第45讲 生态系统的能量流动
复习目标 1.通过分析生态系统的结构及能量流动的过程，建立结构与功能观及物质与能量观； 2.通过总结研究能量流动的实践意义，形成学以致用、关注生产生活的态度。
@考点1 生态系统的能量流动
考点1 生态系统的能量流动
A基础知识重点疑难
1.能量流动的概念理解
输入 源头 太阳能(大多数生态系统)
总能量 生产者固定的太阳能总量
传递 途径 食物链和食物网
形式 有机物中的化学能
转化 太阳能→有机物中化学能→热能
散失 形式 最终以 热能 形式散失
途径 自身呼吸作用
2.第一营养级能量流动
提醒 (1)图中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)未被利用的能量是指未被自身呼吸作用消耗，也未被下一个营养级和分解者利用的能量。
3.第二营养级能量的来源和去向
由上图分析可知
(1)摄入量＝同化量＋ 粪便量 。
(2)输入该营养级的总能量是指图中的 b (填字母)。
(3)粪便中的能量(c) 不属于 (填“属于”或“不属于”)该营养级同化的能量，应为 上一个 营养级固定(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)＝ 呼吸作用以热能形式散失的能量(d) ＋ 用于生长、发育和繁殖的能量(e) 。
(5)生长、发育和繁殖的能量(e)＝ 分解者利用的能量(f－c) ＋ 下一营养级同化的能量(i) ＋未被利用的能量(j)。
提醒 (1)摄入量≠同化量：摄入量－粪便中的能量才是同化量，动物的粪便不曾被动物消化吸收而同化，不属于同化量，如兔吃草时，兔粪便中的能量应为草流向分解者的能量，不属于兔的同化量，应属于上一营养级流向分解者的能量。
(2)粪便中的能量≠尿液中的能量：粪便中的能量不属于动物同化量，但尿液中尿素所含能量应属于动物同化量的一部分。
4.能量流动的特点
单向 流动 表现 能量只能沿着食物链由 低 营养级流向 高 营养级
原因 ①生物之间的捕食关系不可逆转 ②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
逐级 递减 规律 ①相邻两个营养级间的能量传递效率约为 10％～20％ ②能量传递效率：相邻两个营养级之间 同化量 的比值
原因 ①各营养级生物的 呼吸消耗 ②各营养级能量都会有一部分流入 分解者 等，还有一部分未利用的能量
提醒 任何生态系统都需要不断得到来自系统外的能量补充，以便维持生态系统的正常功能。
5.生态金字塔的类型及特点
类型 项目 能量金字塔 数量金字塔 生物量金字塔
形状
特点 通常为正金字塔形 一般呈正金字塔形，有时会出现倒金字塔形 一般呈正金字塔形，偶有倒置现象
象征 含义 能量在沿食物链流动过程中逐级递减 一般生物个体数量在食物链中随营养级升高而逐级递减 一般生物量(现存生物所容纳的有机物的总干重)随食物链中营养级升高而逐级递减
每一级 含义 单位时间内每一营养级所得到的能量数值 每一营养级生物个体的数量 每一营养级所容纳的有机物的总干重
特殊 形状 某些人工生态系统可呈现倒金字塔形 成千上万只昆虫生活在一棵大树上时，该数量金字塔的塔形会发生变化 浮游植物的个体小，寿命短，又会不断地被浮游动物吃掉，所以某一时间浮游植物的生物量可能低于浮游动物的生物量
6.研究能量流动的实践意义
实践意义 依据原理 措施 实例
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 增大流入生态系统中的总能量 充分利用生态系统中的空间和资源 农田生态系统中的间作套种、蔬菜大棚中的多层育苗等
帮助人们科学地规划和设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用 生态系统中能量是单向流动的 增设食物链，实现对能量的多级利用① 秸秆综合利用
延长食物链，使种群中不能被利用的能量流入能被人们利用的种群 在虫灾严重的农田中养鸡
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② 能量在流动过程中逐级递减 调整不同营养级或相同营养级的不同种群之间的比例关系 合理确定草场的载畜量
笔记：①涉及废物利用 ②如对农田的除草除虫
提醒 能量传递效率≠能量利用率
能量传递效率指由一个营养级流入下一个营养级的能量比例，大约是10％～20％，不能随意改变；但能量利用率可以人为改变，例如充分利用作物秸秆生产沼气就可以提高能量利用率。
B拆解真题情境推理
[判断正误]
1.(2022·江苏卷)人为操纵生态系统营养结构有利于调整能量流动方向和提高能量传递效率。( × )
2.(2021·辽宁卷)越冬灰鹤粪便中的能量不属于其同化量的一部分。( √ )
3.(2021·福建卷)利用茶树废枝栽培灵芝，可提高能量的传递效率。( × )
4. (2021·浙江6月选考改编)生态金字塔显示了各营养级之间的数量关系，其中的每个营养级的生物均属于同一食物链。( × )
5.(2023·河北卷)蜜蜂采食花蜜过程中发生了生态系统的能量流动。( √ )
6.(2023·全国甲卷)能量从食物链第一营养级向第二营养级只能单向流动。( √ )
[情境推理]
1.(选择性必修2 P55“思考·讨论”节选)生态系统中的能量流动和转化是否遵循能量守恒定律？为什么？ 。
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(生物体有机物)中，而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
2.(2024·浙江1月选考节选)近年来，随着生物多样性保护理念的不断深入，人们不再主动猎狼，但狼也只是偶见于内蒙古草原的牧区。从狼在食物链中所处营养级的角度分析，它无法在牧区立足的原因有 。
为了畜牧业的兴旺，牧民们会对草原生态系统进行一定的干预，例如对牛、羊取食之余的牧草及时收割、打包，从生态系统功能的角度分析，这项干预措施的意义有 。
提示：狼所处营养级高，归属该营养级的能量少，该营养级个体数量相对较少 最大程度收获初级生产量(牧草)，充分利用能量(或使能量尽量流向家畜)
3.(选择性必修2 P58“正文”)从能量流动角度分析农田除草、除虫的目的。 。
提示：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
4.(2023·浙江6月选考节选)雨林中动物种类丰富，但每种动物的个体数不多，从能量流动的角度分析，该事实存在的原因是
。
提示：能量流动是逐级递减的，每一营养级都有流向分解者和通过呼吸作用以热能散失的能量
C升华思维实战演练
能量流动的过程
1.(2023·山东卷)某浅水泉微型生态系统中能量情况如表所示，该生态系统中的初级消费者以生产者和来自陆地的植物残体为食。下列说法正确的是( C )
生产者 固定 来自陆 地的植 物残体 初级消 费者 摄入 初级消 费者 同化 初级消 费者呼 吸消耗
能量 (105 J·m－2·a－1) 90 42 84 13.5 3
A.流经该生态系统的总能量为90×105 J·m－2·a－1
B.该生态系统的生产者有15％的能量流入下一营养级
C.初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量为10.5×105 J·m－2·a－1
D.初级消费者粪便中的能量为70.5×105 J·m－2·a－1，该能量由初级消费者流向分解者
解析：该生态系统中的初级消费者以生产者和来自陆地的植物残体为食，由此可知，流经该生态系统的总能量为生产者固定的太阳能和来自陆地的植物残体中的能量，即90×105＋42×105＝132×105 J·m－2·a－1，A错误；表格中没有显示生产者流入初级消费者的能量，因此无法计算生产者有多少能量流入下一营养级，B错误；初级消费者同化量为13.5×105 J·m－2·a－1，初级消费者呼吸消耗能量为3×105 J·m－2·a－1，因此初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量＝同化量－呼吸消耗量＝10.5×105 J·m－2·a－1，C正确；初级消费者摄入量包括粪便量和同化量，同化量又包括呼吸作用以热能形式散失的能量和用于生长、发育和繁殖的能量，生长、发育和繁殖的能量又分为流向下一营养级的能量和被分解者利用的能量以及未被利用的，因此初级消费者粪便中的能量不是由初级消费者流向分解者的，而是上一营养级流向分解者的能量，D错误。
解题方法
有关生态系统能量流动的两个误区
（1）生产者固定的能量只能是太阳能( × )
解析：生产者固定能量的方式有光合作用和化能合成作用，光合作用利用的能量是太阳能，但化能合成作用利用的是化学能，因此生产者固定的能量是太阳能或化学能。
（2）生产者固定的能量除用于自身呼吸外，其余均流入下一个营养级
解析：生产者固定的能量的去向：自身呼吸消耗、流向下一营养级、流向分解者、未被利用。( × )
2.(多选)(2024·黑吉辽卷)下图为某红松人工林能量流动的调查结果。此森林的初级生产量有很大部分是沿着碎屑食物链流动的，表现为枯枝落叶和倒木被分解者分解，剩余积累于土壤。据图分析，下列叙述正确的是( CD )
注：植物所固定的太阳能或所制造的有机物质称为初级生产量，其包括净初级生产量和自身呼吸消耗的能量。
A.E是太阳照射到生态系统的能量
B.E2属于未被利用的能量
C.E3占净初级生产量的36％
D.E3的产生过程是物质循环的必要环节
解析：E是生产者固定的太阳能，A错误；E2属于呼吸作用散失的热能，B错误；E3占净初级生产量的18×1010÷(50×1010)×100％＝36％，C正确；E3的产生过程是依靠分解者的分解作用实现的，是物质循环的必要环节，D正确。
分步推理 找答案： E3 是分解者分解枯枝落叶和倒木释放的能量，是物质循环的必要环节，由以上可以推断D 正确 。
能量流动的特点及应用
3.(2024·山东卷)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·m－2和30 g·m－2，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( D )
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
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。
4.(2023·全国甲卷)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( C )
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
解析：杂食动物既会取食植物，又会捕食动物，如果取食植物，就是第二营养级，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同种动物可能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。
溯源教材 找答案：次级消费者在食物链中属于第 三 营养级，由以上可以推断C 错误 。
生态金字塔
5.(2025·八省联考云南卷)许多生态现象可以用下图模型表示，下列说法错误的是( D )
A.若为某高山不同海拔的群落，Ⅲ为阔叶林，则Ⅱ可为针叶林
B.若为能量金字塔，则Ⅲ流向Ⅱ的能量大于Ⅱ流向Ⅰ的能量
C.若为某难降解化合物在生物体内的富集程度，则Ⅲ为最高营养级
D.若为种群增长型年龄结构，则Ⅰ为幼年个体数，Ⅲ为老年个体数
解析：随着海拔的升高，温度下降，从而导致植被的不同，若为某高山不同海拔的群落，Ⅲ为阔叶林，则Ⅱ可为针叶林，A正确；能量流动具有单向流动逐级递减的特点，因此Ⅲ为第一营养级(能量最多)，Ⅱ为第二营养级(能量次之)，Ⅰ为第三营养级(能量最少)，Ⅲ流向Ⅱ的能量大于Ⅱ流向Ⅰ的能量，B正确；生物富集是指生物体从周围环境吸收、积蓄某种元素或难以降解的化合物，使其在机体内浓度超过环境浓度的现象，营养级越高难降解的化合物含量越高，因此Ⅲ是最高营养级，C正确；增长型年龄结构中，幼年占比多，老年占比少，因此Ⅲ为幼年个体数，Ⅰ为老年个体数，D错误。故选D。
@考点2 能量流动相关的模型及计算
考点2 能量流动相关的模型及计算
A基础知识重点疑难
1.理解常考的两种能量流动模型
(1)第二营养级的能量流动过程模型
(2)“拼图法”分析能量流动过程
笔记：图中W1、D1指相应营养级的同化量，B1、B2指相应营养级中未利用的能量，W1＝A1＋B1＋C1＋D1＝A1＋B1＋C1＋A2＋B2＋C2＋D2，D1＝A2＋B2＋C2＋D2
2.能量流动相关的计算
(1)能量传递效率的相关“最值”计算：若题干中未做具体说明，则一般认为能量传递的最低效率为10％，最高效率为20％。
①在食物链A→B→C→D中，则有：
②在食物网中则有：
(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，若A→B、B→C、C→D的能量传递效率分别为a％、b％、c％，A的能量为M，则D获得的能量为M×a％×b％×c％。
(3)具有人工能量输入的能量传递效率计算。人为输入到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。如求第二营养级至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(不包括人工输入到第三营养级的能量)/第二营养级的同化量(包括人工输入到第二营养级的能量)×100％。
B拆解真题情境推理
[情境推理]
(1)图中若生产者的生产量保持不变，人的食物构成中，取食牛的比例由1/4调整为1/2，则人的量是原来的 倍。(能量传递效率按10％计算，结果精确到小数点后两位)
(2)大象是植食性动物，有一种蜣螂专以象粪为食，设大象在某段时间所同化的能量为107，那么这部分能量可流入蜣螂体内的约有 。
(3)科研人员针对太湖底栖动物中的优势种椭圆萝卜螺的能量收支进行了相应研究，结果如下表所示。椭圆萝卜螺同化的能量为 (kJ·m－2·a－1)。
动物 名称 能量/(kJ·m－2·a－1)
摄入食物中所含的能量 用于生长、发育和繁 殖的能量 呼吸作用 散失的 能量 粪便中 的能量
椭圆 萝卜螺 516 15 231 270
提示：(1)0.59 (2)0 (3)246
C升华思维实战演练
与能量流动相关的计算
1.(2025·北京期中)下图为某海水立体养殖生态系统的能量流动示意图，M、N表示营养级。以下分析正确的是( C )
A.“生产者→M→N”表示一条食物链
B.遗体残骸中的能量全部流向分解者
C.由M到N的能量传递效率约是6.3％
D.流经该生态系统的总能量为9 834 kJ/(m2·a)
解析：由于图中生产者和M、N表示不同的营养级，每个营养级中包含不同的生物，因此“生产者→M→N”不是表示一条食物链，而可能是多条食物链，A错误；由图分析可知，遗体残骸中的能量有一部分流向M营养级，B错误；由M到N的能量传递效率为386÷(3 281＋2 826)×100％≈6.3％，C正确；流经该生态系统的总能量是生产者固定的能量，由图可知，生产者固定的能量为6 553＋3 281＋6 561＝16 395 kJ/(m2·a)，D错误。
溯源教材 找答案：每个营养级中可含有 多种 (一种，多种)生物。故“生产者→M→N”不仅表示一条食物链，可能是多条食物链，由以上可以推断A 错误 。
2.(2025·湖南重点高中联考)图甲表示食物链上能量流动的部分情况，图乙表示兔的能量来源与去向。下列有关叙述正确的是( B )
甲 乙
注：图甲中的草指某一种草，假定该生态系统中只有图示这一条简单的食物链。
A.图甲中草到兔的能量传递效率为(②/①)×100％
B.能量W1＝A1＋B1＋C1＋D1
C.兔通过呼吸作用释放的能量均以热能的形式散失
D.兔流向分解者的能量包括兔的遗体和粪便中的能量
解析：分析图甲：①表示兔的摄入量，②表示狐的摄入量，③表示兔粪便中的能量，④表示兔流向分解者的能量，⑤表示兔通过呼吸作用散失的能量。分析图乙：W1为兔的同化量，A1为兔呼吸作用散失的能量，C1为兔流向分解者的能量，D1为兔流向下一营养级的能量，B1为未利用的能量。兔的同化量为①－③，草的同化量未知，A错误；图乙中W1为兔的同化量，W1＝A1＋B1＋C1＋D1，B正确；兔通过呼吸作用释放的能量一部分转化为热能，一部分转化为ATP中的化学能用于多项生命活动，C错误；兔粪便中的能量不属于兔同化的能量，而是属于上一营养级的能量，D错误。
3.(2025·山东潍坊模拟)某村落在自然灾害后较长一段时间内不能得到外援，但尚可农耕及畜牧养殖。如图为被毁的自然保护区在人为干预下恢复过程中的能量流动图，人为干预及时改变了膳食结构，将处于第二营养级的动物性食物与植物性食物的比例由1∶1调整为1∶4，下列相关分析正确的是( C )
A.该生态系统中植物固定的能量等于它们呼吸作用消耗的能量、用于自身生长、发育和繁殖的能量和流入分解者的能量之和
B.动植物尸体被微生物分解后被植物吸收可以实现能量的循环利用
C.如果能量传递效率为10％，改变取食比例后可供养的人口数约是原来的1.96倍
D.在人为干预下，能量在第二营养级到第三营养级之间的传递效率约为17.9％
解析：A项错误：植物的同化量(固定量)等于呼吸作用消耗的能量与用于自身生长、发育和繁殖的能量之和，用于自身生长、发育和繁殖的能量最终有两个去向(被分解者分解和流向下一营养级)。B项错误：物质可以循环利用，但是能量是单向流动、逐级递减的。C项正确：设取食比例为1∶1时一定人口需要的能量为a，则需植物的能量＝0.5a÷10％÷10％＋0.5a÷10％＝55a，调整取食结构后，需要植物的能量＝0.2a÷10％÷10％＋0.8a÷10％＝28a，则调整取食结构后，可供养的人口数量约是原来的55a÷28a≈1.96倍。D项错误：能量在第二营养级到第三营养级之间的传递效率＝第三营养级的同化量÷第二营养级的同化量×100％＝(14＋2－9－4－0.5)÷(14＋2)×100％≈15.6％。
剖析题眼 找答案：生态系统中能量 单向 流动、逐级 递减 ，不循环，由以上可以推断B 错误 。
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第八单元 生物与环境
第45讲 生态系统的能量流动
复习目标 1.通过分析生态系统的结构及能量流动的过程，建立结构与功能观及物质与能量观； 2.通过总结研究能量流动的实践意义，形成学以致用、关注生产生活的态度。
考点1 生态系统的能量流动
A基础知识重点疑难
1. 能量流动的概念理解
输入 源头 太阳能(大多数生态系统)
总能量
传递 途径
形式 有机物中的化学能
转化 太阳能→有机物中化学能→热能
散失 形式 最终以 形式散失
途径 自身呼吸作用
生产者固定的太阳能总量
食物链和食物网
热能
2. 第一营养级能量流动
提醒 (1)图中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)未被利用的能量是指未被自身呼吸作用消耗，也未被下一个营养级和分解者利用的 能量。
3. 第二营养级能量的来源和去向
由上图分析可知
(1)摄入量＝同化量＋ 。
(2)输入该营养级的总能量是指图中的 (填字母)。
粪便量
b
不属于
上一个
分解者
呼吸作用以热能形式散失的能量(d)
用于生长、
发育和繁殖的能量(e)
分解者利用的能量(f－c)
下一营养级同化的
能量(i)
提醒 (1)摄入量≠同化量：摄入量－粪便中的能量才是同化量，动物的粪便不曾被动 物消化吸收而同化，不属于同化量，如兔吃草时，兔粪便中的能量应为草流向分解者 的能量，不属于兔的同化量，应属于上一营养级流向分解者的能量。
(2)粪便中的能量≠尿液中的能量：粪便中的能量不属于动物同化量，但尿液中尿素所 含能量应属于动物同化量的一部分。
4. 能量流动的特点
单向
流动 表现 能量只能沿着食物链由 营养级流向 营养级
原因 ①生物之间的捕食关系不可逆转
②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
逐级
递减 规律 ①相邻两个营养级间的能量传递效率约为
②能量传递效率：相邻两个营养级之间 的比值
原因 ①各营养级生物的
②各营养级能量都会有一部分流入 等，还有一部分未利用的 能量
提醒 任何生态系统都需要不断得到来自系统外的能量补充，以便维持生态系统的正 常功能。
低
高
10％～20％
同化量
呼吸消耗
分解者
5. 生态金字塔的类型及特点
类型
项目 能量金字塔 数量金字塔 生物量金字塔
形状
特点 通常为正金字塔 形 一般呈正金字塔形，有 时会出现倒金字塔形 一般呈正金字塔形，偶有倒置现 象
象征
含义 能量在沿食物链 流动过程中逐级 递减 一般生物个体数量在食 物链中随营养级升高而 逐级递减 一般生物量(现存生物所容纳的有 机物的总干重)随食物链中营养级 升高而逐级递减
类型
项目 能量金字塔 数量金字塔 生物量金字塔
每一 级
含义 单位时间内每一 营养级所得到的 能量数值 每一营养级生物个体的 数量 每一营养级所容纳的有机物的总 干重
特殊
形状 某些人工生态系 统可呈现倒金字 塔形 成千上万只昆虫生活在 一棵大树上时，该数量 金字塔的塔形会发生变 化
浮游植物的个体小，寿命短，又 会不断地被浮游动物吃掉，所以 某一时间浮游植物的生物量可能 低于浮游动物的生物量
6. 研究能量流动的实践意义
实践意义 依据原理 措施 实例
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 增大流入生态系统中 的总能量 充分利用生态系统 中的空间和资源 农田生态系统中的间作 套种、蔬菜大棚中的多 层育苗等
帮助人们科学 地规划和设计 人工生态系 统，使能量得 到最有效的利 用 生态系统中能量是单 向流动的 增设食物链，实现 对能量的多级利用 ① 秸秆综合利用
实践意义 依据原理 措施 实例
帮助人们科学 地规划和设计 人工生态系 统，使能量得 到最有效的利 用 生态系统中能量是单 向流动的 延长食物链，使种 群中不能被利用的 能量流入能被人们 利用的种群 在虫灾严重的农田中养 鸡
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② 能量在流动过程中逐 级递减 调整不同营养级或 相同营养级的不同 种群之间的比例关 系 合理确定草场的载畜量
笔记：①涉及废物利用 ②如对农田的除草除虫
提醒 能量传递效率≠能量利用率
能量传递效率指由一个营养级流入下一个营养级的能量比例，大约是10％～20％，不 能随意改变；但能量利用率可以人为改变，例如充分利用作物秸秆生产沼气就可以提 高能量利用率。
×
√
×
×
√
√
[情境推理]
1. (选择性必修2 P55“思考·讨论”节选)生态系统中的能量流动和转化是否遵循能量守 恒定律？为什么？ 。
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 (生物体有机物)中，而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
2. (2024·浙江1月选考节选)近年来，随着生物多样性保护理念的不断深入，人们不再 主动猎狼，但狼也只是偶见于内蒙古草原的牧区。从狼在食物链中所处营养级的角度 分析，它无法在牧区立足的原因有 。
为了畜牧业的兴旺，牧民们会对草原生态系统进行一定的干预，例如对牛、羊取食之 余的牧草及时收割、打包，从生态系统功能的角度分析，这项干预措施的意义 有 。
提示：狼所处营养级高，归属该营养级的能量少，该营养级个体数量相对较少 最大 程度收获初级生产量(牧草)，充分利用能量(或使能量尽量流向家畜)
3. (选择性必修2 P58“正文”)从能量流动角度分析农田除草、除虫的目的。 。
提示：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
4. (2023·浙江6月选考节选)雨林中动物种类丰富，但每种动物的个体数不多，从能量 流动的角度分析，该事实存在的原因是 。
提示：能量流动是逐级递减的，每一营养级都有流向分解者和通过呼吸作用以热能散 失的能量
生产者
固定 来自陆
地的植
物残体 初级消
费者
摄入 初级消
费者
同化 初级消
费者呼
吸消耗
能量
(105 J·m －2·a－1) 90 42 84 13.5 3
C
A. 流经该生态系统的总能量为90×105 J·m－2·a－1
B. 该生态系统的生产者有15％的能量流入下一营养级
C. 初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量为10.5×105 J·m－2·a－1
D. 初级消费者粪便中的能量为70.5×105 J·m－2·a－1，该能量由初级消费者流向分解者
解析：该生态系统中的初级消费者以生产者和来自陆地的植物残体为食，由此可 知，流经该生态系统的总能量为生产者固定的太阳能和来自陆地的植物残体中的 能量，即90×105＋42×105＝132×105 J·m－2·a－1，A错误；表格中没有显示生 产者流入初级消费者的能量，因此无法计算生产者有多少能量流入下一营养级， B错误；初级消费者同化量为13.5×105 J·m－2·a－1，初级消费者呼吸消耗能量为 3×105 J·m－2·a－1，因此初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量＝同化量－呼 吸消耗量＝10.5×105 J·m－2·a－1，C正确；初级消费者摄入量包括粪便量和同化 量，同化量又包括呼吸作用以热能形式散失的能量和用于生长、发育和繁殖的能 量，生长、发育和繁殖的能量又分为流向下一营养级的能量和被分解者利用的能 量以及未被利用的，因此初级消费者粪便中的能量不是由初级消费者流向分解者 的，而是上一营养级流向分解者的能量，D错误。
解题方法
有关生态系统能量流动的两个误区
（1）生产者固定的能量只能是太阳能 ( )
解析：生产者固定能量的方式有光合作用和化能合成作用，光合作用利用的能量是太 阳能，但化能合成作用利用的是化学能，因此生产者固定的能量是太阳能或化学能。
（2）生产者固定的能量除用于自身呼吸外，其余均流入下一个营养级
解析：生产者固定的能量的去向：自身呼吸消耗、流向下一营养级、流向分解者、未 被利用。( )
×
×
CD
注：植物所固定的太阳能或所制造的有机物质称为初级生产量，其包括净初级生产量 和自身呼吸消耗的能量。
A. E是太阳照射到生态系统的能量
B. E2属于未被利用的能量
C. E3占净初级生产量的36％
D. E3的产生过程是物质循环的必要环节
解析：E是生产者固定的太阳能，A错误；E2属于呼吸作用散失的热能，B错误；E3 占净初级生产量的18×1010÷(50×1010)×100％＝36％，C正确；E3的产生过程是依靠 分解者的分解作用实现的，是物质循环的必要环节，D正确。
分步推理 找答案： 是分解者分解枯枝落叶和倒木释放的能量，是物质循环的必 要环节，由以上可以推断D 。
E3
正确
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
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。
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
C
解析：杂食动物既会取食植物，又会捕食动物，如果取食植物，就是第二营养级，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同种动物可能会处于不 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。
溯源教材 找答案：次级消费者在食物链中属于第 营养级，由以上可以推断 C 。
三
错误
A. 若为某高山不同海拔的群落，Ⅲ为阔叶林，则Ⅱ可为针叶林
B. 若为能量金字塔，则Ⅲ流向Ⅱ的能量大于Ⅱ流向Ⅰ的能量
C. 若为某难降解化合物在生物体内的富集程度，则Ⅲ为最高营养级
D. 若为种群增长型年龄结构，则Ⅰ为幼年个体数，Ⅲ为老年个体数
D
解析：随着海拔的升高，温度下降，从而导致植被的不同，若为某高山不同海拔的群 落，Ⅲ为阔叶林，则Ⅱ可为针叶林，A正确；能量流动具有单向流动逐级递减的特 点，因此Ⅲ为第一营养级(能量最多)，Ⅱ为第二营养级(能量次之)，Ⅰ为第三营养级(能 量最少)，Ⅲ流向Ⅱ的能量大于Ⅱ流向Ⅰ的能量，B正确；生物富集是指生物体从周围环 境吸收、积蓄某种元素或难以降解的化合物，使其在机体内浓度超过环境浓度的现 象，营养级越高难降解的化合物含量越高，因此Ⅲ是最高营养级，C正确；增长型年 龄结构中，幼年占比多，老年占比少，因此Ⅲ为幼年个体数，Ⅰ为老年个体数，D错 误。故选D。
考点2 能量流动相关的模型及计算
1. 理解常考的两种能量流动模型
(1)第二营养级的能量流动过程模型
A基础知识重点疑难
(2)“拼图法”分析能量流动过程
笔记：图中W1、D1指相应营养级的同化量，B1、B2指相应营养级中未利用的能量， W1＝A1＋B1＋C1＋D1＝A1＋B1＋C1＋A2＋B2＋C2＋D2，D1＝A2＋B2＋C2＋D2
2. 能量流动相关的计算
(1)能量传递效率的相关“最值”计算：若题干中未做具体说明，则一般认为能量传递 的最低效率为10％，最高效率为20％。
①在食物链A→B→C→D中，则有：
②在食物网中则有：
(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，若A→B、 B→C、C→D的能量传递效率分别为a％、b％、c％，A的能量为M，则D获得的能 量为M×a％×b％×c％。
(3)具有人工能量输入的能量传递效率计算。人为输入到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。如求第二营养级至第三营养级 传递效率时，应为第三营养级从第二营养级同化的能量(不包括人工输入到第三营养级 的能量)/第二营养级的同化量(包括人工输入到第二营养级的能量)×100％。
B拆解真题情境推理
[情境推理]
(1)图中若生产者的生产量保持不变，人的食物构成中，取食牛的比例由1/4调整 为1/2，则人的量是原来的 倍。(能量传递效率按10％计算，结果精确到小数 点后两位)
提示：(1)0.59
(2)大象是植食性动物，有一种蜣螂专以象粪为食，设大象在某段时间所同化的能量为 107，那么这部分能量可流入蜣螂体内的约有 。
提示：(2)0
(3)科研人员针对太湖底栖动物中的优势种椭圆萝卜螺的能量收支进行了相应研究，结 果如下表所示。椭圆萝卜螺同化的能量为 (kJ·m－2·a－1)。
动物
名称 能量/(kJ·m－2·a－1)
摄入食物中所含的能量 用于生长、发育和繁
殖的能量 呼吸作用
散失的
能量 粪便中
的能量
椭圆
萝卜 螺 516 15 231 270
提示：(3)246
C升华思维实战演练
与能量流动相关的计算
A. “生产者→M→N”表示一条食物链
B. 遗体残骸中的能量全部流向分解者
C. 由M到N的能量传递效率约是6.3％
D. 流经该生态系统的总能量为9 834 kJ/(m2·a)
C
解析：由于图中生产者和M、N表示不同的营养级，每个营养级中包含不同的生物， 因此“生产者→M→N”不是表示一条食物链，而可能是多条食物链，A错误；由图分 析可知，遗体残骸中的能量有一部分流向M营养级，B错误；由M到N的能量传递效率 为386÷(3 281＋2 826)×100％≈6.3％，C正确；流经该生态系统的总能量是生产者固 定的能量，由图可知，生产者固定的能量为6 553＋3 281＋6 561＝16 395 kJ/(m2·a)，D 错误。
溯源教材 找答案：每个营养级中可含有 (一种，多种)生物。故“生产者 →M→N”不仅表示一条食物链，可能是多条食物链，由以上可以推断A 。
多种
错误
甲 乙
注：图甲中的草指某一种草，假定该生态系统中只有图示这一条简单的食物链。
A. 图甲中草到兔的能量传递效率为(②/①)×100％
B. 能量W1＝A1＋B1＋C1＋D1
C. 兔通过呼吸作用释放的能量均以热能的形式散失
D. 兔流向分解者的能量包括兔的遗体和粪便中的能量
B
解析：分析图甲：①表示兔的摄入量，②表示狐的摄入量，③表示兔粪便中的能量， ④表示兔流向分解者的能量，⑤表示兔通过呼吸作用散失的能量。分析图乙：W1为兔 的同化量，A1为兔呼吸作用散失的能量，C1为兔流向分解者的能量，D1为兔流向下一 营养级的能量，B1为未利用的能量。兔的同化量为①－③，草的同化量未知，A错 误；图乙中W1为兔的同化量，W1＝A1＋B1＋C1＋D1，B正确；兔通过呼吸作用释放 的能量一部分转化为热能，一部分转化为ATP中的化学能用于多项生命活动，C错 误；兔粪便中的能量不属于兔同化的能量，而是属于上一营养级的能量，D错误。
C
A. 该生态系统中植物固定的能量等于它们呼吸作用消耗的能量、用于自身生长、发育 和繁殖的能量和流入分解者的能量之和
B. 动植物尸体被微生物分解后被植物吸收可以实现能量的循环利用
C. 如果能量传递效率为10％，改变取食比例后可供养的人口数约是原来的1.96倍
D. 在人为干预下，能量在第二营养级到第三营养级之间的传递效率约为17.9％
解析：A项错误：植物的同化量(固定量)等于呼吸作用消耗的能量与用于自身生长、发 育和繁殖的能量之和，用于自身生长、发育和繁殖的能量最终有两个去向(被分解者分 解和流向下一营养级)。B项错误：物质可以循环利用，但是能量是单向流动、逐级递 减的。C项正确：设取食比例为1∶1时一定人口需要的能量为a，则需植物的能量＝ 0.5a÷10％÷10％＋0.5a÷10％＝55a，调整取食结构后，需要植物的能量＝ 0.2a÷10％÷10％＋0.8a÷10％＝28a，则调整取食结构后，可供养的人口数量约是 原来的55a÷28a≈1.96倍。D项错误：能量在第二营养级到第三营养级之间的传递效 率＝第三营养级的同化量÷第二营养级的同化量×100％＝(14＋2－9－4－0.5)÷(14＋ 2)×100％≈15.6％。
剖析题眼 找答案：生态系统中能量 流动、逐级 ，不循环，由以上可 以推断B 。
单向
递减
错误
