人教(2019)选择性必修2课件：3-2 生态系统的能量流动(共88张PPT)
文档属性
| 名称 | 人教(2019)选择性必修2课件：3-2 生态系统的能量流动(共88张PPT) |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 2.4MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2022-12-02 16:45:51 | ||
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文档简介
(共88张PPT)
第3章 生态系统及其稳定性
第2节 生态系统的能量流动
人教(2019)选择性必修2课件
课标要点 学法指导
1．分析生态系统能量流动的过程和特点 2．概述研究能量流动的实践意义 3．尝试调查农田生态系统中能量流动情况 1．分析生态系统的能量流动过程，建立生命系统的物质和能量观(生命观念)
2．概述研究能量流动的意义，建立生态平衡观(生命观念、社会责任)
知识导图
能量流动的概念、过程、特点
1．概念
能量流动是指生态系统中能量的__________________________的过程。
2．过程
(1)能量来源：________。
(2)输入过程：主要是通过生产者的______________，将光能转化成为化学能。
输入、传递、转化和散失
太阳
光合作用
(3)传递过程：
【答案】生产者 次级消费者 分解者
(4)转化和散失过程(以第一营养级为例)：
①在生产者的__________中以热能的形式散失。
②用于生产者的____________________等生命活动，储存在植物体的有机物中。
③构成植物体的________中的能量：a．一部分随着残枝败叶等被________分解而释放出来。b．另一部分则被初级消费者摄入体内，流入________营养级。
呼吸作用
生长、发育和繁殖
有机物
分解者
第二
3．特点
(1)__________：沿食物链由__________流向__________，不可________，也不能____________。
(2)逐级递减：
①能量在沿食物链流动的过程中是__________的，传递效率大约为____________。
②在一个生态系统中，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______个营养级。
单向流动
低营养级
高营养级
逆转
循环流动
逐级递减
10%～20%
5
初级消费者摄入的生产者中含有的能量是否均流向初级消费者体内？试解释原因。
____________________________________。
提示：不是，因为初级消费者摄入生产者后并没有完全吸收，还有一部分能量以粪便的形式排出
微思考
下列关于草原生态系统能量流动的叙述，错误的是
( )
A．能量流动包括能量的输入、传递、转化和散失的过程
B．生产者固定的能量除用于自身呼吸作用外，其余均流入下一营养级
C．在生态系统中，能量沿着食物链和食物网流动
D．分解者所需的能量可来自各营养级生物用于生长、发育和繁殖的能量
【答案】B
【解析】生态系统中的能量流动是指能量的输入、传递、转化和散失的过程，A正确；生产者固定的能量除用于自身呼吸作用外，其余均流入下一营养级和分解者，B错误；在生态系统中，能量沿着食物链和食物网流动，C正确；各营养级生物同化的能量除去呼吸作用散失的能量，为各营养级生物用于生长、发育和繁殖的能量，这些能量一部分流向分解者，一部分流向下一营养级，D正确。
生态金字塔的类型
1．能量金字塔
(1)概念：将单位时间内各个营养级所得到的________数值转换为相应面积或体积的图形，并将图形按照营养级的次序排列，形成的金字塔图形被称为能量金字塔。
(2)特点：通常是上窄下宽的金字塔，因为能量流动是___________的。
能量
逐级递减
2．生物量金字塔
(1)概念：将单位时间内各个营养级所包含的________(每个营养级所容纳的有机物的总干重)数值转换为相应面积或体积的图形，并将图形按照营养级的次序排列，形成的金字塔图形被称为生物量金字塔。
(2)特点：大多是上窄下宽的金字塔，因为一般来说______________通常大于植食性动物的总干重，植食性动物的总干重也大于肉食性动物的总干重。
生物量
植物的总干重
3．数量金字塔
(1)概念：将单位时间内各个营养级所包含的生物个体的________转换为相应面积或体积的图形，并将图形按照营养级的次序排列，形成的金字塔图形被称为数量金字塔。
(2)特点：一般是上窄下宽的金字塔，有的是__________的倒置的金字塔。
数目
上宽下窄
所有生态金字塔都是上窄下宽的吗？举例说明。
______________________________________。
提示：不是。生物量金字塔和数量金字塔都可能出现上宽下窄的倒置金字塔
微思考
一片树林中，树、昆虫和食虫鸟类的个体数比例关系如图甲所示。下列选项中能正确表示树、昆虫、食虫鸟之间的能量流动关系的是(选项中方框面积表示能量的多少) ( )
甲
【答案】C
【解析】数量金字塔是以生态系统中每一营养级的生物个体数目为指标绘制的，有时会倒置，本题就是一个实例。能量金字塔是以生态系统中每一个营养级的能量数值为指标绘制的，由于能量流动是单向流动且逐级递减的，在相邻两个营养级之间传递效率大约只有10%～20%，所以能量金字塔是不会倒置的。
研究能量流动的实践意义
1．研究生态系统的能量流动，可以帮助人们将生物在________、________上进行合理配置，增大流入某个生态系统的总能量。
2．研究生态系统的能量流动，可以帮助人们科学规划、设计人工生态系统，使能量得到_________的利用。
3．研究生态系统的能量流动，可以帮助人们合理地调整_________ _________________，使能量持续高效地流向_____________________。
时间
空间
最有效
生态系统
中的能量流动关系
对人类最有益的部分
农民在进行田间管理的时候，要进行灭虫除草，目的是什么？
_____________________________________________。
提示：使能量尽可能地流向农作物中，即流向对人类最有益的部分
微思考
运用生态系统能量流动规律分析，下列四项中不利于能量流向对人类最有益的部分的是 ( )
A．在森林中，使能量多储存在木材里
B．在草原牧场，使能量多流向牛和羊
C．能量流经初级消费者→次级消费者→三级消费者(人的食物)
D．在养鱼池，让有机肥料以腐屑形式被鱼类或饵料动物直接摄食
【答案】C
【解析】能量流动是逐级递减的，食物链越长，丧失的能量就越多。
能量流动的过程及特点
[知识归纳]
2．能量的传递
(1)传递途径：食物链和食物网。
(2)传递形式：有机物中的化学能。
(3)某一营养级的能量分流：
理解流入每一营养级的能量去向可从以下两个角度分析。
①定量不定时分析：流入某一营养级的一定量的能量在足够长的时间内的去路可有三条：
a．自身呼吸消耗；
b．流入下一营养级；
c．被分解者分解利用。
②定量定时分析：流入某一营养级的一定量的能量在一定时间内的去路可有四条：
a．自身呼吸消耗；
b．流入下一营养级；
c．被分解者分解利用；
d．未被自身呼吸消耗，也未被下一营养级和分解者利用，即“未利用”，如果是以年为单位研究，这部分的能量将保留到下一年。
3．能量的转化和散失
(1)能量散失的主要途径：呼吸作用(包括各营养级生物本身的呼吸作用及分解者的呼吸作用)。特殊途径：动植物遗体形成煤炭、石油等，经过燃烧放出热能。
(2)能量流动过程图解中箭头由粗到细：表示流入下一个营养级的能量逐级递减。
(3)方块面积越来越小表示随营养级的升高，储存在生物体内的能量越来越少。
(4)生态系统中能量流动形式的转化：
4．能量流动的特点
(1)单向流动：
①特点：指生态系统的能量流动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，不可逆转也不可循环地流动。
②原因：
a．食物链中各种生物之间的捕食关系是确定的，是在长期自然选择过程中形成的捕食关系，不能逆转；
b．各营养级的能量总是趋向于在呼吸作用过程中以热能形式散失，而热能是不能再被利用的。
(2)逐级递减：
①特点：输入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递减的。
②原因：
a．各营养级生物要维持自身的生命活动，总要消耗一部分能量；
b．各营养级消费者不可能百分之百地利用前一营养级的能量，总有一部分会自然死亡或被分解者所利用；
c．各营养级的同化率不是百分之百的，总有一部分变成排遗物进而被分解者利用。
5．能量传递效率与能量利用率的区别
(1)能量传递效率：
①含义：生态系统中能量传递效率约为10%～20%，即输入某一营养级的能量中，只有10%～20%的能量流入下一营养级(最高营养级除外)。
②计算公式：
(2)能量利用率：
①一般指流入最高营养级(或人类)的能量占生产者固定总能量的比值。
②一般来说，食物链越短，能量利用率越高。
③有时考虑分解者的参与，使营养结构更复杂，以实现能量的多级利用，从而提高能量利用率。
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)图中生产者________捕食肉食性动物来完成能量的循环。呼吸作用散失的能量________再被生产者利用来合成有机物。(均填“能”或“不能”)
(2)依图完成表中内容并分析，计算能量传递效率(保留小数点后1位)。
提示：(1)不能 不能 (2)13.5% 20.1%
项目 输入 输出到下一营养级 能量传递效率
第一营养级(生产者) 464.6 62.8 ________
第二营养级(植食性动物) 62.8 12.6 ________
[对点精练]
1．如图为生态系统中部分能量流动示意图，①②③④⑤⑥⑦各代表一定的能量值，下列各项中不正确的是 ( )
A．一般情况下，②为①的10%～20%
B．从能量关系看②＞③＋④
C．次级消费者的粪便中的能量去路包括在④途径中
D．生物与生物之间吃与被吃的关系不可逆转，所以能量流动具有单向性
【答案】C
【解析】能量流动的特点是单向传递、逐级递减，传递效率一般在10%～20%之间，所以一般情况下，②为①的10%～20%，③为②的10%～20%，A正确。图中①②③分别表示各级消费者的同化量，④⑤⑥⑦表示各营养级被分解者利用的能量。各营养级生物同化的能量，除流入下一营养级、被分解者分解利用外，另有一部分储存在该营养级生物的有机物中和一部分用于自身呼吸消耗，故②＞③＋④，B正确。
图中次级消费者同化量是②，其粪便中的能量不包括在其同化量中，属于初级消费者的同化量①，次级消费者的粪便中的能量去路包括在⑥途径中，C错误。由于生物与生物之间吃与被吃的关系不可逆转，所以能量流动具有单向性，只能由低营养级流向高营养级，D正确。
2．下列关于能量流动图解(W1为生产者固定的太阳能)的叙述，错误的是 ( )
【答案】C
【解析】分析题图：W1是流经生态系统的总能量，W1＝A1＋B1＋C1＋D1，又因流入初级消费者的能量为D1＝A2＋B2＋C2＋D2，则W1＝A1＋B1＋C1＋D1＝A1＋B1＋C1＋A2＋B2＋C2＋D2，其中，A1、A2为呼吸作用消耗的能量，B1、B2表示未被利用的能量，C1、C2表示传递给分解者的能量，D1、D2为流向下一个营养级的能量。由上述分析可知，A1、A2可表示呼吸作用散失的能量，A正确；
【方法规律】 3种能量流动过程图的判断方法
图1
图2
图3
图1：每一环节能量去向有2个，图中出现粪便量，由于同化量＝摄入量－粪便量，所以A为摄入量，B为同化量，由图可知B同化量总体有2个去向，即D为呼吸散失的能量，C为用于生长、发育和繁殖的能量，E为流入分解者的能量，F为下一营养级摄入量。
图2：每一营养级能量去向有3个，即一个营养级同化的能量(A)＝自身呼吸消耗(E)＋流入下一营养级/被下一营养级同化(B)＋被分解者分解利用。
图3：每一营养级能量去向有4个(研究某一时间段)，即一个营养级同化的能量(A)＝自身呼吸消耗(D)＋流入下一营养级/被下一营养级同化(B)＋被分解者分解利用＋未被利用。
[知识归纳]
1．能量流动的极值计算
在解决有关能量传递的计算问题时，首先要确定相关的食物链，理清生物在营养级上的差别，能量传递效率约为10%～20%，解题时注意题目中是否有“最多”“最少”“至少”等特殊的字眼，从而确定是用10%还是20%来解题。
能量流动的有关计算问题
(1)能量在食物链中传递的计算。
①在一条食物链中若某一营养级的总能量为n，则最多传到下一营养级的能量为0.2n，最少为0.1n。
②在一条食物链中，某一营养级的能量为n，需要前一营养级的能量至少为n÷20%＝5n，最多为n÷10%＝10n。
(2)能量在食物网中传递的计算。设食物链A→B→C→D→E，分情况讨论：
情景设置 提出的问题 计算思路 计算公式
E营养级净增重Y 至少需要A 营养级多少 传递效率取20% X×(20%)4＝Y
至多需要A 营养级多少 传递效率取10% X×(10%)4＝Y
A营养级净增重X E营养级最多增重多少 传递效率取20% X×(20%)4＝Y
E营养级至少增重多少 传递效率取10% X×(10%)4＝Y
2．能量传递效率的“定值”计算
(1)已确定营养级间能量传递效率的，不能按“最值”法计算，而需按具体数值计数。例如，在食物链A→B→C→D中，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)如果是在食物网中，某一营养级同时从上一营养级多种生物获得能量，且各途径所获得的生物量比例确定，则按照各单独的食物链进行计算后合并。
设食物链A→B→C→D，分情况讨论如下。
(1)已知D营养级的能量为M，则至少需要A营养级的能量是多少？最多需要A营养级的能量是多少？
(2)已知A营养级的能量为N，则D营养级获得的能量最多是多少？D营养级获得的能量最少是多少？
提示：(1)至少为M÷(20%)3，最多为M÷(10%)3。
(2)最多为N÷(20%)3，最少为N÷(10%)3。
[对点精练]
1．下图为某生态系统能量流动示意图。下列说法正确的是( )
A．图中A所固定的能量是B、C的能量之和
B．若C增加1 kg，则需要消耗A约42 kg
C．B营养级的个体数量一定多于C的个体数量
D．B的数量越多，则C获得的能量越少
【答案】B
2．在如图所示的食物网中，假如猫头鹰的食物有2/5来自兔子，2/5来自鼠，1/5来自蛇。那么，猫头鹰若增加20 g体重，最少需要消耗植物 ( )
A．600 g
B．900 g
C．1 600 g
D．5 600 g
【答案】B
【解析】通过食物链“植物→兔→猫头鹰”可知，猫头鹰增重20×2/5＝8 g，最少需要消耗植物的量为8÷20%÷20%＝200 g；通过食物链“植物→鼠→猫头鹰”可知，猫头鹰增重20×2/5＝8 g，最少需要消耗植物的量为8÷20%÷20%＝200 g；通过食物链“植物→鼠→蛇→猫头鹰”可知，猫头鹰增重20×1/5＝4 g，最少需要消耗植物的量为4÷20%÷20%÷20%＝500 g。所以合计需要消耗植物200＋200＋500＝900 g。
[知识归纳]
生态金字塔的类型及特点
不同的生态金字塔能形象地说明各营养级与能量、生物量、数量之间的关系，是定量研究生态系统的直观体现。
[对点精练]
1．生态学中常以金字塔形象地说明营养级与能量、生物体个体数量、生物量之间的关系，是定量研究生态系统的直观体现。生态金字塔有能量金字塔、数量金字塔、生物量金字塔三种类型。下列有关叙述正确的是 ( )
A．该金字塔可表示树林中树(①)、害虫(②)和食虫鸟(③)之间的个体数量关系
B．如果表示能量金字塔，则能量的流动方向只能依次是③→②→①
C．该金字塔可表示浮游植物(①)和浮游动物(②)的生物量之间的关系
D．在城市生态系统中该金字塔中的①表示生产者
【答案】C
【解析】树林中害虫数量最多，故个体数量应该是中间宽，两边窄，A错误；如果表示能量金字塔，则能量的流动方向只能是①→②→③，B错误；能量金字塔中，营养级越低，含有的能量越多，浮游植物处于第一营养级，含有的能量最多，浮游动物处于第二营养级，能量比第一营养级少，C正确；城市生态系统是特殊的人工生态系统，生产者数量少，流经城市生态系统的总能量大于该生态系统中所有生产者固定的太阳能总量，D错误。
2．下图甲为某自然生态系统的能量金字塔简图，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别代表不同的营养级，m1、m2代表不同的能量形式。图乙表示能量流经该生态系统某一营养级的变化示意图，其中a～g表示能量值的多少。请据图分析错误的是 ( )
A．图甲中m1、m2表示的能量形式分别为太阳能、热能
B．图乙中，若A表示图甲中营养级Ⅱ所摄入的全部能量，则C表示其用于生长、发育和繁殖的能量
C．该生态系统必须当能量状况表现为正金字塔形状时，方可维持生态系统的正常运转
D．若该自然生态系统为一湖泊，经过若干年后演变为一森林，这属于种群的次生演替
【答案】D
【解析】在能量金字塔中，处于第一营养级的生物是生产者，m1表示输入该生态系统的太阳能，m2是指该生态系统各营养级散失的热能，A正确；图乙中，每一营养级的同化量＝摄入量－粪便量，若A表示图甲中营养级Ⅱ所摄入的全部能量，则B表示其同化固定的能量，C表示其用于生长、发育和繁殖的能量，B正确；该生态系统必须当能量状况表现为正金字塔形状时，生产者所含能量最多，方可维持生态系统的正常运转，从而维持生态系统的稳定性，C正确；若该自然生态系统为一湖泊，由于环境因素的变迁，经过若干年后演变为一森林，这属于群落的次生演替，D错误。
易错易混： 与能量流动有关的几个易错点
1．能量传递效率与能量利用效率的比较
能量传递效率：能量在沿食物链流动的过程中，逐级减少，若以“营养级”为单位，能量在相邻两个营养级之间的传递效率约为10%～20%。其计算公式为能量传递效率＝(下一营养级同化量÷上一营养级同化量)×100%。
能量利用效率：通常考虑的是流入人体中的能量占生产者能量的比值，或流入最高营养级的能量占生产者能量的比值，或考虑分解者的参与，以实现能量的多级利用。在一个生态系统中，营养级越多，在能量流动过程中消耗的能量就越多，因此食物链越短，能量利用效率越高；同时，生态系统中生物种类越多，营养结构越复杂，抵抗力稳定性越强，能量利用效率越高。
2．食物的摄入量≠同化量
摄入量：指动物取食的总量，可以理解为动物的食物总量。
同化量：指动物经过消化和吸收后转化为自身的能量。
关系：摄入量＝同化量＋粪便中的能量。
3．能量的输入并非只有光合作用
能量的输入过程，绝大部分是通过绿色植物的光合作用，但在极少数特殊空间，如深海热泉口生态系统，是通过特殊细菌的化能合成作用。
4．“未利用”的能量
例如，多年生植物上一年自身生长发育的净积累量；未来得及分解，被埋藏在地下形成的煤炭、石油等能量。
例1 在分析生态系统的能量流动时经常涉及“输入量(输入某一营养级的能量)”“摄入量”“同化量”“粪便量”等说法，则下列说法中正确的是 ( )
A．某一营养级生物的摄入量即同化量
B．某一营养级生物的粪便量是该营养级生物同化量的一部分
C．输入某一营养级的能量即该营养级生物的同化量
D．相邻两营养级生物中较高营养级与较低营养级生物的摄入量之比表示能量传递效率
【答案】C
【解析】输入量即同化量，摄入量＝同化量＋粪便量，A错误、C正确；某一营养级生物的粪便量实际上是上一营养级生物同化量的一部分，B错误；能量的传递效率是指相邻两个营养级同化量的比值，D错误。
解题技巧：表格题的答题方法
例2 下表是对某水生生态系统营养级和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能量的总量，Pn表示生物体储存的能量(Pn＝Pg－R)，R表示生物呼吸消耗的能量。
单位：×102 kJ/(m2·a)
项目 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
回答下列问题：
(1)能量流动是从A、B、C、D中的哪个营养级开始的？
______________。判断依据是_____________________________。
(2)该生态系统中能量从第三营养级传递到第四营养级的效率约为________(保留小数点后一位)。
(3)从能量输入和输出角度看，该生态系统的总能量是否增加？________(填“是”或“否”)，原因是__________。
【答案】(1)B B营养级所含能量最多，B为生产者 (2)5.7%
(3)是 该生态系统输入的总能量大于所有生物消耗的能量之和
【解析】根据公式计算从第三营养级到第四营养级的能量传递效率是0.9/15.9×100%≈5.7%。输入的总能量即为生产者固定的总能量＝870.7×102 kJ/(m2·a)，输出的总能量＝所有生物呼吸消耗的能量之和＝13.1＋501.3＋0.6＋79.1＋191.4＝785.5×102 kJ/(m2·a)，因为870.7×102 kJ/(m2·a)＞785.5×102 kJ/(m2·a)，所以生态系统输入的总能量大于所有生物消耗的能量之和，即该生态系统的总能量增加了。
表格题的思维模板：
第一步 识表
看清表格名称、行列标题及含义、数据单位，找出关键信息。
第二步 析表
(1)分析表中数据、过程或现象所表示的生物学含义、变化规律及相关原因，特别要注意各种差异产生的原因。
(2)分析表格中的特殊数据，如最大、最小、平均或“0”，而对过程表格要特别注意关键步骤和过程。首先根据表格、题干分析可知，B营养级固定的能量最多，故B为生产者，又因为E为分解者，所以食物链为B→D→A→C。
第三步 用表
联系教材中的基础知识，对表中的信息进行综合对比推理。
1．稻田里，农民要拔掉稗草；鱼塘中，人们不断清除肉食性的黑鱼。用生态学的观点看，这是为了 ( )
A．保持生态平衡
B．保持生物群落的单一性
C．调整生态系统能量流动方向
D．使物质能够尽快地循环流动
【答案】C
【解析】稻田中水稻与稗草构成种间竞争关系，它们共同争夺同一环境中的阳光、CO2、生存空间。除去杂草(稗草)，可使水稻拥有更丰富的生活条件，提高水稻的光合作用强度，为人类提供更多稻谷。鱼塘中清除更高营养级的肉食性的黑鱼，可以减少能量在传递过程中的损失。所以这些操作都是为了调整能量在生态系统中流动的方向。
2．下列有关生态系统能量流动的叙述，正确的是 ( )
A．一种蜣螂专以大象粪便为食，则它最多能获取大象所同化能量的20%
B．生态农业可通过物质多级利用大大提高能量的传递效率
C．生产者通过光合作用合成有机物，能量就从非生物环境流入生物群落
D．生态系统的能量是伴随物质而循环利用的
【答案】C
【解析】蜣螂利用的是未被大象同化的上一营养级的能量，不属于大象的同化量，A错误；能量的传递效率不能提高，B错误；生产者通过光合作用，将太阳能固定在有机物中，使能量从非生物环境流入生物群落，C正确；生态系统中的能量不能循环利用，只会单向流动，物质可以循环利用，D错误。
3．下图是某生态系统中能量流向物种甲后发生的一系列变化示意图，下列有关叙述错误的是 ( )
A．a表示物种甲同化的能量
B．e表示物种甲呼吸散失的能量
C．b表示物种甲用于自身生长、发育和繁殖的能量
D．a中的能量包括粪便中的能量
【答案】D
【解析】分析物种甲的能量去路可知，a表示物种甲同化的能量，b表示物种甲用于自身生长、发育和繁殖等生命活动所需的能量，c表示分解者利用的能量，d表示分解者通过呼吸作用散失的能量，e表示物种甲通过呼吸作用散失的能量。物种甲粪便中的能量不属于其同化量。
4．以下是一个人工湖的能量流动示意图(能量单位为103 kJ/m2·a)，以下说法正确的是 ( )
A．A指的是生产者呼吸作用消耗的能量
B．肉食动物有机物输入的量是4.5×103 kJ/m2·a
C．能量在第二、第三营养级之间的传递效率约为15.6%
D．要保证每个营养级的同化量相等，有机物的输入量应随营养级增加而减少
【答案】B
【解析】图中A指生产者、植食动物和肉食动物呼吸作用所消耗的总能量，A错误；根据能量进出平衡，输入植食动物的能量为17×103 kJ/(m2·a)，可求出输入肉食动物的能量为17×103－13.5×103 ＝3.5×103 kJ/(m2·a)，则肉食动物有机物输入的量为8.0×103－3.5×103＝4.5×103 kJ/(m2·a)，B正确；
第二营养级为植食动物，输入该营养级的能量为17×103 kJ/(m2·a)，第三营养级为肉食动物，第二营养级输入到第三营养级的能量为3.5×103 kJ/(m2·a)，则能量在第二、第三营养级之间的传递效率约为(3.5×103)÷(17×103)×100%≈20.6%，C错误；能量在流动过程中是逐级递减的，若要保证每个营养级的同化量相等，有机物的输入量应随营养级增加而增多，D错误。
5．下图为某人工鱼塘生态系统的能量流动过程中部分环节涉及的能量[单位为×103 kJ/(m2·a)]，其中有机物输入是指人工饲喂过程中各营养级同化的能量，请回答有关问题。
(1)图中①代表的生理过程是__________，图中②代表的物质中的能量主要以_______________________________的形式储存。
(2)该生态系统生产者固定的总能量为__________kJ/(m2·a)，能量从第二营养级到第三营养级的传递效率约为__________。
(3)若该鱼塘对某类鱼的容纳量为8 000尾，则捕捞后这种鱼的数量为__________尾时可获得最大持续捕捞量。
【答案】(1)呼吸作用 有机物中化学能 (2)110×103 15.6% (3)4 000
【解析】(1)由图可以看出，各营养级生物和分解者都有①过程，并且此过程的能量流出该生态系统，所以①过程应是呼吸作用，图中的②是人从鱼塘得到的各种产品，其能量主要以有机物中化学能的形式储存。(2)因为图中生产者流向初级消费者、初级消费者流向次级消费者的能量均没有给出，所以应先分析并计算次级消费者的总能量：2.1＋5.1＋0.05＋0.25＝7.5×103 kJ/(m2·a)，但是这些能量中有5×103 kJ/(m2·a)是人工输入的，所以肉食性动物从植食性动物中获得的能量是7.5－5＝2.5×103 kJ/(m2·a)，
则植食性动物的总能量为4＋9＋0.5＋2.5＝16×103 kJ/(m2·a)，同理这些能量中有2×103 kJ/(m2·a)是人工输入的，所以植食性动物从生产者中获得的能量是16－2＝14×103 kJ/(m2·a)，最后可以算出生产者固定的能量为14＋23＋70＋3＝110×103 kJ/(m2·a)。第二营养级是植食性动物，第三营养级是肉食性动物，所以从第二营养级到第三营养级的能量传递效率是2.5÷16×100%≈15.6%。(3)若该鱼塘对某类鱼的容纳量K＝8 000尾，则捕捞后这种鱼的数量为K/2＝4 000尾时可获得最大持续捕捞量。
第3章 生态系统及其稳定性
第2节 生态系统的能量流动
人教(2019)选择性必修2课件
课标要点 学法指导
1．分析生态系统能量流动的过程和特点 2．概述研究能量流动的实践意义 3．尝试调查农田生态系统中能量流动情况 1．分析生态系统的能量流动过程，建立生命系统的物质和能量观(生命观念)
2．概述研究能量流动的意义，建立生态平衡观(生命观念、社会责任)
知识导图
能量流动的概念、过程、特点
1．概念
能量流动是指生态系统中能量的__________________________的过程。
2．过程
(1)能量来源：________。
(2)输入过程：主要是通过生产者的______________，将光能转化成为化学能。
输入、传递、转化和散失
太阳
光合作用
(3)传递过程：
【答案】生产者 次级消费者 分解者
(4)转化和散失过程(以第一营养级为例)：
①在生产者的__________中以热能的形式散失。
②用于生产者的____________________等生命活动，储存在植物体的有机物中。
③构成植物体的________中的能量：a．一部分随着残枝败叶等被________分解而释放出来。b．另一部分则被初级消费者摄入体内，流入________营养级。
呼吸作用
生长、发育和繁殖
有机物
分解者
第二
3．特点
(1)__________：沿食物链由__________流向__________，不可________，也不能____________。
(2)逐级递减：
①能量在沿食物链流动的过程中是__________的，传递效率大约为____________。
②在一个生态系统中，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______个营养级。
单向流动
低营养级
高营养级
逆转
循环流动
逐级递减
10%～20%
5
初级消费者摄入的生产者中含有的能量是否均流向初级消费者体内？试解释原因。
____________________________________。
提示：不是，因为初级消费者摄入生产者后并没有完全吸收，还有一部分能量以粪便的形式排出
微思考
下列关于草原生态系统能量流动的叙述，错误的是
( )
A．能量流动包括能量的输入、传递、转化和散失的过程
B．生产者固定的能量除用于自身呼吸作用外，其余均流入下一营养级
C．在生态系统中，能量沿着食物链和食物网流动
D．分解者所需的能量可来自各营养级生物用于生长、发育和繁殖的能量
【答案】B
【解析】生态系统中的能量流动是指能量的输入、传递、转化和散失的过程，A正确；生产者固定的能量除用于自身呼吸作用外，其余均流入下一营养级和分解者，B错误；在生态系统中，能量沿着食物链和食物网流动，C正确；各营养级生物同化的能量除去呼吸作用散失的能量，为各营养级生物用于生长、发育和繁殖的能量，这些能量一部分流向分解者，一部分流向下一营养级，D正确。
生态金字塔的类型
1．能量金字塔
(1)概念：将单位时间内各个营养级所得到的________数值转换为相应面积或体积的图形，并将图形按照营养级的次序排列，形成的金字塔图形被称为能量金字塔。
(2)特点：通常是上窄下宽的金字塔，因为能量流动是___________的。
能量
逐级递减
2．生物量金字塔
(1)概念：将单位时间内各个营养级所包含的________(每个营养级所容纳的有机物的总干重)数值转换为相应面积或体积的图形，并将图形按照营养级的次序排列，形成的金字塔图形被称为生物量金字塔。
(2)特点：大多是上窄下宽的金字塔，因为一般来说______________通常大于植食性动物的总干重，植食性动物的总干重也大于肉食性动物的总干重。
生物量
植物的总干重
3．数量金字塔
(1)概念：将单位时间内各个营养级所包含的生物个体的________转换为相应面积或体积的图形，并将图形按照营养级的次序排列，形成的金字塔图形被称为数量金字塔。
(2)特点：一般是上窄下宽的金字塔，有的是__________的倒置的金字塔。
数目
上宽下窄
所有生态金字塔都是上窄下宽的吗？举例说明。
______________________________________。
提示：不是。生物量金字塔和数量金字塔都可能出现上宽下窄的倒置金字塔
微思考
一片树林中，树、昆虫和食虫鸟类的个体数比例关系如图甲所示。下列选项中能正确表示树、昆虫、食虫鸟之间的能量流动关系的是(选项中方框面积表示能量的多少) ( )
甲
【答案】C
【解析】数量金字塔是以生态系统中每一营养级的生物个体数目为指标绘制的，有时会倒置，本题就是一个实例。能量金字塔是以生态系统中每一个营养级的能量数值为指标绘制的，由于能量流动是单向流动且逐级递减的，在相邻两个营养级之间传递效率大约只有10%～20%，所以能量金字塔是不会倒置的。
研究能量流动的实践意义
1．研究生态系统的能量流动，可以帮助人们将生物在________、________上进行合理配置，增大流入某个生态系统的总能量。
2．研究生态系统的能量流动，可以帮助人们科学规划、设计人工生态系统，使能量得到_________的利用。
3．研究生态系统的能量流动，可以帮助人们合理地调整_________ _________________，使能量持续高效地流向_____________________。
时间
空间
最有效
生态系统
中的能量流动关系
对人类最有益的部分
农民在进行田间管理的时候，要进行灭虫除草，目的是什么？
_____________________________________________。
提示：使能量尽可能地流向农作物中，即流向对人类最有益的部分
微思考
运用生态系统能量流动规律分析，下列四项中不利于能量流向对人类最有益的部分的是 ( )
A．在森林中，使能量多储存在木材里
B．在草原牧场，使能量多流向牛和羊
C．能量流经初级消费者→次级消费者→三级消费者(人的食物)
D．在养鱼池，让有机肥料以腐屑形式被鱼类或饵料动物直接摄食
【答案】C
【解析】能量流动是逐级递减的，食物链越长，丧失的能量就越多。
能量流动的过程及特点
[知识归纳]
2．能量的传递
(1)传递途径：食物链和食物网。
(2)传递形式：有机物中的化学能。
(3)某一营养级的能量分流：
理解流入每一营养级的能量去向可从以下两个角度分析。
①定量不定时分析：流入某一营养级的一定量的能量在足够长的时间内的去路可有三条：
a．自身呼吸消耗；
b．流入下一营养级；
c．被分解者分解利用。
②定量定时分析：流入某一营养级的一定量的能量在一定时间内的去路可有四条：
a．自身呼吸消耗；
b．流入下一营养级；
c．被分解者分解利用；
d．未被自身呼吸消耗，也未被下一营养级和分解者利用，即“未利用”，如果是以年为单位研究，这部分的能量将保留到下一年。
3．能量的转化和散失
(1)能量散失的主要途径：呼吸作用(包括各营养级生物本身的呼吸作用及分解者的呼吸作用)。特殊途径：动植物遗体形成煤炭、石油等，经过燃烧放出热能。
(2)能量流动过程图解中箭头由粗到细：表示流入下一个营养级的能量逐级递减。
(3)方块面积越来越小表示随营养级的升高，储存在生物体内的能量越来越少。
(4)生态系统中能量流动形式的转化：
4．能量流动的特点
(1)单向流动：
①特点：指生态系统的能量流动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，不可逆转也不可循环地流动。
②原因：
a．食物链中各种生物之间的捕食关系是确定的，是在长期自然选择过程中形成的捕食关系，不能逆转；
b．各营养级的能量总是趋向于在呼吸作用过程中以热能形式散失，而热能是不能再被利用的。
(2)逐级递减：
①特点：输入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递减的。
②原因：
a．各营养级生物要维持自身的生命活动，总要消耗一部分能量；
b．各营养级消费者不可能百分之百地利用前一营养级的能量，总有一部分会自然死亡或被分解者所利用；
c．各营养级的同化率不是百分之百的，总有一部分变成排遗物进而被分解者利用。
5．能量传递效率与能量利用率的区别
(1)能量传递效率：
①含义：生态系统中能量传递效率约为10%～20%，即输入某一营养级的能量中，只有10%～20%的能量流入下一营养级(最高营养级除外)。
②计算公式：
(2)能量利用率：
①一般指流入最高营养级(或人类)的能量占生产者固定总能量的比值。
②一般来说，食物链越短，能量利用率越高。
③有时考虑分解者的参与，使营养结构更复杂，以实现能量的多级利用，从而提高能量利用率。
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)图中生产者________捕食肉食性动物来完成能量的循环。呼吸作用散失的能量________再被生产者利用来合成有机物。(均填“能”或“不能”)
(2)依图完成表中内容并分析，计算能量传递效率(保留小数点后1位)。
提示：(1)不能 不能 (2)13.5% 20.1%
项目 输入 输出到下一营养级 能量传递效率
第一营养级(生产者) 464.6 62.8 ________
第二营养级(植食性动物) 62.8 12.6 ________
[对点精练]
1．如图为生态系统中部分能量流动示意图，①②③④⑤⑥⑦各代表一定的能量值，下列各项中不正确的是 ( )
A．一般情况下，②为①的10%～20%
B．从能量关系看②＞③＋④
C．次级消费者的粪便中的能量去路包括在④途径中
D．生物与生物之间吃与被吃的关系不可逆转，所以能量流动具有单向性
【答案】C
【解析】能量流动的特点是单向传递、逐级递减，传递效率一般在10%～20%之间，所以一般情况下，②为①的10%～20%，③为②的10%～20%，A正确。图中①②③分别表示各级消费者的同化量，④⑤⑥⑦表示各营养级被分解者利用的能量。各营养级生物同化的能量，除流入下一营养级、被分解者分解利用外，另有一部分储存在该营养级生物的有机物中和一部分用于自身呼吸消耗，故②＞③＋④，B正确。
图中次级消费者同化量是②，其粪便中的能量不包括在其同化量中，属于初级消费者的同化量①，次级消费者的粪便中的能量去路包括在⑥途径中，C错误。由于生物与生物之间吃与被吃的关系不可逆转，所以能量流动具有单向性，只能由低营养级流向高营养级，D正确。
2．下列关于能量流动图解(W1为生产者固定的太阳能)的叙述，错误的是 ( )
【答案】C
【解析】分析题图：W1是流经生态系统的总能量，W1＝A1＋B1＋C1＋D1，又因流入初级消费者的能量为D1＝A2＋B2＋C2＋D2，则W1＝A1＋B1＋C1＋D1＝A1＋B1＋C1＋A2＋B2＋C2＋D2，其中，A1、A2为呼吸作用消耗的能量，B1、B2表示未被利用的能量，C1、C2表示传递给分解者的能量，D1、D2为流向下一个营养级的能量。由上述分析可知，A1、A2可表示呼吸作用散失的能量，A正确；
【方法规律】 3种能量流动过程图的判断方法
图1
图2
图3
图1：每一环节能量去向有2个，图中出现粪便量，由于同化量＝摄入量－粪便量，所以A为摄入量，B为同化量，由图可知B同化量总体有2个去向，即D为呼吸散失的能量，C为用于生长、发育和繁殖的能量，E为流入分解者的能量，F为下一营养级摄入量。
图2：每一营养级能量去向有3个，即一个营养级同化的能量(A)＝自身呼吸消耗(E)＋流入下一营养级/被下一营养级同化(B)＋被分解者分解利用。
图3：每一营养级能量去向有4个(研究某一时间段)，即一个营养级同化的能量(A)＝自身呼吸消耗(D)＋流入下一营养级/被下一营养级同化(B)＋被分解者分解利用＋未被利用。
[知识归纳]
1．能量流动的极值计算
在解决有关能量传递的计算问题时，首先要确定相关的食物链，理清生物在营养级上的差别，能量传递效率约为10%～20%，解题时注意题目中是否有“最多”“最少”“至少”等特殊的字眼，从而确定是用10%还是20%来解题。
能量流动的有关计算问题
(1)能量在食物链中传递的计算。
①在一条食物链中若某一营养级的总能量为n，则最多传到下一营养级的能量为0.2n，最少为0.1n。
②在一条食物链中，某一营养级的能量为n，需要前一营养级的能量至少为n÷20%＝5n，最多为n÷10%＝10n。
(2)能量在食物网中传递的计算。设食物链A→B→C→D→E，分情况讨论：
情景设置 提出的问题 计算思路 计算公式
E营养级净增重Y 至少需要A 营养级多少 传递效率取20% X×(20%)4＝Y
至多需要A 营养级多少 传递效率取10% X×(10%)4＝Y
A营养级净增重X E营养级最多增重多少 传递效率取20% X×(20%)4＝Y
E营养级至少增重多少 传递效率取10% X×(10%)4＝Y
2．能量传递效率的“定值”计算
(1)已确定营养级间能量传递效率的，不能按“最值”法计算，而需按具体数值计数。例如，在食物链A→B→C→D中，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)如果是在食物网中，某一营养级同时从上一营养级多种生物获得能量，且各途径所获得的生物量比例确定，则按照各单独的食物链进行计算后合并。
设食物链A→B→C→D，分情况讨论如下。
(1)已知D营养级的能量为M，则至少需要A营养级的能量是多少？最多需要A营养级的能量是多少？
(2)已知A营养级的能量为N，则D营养级获得的能量最多是多少？D营养级获得的能量最少是多少？
提示：(1)至少为M÷(20%)3，最多为M÷(10%)3。
(2)最多为N÷(20%)3，最少为N÷(10%)3。
[对点精练]
1．下图为某生态系统能量流动示意图。下列说法正确的是( )
A．图中A所固定的能量是B、C的能量之和
B．若C增加1 kg，则需要消耗A约42 kg
C．B营养级的个体数量一定多于C的个体数量
D．B的数量越多，则C获得的能量越少
【答案】B
2．在如图所示的食物网中，假如猫头鹰的食物有2/5来自兔子，2/5来自鼠，1/5来自蛇。那么，猫头鹰若增加20 g体重，最少需要消耗植物 ( )
A．600 g
B．900 g
C．1 600 g
D．5 600 g
【答案】B
【解析】通过食物链“植物→兔→猫头鹰”可知，猫头鹰增重20×2/5＝8 g，最少需要消耗植物的量为8÷20%÷20%＝200 g；通过食物链“植物→鼠→猫头鹰”可知，猫头鹰增重20×2/5＝8 g，最少需要消耗植物的量为8÷20%÷20%＝200 g；通过食物链“植物→鼠→蛇→猫头鹰”可知，猫头鹰增重20×1/5＝4 g，最少需要消耗植物的量为4÷20%÷20%÷20%＝500 g。所以合计需要消耗植物200＋200＋500＝900 g。
[知识归纳]
生态金字塔的类型及特点
不同的生态金字塔能形象地说明各营养级与能量、生物量、数量之间的关系，是定量研究生态系统的直观体现。
[对点精练]
1．生态学中常以金字塔形象地说明营养级与能量、生物体个体数量、生物量之间的关系，是定量研究生态系统的直观体现。生态金字塔有能量金字塔、数量金字塔、生物量金字塔三种类型。下列有关叙述正确的是 ( )
A．该金字塔可表示树林中树(①)、害虫(②)和食虫鸟(③)之间的个体数量关系
B．如果表示能量金字塔，则能量的流动方向只能依次是③→②→①
C．该金字塔可表示浮游植物(①)和浮游动物(②)的生物量之间的关系
D．在城市生态系统中该金字塔中的①表示生产者
【答案】C
【解析】树林中害虫数量最多，故个体数量应该是中间宽，两边窄，A错误；如果表示能量金字塔，则能量的流动方向只能是①→②→③，B错误；能量金字塔中，营养级越低，含有的能量越多，浮游植物处于第一营养级，含有的能量最多，浮游动物处于第二营养级，能量比第一营养级少，C正确；城市生态系统是特殊的人工生态系统，生产者数量少，流经城市生态系统的总能量大于该生态系统中所有生产者固定的太阳能总量，D错误。
2．下图甲为某自然生态系统的能量金字塔简图，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别代表不同的营养级，m1、m2代表不同的能量形式。图乙表示能量流经该生态系统某一营养级的变化示意图，其中a～g表示能量值的多少。请据图分析错误的是 ( )
A．图甲中m1、m2表示的能量形式分别为太阳能、热能
B．图乙中，若A表示图甲中营养级Ⅱ所摄入的全部能量，则C表示其用于生长、发育和繁殖的能量
C．该生态系统必须当能量状况表现为正金字塔形状时，方可维持生态系统的正常运转
D．若该自然生态系统为一湖泊，经过若干年后演变为一森林，这属于种群的次生演替
【答案】D
【解析】在能量金字塔中，处于第一营养级的生物是生产者，m1表示输入该生态系统的太阳能，m2是指该生态系统各营养级散失的热能，A正确；图乙中，每一营养级的同化量＝摄入量－粪便量，若A表示图甲中营养级Ⅱ所摄入的全部能量，则B表示其同化固定的能量，C表示其用于生长、发育和繁殖的能量，B正确；该生态系统必须当能量状况表现为正金字塔形状时，生产者所含能量最多，方可维持生态系统的正常运转，从而维持生态系统的稳定性，C正确；若该自然生态系统为一湖泊，由于环境因素的变迁，经过若干年后演变为一森林，这属于群落的次生演替，D错误。
易错易混： 与能量流动有关的几个易错点
1．能量传递效率与能量利用效率的比较
能量传递效率：能量在沿食物链流动的过程中，逐级减少，若以“营养级”为单位，能量在相邻两个营养级之间的传递效率约为10%～20%。其计算公式为能量传递效率＝(下一营养级同化量÷上一营养级同化量)×100%。
能量利用效率：通常考虑的是流入人体中的能量占生产者能量的比值，或流入最高营养级的能量占生产者能量的比值，或考虑分解者的参与，以实现能量的多级利用。在一个生态系统中，营养级越多，在能量流动过程中消耗的能量就越多，因此食物链越短，能量利用效率越高；同时，生态系统中生物种类越多，营养结构越复杂，抵抗力稳定性越强，能量利用效率越高。
2．食物的摄入量≠同化量
摄入量：指动物取食的总量，可以理解为动物的食物总量。
同化量：指动物经过消化和吸收后转化为自身的能量。
关系：摄入量＝同化量＋粪便中的能量。
3．能量的输入并非只有光合作用
能量的输入过程，绝大部分是通过绿色植物的光合作用，但在极少数特殊空间，如深海热泉口生态系统，是通过特殊细菌的化能合成作用。
4．“未利用”的能量
例如，多年生植物上一年自身生长发育的净积累量；未来得及分解，被埋藏在地下形成的煤炭、石油等能量。
例1 在分析生态系统的能量流动时经常涉及“输入量(输入某一营养级的能量)”“摄入量”“同化量”“粪便量”等说法，则下列说法中正确的是 ( )
A．某一营养级生物的摄入量即同化量
B．某一营养级生物的粪便量是该营养级生物同化量的一部分
C．输入某一营养级的能量即该营养级生物的同化量
D．相邻两营养级生物中较高营养级与较低营养级生物的摄入量之比表示能量传递效率
【答案】C
【解析】输入量即同化量，摄入量＝同化量＋粪便量，A错误、C正确；某一营养级生物的粪便量实际上是上一营养级生物同化量的一部分，B错误；能量的传递效率是指相邻两个营养级同化量的比值，D错误。
解题技巧：表格题的答题方法
例2 下表是对某水生生态系统营养级和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能量的总量，Pn表示生物体储存的能量(Pn＝Pg－R)，R表示生物呼吸消耗的能量。
单位：×102 kJ/(m2·a)
项目 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
回答下列问题：
(1)能量流动是从A、B、C、D中的哪个营养级开始的？
______________。判断依据是_____________________________。
(2)该生态系统中能量从第三营养级传递到第四营养级的效率约为________(保留小数点后一位)。
(3)从能量输入和输出角度看，该生态系统的总能量是否增加？________(填“是”或“否”)，原因是__________。
【答案】(1)B B营养级所含能量最多，B为生产者 (2)5.7%
(3)是 该生态系统输入的总能量大于所有生物消耗的能量之和
【解析】根据公式计算从第三营养级到第四营养级的能量传递效率是0.9/15.9×100%≈5.7%。输入的总能量即为生产者固定的总能量＝870.7×102 kJ/(m2·a)，输出的总能量＝所有生物呼吸消耗的能量之和＝13.1＋501.3＋0.6＋79.1＋191.4＝785.5×102 kJ/(m2·a)，因为870.7×102 kJ/(m2·a)＞785.5×102 kJ/(m2·a)，所以生态系统输入的总能量大于所有生物消耗的能量之和，即该生态系统的总能量增加了。
表格题的思维模板：
第一步 识表
看清表格名称、行列标题及含义、数据单位，找出关键信息。
第二步 析表
(1)分析表中数据、过程或现象所表示的生物学含义、变化规律及相关原因，特别要注意各种差异产生的原因。
(2)分析表格中的特殊数据，如最大、最小、平均或“0”，而对过程表格要特别注意关键步骤和过程。首先根据表格、题干分析可知，B营养级固定的能量最多，故B为生产者，又因为E为分解者，所以食物链为B→D→A→C。
第三步 用表
联系教材中的基础知识，对表中的信息进行综合对比推理。
1．稻田里，农民要拔掉稗草；鱼塘中，人们不断清除肉食性的黑鱼。用生态学的观点看，这是为了 ( )
A．保持生态平衡
B．保持生物群落的单一性
C．调整生态系统能量流动方向
D．使物质能够尽快地循环流动
【答案】C
【解析】稻田中水稻与稗草构成种间竞争关系，它们共同争夺同一环境中的阳光、CO2、生存空间。除去杂草(稗草)，可使水稻拥有更丰富的生活条件，提高水稻的光合作用强度，为人类提供更多稻谷。鱼塘中清除更高营养级的肉食性的黑鱼，可以减少能量在传递过程中的损失。所以这些操作都是为了调整能量在生态系统中流动的方向。
2．下列有关生态系统能量流动的叙述，正确的是 ( )
A．一种蜣螂专以大象粪便为食，则它最多能获取大象所同化能量的20%
B．生态农业可通过物质多级利用大大提高能量的传递效率
C．生产者通过光合作用合成有机物，能量就从非生物环境流入生物群落
D．生态系统的能量是伴随物质而循环利用的
【答案】C
【解析】蜣螂利用的是未被大象同化的上一营养级的能量，不属于大象的同化量，A错误；能量的传递效率不能提高，B错误；生产者通过光合作用，将太阳能固定在有机物中，使能量从非生物环境流入生物群落，C正确；生态系统中的能量不能循环利用，只会单向流动，物质可以循环利用，D错误。
3．下图是某生态系统中能量流向物种甲后发生的一系列变化示意图，下列有关叙述错误的是 ( )
A．a表示物种甲同化的能量
B．e表示物种甲呼吸散失的能量
C．b表示物种甲用于自身生长、发育和繁殖的能量
D．a中的能量包括粪便中的能量
【答案】D
【解析】分析物种甲的能量去路可知，a表示物种甲同化的能量，b表示物种甲用于自身生长、发育和繁殖等生命活动所需的能量，c表示分解者利用的能量，d表示分解者通过呼吸作用散失的能量，e表示物种甲通过呼吸作用散失的能量。物种甲粪便中的能量不属于其同化量。
4．以下是一个人工湖的能量流动示意图(能量单位为103 kJ/m2·a)，以下说法正确的是 ( )
A．A指的是生产者呼吸作用消耗的能量
B．肉食动物有机物输入的量是4.5×103 kJ/m2·a
C．能量在第二、第三营养级之间的传递效率约为15.6%
D．要保证每个营养级的同化量相等，有机物的输入量应随营养级增加而减少
【答案】B
【解析】图中A指生产者、植食动物和肉食动物呼吸作用所消耗的总能量，A错误；根据能量进出平衡，输入植食动物的能量为17×103 kJ/(m2·a)，可求出输入肉食动物的能量为17×103－13.5×103 ＝3.5×103 kJ/(m2·a)，则肉食动物有机物输入的量为8.0×103－3.5×103＝4.5×103 kJ/(m2·a)，B正确；
第二营养级为植食动物，输入该营养级的能量为17×103 kJ/(m2·a)，第三营养级为肉食动物，第二营养级输入到第三营养级的能量为3.5×103 kJ/(m2·a)，则能量在第二、第三营养级之间的传递效率约为(3.5×103)÷(17×103)×100%≈20.6%，C错误；能量在流动过程中是逐级递减的，若要保证每个营养级的同化量相等，有机物的输入量应随营养级增加而增多，D错误。
5．下图为某人工鱼塘生态系统的能量流动过程中部分环节涉及的能量[单位为×103 kJ/(m2·a)]，其中有机物输入是指人工饲喂过程中各营养级同化的能量，请回答有关问题。
(1)图中①代表的生理过程是__________，图中②代表的物质中的能量主要以_______________________________的形式储存。
(2)该生态系统生产者固定的总能量为__________kJ/(m2·a)，能量从第二营养级到第三营养级的传递效率约为__________。
(3)若该鱼塘对某类鱼的容纳量为8 000尾，则捕捞后这种鱼的数量为__________尾时可获得最大持续捕捞量。
【答案】(1)呼吸作用 有机物中化学能 (2)110×103 15.6% (3)4 000
【解析】(1)由图可以看出，各营养级生物和分解者都有①过程，并且此过程的能量流出该生态系统，所以①过程应是呼吸作用，图中的②是人从鱼塘得到的各种产品，其能量主要以有机物中化学能的形式储存。(2)因为图中生产者流向初级消费者、初级消费者流向次级消费者的能量均没有给出，所以应先分析并计算次级消费者的总能量：2.1＋5.1＋0.05＋0.25＝7.5×103 kJ/(m2·a)，但是这些能量中有5×103 kJ/(m2·a)是人工输入的，所以肉食性动物从植食性动物中获得的能量是7.5－5＝2.5×103 kJ/(m2·a)，
则植食性动物的总能量为4＋9＋0.5＋2.5＝16×103 kJ/(m2·a)，同理这些能量中有2×103 kJ/(m2·a)是人工输入的，所以植食性动物从生产者中获得的能量是16－2＝14×103 kJ/(m2·a)，最后可以算出生产者固定的能量为14＋23＋70＋3＝110×103 kJ/(m2·a)。第二营养级是植食性动物，第三营养级是肉食性动物，所以从第二营养级到第三营养级的能量传递效率是2.5÷16×100%≈15.6%。(3)若该鱼塘对某类鱼的容纳量K＝8 000尾，则捕捞后这种鱼的数量为K/2＝4 000尾时可获得最大持续捕捞量。