1、第2节 生态系统的能量流动【高考目标导航】生态系统中能量流动的基本规律及应用【基础知识梳理】一、能量流动的概念和过程1、概念：生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。2、能量流动的过程：（1）输入源头：太阳能。起点与总值：生产者所固定的太阳能总量。（2）传递途径：食物链和食物网。形式：有机物中的化学能。过程：a.通过生产者的呼吸作用以热能形式散失。b.用于生产者的生长、发育和繁殖等生命活动，储存在生产者的有机物中。c.随着残枝败叶等被分解者分解而被释放出来。d.被初级消费者摄入体内，流入第二营养级。（3）转化太阳能有机物中的化学能热能（4）散失形式：热能过程：二、能量流动的特点：单向流动
2、、逐级递减1、单向流动能量流动只能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；同时各营养级通过呼吸作用所产生的热能不能被生物群落重复利用，因此能量流动无法循环。2、逐级递减输入到某一营养级的能量中，只有10%20%的能量能够传递到下一营养级。三、研究能量流动的实践意义1、帮助人们科学规划、设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用。2、帮助人们合理的调整生态系统中的能量流动关系，使能量持续高效的流向对人类最有益的部分。【要点名师透析】一、能量流动过程分析1、能量流动过程生态系统的能量流动过程，可以概括为下图（1）能量的来源：太阳光（2）起点：从生产者固定的太阳能开始(3)数量：流经
3、生态系统的总能量，是生产者通过光合作用所固定的全部太阳能。(4)渠道：食物链和食物网。(5)能量转化：太阳能有机物中的化学能热能(最终散失)。(6)流动形式：有机物中的化学能。(7)散失途径：呼吸作用，包括各个营养级自身的呼吸消耗以及分解者的呼吸作用。(8)能量散失的形式：以热能形式散失。2、一个营养级的能量的来源和去路（1）来源：生产者的能量主要来自太阳能 其余各营养级的能量来自上一营养级所同化的能量（2）去路：自身呼吸消耗，转化为其他形式的能量和热量 流向下一营养级 遗体、残骸、粪便等中的能量被分解者利用 未被利用：包括生物每年的积累量，也包括动植物遗体、残骸以化学燃料形式被存储起来的能量
4、。二、能量流动的相关分析1.能量流动特点(1)单向流动的原因食物链中各个营养级的顺序是不可逆转的。生物之间的捕食关系是一定的，能量只能由被捕食者流向捕食者而不能逆流，这是长期自然选择的结果。各个营养级的能量总有一部分以呼吸作用产生的热能的形式散失掉，而该部分热能不能再被利用，因此能量不可循环。要维持生态系统的稳定，就需要不断补充太阳能。(2)逐级递减的原因各营养级生物的呼吸消耗。生产者的遗体、残枝败叶，消费者的尸体、粪便中的能量被分解者利用，经微生物的呼吸作用消耗。各营养级生物中都有一部分能量未被下一营养级生物所利用。2.能量传递效率相邻营养级间传递效率= 100%。一般能量传递效率大约为10
5、%20%。3、生态金字塔能量金字塔数量金字塔生物量金字塔形状特点一定为正金字塔形一般为正金字塔形，又是会出现倒金字塔形一般为正金字塔形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二逐渐递减一般生物量（现存生物有机物的总质量）沿食物链升高逐渐递减每一阶含义食物链中每一营养级生物所含能量的多少每一营养级生物个体的数目每一营养级生物的有机物总量特殊形状无（一定正立）人工养殖的鱼塘，生产者的生物量可以小于消费者的生物量【典例】假设如图所示食物网中水稻固定的太阳能为N，能量传递效率为10%，则人类获得的能量 ( ) A.等于102N B.少于102NC.少于10
6、1N D.多于101N【解析】由题中食物网可找出三条食物链：水稻人；水稻奶牛人；水稻鸭子人。由能量传递效率分别计算三条食物链中人获得能量理论上最大为：101N；102 N；102N。那么通过三条食物链人所获得的能量值应在102N101N之间。【答案】C【感悟高考真题】1、(2011海南高考)关于生态系统的叙述，正确的是 （）A生态系统中生产者得到的能量必然大于消费者得到的 B生态系统中的信息传递对所有捕食者都必然是有利的C生态系统的食物链中营养级越高的生物，其体型必然越大D生态系统的食物链中营养级越高的生物，其体型必然越小【解析】A项,生态系统的能量流动传递的效率是10%20%，因此生产者得到
7、的能量必然大于消费者得到的能量;B项,生态系统的信息传递具有双向性，不可能都对捕食者有利，有的对于被捕食者有利，如：鸟的叫声，提醒同伴有捕食者等;C、D项,生态系统的食物链中，动物的体型与营养级的高低关系不大，如大象比狮子体型大，但是它的营养级比狮子低。【答案】A2、（2010山东高考）以下表示动物利用食物的过程。正确的分析是A恒温动物的/值一般高于变温动物B哺乳动物的/值一般为10%-20%C提高圈养动物生长量一般需提高/值D食肉哺乳动物的/值一般低于食草哺乳动物【解析】恒温动物需要消耗更多的能量维持体温，所以有机物的积累量（）较少，其/一般高于变温动物。哺乳动物与其食物之间的能量传递效率应
8、为：/（+未获取量）。肉食动物与草食动物的/大小无法比较。/越高，说明有更多的食入量转变成饲养动物的同化量，有利于提高动物的生长量。【答案】C3、（2010江苏高考）有人发起“多吃素食、少吃肉食”的运动，以支援粮食短缺地区的灾民。运用生态学知识对此的合理解释是A.多吃肉食会增加心血臂病的发病率B.直接以低营养级的生物为食将消耗生态系统更多的能量C.多吃肉食比多吃素食消耗的粮食总量更多D.节省的肉食可以帮助灾民提高营养水平【解析】本题借助食物结构改变考查生态系统的能量传递规律。生态系统能量传递具有逐级递减的特点，吃肉时人的营养级比吃素食时的营养级高，因此能量消耗多，消耗的粮食多。【答案】C4、（
9、2009广东高考）图11为某一生态系统的能量金字塔，其中、11、分别代表不同的营养级，E1、E2代表能量的形式。下列叙述正确的是 A是初级消费者 B为分解者 CE1为太阳能，E2为热能D能量可在食物链中循环利用【解析】依题意是生产者，是初级消费者，是次级消费者，三级消费者，E1为生产者利用的能量，应是太阳能，E2为各营养级的生物释放出的能量，应为热能，故C正确。【答案】C【考点模拟演练】一、选择题1、保护环境，减少温室气体CO2的排放，需要世界各国的共同努力，是因为()A物质循环具有全球性B物质循环具有单向性C能量流动具有循环性 D能量流动是逐级递减的【解析】温室气体CO2参与生物地球化学循环
10、，即具有物质循环的全球性特点，所以为了保护环境，减少温室气体CO2的排放，需要世界各国的共同努力。【答案】A2、有关生态系统能量流动的叙述中，错误的一项是()A生态系统中所接收的全部太阳能是流经这个生态系统的总能量B生态系统中的能量是沿着食物链和食物网流动的C能量流动的特点是单向的、不循环的D能量流动是逐级递减的，其传递效率是10%20%【解析】生态系统中生产者所固定的太阳能是流经这个生态系统的总能量，而不是所接收的全部太阳能。【答案】A3、下列4种现象中，不适宜用生态系统中能量流动规律进行合理分析的是()A虎等大型肉食动物容易成为濒危物种B蓝藻易在富营养化水体中爆发C饲养牛、羊等动物，成本低
11、、产量高D巨大的蓝鲸以微小的浮游动物为食【解析】本题考查生态系统中能量流动原理的应用。生态系统中能量流动规律是单向流动、逐级递减。但该规律必须涉及两个以上的营养级，A、C、D三项均符合要求，但B项内容是无机环境与第一营养级之间的关系，不符合生态系统中能量流动规律。【答案】B4、(2011德州模拟)下表为某河流生态系统从生产者开始的四个营养级的年能量流量。其中属于次级消费者的是()营养级abcd能量(105Jm2)141.1015.91871.270.88A.aBbCcDd【解析】根据能量多少推断，构成的食物链为cabd，所以b为次级消费者。【答案】B5、下列有关生态系统中能量流动的说法，正确的
12、是()能量的最终来源是太阳光能能量主要通过生产者的光合作用输入生态系统能量流动的主要渠道是食物链或食物网能量散失的过程是“光生产者消费者分解者”能量流动的特点是单向流动，逐级递减，传递效率一般是10%20%位于第一营养级的生物个体数目应比位于第二营养级的生物个体数目多A BC D【解析】能量散失发生在生产者、消费者的呼吸作用和分解者的分解作用。生物数量金字塔有倒置情况，但能量金字塔没有倒置情况。【答案】B6、右图表示某生态系统的营养结构，ae代表各营养级的生物。下列说法错误的是()A图中没有标出非生物的物质和能量、分解者B图中生物通过能量流动、物质循环和信息传递而相互联系C种群b数量的增长会导
13、致种群a的增长，而种群a数量的增长又会抑制b数量的增加，这是负反馈调节机制D若该系统中种群c固定的总能量为6.8109 kJ，种群d含的能量为1.3108 kJ，则种群a至少约含5.5106 kJ【解析】能量沿食物链cbae传递时，a获得的最少能量为(6.81091.310810%)10%10%5.5107(kJ)。【答案】D7、下图为生态系统中食物链所反映出的能量流动情况，图中箭头符号为能量的流动方向，单位为kcal/(m3年)。下列说法正确的是()在入射的太阳能中，生产者只利用了其中的1%左右分解者可利用来自各营养级转移到A中的所有能量消费者营养级别越高，可利用的总能量越多当人们把生产者当
14、作食物时，可获得更多的能量A BC D【解析】入射的太阳能中生产者利用能量的比例为(1 500 9001 485 000)/1 500 9001%。分解者能利用A中落叶、排泄物、尸体中的能量，A中呼吸主要是指生产者和消费者的呼吸作用，其释放的能量分解者不能利用。消费者营养级越高，可利用的总能量越少。【答案】B8、(2011青岛模拟)在如图食物网中，a表示动物性食物所占比例，若鸟要使体重增加x，至少需要生产者量为y，那么x与y的关系可表示为()Ay90xa10x By20xa5xCy20xa5x Dy100xa10x【解析】根据能量流动效率为10%20%，如果能量流动效率为20%，则y为：xa/
15、20%/20%x(1a)/20%20xa5x；如果能量流动效率为10%，则y为xa/10%/10%x(1a)/10%90xa10x；所以20xa5xy90xa10x。【答案】C9、对一个受到轻度农药污染的湖泊进行调查，测得该湖泊内具有食物链关系的甲、乙、丙、丁4个生物种群所同化的总能量如下表：生物种群甲乙丙丁能量(kJ)1.31082.81092.91079.1107根据上表的信息，判断下列哪一项是正确的()A从4个种群的营养关系上，它们之间只能形成一条食物链B除甲种群外，其他3个种群的同化作用方式都属于异养型C按照生物的富集原理，丁种群体内的农药残留量是最多的D因捕食引起的竞争关系，可能涉及
16、乙、甲、丁三个种群【解析】据表中数据可知，四个种群的关系为 。故因捕食引起的竞争关系，可能涉及乙、甲、丁这三个种群。【答案】D10、如图表示某湖泊生态系统的营养结构,ae代表各营养级的生物，下列叙述不正确的是 （ ）A.共有三条食物链B.各营养级中，能量最多的是c，生物个体数量最多的是aC.若水体受有机磷农药轻微污染，则受害最严重的是aD.若c所含能量为5.8109 kJ，d含1.3108 kJ，则a至少约含4.5107 kJ【解析】能量最多的为c,生物个体数量最多的也是c。【答案】B11、(2011蚌埠模拟)下图表示某草原生态系统中能量流动图解，表示相关过程的能量流动。下列有关叙述正确的是(
17、)A是流入该生态系统的总能量B分解者获得的能量最少C图中与的比值代表草兔的能量传递效率D和分别属于草和兔同化量的一部分【解析】流经生态系统的总能量是生产者固定的太阳能总量，等于草的呼吸作用消耗遗体残骸；分解者可从各营养级获得能量，因此在生态系统中的数量不一定最少；和分别表示兔和狐的同化量，因此/表示兔传递给狐的能量传递效率；兔的同化量摄入草的能量兔的粪便量兔的呼吸作用消耗，因此D正确。【答案】D12、(2011通州模拟)下表是一个相对封闭的生态系统中几个种群(存在着营养关系)的能量调查。种群甲乙丙丁戊能量(107 kJm2)2.5013.309.800.28220.00下图中是根据该表数据作出
18、的一些分析，其中不能与表中数据相符合的是()ABC D【解析】结合表中能量的数值及能量传递效率(10%20%)，可以发现：戊为生产者，乙与丙是初级消费者，甲是次级消费者，丁是三级消费者。由此可以判断出图和图是错误的，根据各生物的营养关系可以用能量金字塔来表示，乙与丙是竞争关系可用表示二者的数量变化。【答案】A13、(2011日照模拟)如图所示，下列有关生态系统的表述正确的是( ) A.若图中A、B、C依次表示同一个种群中老、中、幼年龄段个体数量，则此种群为增长型种群B.若A、B、C为某生态系统中的三个营养级，则A、B、C构成该生态系统的生物群落C.若A、B、C为某生态系统中的三个种群，并且形成
19、ABC的食物链，那么A、B、C不一定符合能量金字塔D.若A、B、C为某生态系统中的三个营养级，B、C中不会出现同一生物种群【解析】若图中A、B、C依次表示同一个种群中老、中、幼年龄段个体数量，则此种群为衰退型种群；若A、B、C为某生态系统中的三个营养级(包括生产者、消费者)，则A、B、C与分解者共同构成该生态系统的生物群落；生态系统中，三个相邻营养级的能量关系符合能量金字塔，但每一营养级中不只有一个种群，故三个种群间不一定符合能量金字塔。在食物网中一种生物可能兼跨不同的营养级，即不同的营养级中可能出现同一种生物。【答案】C14、如图为某生态系统能量流动示意图单位：J/(cm2a)，以下分析不正
20、确的是 （ ）A.甲的数值是1 250 J/(cm2a)B.乙到丙的能量传递效率为15%C.每一营养级的能量大部分用于呼吸作用和被丁利用D.乙的个体数目一定比甲少【解析】一般情况下,随着营养级的增加,动物个体的数量会减少,个体的体积会增大,但是也存在特殊情况,例如树上的昆虫与树之间的关系。【答案】D15、下图是某生态系统的食物网示意图，甲庚代表不同的生物，箭头表示能量流动的方向和物种联系。下列叙述正确的是 （ ）A.此食物网中有六条食物链，丁占有三个不同的营养级B.戊接受的太阳能是流经此生态系统的总能量C.丙可利用的总能量小于乙和丁可利用的总能量之和D.向此生态系统大量引入外来物种，可增强该系
21、统的稳定性【解析】此食物网中有6条食物链,丁占有三个不同的营养级。戊所固定的太阳能是流经此生态系统的总能量。向此生态系统大量引入外来物种，很有可能会对该生态系统原有的物种构成威胁，影响生态系统的稳定性。由于能量流动具有逐级递减的特点，所以丙可利用的总能量小于乙和丁可利用的总能量之和，故C正确。【答案】AC二、非选择题16、图(一)是某池塘生态系充中部分生物之间的关系图，请据图回答问题：(1)图(一)中的种间关系有_。(2)图(一)中没有表示出的生态系统成分是_。(3)该生态系统中，能量流向贝类后，将发生一系列变化，如图(二)所示：图(二)中的A、B、C、D表示的含义分别为：A_；B_；C_；D
22、_。(4)由图(二)可以总结出生态系统能量流动的特点是_。【解析】图(一)中的食物网有捕食关系，鱼类和贝类又都捕食水草、藻类，二者又是竞争关系。生态系统的成分包括非生物的物质和能量、生产者、消费者、分解者，图(一)中缺少非生物的物质和能量、分解者。图(二)中贝类摄入的能量一部分以粪便的形式排出，被分解者(C)利用，主要通过分解者的呼吸作用(D)散失；另一部分被贝类同化为自身的能量(A)，大部以呼吸作用的形式散失(D)，少部分用于贝类的生长繁殖(B)，死亡的贝类遗体也会被分解者分解。可见，生态系统能量流动的特点是单向流动、逐级递减。【答案】(1)捕食、竞争(2)非生物的物质和能量、分解者(3)A
23、.能量被同化B能量用于贝类生长发育和繁殖C分解者利用D呼吸作用(4)单向流动、逐级递减17、某种植玉米的农场，其收获的玉米子粒既作为鸡的饲料，也作为人的粮食，玉米的秸秆则加工成饲料喂牛，生产的牛和鸡供人食用，人、牛、鸡的粪便经过沼气池发酵产生的沼气作为能源，沼渣、沼液作为种植玉米的肥料。据此回答(不考虑空间因素)：(1)请绘制由鸡、牛、玉米和人组成的食物网。(2)牛与鸡之间_(有、无)竞争关系，理由是_。人与鸡的种间关系是_，人与牛的种间关系是_。(3)流经该农场生态系统的总能量来自_所固定的_，无机环境中的碳以_形式进入该人工群落。(4)假设该农场将生产玉米的1/3作为饲料养鸡，2/3供人食
24、用，生产出的鸡供人食用。现调整为2/3的玉米养鸡，1/3供人食用，生产出的鸡仍供人食用。理论上，该农场供养的人数将_(增多、不变、减少)，理由是_。【解析】(1)鸡、牛、玉米和人组成的食物网详见答案。(2)牛与鸡之间所需食物资源不同(牛食玉米秸秆、鸡食玉米子粒)，所以它们之间无竞争关系，人与鸡之间构成捕食与竞争的关系，人与牛之间构成捕食关系。(3)流经一个生态系统的总能量是生产者固定的全部太阳能，因此，流经该农场生态系统的总能量来自玉米所固定的太阳能，无机环境中的碳以CO2的形式通过绿色植物的光合作用进入该人工群落的。 (4)依题意，理论上该农场供养的人数将减少，因为改变用途的1/3玉米被鸡食用后，在鸡这一环节散失了一部分能量，导致人获得的能量减少。 【答案】(1)如右图所示。(2)无它们所需食物资源不同(或牛食玉米秸秆、鸡吃玉米子粒)捕食与竞争捕食(3)玉米(其他合理答案也可)太阳能CO2(4)减少改变用途的1/3玉米被鸡食用后，在鸡这一环节散失了一部分能量，导致人获得的能量减少