养级能量传递效率约为13.6%
C．上窄下宽的能量金字塔直观反映能量流动逐级递减的特点
D．数量金字塔呈上宽下窄的形态是由于害虫破坏了生态系统稳定性
【答案】　C
【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；图1中仅给出了各营养级的干重值，干重值并不等同于同化量，所以无法根据这些干重值计算第三营养级到第四营养级的能量传递效率，A、B错误；能量金字塔上窄下宽，直观地反映了能量在生态系统中流动时逐级递减的特点，即营养级越高，所含能量越少，C正确；数量金字塔呈现上宽下窄的形态，是因为昆虫个体小，数量多，树个体大，数量少，这是不同生物个体大小和数量的自然差异导致的，而不是害虫破坏了生态系统稳定性，D错误。

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