2026届高三生物二轮复习讲义专题七　点源发散3　能量流动及其相关计算

该高中生物学讲义聚焦能量流动及计算这一高考核心考点，以“核心点源（模型、拼图法、提醒）—计算方法（食物链/网最值）—生态系统实例（草原、海洋、人工）”为逻辑架构，通过考点梳理、方法指导（如拼图法分析过程）、真题训练（正向/反向/分支计算例题）等环节，帮助学生系统突破能量传递效率计算等难点。 资料突出“拼图法”直观建模和多生态系统情境应用，结合物质与能量观、科学思维，如草原生态系统分支计算中，分食物链来源拆解鹰的能量去路，培养学生逻辑推理能力。设置基础到综合的分层练习，配合解析反馈，确保高效复习，为教师把控复习节奏、提升学生应考能力提供有力支持。

点源发散3　能量流动及其相关计算 【核心·点源】 1.能量流动的模型: 2.“拼图法”分析能量流动的过程和特点: 【提示】与能量流动有关的五点提醒 (1)流经生态系统的总能量强调的关键词是“固定”而不是“照射”。流经自然生态系统的总能量一般是生产者固定的太阳能总量,流经人工生态系统的总能量有时候还要考虑人工投放的有机物中的能量。 (2)同化量=摄入量-粪便量。同化量-呼吸量=用于自身生长、发育和繁殖的能量。 (3)一个营养级粪便中的能量不属于该营养级的同化量,而属于上一营养级同化量中“流向分解者”的一部分。 (4)最高营养级能量去路的特殊性:最高营养级的能量少了流向下一营养级这一去路。 (5)能量传递效率≠能量利用率。 ①能量传递效率=该营养级的同化量/上一营养级的同化量。10%~20%是相邻两个营养级的能量传递效率,不是两个个体之间的能量传递效率。 ②能量利用率:人类可以利用的能量占生物总能量的比值。 3.能量传递效率的相关“最值”计算: (1)食物链能量的“最值”计算。 若题干中未作具体说明,则一般认为能量传递的最低效率为10%,最高效率为20%。 设食物链为A→B→C→D,分情况讨论(如表所示): ①能量传递效率未知时(按20%即1/5、10%即1/10计算) 已知 问题 思路求解 由D“逆推”A(D净增重M)用“除法” 至少需要A的量Y =Y 最多需要A的量Y =Y 由A“顺推”D(A净增重N)用“乘法” D最多增重的量Y N(1/5)3=Y D至少增重的量Y N(1/10)3=Y ②已确定营养级间能量传递效率的,不能按“最值”法计算。例如,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)食物网能量的“最值”计算。 在解决有关能量传递的计算问题时,需要确定相关的食物链,能量传递效率为10%~20%,一般从两个方面考虑: ①知低营养级求高营养级 ②知高营养级求低营养级 【思维·发散】 生态系统多样性是生物多样性的重要组成部分,生态系统分为自然生态系统(草原、森林、海洋生态系统等)和人工生态系统,能量流动是生态系统的重要功能,研究生态系统的能量流动规律,可以帮助人们将生物在空间上进行合理配置,增加流入该生态系统的总能量。 1.(草原生态系统)如图表示某草原生态系统部分生物关系示意图,请回答下列问题。 (1)(正向计算)如果绿色植物具有10 000 kJ能量,作为最高营养级的鹰,能获得最高能量为________kJ,最低能量为________kJ。  【解析】(1)营养级间的能量传递效率为10%~20%,获得最高能量选最短的食物链:“绿色植物→兔→鹰”,能量传递效率按20%计算,则获得最高能量为 10 000×20%×20%=400 kJ;获得最低能量选最长的食物链:“绿色植物→食草昆虫→青蛙→蛇→鹰”,能量传递效率按10%计算,则获得最低能量为: 10 000×10%×10%×10%×10%=1 kJ。 答案:(1)400　1 (2)(反向计算)如果鹰增加1 kg体重,至少需要消耗________kg绿色植物,最多需要消耗________kg绿色植物。  【解析】(2)已知鹰的同化量,求至少消耗绿色植物的量,应按最短食物链“绿色植物→兔→鹰”和20%的能量传递效率计算,则鹰每增加1kg体重,至少需消耗绿色植物1÷20%÷20%=25 kg。求最多消耗绿色植物的量,应按最长食物链“绿色植物→食草昆虫→青蛙→蛇→鹰”和10%的能量传递效率计算,则最多需消耗绿色植物1÷10%÷10%÷10%÷10%=10 000 kg。 答案:(2)25　10 000 (3)(分支计算)若鹰的能量45%来源于兔,30%来源于食草鸟,25%来源于蛇,如果鹰增加1 kg体重,至少需要消耗________kg绿色植物,最多需要消耗________kg绿色植物。  【解析】(3)图中有3条食物链:第一条食物链是绿色植物→兔→鹰,鹰的能量45%来源于兔,如果鹰增加1 kg体重,至少需要消耗绿色植物0.45/(20%×20%)=11.25 kg,第二条食物链是绿色植物→食草鸟→鹰,鹰的能量30%来源于食草鸟,至少需要消耗绿色植物0.3/(20%×20%)=7.5 kg,第三条食物链是绿色植物→食草昆虫→青蛙→蛇→鹰,鹰的能量25%来源于蛇,至少需要消耗绿色植物0.25/(20%×20%×20%×20%)=156.25 kg,则一共消耗绿色植物11.25+7.5+156.25=175 kg;同理第一条食物链是绿色植物→兔→鹰,鹰的能量45%来源于兔,如果鹰增加1 kg体重,最多需要消耗绿色植物0.45/(10%×10%)=45 kg,第二条食物链是绿色植物→食草鸟→鹰,鹰的能量30%来源于食草鸟,最多需要消耗绿色植物0.3/(10%×10%)=30 kg,第三条食物链是绿色植物→食草昆虫→青蛙→蛇→鹰,鹰的能量25%来源于蛇,最多需要消耗绿色植物0.25/(10%×10%×10%×10%)=2 500 kg,则一共消耗绿色植物 45+30+2 500=2 575 kg。 答案:(3)175　2 575 2.(海洋生态系统)海水立体养殖中,表层养殖海带等大型藻类,海带下面挂笼养殖滤食小型浮游植物的牡蛎,底层养殖以底栖微藻、生物遗体残骸等为食的海参。某海水立体养殖生态系统的能量流动示意图如下,M、N表示营养级。请回答下列问题。 (1)图中M中的粪便量属于________同化量的一部分,该生态系统中的能量________(填“能”或“不能”)在M和遗体残骸间循环流动,原因是________________________________________。  【解析】(1)M中的粪便量属于上一营养级即生产者同化量的一部分;该生态系统中的能量不能在M和遗体残骸间循环流动,原因是能量流动是单向流动、逐级递减的。 答案: (1)生产者　不能　能量流动是单向流动、逐级递减的 (2)生态系统能量流动中能量散失的主要途径是___________________________ ___________。图中未显示出来的能量是______________________________。  【解析】(2)生态系统能量流动中能量散失的主要途径是各营养级通过呼吸作用散失。图中未显示出来的能量是未被利用的能量。 答案:(2)各营养级通过呼吸作用散失　未被利用的能量 (3)M用于生长、发育和繁殖的能量为________kJ/(m2•a)。由M到N的能量传递效率为________%(保留一位小数)。  【解析】(3)图中M用于生长、发育和繁殖的能量=同化的能量-呼吸作用消耗的能量=3 281+2 826-3 619=2 488 kJ/(m2•a);由M到N的能量传递效率为 386÷(3 281+2 826)≈6.3%。 答案:(3)2 488　6.3 (4)研究生态系统中能量流动的主要目的是______________________________。  【解析】(4)研究生态系统中能量流动的主要目的是设法调整生态系统的能量流动关系,使能量流向对人类最有益的部分。 答案:(4)设法调整生态系统的能量流动关系,使能量流向对人类最有益的部分 3.(人工生态系统)桑基鱼塘是我国珠三角地区常见的农业生产模式,如图为某地桑基鱼塘的能量流动简图[单位:MJ/(hm2·a)],请回答下列问题。 (1)图中流经该生态系统的总能量大约有____________MJ/(hm2·a)。  【解析】(1)流经人工生态系统的总能量是生产者固定的太阳能和人工投入的能量,即27 759+36 920+40 000=104 679 MJ/(hm2·a)。 答案: (1)104 679 (2)根据图中的数据进行计算,可得出浮游植物与植食性鱼类之间的能量传递效率为____________(保留小数点后两位),植食性鱼类和肉食性鱼类之间的能量传递效率为____________(保留小数点后两位)。  【解析】(2)根据图中的数据进行计算,可得出浮游植物与植食性鱼类之间的能量传递效率为[(45 460-40 000)/36 920]×100%≈14.79%,植食性鱼类和肉食性鱼类之间的能量传递效率为[5 455/45 460]×100%≈12.00%。 答案: (2)14.79%　12.00% (3)能量流动具有逐级递减的特点,但图中植食性鱼类含有的能量大于浮游植物,原因是__________________________________________________________。  【解析】(3)能量流动具有逐级递减的特点,但图中植食性鱼类含有的能量大于浮游植物,原因是含有大量饲料输入的能量。 答案: (3)植食性鱼类的同化量中含有大量饲料输入的能量 (4)桑基鱼塘实现了物质的多级利用,提高了能量的利用率,但不能提高能量的传递效率,原因是___________________________________________________。  【解析】(4)桑基鱼塘实现了物质的多级利用,提高了能量的利用率,但不能提高能量的传递效率,原因是能量在相邻营养级之间传递时会通过呼吸作用散失部分能量,这种能量的散失是不可避免的,能量的传递效率在相邻两个营养级之间是相对固定的,一般是10%~20%。 答案:(4)能量在相邻营养级之间传递时,部分能量不可避免地通过呼吸作用以热能形式散失,能量的传递效率在相邻两个营养级之间是相对固定的,一般是10%~20% 【加固训练】 (生态系统的能量流动)下图是对某生态系统的能量流动进行定量分析的结果,E1~E7和a~r均为与该生态系统成分相关的能量数值,其中E2以及f、g、h、i代表呼吸作用散失的能量。请回答下列问题: (1)图中E4代表____________的能量数值,E6代表____________的能量数值。 【解析】(1)图中E4代表分解者的能量数值,E6代表未利用的能量数值。 答案: (1)分解者　未利用 (2)第一营养级与第二营养级间能量传递效率为________________(用字母表示),第二营养级与第三营养级之间能量传递效率为________________(用字母表示)。  【解析】(2)第一营养级同化量为E1=a=b+f+j+n,第二营养级从第一营养级获得的能量为b或c+g+k+p-q。能量传递效率是相邻营养级同化量之比,第一、二营养级能量传递效率为b/a×100%或(c+g+k+p-q)/(b+f+j+n)×100%;第二营养级从第一营养级获得的能量为b或c+g+k+p-q,第二营养级从分解者E4获得的能量为q,第三营养级从第二营养级获得的能量为c或d+h+l+o,第二、三营养级能量传递效率为c/(b+q)×100%或(d+h+l+o)/(c+g+k+p)×100%。 答案: (2)b/a×100%或(c+g+k+p-q)/(b+f+j+n)×100%　c/(b+q)×100%或(d+h+l+o)/(c+g+k+p)×100% (3)生活中我们用到的各种木质器材,如桌椅等,从能量流动的角度分析属于____________(用字母表示)。  【解析】(3)生活中我们用到的各种木质器材,如桌椅等,从能量流动的角度分析属于第一营养级未利用的能量j。 答案:(3)j - 8 - 学科网（北京）股份有限公司 $