第3章 第2节 第1课时 能量流动的过程及特点（Word教参）-【精讲精练】2025-2026学年高中生物选择性必修2 生物与环境（人教版 多选）

本讲义聚焦生态系统能量流动的过程及特点，系统梳理能量输入、传递、转化和散失的完整过程，从第一营养级到第二营养级能量流动分析入手，归纳单向流动、逐级递减特点，构建从具体过程到抽象规律的学习支架。 该资料通过探究点设计（如赛达伯格湖能量数据定量分析）培养科学思维，结合能量流动示意图强化生命观念中的物质和能量观，配套练习题助力学生巩固。课中辅助教师引导学生深度分析，课后帮助学生查漏补缺，提升知识应用能力。

第2节　生态系统的能量流动 第1课时　能量流动的过程及特点 学习目标 1.通过分析生态系统的能量流动的过程，建立生态系统的物质和能量观。 生命观念 2.通过分析能量流动的过程，归纳总结能量流动的特点，形成科学思维习惯。 科学思维 一、能量流动的过程 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．能量流动的过程 (1)能量的输入 (2)第一营养级能量流动 (3)能量流经第二营养级的过程 (4)能量流动示意图 ①图中甲～丁代表的内容 甲：生产者；乙：呼吸作用；丙：分解者；丁：呼吸作用 ②图中流入每一营养级的能量最终去向 二、能量流动的特点 1．特点 (1)单向流动：沿食物链由低营养级流向高营养级，不可逆转，也不能循环流动。 (2)逐级递减 ①能量在沿食物链流动的过程中逐级减少。 ②营养级越多，在能量流动过程中消耗的能量就越多，生态系统中的能量流动一般不超过5个营养级。 2．能量传递效率 (1)能量在相邻两个营养级间的传递效率一般只有10%～20%，也就是说，在输入某一营养级的能量中，只有10%～20%能够流到下一营养级。 (2)计算公式 相邻两个营养级间的能量传递效率＝×100%。 太阳能是地球上的绝大多数生态系统的能量源头，生产者将太阳能转化为有机物中的化学能，这些化学能在生态系统中沿食物链在各营养级中依次传递，如图为生态系统能量流动模型。结合所学知识判断： (1)流经生态系统的总能量是照射在生产者上的太阳能。(×) (2)散失的热能不可以被生产者固定再次进入生态系统。(√) (3)当狼吃掉一只兔子时，就获得了兔子的全部能量。(×) (4)蜣螂以牛粪为食，因此被牛同化的能量可流入蜣螂。(×) (5)一只狼捕食了一只兔子，该狼获得了兔子能量的10%～20%。(×) 探究点一　能量流动的过程 1．研究能量流动的基本思路 研究能量流经一个种群的情况，可以列举该种群中每一个个体的情况： (1)如果以个体为单位研究能量流动，有什么问题？ 提示：以个体为研究对象，有很大的局限性和偶然性，如个体会死亡、数据可能不准确、不同个体之间的差异过大等。 (2)如果将种群看作一个整体去研究能量流动，则可概括为如图形式，又会遇到什么问题？ 提示：种群存在于复杂的食物网内，可能因食物网的复杂性而影响结果的准确性。 (3)如果以一个营养级的所有种群作为一个整体来研究，如图表示能量流动的情况，这种方式有什么优点？ 提示：能很好地避免以个体和种群为研究对象带来的不足，提高结果的准确性。 2．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，几乎全部动物都是直接或间接由草养活，下图表示能量流经第二营养级的示意图。请分析回答下列问题： (1)草的能量来自哪里？它的能量通过什么途径传递给其他动物？ 提示：草的能量来自太阳光能。传递途径为食物链或食物网。 (2)图中第二营养级的摄入量(a)和粪便量(c)、初级消费者的同化量(b)之间具有的等量关系是什么？ 提示：摄入量(a)＝粪便量(c)＋同化量(b)。 (3)初级消费者粪便中的能量属于哪个营养级的能量？第三营养级粪便中的能量呢？ 提示：初级消费者粪便中的能量属于第一营养级的能量，第三营养级粪便中的能量属于第二营养级的能量。 (4)初级消费者同化的能量有哪几个流向？ 提示：三个，自身呼吸散失、被分解者利用和流向下一营养级。 1．能量流动概念的理解 2．流入某一营养级的能量的来源和去路 (1)能量来源 ①生产者的能量主要来自太阳能。 ②消费者的能量来自上一营养级同化的能量。 (2)能量去向：流入某一营养级的能量去向可从以下两个角度分析。 ①各营养级同化量的去向(能量的最终去向) ②短时间内，某营养级的生物不会被全部捕食或死亡，因此同化量的去向(某段时间内的能量去向)还应该包括未被利用的能量，即 未被利用是指在统计能量流动的时间段内，某一营养级生物的同化量中未被呼吸作用消耗，也未被下一营养级捕食或分解者利用的能量，有时还包括以化石燃料形式储存于地下未被人类开采的能量，还包括多年生植物上一年自身生长发育的净积累量。 1．(2024·泉州高二期末)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．被初级消费者摄入到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呼吸作用之外的用于其生长、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 解析　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错误；被初级消费者摄入到体内的能量－初级消费者粪便中的能量＝第二营养级的同化量，B错误；被次级消费者同化的能量等于某呼吸作用散失量和用于其生长、发育和繁殖的能量，C正确；被分解者利用的能量包括输入、传递、转化和散失的过程，D错误。 答案　C 2．(2025·山东卷)某时刻某动物种群所有个体的有机物中的总能量为①，一段时间后，此种群所有存活个体的有机物中的总能量为②，此种群在这段时间内通过呼吸作用散失的总能量为③，这段时间内死亡个体的有机物中的总能量为④。此种群在此期间无迁入迁出，无个体被捕食，估算这段时间内用于此种群生长、发育和繁殖的总能量时，应使用的表达式为(　　) A．②－①＋④ B．②－①＋③ C．②－①－③＋④ D．②－①＋③＋④ 解析　由题意可知，这段时间内该种群积累的有机物中的总能量＝这段时间内所有存活个体和死亡个体的有机物中的总能量－初始状态种群所有个体的有机物中的总能量，即②＋④－①；这段时间内该种群用于生长、发育和繁殖的总能量为这段时间内该种群积累的有机物中的总能量，A正确。 答案　A 探究点二　流量流动的特点 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．图中能量是单向的，只能由生产者→植食性动物→肉食性动物，为什么？ 提示：生产者、植食性动物、肉食性动物之间由于存在捕食关系而形成食物链(网)，而且这种关系是不可逆的。 2．据图分析，该生态系统中生产者、植食性动物、肉食性动物固定或同化的能量分别是多少？生态系统中生物所处的营养级与获取的能量有什么关系？ 提示：生产者同化的能量是 464.6 J/(cm2·a) ，植食性动物同化的能量是 62.8 J/(cm2·a )，肉食性动物同化的能量是 12.6 J/(cm2·a) 。生态系统中生物所处的营养级越高，获取的能量越少。 3．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？ 提示：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，所以传到下一营养级的不能是100%。 4．生物之间经过长期的进化形成的吃与被吃的捕食关系不可逆转，因此能量流动还具有什么特点？ 提示：生态系统中能量流动是单向的。 3．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103 kJ/(m2·a)]，下列说法错误的是(　　) A．图中A代表的生理过程是呼吸作用 B．第二营养级到第三营养级的能量传递效率约为15.6% C．该生态系统中生产者固定的总能量是9.6×104 kJ/(m2·a) D．捕食关系一般不可逆转，所以能量流动具有单向性 解析　据图分析可知，图中A表示呼吸作用，A正确；该生态系统中肉食性动物从植食性动物同化的能量为(0.25＋0.05＋5.1＋2.1－5.0)×103＝2.5×103 kJ/(m2·a)，植食性动物从生产者处同化的能量为(2.5＋4＋9＋0.5－2)×103＝1.4×104 kJ/(m2·a)，该生态系统中生产者固定的总能量为(23＋70＋3＋14)×103＝1.1×105 kJ/(m2·a)。能量从该生态系统的第二营养级到第三营养级传递的效率为[(2.1＋5.1＋0.25＋0.05－5)÷(4＋9＋0.5＋2.5)]×100%＝15.625%，B正确；根据B项分析可知该生态系统中生产者固定的总能量是1.1×105 kJ/(m2·a)，C错误；能量流动的主渠道是食物链和食物网，而捕食关系一般不可逆转，所以能量流动是单向的，D正确。 答案　C 4．(2024·山西长治期末)如图表示某鱼塘生态系统中能量的流动情况，括号内的数字为相应营养级同化的能量[单位：J/(cm2·a)]，其中初级消费者同化的能量有1/8来自有机饲料，次级消费者同化的能量有2/3来自有机饲料。下列叙述正确的是(　　) A．流经该鱼塘生态系统的总能量是生产者固定的太阳能 B．图示表明生态系统能量流动的特点是单向流动、逐级递减 C．第二营养级与第三营养级之间的能量传递效率为12.6% D．初级消费者同化的能量将流向分解者或呼吸消耗利用 解析　流经该生态系统的总能量包括生产者固定的太阳能和有机饲料中的能量，A错误；图示各级能量值的变化说明，生态系统能量流动的特点是单向流动、逐级递减，B正确；第二营养级与第三营养级之间的能量传递效率为7.5×(1－2/3)/16×100%≈15.6%，C错误；初级消费者同化的能量，除了流向次级消费者外，其他最终去路有流向分解者和呼吸消耗，D错误。 答案　B [构建课堂要点] [检测学习效果] 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．能量沿着食物链逐级递减，营养级越高的生物个体中储存的能量越少 D．生态系统中能量最终通过分解者的分解作用，以热能的形式散失 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错误；能量沿着食物链逐级递减，营养级越高的生物种群获得的能量越少，C错误；生态系统中能量最终通过生产者、消费者和分解者的呼吸作用，以热能的形式散失了，D错误。 答案　B 2．(2025·内蒙古赤峰期末)如图为某生态系统中能量流经初级消费者的示意图，序号表示该部分的能量。下列叙述正确的是(　　) A．①和②分别指该系统中初级消费者同化的能量和未利用的能量 B．通常散失的能量可以被生产者重新捕获而提高能量利用率 C．任何生态系统都需不断得到系统外的能量来维持其正常功能 D．可通过减少一个生态系统的营养级来有效提高能量传递效率 解析　①是初级消费者摄入的能量－粪便的能量，所以是初级消费者同化的能量，②是同化的能量－呼吸消耗的能量，属于初级消费者生长、发育和繁殖的能量，A错误；能量是单向流动的，不能循环，所以通常散失的能量不可以被生产者重新捕获，B错误；能量具有单向流动、逐级递减的特点，所以任何生态系统都需不断得到系统外的能量来维持其正常功能，C正确；可通过减少一个生态系统的营养级来减少能量的散失，提高能量利用率，但不能提高能量传递效率，D错误。 答案　C 3．在一个生态系统中，草食动物所同化的能量等于(　　) A．生产者固定的太阳能的总量 B．生产者固定的太阳能的总量减去生产者的呼吸量 C．被草食动物吃了的植物所含的能量减去粪便等排遗物中的能量 D．用于草食动物的生长、发育和繁殖等生命活动所需的能量 解析　生产者固定的太阳能的总量是流经生态系统的总能量，A错误；生产者固定的太阳能的总量减去生产者呼吸作用散失的能量是植物用于生长、发育和繁殖等生命活动的能量，B错误；草食动物所同化的能量等于被草食动物摄食的植物所含的能量减去粪便等排遗物中的能量，C正确；用于草食动物的生长、发育和繁殖等生命活动所需的能量和草食动物呼吸消耗的能量之和才是草食动物所同化的能量，D错误。 答案　C 4．生态学家对某生态系统的一条食物链中的能量流动情况进行相关研究，结果如表所示。下列叙述正确的是(　　) 植物 兔 狼 固定的 太阳能 摄入 量 同化 量 呼吸消 耗量 摄入 量 同化 量 呼吸消 耗量 a b c d e f g A.a>b>c>d B．f/c的值一定处于10%～20% C．兔用于生长、发育和繁殖的能量为b－d D．狼在该生态系统的食物网中只占据一个营养级 解析　相邻两个营养级之间的能量传递效率一般为10%～20%，但题目中只显示了该生态系统中的一条食物链，兔可能会被其他动物捕食，狼可能还有其他食物来源，所以f/c的值不一定处于10%～20%，B错误；兔用于生长、发育和繁殖的能量为c－d，C错误；狼的食物来源比较丰富，除了兔之外还有其他食物来源，因此狼在该生态系统的食物网中可能占据多个营养级，D错误。 答案　A 5．(多选)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表示生物呼吸消耗的能量。能量单位均为J/(cm2·a)。下列叙述正确的是(　　) 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低 D．未利用③的能量去向包括沉积在湖底形成泥炭 解析　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错误；一般情况下，营养级别越高的生物体型较大，结构较复杂，生长发育等各种生命活动所需要的能量越多，细胞呼吸作用越强，所以高营养级的生物的能量大部分用于呼吸消耗，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错误；未利用③的能量去向包括沉积在湖底形成泥炭，D正确。 答案　AD 学科网（北京）股份有限公司 $