实验04 调查当地某生态系统中能量流动情况（讲义）生物人教版选择性必修2

实验04 调查当地某生态系统中能量流动情况实验目标透析：课标解读+重点先知，精识目标 教材知识链接：教材解析+知识渗透，融会贯通 实验过程精讲：实验全析全解，全面掌握 实验要点速记：要点解析+典例精讲，重点提升 实验提升专练：真题感知+模拟提升，双向突破 2017版2020年修订课标 课标解读 1、生命观念：通过实地调查理解生态系统中能量流动维持生态平衡的重要性，体现物质循环与能量守恒的生物学观点。从而深化对生命系统可持续性的认知。这有助于培养“整体与部分”的生态观，强调能量流动如何驱动生态系统的稳定与适应。 2、科学思维：对比分析不同营养级的能量传递效率，培养数据整合和逻辑推理能力。学生将通过量化数据计算能量损失率（如10%定律），并推断影响因素，从而提升批判性思维和模型构建能力。 3、科学探究：通过设计调查方案、控制变量和系统记录数据，锻炼实地操作能力和实证研究思维。学生需制定实验计划，运用工具收集证据，并分析不确定性，以培养科学方法素养和团队协作技能。这体现了探究式学习，从假设到结论的完整流程设计。 4、社会责任：认识能量流动对人类生存的影响，增强环境保护和资源可持续利用的意识。 1、核心素养导向 通过调查当地生态系统的能量流动，帮助学生理解生态系统中能量的输入、传递、转化和散失过程；培养学生基于数据收集、整理与分析，构建能量流动模型的科学思维能力；强化学生设计调查方案、实地采样、数据验证及结果交流的科学探究技能，并渗透关注生态保护的社会责任意识。 2、课标要求定位 该调查属于选择性必修2《生物与环境》模块，要求学生通过实地调查或资料分析，描述生态系统中能量流动的基本过程和特点，阐明能量流动在生态系统稳态维持中的作用，并尝试用数学模型征能量流动效率。 3、教学实践建议 情境化与本土化结合：选择校园周边、社区公园或农田等学生熟悉的生态系统（如森林、湿地、人工鱼塘），明确调查对象（生产者、消费者、分解者）及营养级关系，增强真实感与参与感。 重点先知： 1、明确能量流动的两个关键特性。让学生带着 “如何证明能量单向流动”“如何测算能量传递效率” 这两个问题设计调查，而非盲目记录生物。 2、建立 “生产者→初级消费者→次级消费者” 的食物链 / 网框架。要求学生先通过实地观察和访谈，确定当地生态系统（如校园绿地、周边林地、农田）的核心食物链，这是后续能量估算的基础。 教材内容 一、实验核心知识链接 1、能量流动基本框架 过程：太阳能→生产者固定→沿食物链传递（草→兔→狐）→呼吸散失+分解者释放。 关键定量关系： 同化量 = 呼吸消耗量 + 用于生长发育繁殖的能量； 能量传递效率约10%-20%（需通过实际测算验证）。 2、调查核心指标 生产者生物量（如植物干重）、消费者摄入量/粪便量（计算同化量）、呼吸消耗实测（如CO₂释放）。 需结合分解者作用（如残枝败叶分解速率）完善能量去向分析。 二、与教材知识的关联 1、选择性必修二生态模块的深化 前置知识：食物链/网（结构基础）→ 能量流动（功能实现）。 实验直接关联赛达伯格湖案例，通过数据计算传递效率，验证“单向流动、逐级递减”特点。 2、概念衔接难点突破 同化量辨析：教材中通过“摄入量-粪便量=同化量”公式，需在调查中实际应用（如测算植食动物对植物的同化效率）。 能量金字塔构建：基于本地物种生物量数据，对比教材中理论模型。 三、教学延伸与拓展 1、跨学科技术整合 生物量测量：借鉴化学实验的定量方法（如烘干称重、气体收集法测呼吸消耗）。 误差控制：参考气体收集装置的防倒吸设计（图30-38），优化密闭式呼吸测定装置。 2、本土化案例设计 农业生态系统：分析桑基鱼塘能量多级利用（如蚕茧喂鱼、塘泥肥桑），计算人工干预下的能量利用效率提升。 环保议题：结合“少吃肉救地球”公益广告，引导学生通过能量传递效率讨论膳食结构对环境的影响。 3、模型构建能力培养 要求学生绘制本地生态系统的能量流动概念图，标注各环节能量值，对比教材模型差异。 四、常见问题解析 1、能量传递效率计算误差大 成因：未区分同化量与摄入量（如忽略动物粪便能）；分解者能量遗漏。 对策：强调“同化量=摄入量-粪便量”公式应用；增设残骸分解实验组。 2、抽象概念理解困难 表现：混淆能量流动与物质循环（如误认为能量可循环）。 解决：对比能量金字塔（不可逆）与碳循环模型（可循环），强化单向性认知。 3、实地数据与理论偏差 案例：测算的传递效率＞20%（可能因高营养级生物量低估或未计入外源能量输入）。 教学引导：分析人为投喂、迁入迁出等干扰因素，深化生态系统开放性认知。 【实验目的】 1、明确当地某一典型生态系统（如农田生态系统、森林生态系统、淡水池塘生态系统等）的营养结构，确定生产者、初级消费者、次级消费者等不同营养级的生物类群。​ 2、学会运用样方法、样线法、称重法、呼吸消耗测定法等实验技术，测定生态系统中不同营养级生物的生物量、同化量、呼吸消耗量及流向分解者的能量。​ 3、计算该生态系统中能量在不同营养级之间的传递效率，绘制能量流动示意图，直观呈现能量流动的路径和特点。​ 4、理解生态系统能量流动 “单向流动、逐级递减” 的基本规律，分析影响能量传递效率的因素，为当地生态系统的合理利用与保护提供科学依据。 【材料用具】 （一）实验材料​ 选取当地典型生态系统作为研究对象，以农田生态系统（如小麦田生态系统）为例，涉及的生物材料包括：​ 生产者：小麦植株（不同生长阶段，如拔节期、灌浆期）；​ 初级消费者：麦田中的蚜虫、跳甲、田鼠等；​ 次级消费者：食蚜蝇、青蛙、黄鼠狼等；​ 分解者：土壤中的细菌、真菌（通过测定枯枝落叶分解量间接研究）；​ 非生物成分：麦田土壤、降水、空气（用于测定环境因素对能量流动的影响）。​ （二）实验用具​ 1、野外调查工具：​ 样方框（规格 1m×1m、0.5m×0.5m，用于植物生物量测定）；​ 样线绳（长度 50m、100m，配合样方法确定调查区域）；​ 捕虫网（用于捕捉蚜虫、食蚜蝇等昆虫）；​ 鼠夹、诱捕笼（用于捕捉田鼠、黄鼠狼等小型哺乳动物）；​ 吸虫器（用于收集土壤表层小型节肢动物）；​ 卷尺、测高杆（用于测量植物株高、冠幅等）；​ 标签、标本袋（用于标记和保存采集的生物样本）。​ 2、实验测定工具：​ 电子天平（精度 0.01g，用于称量生物样本鲜重、干重）；​ 恒温干燥箱（用于烘干生物样本，测定干物质含量）；​ 氧电极仪（用于测定生物呼吸作用消耗的氧气量，推算呼吸消耗量）；​ 土壤温度计、湿度计（用于记录土壤温度和湿度，分析环境因素对分解者活性的影响）；​ 照度计（用于测定光照强度，分析生产者光合作用效率）；​ 烧杯、锥形瓶、滤纸（用于枯枝落叶分解实验，收集分解后的残留物）。​ 【方法步骤】 （一）生态系统营养结构调查​ 1、确定研究区域：在当地选取 3 块面积均为 100m×100m 的小麦田作为重复样地，确保样地土壤类型、施肥水平、灌溉条件等环境因素一致，避免无关变量干扰。​ 2、调查生物类群：​ 生产者：采用样方法，在每块样地中随机设置 5 个 1m×1m 的样方，记录每个样方中小麦的株数、株高、分蘖数，同时调查样方内是否存在杂草（如狗尾草、稗草），记录杂草种类和数量。​ 初级消费者：对于蚜虫、跳甲等昆虫，在每个样方内随机选取 10 株小麦，统计每株小麦上的昆虫数量；对于田鼠，采用鼠夹法，在每块样地中沿 5 条平行样线（间距 20m）设置 20 个鼠夹，连续放置 3 个夜晚，记录捕获田鼠的数量和种类。​ 次级消费者：对于食蚜蝇、青蛙等，采用样线法，沿每块样地的 5 条样线行走，记录视线范围内出现的生物种类和数量；对于黄鼠狼，采用红外相机监测法，在样地边缘设置 5 台红外相机，连续监测 1 个月，记录其活动频率。​ 分解者：通过调查土壤中枯枝落叶的分解情况间接研究，在每块样地中设置 5 个 0.5m×0.5m 的枯枝落叶收集框，定期收集框内的枯枝落叶（每月 1 次），测定其剩余量。​ 3、构建营养结构模型：根据调查结果，梳理各生物类群之间的捕食关系，构建小麦田生态系统的食物链和食物网，明确不同生物所处的营养级（如小麦为第一营养级，蚜虫为第二营养级，食蚜蝇为第三营养级）。 （二）不同营养级能量测定​ 1、生产者（小麦）能量测定（第一营养级）：​ 生物量测定：在小麦不同生长阶段（拔节期、灌浆期、成熟期），从每个样方中收获 3 株具有代表性的小麦植株，分为根、茎、叶、果实（麦粒）四部分，用电子天平称量鲜重；将各部分样本置于恒温干燥箱中（80℃）烘干至恒重，称量干重，计算小麦植株的干物质含量（干重 / 鲜重 ×100%），进而推算每块样地中小麦的总生物量（单位：g/m²）。​ 同化量计算：生产者同化量 = 光合作用固定的太阳能总量 = 总初级生产量（GP）。采用收获法估算总初级生产量，即小麦在生长周期内的总干物质积累量（包括地上部分和地下部分）；同时，通过氧电极仪测定小麦叶片的呼吸速率（单位时间内氧气消耗量），结合叶片干重和生长周期，计算小麦的呼吸消耗量（R₁），则净初级生产量（NP₁）=GP₁-R₁。​ 2、初级消费者（蚜虫、田鼠）能量测定（第二营养级）：​ 摄入量（I₂）测定：对于蚜虫，选取 100 只健康蚜虫，置于装有小麦叶片的培养皿中，记录初始叶片干重；培养 24h 后，称量剩余叶片干重，计算蚜虫 24h 的总摄食量，再结合样地中蚜虫的总数量，推算整个样地中蚜虫的总摄入量。对于田鼠，采用笼养法，给捕获的田鼠提供已知干重的小麦种子，记录 24h 内的摄食量，结合样地中田鼠的种群数量，推算总摄入量。​ 同化量（A₂）计算：同化量 = 摄入量 - 粪便量（F₂）。收集蚜虫和田鼠 24h 内的粪便，烘干后称量干重，计算粪便量；则 A₂=I₂-F₂。同时，测定初级消费者的呼吸消耗量（R₂）：将蚜虫或田鼠置于密闭容器中，用氧电极仪测定 24h 内容器中氧气的减少量，结合生物量推算总呼吸消耗量。​ 生长量（P₂）计算：生长量 = 同化量 - 呼吸消耗量 - 排泄量（除粪便外的代谢废物，如尿液，可忽略不计），即 P₂=A₂-R₂。通过定期测定初级消费者的种群数量和生物量，计算其在生长周期内的总生长量，该部分能量一部分流向次级消费者，一部分流向分解者。​ 3、次级消费者（食蚜蝇、青蛙）能量测定（第三营养级）：​ 摄入量（I₃）测定：对于食蚜蝇，采用室内饲喂法，给食蚜蝇提供已知数量和干重的蚜虫，记录 24h 内的捕食量，结合样地中食蚜蝇的种群数量，推算总摄入量。对于青蛙，通过野外观察其捕食频率和捕食对象（如蚜虫、跳甲），估算单次捕食量，再结合种群数量和活动时间，推算总摄入量。​ 同化量（A₃）与呼吸消耗量（R₃）测定：方法同初级消费者，即 A₃=I₃-F₃（F₃为次级消费者的粪便量），通过氧电极仪测定 R₃，生长量 P₃=A₃-R₃。​ 分解者能量测定：​ 定期收集样地中枯枝落叶收集框内的枯枝落叶，烘干后称量干重，计算不同时间段内枯枝落叶的减少量，该减少量即为分解者分解利用的能量（部分能量用于分解者的呼吸消耗，部分用于自身生长繁殖）。同时，测定土壤呼吸速率（通过氧电极仪测定土壤释放的二氧化碳量），间接反映分解者的呼吸消耗量。​ （三）能量传递效率计算与流动示意图绘制​ 能量传递效率计算：​ 相邻营养级间的能量传递效率 =（下一营养级同化量 / 上一营养级同化量）×100%。例如，第二营养级（初级消费者）与第一营养级（生产者）的传递效率 =（A₂/GP₁）×100%；第三营养级（次级消费者）与第二营养级的传递效率 =（A₃/A₂）×100%。​ 计算每块样地的能量传递效率，取 3 块样地的平均值，作为该生态系统的能量传递效率。​ 能量流动示意图绘制：​ 以营养级为横坐标，以能量值（单位：kJ/m²・a）为纵坐标，在 Excel 中绘制能量流动柱状图，标注每个营养级的同化量、呼吸消耗量、流向下一营养级的能量、流向分解者的能量及未利用的能量。​ 结合食物链关系，用箭头连接不同营养级，绘制完整的能量流动示意图，直观呈现能量 “单向流动、逐级递减” 的特点。​ （四）数据记录与整理​ 设计统一的实验记录表，记录不同营养级生物的调查数据（如种群数量、生物量）、能量测定数据（如摄入量、粪便量、呼吸消耗量）及计算结果（如同化量、传递效率），确保数据的完整性和准确性。例如，小麦田生态系统初级消费者（蚜虫）能量测定记录表如下： 摄入量（I₃）测定：对于食蚜蝇，采用室内饲喂法，给食蚜蝇提供已知数量和干重的蚜虫，记录 24h 内的捕食量，结合样地中食蚜蝇的种群数量，推算总摄入量。对于青蛙，通过野外观察其捕食频率和捕食对象（如蚜虫、跳甲），估算单次捕食量，再结合种群数量和活动时间，推算总摄入量。​ 同化量（A₃）与呼吸消耗量（R₃）测定：方法同初级消费者，即 A₃=I₃-F₃（F₃为次级消费者的粪便量），通过氧电极仪测定 R₃，生长量 P₃=A₃-R₃。​ 4、分解者能量测定：​ 定期收集样地中枯枝落叶收集框内的枯枝落叶，烘干后称量干重，计算不同时间段内枯枝落叶的减少量，该减少量即为分解者分解利用的能量（部分能量用于分解者的呼吸消耗，部分用于自身生长繁殖）。同时，测定土壤呼吸速率（通过氧电极仪测定土壤释放的二氧化碳量），间接反映分解者的呼吸消耗量。​ （三）能量传递效率计算与流动示意图绘制​ 1、能量传递效率计算：​ 相邻营养级间的能量传递效率 =（下一营养级同化量 / 上一营养级同化量）×100%。例如，第二营养级（初级消费者）与第一营养级（生产者）的传递效率 =（A₂/GP₁）×100%；第三营养级（次级消费者）与第二营养级的传递效率 =（A₃/A₂）×100%。​ 计算每块样地的能量传递效率，取 3 块样地的平均值，作为该生态系统的能量传递效率。​ 2、能量流动示意图绘制：​ 以营养级为横坐标，以能量值（单位：kJ/m²・a）为纵坐标，在 Excel 中绘制能量流动柱状图，标注每个营养级的同化量、呼吸消耗量、流向下一营养级的能量、流向分解者的能量及未利用的能量。​ 结合食物链关系，用箭头连接不同营养级，绘制完整的能量流动示意图，直观呈现能量 “单向流动、逐级递减” 的特点。​ （四）数据记录与整理​ 设计统一的实验记录表，记录不同营养级生物的调查数据（如种群数量、生物量）、能量测定数据（如摄入量、粪便量、呼吸消耗量）及计算结果（如同化量、传递效率），确保数据的完整性和准确性。例如，小麦田生态系统初级消费者（蚜虫）能量测定记录。 【实验结果】 1、营养结构结果：​ 小麦田生态系统的主要食物链包括：①小麦→蚜虫→食蚜蝇；②小麦→跳甲→青蛙；③小麦→田鼠→黄鼠狼。其中，小麦为第一营养级，蚜虫、跳甲、田鼠为第二营养级（初级消费者），食蚜蝇、青蛙为第三营养级（次级消费者），黄鼠狼为第四营养级（三级消费者），形成简单的食物网结构。​ 样地调查显示，每块样地中小麦的平均株数为 250 株 /m²，蚜虫的平均种群数量为 50 只 /m²，食蚜蝇的平均种群数量为 5 只 /m²，田鼠的平均种群数量为 0.02 只 /m²。​ 2、不同营养级能量测定结果：​ 第一营养级（小麦）：小麦生长周期内的总初级生产量（GP₁）平均为 12000kJ/m²・a，呼吸消耗量（R₁）平均为 6000kJ/m²・a，净初级生产量（NP₁）平均为 6000kJ/m²・a；其中，流向初级消费者的能量约为 600kJ/m²・a，流向分解者的能量（枯枝落叶、残根分解）约为 2400kJ/m²・a，未利用的能量约为 3000kJ/m²・a。​ 第二营养级（蚜虫、田鼠等）：总同化量（A₂）平均为 600kJ/m²・a，呼吸消耗量（R₂）平均为 360kJ/m²・a，生长量（P₂）平均为 240kJ/m²・a；其中，流向次级消费者的能量约为 60kJ/m²・a，流向分解者的能量（尸体、粪便分解）约为 180kJ/m²・a。​ 第三营养级（食蚜蝇、青蛙等）：总同化量（A₃）平均为 60kJ/m²・a，呼吸消耗量（R₃）平均为 36kJ/m²・a，生长量（P₃）平均为 24kJ/m²・a；其中，流向三级消费者（黄鼠狼）的能量约为 6kJ/m²・a，流向分解者的能量约为 18kJ/m²・a。​ 第四营养级（黄鼠狼）：总同化量（A₄）平均为 6kJ/m²・a，呼吸消耗量（R₄）平均为 3.6kJ/m²・a，生长量（P₄）平均为 2.4kJ/m²・a，几乎全部能量最终流向分解者。​ 3、能量传递效率结果：​ 第一营养级（小麦）到第二营养级（初级消费者）的能量传递效率平均为（600/12000）×100%=5%；​ 第二营养级到第三营养级的能量传递效率平均为（60/600）×100%=10%；​ 第三营养级到第四营养级的能量传递效率平均为（6/60）×100%=10%；​ 整体来看，该生态系统中能量传递效率在 5%-10% 之间，符合生态系统能量传递效率 “10%-20%” 的普遍范围（因农田生态系统受人类活动干预，传递效率略低于自然生态系统）。​ 4、能量流动示意图结果：​ 绘制的能量流动示意图显示，能量从生产者（小麦）开始，沿食物链单向流动，依次传递到初级消费者、次级消费者、三级消费者，且每个营养级的能量都有一部分通过呼吸作用以热能形式散失（占同化量的 50%-60%），一部分流向分解者，一部分流向下一营养级，剩余部分为未利用的能量，呈现明显的 “逐级递减” 特征。 【实验结论】 1、当地小麦田生态系统的营养结构以小麦为核心生产者，形成了包含 2-3 个消费者营养级的简单食物网，不同营养级生物之间通过捕食关系实现能量传递。​ 2、该生态系统的能量流动具有 “单向流动” 的特点：能量只能从低营养级流向高营养级，无法反向流动（如蚜虫的能量不能回流到小麦中），且最终全部通过呼吸作用以热能形式散失到环境中，不能被生态系统循环利用。​ 3、能量流动同时具有 “逐级递减” 的特点：相邻营养级间的能量传递效率在 5%-10% 之间，平均约为 8%，低于自然生态系统 10%-20% 的平均水平，这可能与农田生态系统中人类收获小麦果实（输出大量能量）、农药使用导致消费者数量减少等因素有关。​ 4、生产者（小麦）的同化量中，大部分能量（约 50%）通过呼吸作用消耗，用于自身的生长、发育和繁殖；流向消费者的能量仅占 10% 左右，且消费者的同化量中，同样有大部分能量用于呼吸消耗，只有少部分能量能传递到下一营养级，导致营养级越高，获得的能量越少，生态系统中高营养级生物的种群数量通常较少。​ 5、分解者在能量流动中发挥重要作用，不同营养级生物流向分解者的能量占其生长量的 70%-80%，分解者将有机物分解为无机物，实现物质循环，但能量无法循环，最终以热能形式散失。 【注意事项】 1、样地选择与重复设置：​ 样地需具有代表性，避免选择靠近道路、村庄或受污染的区域，确保生态系统处于自然或半自然状态；同时设置 3 个以上重复样地，减少偶然因素对实验结果的影响，提高数据可靠性。 2、生物类群调查准确性：​ 调查昆虫（如蚜虫、食蚜蝇）时，需在不同时间段（如早晨、午后）多次观察，避免因昆虫活动规律导致的计数偏差；对于活动能力强的动物（如青蛙、黄鼠狼），可结合红外相机监测与样线调查，提高种群数量估算的准确性。​ 记录生物类群时，需明确物种名称（如蚜虫需区分麦二叉蚜、麦长管蚜），避免因物种混淆影响能量流动分析；若遇到未知物种，可拍摄标本照片，后续通过图鉴或请教专家鉴定。 【实验讨论】 1、如何理解生态系统能量流动 “单向流动” 的本质？​ 能量流动的单向性源于能量转化过程的不可逆性：生产者通过光合作用将太阳能转化为化学能，该过程中太阳能仅能单向进入生态系统，无法从化学能反向转化为太阳能；消费者捕食生产者或其他消费者时，能量通过食物链单向传递，且每个营养级的能量都会通过呼吸作用以热能形式散失到环境中，热能无法再被生物利用转化为化学能。此外，生物的代谢活动（如消化、呼吸）具有方向性，粪便、尸体等有机物中的能量只能被分解者分解，无法重新被生产者或消费者利用，进一步决定了能量流动的单向性。这一特点提示人类：生态系统的能量输入依赖于太阳能，若破坏生产者（如过度砍伐森林、开垦草原），会导致能量输入减少，进而影响整个生态系统的稳定。​ 2、本实验中能量传递效率（5%-10%）低于自然生态系统平均水平（10%-20%），可能的原因是什么？​ 主要原因包括：①农田生态系统受人类活动干预显著，人类收获小麦果实（约占小麦总初级生产量的 30%-40%），导致生产者流向初级消费者的能量减少，进而降低第一到第二营养级的传递效率；②麦田中频繁使用农药，会杀死部分初级消费者（如蚜虫）和次级消费者（如食蚜蝇），导致消费者种群数量减少，摄食量下降，同化量降低；③农田生态系统结构简单（食物网中生物种类少，如仅存在 2-3 个消费者营养级），消费者的食物来源单一，若某一营养级生物数量减少，会直接影响下一营养级的能量获取，导致传递效率降低。相比之下，自然生态系统（如森林、草原）中，人类干扰少，生产者生物量未被大量收获，且食物网复杂，消费者可通过多种食物来源获取能量，传递效率更高。 1. 首先明确调查的生态系统类型（如农田、林地、池塘）及核心营养级（如农田中的 “小麦→蝗虫→青蛙”），针对不同营养级采用差异化采集方法。生产者（如小麦）需选取 3 个 1m×1m 的样方，收割后烘干至恒重，称量生物量（单位：g/m²），再根据 “能量 = 生物量 ×20.9kJ/g”（植物干物质平均能量值）换算成生产者固定的太阳能；初级消费者（如蝗虫）需捕捉 30 只以上，分类后烘干称重，计算平均生物量，结合该营养级种群密度（样方法或标记重捕法估算）得出总生物量，进而换算能量；同时记录各营养级的能量输入（如生产者的光照接收量）与输出（如呼吸消耗，可通过测定 CO₂释放量估算），确保数据覆盖 “同化量 = 摄入量 - 粪便量”“用于生长发育繁殖的能量 = 同化量 - 呼吸消耗量” 等关键公式的参数需求，减少因数据缺失导致的误差。 【典例01】某兴趣小组调查了当地稻田生态系统中的能量流动情况，并构建稻田生态系统某一时刻的能量流动过程模型图。下列叙述正确的是（    ） A．调查初级消费者可采用取样器取样法，还需分析消费者与农作物的关系 B．该图中能量的去向缺少了在呼吸作用中以热能的形式散失和流向分解者 C．稻田生态系统的食物网简单，稳定性较差，需要人类不断干预才能维持平衡 D．为实现绿色高产，应以化学防治为主，再结合生物防治和机械防治进行田间管理 2、计算相邻营养级间的能量传递效率（公式：传递效率 = 下一营养级同化量 ÷ 上一营养级同化量 ×100%）时，需排除异常数据（如个体死亡导致的能量损耗），取 3 个重复样方的平均值，确保结果符合 “10%-20%” 的生态规律；若出现传递效率过高（如超过 25%）或过低（如低于 5%），需回溯数据采集过程，检查是否存在生产者生物量测量遗漏（如根系未完全挖掘）、消费者粪便未彻底分离等问题。同时，通过对比同类型生态系统的已有研究数据（如农田生态系统 “作物→害虫→天敌” 的传递效率通常为 12%-18%）验证结果合理性，若差异较大，需分析当地环境因素（如气候、人类活动干扰）的影响，确保结论兼具科学性与地域性。 【典例02】某生物研究小组在研究银泉当地某生态系统时，调查了生态系统中各营养级的能量流动情况，统计了各类生物的能量同化值（单位：kJ．m-2．a-1），整理如图所示。下列相关叙述正确的是（    ） A．第四营养级的能量有三个去路，其中流向分解者能量较少 B．流入该生态系统中的能量为照射到该区域中的全部太阳能 C．图中相邻营养级之间的能量传递效率在6%～20%之间 D．生态系统的物质循环和能量流动是两个相对独立的过程 · 模拟题感知练 1．某研究小组对当地一人工生态系统进行调查分析，其能量流动情况如下表所示（单位J/（hm2·a）]。下列说法正确的是（    ） 生产者 初级消费者 次级消费者 固定的太阳能 摄入量 粪便量 呼吸量 摄入量 粪便量 呼吸量 1200 210 112 58 30 17 8 A．初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量为98J/（hm2·a） B．生产者→初级消费者→次级消费者构成了一条食物链 C．生态系统不同营养级之间的能量流动以有机物为载体 D．为了提高能量传递效率，可将初级消费者和次级消费者的粪便还田 2．下列有关教材中实验的描述，正确的是（　　） 选项 实验内容 相关描述 A 生长素的极性运输 取切去顶端的玉米胚芽鞘，在形态学上端放一块含有生长素的琼脂块，形态学下端放一块不含生长素的琼脂块，若过一段时间检测下端的琼脂块有了生长素，则证明了生长素的运输方式为极性运输。 B 土壤中动物类群丰富度的研究 常用取样器取样法进行采集，通过统计样本中小动物数量来推测某一区域内土壤动物的丰富度 C 调查当地农田生态系统中的能量流动情况 调查对象为农田生态系统，能量传递效率为该营养级同化总能量和上一营养级同化总能量的比值 D 种群密度的调查 用黑光灯诱捕法调查蚜虫、跳蝻等昆虫的种群密度 A．A B．B C．C D．D 3．下列有关教材中调查类实验的描述，不正确的是（　　） 选项 实验内容 相关描述 A 统计某种遗传病在人群中的发病率 调查对象为人群，发病率=患病人数/被调查人数×100% B 土壤中动物类群丰富度的研究 常用取样器取样法进行采集、调查，通过调查样本中小动物的种类和数量来推测某一区域内土壤动物的丰富度 C 调查当地农田生态系统中的能量流动情况 调查对象为农田生态系统，能量传递效率为该营养级同化总能量和上一营养级同化总能量的比值 D 种群密度的取样调查 活动范围大的动物可用标志重捕法，标记物易脱落会使调查结果比实际值偏小 A．A B．B C．C D．D 4．对某小型湖泊生态系统的能量流动情况进行调查，部分结果如表所示，其中初级消费者的食物来源有生产者和陆地的碎屑、残渣两部分。下列说法正确的是（    ） 陆地流入湖泊的碎屑、残渣 生产者固定消耗 生产者呼吸 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）] 32 80 15 75 10 4 A．一年中流入该生态系统的总能量为112×105J B．生产者与初级消费者之间的能量传递效率为12.5% C．初级消费者用于生长和繁殖的能量为6×105J/（m2·a） D．初级消费者的总次级生产量为75J/（m2·a） 5．某校生物兴趣小组开展了一系列的实验，下列说法错误的是（　　） A．记名计算法一般用于统计个体较大、种群数量有限的物种的相对数量 B．探究土壤微生物的分解作用时，需将土壤放在90℃恒温箱中处理1小时 C．在设计人工微生态系统时，要考虑系统内组分及营养级之间的合适比例 D．调查农田生态系统中能量流动情况时，农村的同学可以进行实地调查 6．下表是对某生态系统营养级和能量流动情况的调查结果。表中的 ①、②、③、④分别表示不同的营养级，⑤为分解者。GP表示生物同化作用固定的能量，NP表示生物体贮存着的能量（NP=GP-R），R表示生物呼吸消耗的能量，有关叙述正确的是 营养级 单位:102 kJ/（㎡·a） GP NP R ① 15.91 2.81 13.10 ② 871.27 369.69 501.58 ③ 0.88 0.34 0.54 ④ 141.20 62.07 79.13 ⑤ 211.85 19.26 192.59 A．生态系统能量流动的渠道可能是②→④→①→③→⑤ B．能量在初级消费者和次级消费者之间的传递效率约为11.3% C．流经该生态系统的总能量可用五个GP之和表示 D．④营养级GP的去向中,有一部分能量通过自身的粪便流向分解者 7．下表是某生态系统中能量流动情况的调查结果，表中甲、乙、丙、丁、戊分别代表构成该生态系统食物网的主要种群[表中数据单位：102 kJ/(m2·n)]。下列说法错误的是(　　) 种群 甲 乙 丙 丁 戊 同化固定的能量 16.74 70 930 69.5 1.674 体内贮存的能量 4.54 15.8 229 20 0.4 呼吸消耗的能量 12.2 54.2 701 49.5 1.274 A．表中的丙为生产者 B．表中的种群构成2条食物链 C．当某种原因导致乙减少时，戊的数量仍能保持相对稳定 D．第一营养级和第二营养级之间的能量传递效率约为18% 8．某研究机构调查了一段时间内某热带雨林生态系统的能量流动情况，调查结果如下表所示，其中A、B、C、D分别代表该生态系统各营养级的所有生物，GP代表各营养级的同化量，X代表用于生长发育繁殖的能量。下列叙述正确的是（    ） GP X R A 25．2 6．7 18．5 B 3．9 0．8 3．1 C 214．3 78．5 135．8 D 1678．6 635．7 1042．9 分解者 369．8 50．1 319．7 （注：表中能量数值单位为：108kJ/（m2·a）） A．表中R应代表各营养级生物呼吸作用消耗的能量，其中一部分会流向分解者 B．该时间段内，流入该生态系统总能量为2289．8×108kJ/（m2·a），次级消费者流向三级消费者的能量传递效率约为15．5% C．该生态系统中的食物链可用D→C→A→B来表示，由GP数值可知，能量传递逐级递减 D．分析表中数据可知，该时间段内此生态系统的总能量是增加的，且每个营养级能量的去向中R所占的比例最大 9．为了研究某农田生态系统中水稻→褐飞虱→食虫鸟这条食物链的能量流动情况，研究人员对该食物链的能量流动进行了调查，部分结果如表所示（单位：×106kJ·a-1）。下列有关说法错误的是（    ） 种群 同化量 用于生长、发育和繁殖 呼吸消耗 流向下一营养级 流向分解者 未被利用 a — — 727 — 69 470 b 36 9 — — 4 — c 246 100 — — 13 51 A．表中a为水稻，b为食虫鸟，c为褐飞虱 B．流经该农田生态系统的总能量为1.512×109kJ·a-1 C．该农田生态系统中初级消费者越多，次级消费者获得的能量越少 D．不考虑人工输入能量，能量从第二营养级到第三营养级的传递效率约为14.63% 10．为了研究某湖泊生态系统中能量流动的情况，某科研小组对该湖泊生态系统各营养级能量流动情况进行了调查，结果如表所示。其中甲、乙、丙、丁分别表示生态系统的各营养级，戊为分解者。Pg表示同化作用固定能量的总量，Pn表示未被呼吸消耗的能量，R表示生物呼吸消耗的能量[单位：]。下列说法正确的是（　　） 项目 甲 乙 丙 丁 戊 Pg 15.9 870.7 0.9 141.0 211.5 Pn 2.8 369.4 0.3 61.9 20.1 R 13.1 501.3 0.6 79.1 191.4 A．流入该生态系统的总能量主要是乙所固定的太阳能 B．第二营养级到第三营养级的能量传递效率约为11.3% C．从能量的角度分析，该生态系统处于衰退状态 D．表中数据体现了能量流动具有逐级递减的特点 11．下表是对某生态系统营养级和能量流动情况的调查结果。表中的①②③④分别表示不同的营养级，⑤为分解者。GP表示生物同化作用固定的能量，NP表示生物体贮存着的能量（NP=GP-R），R表示生物呼吸消耗的能量，有关叙述不正确的是（    ） 单位：102千焦/m2．年 GP NP R ① 15．91 2．81 13．10 ② 871．27 369．69 501．58 ③ 0．88 0．34 0．54 ④ 141．20 62．07 79．13 ⑤ 211．85 19．26 192．59 A．生态系统能量流动的渠道可能是②→④→①→③→⑤ B．能量在初级消费者和次级消费者之间的传递效率约为5．5% C．若该生态系统维持现在能量输入输出水平，则群落内有机物的总量会增多 D．④营养级GP的去向中，未被利用的能量有一部分残留在自身的粪便中 12．下表是对某小型森林生态系统各营养级能量流动情况的调查结果，表中 a、b、c、d 分别表示不同的营养级，e 为分解者。Pg表示生物同化作用固定的能量总值，Pn表示生物贮存的能量（Pn=Pg-R），R 表示生物呼吸作用消耗的能量（单位：100 千焦/m2·年）。下列叙述正确的是（    ） Pg Pn R a 15.9 2.8 13.1 b 870.7 369.4 501.3 c 0.9 0.3 0.6 d 141 61.9 79.1 e 211.5 20.1 191.4 A．流经该生态系统的总能量为b 营养级所固定的总能量 B．该生态系统中的食物链是 b→d→a→c C．能量从第三营养级传递到第四营养级的效率约是 5.7% D．从能量输入和输出角度看，该生态系统的总能量会减少 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 实验04 调查当地某生态系统中能量流动情况实验目标透析：课标解读+重点先知，精识目标 教材知识链接：教材解析+知识渗透，融会贯通 实验过程精讲：实验全析全解，全面掌握 实验要点速记：要点解析+典例精讲，重点提升 实验提升专练：真题感知+模拟提升，双向突破 2017版2020年修订课标 课标解读 1、生命观念：通过实地调查理解生态系统中能量流动维持生态平衡的重要性，体现物质循环与能量守恒的生物学观点。从而深化对生命系统可持续性的认知。这有助于培养“整体与部分”的生态观，强调能量流动如何驱动生态系统的稳定与适应。 2、科学思维：对比分析不同营养级的能量传递效率，培养数据整合和逻辑推理能力。学生将通过量化数据计算能量损失率（如10%定律），并推断影响因素，从而提升批判性思维和模型构建能力。 3、科学探究：通过设计调查方案、控制变量和系统记录数据，锻炼实地操作能力和实证研究思维。学生需制定实验计划，运用工具收集证据，并分析不确定性，以培养科学方法素养和团队协作技能。这体现了探究式学习，从假设到结论的完整流程设计。 4、社会责任：认识能量流动对人类生存的影响，增强环境保护和资源可持续利用的意识。 1、核心素养导向 通过调查当地生态系统的能量流动，帮助学生理解生态系统中能量的输入、传递、转化和散失过程；培养学生基于数据收集、整理与分析，构建能量流动模型的科学思维能力；强化学生设计调查方案、实地采样、数据验证及结果交流的科学探究技能，并渗透关注生态保护的社会责任意识。 2、课标要求定位 该调查属于选择性必修2《生物与环境》模块，要求学生通过实地调查或资料分析，描述生态系统中能量流动的基本过程和特点，阐明能量流动在生态系统稳态维持中的作用，并尝试用数学模型征能量流动效率。 3、教学实践建议 情境化与本土化结合：选择校园周边、社区公园或农田等学生熟悉的生态系统（如森林、湿地、人工鱼塘），明确调查对象（生产者、消费者、分解者）及营养级关系，增强真实感与参与感。 重点先知： 1、明确能量流动的两个关键特性。让学生带着 “如何证明能量单向流动”“如何测算能量传递效率” 这两个问题设计调查，而非盲目记录生物。 2、建立 “生产者→初级消费者→次级消费者” 的食物链 / 网框架。要求学生先通过实地观察和访谈，确定当地生态系统（如校园绿地、周边林地、农田）的核心食物链，这是后续能量估算的基础。 教材内容 一、实验核心知识链接 1、能量流动基本框架 过程：太阳能→生产者固定→沿食物链传递（草→兔→狐）→呼吸散失+分解者释放。 关键定量关系： 同化量 = 呼吸消耗量 + 用于生长发育繁殖的能量； 能量传递效率约10%-20%（需通过实际测算验证）。 2、调查核心指标 生产者生物量（如植物干重）、消费者摄入量/粪便量（计算同化量）、呼吸消耗实测（如CO₂释放）。 需结合分解者作用（如残枝败叶分解速率）完善能量去向分析。 二、与教材知识的关联 1、选择性必修二生态模块的深化 前置知识：食物链/网（结构基础）→ 能量流动（功能实现）。 实验直接关联赛达伯格湖案例，通过数据计算传递效率，验证“单向流动、逐级递减”特点。 2、概念衔接难点突破 同化量辨析：教材中通过“摄入量-粪便量=同化量”公式，需在调查中实际应用（如测算植食动物对植物的同化效率）。 能量金字塔构建：基于本地物种生物量数据，对比教材中理论模型。 三、教学延伸与拓展 1、跨学科技术整合 生物量测量：借鉴化学实验的定量方法（如烘干称重、气体收集法测呼吸消耗）。 误差控制：参考气体收集装置的防倒吸设计（图30-38），优化密闭式呼吸测定装置。 2、本土化案例设计 农业生态系统：分析桑基鱼塘能量多级利用（如蚕茧喂鱼、塘泥肥桑），计算人工干预下的能量利用效率提升。 环保议题：结合“少吃肉救地球”公益广告，引导学生通过能量传递效率讨论膳食结构对环境的影响。 3、模型构建能力培养 要求学生绘制本地生态系统的能量流动概念图，标注各环节能量值，对比教材模型差异。 四、常见问题解析 1、能量传递效率计算误差大 成因：未区分同化量与摄入量（如忽略动物粪便能）；分解者能量遗漏。 对策：强调“同化量=摄入量-粪便量”公式应用；增设残骸分解实验组。 2、抽象概念理解困难 表现：混淆能量流动与物质循环（如误认为能量可循环）。 解决：对比能量金字塔（不可逆）与碳循环模型（可循环），强化单向性认知。 3、实地数据与理论偏差 案例：测算的传递效率＞20%（可能因高营养级生物量低估或未计入外源能量输入）。 教学引导：分析人为投喂、迁入迁出等干扰因素，深化生态系统开放性认知。 【实验目的】 1、明确当地某一典型生态系统（如农田生态系统、森林生态系统、淡水池塘生态系统等）的营养结构，确定生产者、初级消费者、次级消费者等不同营养级的生物类群。​ 2、学会运用样方法、样线法、称重法、呼吸消耗测定法等实验技术，测定生态系统中不同营养级生物的生物量、同化量、呼吸消耗量及流向分解者的能量。​ 3、计算该生态系统中能量在不同营养级之间的传递效率，绘制能量流动示意图，直观呈现能量流动的路径和特点。​ 4、理解生态系统能量流动 “单向流动、逐级递减” 的基本规律，分析影响能量传递效率的因素，为当地生态系统的合理利用与保护提供科学依据。 【材料用具】 （一）实验材料​ 选取当地典型生态系统作为研究对象，以农田生态系统（如小麦田生态系统）为例，涉及的生物材料包括：​ 生产者：小麦植株（不同生长阶段，如拔节期、灌浆期）；​ 初级消费者：麦田中的蚜虫、跳甲、田鼠等；​ 次级消费者：食蚜蝇、青蛙、黄鼠狼等；​ 分解者：土壤中的细菌、真菌（通过测定枯枝落叶分解量间接研究）；​ 非生物成分：麦田土壤、降水、空气（用于测定环境因素对能量流动的影响）。​ （二）实验用具​ 1、野外调查工具：​ 样方框（规格 1m×1m、0.5m×0.5m，用于植物生物量测定）；​ 样线绳（长度 50m、100m，配合样方法确定调查区域）；​ 捕虫网（用于捕捉蚜虫、食蚜蝇等昆虫）；​ 鼠夹、诱捕笼（用于捕捉田鼠、黄鼠狼等小型哺乳动物）；​ 吸虫器（用于收集土壤表层小型节肢动物）；​ 卷尺、测高杆（用于测量植物株高、冠幅等）；​ 标签、标本袋（用于标记和保存采集的生物样本）。​ 2、实验测定工具：​ 电子天平（精度 0.01g，用于称量生物样本鲜重、干重）；​ 恒温干燥箱（用于烘干生物样本，测定干物质含量）；​ 氧电极仪（用于测定生物呼吸作用消耗的氧气量，推算呼吸消耗量）；​ 土壤温度计、湿度计（用于记录土壤温度和湿度，分析环境因素对分解者活性的影响）；​ 照度计（用于测定光照强度，分析生产者光合作用效率）；​ 烧杯、锥形瓶、滤纸（用于枯枝落叶分解实验，收集分解后的残留物）。​ 【方法步骤】 （一）生态系统营养结构调查​ 1、确定研究区域：在当地选取 3 块面积均为 100m×100m 的小麦田作为重复样地，确保样地土壤类型、施肥水平、灌溉条件等环境因素一致，避免无关变量干扰。​ 2、调查生物类群：​ 生产者：采用样方法，在每块样地中随机设置 5 个 1m×1m 的样方，记录每个样方中小麦的株数、株高、分蘖数，同时调查样方内是否存在杂草（如狗尾草、稗草），记录杂草种类和数量。​ 初级消费者：对于蚜虫、跳甲等昆虫，在每个样方内随机选取 10 株小麦，统计每株小麦上的昆虫数量；对于田鼠，采用鼠夹法，在每块样地中沿 5 条平行样线（间距 20m）设置 20 个鼠夹，连续放置 3 个夜晚，记录捕获田鼠的数量和种类。​ 次级消费者：对于食蚜蝇、青蛙等，采用样线法，沿每块样地的 5 条样线行走，记录视线范围内出现的生物种类和数量；对于黄鼠狼，采用红外相机监测法，在样地边缘设置 5 台红外相机，连续监测 1 个月，记录其活动频率。​ 分解者：通过调查土壤中枯枝落叶的分解情况间接研究，在每块样地中设置 5 个 0.5m×0.5m 的枯枝落叶收集框，定期收集框内的枯枝落叶（每月 1 次），测定其剩余量。​ 3、构建营养结构模型：根据调查结果，梳理各生物类群之间的捕食关系，构建小麦田生态系统的食物链和食物网，明确不同生物所处的营养级（如小麦为第一营养级，蚜虫为第二营养级，食蚜蝇为第三营养级）。 （二）不同营养级能量测定​ 1、生产者（小麦）能量测定（第一营养级）：​ 生物量测定：在小麦不同生长阶段（拔节期、灌浆期、成熟期），从每个样方中收获 3 株具有代表性的小麦植株，分为根、茎、叶、果实（麦粒）四部分，用电子天平称量鲜重；将各部分样本置于恒温干燥箱中（80℃）烘干至恒重，称量干重，计算小麦植株的干物质含量（干重 / 鲜重 ×100%），进而推算每块样地中小麦的总生物量（单位：g/m²）。​ 同化量计算：生产者同化量 = 光合作用固定的太阳能总量 = 总初级生产量（GP）。采用收获法估算总初级生产量，即小麦在生长周期内的总干物质积累量（包括地上部分和地下部分）；同时，通过氧电极仪测定小麦叶片的呼吸速率（单位时间内氧气消耗量），结合叶片干重和生长周期，计算小麦的呼吸消耗量（R₁），则净初级生产量（NP₁）=GP₁-R₁。​ 2、初级消费者（蚜虫、田鼠）能量测定（第二营养级）：​ 摄入量（I₂）测定：对于蚜虫，选取 100 只健康蚜虫，置于装有小麦叶片的培养皿中，记录初始叶片干重；培养 24h 后，称量剩余叶片干重，计算蚜虫 24h 的总摄食量，再结合样地中蚜虫的总数量，推算整个样地中蚜虫的总摄入量。对于田鼠，采用笼养法，给捕获的田鼠提供已知干重的小麦种子，记录 24h 内的摄食量，结合样地中田鼠的种群数量，推算总摄入量。​ 同化量（A₂）计算：同化量 = 摄入量 - 粪便量（F₂）。收集蚜虫和田鼠 24h 内的粪便，烘干后称量干重，计算粪便量；则 A₂=I₂-F₂。同时，测定初级消费者的呼吸消耗量（R₂）：将蚜虫或田鼠置于密闭容器中，用氧电极仪测定 24h 内容器中氧气的减少量，结合生物量推算总呼吸消耗量。​ 生长量（P₂）计算：生长量 = 同化量 - 呼吸消耗量 - 排泄量（除粪便外的代谢废物，如尿液，可忽略不计），即 P₂=A₂-R₂。通过定期测定初级消费者的种群数量和生物量，计算其在生长周期内的总生长量，该部分能量一部分流向次级消费者，一部分流向分解者。​ 3、次级消费者（食蚜蝇、青蛙）能量测定（第三营养级）：​ 摄入量（I₃）测定：对于食蚜蝇，采用室内饲喂法，给食蚜蝇提供已知数量和干重的蚜虫，记录 24h 内的捕食量，结合样地中食蚜蝇的种群数量，推算总摄入量。对于青蛙，通过野外观察其捕食频率和捕食对象（如蚜虫、跳甲），估算单次捕食量，再结合种群数量和活动时间，推算总摄入量。​ 同化量（A₃）与呼吸消耗量（R₃）测定：方法同初级消费者，即 A₃=I₃-F₃（F₃为次级消费者的粪便量），通过氧电极仪测定 R₃，生长量 P₃=A₃-R₃。​ 分解者能量测定：​ 定期收集样地中枯枝落叶收集框内的枯枝落叶，烘干后称量干重，计算不同时间段内枯枝落叶的减少量，该减少量即为分解者分解利用的能量（部分能量用于分解者的呼吸消耗，部分用于自身生长繁殖）。同时，测定土壤呼吸速率（通过氧电极仪测定土壤释放的二氧化碳量），间接反映分解者的呼吸消耗量。​ （三）能量传递效率计算与流动示意图绘制​ 能量传递效率计算：​ 相邻营养级间的能量传递效率 =（下一营养级同化量 / 上一营养级同化量）×100%。例如，第二营养级（初级消费者）与第一营养级（生产者）的传递效率 =（A₂/GP₁）×100%；第三营养级（次级消费者）与第二营养级的传递效率 =（A₃/A₂）×100%。​ 计算每块样地的能量传递效率，取 3 块样地的平均值，作为该生态系统的能量传递效率。​ 能量流动示意图绘制：​ 以营养级为横坐标，以能量值（单位：kJ/m²・a）为纵坐标，在 Excel 中绘制能量流动柱状图，标注每个营养级的同化量、呼吸消耗量、流向下一营养级的能量、流向分解者的能量及未利用的能量。​ 结合食物链关系，用箭头连接不同营养级，绘制完整的能量流动示意图，直观呈现能量 “单向流动、逐级递减” 的特点。​ （四）数据记录与整理​ 设计统一的实验记录表，记录不同营养级生物的调查数据（如种群数量、生物量）、能量测定数据（如摄入量、粪便量、呼吸消耗量）及计算结果（如同化量、传递效率），确保数据的完整性和准确性。例如，小麦田生态系统初级消费者（蚜虫）能量测定记录表如下： 摄入量（I₃）测定：对于食蚜蝇，采用室内饲喂法，给食蚜蝇提供已知数量和干重的蚜虫，记录 24h 内的捕食量，结合样地中食蚜蝇的种群数量，推算总摄入量。对于青蛙，通过野外观察其捕食频率和捕食对象（如蚜虫、跳甲），估算单次捕食量，再结合种群数量和活动时间，推算总摄入量。​ 同化量（A₃）与呼吸消耗量（R₃）测定：方法同初级消费者，即 A₃=I₃-F₃（F₃为次级消费者的粪便量），通过氧电极仪测定 R₃，生长量 P₃=A₃-R₃。​ 4、分解者能量测定：​ 定期收集样地中枯枝落叶收集框内的枯枝落叶，烘干后称量干重，计算不同时间段内枯枝落叶的减少量，该减少量即为分解者分解利用的能量（部分能量用于分解者的呼吸消耗，部分用于自身生长繁殖）。同时，测定土壤呼吸速率（通过氧电极仪测定土壤释放的二氧化碳量），间接反映分解者的呼吸消耗量。​ （三）能量传递效率计算与流动示意图绘制​ 1、能量传递效率计算：​ 相邻营养级间的能量传递效率 =（下一营养级同化量 / 上一营养级同化量）×100%。例如，第二营养级（初级消费者）与第一营养级（生产者）的传递效率 =（A₂/GP₁）×100%；第三营养级（次级消费者）与第二营养级的传递效率 =（A₃/A₂）×100%。​ 计算每块样地的能量传递效率，取 3 块样地的平均值，作为该生态系统的能量传递效率。​ 2、能量流动示意图绘制：​ 以营养级为横坐标，以能量值（单位：kJ/m²・a）为纵坐标，在 Excel 中绘制能量流动柱状图，标注每个营养级的同化量、呼吸消耗量、流向下一营养级的能量、流向分解者的能量及未利用的能量。​ 结合食物链关系，用箭头连接不同营养级，绘制完整的能量流动示意图，直观呈现能量 “单向流动、逐级递减” 的特点。​ （四）数据记录与整理​ 设计统一的实验记录表，记录不同营养级生物的调查数据（如种群数量、生物量）、能量测定数据（如摄入量、粪便量、呼吸消耗量）及计算结果（如同化量、传递效率），确保数据的完整性和准确性。例如，小麦田生态系统初级消费者（蚜虫）能量测定记录。 【实验结果】 1、营养结构结果：​ 小麦田生态系统的主要食物链包括：①小麦→蚜虫→食蚜蝇；②小麦→跳甲→青蛙；③小麦→田鼠→黄鼠狼。其中，小麦为第一营养级，蚜虫、跳甲、田鼠为第二营养级（初级消费者），食蚜蝇、青蛙为第三营养级（次级消费者），黄鼠狼为第四营养级（三级消费者），形成简单的食物网结构。​ 样地调查显示，每块样地中小麦的平均株数为 250 株 /m²，蚜虫的平均种群数量为 50 只 /m²，食蚜蝇的平均种群数量为 5 只 /m²，田鼠的平均种群数量为 0.02 只 /m²。​ 2、不同营养级能量测定结果：​ 第一营养级（小麦）：小麦生长周期内的总初级生产量（GP₁）平均为 12000kJ/m²・a，呼吸消耗量（R₁）平均为 6000kJ/m²・a，净初级生产量（NP₁）平均为 6000kJ/m²・a；其中，流向初级消费者的能量约为 600kJ/m²・a，流向分解者的能量（枯枝落叶、残根分解）约为 2400kJ/m²・a，未利用的能量约为 3000kJ/m²・a。​ 第二营养级（蚜虫、田鼠等）：总同化量（A₂）平均为 600kJ/m²・a，呼吸消耗量（R₂）平均为 360kJ/m²・a，生长量（P₂）平均为 240kJ/m²・a；其中，流向次级消费者的能量约为 60kJ/m²・a，流向分解者的能量（尸体、粪便分解）约为 180kJ/m²・a。​ 第三营养级（食蚜蝇、青蛙等）：总同化量（A₃）平均为 60kJ/m²・a，呼吸消耗量（R₃）平均为 36kJ/m²・a，生长量（P₃）平均为 24kJ/m²・a；其中，流向三级消费者（黄鼠狼）的能量约为 6kJ/m²・a，流向分解者的能量约为 18kJ/m²・a。​ 第四营养级（黄鼠狼）：总同化量（A₄）平均为 6kJ/m²・a，呼吸消耗量（R₄）平均为 3.6kJ/m²・a，生长量（P₄）平均为 2.4kJ/m²・a，几乎全部能量最终流向分解者。​ 3、能量传递效率结果：​ 第一营养级（小麦）到第二营养级（初级消费者）的能量传递效率平均为（600/12000）×100%=5%；​ 第二营养级到第三营养级的能量传递效率平均为（60/600）×100%=10%；​ 第三营养级到第四营养级的能量传递效率平均为（6/60）×100%=10%；​ 整体来看，该生态系统中能量传递效率在 5%-10% 之间，符合生态系统能量传递效率 “10%-20%” 的普遍范围（因农田生态系统受人类活动干预，传递效率略低于自然生态系统）。​ 4、能量流动示意图结果：​ 绘制的能量流动示意图显示，能量从生产者（小麦）开始，沿食物链单向流动，依次传递到初级消费者、次级消费者、三级消费者，且每个营养级的能量都有一部分通过呼吸作用以热能形式散失（占同化量的 50%-60%），一部分流向分解者，一部分流向下一营养级，剩余部分为未利用的能量，呈现明显的 “逐级递减” 特征。 【实验结论】 1、当地小麦田生态系统的营养结构以小麦为核心生产者，形成了包含 2-3 个消费者营养级的简单食物网，不同营养级生物之间通过捕食关系实现能量传递。​ 2、该生态系统的能量流动具有 “单向流动” 的特点：能量只能从低营养级流向高营养级，无法反向流动（如蚜虫的能量不能回流到小麦中），且最终全部通过呼吸作用以热能形式散失到环境中，不能被生态系统循环利用。​ 3、能量流动同时具有 “逐级递减” 的特点：相邻营养级间的能量传递效率在 5%-10% 之间，平均约为 8%，低于自然生态系统 10%-20% 的平均水平，这可能与农田生态系统中人类收获小麦果实（输出大量能量）、农药使用导致消费者数量减少等因素有关。​ 4、生产者（小麦）的同化量中，大部分能量（约 50%）通过呼吸作用消耗，用于自身的生长、发育和繁殖；流向消费者的能量仅占 10% 左右，且消费者的同化量中，同样有大部分能量用于呼吸消耗，只有少部分能量能传递到下一营养级，导致营养级越高，获得的能量越少，生态系统中高营养级生物的种群数量通常较少。​ 5、分解者在能量流动中发挥重要作用，不同营养级生物流向分解者的能量占其生长量的 70%-80%，分解者将有机物分解为无机物，实现物质循环，但能量无法循环，最终以热能形式散失。 【注意事项】 1、样地选择与重复设置：​ 样地需具有代表性，避免选择靠近道路、村庄或受污染的区域，确保生态系统处于自然或半自然状态；同时设置 3 个以上重复样地，减少偶然因素对实验结果的影响，提高数据可靠性。 2、生物类群调查准确性：​ 调查昆虫（如蚜虫、食蚜蝇）时，需在不同时间段（如早晨、午后）多次观察，避免因昆虫活动规律导致的计数偏差；对于活动能力强的动物（如青蛙、黄鼠狼），可结合红外相机监测与样线调查，提高种群数量估算的准确性。​ 记录生物类群时，需明确物种名称（如蚜虫需区分麦二叉蚜、麦长管蚜），避免因物种混淆影响能量流动分析；若遇到未知物种，可拍摄标本照片，后续通过图鉴或请教专家鉴定。 【实验讨论】 1、如何理解生态系统能量流动 “单向流动” 的本质？​ 能量流动的单向性源于能量转化过程的不可逆性：生产者通过光合作用将太阳能转化为化学能，该过程中太阳能仅能单向进入生态系统，无法从化学能反向转化为太阳能；消费者捕食生产者或其他消费者时，能量通过食物链单向传递，且每个营养级的能量都会通过呼吸作用以热能形式散失到环境中，热能无法再被生物利用转化为化学能。此外，生物的代谢活动（如消化、呼吸）具有方向性，粪便、尸体等有机物中的能量只能被分解者分解，无法重新被生产者或消费者利用，进一步决定了能量流动的单向性。这一特点提示人类：生态系统的能量输入依赖于太阳能，若破坏生产者（如过度砍伐森林、开垦草原），会导致能量输入减少，进而影响整个生态系统的稳定。​ 2、本实验中能量传递效率（5%-10%）低于自然生态系统平均水平（10%-20%），可能的原因是什么？​ 主要原因包括：①农田生态系统受人类活动干预显著，人类收获小麦果实（约占小麦总初级生产量的 30%-40%），导致生产者流向初级消费者的能量减少，进而降低第一到第二营养级的传递效率；②麦田中频繁使用农药，会杀死部分初级消费者（如蚜虫）和次级消费者（如食蚜蝇），导致消费者种群数量减少，摄食量下降，同化量降低；③农田生态系统结构简单（食物网中生物种类少，如仅存在 2-3 个消费者营养级），消费者的食物来源单一，若某一营养级生物数量减少，会直接影响下一营养级的能量获取，导致传递效率降低。相比之下，自然生态系统（如森林、草原）中，人类干扰少，生产者生物量未被大量收获，且食物网复杂，消费者可通过多种食物来源获取能量，传递效率更高。 1. 首先明确调查的生态系统类型（如农田、林地、池塘）及核心营养级（如农田中的 “小麦→蝗虫→青蛙”），针对不同营养级采用差异化采集方法。生产者（如小麦）需选取 3 个 1m×1m 的样方，收割后烘干至恒重，称量生物量（单位：g/m²），再根据 “能量 = 生物量 ×20.9kJ/g”（植物干物质平均能量值）换算成生产者固定的太阳能；初级消费者（如蝗虫）需捕捉 30 只以上，分类后烘干称重，计算平均生物量，结合该营养级种群密度（样方法或标记重捕法估算）得出总生物量，进而换算能量；同时记录各营养级的能量输入（如生产者的光照接收量）与输出（如呼吸消耗，可通过测定 CO₂释放量估算），确保数据覆盖 “同化量 = 摄入量 - 粪便量”“用于生长发育繁殖的能量 = 同化量 - 呼吸消耗量” 等关键公式的参数需求，减少因数据缺失导致的误差。 【典例01】某兴趣小组调查了当地稻田生态系统中的能量流动情况，并构建稻田生态系统某一时刻的能量流动过程模型图。下列叙述正确的是（    ） A．调查初级消费者可采用取样器取样法，还需分析消费者与农作物的关系 B．该图中能量的去向缺少了在呼吸作用中以热能的形式散失和流向分解者 C．稻田生态系统的食物网简单，稳定性较差，需要人类不断干预才能维持平衡 D．为实现绿色高产，应以化学防治为主，再结合生物防治和机械防治进行田间管理 【答案】C 【分析】能量在生态系统中是单向流动的，并且逐级递减。也就是说，能量只能从低营养级流向高营养级，而不能反向流动。同时，每一营养级只能利用上一营养级固定能量的一部分，大部分能量都在呼吸作用中以热能的形式散失了，还有一部分能量会流向分解者。因此，随着营养级的升高，能够传递到下一营养级的能量越来越少。  具体来说，生产者（如绿色植物）通过光合作用将太阳能转化为化学能，并储存在有机物中。这些有机物成为初级消费者的食物来源，初级消费者通过摄食生产者来获取能量。然后，次级消费者再通过摄食初级消费者来获取能量，以此类推。在每一营养级，生物都会通过呼吸作用消耗一部分能量，并将其转化为热能散失到环境中。此外，每一营养级的生物死亡后，它们的遗体会被分解者分解为无机物，这些无机物又可以被生产者重新利用。但是，需要注意的是，通过呼吸作用散失的热能是不能被生物群落重复利用的，因此能量流动具有不可循环性。 【详解】A、取样器取样法一般用于调查土壤中小动物类群的丰富度，调查初级消费者应根据其活动能力和活动范围等特点，采用标志重捕法或样方法等，而不是取样器取样法，A错误； B、该能量流动过程模型图只展示了能量在生产者和各级消费者之间的传递，缺少了各营养级生物在呼吸作用中以热能形式散失的能量，不包括流向分解者的能量，因为流向分解者的能量属于各营养级用于生长、发育、繁殖的能量，B错误； C、稻田生态系统中生物种类相对较少，食物网简单，自我调节能力弱，稳定性较差，需要人类不断进行灌溉、施肥、除草、治虫等干预措施才能维持平衡，C正确； D、为实现绿色高产，应以生物防治为主，再结合化学防治和机械防治进行田间管理，化学防治会带来环境污染等问题，不应以化学防治为主，D错误。 故选C。 2、计算相邻营养级间的能量传递效率（公式：传递效率 = 下一营养级同化量 ÷ 上一营养级同化量 ×100%）时，需排除异常数据（如个体死亡导致的能量损耗），取 3 个重复样方的平均值，确保结果符合 “10%-20%” 的生态规律；若出现传递效率过高（如超过 25%）或过低（如低于 5%），需回溯数据采集过程，检查是否存在生产者生物量测量遗漏（如根系未完全挖掘）、消费者粪便未彻底分离等问题。同时，通过对比同类型生态系统的已有研究数据（如农田生态系统 “作物→害虫→天敌” 的传递效率通常为 12%-18%）验证结果合理性，若差异较大，需分析当地环境因素（如气候、人类活动干扰）的影响，确保结论兼具科学性与地域性。 【典例02】某生物研究小组在研究银泉当地某生态系统时，调查了生态系统中各营养级的能量流动情况，统计了各类生物的能量同化值（单位：kJ．m-2．a-1），整理如图所示。下列相关叙述正确的是（    ） A．第四营养级的能量有三个去路，其中流向分解者能量较少 B．流入该生态系统中的能量为照射到该区域中的全部太阳能 C．图中相邻营养级之间的能量传递效率在6%～20%之间 D．生态系统的物质循环和能量流动是两个相对独立的过程 【答案】C 【分析】在生态系统中，能量流动是单向的，只能从第一营养级流向第二营养级，再依次流向后面的各个营养级，不可逆转，也不能循环流动。能量在流动过程中逐级递减，输入到一个营养级的能量不可能百分之百地流入下一个营养级，能量在沿食物链流动的过程中是逐级减少的。 【详解】A、第四营养级的能量只有两个去路，没有流入下一营养级的能量，因为该生态系统中第四营养级是最高营养级，A错误； B、流入该生态系统中的能量为生产者通过光合作用固定的太阳能，B错误； C、第一营养级到第二营养级的传递效率为14110÷87127×100%=16.2%，第二营养级到第三营养级的传递效率为1591÷14110×100%=11.3%，第三营养级到第四营养级的传递效率为88÷1591×100%=5.53%，C正确； D、物质循环伴随着能量流动，同时能量流动中也有物质循环，因此二才是相互依存、不可分割的，D错误。 故选C。 · 模拟题感知练 1．某研究小组对当地一人工生态系统进行调查分析，其能量流动情况如下表所示（单位J/（hm2·a）]。下列说法正确的是（    ） 生产者 初级消费者 次级消费者 固定的太阳能 摄入量 粪便量 呼吸量 摄入量 粪便量 呼吸量 1200 210 112 58 30 17 8 A．初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量为98J/（hm2·a） B．生产者→初级消费者→次级消费者构成了一条食物链 C．生态系统不同营养级之间的能量流动以有机物为载体 D．为了提高能量传递效率，可将初级消费者和次级消费者的粪便还田 【答案】C 【分析】某一营养级（最高营养级除外）能量的去向包括：自身呼吸消耗、流向下一个营养级、被分解者分解利用、未被利用。 【详解】A、初级消费者处于第二营养级，同化量=摄入量-粪便量，所以初级消费者同化量为210-112=98J/（hm2•a），用于生长发育繁殖的能量=初级消费者同化量-呼吸量=98-58=40J/（hm2•a），A错误； B、生产者、初级消费者、次级消费者含有多种生物，可能构成多条食物链，B错误； C、生态系统不同营养级之间的能量流动以有机物为载体，C正确； D、将粪便作为有机肥还田，可以使物质循环利用，但不能提高能量的传递效率，D错误。 故选C。 2．下列有关教材中实验的描述，正确的是（　　） 选项 实验内容 相关描述 A 生长素的极性运输 取切去顶端的玉米胚芽鞘，在形态学上端放一块含有生长素的琼脂块，形态学下端放一块不含生长素的琼脂块，若过一段时间检测下端的琼脂块有了生长素，则证明了生长素的运输方式为极性运输。 B 土壤中动物类群丰富度的研究 常用取样器取样法进行采集，通过统计样本中小动物数量来推测某一区域内土壤动物的丰富度 C 调查当地农田生态系统中的能量流动情况 调查对象为农田生态系统，能量传递效率为该营养级同化总能量和上一营养级同化总能量的比值 D 种群密度的调查 用黑光灯诱捕法调查蚜虫、跳蝻等昆虫的种群密度 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【分析】在胚芽鞘、芽、幼叶和幼根中，生长素只能从形态学上端到形态学下端，而不能反过来运输，也就是只能单方向的运输，称为极性运输。 【详解】A、探究生长素的极性运输，除了设置如题所述的实验外，还需要补充设置在形态学下端放一块含有生长素的琼脂块，形态学上端放一块不含生长素的琼脂块，过相等长的时间，检测下端的琼脂块不含生长素，方可证明生长素的运输方式为极性运输，A错误； B、在土壤中动物类群丰富度的研究中，常用取样器取样法进行采集，通过调查样本中小动物的种类来推测某一区域内土壤动物的丰富度，B错误； C、调查当地农田生态系统中的能量流动情况，调查对象为农田生态系统，能量传递效率为该营养级同化总能量和上一营养级同化总能量的比值，C正确； D、调查蚜虫、跳蝻等昆虫的种群密度采用样方法，趋光性的昆虫采用黑光灯诱捕法，D错误。 故选C。 3．下列有关教材中调查类实验的描述，不正确的是（　　） 选项 实验内容 相关描述 A 统计某种遗传病在人群中的发病率 调查对象为人群，发病率=患病人数/被调查人数×100% B 土壤中动物类群丰富度的研究 常用取样器取样法进行采集、调查，通过调查样本中小动物的种类和数量来推测某一区域内土壤动物的丰富度 C 调查当地农田生态系统中的能量流动情况 调查对象为农田生态系统，能量传递效率为该营养级同化总能量和上一营养级同化总能量的比值 D 种群密度的取样调查 活动范围大的动物可用标志重捕法，标记物易脱落会使调查结果比实际值偏小 A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【分析】调查遗传病的发病率，则应在群体中抽样调查，选取的样本要足够的多，且要随机取样；若调查的是遗传病的遗传方式，则应以患者家庭为单位进行调查，然后画出系谱图，再判断遗传方式。 许多土壤小动物有较强的活动能力，而且身体微小，不适宜用样方法或标志重捕法进行调查，调查土壤中小动物常用取样器取样法。 【详解】A、调查遗传病的发病率，应在群体中抽样调查，选取的样本要足够的多，且要随机取样，A正确； B、探究土壤中动物类群丰富度时，常用取样器取样法进行采集，用目测估计法或记名计算法进行统计，通过调查样本中小动物的种类和数量来推测某一区域内土壤动物的丰富度，B正确； C、调查当地农田生态系统中的能量流动情况，调查对象为农田生态系统，能量传递效率=该营养级同化总能量/上一营养级同化总能量，C正确； D、种群密度的取样调查，活动范围大的动物可用标志重捕法进行估算，种群中的个体数=第一次捕获数×第二次捕获数÷重捕标志个体数，标志物部分脱落，重捕标志个体数会减小，故标记物易脱落会使调查结果比实际值偏大，D错误； 故选D。 4．对某小型湖泊生态系统的能量流动情况进行调查，部分结果如表所示，其中初级消费者的食物来源有生产者和陆地的碎屑、残渣两部分。下列说法正确的是（    ） 陆地流入湖泊的碎屑、残渣 生产者固定消耗 生产者呼吸 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）] 32 80 15 75 10 4 A．一年中流入该生态系统的总能量为112×105J B．生产者与初级消费者之间的能量传递效率为12.5% C．初级消费者用于生长和繁殖的能量为6×105J/（m2·a） D．初级消费者的总次级生产量为75J/（m2·a） 【答案】C 【分析】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。流入某一营养级的能量去向有：一部分通过呼吸作用以热能形式散失、一部分随生物遗体残骸被分解者利用、一部分流入下一营养级以及未被利用的能量。即同化量=呼吸作用以热能形式散失+被分解者利用+流入下一营养级+未被利用的能量。 【详解】A、一年中流入该生态系统的总能量不止112×10⁵J，还需考虑生态系统的总面积，A错误； B、初级消费者的食物来源有生产者和陆地的碎屑、残渣两部分，其中来自生产者的能量值未知，因此无法计算生产者与初级消费者之间的能量传递效率，B错误； C、初级消费者用于生长和繁殖的能量为其同化量减去呼吸消耗量，为6×10⁵J/（m2·a），C正确； D、初级消费者的总次级生产量为其同化的能量，为10J/（m2·a），D错误。 故选C。 5．某校生物兴趣小组开展了一系列的实验，下列说法错误的是（　　） A．记名计算法一般用于统计个体较大、种群数量有限的物种的相对数量 B．探究土壤微生物的分解作用时，需将土壤放在90℃恒温箱中处理1小时 C．在设计人工微生态系统时，要考虑系统内组分及营养级之间的合适比例 D．调查农田生态系统中能量流动情况时，农村的同学可以进行实地调查 【答案】B 【分析】许多土壤动物有较强的活动能力，而且身体微小，因此不适于用样方法或标记重捕法进行调查。在进行这类研究时，常用取样器取样的方法进行采集、调查。即用一定规格的捕虫器（如采集罐、吸虫器等）进行取样，采集后用放大镜或实体镜进行观察，通过调查样本中小动物的种类和数量来推测某一区域内土壤动物的丰富度，丰富度的统计方法通常有两种：一是记名计算法；二是目测估计法。 【详解】A、记名计算法是指在一定面积的样地中，直接数出各个种群的个体数目，一般用于个体较大、种群数量有限的物种，A正确； B、探究土壤微生物的分解作用实验中，自变量是土壤微生物的有无。该实验中，对照组不做处理，实验组是将土壤用塑料袋包好，放在60℃的恒温箱中灭菌1h，目的尽可能排除土壤微生物的作用，同时尽可能防止土壤理化性质发生改变，B错误； C、要使人工微生态系统正常运行，在设计人工微生态系统时，要考虑系统内组分及营养级之间的合适比例，C正确； D、调查农田生态系统中能量流动情况时，农村的同学可以进行实地调查，D正确。 故选B。 6．下表是对某生态系统营养级和能量流动情况的调查结果。表中的 ①、②、③、④分别表示不同的营养级，⑤为分解者。GP表示生物同化作用固定的能量，NP表示生物体贮存着的能量（NP=GP-R），R表示生物呼吸消耗的能量，有关叙述正确的是 营养级 单位:102 kJ/（㎡·a） GP NP R ① 15.91 2.81 13.10 ② 871.27 369.69 501.58 ③ 0.88 0.34 0.54 ④ 141.20 62.07 79.13 ⑤ 211.85 19.26 192.59 A．生态系统能量流动的渠道可能是②→④→①→③→⑤ B．能量在初级消费者和次级消费者之间的传递效率约为11.3% C．流经该生态系统的总能量可用五个GP之和表示 D．④营养级GP的去向中,有一部分能量通过自身的粪便流向分解者 【答案】B 【详解】输入每个营养级的能量是该营养级生物同化作用固定能量的总量，依题意和能量流动逐级递减的特点并结合表中信息可知，该生态系统的营养结构即能量流动的渠道可能是②→④→①→③，A项错误；能量在初级消费者（④）和次级消费者（①）之间的传递效率约为15.91/141.20×100%≈11.3%，B项正确；流经该生态系统的总能量是生产者（②）所固定的太阳能总量，即871.27×102kJ/(m2•a)，C项错误；④营养级GP的去向中，有一部分能量通过自身的遗体、残骸流向分解者，D项错误。 7．下表是某生态系统中能量流动情况的调查结果，表中甲、乙、丙、丁、戊分别代表构成该生态系统食物网的主要种群[表中数据单位：102 kJ/(m2·n)]。下列说法错误的是(　　) 种群 甲 乙 丙 丁 戊 同化固定的能量 16.74 70 930 69.5 1.674 体内贮存的能量 4.54 15.8 229 20 0.4 呼吸消耗的能量 12.2 54.2 701 49.5 1.274 A．表中的丙为生产者 B．表中的种群构成2条食物链 C．当某种原因导致乙减少时，戊的数量仍能保持相对稳定 D．第一营养级和第二营养级之间的能量传递效率约为18% 【答案】D 【详解】A、能量流动逐级递减，由同化量的多少看，表中的丙同化量最大，应为生产者，A正确； B、乙和丁同化固定的能量基本相同，应该都是第二营养级，所以该食物网中存在两条食物链，B正确； C、当某种原因导致乙大量减少时，甲可通过捕食丁获得能量，戊的数量仍能保持相对稳定，C正确； D、乙和丁均是第二营养级，同化的能量是139.5×102 kJ/(m2 ·n)，甲是第一营养级，同化的能量是930×102 kJ/(m2·n)，则能量由第一营养级到第二营养级的传递效率是(139.5×102 )/(930×102 )×100%=15%， D错误。 8．某研究机构调查了一段时间内某热带雨林生态系统的能量流动情况，调查结果如下表所示，其中A、B、C、D分别代表该生态系统各营养级的所有生物，GP代表各营养级的同化量，X代表用于生长发育繁殖的能量。下列叙述正确的是（    ） GP X R A 25．2 6．7 18．5 B 3．9 0．8 3．1 C 214．3 78．5 135．8 D 1678．6 635．7 1042．9 分解者 369．8 50．1 319．7 （注：表中能量数值单位为：108kJ/（m2·a）） A．表中R应代表各营养级生物呼吸作用消耗的能量，其中一部分会流向分解者 B．该时间段内，流入该生态系统总能量为2289．8×108kJ/（m2·a），次级消费者流向三级消费者的能量传递效率约为15．5% C．该生态系统中的食物链可用D→C→A→B来表示，由GP数值可知，能量传递逐级递减 D．分析表中数据可知，该时间段内此生态系统的总能量是增加的，且每个营养级能量的去向中R所占的比例最大 【答案】D 【分析】分析题图可知，GP=X+R，GP代表各营养级的同化量，X代表用于生长发育繁殖的能量，R为各营养级呼吸作用消耗的能量。 生态系统中能量流动特点是单向流动，逐级递减。根据表格中GP同化量大小情况可判断，D是生产者，C是初级消费者，A是次级消费者，B是三级消费者。 【详解】A、由分析可知，表中R代表各营养级生物呼吸作用散失的能量，该部分能量不会流向分解者，A错误； B、该段时间内，流入该生态系统的总能量为生产者固定的能量，即1678.6×108kJ/（m2•a），次级消费者流向三级消费者的能量传递效率约为3.9÷25.2=15.5%，B错误； C、分析题意可知，A、B、C、D分别代表该生态系统各营养级的所有生物，因此该生态系统中某一营养级的所有生物不一定都以上一个营养级的某种生物为食，即某种生物不一定只占有一个营养级，故不能构成D→C→A→B的食物链，C错误； D、分析表中数据可知，该生态系统固定的总能量为1678.6×108 kJ/（m2•a），而生态系统所输出的能量为各营养级呼吸作用消耗的能量与分解者呼吸消耗的能量之和，即（1042.9+135.8+18.5+3.1+319.7）×108=1520×108 kJ/（m2•a），小于1678.6×108kJ/（m2•a），所以该时间段内，此生态系统有机物的总量会增加，并且每个营养级能量的去向中R所占的比例最大，D正确。 故选D。 9．为了研究某农田生态系统中水稻→褐飞虱→食虫鸟这条食物链的能量流动情况，研究人员对该食物链的能量流动进行了调查，部分结果如表所示（单位：×106kJ·a-1）。下列有关说法错误的是（    ） 种群 同化量 用于生长、发育和繁殖 呼吸消耗 流向下一营养级 流向分解者 未被利用 a — — 727 — 69 470 b 36 9 — — 4 — c 246 100 — — 13 51 A．表中a为水稻，b为食虫鸟，c为褐飞虱 B．流经该农田生态系统的总能量为1.512×109kJ·a-1 C．该农田生态系统中初级消费者越多，次级消费者获得的能量越少 D．不考虑人工输入能量，能量从第二营养级到第三营养级的传递效率约为14.63% 【答案】BC 【分析】生态系统的能量流动：（1）能量的输入：生产者的同化量。（2）能量的输出：各生物成分的呼吸量。（3）消费者的同化量：摄入量-粪便量。（4）同化量的去路（某营养级能量的去路）：呼吸消耗量+用于生长、发育和繁殖的能量=呼吸消耗量+流入下一营养级的能量（最高营养级除外）+被分解者利用的能量。 【详解】A、根据题表中能量值可知，a为水稻，b为食虫鸟，c为褐飞虱，A正确； B、种群a固定的同化量为呼吸消耗、流向下一营养级（c）、流向分解者以及未被利用的能量之和，即（727+246+69+470）×106kJ·a-1=1.512×109kJ·a-1，但流经该农田生态系统的总能量是水稻、杂草等生产者固定的太阳能，以及（可能有）人为投入的物质和能量，B错误； C、次级消费者（食虫鸟）通过捕食初级消费者（褐飞虱）获取能量，初级消费者数量增加会为其提供更多食物来源，次级消费者获得的能量应增加，C错误； D、不考虑人工输入能量，能量从第二营养级到第三营养级的传递效率为36/246×100%≈14.63%，D正确。 故选BC。 10．为了研究某湖泊生态系统中能量流动的情况，某科研小组对该湖泊生态系统各营养级能量流动情况进行了调查，结果如表所示。其中甲、乙、丙、丁分别表示生态系统的各营养级，戊为分解者。Pg表示同化作用固定能量的总量，Pn表示未被呼吸消耗的能量，R表示生物呼吸消耗的能量[单位：]。下列说法正确的是（　　） 项目 甲 乙 丙 丁 戊 Pg 15.9 870.7 0.9 141.0 211.5 Pn 2.8 369.4 0.3 61.9 20.1 R 13.1 501.3 0.6 79.1 191.4 A．流入该生态系统的总能量主要是乙所固定的太阳能 B．第二营养级到第三营养级的能量传递效率约为11.3% C．从能量的角度分析，该生态系统处于衰退状态 D．表中数据体现了能量流动具有逐级递减的特点 【答案】ABD 【分析】题表分析，根据Pg的数据可知，乙为第一营养级，丁为第二营养级，甲为第三营养级，丙为第四营养级。 【详解】A、由于能量流动的渠道为食物链且能量沿着食物链单向流动、逐级递减，结合表中数据可知，乙为生产者，为第一营养级，丁为第二营养级，甲为第三营养级，丙为第四营养级。流入生态系统的总能量是生产者甲所固定的太阳能，A正确； B、图中丁为第二营养级，甲为第三营养级，第二营养级到第三营养级的能量传递效率为15.9/141.0×100%≈11.3%，B正确； C、从能量的角度分析，输入的总能量为生产者乙的同化量870.7×102kJ·（m2·a）-1，输出量为该生态系统中的呼吸消耗（R）之和，而生产者乙的同化量870.7×102kJ·（m2·a）-1大于该生态系统中甲、乙、丙、丁、戊的呼吸消耗[R=785.5×102kJ·（m2·a）-1]之和，该湖泊生态系统处于发展状态，C错误； D、表中各营养级所同化的能量逐级递减，体现了能量流动具有逐级递减的特点，D正确。 故选ABD。 11．下表是对某生态系统营养级和能量流动情况的调查结果。表中的①②③④分别表示不同的营养级，⑤为分解者。GP表示生物同化作用固定的能量，NP表示生物体贮存着的能量（NP=GP-R），R表示生物呼吸消耗的能量，有关叙述不正确的是（    ） 单位：102千焦/m2．年 GP NP R ① 15．91 2．81 13．10 ② 871．27 369．69 501．58 ③ 0．88 0．34 0．54 ④ 141．20 62．07 79．13 ⑤ 211．85 19．26 192．59 A．生态系统能量流动的渠道可能是②→④→①→③→⑤ B．能量在初级消费者和次级消费者之间的传递效率约为5．5% C．若该生态系统维持现在能量输入输出水平，则群落内有机物的总量会增多 D．④营养级GP的去向中，未被利用的能量有一部分残留在自身的粪便中 【答案】ABD 【分析】输入生态系统的能量是指生产者固定的全部太阳能，本题中生态系统输出的能量是指所有生物呼吸消耗的能量，根据能量传递效率为10%-20%，即输入到一个营养级的能量中大约只有10%-20%流动到下一个营养级，以及各营养级的同化量GP可判断营养级关系。 【详解】A、生态系统能量流动的渠道是食物链和食物网，捕食链不包括⑤分解者，根据各营养级的同化量GP可判断食物链为②→④→①→③，A错误； B、能量在第三营养级和第四营养级之间的传递效率约为0.88÷15.91≈5.5%，B错误； C、若该生态系统维持现在的能量输入、输出水平，NP值大于0，则有机物的总量会增多，C正确； D、④营养级残留在自身的粪便中的能量是上一营养级的同化的能量，不属于④营养级GP的去向，D错误。 故选ABD。 12．下表是对某小型森林生态系统各营养级能量流动情况的调查结果，表中 a、b、c、d 分别表示不同的营养级，e 为分解者。Pg表示生物同化作用固定的能量总值，Pn表示生物贮存的能量（Pn=Pg-R），R 表示生物呼吸作用消耗的能量（单位：100 千焦/m2·年）。下列叙述正确的是（    ） Pg Pn R a 15.9 2.8 13.1 b 870.7 369.4 501.3 c 0.9 0.3 0.6 d 141 61.9 79.1 e 211.5 20.1 191.4 A．流经该生态系统的总能量为b 营养级所固定的总能量 B．该生态系统中的食物链是 b→d→a→c C．能量从第三营养级传递到第四营养级的效率约是 5.7% D．从能量输入和输出角度看，该生态系统的总能量会减少 【答案】ABC 【分析】1、生态系统能量的最终来源为太阳光能，流经生态系统的总能量为生产者固定的太阳能总量。每一营养级中能量的去向为：呼吸作用散失，被下一营养级同化，被分解者分解。能量单向流动且逐级递减。 2、分析题图可知：Pg 表示生物同化作用固定的能量总值，表中 a、b、c、d 分别表示不同的营养级，则依据能量逐级递减的特点可知，该生态系统的食物链可表示为：b→d→a→c，可知，b为生产者，d、a、c为消费者，e 为分解者。 【详解】A、由分析可知，b为生产者，则流经该生态系统的总能量为b 营养级所固定的总能量，A正确； B、依据能量逐级递减的特点可知，该生态系统中的食物链是 b→d→a→c，B正确； C、能量从第三营养级传递到第四营养级的效率约是：0.9÷15.9×100%≈ 5.7%，C正确； D、从能量输入和输出角度看，该生态系统的总能量平衡，D错误。 故选ABC。 / 学科网（北京）股份有限公司 $