2027届高三大一轮复习（人教版）重难点04 能量流动的过程及相关计算（讲义）

该高中生物学高考复习讲义围绕能量流动的过程模型及相关计算核心考点，以第一、二营养级能量流动模型为基础，通过“2个3个4个去路”归纳和“拼图法”分析构建知识体系，设置考点梳理、方法指导、真题训练环节，帮助学生系统突破能量流动难点。 讲义突出模型化梳理与分层实战结合，如通过归纳同化能量去路培养科学思维，利用典例覆盖选择、填空、计算题型强化探究实践，融入物质与能量观渗透生命观念，助力学生高效掌握高考重点，为教师把控复习节奏提供精准指导。

重难点04 能量流动的过程及相关计算解读 1、 能量流动的过程模型 1.三种能量流动模型 （1）第一营养级的能量流动过程模型 【提醒】 ①图中第一营养级生产者固定的太阳能中，一部分能量用于呼吸消耗，余下的用于自身的生长、发育和繁殖，即积累的能量。 ②未利用的能量是指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的能量。　　　 (2)第二营养级的能量流动过程模型 据上图分析可知： ①摄入量＝同化量＋粪便量。 ②输入第二营养级的总能量是指图中的b。 ③粪便中的能量不属于该营养级同化的能量，应为上一个营养级同化的能量中流向分解者的部分。 ④初级消费者同化的能量(b)＝呼吸作用以热能的形式散失的能量(d)＋用于生长、发育和繁殖的能量(e)。 ⑤用于生长、发育和繁殖的能量(e)＝分解者利用的能量(h＋l)＋下一营养级同化的能量(k)＋未利用的能量(j)。 【归纳总结】一个营养级所同化的能量的“2个”“3个”“4个”去路 ①“2个”去路：同化能量＝呼吸消耗的能量＋用于生长、发育和繁殖的能量。 ②“3个”去路(无时间单位)：同化能量＝呼吸消耗的能量＋分解者利用的能量＋流入下一营养级的能量。 ③“4个”去路(以年为单位)：同化能量＝呼吸消耗的能量＋分解者利用的能量＋流入下一营养级的能量＋未利用的能量。说明：最高营养级的生物没有流入下一营养级的能量。 (2)“拼图法”分析能量流动过程 【典例1】(2026·广东深圳检测)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分别指初级消费者同化的能量和未利用的能量 B.散失的能量可以被生产者重新捕获而提高能量利用率 C.生产者的一部分能量经由初级消费者粪便流入分解者 D.减少该生态系统的营养级可以有效提高能量传递效率 【答案】C 【解析】①和②分别指初级消费者同化的能量和用于自身生长、发育和繁殖的能量，A错误；散失的能量不可以再被利用，B错误；初级消费者粪便中的能量属于生产者的同化量，C正确；减少该生态系统的营养级可以有效减少能量的散失，但不能提高能量传递效率，D错误。 【典例2】（2026·安徽芜湖·二模）为研究某草原生态系统中野兔种群的能量流动，科研人员开展为期一年的研究。调查初期，该种群所有个体有机物总能量为a KJ。一年后再次调查时，该种群所有存活个体有机物总能量为b KJ。根据观测记录，在这一年中，该种群通过呼吸作用散失的总能量为c KJ，被天敌捕食的个体所含有机物总能量为d KJ，自然死亡个体所含有机物总能量为e KJ。不考虑迁入和迁出，该野兔种群同化的总能量（KJ）可表示为（       ） A. b-a＋c B. b-a＋d＋e C. b-a-c＋d＋e D. b-a＋c＋d＋e 【答案】D 【解析】根据能量守恒定律，不考虑迁入迁出时，在这一年中，同化的总能量＝通过呼吸作用散失的能量c＋用于生长、发育和繁殖的能量，其中用于生长、发育和繁殖的能量＝一年中该种群现存个体有机物总量变化（调查初期有机物总量为a，一年后为b，所以变化量为b－a）＋被天敌捕食流向下一营养级的能量d＋自然死亡流向分解者的能量e，因此这一年该野兔种群同化的总能量为c＋（b－a）＋d＋e＝b－a＋c＋d＋e，D正确，ABC错误。 【典例3】（2026·贵州·高考真题）科研人员分别在冷、暖两季对某自然保护区赤狐及其猎物旱獭的日活动节律进行调查，结果如图。下列叙述错误的是（ ） A. 赤狐摄入的能量除用于呼吸作用，其余储存在体内 B. 旱獭在冷季和暖季的生态位存在一定的差异 C. 温度对旱獭日活动节律的影响比对赤狐大 D. 旱獭通过时间错位来规避赤狐的捕食 【答案】A 【解析】动物摄入的能量分为两部分：未被同化的能量随粪便排出，被同化的能量才会分为呼吸作用散失的能量、用于自身生长发育繁殖（储存在体内）的能量，因此摄入的能量并非只有呼吸消耗和体内储存两个去向，A错误；生态位包含物种的活动时间、占用资源等维度，旱獭在冷季和暖季的日活动节律有明显差异，对应的活动时间、可利用资源均有区别，因此生态位存在一定差异，B正确；对比冷暖季的活动曲线，旱獭的日活动节律变化幅度远大于赤狐，说明温度（冷暖季的核心差异是温度）对旱獭日活动节律的影响比对赤狐大，C正确； 观察曲线可知，旱獭和赤狐的日活动高峰存在明显时间错位，二者活动重叠的时段很少，可减少旱獭被赤狐捕食的概率，属于旱獭规避捕食的策略，D正确。 【典例4】（2024·山东·高考真题）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于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】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；依据生物富集导致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；流入生态系统的总能量来自生产者固定的太阳能总量，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；该生态系统是稳定的生态系统，且没有有机物的输入与输出，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。 【典例5】（2025·山东·高考真题）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 【答案】A 【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(②－①＋④)；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符合题意。 【典例6】（2026·湖南·高考真题）湿地松从原产地北美洲引入南美洲后，表现出较强的入侵能力。为探究其原因，科研人员调查了三种生境中土壤微小动物线虫的类群，结果见表。回答下列问题： 生境类型 入侵时间（年） 线虫种类数（种） 植食性线虫数量（条·100 g-1干土） 植食性线虫数量所占比例（%） 原生灌草丛 0 26 470 74.7 灌草丛—湿地松 20～30 28 218 68.9 湿地松纯林 65 17 22 38.0 （1）采集和调查土壤线虫类群的常用方法是　　　　　　　　　　　　　　，记录每种生境下各样品中的线虫种类后，统计土壤线虫种类应　　　　　　　　　　　　（填“取平均值”“取并集”或“取交集”）。 （2）植食性线虫同化的能量，一部分用于生长、发育和繁殖等生命活动，储存在体内有机物中；另一部分　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 （3）湿地松引入原生灌草丛后表现出较强入侵能力的原因可能是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（答出两点即可）。 （4）与入侵20～30年时相比，入侵65年时生态系统的抵抗力稳定性　　　　　，原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 【答案】（1） 取样器取样法     取并集      （2） 被自身呼吸作用消耗      （3） 危害植物的植食性线虫数量和比例大幅降低，湿地松受取食压力小，生长优势强、新环境没有专门抑制其生长的天敌，资源充足      （4） 降低     物种丰富度降低，生态系统的营养结构变简单，自我调节能力下降      【解析】(1) 土壤线虫是土壤中的小动物，采集和调查该类群的方法是取样器取样法。记录每种生境下各样品中的线虫种类后，统计土壤线虫种类应取并集，这是该地土壤线虫的总的种类数。 (2) 植食性线虫同化的能量，一部分用于生长、发育和繁殖等生命活动，储存在体内有机物中；另一部分被自身呼吸作用消耗。 (3) 结合表格数据分析，随着湿地松入侵时间延长，危害植物的植食性线虫数量和比例大幅降低，原生植物受植食性线虫取食更多，生长受抑制，而湿地松受取食压力小，生长优势强；同时新环境没有专门抑制其生长的天敌，资源充足，因此入侵能力强。 (4) 生态系统抵抗力稳定性与物种丰富度、营养结构复杂程度正相关。由表格可知，入侵65年时，线虫种类数远低于入侵20～30年，说明物种丰富度降低，生态系统的营养结构变简单，自我调节能力下降，因此抵抗力稳定性降低。 二、能量流动的相关计算 1.能量传递效率的计算公式 2.能量流动的相关“最值”计算 (1)在食物链中 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）在食物网中 提醒：①食物链越短，最高营养级获得的能量越多； ②生物间的取食关系越简单，生态系统消耗的能量越少。 3.具有人工能量输入的能量传递效率计算 人工输入某一营养级的能量是该营养级同化量的一部分，但却不是从上一营养级流入的能量。如求第二营养级到第三营养级传递效率时，应为第三营养级从第二营养级同化的能量(不包括人工输入第三营养级的能量)/第二营养级的同化量(包括人工输入第二营养级的能量)×100%。 【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。 【典例1】（2026·安徽鞍山·一模）为研究人类活动对森林生态系统能量流动的影响，科研人员对比了天然林和人工林中生产者的能量分配，结果如下表。下列叙述错误的是（　　） 生态系统类型 生产者固定总能量kJ/（m2·a） 初级消费者同化量kJ/（m2·a） 分解者分解量kJ/（m2·a） 未利用能量kJ/（m2·a） 天然林 6300 315 1260 2100 人工林 4500 180 900 1350 A. 天然林中生产者呼吸作用消耗的能量为2625kJ/（m2·a） B. 与人工林相比，天然林中前两个营养级间的能量传递效率高 C. 表中分解者分解量包括生产者的枯枝落叶及初级消费者遗体残骸和粪便中的能量 D. 流经人工林生态系统的总能量较天然林低的原因可能是群落垂直结构简单，资源利用率低 【答案】C 【解析】生产者固定总能量 = 呼吸消耗量 + 初级消费者同化量 + 分解者分解量 + 未利用能量。天然林生产者呼吸消耗量=6300 - 315（初级消费者同化量） - 1260（分解者分解量） - 2100（未利用能量） = 2625 kJ/(m²·a)，即天然林中生产者呼吸消耗量为2625kJ/（m2·a），A正确；能量传递效率 = 下一营养级同化量 / 上一营养级同化量 × 100%。天然林前两个营养级间的能量传递效率=315 / 6300   × 100%= 5%；人工林前两个营养级间的能量传递效率=180 / 4500 × 100% = 4%。天然林前两个营养级间的能量传递效率更高，B正确； 初级消费者粪便的能量属于生产者的同化量流向分解者的部分，而初级消费者遗体残骸不属于生产者的同化量流向分解者的部分，所以表中分解者分解量包括生产者的枯枝落叶及初级消费者粪便中的能量，C错误；人工林垂直结构简单，植物对光能的利用率低，导致生产者固定总能量低于天然林，D正确。 【典例2】（2026·安徽合肥·二模）为了调查经过多年海洋牧场建设的某海域生态系统结构和功能是否改善，研究者对该海域生态系统的能量流动情况进行了分析，得到的部分结果如图所示。下列说法正确的是（       ） A. 第Ⅳ营养级用于自身生长、发育和繁殖的能量是6.248t·km-2·a-1 B. 第Ⅱ营养级生物体内的能量可通过碎屑被循环利用 C. 第Ⅱ到第Ⅲ营养级的能量传递效率比第Ⅲ到第Ⅳ营养级的高 D. 该海域生态系统中营养级数量取决于物种丰富度大小 【答案】A 【解析】用于自身生长、发育和繁殖的能量=同化量-呼吸消耗，第Ⅳ营养级用于自身生长、发育和繁殖的能量是14.49 - 8.242 = 6.248t·km-2·a-1，A正确；生态系统的能量流动是单向流动、逐级递减的，不能循环利用。第Ⅱ营养级流向碎屑的能量会被分解者利用，最终以热能形式散失，无法被循环利用，B错误；能量传递效率= 两个营养级之间同化量的比值，第Ⅱ到第Ⅲ营养级的能量传递效率142.4÷（835.7+671.2）×100%=9.45%，第Ⅲ到第Ⅳ营养级的能量传递效率14.49÷142.4×100%=10.18%，计算可知：第Ⅱ到第Ⅲ的传递效率低于第Ⅲ到第Ⅳ营养级，C错误；生态系统的营养级数量取决于能量流动的逐级递减，而不是物种丰富度。能量在沿食物链传递时，每一级都会大量损耗，通常食物链不超过4-5个营养级，和物种多少没有直接关系，D错误。 【典例3】（2026·河北张家口·二模）（多选）某生态系统一段时间内的能量流动情况如下图所示，其中甲、乙、丙、丁代表不同营养级的多种生物，a～l 代表能量数值，若不考虑未被利用的能量。下列叙述错误的是（　　）     A. 甲、乙、丙、丁构成一条食物链，能量的传递、转化沿此食物链进行 B. 流经该生态系统的总能量值为a+i+j，即e+f+g+h+k C. 乙到丙的能量传递效率为（c+j）/（b+i）×100% D.l指乙尸体和粪便中流向分解者的能量，这部分能量不能被生产者利用 【答案】ACD 【解析】依据题干信息，甲、乙、丙、丁代表不同营养级的多种生物，同一营养级的多种生物会构成多条食物链，多条食物链形成食物网，A错误；流经该生态系统的总能量 = 生产者（甲）固定的太阳能（a） + 外源有机物输入的能量（i+j）=各营养级呼吸作用散失的能量（e+f+g+h）+分解者呼吸作用散失的能量（k），因此流经该生态系统的总能量值为a+i+j，即e+f+g+h+k，B正确；能量传递效率=该营养级的同化量÷上一营养级的同化量×100%，据图可知，乙到丙的能量传递效率为c/（b+i）×100%，C错误；、l是乙同化量中流向分解者的能量，乙粪便中的能量并未被乙同化，属于上一营养级甲同化的能量，不属于l 的范畴，D错误。 【典例4】如图表示某草原生态系统部分生物关系示意图,回答下列问题： (1)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。  (2)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。  (3)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。 【答案】(1)400　1 (2)25　10 000 (3)175　2 575 【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。 (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。 (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。 【典例5】(2026·江苏苏州调研)秧藕养鱼是一种池塘立体生态种养模式，水体的上层主要是以浮游植物为食物的鲢鱼，中层主要是以水生植物为食物的草鱼，底层主要是以软体动物为食物的青鱼。某秧藕养鱼生态系统的能量流动如图所示，字母表示能量相对值(单位：略)。回答下列问题： (1)秧藕养鱼立体生态种养模式中，鱼类的立体放养体现了池塘群落的　　　　结构。 (2)生产者输入该生态系统的能量为　　　　(用图中字母表示)，该生态系统的正常运行需要有机物的不断输入，原因可能是___________________________。 (3)d表示　　 ，植食性鱼类到肉食性鱼类的能量传递效率可表示为 (用含图中字母的表达式表示)。 (4)鱼塘的人工管理十分重要，若种植的莲藕数量过多，会造成鲢鱼减产，从种间关系的角度分析，原因是________________________________________。 【答案】(1)垂直　(2)a　该生态系统输出及呼吸消耗的能量大于生产者固定的能量(合理即可) (3)流向分解者的能量　(c－n)/b×100%　(4)莲藕与浮游植物的竞争会使浮游植物的数量下降，从而使鲢鱼的食物减少 【解析】(1)群落的空间结构包括垂直结构和水平结构等，在垂直方向上，大多数群落都具有明显的分层现象，鱼类的立体放养体现了池塘群落的垂直结构。(2)在图示生态系统中，生产者通过光合作用，将太阳能固定在它们所制造的有机物中，故生产者输入该生态系统的能量为a。 (3)流入某一营养级的能量，一部分通过呼吸作用以热能的形式散失；另一部分用于自身的生长、发育和繁殖等生命活动，其中一些以遗体残骸的形式被分解者利用，由图可知，d表示流向分解者的能量。由图可知，肉食性鱼类的同化量有两个来源，一是植食性鱼类，二是外源有机物输入(饲料)，因此肉食性鱼类从植食性鱼类获得的同化量为c－n，植食性鱼类的同化量为b，故植食性鱼类到肉食性鱼类的能量传递效率可表示为(c－n)/b×100%。 (4)若种植的莲藕数量过多，莲藕作为挺水植物与浮游植物竞争阳光、营养物质、空间等资源，使浮游植物数量下降，从而使鲢鱼的食物减少，造成鲢鱼减产。 【典例6】（2026·山东·高考真题）图甲为某无人为干预的沙漠样地部分物种生物量的变化。图乙为该地a~c时段各营养级能量流动情况。a时前，该样地只存在物种A1，物种A2和B2在b时迁入。 注：图中数字为能量数值，单位是J/（m2.a）；表示呼吸量，↓表示未利用量；A（2）表示A营养级有A1、A2两个物种，依此类推 （1）A1具有固沙保水的作用，这体现的生物多样性的价值是_______。该样地发生的群落演替属于初生演替，据图甲分析，判断依据是__________________________。 （2）A1的根系不断发育且与其互利共生微生物的菌丝体相互缠绕，胶结沙粒形成沙套，沙套内的含水量和固氮菌数量明显高于沙套外，固沙作用显著，增加了该样地的物种种类。据此分析，影响该群落演替的因素除外界环境变化外，还有__________和___________。 （3）a～c时段，B1的呼吸量为60J/（m2.a），未利用量为20J/（m2.a），B2在b～c时段用于生长、发育和繁殖的能量最大不超过_______ J/（m2.a）。营养级A到B的能量传递效率为2%，A2的未利用量为90J/（m2.a），A1的未利用量为_______ J/（m2.a）。 （4）该生态系统的第一营养级中，未利用量占比较高，可能的原因是_______（填标号）。 A. 分解者分解有机物的速率慢 B. 消费者数量少，对物质循环的促进作用弱 C. 气温高，植物的呼吸作用强，代谢旺盛 【答案】（1） 间接价值 该演替发生在从未有过植被或原有植被被彻底消灭的沙漠裸地上，属于初生演替 （2） 种间关系 生物对环境的改造作用 （3） 90 5610 （4）AB 【解析】（1）A1固沙保水属于生态功能，体现生物多样性的间接价值；图甲显示演替初始阶段该样地仅存在物种A1，无其他物种，说明演替是在从未有过植被或原有植被被彻底消灭的沙漠裸地上发生的。 （2）A1与固氮微生物互利共生，影响群落结构；A1胶结沙粒、提高水分和固氮菌数量，生物的生命活动改变了群落的环境条件。 （3）C的同化量=30+5+5=40J/（m2.a），B的同化量=110+30+40+40=220J/（m2.a），B的呼吸量为110J/（m2.a），B营养级用于生长、发育和繁殖的能量=220-110=110J/（m2.a），B（2）表示B营养级有B1、B2两个物种，B1的未利用量为20J/（m2.a），故B2在b~c时段用于生长、发育和繁殖的能量最大不超过110-20＝90J/（m2.a）。 营养级A到B的能量传递效率为2%，B的同化量为220J/（m2.a），因此A的总同化量为：220÷2% = 11000J/（m2.a）。A的能量守恒：同化量=呼吸量+流向分解者+ 流向下一营养级+ 未利用量，代入数据：11000= 4900(呼吸) + 180(分解者) + 220(流向下一营养级) + (A1未利用 + 90) ，解得：A1未利用 =11000 - 4900- 180 - 220- 90 =5610J/（m2.a）。 （4）分解者分解有机物的速率慢，有机物未被充分分解，未利用量占比高，A正确；消费者数量少，对生产者的取食少，流向下一营养级的能量少，未利用量占比高，B正确；气温高，植物呼吸作用强，呼吸消耗的能量多，未利用量会减少，C错误。 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 重难点04 能量流动的过程及相关计算解读 1、 能量流动的过程模型 1.三种能量流动模型 （1）第一营养级的能量流动过程模型 【提醒】 ①图中第一营养级生产者固定的太阳能中，一部分能量用于呼吸消耗，余下的用于自身的生长、发育和繁殖，即积累的能量。 ②未利用的能量是指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的能量。　　　 (2)第二营养级的能量流动过程模型 据上图分析可知： ①摄入量＝同化量＋粪便量。 ②输入第二营养级的总能量是指图中的b。 ③粪便中的能量不属于该营养级同化的能量，应为上一个营养级同化的能量中流向分解者的部分。 ④初级消费者同化的能量(b)＝呼吸作用以热能的形式散失的能量(d)＋用于生长、发育和繁殖的能量(e)。 ⑤用于生长、发育和繁殖的能量(e)＝分解者利用的能量(h＋l)＋下一营养级同化的能量(k)＋未利用的能量(j)。 【归纳总结】一个营养级所同化的能量的“2个”“3个”“4个”去路 ①“2个”去路：同化能量＝呼吸消耗的能量＋用于生长、发育和繁殖的能量。 ②“3个”去路(无时间单位)：同化能量＝呼吸消耗的能量＋分解者利用的能量＋流入下一营养级的能量。 ③“4个”去路(以年为单位)：同化能量＝呼吸消耗的能量＋分解者利用的能量＋流入下一营养级的能量＋未利用的能量。说明：最高营养级的生物没有流入下一营养级的能量。 (2)“拼图法”分析能量流动过程 【典例1】(2026·广东深圳检测)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分别指初级消费者同化的能量和未利用的能量 B.散失的能量可以被生产者重新捕获而提高能量利用率 C.生产者的一部分能量经由初级消费者粪便流入分解者 D.减少该生态系统的营养级可以有效提高能量传递效率 【典例2】（2026·安徽芜湖·二模）为研究某草原生态系统中野兔种群的能量流动，科研人员开展为期一年的研究。调查初期，该种群所有个体有机物总能量为a KJ。一年后再次调查时，该种群所有存活个体有机物总能量为b KJ。根据观测记录，在这一年中，该种群通过呼吸作用散失的总能量为c KJ，被天敌捕食的个体所含有机物总能量为d KJ，自然死亡个体所含有机物总能量为e KJ。不考虑迁入和迁出，该野兔种群同化的总能量（KJ）可表示为（       ） A. b-a＋c B. b-a＋d＋e C. b-a-c＋d＋e D. b-a＋c＋d＋e 【典例3】（2026·贵州·高考真题）科研人员分别在冷、暖两季对某自然保护区赤狐及其猎物旱獭的日活动节律进行调查，结果如图。下列叙述错误的是（ ） A. 赤狐摄入的能量除用于呼吸作用，其余储存在体内 B. 旱獭在冷季和暖季的生态位存在一定的差异 C. 温度对旱獭日活动节律的影响比对赤狐大 D. 旱獭通过时间错位来规避赤狐的捕食 【典例4】（2024·山东·高考真题）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于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 【典例5】（2025·山东·高考真题）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 【典例6】（2026·湖南·高考真题）湿地松从原产地北美洲引入南美洲后，表现出较强的入侵能力。为探究其原因，科研人员调查了三种生境中土壤微小动物线虫的类群，结果见表。回答下列问题： 生境类型 入侵时间（年） 线虫种类数（种） 植食性线虫数量（条·100 g-1干土） 植食性线虫数量所占比例（%） 原生灌草丛 0 26 470 74.7 灌草丛—湿地松 20～30 28 218 68.9 湿地松纯林 65 17 22 38.0 （1）采集和调查土壤线虫类群的常用方法是　　　　　　　　　　　　　　，记录每种生境下各样品中的线虫种类后，统计土壤线虫种类应　　　　　　　　　　　　（填“取平均值”“取并集”或“取交集”）。 （2）植食性线虫同化的能量，一部分用于生长、发育和繁殖等生命活动，储存在体内有机物中；另一部分　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 （3）湿地松引入原生灌草丛后表现出较强入侵能力的原因可能是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（答出两点即可）。 （4）与入侵20～30年时相比，入侵65年时生态系统的抵抗力稳定性　　　　　，原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 二、能量流动的相关计算 1.能量传递效率的计算公式 2.能量流动的相关“最值”计算 (1)在食物链中 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）在食物网中 提醒：①食物链越短，最高营养级获得的能量越多； ②生物间的取食关系越简单，生态系统消耗的能量越少。 3.具有人工能量输入的能量传递效率计算 人工输入某一营养级的能量是该营养级同化量的一部分，但却不是从上一营养级流入的能量。如求第二营养级到第三营养级传递效率时，应为第三营养级从第二营养级同化的能量(不包括人工输入第三营养级的能量)/第二营养级的同化量(包括人工输入第二营养级的能量)×100%。 【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。 【典例1】（2026·安徽鞍山·一模）为研究人类活动对森林生态系统能量流动的影响，科研人员对比了天然林和人工林中生产者的能量分配，结果如下表。下列叙述错误的是（　　） 生态系统类型 生产者固定总能量kJ/（m2·a） 初级消费者同化量kJ/（m2·a） 分解者分解量kJ/（m2·a） 未利用能量kJ/（m2·a） 天然林 6300 315 1260 2100 人工林 4500 180 900 1350 A. 天然林中生产者呼吸作用消耗的能量为2625kJ/（m2·a） B. 与人工林相比，天然林中前两个营养级间的能量传递效率高 C. 表中分解者分解量包括生产者的枯枝落叶及初级消费者遗体残骸和粪便中的能量 D. 流经人工林生态系统的总能量较天然林低的原因可能是群落垂直结构简单，资源利用率低 【典例2】（2026·安徽合肥·二模）为了调查经过多年海洋牧场建设的某海域生态系统结构和功能是否改善，研究者对该海域生态系统的能量流动情况进行了分析，得到的部分结果如图所示。下列说法正确的是（       ） A. 第Ⅳ营养级用于自身生长、发育和繁殖的能量是6.248t·km-2·a-1 B. 第Ⅱ营养级生物体内的能量可通过碎屑被循环利用 C. 第Ⅱ到第Ⅲ营养级的能量传递效率比第Ⅲ到第Ⅳ营养级的高 D. 该海域生态系统中营养级数量取决于物种丰富度大小 【典例3】（2026·河北张家口·二模）（多选）某生态系统一段时间内的能量流动情况如下图所示，其中甲、乙、丙、丁代表不同营养级的多种生物，a～l 代表能量数值，若不考虑未被利用的能量。下列叙述错误的是（　　）     A. 甲、乙、丙、丁构成一条食物链，能量的传递、转化沿此食物链进行 B. 流经该生态系统的总能量值为a+i+j，即e+f+g+h+k C. 乙到丙的能量传递效率为（c+j）/（b+i）×100% D.l指乙尸体和粪便中流向分解者的能量，这部分能量不能被生产者利用 【典例4】如图表示某草原生态系统部分生物关系示意图,回答下列问题： (1)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。  (2)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。  (3)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。 【典例5】(2026·江苏苏州调研)秧藕养鱼是一种池塘立体生态种养模式，水体的上层主要是以浮游植物为食物的鲢鱼，中层主要是以水生植物为食物的草鱼，底层主要是以软体动物为食物的青鱼。某秧藕养鱼生态系统的能量流动如图所示，字母表示能量相对值(单位：略)。回答下列问题： (1)秧藕养鱼立体生态种养模式中，鱼类的立体放养体现了池塘群落的　　　　结构。 (2)生产者输入该生态系统的能量为　　　　(用图中字母表示)，该生态系统的正常运行需要有机物的不断输入，原因可能是___________________________。 (3)d表示　　 ，植食性鱼类到肉食性鱼类的能量传递效率可表示为 (用含图中字母的表达式表示)。 (4)鱼塘的人工管理十分重要，若种植的莲藕数量过多，会造成鲢鱼减产，从种间关系的角度分析，原因是________________________________________。 【典例6】（2026·山东·高考真题）图甲为某无人为干预的沙漠样地部分物种生物量的变化。图乙为该地a～c时段各营养级能量流动情况。a时前，该样地只存在物种A1，物种A2和B2在b时迁入。 注：图中数字为能量数值，单位是J/（m2.a）；表示呼吸量，↓表示未利用量；A（2）表示A营养级有A1、A2两个物种，依此类推 （1）A1具有固沙保水的作用，这体现的生物多样性的价值是_______。该样地发生的群落演替属于初生演替，据图甲分析，判断依据是__________________________。 （2）A1的根系不断发育且与其互利共生微生物的菌丝体相互缠绕，胶结沙粒形成沙套，沙套内的含水量和固氮菌数量明显高于沙套外，固沙作用显著，增加了该样地的物种种类。据此分析，影响该群落演替的因素除外界环境变化外，还有__________和___________。 （3）a～c时段，B1的呼吸量为60J/（m2.a），未利用量为20J/（m2.a），B2在b～c时段用于生长、发育和繁殖的能量最大不超过_______ J/（m2.a）。营养级A到B的能量传递效率为2%，A2的未利用量为90J/（m2.a），A1的未利用量为_______ J/（m2.a）。 （4）该生态系统的第一营养级中，未利用量占比较高，可能的原因是_______（填标号）。 A. 分解者分解有机物的速率慢 B. 消费者数量少，对物质循环的促进作用弱 C. 气温高，植物的呼吸作用强，代谢旺盛 1 学科网（北京）股份有限公司 $