第2節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動能量流動的概念和過程輸入自主梳理傳遞轉化散失呼吸作用分解者呼吸作用分解者呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用生產(chǎn)者初級次級三級呼吸作用(1)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動指能量的輸入和散失過程。()提示

生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、傳遞、轉化和散失的過程,稱為生態(tài)系統(tǒng)的能量流動。(2)地球上幾乎所有的生態(tài)系統(tǒng)所需要的能量都來自太陽。()(3)初級消費者糞便中的能量屬于生產(chǎn)者同化的能量。()(4)初級消費者攝入的能量全部轉化為自身的能量，儲存在有機物中。()提示

攝入量減去糞便量才是同化量?！痢獭獭羀應用示例]

下列有關生態(tài)系統(tǒng)能量流動的描述正確的是(

)A.生態(tài)系統(tǒng)中的能量輸入特指綠色植物的光合作用B.生態(tài)系統(tǒng)中的能量傳遞特指不同生物通過捕食關系傳遞能量C.生態(tài)系統(tǒng)中的能量轉化是指細胞呼吸分解有機物合成ATP及釋放熱能D.生態(tài)系統(tǒng)中的能量最終以呼吸作用產(chǎn)生熱能的形式散失出去解析生態(tài)系統(tǒng)中的能量輸入包括植物光合作用和化能合成細菌的化能合成作用，A錯誤；在生態(tài)系統(tǒng)中，不同生物之間可通過捕食、寄生等關系進行能量的傳遞，B錯誤；生態(tài)系統(tǒng)中能量轉化包括光合作用中將光能轉化為化學能，細胞呼吸中將有機物中的化學能轉化為ATP中的活躍化學能,但不包括細胞呼吸釋放熱能，C錯誤。答案D[對點小練]

在由“草→鼠→狐”組成的一條食物鏈中，鼠經(jīng)同化作用所獲得的能量，其去向不包括(

)A.通過鼠呼吸作用釋放的能量

B.通過鼠的糞便流入分解者體內(nèi)C.通過狐的糞便流入分解者體內(nèi)

D.流入狐體內(nèi)并被同化的能量解析鼠為第二營養(yǎng)級，同化的能量一部分通過呼吸作用以熱能的形式散失；其余的用于生長發(fā)育和繁殖等生命活動，其中一部分以遺體殘骸的形式被分解者利用，一部分被狐攝入。被狐攝入的能量中一部分以糞便的形式被分解者利用，剩下的被狐所同化；由于鼠的同化量等于攝入的能量減去糞便中的能量，因此鼠的糞便中的能量屬于草的同化量。答案B素養(yǎng)提升科學思維——能量流經(jīng)一個營養(yǎng)級(如第二營養(yǎng)級)的過程分析如圖表示能量流經(jīng)第二營養(yǎng)級示意圖，請據(jù)圖思考下列問題：(1)攝入量(a)和糞便量(c)、初級消費者的同化量(b)之間具有怎樣的等量關系？提示

攝入量＝糞便量＋同化量。(2)初級消費者的糞便中的能量屬于哪個營養(yǎng)級的能量？第三營養(yǎng)級的糞便中的能量呢？提示

初級消費者的糞便中的能量屬于第一營養(yǎng)級的能量，第三營養(yǎng)級的糞便中的能量屬于第二營養(yǎng)級的能量。(3)初級消費者同化的能量又有幾個流向？提示

三個：自身呼吸作用散失的熱能、遺體殘骸被分解者分解的能量和流入下一個營養(yǎng)級的能量。[應用示例]

如圖是該生態(tài)系統(tǒng)中能量流向物種甲后發(fā)生的一系列變化示意圖，下列有關敘述正確的是(

)A.B表示物種甲同化的能量

B.E表示物種甲呼吸散失的能量C.C表示物種甲流向分解者的能量

D.A中的能量包括物種甲糞便中的能量解析分析物種甲的能量去路可知，A表示物種甲同化的能量，B表示物種甲用于自身生長發(fā)育、繁殖等生命活動所需的能量，C中還包括物種甲糞便中的能量，D表示分解者通過呼吸作用散失的能量，E表示物種甲通過呼吸作用散失的能量。物種甲糞便中的能量屬于甲上一個營養(yǎng)級的同化量。答案B[對點小練]

如圖表示初級消費者能量流動的部分過程，括號中的數(shù)值表示能量，初級消費者呼吸散失的能量為b，下列說法正確的是(

)A.應在B處加上標有呼吸作用的箭頭

B.初級消費者同化的能量為n－aC.次級消費者攝入的能量為n－a－b D.B為初級消費者所同化的總能量解析圖中A表示初級消費者同化的能量，B表示用于生長發(fā)育和繁殖等生命活動所需的能量，應在A處加上標有呼吸作用的箭頭，A錯誤；初級消費者同化的能量為n－a，B正確；B處能量為n－a－b，其中部分能量被分解者分解利用，還有部分能量流入下一營養(yǎng)級，因此，被次級消費者攝入的能量小于(n－a－b)，C、D錯誤。答案B聯(lián)想質疑★遇到這種情況，單從能量流動方向來講，應該先吃雞后吃玉米。第二營養(yǎng)級的同化量有哪些去路？提示

①自身呼吸作用散失的熱能；②隨著遺體殘骸被分解者分解釋放的能量；③流入下一營養(yǎng)級的能量。其中②和③的和，又稱為用于第二營養(yǎng)級生長、發(fā)育和繁殖的能量?！锬芰康妮斎?、傳遞、轉化和散失的含義①不同點：某一營養(yǎng)級的糞便量，不屬于該營養(yǎng)級的同化量，而是屬于其上一營養(yǎng)級的同化量；某一營養(yǎng)級的遺體殘骸(枯枝敗葉)量，屬于該營養(yǎng)級的同化量；②相同點：糞便和遺體殘骸(枯枝敗葉)中的能量，最終都流向分解者。糞便量與遺體殘骸(或枯枝敗葉)量的比較能量流動的特點、研究意義及生態(tài)金字塔低自主梳理1.能量流動的特點高自然選擇熱能呼吸消耗分解者2.生態(tài)金字塔所得到的能量上窄下寬生物個體數(shù)目生物個體的數(shù)量上窄下寬上寬下窄小大3.研究能量流動的實踐意義提醒數(shù)量金字塔和生物量金字塔一般也都是上窄下寬的正金字塔，但極少數(shù)特殊情況下會出現(xiàn)上寬下窄的倒置金字塔。時間空間間作套種多層育苗空間和資源能量流動關系持續(xù)高效(1)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動是逐級遞減的，原因是一個營養(yǎng)級同化的能量只有一部分流入下一個營養(yǎng)級。()(2)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動是單向的，原因是一個營養(yǎng)級呼吸散失的能量不能被生產(chǎn)者再同化，以及捕食關系是不可逆的。()(3)由于能量在流動的過程中逐級遞減，所以營養(yǎng)級越高，該營養(yǎng)級的總能量及生物的數(shù)量就會越少。()提示

雖然較高營養(yǎng)級所能利用的能量較少，但有時較高營養(yǎng)級的生物個體體積較小時，較高營養(yǎng)級的生物數(shù)量會較多，如一棵大樹和昆蟲。√√×(4)沼渣還田可以實現(xiàn)對能量的多級利用，從而提高生態(tài)系統(tǒng)的能量傳遞效率。()提示

沼渣還田可以實現(xiàn)對能量的多級利用，從而大大提高能量的利用率，但是不能提高生態(tài)系統(tǒng)的能量傳遞效率。(5)生態(tài)金字塔都呈上窄下寬的金字塔形。()提示

數(shù)量金字塔有時候會出現(xiàn)上寬下窄的倒置金字塔?！痢羀應用示例]

(2019·全國卷Ⅱ，6)如果食物鏈上各營養(yǎng)級均以生物個體的數(shù)量來表示，并以食物鏈起點的生物個體數(shù)作底層來繪制數(shù)量金字塔，則只有兩個營養(yǎng)級的夏季草原生態(tài)系統(tǒng)(假設第一營養(yǎng)級是牧草，第二營養(yǎng)級是羊)和森林生態(tài)系統(tǒng)(假設第一營養(yǎng)級是喬木，第二營養(yǎng)級是昆蟲)數(shù)量金字塔的形狀最可能是(

) A.前者為金字塔形，后者為倒金字塔形

B.前者為倒金字塔形，后者為金字塔形 C.前者為金字塔形，后者為金字塔形

D.前者為倒金字塔形，后者為倒金字塔形解析夏季草原生態(tài)系統(tǒng)中，作為第一營養(yǎng)級的牧草的個體數(shù)遠大于作為第二營養(yǎng)級的羊的個體數(shù)量，該生態(tài)系統(tǒng)數(shù)量金字塔的形狀最可能是金字塔形。而在森林生態(tài)系統(tǒng)中，作為第一營養(yǎng)級的喬木的一個個體上生活著大量的作為第二營養(yǎng)級的昆蟲個體，該生態(tài)系統(tǒng)數(shù)量金字塔的形狀最可能為倒金字塔形。答案A[對點小練]

(2014·海南·17)用各個營養(yǎng)級生物的能量、數(shù)量構建的金字塔分別稱為能量金字塔、數(shù)量金字塔。在某一櫟林中，第一營養(yǎng)級生物為櫟樹，第二營養(yǎng)級生物為昆蟲，第三營養(yǎng)級生物為蛙、蜥蜴和鳥，第四營養(yǎng)級生物為蛇。該櫟林數(shù)量金字塔的示意圖是(

)解析由于第一營養(yǎng)級生物櫟樹比第二營養(yǎng)級昆蟲個體體積大的多，所以數(shù)量金字塔的第一階和第二階會出現(xiàn)上寬下窄的倒金字塔。答案B【一題多變】(1)該櫟林能量金字塔的示意圖是(

)答案A(2)該櫟林生物量金字塔的示意圖是(

)答案A三種生態(tài)金字塔的比較素養(yǎng)提升科學思維——有關能量傳遞效率的計算(1)計算出相關種群之間的能量傳遞效率：能量傳遞效率(e)＝較高營養(yǎng)級的同化量/較低營養(yǎng)級的同化量×100%；(2)判斷各營養(yǎng)級之間的關系：①若10%≤e≤20%，則兩個種群是相鄰營養(yǎng)級；②若e?10%，則兩種群間至少隔了1個營養(yǎng)級；③若e?20%，則兩種群為同一營養(yǎng)級。(1)流經(jīng)自然生態(tài)系統(tǒng)的總能量等于其生產(chǎn)者固定的太陽能總和；(2)流經(jīng)人工生態(tài)系統(tǒng)的總能量等于人工投放的餌料中的能量和生產(chǎn)者固定的太陽能兩者的總和。[應用示例]

(2014·全國卷Ⅱ，31)某陸地生態(tài)系統(tǒng)中，除分解者外，僅有甲、乙、丙、丁、戊5個種群。調(diào)查得知，該生態(tài)系統(tǒng)有4個營養(yǎng)級，營養(yǎng)級之間的能量傳遞效率為10%～20%，且每個種群只處于一個營養(yǎng)級。一年內(nèi)輸入各種群的能量數(shù)值如下表所示，表中能量數(shù)值的單位相同。種群甲乙丙丁戊能量3.5612.8010.300.48226.50回答下列問題：(1)請畫出該生態(tài)系統(tǒng)中的食物網(wǎng)。(2)甲和乙的種間關系是________；種群丁是該生態(tài)系統(tǒng)生物組分中的________。解析(1)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動是逐級遞減的，傳遞效率為10%～20%，據(jù)表中能量值可以確定戊是第一營養(yǎng)級，乙和丙為第二營養(yǎng)級，甲為第三營養(yǎng)級，丁為第四營養(yǎng)級，進而確定食物網(wǎng)應該是：

。(2)由(1)中可知，甲和乙為捕食關系。在此食物網(wǎng)中戊是生產(chǎn)者，其他種群乙、丙、甲、丁均為消費者。答案(1)

(2)捕食消費者[對點小練]

甲、乙兩個水池中各有由5個物種構成的食物網(wǎng)，如圖所示，且這兩個水池的生態(tài)系統(tǒng)在沒有人為干擾的情況下均達到相對平衡狀態(tài)。請據(jù)圖回答下列問題：(1)每個水池生態(tài)系統(tǒng)中有________條食物鏈，流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的總能量來自________所固定的太陽能。(2)假如鯽魚的1/4食物來自綠藻，1/2來自輪蟲，且該系統(tǒng)能量從生產(chǎn)者到消費者的傳遞效率為10%，從消費者到消費者的能量傳遞效率為20%。如果鯽魚種群增加的能量為200kJ，那么其中來自綠藻和輪蟲的能量分別為________kJ和________kJ。解析(1)由圖可知，兩個水池中都有5條食物鏈，分別是：①綠藻→鯽魚，②綠藻→輪蟲→鯽魚，③綠藻→螺螄→鯽魚，④水草→螺螄→鯽魚，⑤水草→鯽魚。該生態(tài)系統(tǒng)的總能量來自生產(chǎn)者綠藻和水草所固定的太陽能。(2)鯽魚種群增加的能量為200kJ，其中1/4(50kJ)來自綠藻，1/2(100kJ)來自輪蟲，綠藻和輪蟲到鯽魚的傳遞效率分別為10%、20%，則來自綠藻和輪蟲的能量分別是50/10%＝500kJ、100/20%＝500kJ。答案(1)5綠藻和水草(2)500

500科學思維——能量流動過程圖解[應用示例]

(2019·江西南昌二中高二期末)如圖表示某草原生態(tài)系統(tǒng)中能量流動圖解，①～④表示相關過程能量流動量。下列有關敘述正確的是(

)A.①是流入該生態(tài)系統(tǒng)的總能量B.圖中②/①的比值代表草到兔的能量傳遞效率C.分解者獲得的能量最少

D.③和④分別屬于草和兔同化量的一部分解析①是兔這一營養(yǎng)級攝入的能量，流入該生態(tài)系統(tǒng)的總能量是草固定的太陽能總量，A錯誤；①和②均表示攝入量，所以②/①的比值不能代表第二營養(yǎng)級到第三營養(yǎng)級的能量傳遞效率，B錯誤；最后動植物尸體的能量全部流入分解者，分解者獲得的能量不是最少，C錯誤；③是兔食草后未吸收的殘渣中的能量，④是兔子的遺體殘骸，它們分別屬于草和兔同化量的一部分，D正確。答案D[對點小練]

(2019·石嘴山市第三中學高二期末)某同學繪制了如圖所示的能量流動圖解(其中W1為生產(chǎn)者固定的太陽能)，下列敘述中不正確的是(

)A.生產(chǎn)者固定的總能量可表示為(A1＋B1＋C1＋A2＋B2＋C2＋D2)B.由第一營養(yǎng)級到第二營養(yǎng)級的傳遞效率為(D1/W1)×100%C.流入初級消費者的能量為(A2＋B2＋C2)D.圖解表明能量流動特點是單向流動、逐級遞減解析生產(chǎn)者固定的總能量可表示為(A1＋B1＋C1＋D1)，A1呼吸作用消耗，B1未被利用，C1流向分解者，而D1＝A2＋B2＋C2＋D2是流入下一營養(yǎng)級的能量，A正確；由第一營養(yǎng)級到第二營養(yǎng)級的能量傳遞效率為D1/(A1＋B1＋C1＋D1)×100%＝D1/W1×100%，B正確；流入初級消費者的能量為D1＝(A2＋B2＋C2＋D2)，C錯誤；圖解表明能量流動的特點是單向流動、逐級遞減，D正確。答案C聯(lián)想質疑★能量沿營養(yǎng)級流動，逐級遞減★除掉菜園里的害蟲，減少白菜中流向害蟲的能量為什么生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動一般不超過5個營養(yǎng)級？提示

在一個生態(tài)系統(tǒng)中，營養(yǎng)級越多，在能量流動過程中消耗的能量就越多。能量的利用率：通常是流入人類中的能量占生產(chǎn)者能量的比值，或最高營養(yǎng)級的能量占生產(chǎn)者能量的比值，或考慮分解者的參與以實現(xiàn)能量的多級利用。在一個生態(tài)系統(tǒng)中，食物鏈越短能量的利用率就越高，同時生態(tài)系統(tǒng)中的生物種類越多，營養(yǎng)結構越復雜，能量的利用率就越高。在實際生產(chǎn)中，可以通過調(diào)整能量流動的方向，使能量流向對人類有益的部分，如田間除雜草，使光能更多的被作物固定；桑基魚塘中，桑葉由原來的脫落后被分解變?yōu)楝F(xiàn)在作為魚食等等，都最大限度的減少了能量的浪費，提高了能量的利用率。★數(shù)量金字塔的特例：從個體數(shù)量上來講，第二營養(yǎng)級(蟲)＞第三營養(yǎng)級(鳥)＞第一營養(yǎng)級(樹)。左圖中箭頭①指的是攝入量，③指的是糞便量，所以兔的同化量等于①－③；若沒有