新人教高中生物必修三专题5.2 生态系统的能量流动

第5章
生态系统及其稳定性
第2节
生态系统的能量流动
1．能量流动的概念：生态系统中能量的________、传递、________和散失的过程。
2．能量流动的过程：
（1）输入
能量________________。
输入生物：________________。
主要方式：________________。
主要能量转化：光能转化为________________。
（2）传递
①传递途径：________________________________。
②传递过程（如图所示）
（3）转化（以第一营养级为例）
①用于自身的________。
②用于________________等生命活动，储存在植物体的________中。
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。
（4）散失：通过呼吸作用以________的形式散失。
3．能量流动的特点
（1）单向流动：沿食物链由低营养级流向高营养级，不可________，也不能________。
（2）逐级递减：能量在沿食物链流动的过程中是________的，传递效率大约为________。
4．能量金字塔：
（1）能量金字塔的概念：将单位时间内各个________所得到的能量数值，由________绘制成图，可形成一个金字塔图形。
（2）能量金字塔中的营养级：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________。生态系统中的能量流动一般不超过________个营养级。
5．研究能量流动的实践意义：
（1）帮助人们科学规划、设计________，使能量得到________的利用。
（2）帮助人们合理地调整生态系统中的________关系，使能量________地流向对人类最有益的部分。
【课前小测】
1．判断正误：流经生态系统的总能量是照射在生产者上的太阳能。
2．判断正误：流经第二营养级的总能量是指次级消费者摄入到体内的能量。
3．判断正误：沼气池中的沼渣、沼液作为肥料还田，使能量能够循环利用。
4．判断正误：人们多吃肉食比多吃素食消耗的粮食总量更多。学科
网
5．判断正误：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。
6．判断正误：“桑基鱼塘”实现了能量的多级利用，提高了能量的传递效率。
1．输入
转化
2．（1）太阳能
生产者
光合作用
化学能
（2）①食物链和食物网
②生产者
分解者
（3）①呼吸作用
②生长、发育和繁殖
有机物
a．分解者
b．第二
（4）热能
3．（1）逆转
循环流动
（2）逐级减少
10% 20%
4．（1）营养级
低到髙
升高
减少
（2）越多
4 5
5．（1）人工生态系统
最有效
（2）能量流动
持续高效
【课前小测】
1．
提示：流经生态系统的总能量是生产者所固定的太阳能，而不是照射在生产者上的太阳能。
2．
提示：第二营养级是指初级消费者，因此流经第二营养级的总能量是指被初级消费者所同化的能量，而不是被次级消费者摄入到体内的能量。
3．
提示：沼渣、沼液作为肥料还田，能够为生产者提供矿质元素，而能量是以有机物的形式存在的，不能提供给生产者。能量是不能循环利用的。
4．
提示：生态系统能量传递具有逐级递减的特点，吃肉时人所处的营养级比吃素食时高，因此能量消耗多，消耗的粮食多。
5．
提示：由于在各营养级中都会有生物的呼吸作用存在，
通过呼吸作用，部分能量会以热能的形式散失，因此研究能量流动，可调整能量流动关系，使生产者固定的能量尽可能多地流向对人类最有益的部分，但是做不到全部流向人类。
6．
提示：“桑基鱼塘”实现了能量的多级利用，提高了能量的利用率，而不是传递效率。
一、能量流动的过程
（1）概念理解
—

—

—太阳能→有机物中的化学能→热能

—
（2）流动过程
①能量流动的渠道是食物链和食物网。
②能量散失的途径是呼吸作用（代谢过程）。
③流动过程中能量的转化是太阳能→有机物中的化学能→热能。
1．下图为某生态系统食物网简图，若E生物种群总能量为7.1
l09kJ，B生物种群总能量为2.3
108
kJ，从理论上计算，A贮存的总能量最少为
A．7.1
108
kJ
B．4.8
107kJ
C．5.95
107
kJ
D．2.3
107kJ
【参考答案】B
2．如图是某湖泊生态系统能量流动的定量分析（图中所示数值的单位是J/（cm2 a）），G为植物，H为植食性动物，C为肉食性动物，以下相关叙述不正确的是
A．与该生态系统稳定性密切相关的是图中G、H和C所形成的营养结构
B．由G到H的能量传递效率为13.51%
C．从生态学的观点来看，G、H和C所包含的所有生物构成生物群落
D．H包括多种动物，它们之间的需求相似构成竞争关系
【参考答案】C
二、能量流动的特点及意义
（1）能量传递效率是指相邻两个营养级之间同化量的比值。相邻营养级之间的传递效率一般为10%～20%，若将单位时间内各个营养级所得到的能量数值由低到高可绘成能量金字塔。
（2）能量流动的特点：单向流动、逐级递减。
（3）研究意义
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。
3．如图为某一生态系统的能量金字塔，其中I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别代表不同的营养级，E1、E2代表能量的形式。下列叙述不正确的是
A．图中各营养级获得能量的方式并不完全相同
B．图示生态系统的食物链不只一条
C．在农业生产中，要设法提高相邻营养级的能量传递效率
D．E1主要为太阳能，E2为热能
【参考答案】C
1．农民在农田里除草的最终目的是调整
A．作物和杂草间的关系
B．生态系统的物质循环
C．生态系统的能量流动
D．水和肥料的使用效率
2．生态系统的能量流动过程包括
①能量输入
②能量传递
③能量储存
④能量转化
⑤能量散失
A．①②③④
B．①②④
C．①②④⑤
D．①③④⑤
3．在由草、兔、狐组成的一条食物链中，兔经同化作用所获得的能量，其去向不包括
A．通过兔子细胞呼吸释放的能量
B．通过兔子的粪便流入到分解者体内的能量
C．通过狐的粪便流入到分解者体内的能量
D．流入到狐体内的能量
4．人们常用能量金字塔来说明生态系统中哪两者之间的关系
A．能量与营养级
B．能量与个体大小
C．能量与个体数量
D．能量与生物代谢类型
5．如图为生态系统能量流动示意图。如不考虑未被利用的能量，则下列等式和不等式中不可能成立的是
A．A＞B2+C2+D2
B．A=F+B1+C1+D1+E1
C．B1＞C1＞D1＞E1
D．C3=B2（80%～
90%）
6．如图所示食物网中，E是生产者，共含有7.1109
kJ的能量，B的总能量为2.3108
kJ，从理论上计算A最多获得的能量是
A．2.84108
kJ
B．2.38108
kJ
C．1.41109
kJ
D．3.05108
kJ
7．如图为一个草原生态系统的食物链，E1、E2、E3、E4分别表示流入牧草、昆虫、食虫鸟、鹰的能量，下列说法不正确的是
A．这些生物形成的数量金字塔与能量金字塔基本一致
B．（10%）3≤E4/E1≤（20%）3
C．牧草的大部分能量流向了昆虫
D．捕食关系对维持群落的稳定有重要作用
8．如图为某生态系统的能量流动图解，图中数字为能量数值，单位为kcal/（m2 a）。据图分析下列叙述不正确的是
A．流经该生态系统的总能量值为20
810kcal/（m2 a）
B．第二营养级到第三营养级的能量传递效率约为11.3%
C．该生态系统能量的输出都是通过各营养级的细胞呼吸实现的
D．据能量输入和输出分析，该生态系统的群落还没有演替到相对稳定的阶段
9．某放牧草地有一些占地约1m2的石头。有人于石头不同距离处，调查了蜥蝎个体数、蝗虫种群密度和植物生物量（干重），结果见下图。下列叙述错误的是
A．随着蝗虫种群密度的增大，植物之间的竞争将会加剧
B．蜥蝎活动地点离石头越远，被天敌捕食的风险就越大
C．距石头的远近是引起该群落水平结构变化的重要因素
D．草地上放置适量石头，有利于能量流向对人类有益的部分
10．下图是同学们绘制的某地区农业生态系统的结构模式图，同学们关于该农业生态系统的分析，正确的是
A．大豆和玉米通过光合作用固定的能量就是流经该农业生态系统的总能量
B．通过多途径利用农作物实现了对能量的多级利用，提高了能量在各营养级之间的传递效率
C．把仍含有能量的沼渣、沼液作为肥料还田，说明生态系统中能量也能够循环利用
D．沼气池中的微生物是该生态系统分解者的一部分，对提高该生态系统的能量利用率起到重要作用
11．某同学绘制了如图所示的能量流动图解（其中W1为生产者固定的太阳能），下列叙述中不正确的是
A．生产者固定的总能量可表示为（A1＋B1＋C1＋A2＋B2＋C2＋D2）
B．由第一营养级到第二营养级的能量传递效率为D1/W1
C．流入初级消费者的能量为（A2＋B2＋C2）
D．图解表明能量流动的特点是单向流动、逐级递减
12．如图是某一生态系统中部分生物的食物关系、能量关系及碳循环示意图。请据图问答问题。
（1）图Ⅱ能量金字塔中营养级①对应图Ⅰ的______________，③对应图I中的__________。如果大量捕杀丙，则甲的数量在较长一段时间内的变化是_____________。
（2）甲种群在C点处的年龄组成类型是______________，AB段种群数量下降的原因是：
①_____________________________________________；
②_____________________________________________。
（3）若图Ⅲ中的生产者有5
000
kg，按能量流动的最大传递效率计算，位于第三营养级的生物可能增重___________kg。
13．（2016·新课标全国卷Ⅲ）我国谚语中的“螳螂捕蝉，黄雀在后”体现了食物链的原理。若鹰迁入了蝉、螳螂和黄雀所在的树林中，捕食黄雀并栖息于林中。下列叙述正确的是
A．鹰的迁入增加了该树林中蝉及其天敌的数量
B．该生态系统中细菌产生的能量可流向生产者
C．鹰的迁入增加了该生态系统能量消耗的环节
D．鹰的迁入增加了该生态系统能量流动的方向
14．（2016·天津卷）在丝瓜地生态系统中，丝瓜、昆虫甲、昆虫乙存在捕食关系。下图为某年度调查甲、乙两种昆虫种群数量变化的结果。下列叙述正确的是
A．该丝瓜地的碳循环在丝瓜、昆虫与无机环境之间完成
B．依据随机取样原则统计成虫数量可计算出昆虫种群密度
C．乙与甲的数量比值代表两种昆虫间的能量传递效率
D．乙数量的增加会减少甲种群对丝瓜的摄食量
15．（·福建卷）下图为某人工鱼塘食物网及其能量传递示意图（图中数字为能量数值，单位是J.m-2.a-1）。下列叙述正确的是
A．该食物网中最高营养级为第六营养级
B．该食物网中第一到第二营养级的能量传递效率为25%
C．太阳鱼呼吸作用消耗的能量为1357J.m-2.a-1
D．该食物网中的生物与无机环境共同构成一个生态系统
16．（·海南卷）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．分解者所需的能量可来自各营养级生物所储存的能量
C．生态系统维持正常功能需要不断得到来自系统外的能量
D．生产者固定的能量除用于自身呼吸外，其余均流入下一营养级
17．（·福建卷）如图为某人工鱼塘食物网及其能量传递示意图（图中数字为能量数值，单位是J·m－2·a－1），下列叙述正确的是
A．该食物网中最高营养级为第六营养级
B．该食物网中第一到第二营养级的能量传递效率为25%
C．太阳鱼呼吸作用消耗的能量为1
357
J·m－2·a－1
D．该食物网中的生物与无机环境共同构成一个生态系统
18．（2017 海南卷）回答下列与生态系统稳定性有关的问题：
（1）生态系统的稳定性是指______________。
（2）在广袤的非洲草原上，食草动物如同“割草机”一样，通过迁徙在不同的草场上采食，这一现象年复一年地进行着，然而食草动物所处的草原生态系统却表现出了稳定性，这是由于该生态系统具有_____________________。
（3）草→蚱蜢→青蛙→蛇→鹰是草原生态系统的一条食物链，在这条食物链中，次级消费者是_____，在生态系统中消费者的作用有_______（答出两点即可）。
1．【答案】C
2．【答案】C
【解析】生态系统的能量流动过程是指生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。
3．【答案】B
【解析】兔子的粪便中的能量属于草同化的能量。故选B。
4．【答案】A
【解析】能量金字塔是将单位时间内各个营养级所得到的能量数值，由低到高绘制而成的图形，A项正确。
5．【答案】D
【解析】由图可知，A为生产者固定的能量，是流经生态系统的总能量，B2为初级消费者同化的能量，C2为次级消费者同化的能量，D2为三级消费者同化的能量，A＞B2+C2+D2，
A项正确；
A为流经生态系统的总能量，而输出的能量有F、B1、C1、D1、E1，生态系统的能量输入和输出是平衡的，A＝F+B1+C1+D1+E1，B项正确；B1、C1、D1、E1分别表示第一、第二、第三和第四营养级生物自身呼吸消耗的能量，应逐级减少，故B1＞C1＞D1＞E1，C项正确；C2为次级消费者同化的能量，为B2的10%～20%，即C2＝B2（10%～20%），C1为初级消费者自身呼吸消耗的能量，C3为初级消费者流入分解者的能量，而B2＝C1+
C2+
C3＝C1+
B2（10%～20%）+
C3，故C3＜B2（80%～90%），D项错误。
6．【答案】B
7．【答案】C
【解析】一般而言，营养级越高，该营养级的能量越少，生物数量也越少；能量的传递效率在10% 20%之间，因此鹰从牧草处获得的能量最多为（20%）3E1]，最少为（10%）3E1]；牧草传递给昆虫的能量最多为20%；各种生物之间的捕食和被捕食关系（相互制约），使生物数量不会有明显变化，因此捕食关系对维持群落的稳定有重要作用。
8．【答案】C
【解析】流经该生态系统的总能量是生产者即第一营养级固定的太阳能总量，所以流经该生态系统的总能量值为20
810kcal/（m2 a），A正确；第二到第三营养级的传递效率应为380÷3
370100%=11.3%，B正确；生态系统能量的输出是通过细胞呼吸实现的，也包含分解者的呼吸作用，C错误；由于该生态系统输入的总能量为20810kcal/（m2 a），输出的总能量为11
980+1
890+316+13+4
600=18
799kcal/（m2 a），输入能量大于输出能量，故该生态系统没有演替到相对稳定阶段，D正确。
9．【答案】A
【解析】随着蝗虫种群密度的增大，禾草植物和非禾草植物的生物量均在减少，两者之间的竞争将会降低，A错误；蜥蝎活动地点离石头越远，越不利于躲避天敌，被天敌捕食的风险就越大，B正确；据图中数据可知，随距石头的距离不同，生物分布也不同，因此，距石头的远近是引起该群落水平结构变化的重要因素，C正确；草地上放置适量石头，可有效降低蝗虫的数量，有利于能量流向对人类有益的部分，D正确。
10．【答案】D
11．【答案】C
【解析】分析题图可知，图示为某同学绘制的某生态系统的能量流动图解，其中A1、A2表示呼吸作用散失的能量；B1、B2表示未被利用的能量；C1、C2表示被分解者利用的能量；D1、D2表示流向下一个营养级的能量。生产者固定的总能量可表示为：A1＋B1＋C1＋D1，A正确；W1为生产者固定的太阳能，D1为第二营养级的同化量，因此由第一营养级到第二营养级的能量传递效率为D1/W1，B正确；流入初级消费者的能量是D1，即A2＋B2＋C2＋D2，C错误；图示表明能量流动的特点是单向流动，逐级递减，D正确。
12．【答案】（1）丁
甲
先增加后减少最后稳定
（2）增长型
①甲捕食的乙数量下降，食物不足
②甲的天敌丙数量增多
（3）200
【解析】（1）由图I的能量相对值及变化规律可推出食物关系为丁→乙→甲→丙；如果大量捕杀丙，在短期内甲由于缺少天敌，其数量会增加，后由于环境条件的限制，种内斗争加剧，数量下降，最后维持在一定水平。（2）C点处，
甲种群数量增加，该处的年龄组成类型应该是增长型。（3）图Ⅲ中的食物链为A→D→E，其中生产者有5000kg，按能量流动的最大传递效率20%计算，位于第三营养级的生物可能增重：5
00020%20%=200（kg）。
【名师点睛】能量流动的最值计算规律
（1）在食物链中：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%，则：
（2）在食物网中
①在能量分配比例未知时计算某一生物获得的最多（或最少）的能量计算
②在能量分配比例和能量传递效率已知时的能量计算
对于食物网中能量流动的计算，先根据题意写出相应的食物链并根据各营养级之间的传递效率，按照从不同食物链获得的比例分别进行计算，再将各条食物链中的值相加即可。
13．【答案】C
【考点定位】生态系统的结构和功能
【名师点睛】1．生态系统能量流动过程
起点
生产者
源头
光能
能量输入
相关生理过程
光合作用
总能量
生产者固定的太阳能总量
能量的传递
传递载体：有机物
传递渠道：沿食物链和食物网
能量的散失
相关生理过程
细胞呼吸
形式
热能
能量流动特点
①逐级递减；②单向流动
2．生态系统结构与功能知识小结
①生态系统中的物质和能量是沿着食物链和食物网进行的。
②能量在流动过程中是逐级递减的，在食物链中，营养级越高，获得的能量越少，所包括的动物数量越少。
③在食物网中，如果某一动物的天敌消失，则这一动物在一定时间内数量会明显增多，当增多到一定数量后，由于食物不足，则其数量又会减少。
④生物在生态系统中食性越单一，生存的稳定性越小。
14．【答案】D
【名师点睛】本题考查种群密度的调查方法、生态系统的物质循环和能量传递效率的概念和食物链中生物数量的变化。属于容易题。解答本题的关键是明确物质循环和能量传递效率的概念。本题易错选B，错因在于未能正确理解种群概念。
15．【答案】B
【考点定位】生态系统的概念、结构和能量流动
【名师点睛】本题以实例——人工鱼塘生态系统的能量流动变式图解，考查学生对生态系统概念的理解、生态系统结构和能量流动的相关知识的掌握情况，旨在考查学生的识图能力和对相关知识的理解能力。学生解决本题一方面要细心，另一方面要靠掌握的准确而全面的知识，如每一营养级能量流向分配情况等。
16．【答案】D
【解析】生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程，称为生态系统的能量流动，A正确；分解者能将动植物遗体和动物的排遗物分解成无机物，动物和植物构成食物链和食物网，所以分解者所需的能量来自各营养级生物储存的能量，B正确；地球上几乎所有的生态系统所需的能量都来源于太阳光能，通过生产者的固定使能量流入生态系统，经过食物链和食物网能量逐渐散失，不能重复利用，所以需要不断得到来自系统外的能量，C正确；生产者固定的能量，去向有自身的呼吸，流入下一营养级，残枝败叶流向分解者，D错误。
17．【答案】B
18．【答案】（1）生态系统所具有的保持或恢复自身结构和功能相对稳定的能力。
（2）自我调节的能力
（3）青蛙
消费者是实现生态系统物质循环和能量流动的重要环节；调节种间关系；维持种群和生态系统的稳定性
【解析】（1）生态系统所具有的保持或恢复自身结构和功能相对稳定的能力是生态系统的稳定性。
（2）生态系统自身具有的自我调节能力能够维持生态系统稳定性。
（3）次级消费者是青蛙。消费者是能够促进生态系统物质循环和能量流动；调节种间关系；帮助植物传粉和传播种子；维持种群和生态系统的稳定性。
【考点定位】生态系统稳定性。
【名师点睛】理解生态系统稳定性和及其调节机制是解题关键。