第3章 第2节
对点训练
题组一 能量流动的过程和特点
1．下图所示为一般生态系统的结构模式图。下列叙述正确的是( )
A．消费者将有机物转化为无机物后又被生产者重新利用
B．能量主要以太阳能的形式在生态系统内部传递
C．农田生态系统中能量的输入量和输出量总是相等的
D．组分1、2、3可分别代表生产者、消费者和分解者
答案：A
解析：消费者能通过自身代谢，将有机物转化为无机物排出体外，这些无机物又可以被生产者重新利用，A项正确；流经生态系统的总能量是生产者固定的太阳能，生态系统内部能量的传递形式是有机物中的化学能，B项错误；在一个幼苗茁壮成长的农田生态系统中能量的输入量大于输出量，C项错误；据图可知，生态系统的组分1、2、3可分别代表生产者、分解者和消费者，D项错误。
2．假设某初级消费者摄入的能量为a，其粪便中的能量为b，通过呼吸消耗的能量为c，用于生长、发育和繁殖的能量为d，则流入次级消费者的能量最多为( )
A．(a＋b)×20% B．(c＋d)×20%
C．(a－c)×20% D．(b－d)×20%
答案：B
解析：在该生态系统中，假设初级消费者摄入的能量为a，其中存在于粪便中的能量为b，说明初级消费者的同化量是a－b；而生态系统中的能量传递效率在10%～20%之间，因此，流入次级消费者的能量最多为(a－b)×20%。初级消费者通过呼吸消耗的能量为c，用于生长、发育和繁殖的能量为d，说明初级消费者同化的能量是c＋d；因此，流入次级消费者的能量最多也可以表示为(c＋d)×20%。
3．下图为桑基鱼塘农业生态系统局部的能量流动图解，图中字母代表相应能量。下列叙述正确的是( )
A．流经该生态系统的总能量是桑树净光合作用储存的能量C
B．蚕用于自身生长、发育、繁殖的能量可表示为B1＋C1＋D1
C．桑树和蚕之间的能量传递效率可用D/C表示，一般小于20%
D．将蚕沙(粪便)投入鱼塘供给鱼食用，流入鱼体内的能量属于D1
答案：B
解析：流经该生态系统的总能量是生产者固定的太阳能总量A，C为桑树用于自身生长、发育和繁殖的能量，A项错误；蚕同化的能量一部分通过呼吸作用散失(A1)，另一部分用于自身生长、发育和繁殖(B1＋C1＋D1)，B项正确；蚕同化的能量为D＝A1＋B1＋C1＋D1，桑树同化的能量为A，故桑树和蚕之间的能量传递效率可用D/A表示，相邻两个营养级的能量传递效率一般为10%～20%，C项错误；蚕沙(粪便)中的能量属于上一营养级(桑树)同化的能量，不属于D1中的能量，D项错误。
4．下列有关生态系统能量流动的叙述，正确的是( )
A．在食物链中，能量的传递形式是光能
B．生态系统的能量流动是指生物体内的能量代谢过程
C．生态系统的能量流动是指生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程
D．流经任何生态系统的总能量都是生产者固定的太阳能
答案：C
解析：在食物链中，能量的传递形式是有机物中的化学能，A项错误；生态系统的能量流动是指生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程，B项错误、C项正确；流经某些人工生态系统(如人工塘)的总能量除生产者固定的太阳能外，还包括人工投喂的饲料等有机物中的能量，D项错误。
5．在一个草原生态系统中，如果要研究被第二营养级羊同化的能量的去向，不应包括下列选项中的( )
A．羊的呼吸消耗量
B．羊的粪便量
C．羊的生长量
D．部分死亡羊含有的能量
答案：B
解析：生产者所固定的能量被第二营养级摄入后，一部分被第二营养级的生物同化，用于生长、发育和繁殖及通过呼吸作用消耗，还有一部分未被同化，通过粪便等排出体外。因此羊的粪便量不是被羊同化的能量。
题组二 生态金字塔和研究能量流动的实践意义
6．用各营养级生物的能量、数量构建的金字塔分别称为能量金字塔、数量金字塔。在某一栎林中，第一营养级生物为栎树，第二营养级生物为昆虫，第三营养级生物为蛙、蜥蜴和鸟，第四营养级生物为蛇。该栎林数量金字塔的示意图是( )
答案：B
解析：由于一棵栎树可以为较大数量的昆虫提供食物，故在数量金字塔中昆虫的数量远远大于栎树的数量，第三营养级生物的数量小于昆虫的数量，第四营养级生物的数量小于第三营养级生物的数量，B项符合题意。
7．下图是一个农业生态系统模式图，关于该系统的叙述，错误的是( )
A．微生物也能利用农作物通过光合作用储存的能量
B．沼气池中的微生物也是该生态系统的分解者
C．沼渣、沼液作为肥料还田，使能量能够循环利用
D．多途径利用农作物可提高该系统的能量利用率
答案：C
解析：该生态系统中，沼气池中的微生物能利用农作物固定的太阳能，属于分解者，A、B项正确；在生态系统中，能量是单向流动的，不能循环利用，C项错误；物质和能量的多级利用，减少了能量的流失，提高了能量的利用率，D项正确。
8．农田生态系统是随着人类的发展而出现的，其主要功能是满足人们对粮食的需求。下列有关叙述错误的是( )
A．农田生态系统中生物群落的空间结构有季节规律
B．输入农田生态系统的能量主要是农作物固定的太阳能
C．农田生态系统中物种的数目少，营养结构简单
D．灭虫和除草能提高农田生态系统中能量的传递效率
答案：D
解析：除草、治虫的目的是调整生态系统能量流动关系，人类可提高生态系统的能量利用率，但不能提高能量的传递效率，D错误。
综合强化
一、选择题
1．下图表示在一个生态系统中，植物光合作用积累的有机物被植食性动物利用的过程。下列有关叙述正确的是( )
A．①⑤之和为输入生态系统的全部能量
B．植食性动物粪便中的能量包含在⑦中
C．⑤⑥⑦⑧之和为流向分解者的能量
D．④占②的百分比为能量传递效率
答案：B
解析：输入生态系统的总能量为生产者固定的太阳能，一部分用于植物呼吸消耗，一部分储存在植物体内的有机物中，A项错误；植食性动物粪便中的能量属于植物同化量的一部分，并未被植食性动物同化，B项正确；⑧表示植食性动物呼吸消耗的能量，并没有流向分解者，C项错误；能量传递效率为相邻两营养级间同化量的比值，植物同化量未知，无法计算能量传递效率，D项错误。
2．从健康的角度考虑，提倡素食可以减少脂肪和胆固醇等的摄入，能降低心血管等疾病的发病率。从生态系统的营养结构和生态系统的功能的角度考虑，下列对提倡素食的好处的描述，不正确的是( )
A．提倡素食能使人类的食物链缩短
B．提倡素食能提高能量传递效率
C．提倡素食能减少生态系统中能量的散失
D．提倡素食能使人类从生产者中获得更多的能量
答案：B
解析：素食是指人类直接吃生产者，可以使食物链缩短，A项正确；能量传递效率是该营养级的同化量与上一个营养级同化量的比值，一般在10%到20%之间，所以提倡素食不能提高能量传递效率，B项错误；提倡素食缩短了食物链，所以能减少能量的散失，C项正确；提倡素食能使人的营养级降低，缩短了食物链，减少了能量的散失，所以人能获得更多的能量，D项正确。
3．“草→兔子→狐狸→狼”为某草原上的一条食物链，下列关于该食物链的叙述正确的是( )
A．该食物链中狐狸是初级消费者、第三营养级
B．兔子产生的粪便中的能量不属于兔子的同化量，而是草的同化量
C．根据能量金字塔可知，处于塔尖的狼，其个体体内的能量少于兔子个体体内的能量
D．狐狸捕食一只兔子，则该兔子体内的能量全部流向狐狸
答案：B
解析：该食物链中狐狸是次级消费者，属于第三营养级，A错误；兔子的同化量＝摄入量－粪便量，兔子产生的粪便中的能量不属于兔子的同化量，而是草所同化的能量，B正确；从营养级上看，狼属于最高级消费者，属于第四营养级，兔子处于第二营养级，第二营养级中的能量要大于第四营养级的能量，但从个体来说，狼体内的能量要大于兔子体内的能量，C错误；狐狸捕食一只兔子，因为同化量＝摄入量－粪便量，因此该兔子体内能量只有一部分流向狐狸，D错误。
4．如图1表示某生态系统一条食物链中三个种群一年内的数量变化，图2为该食物链中三个种群一年内能量流动统计的部分数据，下列有关叙述正确的是( )
A．6月时，种群Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的年龄结构分别是衰退型、增长型、增长型
B．铅等重金属在甲种群(种群Ⅲ)含量最高
C．图2中种群Ⅱ全部生物的呼吸消耗能量约为6.95×107 kJ
D．甲到丙的能量传递效率约为20%
答案：B
解析：根据捕食关系中种群数量变化的特点，即先增先减为被捕食者，图1中的食物链可表示为乙→丙→甲，根据能量流动具有逐级递减的特点可知，图2中的食物链可表示为Ⅱ→Ⅰ→Ⅲ。6月，种群Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ即种群丙、乙、甲的年龄结构分别为衰退型、增长型、衰退型，A错误；铅等重金属沿食物链积累，最高营养级含量最高，即甲种群(种群Ⅲ)含量最高，B正确；种群Ⅱ全部生物同化的能量包括呼吸消耗的能量、流向分解者的能量、流入下一营养级的能量和未被利用的能量，故其呼吸作用消耗的能量少于(111.0－41.5)×106＝6.95×107(kJ)，C错误；丙为第二营养级，甲为第三营养级，能量由丙传递到甲，D错误。
5．下图为某生态系统能量流动示意图[单位：J/(cm2·a)]，下列分析不正确的是( )
A．甲为1 250 J/(cm2·a)
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
答案：D
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，如树上的昆虫与树之间的关系。
二、非选择题
6．调查发现小型湖泊中的绿藻、蓝细菌是露斯塔野鲮鱼和罗氏沼虾的食物，罗氏沼虾又是露斯塔野鲮鱼的食物。分析回答：
(1)该湖泊中露斯塔野鲮鱼与罗氏沼虾的关系是_________________。
(2)露斯塔野鲮鱼的食性相对值如下图1所示，若使体长为2.8 cm的露斯塔野鲮鱼增重2 kg，至少需要藻类______kg。
(3)调查露斯塔野鲮鱼的种群密度时，若标记个体更易被发现而被捕食，则会导致种群密度估算结果______(填“偏高”“偏低”或“不变”)。
(4)该湖泊受到富含P元素的生活用水的污染，某科研小组提出生态治污的方案：首先培养藻类去除水体中的P元素。结合下图2分析，选择的藻类是______，理由是________________________。然后投放体长大于4.2 cm的露斯塔野鲮鱼控制藻类的数量。过一段时间后，可以捕捞露斯塔野鲮鱼供人们食用。选择体长大于4.2 cm的露斯塔野鲮鱼，其原因是__________________________。
(5)科研小组又对罗氏沼虾的能量流动情况进行分析，结果如下表[数字为能量值，单位是kJ/(cm2·a)]：
摄入食物中的能量 粪便中的能量 用于生长、发育和繁殖的能量 呼吸作用散失的能量
51.6 27.0 1.5 23.1
据表结果分析，罗氏沼虾的同化量为_______________________________。
答案：(1)种间竞争和捕食 (2)30 (3)偏高 (4)绿藻 绿藻体内的藻毒素含量低 植食性比例高，食物链短，能量利用率高 (5)24.6 kJ/(cm2·a)
解析：(1)由题意可知，露斯塔野鲮鱼与罗氏沼虾既有共同的食物绿藻和蓝细菌，这属于种间竞争关系，而又有直接的捕食关系。(2)由题图1可知，体长为2.8 cm的露斯塔野鲮鱼的食物来源植食性∶肉食性＝1∶1，则增重2 kg，至少需要的藻类重量按传递效率为20%计算：1÷20%＋1÷(20%×20%)＝30 kg。(3)标记重捕法的计算公式是：种群数量＝初次捕获数×再次捕获数÷再次捕获中带标记数，由题意可知被标记的个体容易被捕食，导致分母减少，所以种群数量的估计值偏高。(4)由题图2可知蓝细菌和绿藻对P元素的吸收相当，但绿藻体内的藻毒素含量低，所以用绿藻除去磷元素。由题图1可知体长大于4.2 cm的露斯塔野鲮鱼其植食性比例较高，即食物链短，而能量流动具有单向流动、逐级递减的特点，食物链越短能量利用的越多。(5)罗氏沼虾同化量＝摄入食物中的能量－粪便中的能量＝51.6－27.0＝24.6 kJ/(cm2·a)。
7．下图是生态系统的能量流动图解，N1～N6表示能量数值。请回答下列有关问题。
(1)流经该生态系统的总能量为_______(用N1～N6中的字母表示)。
(2)由初级消费者传递给蜣螂的能量为_____。
(3)图中N3表示___________________________________。
(4)能量由生产者传递给初级消费者的传递效率为___________。(用N1～N6中的字母表示)。
答案：(1)N2 (2)0 (3)生产者用于生长、发育和繁殖的能量 (4)N5/N2×100%
解析：生产者的同化量是N2，可分为两部分，一部分能量用于呼吸消耗，一部分能量用于生长、发育和繁殖，储存在生物体内(图中N3表示)；初级消费者摄入量(N4)－粪便量＝初级消费者同化量(N5)，N6是分解者蜣螂的同化量。食物链之间的能量传递不包括分解者，因此初级消费者传递给蜣螂的能量为0；能量传递效率是相邻两个营养级之间同化量的比值，能量由生产者传递给初级消费者的传递效率为N5/N2×100%。
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第3章 生态系统及其稳定性
第2节 生态系统的能量流动
1．分析生态系统能量流动的过程和特点。(生命观念、科学思维)
2．概述研究能量流动的实践意义。(科学思维、社会责任)
3．尝试调查农田生态系统中的能量流动情况。(科学探究)
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。
2．初级消费者摄入的能量＝初级消费者同化的能量＋粪便中的能量，即动物粪便中的能量不属于该营养级同化的能量，应为上一个营养级固定或同化的能量。
3．初级消费者同化的能量＝呼吸作用散失的能量＋用于生长、发育和繁殖的能量。
4．初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量＝遗体残骸中的能量＋次级消费者摄入的能量＋未被利用的能量。
5．未被利用的能量：包括生物每年的积累量和动植物残体以化石燃料的形式被储存起来的能量。
6．能量单向流动的原因
(1)能量流动是沿食物链进行的，食物链中各营养级之间的捕食关系是长期自然选择的结果，是不可逆转的。
(2)各营养级通过呼吸作用所散失的热能不能被生物群落重复利用，因此能量无法循环。
7．能量逐级递减的原因
(1)各营养级生物都会因呼吸作用消耗一部分能量。
(2)各营养级的能量都会有一部分流入分解者，包括未被下一营养级生物利用的部分。
8．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。
9．研究能量流动的意义
(1)研究能量流动，可以帮助人们将生物在时间、空间上进行合理配置，增大流入某个生态系统的总能量。
(2)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。
(3)帮助人们合理地调整生态系统中的能量流动关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。
教材梳理
1.概念
生态系统的能量流动是指生态系统中能量的________、________、________和________的过程。
2．基本研究思路
研究生态系统的能量流动时，通常将一个种群或一个____________ ________________作为一个整体来研究，我们一般研究这个整体的能量输入、能量储存和能量散失。
知识点一 生态系统能量流动的过程及特点
输入
传递
转化
散失
营养级中的
所有种群
一、能量流动的过程
1．第一营养级能量的输入和输出
(1)输入：生产者通过______________将光能转化为化学能，固定在有机物中。
(2)输出
a．在生产者的______________中以热能形式散失。
光合作用
呼吸作用
分解者分解
第二营养级
2．第二营养级能量的输入和输出
(1)输入：初级消费者的___________。
(2)输出
a．通过______________以热能形式散失。
b．用于自身生长、
同化量
呼吸作用
分解者
3．在某个生态系统中能量流动的过程图解
二、能量流动的特点
1．生态系统的能量流动具有____________、____________的特点。一般来说，能量在相邻两个营养级间的传递效率为___________， 其计算公式为__________________________________________。
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_____，一般不超过_____个营养级。任何生态系统都需要不断得到来自系统外的______________，以便维持生态系统的正常功能。
单向流动
逐级递减
10%～20%
多
5
能量补充
判断正误
1.流经生态系统的总能量是照射在生产者上的太阳能。( )
2．流经第二营养级的总能量指次级消费者摄入体内的能量。( )
3．兔吃草后排出的粪便中的能量是兔同化量的一部分。( )
4．生长、发育和繁殖的能量＝分解者分解利用的能量＋下一营养级同化的能量＋未被利用的能量。( )
5．生态系统中的能量流动是单向的。( )
×
√
×
×
√
6．能量只能沿着食物链传递，捕食关系是不能逆转的。( )
7．能量流动是逐级递减的，其原因是一部分能量未被下一营养级利用，一部分能量以热能的形式散失，还有一部分能量被分解者利用。( )
8．生态系统的食物链中营养级越高的生物，其体型必然越大。( )
×
√
√
核心探讨
一、研究能量流动的基本思路
1．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：
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，则可概括为下图形式，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，下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。
二、能量流动的过程
1．地球上几乎所有生态系统的能量都来自哪里？这些能量是如何输入生态系统的？
提示：来自太阳。生产者通过光合作用将光能转化为化学能，固定在有机物中。
2．绘图表示第一营养级的能量来源是什么，去路有哪些？并回答第一营养级的能量怎样传递到第二营养级？
提示：如图所示
储存在植物体中的能量，有一部分被初级消费者摄入体内，能量就流入了第二营养级。
3．下图为能量流经第二营养级的示意图，其中摄入量指植食性动物取食的总量，即食物总量；同化量是指该动物经过消化和吸收后转化为自身的能量。请据图写出二者之间的关系。
提示：同化量＝摄入量－粪便量。
4．分析、比较分别流入第一、第二营养级的能量的去路，归纳二者的共同点。
提示：输入这两个营养级的能量，一部分在呼吸作用中以热能的形式散失，另一部分用于其自身的生长、发育和繁殖等生命活动，储存在自身的有机物中。这些有机物中的能量一部分流向分解者，另一部分则被下一营养级摄入体内。
5．在生态系统中，能量流动大致可以概括为下图：
请思考：(1)初级消费者粪便中的能量是哪个箭头？
提示：由生产者流向分解者的箭头。
(2)哪个或哪些箭头代表初级消费者的同化量？
提示：①或②＋③＋④。
(3)哪些箭头代表初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量？
提示：①－③或②＋④。
(4)生态系统中的能量流动和转化是否遵循能量守恒定律？
提示：遵循能量守恒定律。能量在生态系统中流动、转化后，一部分储存在生态系统(生物体的有机物)中，另一部分在呼吸作用中以热能的形式散失，两者之和与流入生态系统的能量相等。
三、定量研究能量流动的特点
1．阅读教材P56“思考·讨论”，设计表格，整理赛达伯格湖能量流动图解中的数据，计算“流出”该营养级的能量占“流入”该营养级能量的百分比(“流出”的能量不包括呼吸作用散失的能量)。
营养级 流入能量
[J/(cm2·a)] 流出能量
[J/(cm2·a)] 出入比
生产者 __________ ________ _________
植食性动物 ___________ ________ ________
肉食性动物 _________ — —
464.6
62.8
13.5%
62.8
12.6
20.1%
12.6
2.流入某一营养级的能量，为什么不会百分之百地流入下一个营养级？
提示：流入某一营养级的能量除了流入下一营养级之外，还有：(1)一部分通过该营养级的呼吸作用散失；(2)一部分作为排遗物、遗体或残枝败叶被分解者利用；(3)一部分未被利用。
3．通过以上分析，请总结生态系统中能量流动的特点。
提示：生态系统中能量流动是单向的；能量在流动过程中逐级递减。
4．能量在流动过程中逐级递减，与能量守恒定律矛盾吗？为什么？
提示：不矛盾。能量在流动过程中逐级递减，指的是流入各个营养级的能量。能量守恒定律可以用于衡量流入某个生态系统的总能量，总能量＝储存在生态系统(生物体的有机物)中的能量＋被各个营养级的生物利用、散发至非生物环境中的能量。因此，虽然能量在流动过程中逐级递减，但总能量依然遵循能量守恒定律。
5．任何生态系统都需要不断得到能量补充，以便维持生态系统的正常功能，如人工鱼塘需要投喂饲料，此时流入鱼塘生态系统的总能量如何表示？
提示：生产者固定的太阳能＋人工投入的有机物中的化学能。
核心归纳
1.能量流经某一营养级的模型分析
(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“定量不定时”(在足够长的时间内能量的最终去向)
a．自身呼吸消耗；b.流入下一营养级(最高营养级除外)；c.被分解者分解利用。
②“定量定时”
流入某一营养级的一定量的能量在一定时间内的去向可有四条：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”。
(3)相关能量值
①摄入量(a)＝同化量(b)＋粪便量(c)
②同化量(b)＝用于生长、发育和繁殖的能量(e)＋呼吸散失量(d)
③用于生长、发育和繁殖的能量(e)＝流向分解者的能量(f)＋流向下一营养级的能量＋未被利用的能量(g)
2．能量沿食物链(网)流动的模型分析
(1)能量流动的不定时分析
由图可知，除最高营养级外，每一营养级的能量去向有：
①呼吸作用散失的能量。
②流向下一营养级的能量。
③流向分解者的能量。
(2)能量流动的定时分析
由图可知，除最高营养级外，每一营养级的能量去向有：
①呼吸作用散失的能量。
②流向下一营养级的能量。
③流向分解者的能量。
④暂时未利用的能量。
典题应用
1.下图是某生态系统的部分能量流动示意图，其中E1是流入生产者的总能量，下列叙述错误的是( )
A．第一营养级传递给分解者的总能量是E4＋E7
B．E1、E2、E6中的能量主要以稳定化学能的形式存在
C．初级消费者粪便中的能量包括在E2中
D．E7可直接为绿色植物提供物质和能量
答案：D
解析：第二营养级粪便中的能量属于第一营养级同化的能量，因此第一营养级传递给分解者的总能量是E4＋E7，A项正确；E1、E2、E6中的能量储存在有机物中，主要以稳定化学能的形式存在，B项正确；初级消费者粪便中的能量属于上一营养级的同化量，即E2，C项正确；E7是粪便中的能量，不能直接为绿色植物提供物质和能量，绿色植物光合作用的能量来自光能，D项错误。
2．(2023·全国卷甲)在生态系统中，生产者所固定的能量可以沿着食物链传递，食物链中的每个环节即为一个营养级。下列关于营养级的叙述，错误的是( )
A．同种动物在不同食物链中可能属于不同营养级
B．作为生产者的绿色植物所固定的能量来源于太阳
C．作为次级消费者的肉食性动物属于食物链的第二营养级
D．能量从食物链第一营养级向第二营养级只能单向流动
答案：C
解析：杂食动物既会捕食植物，又会捕食动物，如果捕食植物，就是第二营养级，如果捕食动物，就是第三营养级或更高营养级，所以不同食物链中的动物会处于不同的营养级，A正确；绿色植物进行的是光合作用，能量来源于太阳，B正确；次级消费者是第三营养级，初级消费者是第二营养级，第一营养级是生产者，C错误；因为第一营养级是植物，第二营养级是动物，食物链是单向的，能量流动也就是单向的，D正确。
教材梳理
1.________金字塔：将单位时间内______________所得到的能量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，可形成一个金字塔图形，通常呈现上窄下宽的金字塔形。
2．___________金字塔：反映各营养级生物量之间的关系。生物量指每个营养级所容纳的___________的总干重，这种生态金字塔一般也呈正金字塔形。
3．________金字塔：反映各营养级的生物个体的数目比值关系，一般呈正金字塔形，但也可能呈倒金字塔形，如______________。
知识点二 生态金字塔和研究能量流动的实践意义
能量
各营养级
生物量
有机物
数量
昆虫和树
4．研究能量流动的实践意义
(1)帮助人们将生物在时间、空间上进行合理配置，增大流入某个生态系统的___________，如间种套作、稻→萍→蛙等立体农业生产方式。
(2)帮助人们科学地规划和设计____________________，使能量______________，提高能量的___________，如沼气池的应用。
(3)帮助人们合理地调整生态系统中的能量流动关系，使能量持续高效地流向对__________________________，如草场载畜量的确定。
总能量
人工生态系统
多级利用
利用率
人类最有益的部分
判断正误
1.研究能量流动，可调整能量流动关系，使生产者固定的能量全部流向人类。( )
2．稻田生态系统中，防治稻田害虫可提高生产者和消费者之间的能量传递效率。( )
3．生物量金字塔、数量金字塔同能量金字塔一样都是正立的。( )
4．相邻两个营养级的能量传递效率不会小于10%，也不会大于20%。( )
×
×
×
×
核心探讨
1.(1)分析数量金字塔出现上宽下窄倒置的金字塔形的原因。
提示：当生产者个体比消费者个体大得多时，数量金字塔经常是倒置的。
(2)分析生物量金字塔出现上宽下窄倒置的金字塔形的原因。
提示：海洋生态系统中，浮游植物个体小，世代周期短，又不断被捕食，因而某一时间调查到的生物量可能低于浮游动物的生物量。当然，总的来看，一年中浮游植物的总的生物量还是比浮游动物的多。
2．下图是两个农业生态系统的模式图。图a中农作物为人类提供的食物、为家禽和家畜提供的饲料，都与图b相同。
(1)分析这两幅图，完成这两个生态系统的能量流动图解。
提示：如图所示
(2)分析能量流动图解，总结图b所示生态系统的优势：_________ ___________________________________________________。
实现了能
量的多级、充分利用，提高了能量的利用率
3．以农田生态系统为例，思考回答以下问题：
(1)哪些措施能增加流入农田生态系统的总能量？
提示：间作套种等立体农业生产方式充分利用了空间和资源，能增加流入农田生态系统的总能量。
(2)及时清除农田中杂草的意义是什么？
提示：除草可以调整农田生态系统中的能量流动关系，使能量更多地流向对人类最有益的部分。
核心归纳
1.三种生态金字塔的比较
项目 能量金字塔 数量金字塔 生物量金字塔
形状
每一层
的含义 各营养级生物同化量的多少 各营养级生物个体数目 各营养级生物有机物总量
项目 能量金字塔 数量金字塔 生物量金字塔
特点 天然生态系统一定呈正金字塔形 通常为正金字塔形，有时会出现倒金字塔形 一般呈正金字塔形
象征
意义 能量沿食物链流动过程中具有逐级递减的特点 一般情况下，生物个体数目在食物链中随营养级升高而逐级减少 一般情况下，生物量(现存生物有机物的总质量)在食物链中随营养级的升高而逐级减少
项目 能量金字塔 数量金字塔 生物量金字塔
特殊
形状 某些人工生态系统(如人工鱼塘)可呈现倒金字塔形 一棵树与树上的昆虫和鸟的数量关系：
海洋生态系统中，生产者浮游植物个体小，寿命短，又会不断被浮游动物吃掉，因而某一时间调查到的浮游植物生物量可能会低于其捕食者——浮游动物的生物量
2.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%的能量流到下一营养级(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，从而提高能量的利用率。
典题应用
3.某草原生态系统中能量金字塔由最下面一层到最上面一层共四层，分别为甲、乙、丙、丁(如下图)，若有外来生物戊入侵，且会与丙竞争食物，但不会被丁所捕食。下列有关说法不正确的是( )
A．甲可能为绿色植物，甲固定的能量大于乙、丙、丁同化的能量之和
B．甲、乙、丙、丁构成该生态系统的生物群落
C．丁生物的种群数量很可能会逐渐减少
D．戊在生态系统中处于第三营养级
答案：B
解析：处于能量金字塔最底层的是生产者，所以甲可能为绿色植物，生产者甲固定的能量大于乙、丙、丁同化的能量之和；能量金字塔包含生产者和消费者，不包含分解者，而生物群落应该包含该生态系统中的所有生物，可见甲、乙、丙、丁不能构成该生态系统的生物群落；由于生物戊入侵，与丙(丁的食物)竞争食物，所以丙的数量会下降，又由于戊不会被丁所捕食，所以丁生物的种群数量很可能会因食物减少而逐渐减少；戊与丙竞争食物，所以在生态系统中处于第三营养级。
4．(2024·山东卷，12)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，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；第一营养级植物的残枝败叶中的有机物流入分解者、消费者的遗体残骸中的有机物流入分解者，流入生态系统的总能量来自于生产者固定的太阳能总量，消费者通过捕食生产者获取能量，故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，C正确；该生态系统是稳定的生态系统，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。
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