第9章 第52课时 生态系统的能量流动(教用Word)-【金榜题名】2026年高考生物一轮总复习

第52课时　生态系统的能量流动 高考目 标定位 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 【例1】　(2024·山东高考)某稳定的生态系统某时刻第一、第二营养级的生物量分别为6 g/m2和30 g/m2，据此形成上宽下窄的生物量金字塔。该生态系统无有机物的输入与输出，下列说法错误的是(　　 ) A．能量不能由第二营养级流向第一营养级 B．根据生物体内具有富集效应的金属浓度可辅助判断不同物种所处营养级的高低 C．流入分解者的有机物中的能量都直接或间接来自第一营养级固定的能量 D．第一营养级固定的能量可能小于第二营养级同化的能量 【答案】　D 【解析】　A、能量流动的特点是单向流动、逐级递减，能量不能由第二营养级流向第一营养级，A正确； B、依据生物富集，金属浓度沿食物链不断升高，故可辅助判断不同物种所处营养级的高低，B正确； C、第一营养级植物的残枝败叶中的有机物流入分解者、消费者的遗体残骸中的有机物流入分解者，流入生态系统的总能量来自生产者固定的太阳能总量，消费者通过捕食生产者获取能量，故流入分解者的有机物中的能量都直接或间接来自第一营养级固定的能量，C正确； D、该生态系统是稳定的生态系统，第一营养级固定的能量大于第二营养级同化的能量，D错误。 故选D。 【例2】　(2023·全国甲卷)在生态系统中，生产者所固定的能量可以沿着食物链传递，食物链中的每个环节即为一个营养级。下列关于营养级的叙述，错误的是(　　 ) A．同种动物在不同食物链中可能属于不同营养级 B．作为生产者的绿色植物所固定的能量来源于太阳 C．作为次级消费者的肉食性动物属于食物链的第二营养级 D．能量从食物链第一营养级向第二营养级只能单向流动 【答案】　C 【解析】　A、杂食动物既会捕食植物，又会捕食动物，如果捕食植物，就是第二营养级，捕食动物，就是第三营养级或更高营养级，所以不同食物链中的动物会处于不同的营养级，A正确； B、绿色植物进行的是光合作用，能量来源于太阳，B正确； C、次级消费者是第三营养级，初级消费者是第二营养级，第一营养级是生产者，C错误； D、因为第一营养级是植物，第二营养级是动物，食物链是单向的，能量流动也就是单向的，D正确。 故选C。 考向二　能量流动的相关计算 【例3】　(2025·宁波二模)为落实“绿水青山就是金山银山”理念，某地实施了退耕还湖工程。某经过改造的湖泊生态系统中存在三个营养级，其能量流动情况如下表(单位：×103 kJ)。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 500 Y Z 呼吸作用消耗 132 26.5 3.8 未被利用 292 34.3 3.1 其他部分 X 2.2 0.1 A.该生态系统的结构是指各种生物通过食物链和食物网形成的营养结构 B．候鸟迁入和迁出导致群落物种组成和空间结构发生变化，这属于群落演替 C．通过该表无法计算出第三营养级的消费者用于生长、发育和繁殖的能量 D．表中的X的具体数值是6，由第一营养级向第二营养级的能量传递效率是14% 【答案】　D 【解析】　A、生态系统的结构包括生态系统的组成成分和营养结构两部分，组成成分有非生物物质和能量、生产者、消费者和分解者，营养结构指生物之间以食物营养为纽带所形成的食物链和食物网，A错误； B、候鸟的迁入和迁出导致群落的物种组成和空间结构发生变化属于群落的季节性，B错误； C、根据计算公式：同化量＝呼吸作用消耗＋用于生长、发育和繁殖的能量，用于生长发育和繁殖的能量＝未利用＋流入下一营养级＋其他部分，在该生态系统中，肉食性动物为最高营养级，无流入下一营养级的能量，结合表中数据可得肉食性动物用于生长、发育和繁殖的能量为3.2×103kJ，C错误； D、根据C选项中的计算公式可推算出肉食性动物能量计算公式为：Z＝3.8＋3.1＋0.1＝7，植食性动物能量计算公式为：Y＝26.5＋34.3＋2.2＋7＝70，植物能量计算公式为：500＝132＋292＋X＋70，即X＝6；结合能量传递效率计算公式：能量传递效率＝下一营养级同化量/上一营养级同化量×100%，可计算第一营养级向第二营养级的传递效率为70/500×100%＝14%，D正确。 故选D。 【例4】　(2025·湖南模拟)某水生生态系统中，流经M种群的能量去路如下图[单位：kJ/(cm2·a)]。下列叙述正确的是(　　 ) A．M种群属于生态系统的消费者 B．M种群呼吸消耗的能量，在其同化的能量中约占59% C．该生态系统中，第二、三营养级的传递效率约为6.3% D．由于能量流动的特点，M所同化的能量一定小于生产者同化的能量 【答案】　B 【解析】　A、图示显示，M的能量来源包括生产者和遗体残骸，因此M种群在该生态系统中既属于消费者也属于分解者，A错误； B、M种群同化的能量为3 281＋2 826＝6 107 [kJ/(cm2·a)]，其呼吸消耗的能量为3 281＋2 826－386－2 102＝3 619，3 619/6 107×100%≈59%，B正确； C、图中M只是一个种群，因此不能计算出该生态系统中第二、三营养级的传递效率，C错误； D、M所同化的能量还来源于遗体残骸，所以M同化的能量不一定小于生产者同化的能量，D错误。 故选B。 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 续表 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 续表 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 【例5】　(经典高考题)下列关于生态金字塔的叙述，正确的是(　　 ) A．生态金字塔显示了各营养级之间的数量关系 B．生态金字塔中每个营养级的生物均属于同一食物链 C．生态金字塔中的营养级均按其所占的数值大小依次排列 D．生态金字塔可分别以个体数量、生产量和能量为指标绘制 【答案】　A 【解析】　A、生态金字塔显示了各营养级之间的某种数量关系，可采用生物量单位、能量单位和个体数量单位，A正确； 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，不属于同一条食物链，B错误； C、生态金字塔通常都是下宽上窄的正金字塔图形，但也有倒金字塔的，如英吉利海峡的浮游植物与浮游动物和底栖动物的生物量金字塔，故生态金字塔中的营养级并非均按其所占的数值大小依次排列，C错误； D、生态金字塔可采用生物量单位、能量单位和个体数量单位，故可分别以个体数量、生物量和能量为指标绘制，并非生产量，D错误。 故选A。 【例6】　将单位时间内各营养级所得到的能量数值转换为相应的面积或体积，并按照营养级的次序进行排列，可得到一个上窄下宽的能量金字塔形。下列相关叙述错误的是(　　 ) A．能量金字塔中不同营养级生物之间的种间关系只有捕食 B．能量金字塔的塔基只能是利用光能和化学能的自养型生物 C．形成能量金字塔的原因是能量随营养级的增加而逐级递减 D．通过科学规划可提高能量金字塔中各营养级的能量利用率 【答案】　A 【解析】　A、能量金字塔中不同营养级生物构成的营养结构比较复杂，种间关系也比较多，有捕食、种间竞争、互利共生、寄生等，A错误； B、能量金字塔的塔基第一营养级是生产者，包括能利用光能和化学能的自养型生物，B正确； C、能量流动的特点是单向流动、逐级递减，能量金字塔上窄下宽是由于能量随营养级的增加而逐级递减导致的，C正确； D、通过科学规划和人工设计实现了能量的多级利用，可提高生态系统中各营养级的能量利用率，D正确。 故选A。 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，①②③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。 学科网（北京）股份有限公司 $$