资源简介

第1课时　能量流动的过程和特点
A组 必备知识基础练
1.下列关于草原生态系统能量流动的叙述,错误的是(　　)
A.能量流动包括能量的输入、传递、转化和散失的过程
B.分解者所需的能量可来自各营养级生物所储存的能量
C.生态系统维持正常功能需要不断得到来自系统外的能量
D.生产者固定的能量除用于自身呼吸外,其余均流入下一营养级
2.(2025湖南郴州期末)下图是某河蟹养殖塘的能量流动图解。下列分析正确的是(　　)
A.①是流入该生态系统的总能量
B.①②③的能量值依次递减
C.生态系统的能量单向流动的原因是④
D.河蟹散失的能量不属于其同化量
3.下列关于某自然生态系统能量流动的说法,正确的是(　　)
A.被生产者通过净光合作用固定在有机物中的能量是第一营养级的同化量
B.被初级消费者摄入体内的能量等于第二营养级同化的能量
C.被次级消费者同化的能量中除通过呼吸作用以热能的形式散失之外,其余的用于其生长、发育和繁殖
D.被分解者利用的能量只有输入、传递、转化的过程,没有散失
4.如图为某湿地生态系统中能量流经第二营养级的示意图,图中的数值表示能量,单位:kJ/(m2·a)。下列叙述错误的是(　　)
A.生态系统中能量形式的转变顺序为光能→化学能→热能
B.分解者分解粪便释放的能量可被该湿地的生产者再利用
C.b表示初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量
D.第二营养级到第三营养级的能量传递效率约为15.6%
5.(2025浙江阶段练习)从池塘一定深度采集等量水样,分别装于透光白瓶和不透光黑瓶中,测定两瓶中初始有机物总量均为M0。将两瓶悬浮于水体某深度24 h后,测得白瓶和黑瓶的有机物总量分别为M1和M2。下列叙述正确的是(　　)
A.M1-M0可表示瓶内第一营养级的生物量
B.M1-M2可表示瓶内生产者制造有机物的总量
C.M2可表示瓶内生物呼吸作用消耗有机物的总量
D.M1可表示瓶内生产者用于生长、发育和繁殖的能量
6.(2025福建厦门阶段练习)生物兴趣小组调查了某人工养殖的鱼塘,绘制了能量流动图并进行了分析,图中字母表示能量数值,下列分析正确的是(　　)
A.输入该鱼塘的总能量为浮游植物、沉水植物等生产者固定的太阳能a
B.生产者固定的太阳能a全部用于第二营养级生物的生长、发育和繁殖
C.第二、三营养级间的能量传递效率为(c-j)÷(b-h)×100%
D.植食性鱼类的同化量b有部分残留在肉食性鱼类的粪便中
7.赛达伯格湖是一个沼泽湖,湖底有北方泥炭沼泽湖所特有的沉积物——泥炭。科研人员对该生态系统的营养级和能量流动情况进行调查,得到了如图结果。GP表示不同营养级生物同化作用所固定的能量,R表示生物呼吸作用消耗的能量。能量单位均为J/(cm2·a)。下列叙述错误的是(　　)
A.流经该湖泊生态系统的总能量是464.7 J/(cm2·a)
B.未利用②的能量中含有第二营养级粪便中的能量
C.该生态系统中营养级越高,同化量用于呼吸消耗的占比越高
D.未利用③的能量去向包括沉积在湖底形成泥炭
8.某生态系统部分营养成分之间的关系及营养级的部分能量值如图所示,单位为J/(m2·a),下列叙述错误的是(　　)
A.草食性动物粪便中的能量有0.3×109 J/(m2·a)
B.X表示的是呼吸量,以热能的形式散失
C.草食性动物和肉食性动物①之间的能量传递效率为10%
D.正常情况下,肉食性动物②同化量最大为4.5×106 J/(m2·a)
9.依据生态学家对某河流生态系统能量流动的研究情况,回答下列问题。
(1)经调查得知,该河流生态系统的营养结构共有4个营养级(用a、b、c、d表示)。经测定,一年中流经这4个营养级的能量如下表所示。
营养级 a b c d
能量/(J·m-2) 130.68×105 19.6×105　 3.136×105　 871.2×105
请写出对应的食物链　　　　　　　　(用表格中所给的字母及箭头表示),该生态系统次级消费者到三级消费者的能量传递效率是　　　　(结果保留一位小数)。
(2)该区域的植物、鸟类、细菌等生物成分和非生物环境构成了一个生态系统。下图为能量流经该生态系统初级消费者的示意图。
生态系统的结构包括　　　　、　　　　　;①②③表示生物的生命活动过程,其中①是　　　　　　　　　　　;②是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。图示粪便中的能量是　　　　同化的能量。
B组 能力素养提升练
10.下图表示在一个生态系统中,植物光合作用积累的有机物被植食性动物利用的过程。下列有关叙述正确的是(　　)
A.①⑤之和为输入该生态系统的全部能量
B.植食性动物粪便中的能量包含在⑦中
C.⑤⑥⑦⑧之和为流向分解者的能量
D.④占②的百分比为能量传递效率
11.(2025山东烟台阶段练习)科研人员对某生态系统(M)的一个由甲、乙、丙组成的食物链进行了能量流动分析。其中,GP表示总同化量,NP代表净同化量,R表示呼吸散失量,单位:J/(hm2·a)。下列叙述错误的是 (　　)
食物链环节 GP NP R
甲 76×105 6×105 70×105
乙 58.3×106 49.5×106 8.8×106
丙 55.6×103 1.3×103 54.3×103
A.甲、乙、丙组成的食物链为乙→甲→丙
B.表中甲、乙、丙的NP/GP不同,主要原因是流向分解者的能量不同
C.表中还缺少的M生态系统的组成成分有非生物的物质和能量、分解者
D.根据上表推测,生态系统(M)的总能量很可能会增加
12.在能量流动过程中,生态效率是指食物链各营养级实际利用的能量与可利用的能量的比值。其表示方法有很多,常用的有光合作用效率、消费者同化效率、生长效率等。下列叙述错误的是(　　)
A.动物的同化效率为同化的能量/摄取的能量
B.某营养级生物的生长效率为该营养级的有机物积累量/该营养级的同化量
C.由于能量流动具有逐级递减的特点,肉食性动物的同化效率低于植食性动物
D.肉食性动物的生长效率比植食性动物的低,与其在追捕猎物时消耗能量多有关
13.稻螟与稻飞虱是稻田中常见的害虫,其中稻螟以茎秆纤维为食,稻飞虱以茎、叶中的汁液为食。在稻田中引入河蟹,可明显提高农田生态系统的生产力和稳定性。
(1)下表为该稻田中主要生物的胃或消化腔中食物残渣的调查结果。
生物种类 稻螟 蜘蛛 河蟹
胃中食物 水稻、杂草 稻螟、稻飞虱 杂草、稻螟、稻飞虱
稻田中稻螟与河蟹的种间关系是　　　　　　　　　。稻飞虱以水稻、杂草为食,但其与稻螟的生态位不同。根据题意分析,原因是　　　　　　　　　　　　。
(2)调查统计该稻田中第一、二、三营养级的能量利用情况,部分数据(单位:×103 kJ)如下表。
项目 输入的总能量 用于生长、发育和繁殖的能量 呼吸消耗 传递给分解者 未利用的能量
第一营养级 — — 65.5 3.0 41.5
第二营养级 15.0 5.0 — 0.5 2.5
第三营养级 2 0.6 1.4 微量(不计) —
其中,生产者用于生长、发育和繁殖的能量为　　　　　kJ,第一营养级与第二营养级之间的能量传递效率为　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)从能量流动的角度分析,该稻田生态系统中引入河蟹的意义是 　　　　　　　。
参考答案
1.D　生产者固定的能量除用于自身呼吸外,还有一部分储存在自身的有机物中,用于生长、发育和繁殖等生命活动,这部分的能量又可以流入下一营养级和流向分解者,D项错误。
2.B　分析题图可知,图中①表示该生态系统生产者固定的太阳能总量,流入该生态系统的总能量是①+饵料中的化学能,A项错误。图中①表示该生态系统生产者固定的太阳能总量,②表示流入第二营养级的能量,③表示流入河蟹的能量,在生态系统中能量流动的特点是逐级递减,因此①②③的能量值依次递减,B项正确。生态系统的能量沿着食物链和食物网流动,在食物链、食物网中各营养级之间存在捕食关系,这种捕食关系是长期自然选择的结果,不可逆转,因此决定了能量流动的单向性,C项错误。河蟹同化的能量部分通过呼吸作用以热能的形式散失,另一部分用于河蟹的生长、发育和繁殖等生命活动,因此散失的能量属于其同化量,D项错误。
3.C　被生产者通过总光合作用固定在有机物中的能量是第一营养级的同化量,A项错误。被初级消费者摄入体内的能量-初级消费者粪便中的能量=第二营养级的同化量,B项错误。被分解者利用的能量包括输入、传递、转化和散失的过程,D项错误。
4.B　在生态系统中,生产者通过光合作用将光能转化为化学能,然后在生物群落中通过呼吸作用等将化学能转化为热能,能量形式的转变顺序为光能→化学能→热能,A项正确。分解者分解粪便释放的能量以热能的形式散失,不能被生产者再利用,B项错误。由题图可知,a表示初级消费者同化的能量,一部分通过呼吸作用散失,一部分用于自身生长、发育和繁殖,b表示初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量,C项正确。第二营养级到第三营养级的能量传递效率=第三营养级的同化量/第二营养级的同化量×100%=(次级消费者摄入量860-次级消费者排出的粪便量160)/(第二营养级用于自身生长、发育和繁殖的能量1 450+第二营养级经呼吸作用散失的能量3 050)×100%≈15.6%,D项正确。
5.B　黑白瓶法可直接用来测量水生生物的呼吸速率与净光合速率。白瓶中生产者光合作用制造有机物的总量一般大于生产者及其他生物通过呼吸作用消耗有机物的总量,因此白瓶中有机物的总量将增加。M1-M0可表示瓶内生物积累有机物的总量,A项错误。瓶内生产者制造有机物的总量=瓶内生物积累有机物的总量+瓶内生物呼吸作用消耗有机物的总量,即M1-M0+M0-M2=M1-M2,B项正确。黑瓶中生物呼吸作用消耗有机物,因此黑瓶中有机物的总量将减少,M0-M2可表示瓶内生物呼吸作用消耗有机物的总量,C项错误。瓶内生产者用于生长、发育和繁殖的能量=瓶内生产者光合作用制造有机物的总量-瓶内生产者呼吸作用消耗有机物的总量,因为瓶内生产者呼吸作用消耗有机物的总量未知,因此无法进行计算,D项错误。
6.D　输入该鱼塘的总能量为生产者固定的太阳能a以及人工投入的饲料中的能量,A项错误。生产者固定的太阳能a一部分用于自身呼吸消耗,一部分流入下一营养级,一部分流向分解者,只有一部分用于第二营养级生物的生长、发育和繁殖,B项错误。第二营养级的同化量为b,第二营养级流向第三营养级的同化量为c-j,所以第二、三营养级间的能量传递效率为(c-j)÷b×100%,C项错误。肉食性鱼类粪便中的能量属于上一营养级同化的能量,属于植食性鱼类同化量b的一部分,D项正确。
7.B　流经该湖泊生态系统的总能量为生产者固定的太阳能,为497 693.3-497 228.6=464.7[J/(cm2·a)],A项正确。“未利用”表示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,第二营养级粪便中的能量属于第一营养级用于生长、发育和繁殖的一部分,未利用②的能量中不含有第二营养级粪便中的能量,B项错误。一般情况下,营养级越高的生物体型越大,结构越复杂,生长、发育等各种生命活动所需要的能量越多,细胞呼吸越强,所以高营养级的生物的能量大部分用于呼吸消耗,即高营养级生物呼吸散失量占自身同化量的比值通常大于低营养级的生物,C项正确。未利用③的能量去向包括沉积在湖底形成泥炭,D项正确。
8.C　草食性动物粪便中含有的能量=摄入量-同化量=1.05×109-7.50×108=0.3×109[ J/(m2·a)],A项正确。X表示的是呼吸散失的能量即呼吸量,这部分能量以热能的形式散失,B项正确。草食性动物的同化量为7.50×108 J/(m2·a),肉食性动物①的同化量为2.25×107 J/(m2·a),所以草食性动物和肉食性动物①之间的能量传递效率为(2.25×107)/(7.50×108)×100%=3%,C项错误。正常情况下,能量传递效率最大为20%,所以肉食性动物②同化量最大为2.25×107×20%=4.5×106[ J/(m2·a)],D项正确。
9.答案 (1)d→a→b→c　16.9%
(2)组成成分　营养结构　初级消费者的同化量　初级消费者通过呼吸作用散失的能量　生产者
解析 能量沿着食物链和食物网流动,在流动的过程中能量单向流动、逐级递减。4个营养级的能量由多到少依次为d、a、b、c,因此对应的食物链是d→a→b→c。次级消费者的同化量=19.6×105 J/m2,三级消费者的同化量=3.136×105 J/m2,次级消费者到三级消费者的能量传递效率=三级消费者的同化量/次级消费者的同化量×100%=3.136×105/19.6×105×100%≈16.9%。　
10.B　输入生态系统的总能量为生产者固定的太阳能,一部分用于植物的呼吸消耗,一部分储存在植物体内的有机物中;植食性动物粪便中的能量属于植物同化量的一部分,并未被植食性动物同化;⑧表示植食性动物呼吸消耗的能量,并没有流向分解者;能量传递效率为相邻两个营养级之间同化量的比值,植物同化量未知。
11.B　因为乙的GP最大,丙的GP最小,所以甲、乙、丙组成的食物链为乙→甲→丙,A项正确。表中甲、乙、丙的NP/GP不同,主要原因是呼吸作用散失的能量不同,B项错误。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,表中只有生产者和消费者,所以还缺少非生物的物质和能量、分解者,C项正确。由图中总的同化量与总呼吸散失量的差值可以推测,生态系统(M)的总能量很可能会增加,D项正确。
12.C　动物的同化效率为同化的能量/摄取的能量;某营养级生物的生长效率为该营养级的有机物积累量/该营养级的同化量,A、B两项正确。同化效率的高低不仅取决于该生物所处的营养级,还因食物性质或类型不同而有明显的差异,通常肉食性动物的同化效率要高于植食性动物,C项错误。肉食性动物的生长效率比植食性动物的低,与其在追捕猎物时消耗能量多有关,D项正确。
13.答案 (1)捕食和种间竞争　二者取食水稻等的部位不同
(2)5.95×104　12%
(3)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
解析 (1)结合表中信息可知,稻田中的稻螟可被河蟹捕食,且稻螟与河蟹有共同的食物(杂草),可见二者的种间关系是捕食和种间竞争。稻飞虱以水稻、杂草为食,其中稻螟以茎秆纤维为食,稻飞虱以茎、叶中的汁液为食,即二者取食的部位不同,因而稻飞虱与稻螟的生态位不同。
(2)各个营养级生物的同化量等于呼吸消耗的能量和用于自身生长、发育和繁殖的能量之和,其中用于自身生长、发育和繁殖的能量等于未利用的能量、流向分解者的能量和流向下一营养级的能量之和,最高营养级没有流向下一营养级这一途径,据此可计算出第一营养级用于自身生长、发育和繁殖的能量为(3.0+41.5+15.0)×103=5.95×104(kJ),第一营养级的同化量为(59.5+65.5)×103=1.25×105(kJ),第一营养级与第二营养级之间的能量传递效率为15.0÷125×100%=12%。
(3)从能量流动的角度分析,该稻田生态系统中引入河蟹的意义表现在通过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,从而提高了能量利用率,进而提高了经济效益。(共31张PPT)
第3章　生态系统及其稳定性
第2节　生态系统的能量流动
第1课时　能量流动的过程和特点
学 习 目 标
1.通过能量流动模型的建构,分析能量流动的过程、特点和规律,形成结构与功能观。
2.通过模型、图表理解能量是维持生态系统的动力,根据能量传递的特点,提高能量在生态系统和农牧业生产上的利用率,培养运用逻辑思维分析问题的能力。
主题一 能量流动的过程
主题二 能量流动的特点
目录索引
主题一 能量流动的过程
基础知识 落实
1.能量流动的概念:生态系统的能量流动是指生态系统中能量的________、________、________和________的过程。
2.能量流动的过程
(1)第一营养级能量流动
输入
传递
转化
散失
呼吸作用
生长、
发育和繁殖
(2)能量流经第二营养级的示意图
初级消费者同化
呼吸作用
生长、发育和繁殖
次级消费者
(3)生态系统能量流动的示意图
分解者
呼吸作用
据图分析,流入各营养级(最高营养级除外)的能量的去路:
①通过自身呼吸作用以__________的形式散失。
②流入下一个营养级。
③被__________分解利用。
热能
分解者
结论要语辨一辨
(1)流经生态系统的总能量是照射在生产者上的太阳能。(　　)
(2)流经第二营养级的总能量指次级消费者摄入体内的能量。(　　)
(3)兔吃草后排出的粪便中的能量是兔同化量的一部分。(　　)
(4)同化量=摄入量-粪便量。(　　)
(5)用于生长、发育和繁殖的能量=分解者分解利用的能量+下一营养级同化的能量(+未利用的能量)。(　　)
×
×
×
√
√
情境探究 提升
呼伦贝尔草原上的鹰捕食兔子,存在一条食物链:草→兔→鹰。草原上的生产者主要是草,草原上几乎全部动物都是直接或间接由草养活。请分析并回答以下问题。
(1)地球上几乎所有生态系统的能量都来自哪里 这些能量是如何输入生态系统的
(2)生产者固定的能量通过什么途径传递给其他动物
提示 来自太阳。生产者通过光合作用将光能转化成化学能,固定在所制造的有机物中。
提示 生产者固定的能量通过食物链和食物网传递给其他动物。
(3)生产者固定的能量有哪些去路
提示 一部分通过生产者的呼吸作用以热能的形式散失;一部分随残枝败叶等被分解者分解而释放出来;另一部分流入第二营养级(初级消费者)。
方法归纳 拓展
1.能量流动的过程
2.能量流经某个营养级的具体过程(以初级消费者为例)
3.能量流动过程中的等量关系
(1)摄入量=同化量+粪便量。
(2)同化量=呼吸散失量+用于生长、发育和繁殖的能量(储存量)。
(3)同化量=呼吸散失量+流入下一营养级量+分解者利用量。
(4)流入量=输入量=同化量。
对点应用 突破
突破点1 能量流动概念的理解
1.生态系统的能量流动指的是生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程,下列有关说法正确的是(　　)
A.输入生态系统的能量就是生产者固定的太阳能的总量
B.能量以有机物中化学能的形式在食物网中传递
C.能量散失的过程是“光→生产者→消费者→分解者”
D.生态系统中的能量最终通过分解者的分解作用,以热能的形式散失
B
解析 就自然生态系统而言,一般来说,输入生态系统的能量就是生产者固定的太阳能的总量,A项错误。能量传递的渠道是食物链和食物网,传递形式是有机物中的化学能,B项正确。能量散失的过程是生产者、消费者的呼吸作用和分解者的分解作用,C项错误。生态系统中的能量最终通过生产者、消费者和分解者的呼吸作用,以热能的形式散失,D项错误。
突破点2 能量流动过程及相关图示
2.(2025浙江阶段练习)下图表示能量流经某生态系统第二营养级的示意图[单位:J/(cm2·a)],据图分析,下列有关说法正确的是(　　)
A.该生态系统第二营养级同化的能量是100 J/(cm2·a)　
B.第二营养级流向分解者的能量为20 J/(cm2·a)
C.第二营养级的同化量有50%通过呼吸作用以热能的形式散失了
D.C表示第二营养级用于生长、发育和繁殖的能量,其中流入第三营养级的能量低于15 J/(cm2·a)　
D
解析 题图表示能量流经某生态系统第二营养级的示意图,其中A表示该营养级摄入的能量;B表示该营养级同化的能量;C表示用于生长、发育和繁殖的能量;D表示通过呼吸作用以热能的形式散失的能量;E表示流向分解者的能量。该生态系统中第二营养级同化的能量是摄入量-粪便量,即100-20=80[J/(cm2·a)],A项错误。流向分解者的20 J/(cm2·a)属于第一营养级的同化量,B项错误。第二营养级同化的能量是80 J/(cm2·a),通过呼吸作用散失的能量是50 J/(cm2·a),则第二营养级的同化量有50/80×100%=62.5%通过呼吸作用以热能的形式散失了,C项错误。第三营养级摄入的能量是15 J/(cm2·a),其中流入第三营养级的能量低于15 J/(cm2·a),D项正确。
主题二 能量流动的特点
基础知识 落实
1.能量流动的特点
单向流动
逆转
循环流动
逐级递减
逐级减少
越多
5
2.能量传递效率的计算
(1)计算公式
能量传递效率=×100%。
(2)一般情况下,生态系统中相邻两个营养级间的能量传递效率为_______。
3.生态系统维持正常功能的条件
任何生态系统都需要不断得到来自__________的能量补充,以便维持生态系统的正常功能。
10%~20%
系统外
结论要语辨一辨
(1)生态系统中的能量流动是单向的。(　　)
(2)能量流动是逐级递减的,其原因是一部分能量未被下一营养级利用,一部分能量以热能的形式散失,还有一部分能量被分解者利用。(　　)
(3)生态系统的食物链中营养级越高的生物,其体型必然越大。(　　)
(4)相邻两个营养级的能量传递效率不会小于10%,也不会大于20%。(　　)
√
√
×
×
情境探究 提升
[教材第56页“思考·讨论”]美国生态学家林德曼对一个结构相对简单的天然湖泊——赛达伯格湖的能量流动进行了定量分析,得出了如图所示的数据[单位:J/(cm2·a)]。
(1)第一营养级到第二营养级之间的能量传递效率是多少(保留一位小数) 为什么能量不能100%流入下一营养级
(2)一般情况下,肉食性动物体内的能量能否流入植食性动物 为什么
(3)总结能量流动的特点。
提示 第一营养级到第二营养级的能量传递效率=62.8÷464.6×100%≈13.5%。因为每个营养级的能量都有一部分通过呼吸作用散失,一部分被分解者分解利用,还有一部分未利用,所以能量不能100%流入下一营养级。
提示 不能。因为食物链中生物之间的捕食关系是不可逆转的。
提示 能量流动是单向的,能量在流动过程中是逐级递减的。
方法归纳 拓展
1.某一营养级(最高营养级除外)能量的最终去路和某段时间内的去路
2.能量流动特点的三点说明
(1)流经人工生态系统(如人工鱼塘、城市污水处理池等)的总能量=人工投放的饵料或城市污水中有机物所含的能量+生产者固定的太阳能。
(2)能量传递效率是指各营养级之间的能量传递,不是指个体或种群之间。
(3)能量传递效率为10%~20%是针对相邻两个营养级中的所有生物而言的,具体到某一条食物链中相邻两个营养级的能量传递效率可能低于10%或高于20%。如一只狼捕食了一只野兔,野兔流向狼的能量可能低于10%或高于20%,但野兔所处的第二营养级与狼所处的第三营养级的能量传递效率为10%~20%。
对点应用 突破
突破点1 能量流动传递效率相关计算
3.(2023山东卷)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。
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
90 42 84 13.5 3
下列说法正确的是(　　)
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
C
解析 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的能量,A项错误。初级消费者的同化量来自生产者固定的太阳能和来自陆地的植物残体的能量,无法计算来自生产者的能量,B项错误。同化量=呼吸消耗的能量+用于生长、发育和繁殖的能量,则初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量=13.5×105-3×105=10.5×105 J/(m2·a),C项正确。粪便量为该营养级未能同化的能量,则初级消费者粪便中的能量为该系统生产者及陆地植物残体流向分解者的能量,D项错误。
突破点2 能量流动过程的其他图示
4.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),下列说法正确的是(　　)
A.A1是生产者经呼吸作用释放的能量
B.B2是初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量
C.C2包含初级消费者粪便中流向分解者的能量
D.生产者固定的太阳能还可表示为A1+A2+B1+B2+C1+C2+D2
D
解析 A1表示生产者经呼吸作用散失的能量,A项错误。B2+C2+D2是初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量,B项错误。初级消费者粪便中流向分解者的能量包含在上一营养级流向分解者的能量C1中,C项错误。生产者固定的太阳能还可表示为(A1+B1+C1+D1)或(A1+B1+C1+A2+B2+C2+D2),D项正确。
课堂小结第2课时　生态金字塔和研究能量流动的实践意义
A组 必备知识基础练
1.(2025河南洛阳阶段练习)生态金字塔可以表示生态系统各营养级之间的某种数量关系。下列叙述错误的是(　　)
A.生态金字塔中每个营养级的生物不一定都属于同一条食物链
B.当高营养级生物处于绝对优势时,一定会发生数量金字塔的倒置
C.生物量金字塔和能量金字塔通常都是上窄下宽的金字塔形
D.群落演替一般朝着生物种类越来越多的方向发展,故可能会促使生态金字塔的层次增加
2.(2025浙江期末)下列关于生态系统能量流动的叙述,错误的是(　　)
A.生产者固定的能量是光能或化学能
B.自然生态系统中,生物数量金字塔存在倒置情况,能量金字塔则不存在
C.与传统鱼塘相比,桑基鱼塘可显著提高不同营养级之间的能量传递效率
D.生态系统中能量流动一般不超过5个营养级
3.如图是某生态系统的能量金字塔,图中数字表示能量,单位:J/(km2·a)。下列相关叙述正确的是(　　)
A.第二营养级的总干重通常大于第一营养级的
B.第一营养级的能量会因自身呼吸作用而消耗
C.第二营养级到第三营养级的能量传递效率是10%
D.处于第二营养级的生物属于次级消费者
4.(2025江苏连云港期中)如图所示为生物界可能出现的4种生态金字塔。下列相关叙述错误的是(　　)
A.树→虫→鸟的数量金字塔和能量金字塔可分别用图甲和图丙表示
B.数量金字塔可能会出现倒置现象,能量金字塔不会出现倒置现象
C.生态金字塔中,每一种生物只能属于一层,每一层都不含分解者
D.生物量金字塔中,一般来说,植物的生物量要大于植食性动物的生物量
5.(2025浙江阶段练习)“海洋牧场”是指在一定海域内,利用自然的海洋生态环境,将人工放养的经济海洋生物聚集起来,像在陆地放牧牛羊一样,对其进行有计划和有目的地海上放养。下图为科学家在河北省祥云湾海洋牧场示范区调查得到部分食物网和部分营养级的能量流动图示(碎屑在生态系统中处于第一营养级)。下列说法正确的是(　　)
图1
图2
A.图1中,只属于第二营养级的生物是浮游动物,蟹类只属于第二、三、四营养级
B.图2中,第二营养级到第三营养级的能量传递效率为11.27%
C.分解者、非生物的物质和能量与图1中的生物共同组成祥云湾海洋生态系统的结构
D.由于浮游植物个体小、寿命短,祥云湾海洋生态系统的生物量金字塔可能为上宽下窄的倒金字塔形
6.下列关于生态系统的说法,正确的是(　　)
A.营养级是指处于食物链同一环节上同种生物的总和
B.碳在池塘生物群落中主要以CO2的形式传递
C.生态金字塔可分别以个体数量、生产量和能量为指标绘制
D.草原生态系统维持正常功能需要不断得到来自系统外的能量
7.运用生态系统能量流动规律分析,下列各项不利于能量流向对人类最有益的部分的是 (　　)
A.在森林中,使能量多储存在木材里
B.在草原牧场,使能量多流向牛和羊
C.能量流经初级消费者→次级消费者→三级消费者(人的食物)
D.在养鱼池,让有机肥料以腐屑的形式被鱼类或饵料动物直接摄食
8.(2025山东泰安阶段练习)露斯塔野鲮鱼个体大、生长快、蛋白质含量高。为提高露斯塔野鲮鱼产量,研究人员对人工养殖鱼塘中露斯塔野鲮鱼的食物来源进行分析,如图甲所示。图乙是能量流经罗氏沼虾和露斯塔野鲮鱼的部分图解。回答下列问题。
甲
乙
(1)生态系统的能量流动是指 　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)生态系统的能量流动逐级递减形成金字塔形,原因是　　　　　　　　　　　　　,生态金字塔除能量金字塔外,还有　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)图乙中B表示　　　　　　　　　　　　　　　。若研究一个月内罗氏沼虾所处营养级的能量去向,图乙中缺少的能量去向是　　　　,出现这一能量去向的原因是　 　　　　　　　　。
B组 能力素养提升练
9.如图是某生态系统营养级的能量金字塔示意图,甲~戊为五种生物,其中丁和戊不存在种间竞争关系。下列分析正确的是(　　)
A.图示生物加上它们生存的环境构成一个完整的生态系统
B.图中生物可形成4条食物链,丙和丁存在捕食和种间竞争关系
C.若戊取食丙的比例升高,则戊获得的能量会减少
D.若丁的数量减少,则乙的数量会增多,丙的数量会减少
10.(2025河北阶段练习)为建设美丽河北,该省高度重视淡水湖的水体污染治理。浮游藻类的个体小,寿命短,繁殖速度快,易导致水体富营养化。相关部门通过引种挺水植物,投放鲢、鳙等滤食性鱼类和螺等底栖植食动物对其进行综合治理。经调查,某湖泊部分能量流动数据如表(假设不存在未利用的能量,能量单位:J·m-2·a-1)所示。表中部分数据不存在或未知,用“-”表示。回答下列问题。
项目 摄入量 粪便量 呼吸量 流向分解者量
三级消费者 57.0 3.0 23.5 24.5
次级消费者 - - 218.0 158.0
初级消费者 6 057.0 2 019.0 2 615.0 993.0
生产者 17 844.5 20 180.0
(1)通过栽种挺水植物控制藻类繁殖,主要原因是挺水植物可以与浮游藻类竞争　　　　　　　　　　等,从而对浮游藻类产生抑制作用。
(2)通过所给数据计算可知,第一营养级与第二营养级之间的能量传递效率为　　　　　(用百分数表示,保留一位小数)。据表可知,次级消费者同化的能量中不经三级消费者而直接流向分解者的能量是　　　　J/(m2·a)。综合治理一段时间后,浮游藻类与其捕食者的生物量金字塔呈上宽下窄的倒金字塔形,原因可能是　 　　　　　　　　　。
(3)鲢、鳙等滤食性鱼类可以通过捕食来降低浮游藻类密度,但其粪便中存在大量未消化且仍可继续增殖的藻类,容易造成二次污染。研究人员提出“鱼粪沉底控藻”技术,通过风力以及底栖鱼类运动使水体浑浊,泥沙增多,鲢、鳙在摄入泥沙后会排泄可沉底的鱼粪,这样做能降低滤食性鱼类粪便的二次污染,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(答出2点)。
参考答案
1.B　生态金字塔中每个营养级的生物均属于食物网的同一营养级,但不一定都属于同一条食物链,A项正确。当高营养级生物处于绝对优势时,不一定会发生数量金字塔的倒置,只有当下一级生物体积较大,而上一级生物体积较小时,数量金字塔才可能出现倒置现象,B项错误。生物量金字塔和能量金字塔通常都是上窄下宽的金字塔形,只有在水体中生产者生命周期短、繁殖快的情况下,才可能出现生物量金字塔倒置的情况,C项正确。群落演替往往是朝着生物种类越来越多的方向发展,可能会使生态金字塔纵向层次增加,相关的生态系统的自我调节能力不断加强,D项正确。
2.C　在生态系统中,生产者固定的能量是光能(绿色植物进行光合作用合成有机物)或化学能(硝化细菌利用化学能合成有机物),A项正确。自然生态系统中,生物数量金字塔可能是倒置的,比如一棵树上可能会有很多昆虫;由于能量流动的特点是单向流动、逐级递减,所以能量金字塔不可能是倒置的,B项正确。与传统鱼塘相比,桑基鱼塘可显著提高能量的利用率,但不能提高不同营养级之间的能量传递效率,C项错误。生态系统中能量的传递效率为10%~20%,且能量流动表现为单向流动、逐级递减,因此能量流动一般不超过5个营养级,D项正确。
3.B　生物量金字塔大多是上窄下宽的金字塔形,一般而言,植物的总干重通常大于植食性动物的总干重,A项错误。生物同化的能量部分通过呼吸作用以热能的形式散失,剩下的部分用于自身生长、发育和繁殖,包括流向下一营养级、未利用和流向分解者,B项正确。第二营养级到第三营养级的能量传递效率是41.2÷913.7×100%≈4.5%,C项错误。处于第二营养级的生物属于初级消费者,D项错误。
4.C　一棵树上有很多植食性昆虫,还有少量鸟类,所以数量金字塔可用图甲表示,能量流动具有逐级递减的特点,所以能量金字塔可用图丙表示,A项正确。生态系统生物数量金字塔可能会出现倒置现象,比如树和昆虫的关系,作为消费者的昆虫数量远多于生产者树的数量,能量流动的特点是单向流动、逐级递减,能量金字塔不会出现倒置的现象,B项正确。生态金字塔中,杂食性动物可以属于不同营养级,进而属于两层甚至多层,C项错误。生物量金字塔表示各个营养级之间生物量的关系,通常呈现上窄下宽的金字塔形,因此,一般来说,植物的生物量要大于植食性动物的生物量,D项正确。
5.D　生产者是第一营养级,分析图1可知,只属于第二营养级的生物是浮游动物,在不同食物链中蟹类分别属于第二、三、四、五营养级,A项错误。分析图2可知,第二营养级的同化量为3 858+142.9=4 000.9,第二营养级传递到第三营养级的能量为290.9,故第二营养级到第三营养级的能量传递效率为290.9÷4 000.9×100%≈7.27%,B项错误。生态系统的结构包括生态系统的组成成分(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),故分解者、非生物的物质和能量与图1中的生物(生产者和消费者)不能组成祥云湾海洋生态系统的结构,还应包括营养结构,C项错误。由于浮游植物个体较小、寿命短,故祥云湾海洋生态系统的生物量金字塔可能为上宽下窄的倒金字塔形,D项正确。
6.D　营养级是指处于食物链同一环节上所有生物的总和,A项错误。碳在池塘生物群落中主要以有机物的形式传递,B项错误。生态金字塔可分别以个体数量、生物量和能量为指标绘制,C项错误。草原生态系统维持正常功能需要不断得到来自系统外的能量,D项正确。
7.C　C项中,食物链的延长增大了能量的损耗,不利于能量流向对人类最有益的部分。
8.答案 (1)生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程
(2)每一营养级同化的能量中,呼吸作用以热能形式散失和流向分解者的能量不能被下一营养级利用　数量金字塔和生物量金字塔
(3)罗氏沼虾用于自身生长、发育和繁殖的能量　未利用的能量　在研究期间,罗氏沼虾同化的一部分能量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
解析 (1)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)能量金字塔的基部是第一营养级,顶部是最高营养级;因为每一营养级同化的能量中,呼吸作用以热能形式散失和流向分解者的能量不能被下一营养级利用,故能量流动逐级递减形成金字塔形;生态金字塔除能量金字塔外,还有数量金字塔和生物量金字塔。
(3)图乙的C表示罗氏沼虾粪便中的能量,A表示罗氏沼虾同化量,B表示罗氏沼虾用于自身生长、发育和繁殖的能量。若研究一个月内罗氏沼虾所处营养级的能量去向,图乙中缺少的能量去向是(暂时)未利用的能量,因为在研究期间,罗氏沼虾同化的一部分能量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。
9.D　能量金字塔包含生产者和消费者,不包含分解者,故图示生物加上它们生存的环境不能构成一个完整的生态系统,A项错误。图中生物形成食物网:
,可形成3条食物链,B项错误。若戊取食丙的比例升高,则戊的营养级相当于降低,则戊获得的能量会增多,C项错误。若丁的数量减少,则乙的数量会增多,丙的数量会减少,D项正确。
10.答案 (1)阳光和水体中的无机盐
(2)9.6%　155.0　浮游藻类的寿命短,且通过与挺水植物的种间竞争和被多种捕食者摄食,导致其生物量较少
(3)水底光照不足,沉底鱼粪中未消化的藻类自然死亡并被分解;底栖动物的摄食可以达到控藻的目的
解析 (1)通过栽种挺水植物控制藻类繁殖的主要原因是挺水植物可以与浮游藻类竞争阳光、无机盐等资源,从而对浮游藻类产生抑制作用。
(2)据表格数据可知,表中不存在未利用的能量,故第二营养级(初级消费者)同化量=摄入量-粪便量=6 057.0-2 019.0=4 038.0[J/(m2·a)],第一营养级(生产者)同化量=呼吸消耗量+流向分解者的能量+流到下一营养级的能量=17 844.5+20 180.0+4 038.0=42 062.5[J/(m2·a)],所以第一营养级与第二营养级之间的能量传递效率=第二营养级(初级消费者)同化量/第一营养级(生产者)同化量×100%=4 038.0/42 062.5×100%=9.6%。据表可知,次级消费者同化的能量中流向分解者的能量是158.0 J/(m2·a),其中有3.0 J/(m2·a)是经过三级消费者摄食后未同化而流向分解者,故次级消费者同化的能量中不经三级消费者而直接流向分解者的能量是158.0-3.0=155.0[J/(m2·a)]。综合治理一段时间后,浮游藻类与其捕食者的生物量金字塔呈上宽下窄的倒金字塔形,这可能是因为浮游藻类的寿命短,且通过与挺水植物的种间竞争和被多种捕食者摄食,导致其生物量较少。
(3)“鱼粪沉底控藻”技术能克服滤食性鱼类粪便二次污染,原因是水底光照不足,沉底鱼粪中未消化的藻类自然死亡并被分解;底栖动物的摄食可以达到控藻的目的。(共29张PPT)
第3章　生态系统及其稳定性
第2节　生态系统的能量流动
第2课时　生态金字塔和研究能量流动的实践意义
学 习 目 标
主题一 生态金字塔的类型
主题二 研究能量流动的实践意义
目录索引
主题一 生态金字塔的类型
基础知识 落实
生态金字塔是生态学中表示生态系统各营养级不同关系的一种模型,常见的有以下几种类型。
1.能量金字塔
将单位时间内各__________所得到的_________数值转换为相应面积(或体积)的图形,并将图形按照__________的次序排列,可形成能量金字塔。
2.生物量金字塔
用能量金字塔的方法表示各个营养级__________(每个营养级所容纳的__________的总干重)之间的关系,就形成生物量金字塔。
3.数量金字塔
用能量金字塔的方法表示各个营养级的生物__________比值关系,就形成数量金字塔。
营养级
能量
营养级
生物量
有机物
个体的数目
结论要语辨一辨
(1)由于能量在流动的过程中逐级递减,所以营养级越高,该营养级的总能量及生物的数量就会越少。(　　)
(2)所有生态系统中生产者得到的能量必然大于消费者得到的能量。(　　)
(3)生物量金字塔、数量金字塔同能量金字塔一样都是正置的。(　　)
×
×
×
情境探究 提升
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。
表1　夏季两个生态系统的生物个体数量统计表(单位:个/hm2)
项目 某草地 温带森林
P 15 000 000 2 000
C1 2 000 000 1 500 000
C2 900 000 1 200 000
C3 10 20
表2　夏季两个生态系统的生物量统计表(单位:g/m2)
项目 某湖泊 某海峡
P 96 4
C1 11 21
C2 4 —
(1)请根据表1,分别建构两个生态系统的数量金字塔。
提示 某草地
温带森林
(2)根据表2,分别建构两个生态系统的生物量金字塔。
提示 某湖泊
某海峡
(3)分析数量金字塔出现上宽下窄倒置的金字塔形的原因。
(4)分析生物量金字塔出现上宽下窄倒置的金字塔形的原因。
提示 当生产者个体比消费者个体大得多时,如昆虫和树,那么数量金字塔通常是倒置的。
提示 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。
(5)除了数量金字塔和生物量金字塔,还有什么生态金字塔 它的特点是什么
提示 能量金字塔。呈正金字塔形。
方法归纳 拓展
生态金字塔的类型和特点
项目 能量金字塔 生物量金字塔 数量金字塔
形状
每一层含义 单位时间内,食物链中每一营养级生物所同化的能量 单位时间内,每一营养级生物所容纳的有机物的总干重 每一营养级生物个体的数量比值关系
特点 通常是上窄下宽的金字塔形 一般为上窄下宽的金字塔形 一般为上窄下宽的金字塔形
项目 能量金字塔 生物量金字塔 数量金字塔
象征意义 能量在流动过程中逐级递减 生物量(有机物的总干重)随食物链中营养级的升高而逐级递减 生物个体的数量在食物链中随营养级升高而逐级递减
特殊形状 — 海洋生态系统中,浮游植物的个体小,寿命短,又会不断被捕食,因而某一时间调查到的浮游植物生物量可能低于浮游动物的生物量,呈现倒置的金字塔形 如果消费者个体小而生产者个体大,就会呈现倒置的金字塔形,如昆虫和树
对点应用 突破
1.研究生态系统的能量流动,生态金字塔是一种直观的表示方式,其可以表示生态系统各营养级之间的某种数值关系。下列相关叙述错误的是(　　)
A.数量金字塔呈现倒置的现象可能与生物个体体型的大小有关
B.生态金字塔中最底层代表的是生产者,最顶层代表的是分解者
C.生物量金字塔出现倒置的原因可能是生产者的生活周期很短
D.能量金字塔可能会出现上宽下窄倒置的金字塔形
B
解析 数量金字塔呈现倒置的现象可能与生物个体体型大小有关,如一棵大树上有很多昆虫,A项正确。生态金字塔的最顶层代表的是最高营养级的消费者,分解者不参与生态金字塔的建构,B项错误。生物量金字塔出现倒置的原因可能是生产者的生活周期很短,C项正确。能量金字塔通常是上窄下宽的金字塔型,但某些人工生态系统可能出现倒置金字塔形,D项正确。
2.生态金字塔的一般模式如图所示,其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别代表第一、二、三营养级。下列相关叙述正确的是(　　)
A.一条食物链中相邻两种生物之间的能量传递效率可能会大于20%
B.生物量金字塔的每一层表示单位时间内每个营养级所容纳的物质总量
C.所有生态系统中的数量金字塔和生物量金字塔均为图示上窄下宽的金字塔形
D.能量金字塔通常是上窄下宽的金字塔形,这主要体现了能量流动具有单向流动的特点
A
解析 一般来说,能量在相邻两个营养级之间的传递效率是10%~20%,每个营养级可能包含多种生物,所以食物链中相邻两种生物之间的能量传递效率可能会大于20%,A项正确。生物量金字塔的每一层表示单位时间内每个营养级所容纳的有机物的总干重,B项错误。数量金字塔和生物量金字塔通常是上窄下宽的金字塔形,但特殊情况下也会呈现上宽下窄倒置的金字塔形,C项错误。能量金字塔通常是上窄下宽的金字塔形,体现了能量流动具有逐级递减的特点,D项错误。
主题二
研究能量流动的实践意义
基础知识 落实
1.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__________。例如,间作套种、多层育苗、稻—萍—蛙等立体农业生产方式。
2.可以帮助人们科学地规划和设计____________________,使能量得到____________________。例如,秸秆喂牲畜;粪便制作沼气;沼渣肥田,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。
3.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______________________________。例如,合理确定草场载畜量、麦田除草、除虫等。
总能量
人工生态系统
最有效的利用
流向对人类最有益的部分
结论要语辨一辨
(1)拔去田地中的杂草是人为地调整能量流动的方向,提高生态系统的能量传递效率。(　　)
(2)利用农作物秸秆培育蘑菇,实现了生态系统中能量的循环利用。(　　)
(3)研究能量流动,可调整能量流动关系,使生产者固定的能量全部流向人类。(　　)
×
×
×
情境探究 提升
图一是传统农业对水稻秸秆的利用示意图,图二为现代农业对秸秆的利用示意图。据图回答下列问题。
图一　传统农业对秸秆的利用
图二　现代农业对秸秆的利用
(1)从能量利用的角度分析,现代农业相较于传统农业有什么优势
(2)人们在研究能量流动时,将秸秆作为牲畜饲料,粪便进入沼气池生产燃料。此过程提高了能量的传递效率吗 为什么
提示 现代农业实现了对能量的多级利用,从而大大提高了能量的利用率。
提示 此过程没有提高能量的传递效率。此过程提高了能量的利用率,即人类充分利用了流向分解者的能量,实现了对能量的多级利用,减少了环境污染,但没有提高能量在不同营养级之间的传递效率。
方法归纳 拓展
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:生态系统中能量在相邻两个营养级间的传递效率为10%~20%,即输入某一营养级的能量中,只有10%~20%的能量流到下一营养级(最高营养级除外)。
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,从而提高能量的利用率。
对点应用 突破
3.(2025浙江期中)下列关于生态系统能量流动的原理在实践中的应用的叙述,错误的是(　　)
A.除虫、除草可以让农田生态系统中的能量更多地流向对人类更有益的部分
B.多途径利用农作物可以实现对生态系统中能量的多级利用
C.根据草场能量流动的特点,可以合理确定草场的载畜量,从而保持畜产品的持续高产
D.“桑基鱼塘”的生产方式,在桑、蚕、鱼之间形成良性循环,将提高能量传递效率
D
解析 “桑基鱼塘”的生产方式,使能量得到多级利用,提高了能量利用率,但不能提高能量传递效率,D项错误。
4.设计人工生态系统的常用方法之一是给食物链(网)“加环”,如图就是一种“加环”示意图,据图判断,下列有关叙述正确的是(　　)
A.用残渣来培育食用菌和蛆,提高了能量的传递效率
B.用玉米的副产品玉米芯生产木糖醇,可提高经济效益
C.用蛆的排泄物作为有机肥还田,使能量能够循环利用
D.离开人的管理,该生态系统仍可以正常运转
B
解析 用残渣来培育食用菌和蛆,提高了能量的利用率,A项错误。用玉米的副产品玉米芯生产木糖醇,可提高经济效益,B项正确。生态系统的能量流动是单向的,不能循环利用,C项错误。该生态系统为人工生态系统,人起到决定性作用,离开人的管理,该生态系统不能正常运转,D项错误。
课堂小结

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