資源簡介

(共93張PPT)
生態系統的能量流動
第52課時
1.分析生態系統中的能量在生物群落中單向流動并逐級遞減的規律。
2.舉例說明如何利用能量流動規律，使人們能夠更加科學、有效地利用生態系統中的資源。
3.解釋生態金字塔表征了食物網各營養級之間在個體數量、生物量和能量方面的關系。
4.活動：調查或探討一個校園、公園、農田、森林、濕地或池塘生態系統中的能量流動。
課標要求
考情分析
1.能量流動的過程及特點 2023·新課標·T33　2023·全國甲·T5　2022·北京·T19　2022·河北·T18
2022·湖北·T20　2022·遼寧·T19　2021·遼寧·T19　2021·全國甲·T31
2.能量流動的相關計算 2023·山東·T13　2022·湖北·T20　2021·山東·T24
3.能量流動的應用 2022·山東·T11　2022·湖南·T8　2022·湖北·T20　2021·福建·T6
4.生態金字塔分析 2022·天津·T13
內容索引
考點一　　生態系統的能量流動
考點二　　生態金字塔及研究能量流動的意義
課時精練
考點一
生態系統的能量流動
1.能量流動的概念
生態系統中能量的 的過程，稱為生態系統的能量流動。
輸入、傳遞、轉化和散失
太陽能
生產者
食物鏈和食物網
化學能
熱能
2.能量流動過程
(1)能量流經第一營養級的過程
光合
呼吸
熱能
生長、
發育和繁殖
分解者
(2)能量流經第二營養級的過程
由圖分析得到：
①初級消費者攝入量(a)＝初級消費者的同化量(b)＋ 。
②同化量(b)＝呼吸作用散失的能量(d)＋用于生長、發育和繁殖的能量(e)。
糞便量(c)
③用于生長、發育和繁殖的能量(e)＝遺體殘骸被分解者利用的能量(f)＋次級消費者攝入量(i)＋暫時未被利用的能量(j)。
提醒　①流入每一營養級的能量最終去向＝在呼吸作用中以熱能形式散失＋被下一營養級同化(最高營養級除外)＋被分解者利用。
②某營養級的糞便量不屬于該營養級的同化量，而屬于上一營養級流向分解者的能量，比如兔子吃草，兔子糞便中的能量屬于草流向分解者的能量。
③植物光合作用與同化量的關系：光合作用儲存的能量＝同化量，凈光合作用儲存的能量＝用于生長、發育和繁殖的能量(凈光合作用＝光合作用－呼吸作用)。
3.能量流動的特點
(1)單向流動
①方向：沿 由低營養級流向高營養級。
②特點：不可 ，也不能 。
(2)逐級遞減
①能量傳遞效率：相鄰兩個營養級間的能量傳遞效率為 。
②營養級數量：生態系統中的能量流動一般不超過 個營養級。
食物鏈
逆轉
循環流動
10%～20%
5
(1)每一營養級生物的同化量就是從上一營養級攝入的能量(　　)
×
提示　第一營養級生物的同化量一般是通過光合作用固定的太陽能，而第二營養級及以上營養級生物的同化量等于從上一營養級攝入的能量減去糞便中的能量。
(2)森林中生產者積累的有機物的能量總和即為輸入該生態系統的總能量(　　)
提示　輸入該生態系統的總能量包括生產者積累的有機物的能量和生產者在呼吸作用中以熱能形式散失的能量。
×
(3)越冬灰鶴糞便中的能量不屬于其同化量的一部分(2021·遼寧，19)(　　)
(4)果蔬等植物獲取的物質和能量主要來自有機肥(　　)
√
提示　果蔬等植物獲取的物質來自無機物，獲取的能量來自太陽能。
(5)在食物鏈中，營養級越高，其同化的能量越少，原因是其通過呼吸作用消耗的能量太多(　　)
×
×
提示　同化量少與呼吸消耗量無關，能量在沿食物鏈流動的過程中是逐級減少的，營養級越多，在能量流動過程中消耗的就越多。
(6)魚吃雜草，雜草同化能量中的10%～20%流入魚體內(　　)
提示　 10%～20%是相鄰兩個營養級之間的能量傳遞效率，不是兩種生物之間的能量傳遞效率。
×
依據泥鰍可以利用殘餌、魚糞為食以及循環經濟原理，技術人員將稻田養河蟹和稻田養泥鰍兩個生態系統有機地結合起來，形成稻護蟹，蟹吃餌料、雜草，泥鰍吃殘餌、蟹糞，泥鰍糞肥田的“稻—蟹—泥鰍”農田生態系統，科研人員比較了三種農田模式的產量，結果如表，請回答以下問題：
45 m2的稻田中水稻、河蟹及泥鰍產量分析
生態系統類型 水稻產量/kg 河蟹產量/g 泥鰍產量/g
水稻單種 39.0
稻—蟹 41.4 2 203.3
稻—蟹—泥鰍 41.0 2 131.3 656
(1)輸入“稻—蟹—泥鰍”農田生態系統的總能量包括哪些？
提示　生產者(水稻等)固定的太陽能和餌料中的化學能。
(2)河蟹會被鳥捕食，與鳥相比，河蟹的同化量/攝入量的比值明顯較低，從食物類型分析，可能的原因是什么？
提示　河蟹攝入的有機物中含有大量纖維素，不易消化吸收，大量能量隨糞便排出。
(3)如圖為“稻—蟹”農田生態系統中各營養級所含能量的示意圖，其中a、a1、a2表示上一年留存下來仍未被利用的能量，e、e1、e2表示呼吸作用消耗的能量，c、c1、c2表示什么？河蟹用于自身生長、發育和繁殖的能量包括哪些？(用圖中字母表示)
提示　c、c1、c2表示流向下一營養級的能量；河蟹用于自身生長、發育和繁殖的能量包括b2、c2、d2。
(4)如圖是能量流經該稻田第二營養級的示意圖，圖中的數值表示能量(單位：×10 kJ·m－2·a－1)。圖中的C代表什么含義？第二營養級到第三營養級的能量傳遞效率是多少？
提示　C代表初級消費者用于自身生長、發育和繁殖等生命活動的能量(儲存在有機物中的能量)；
第二營養級到第三營養級的能量傳遞效率為(500×10－60×10)÷(1 220×10＋1 280×10)×100%＝4 400÷25 000×100%＝17.6%。
(5)與“稻—蟹”農田模式相比，“稻—蟹—泥鰍”農田模式具有更高的經濟效益，從能量流動的角度分析其原因。為了從蟹—稻復合養殖體系獲得更大的稻、蟹產量，需定期投喂餌料，從能量流動和物質循環的角度分析原因是什么？
提示　泥鰍吃殘餌、蟹糞，實現了能量的多級利用，提高了能量的利用率。投喂餌料能減少河蟹從水稻中獲得能量，保證水稻產量不受影響。河蟹為該生態系統的輸出產品，輸出的元素不再回歸該生態系統。
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3
考向一　能量流動的過程、特點
1.(2024·合肥高三模擬)如圖表示生態系統中生產者和初級消費者的能量類型和去向(d表示營養級未被利用的能量)。下列相關敘述錯誤的是
A.生產者和初級消費者獲得能量
的方式不相同
B.生產者用于生長、發育和繁殖
的能量一定包含b1
C.生產者到初級消費者的能量傳遞效率為b1/(a1＋b1＋c1＋d1)×100%
D.初級消費者糞便中的能量屬于生產者所同化的能量
√
4
生產者通過自養方式獲得物質和能量，初級消費者通過異養方式獲得物質和能量，A正確；
根據題圖可知，b1 是初級消費者攝入的能量，生產者用于生長、發育和繁殖的能量包含b1，B正確；
b1 是初級消費者攝入的能量，不是同化量，生產者到初級消費者的能量傳遞效率為(a2＋b2＋c2＋d2)/(a1＋b1＋c1＋d1)×100%，C錯誤；
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初級消費者糞便中的能量存在于有機物中，沒有被初級消費者同化，屬于生產者所同化的能量，D正確。
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2.(2024·湖北省部分學校高三開學考)養殖淡水石斑魚能獲得較高的經濟效益。如圖所示為養殖石斑魚的某湖泊生態系統能量流動的部分圖解和部分能量數據，字母表示能量值(單位：kJ)。下列相關分析正確的是
A.流經該湖泊的總能量是a＋e
B.草魚糞便中的能量屬于植物的
同化量
C.草魚到石斑魚的能量傳遞效率
為e/b×100%
D.圖中c代表草魚用于生長、發育和繁殖的能量
√
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4
能量傳遞效率是兩個營養級同化量的比值，而b是草魚攝入量、e是石斑魚的攝入量，C錯誤；
圖中c代表草魚同化的能量，D錯誤。
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考向二　能量流動的相關計算
3.(2023·山東，13)某淺水泉微型生態系統中能量情況如表所示，該生態系統中的初級消費者以生產者和來自陸地的植物殘體為食。下列說法正確的是
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3
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項目 生產者固定 來自陸地的植物殘體 初級消費者攝入 初級消費者同化 初級消費者呼吸消耗
能量[105J/(m2·a)] 90 42 84 13.5 3
A.流經該生態系統的總能量為90×105 J/(m2·a)
B.該生態系統的生產者有15%的能量流入下一營養級
C.初級消費者用于生長、發育和繁殖的能量為10.5×105 J/(m2·a)
D.初級消費者糞便中的能量為70.5×105 J/(m2·a)，該能量由初級消費者流
向分解者
√
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該生態系統中的初級消費者以生產者和來自陸地的植物殘體為食，因此可知，流經該生態系統的總能量為生產者固定的太陽能和來自陸地的植物殘體中的能量，即90×105 J/(m2·a)＋42×105 J/(m2·a)＝132×105 J/(m2·a)，A錯誤；
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項目 生產者固定 來自陸地的植物殘體 初級消費者攝入 初級消費者同化 初級消費者呼吸消耗
能量[105J/(m2·a)] 90 42 84 13.5 3
表格中沒有顯示生產者流入初級消費者的能量，因此無法計算有多少能量流入下一營養級，B錯誤；
初級消費者同化量為13.5×105 J/(m2·a)，初級消費者用于呼吸消耗的能量為3×105 J/(m2·a)，因此初級消費者用于生長、發育和繁殖的能量＝同化量－呼吸消耗的能量＝10.5×105 J/(m2·a)，C正確；
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項目 生產者固定 來自陸地的植物殘體 初級消費者攝入 初級消費者同化 初級消費者呼吸消耗
能量[105J/(m2·a)] 90 42 84 13.5 3
初級消費者糞便中的能量＝初級消費者攝入量－初級消費者同化量＝70.5×105 J/(m2·a)，該能量由第一營養級流向分解者，D錯誤。
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項目 生產者固定 來自陸地的植物殘體 初級消費者攝入 初級消費者同化 初級消費者呼吸消耗
能量[105J/(m2·a)] 90 42 84 13.5 3
4.如圖所示的食物網中，最初戊的食物有1/5來自乙，1/5來自丙，3/5來自丁。為了促進戊的發展，將戊的食物比例調整為1/2來自乙，1/4來自丙，1/4來自丁。若能量從生產者到消費者的傳遞效率為10%，從消費者到消費者的傳遞效率為20%。理論上現在養活的戊的數
量是最初的多少倍？
A.1.4 B.1.5 C.1.6 D.1.7
√
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以戊體重增加20 g，計算甲的消耗量。調整前：在甲→乙→戊食物鏈中，需要甲的量為1/5×20÷20%÷10%＝200(g)；在甲→丙→戊
食物鏈中，需要甲的量為1/5×20÷20%÷10%＝200(g)；在甲→丙→丁→戊食物鏈中，需要甲的量為3/5×20÷20%÷20%÷10%＝3 000(g)，
所以共需要甲的量為200＋200＋3 000＝3 400(g)。調整后：在甲→乙→戊食物鏈中，需要甲的量為1/2×20÷20%÷10%＝500(g)；
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在甲→丙→戊食物鏈中，需要甲的量為1/4×20÷20%÷10%＝250(g)；在甲→丙→丁
→戊食物鏈中，需要甲的量為1/4×20÷20%÷20%÷10%＝1 250(g)，所以共需要甲的量為500＋250＋1 250＝2 000(g)。則理論上現在養活的戊的數量是最初的3 400/2 000＝1.7(倍)，故D正確。
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(1)能量的傳遞以營養級為單位
在食物網中，能量傳遞效率不是以個體或種群為單位的，而是以營養級為單位的。如對于食物網C←A→B，由第一營養級到第二營養級的能量傳遞效率是指B和C同化的總能量占A同化的總能量的比例。
(2)能量傳遞效率的計算方法
(3)能量流動中的最值計算
(4)能量流動中的定值計算
①已確定營養級間能量傳遞效率的，不能按“最值”法計算，而需按具體數值計算。例如，在食物鏈A→B→C→D中，能量傳遞效率分別為a%、b%、c%，若A的能量為M，則D獲得的能量為M×a%×b%×c%。
②如果是在食物網中，某一營養級同時從上一營養級的多種生物獲得能量，且各途徑所獲得的生物量比例確定，則需按照各單獨的食物鏈進行計算后合并。
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考點二
生態金字塔及研究能量流動的意義
1.生態金字塔的類型及特點
項目 能量金字塔 數量金字塔 生物量金字塔
概念 將單位時間內各營養級所得到的__________轉換為相應面積(或體積)的圖形，并將圖形按照營養級的次序排列形成的一個金字塔圖形 如果金字塔中表示的是各個營養級的 _____________________關系，就形成數量金字塔 如果金字塔中表示的是各個營養級_______(每個營養級所容納的有機物的總干重)之間的關系，就形成生物量金字塔
能量數值
生物個體的數目比
值
生物量
項目 能量金字塔 數量金字塔 生物量金字塔
形狀
象征含義 能量沿食物鏈流動過程中具有逐級遞減的特性 一般生物個體數目在食物鏈中隨營養級升高而逐級遞減 一般生物有機物的總干重沿食物鏈升高而逐級遞減
項目 能量金字塔 數量金字塔 生物量金字塔
特點 正金字塔形 一般為正金字塔形 一般為正金字塔形
分析 能量流動的過程中總是有能量的耗散，故能量流動逐級遞減

成千上萬只昆蟲生活在一株大樹上時，該數量金字塔的塔形也會發生變化
浮游植物的個體小，壽命短，又不斷被浮游動物吃掉，所以某一時間浮游植物的生物量(用總干重來表示)可能低于浮游動物的生物量
2.研究能量流動的實踐意義
(1)幫助人們將生物 ，增大流入某個生態系統的總能量。
(2)幫助人們科學地 ，使能量得到最有效的利用。
(3)幫助人們合理地 ，使能量持續高效地流向 。
在時間、空間上進行合理配置
規劃、設計人工生態系統
調整生態系統中的能量流動關系
對人類最有益的部分
(1)生態金字塔都是上窄下寬的金字塔形(　　)
提示　數量金字塔和生物量金字塔可存在上寬下窄的倒金字塔形。
(2)在自然生態系統中，能量金字塔每一層代表了各營養級的能量值，根據能量單向流動、逐級遞減的特點，能量金字塔一定是上窄下寬的正金字塔形(　　)
×
√
(3)人為操縱生態系統營養結構有利于調整能量流動方向和提高能量傳遞效率(　　)
提示　調整生態系統營養結構有利于調整能量流動方向，使能量持續高效地流向對人類最有益的部分，提高能量的利用率，但是不能改變能量傳遞效率。
×
(4)稻－蟹共作模式可實現物質和能量的循環利用(2022·湖南，8)(　　)
提示　生態系統中的能量傳遞是單向的，不能循環利用。
×
考向三　生態金字塔分析
5.(2023·武漢高三模擬)生態金字塔包括能量金字塔、生物量金字塔和數量金字塔。下列敘述錯誤的是
A.由于生態系統中能量流動是逐級遞減的，故能量金字塔為上窄下寬型
B.浮游植物個體小、壽命短且不斷被浮游動物捕食，生物量金字塔可能
倒置
C.如果消費者的個體小而生產者的個體大，數量金字塔可能為上寬下窄型
D.如果生物量金字塔或數量金字塔倒置，則對應的能量金字塔也會倒置
5
6
√
穩定的自然生態系統中，能量金字塔是不可能倒置的，如果倒置，則該生態系統不穩定，因此即使生物量金字塔或數量金字塔倒置，其對應的能量金字塔也不會倒置，D錯誤。
5
6
6.(2022·天津，13節選)為研究河流中石塊上微生物群落的演替，將滅菌后的裸石置于河流中，統計裸石上不同時間新增物種數目(圖1)、自養類群和異養類群的個體數量(A和H分別代表自養和異養類群的優勢種)(圖2)。
5
6
已知自養類群為異養類群提供有機碳，演替達到穩定后，兩者的數量金字塔是_____(填“正”或“倒”)金字塔形，能量金字塔是______(填“正”或“倒”)金字塔形。
5
6
倒
正
5
6
由圖2可知，120天后，異養類群圓圈面積較自養類群圓圈面積大，即異養類群數量可能較多，自養類群為異養類群提供有機碳，據此推測演替達到穩定后，兩者的數量金字塔是倒金字塔形。由于能量在流動過程中總是逐級遞減，因此能量金字塔通常都是正金字塔形。
1.(選擇性必修2 P54)能量流動：生態系統中_________________________
________的過程。自然生態系統輸入的總能量指____________________，而人工生態系統還包括________________。
2.(2020·山東，24改編)若捕食性線蟲為該土壤中的最高營養級，與食細菌線蟲相比，捕食性線蟲同化能量的去向主要通過_____________________
散失，不包括___________________。
3.(2021·河北，22節選)從能量流動角度分析，升溫導致該生態系統總生物量降低的原因可能是_________________________________________。
能量的輸入、傳遞、轉化和
散失
生產者固定的太陽能
人工輸入的能量
呼吸作用以熱能的形式
流入下一個營養級
生物自身呼吸消耗增加，分解者分解作用加快
4.(2021·全國甲，31改編)青草→羊→狼是一條食物鏈。根據林德曼對能量流動研究的成果分析，這條食物鏈上能量流動的特點是_____________
________。單向流動的原因：_____________________________________
__________________________________________。能量流動逐級遞減的原因：_________________________________________________________
_________________________________________________________________________。
單向流動，逐
食物鏈中的捕食關系是長期自然選擇的結
果，不可逆轉；生產者不能再利用散失的能量
級遞減
某個營養級同化的能量自身呼吸要消耗一部分，還有一部分被分解者分解利用，還有一部分未被利用，所以不能將全部的能量流入下一個營養級
5.(選擇性必修2 P57)能量金字塔直觀地反映出生態系統各營養級間能量的關系，由于能量在流動過程中總是 ，因此能量金字塔通常都是
。
6.(選擇性必修2 P58)從能量流動的角度分析建設“沼氣池”的意義是____
________________________________________________。養魚時，合理確定魚的放養量，才能保證魚的持續高產，這說明研究能量流動的意義是_____________________________________________________________
_______________________。
逐級遞減
上窄下寬的金字塔形
實現
了對能量的多級利用，從而大大提高了能量的利用率
幫助人們合理調整生態系統中的能量流動關系，使能量持續高效地流向對人類最有益的部分
7.(2020·全國Ⅲ，31節選)假設某種藍細菌(A)是某湖泊中唯一的生產者，其密度極大，使湖水能見度降低。某種動物(B)是該湖泊中唯一的消費者。畫出該湖泊生態系統能量流動的示意圖。
答案　如圖所示
8.(2023·新課標，33節選)湖區的植物、水鳥、細菌等生物成分和無機環境構成了一個生態系統。能量流經食物鏈上該種水鳥的示意圖如下，①、②、③表示生物的生命活動過程，其中①是 ；②是_________；③是 。
水鳥的同化
呼吸作用
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分解者利用
課時精練
一、選擇題
1.下列關于生態系統的能量流動的敘述，錯誤的是
A.地球上幾乎所有的生態系統所需的能量都來自太陽
B.綠色植物和真菌等固定的太陽能是流入生態系統的總能量
C.從研究能量流動的實踐意義考慮，農田除草和合理放牧的目的相同
D.充分利用作物秸稈等可以大大提高能量的利用率，實現能量的多級利用
√
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生產者固定的太陽能是流入生態系統的總能量，真菌不屬于生產者，B錯誤。
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2.(2024·龍巖高三一模)如圖表示一般生態系統的結構模式圖，在不考慮物質的輸入和輸出情況下，下列說法錯誤的是
A.能量主要是以太陽能的形式輸入
生態系統
B.組分1、2、3分別代表生產者、分
解者和消費者
C.在一個幼苗茁壯成長的農田生態系統中，能量的輸出量小于輸入量
D.如果組分1是生產者，那么組分1代表的是綠色植物
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生態系統中能量的最終來源是太陽能，生產者主要通過光合作用將光能轉變為化學能輸入生態系統，A正確；
生態系統的組成成分有生產者、消費者、分解者、非生物的物質和能量，據圖可知，組分1、2、3分別代表生產者、分解者和消費者，B正確；
在一個幼苗茁壯成長的農田生態系統中，能量的輸出量小于輸入量，C正確；
如果組分1是生產者，那么組分1代表的主要是綠色植物，此外還有化能合成型微生物，D錯誤。
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3.草原上，牧草的地下根(a)不可食。在地上，羊攝食部分莖、葉(b)，未被食用部分落入地表(c)。在羊攝食的能量(b)中，部分以糞便(排遺量d)的形式排出，部分以有機氮如尿素、尿酸(排泄量e，羊代謝產生)等的形式排出，還有一部分通過呼吸作用散失(f)。若a～f表示一年中的能量增量，下列說法錯誤的是
A.一年內，牧草用于生長、發育和繁殖的能量為a＋b＋c
B.牧草的能量傳向羊時，傳遞效率小于(b－d)/(a＋b＋c)
C.一年內，羊從牧草中獲得的能量為b－d
D.一年內，牧草流向分解者的能量為c＋d＋e
√
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一年內，牧草的凈光合量，也就是用于生長、發育和繁殖的能量為a＋b＋c，A正確；
牧草的同化量為牧草的真正光合量，這個值大于凈光合量(a＋b＋c)，一年內，羊從牧草中獲得的能量為攝入量－排遺量(糞便量)＝b－d，因此，牧草與羊之間能量的傳遞效率小于(b－d)/(a＋b＋c)，B、C正確；
排泄量(e)是羊代謝產生的，是以有機氮(尿素、尿酸)的形式排出體外，屬于羊同化量中的一部分，是羊流向分解者的能量，c是牧草未被食用部分落入地表的能量，最終被分解者利用，d是羊的糞便中的能量，屬于牧草同化量的一部分，最終也被分解者利用，因此牧草流向分解者的能量為c＋d，D錯誤。
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4.(2020·海南，5)在生態系統中，植物所固定的太陽能或所制造的有機物質稱為初級生產量，其中一部分用于自身的呼吸消耗，余下部分稱為凈初級生產量。如表為4個生態系統的研究實例。
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類別 玉米地 荒地 湖泊Ⅰ 湖泊Ⅱ
太陽能利用率(初級生產量/入射太 陽能) 1.6% 1.2% 0.4% 0.1%
呼吸消耗率(呼吸消耗/初級生產量) 23.4% 15.1% 22.3% 21.0%
凈初級生產效率(凈初級生產量/初級生產量) 76.6% 84.9% 77.7% 79.0%
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下列有關敘述錯誤的是
A.與玉米地相比，荒地的太陽能利用率低，凈初級生產效率也低
B.若入射太陽能相同，上述4個生態系統中，制造有機物質最多的是玉米地
C.兩個湖泊中植物的呼吸消耗率與玉米地的大致相等，但明顯高于荒地
D.兩個湖泊的太陽能利用率低，與太陽光穿過水層時損失了部分能量有關
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玉米地的太陽能利用率高于荒地，而玉米地的凈初級生產效率卻低于荒地，A錯誤；
若入射太陽能相同，上述4個生態系統中，制造有機物質最多的是玉米地，因為玉米地的太陽能利用率最高，B正確；
由實驗數據可知，兩個湖泊中有很多的水生植物，而這些植物接受的太陽能需要穿過水層，據此可推知兩個湖泊的太陽能利用率低，與太陽光穿過水層時損失了部分能量有關，D正確。
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5.(2024·撫州高三期中)如圖表示草原生態系統中，植物被植食性動物利用過程中能量流動的部分示意圖。下列說法不正確的是
A.第一營養級到第二營養級的能量
傳遞效率是③/(①＋⑤)×100%
B.④中的能量用于植食性動物自身
的生長、發育和繁殖，其中一部
分被分解者利用
C.⑤⑥⑦的能量未流入第二營養級，導致第一營養級到第二營養級的能量流動
是遞減的
D.若該植食性動物為經濟動物，采取適當的措施提高③/②、④/③的值可提高
經濟效益
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能量傳遞效率是某一個營養級同化量/上一個營養級同化量×100%，圖中①＋⑤不是第一營養級同化量，是第一營養級用于自身呼吸作用消耗后剩余的能量，A錯誤。
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6.如表為某草原生態系統中甲、乙、丙三種生物構成的一條食物鏈的能量流動情況，單位為J·hm－2·a－1。分析表中數據，下列相關敘述正確的是
甲 乙 丙
固定的太陽能 攝入量 同化量 呼吸量 攝入量 同化量 呼吸量
2.45×1011 2.44×107 2.25×107 2.18×107 1.05×109 7.05×108 7.15×108
A.流經該草原生態系統的總能量大于2.45×1011 J·hm－2·a－1
B.能量在第二營養級和第三營養級間的傳遞效率約為3%
C.同化量小于攝入量是因為有部分能量隨糞便傳遞給生產者
D.甲為該生態系統的“基石”，乙處于第二營養級，屬于初級消費者
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草原生態系統中生產者不止一種，圖中只是甲生物固定的太陽能，故流經該草原生態系統的總能量大于2.45×1011 J·hm－2·a－1，A正確；
由表中數據可知，能量在乙和丙兩種生物之間的傳遞效率約為(2.25×107)÷(7.05×108)×100%≈3%，但能量傳遞效率是指相鄰營養級之間的傳遞效率，而不是兩種生物之間的，B錯誤；
甲 乙 丙
固定的太陽能 攝入量 同化量 呼吸量 攝入量 同化量 呼吸量
2.45×1011 2.44×107 2.25×107 2.18×107 1.05×109 7.05×108 7.15×108
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同化量與糞便量之和等于攝入量，而糞便中能量可傳遞給分解者，不能傳遞給生產者，C錯誤；
由表中同化量大小可判斷，三種生物構成的食物鏈為甲→丙→乙，乙處于第三營養級，屬于次級消費者，D錯誤。
甲 乙 丙
固定的太陽能 攝入量 同化量 呼吸量 攝入量 同化量 呼吸量
2.45×1011 2.44×107 2.25×107 2.18×107 1.05×109 7.05×108 7.15×108
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7.在畜禽養殖業中，料肉比是指動物增重1 kg所消耗的飼料質量，比如豬、牛和羊以玉米種子和秸稈做成的飼料為食物，其料肉比為2∶1～3∶1。下列關于飼料中玉米的質量不能全部轉化為畜禽增長質量的原因分析，錯誤的是
A.玉米生長過程中，通過細胞呼吸消耗一部分能量
B.投喂飼料時，部分飼料并未被畜禽全部攝入體內
C.畜禽攝入的食物中，有一部分以糞便形式排出體外
D.畜禽生命活動過程中，通過細胞呼吸消耗一部分能量
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玉米生長過程中，通過細胞呼吸消耗的一部分能量，并未儲存在飼料中，因此不是導致飼料中玉米的質量不能全部轉化為畜禽增長質量的原因，A錯誤。
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8.(2024·福建平山中學等學校高三聯考)《詩經》是我國最早的詩歌總集，記載了很多的生態學現象。下列對相關詩句理解錯誤的是
A.荼蓼朽止，黍稷茂止：雜草中的有機物被土壤微生物分解成無機物和
能量，被農作物吸收利用
B.去其螟螣，及其蟊賊：除去害蟲可以調整農田生態系統的能量流動的方向
C.樂彼之園，愛有樹檀，其下維榖：垂直分層能使各種植物充分利用陽光
D.無田甫田，維莠驕驕：一旦人的作用弱化，原來占據優勢的農作物很
快被雜草取代
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“荼蓼朽止”是指雜草中的有機物被土壤微生物分解成無機物，被農作物吸收利用，能量以熱能的形式散失，不能被農作物利用，A錯誤。
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9.(2023·江蘇鹽城中學高三模擬)如圖為某自然災害后的人工魚塘生態系統的能量流動過程中部分環節涉及的能量(單位：103 kg·m－2·a－1)，其中補償輸入是指人工飼喂各個營養級同化的能量。下列敘述錯誤的是
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A.由圖可知，肉食性動物需補償輸入的能量為5 000 kg·m－2·a－1
B.植食性動物用于自身生長、發育和繁殖的能量是12 000 kg·m－2·a－1
C.能量在第三營養級與第四營養級之間的傳遞效率約為3.3%
D.據圖中數據可知，較低營養級的生物在這場災害中受到的影響較大
√
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各營養級之內，所有輸入的能量等于輸出的能量，在植食性動物中，輸入(14＋2)＝輸出(4＋9＋0.5＋流入肉食性動物)，可以計算出流入肉食性動物的能量為2.5×103 kg·m－2·a－1，肉食性動物輸入(2.5＋補償輸入)＝輸出(2.1＋5.1＋0.05＋0.25)，可以計算出肉食性動物需補償輸入的能量為5×103 kg·m－2·a－1，A正確；
植食性動物用于自身生長、發育和繁殖的能量＝同化量－熱能散失＝(14＋2)－4＝12×103 kg·m－2·a－1，B正確；
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第三營養級與第四營養級之間的能量傳遞效率＝第四營養級的同化量/第三營養級的同化量×100%＝0.25/(2.1＋5.1＋0.05＋0.25)×100%≈3.3%，C正確；
根據圖中數據，營養級越高，需要補償輸入的能量越多，在災害中受到的影響越大，D錯誤。
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10.如圖表示某河流生態系統的能量金字塔及相關食物網(甲、乙、丙為3種魚，甲不攝食藻類，箭頭指示能量流動方向，圖中遺漏了一個箭頭)。下列有關敘述正確的是
A.按照能量流動的傳遞效率，藻類的能量一
定有10%～20%被乙同化
B.在不變動各生物營養級的前提下，補充的
箭頭可以添加在甲、丁之間
C.如果沒有丁，生態系統中動植物的遺體和動物的排遺物會堆積如山
D.圖中甲和乙屬于同一個種群，而處于第三、四營養級的丁屬于不同的種群
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能量傳遞效率是指相鄰兩個營養級之間同化量的比值，數值一般在10%～20%，第一營養級除藻類外還有水草，第二營養級含有甲、乙，故按照能量流動的傳遞效率，藻類的能量不一定有10%～20%被乙同化，A錯誤；
據題意可知，甲、乙、丙為3種魚，在不變動各生物營養級的前提下，補充的箭頭可以添加在甲、丁之間，B正確；
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如果沒有分解者，生態系統中動植物的遺體和動物的排遺物會堆積如山，而分解者不屬于食物鏈中的成分，不對應丁，C錯誤；
種群是指一定區域內同種生物的全部個體，圖示甲和乙屬于第二營養級，但據題干信息可知兩者為不同生物，故不是同一種群；丁雖在不同食物鏈中處于不同營養級，但屬于同一物種，可能是同一種群，D錯誤。
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11.(2023·重慶八中高三階段考)野生動物一般通過捕食的方式獲取食物，從而獲取食物中的能量。如圖為動物獲取食物后對能量利用的模式圖，下列敘述正確的是
A.肉食性動物的a2/a1值一般為10%～20%
B.a2是用于野生動物生長、發育和繁殖的能量
C.可以通過調整食物類型來提高a2/a1值，以提高牲畜生長量
D.與常溫環境相比較，小鼠在寒冷環境下的a3/a2值更高
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能量在相鄰兩個營養級間的傳遞效率是10%～20%，而a2/a1不能表示能量傳遞效率，其具體值無特定范圍，A錯誤；
a3是用于野生動物生長、發育和繁殖的能量，B錯誤；
飼料類型不同，牲畜消化吸收食物的程度不同，a2/a1值越高，說明有更多的食入量轉變成牲畜的同化量，有利于提高牲畜生長量，C正確；
小鼠是恒溫動物，在寒冷條件下需要消耗更多的能量維持體溫，a3/a2值降低，D錯誤。
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12.(2023·荊門高三模擬)如圖是某人工湖生態系統中能量流動的部分圖解，其中字母a～f表示同化量。下列敘述錯誤的是
A.甲種魚和乙種魚之間的能量傳遞效率為[d/(b＋c)]×100%
B.浮游動物和魚類作為消費者，在生態系統中可加快物質循環
C.向該人工湖中投放飼料，是為了從該生態系統中獲得更多的產品
D.該生態系統中物質和能量都不完全是自給自足的
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甲種魚和乙種魚之間的能量傳遞效率為d/(b＋c＋e)×100%，A錯誤；浮游動物和魚類以其他生物為食，是消費者，在生態系統中能加快能量流動和物質循環，B正確；
向該人工湖中投放飼料，促進魚類生長，是為了從該生態系統中獲得更多的人類所需要的產品，C正確；
該生態系統為人工湖生態系統，其中的物質和能量都不完全是自給自足的，D正確。
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13.生態學家林德曼對賽達伯格湖的能量流動進行分析，是生態系統能量流動定量研究的開創性工作。如圖是賽達伯格湖的能量流動圖解(圖中數字為能量數值，單位為J·
cm－2·a－1)。下列關于該生態系統中能量利用和傳遞特征的敘述，正確的是
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A.生產者流向分解者的12.5 J·cm－2·a－1
能量僅是生產者的枯枝敗葉
B.流經該生態系統的總能量為464.6 J·
cm－2·a－1，全部儲存于生產者的有
機物中
C.呼吸作用消耗使能量在傳遞時逐級減少，能量傳遞的效率隨營養級的升高而降低
D.相鄰營養級之間的能量傳遞效率范圍是10%～20%，生態系統中的能量不能循環流動
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生產者流向分解者的12.5 J·cm－2·a－1能量不僅包括生產者的枯枝敗葉，還包括植食性動物糞便中流向分解者的能量，A錯誤；
流經生態系統的總能量為生產者固定的太陽能，部分儲存于生產者的有機物中，還有一部分用于生產者的呼吸作用，B錯誤；
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分析題圖可知，呼吸作用消耗使能量在傳遞時逐級減少，但能量傳遞的效率不會隨營養級的升高而降低，C錯誤；
相鄰營養級之間的能量傳遞效率范圍是10%～20%，能量流動具有單向流動和逐級遞減的特點，而不能循環流動，D正確。
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14.(2024·鄭州高三模擬)長江口生態系統結構復雜，是許多水生生物種群繁殖、育幼和棲息的場所，漁業資源豐富。如圖表示長江口生態系統各營養級間的能量流動關系(單位：kJ·km－2·a－1)。下列敘述正確的是
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A.該生態系統的結構由植物、蝦類、魚類以及有機碎屑等非生物的物質和能量組成
B.該生態系統不需要得到系統外的能量補充，能量在食物鏈中單向流動、逐級遞減
C.捕撈導致小型魚、蝦類流向食魚性魚類的能量傳遞效率不符合10%～20%
D.圖中浮游動物流向分解者的能量包括遺體殘骸和其產生的糞便中的能量
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生態系統的結構包括生態系統的組成成分(包括非生物的物質和能量、生產者、消費者、分解者)和營養結構(食物鏈和食物網)，A錯誤；
浮游動物產生的糞便中的能量屬于其上一營養級流向分解者的能量，D錯誤。
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二、非選擇題
15.(2021·山東，24節選)海水立體養殖中，表層養殖海帶等大型藻類，海帶下面掛籠養殖濾食小型浮游植物的牡蠣，底層養殖以底棲微藻、生物遺體殘骸等為食的海參。某海水立體養殖生態系統的能量流動示意圖如圖，M、N表示營養級。
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回答下列問題：
(1)圖中M用于生長、發育和繁殖的能量為_________kJ/(m2·a)。由M到N的能量傳遞效率為________%(保留一位小數)，該生態系統中的能量________(填“能”或“不能”)在M和遺體殘骸間循環流動。
2 488
6.3
不能
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用于生長、發育和繁殖的能量＝同化的能量－呼吸作用消耗的能量＝3 281＋2 826－3 619＝2 488 [kJ/(m2·a)]；由M到N的能量傳遞效率為386÷(3 281＋2 826)×100%≈6.3%，能量流動的方向是單向的，不能循環。
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(2)養殖的海帶數量過多，造成牡蠣減產，從生物群落的角度分析，原因是___________________________________________________________。
由于海帶的競爭，浮游植物數量減少，牡蠣的食物減少，產量降低
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牡蠣以浮游植物為食，由于海帶的競爭，浮游植物數量減少，牡蠣的食物減少，所以產量降低。
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(3)海水立體養殖模式運用了群落的空間結構原理，依據這一原理進行海水立體養殖的優點是_______________________。在構建海水立體養殖生態系統時，需考慮所養殖生物的環境容納量、種間關系等因素，從而確定每種生物之間的合適比例，這樣做的目的是____________________
______________________________________________________________。
能充分利用空間和資源
維持生態系統的穩定性，保持養殖產品的持續高產(或實現生態效益和經濟效益的可持續發展)
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海水立體養殖利用了群落結構的特點，優點是能充分利用空間和資源；由于空間和資源是有限的，所以在構建海水立體養殖生態系統時，需要考慮所養殖生物的環境容納量、種間關系等因素，從而確定每種生物之間的合適比例，維持生態系統的穩定性，保持養殖產品的持續高產。
返回
15第52課時　生態系統的能量流動
課標要求 1.分析生態系統中的能量在生物群落中單向流動并逐級遞減的規律。2.舉例說明如何利用能量流動規律，使人們能夠更加科學、有效地利用生態系統中的資源。3.解釋生態金字塔表征了食物網各營養級之間在個體數量、生物量和能量方面的關系。4.活動：調查或探討一個校園、公園、農田、森林、濕地或池塘生態系統中的能量流動。
考情分析 1.能量流動的過程及特點 2023·新課標·T33　2023·全國甲·T5　2022·北京·T19　2022·河北·T18 2022·湖北·T20　2022·遼寧·T19　2021·遼寧·T19　2021·全國甲·T31
2.能量流動的相關計算 2023·山東·T13　2022·湖北·T20　2021·山東·T24
3.能量流動的應用 2022·山東·T11　2022·湖南·T8　2022·湖北·T20　2021·福建·T6
4.生態金字塔分析 2022·天津·T13
考點一　生態系統的能量流動
1．能量流動的概念
生態系統中能量的輸入、傳遞、轉化和散失的過程，稱為生態系統的能量流動。
2．能量流動過程
(1)能量流經第一營養級的過程
(2)能量流經第二營養級的過程
由圖分析得到：
①初級消費者攝入量(a)＝初級消費者的同化量(b)＋糞便量(c)。
②同化量(b)＝呼吸作用散失的能量(d)＋用于生長、發育和繁殖的能量(e)。
③用于生長、發育和繁殖的能量(e)＝遺體殘骸被分解者利用的能量(f)＋次級消費者攝入量(i)＋暫時未被利用的能量(j)。
提醒　①流入每一營養級的能量最終去向＝在呼吸作用中以熱能形式散失＋被下一營養級同化(最高營養級除外)＋被分解者利用。
②某營養級的糞便量不屬于該營養級的同化量，而屬于上一營養級流向分解者的能量，比如兔子吃草，兔子糞便中的能量屬于草流向分解者的能量。
③植物光合作用與同化量的關系：光合作用儲存的能量＝同化量，凈光合作用儲存的能量＝用于生長、發育和繁殖的能量(凈光合作用＝光合作用－呼吸作用)。
3．能量流動的特點
(1)單向流動
①方向：沿食物鏈由低營養級流向高營養級。
②特點：不可逆轉，也不能循環流動。
(2)逐級遞減
①能量傳遞效率：相鄰兩個營養級間的能量傳遞效率為10%～20%。
②營養級數量：生態系統中的能量流動一般不超過5個營養級。
判斷正誤
(1)每一營養級生物的同化量就是從上一營養級攝入的能量(　×　)
提示　第一營養級生物的同化量一般是通過光合作用固定的太陽能，而第二營養級及以上營養級生物的同化量等于從上一營養級攝入的能量減去糞便中的能量。
(2)森林中生產者積累的有機物的能量總和即為輸入該生態系統的總能量(　×　)
提示　輸入該生態系統的總能量包括生產者積累的有機物的能量和生產者在呼吸作用中以熱能形式散失的能量。
(3)越冬灰鶴糞便中的能量不屬于其同化量的一部分(2021·遼寧，19)(　√　)
(4)果蔬等植物獲取的物質和能量主要來自有機肥(　×　)
提示　果蔬等植物獲取的物質來自無機物，獲取的能量來自太陽能。
(5)在食物鏈中，營養級越高，其同化的能量越少，原因是其通過呼吸作用消耗的能量太多(　×　)
提示　同化量少與呼吸消耗量無關，能量在沿食物鏈流動的過程中是逐級減少的，營養級越多，在能量流動過程中消耗的就越多。
(6)魚吃雜草，雜草同化能量中的10%～20%流入魚體內(　×　)
提示　10%～20%是相鄰兩個營養級之間的能量傳遞效率，不是兩種生物之間的能量傳遞效率。
依據泥鰍可以利用殘餌、魚糞為食以及循環經濟原理，技術人員將稻田養河蟹和稻田養泥鰍兩個生態系統有機地結合起來，形成稻護蟹，蟹吃餌料、雜草，泥鰍吃殘餌、蟹糞，泥鰍糞肥田的“稻—蟹—泥鰍”農田生態系統，科研人員比較了三種農田模式的產量，結果如表，請回答以下問題：
45 m2的稻田中水稻、河蟹及泥鰍產量分析
生態系統類型 水稻產量/kg 河蟹產量/g 泥鰍產量/g
水稻單種 39.0
稻—蟹 41.4 2 203.3
稻—蟹—泥鰍 41.0 2 131.3 656
(1)輸入“稻—蟹—泥鰍”農田生態系統的總能量包括哪些？
提示　生產者(水稻等)固定的太陽能和餌料中的化學能。
(2)河蟹會被鳥捕食，與鳥相比，河蟹的同化量/攝入量的比值明顯較低，從食物類型分析，可能的原因是什么？
提示　河蟹攝入的有機物中含有大量纖維素，不易消化吸收，大量能量隨糞便排出。
(3)如圖為“稻—蟹”農田生態系統中各營養級所含能量的示意圖，其中a、a1、a2表示上一年留存下來仍未被利用的能量，e、e1、e2表示呼吸作用消耗的能量，c、c1、c2表示什么？河蟹用于自身生長、發育和繁殖的能量包括哪些？(用圖中字母表示)
提示　c、c1、c2表示流向下一營養級的能量；河蟹用于自身生長、發育和繁殖的能量包括b2、c2、d2。
(4)如圖是能量流經該稻田第二營養級的示意圖，圖中的數值表示能量(單位：×10 kJ·m－2·a－1)。圖中的C代表什么含義？第二營養級到第三營養級的能量傳遞效率是多少？
提示　C代表初級消費者用于自身生長、發育和繁殖等生命活動的能量(儲存在有機物中的能量)；第二營養級到第三營養級的能量傳遞效率為(500×10－60×10)÷(1 220×10＋1 280×10)×100%＝4 400÷25 000×100%＝17.6%。
(5)與“稻—蟹”農田模式相比，“稻—蟹—泥鰍”農田模式具有更高的經濟效益，從能量流動的角度分析其原因。為了從蟹—稻復合養殖體系獲得更大的稻、蟹產量，需定期投喂餌料，從能量流動和物質循環的角度分析原因是什么？
提示　泥鰍吃殘餌、蟹糞，實現了能量的多級利用，提高了能量的利用率。投喂餌料能減少河蟹從水稻中獲得能量，保證水稻產量不受影響。河蟹為該生態系統的輸出產品，輸出的元素不再回歸該生態系統。
考向一　能量流動的過程、特點
1．(2024·合肥高三模擬)如圖表示生態系統中生產者和初級消費者的能量類型和去向(d表示營養級未被利用的能量)。下列相關敘述錯誤的是(　　)
A．生產者和初級消費者獲得能量的方式不相同
B．生產者用于生長、發育和繁殖的能量一定包含b1
C．生產者到初級消費者的能量傳遞效率為b1/(a1＋b1＋c1＋d1)×100%
D．初級消費者糞便中的能量屬于生產者所同化的能量
答案　C
解析　生產者通過自養方式獲得物質和能量，初級消費者通過異養方式獲得物質和能量，A正確；根據題圖可知，b1 是初級消費者攝入的能量，生產者用于生長、發育和繁殖的能量包含b1，B正確；b1 是初級消費者攝入的能量，不是同化量，生產者到初級消費者的能量傳遞效率為(a2＋b2＋c2＋d2)/(a1＋b1＋c1＋d1)×100%，C錯誤；初級消費者糞便中的能量存在于有機物中，沒有被初級消費者同化，屬于生產者所同化的能量，D正確。
2．(2024·湖北省部分學校高三開學考)養殖淡水石斑魚能獲得較高的經濟效益。如圖所示為養殖石斑魚的某湖泊生態系統能量流動的部分圖解和部分能量數據，字母表示能量值(單位：kJ)。下列相關分析正確的是(　　)
A．流經該湖泊的總能量是a＋e
B．草魚糞便中的能量屬于植物的同化量
C．草魚到石斑魚的能量傳遞效率為e/b×100%
D．圖中c代表草魚用于生長、發育和繁殖的能量
答案　B
解析　能量傳遞效率是兩個營養級同化量的比值，而b是草魚攝入量、e是石斑魚的攝入量，C錯誤；圖中c代表草魚同化的能量，D錯誤。
考向二　能量流動的相關計算
3．(2023·山東，13)某淺水泉微型生態系統中能量情況如表所示，該生態系統中的初級消費者以生產者和來自陸地的植物殘體為食。下列說法正確的是(　　)
項目 生產者固定 來自陸地的植物殘體 初級消費者攝入 初級消費者同化 初級消費者呼吸消耗
能量[105J/(m2·a)] 90 42 84 13.5 3
A.流經該生態系統的總能量為90×105 J/(m2·a)
B．該生態系統的生產者有15%的能量流入下一營養級
C．初級消費者用于生長、發育和繁殖的能量為10.5×105 J/(m2·a)
D．初級消費者糞便中的能量為70.5×105 J/(m2·a)，該能量由初級消費者流向分解者
答案　C
解析　該生態系統中的初級消費者以生產者和來自陸地的植物殘體為食，因此可知，流經該生態系統的總能量為生產者固定的太陽能和來自陸地的植物殘體中的能量，即90×105 J/(m2·a)＋42×105 J/(m2·a)＝132×105 J/(m2·a)，A錯誤；表格中沒有顯示生產者流入初級消費者的能量，因此無法計算有多少能量流入下一營養級，B錯誤；初級消費者同化量為13.5×105 J/(m2·a)，初級消費者用于呼吸消耗的能量為3×105 J/(m2·a)，因此初級消費者用于生長、發育和繁殖的能量＝同化量－呼吸消耗的能量＝10.5×105 J/(m2·a)，C正確；初級消費者糞便中的能量＝初級消費者攝入量－初級消費者同化量＝70.5×105 J/(m2·a)，該能量由第一營養級流向分解者，D錯誤。
4.如圖所示的食物網中，最初戊的食物有1/5來自乙，1/5來自丙，3/5來自丁。為了促進戊的發展，將戊的食物比例調整為1/2來自乙，1/4來自丙，1/4來自丁。若能量從生產者到消費者的傳遞效率為10%，從消費者到消費者的傳遞效率為20%。理論上現在養活的戊的數量是最初的多少倍？(　　)
A．1.4 B．1.5 C．1.6 D．1.7
答案　D
解析　以戊體重增加20 g，計算甲的消耗量。調整前：在甲→乙→戊食物鏈中，需要甲的量為1/5×20÷20%÷10%＝200(g)；在甲→丙→戊食物鏈中，需要甲的量為1/5×20÷20%÷10%＝200(g)；在甲→丙→丁→戊食物鏈中，需要甲的量為3/5×20÷20%÷20%÷10%＝3 000(g)，所以共需要甲的量為200＋200＋3 000＝3 400(g)。調整后：在甲→乙→戊食物鏈中，需要甲的量為1/2×20÷20%÷10%＝500(g)；在甲→丙→戊食物鏈中，需要甲的量為1/4×20÷20%÷10%＝250(g)；在甲→丙→丁→戊食物鏈中，需要甲的量為1/4×20÷20%÷20%÷10%＝1 250(g)，所以共需要甲的量為500＋250＋1 250＝2 000(g)。則理論上現在養活的戊的數量是最初的3 400/2 000＝1.7(倍)，故D正確。
歸納提升　(1)能量的傳遞以營養級為單位
在食物網中，能量傳遞效率不是以個體或種群為單位的，而是以營養級為單位的。如對于食物網C←A→B，由第一營養級到第二營養級的能量傳遞效率是指B和C同化的總能量占A同化的總能量的比例。
(2)能量傳遞效率的計算方法
相鄰兩個營養級之間的能量傳遞效率＝×100%
(3)能量流動中的最值計算
(4)能量流動中的定值計算
①已確定營養級間能量傳遞效率的，不能按“最值”法計算，而需按具體數值計算。例如，在食物鏈A→B→C→D中，能量傳遞效率分別為a%、b%、c%，若A的能量為M，則D獲得的能量為M×a%×b%×c%。
②如果是在食物網中，某一營養級同時從上一營養級的多種生物獲得能量，且各途徑所獲得的生物量比例確定，則需按照各單獨的食物鏈進行計算后合并。
考點二　生態金字塔及研究能量流動的意義
1．生態金字塔的類型及特點
項目 能量金字塔 數量金字塔 生物量金字塔
概念 將單位時間內各營養級所得到的能量數值轉換為相應面積(或體積)的圖形，并將圖形按照營養級的次序排列形成的一個金字塔圖形 如果金字塔中表示的是各個營養級的生物個體的數目比值關系，就形成數量金字塔 如果金字塔中表示的是各個營養級生物量(每個營養級所容納的有機物的總干重)之間的關系，就形成生物量金字塔
形狀
象征含義 能量沿食物鏈流動過程中具有逐級遞減的特性 一般生物個體數目在食物鏈中隨營養級升高而逐級遞減 一般生物有機物的總干重沿食物鏈升高而逐級遞減
特點 正金字塔形 一般為正金字塔形 一般為正金字塔形
分析 能量流動的過程中總是有能量的耗散，故能量流動逐級遞減 成千上萬只昆蟲生活在一株大樹上時，該數量金字塔的塔形也會發生變化 浮游植物的個體小，壽命短，又不斷被浮游動物吃掉，所以某一時間浮游植物的生物量(用總干重來表示)可能低于浮游動物的生物量
2.研究能量流動的實踐意義
(1)幫助人們將生物在時間、空間上進行合理配置，增大流入某個生態系統的總能量。
(2)幫助人們科學地規劃、設計人工生態系統，使能量得到最有效的利用。
(3)幫助人們合理地調整生態系統中的能量流動關系，使能量持續高效地流向對人類最有益的部分。
判斷正誤
(1)生態金字塔都是上窄下寬的金字塔形(　×　)
提示　數量金字塔和生物量金字塔可存在上寬下窄的倒金字塔形。
(2)在自然生態系統中，能量金字塔每一層代表了各營養級的能量值，根據能量單向流動、逐級遞減的特點，能量金字塔一定是上窄下寬的正金字塔形(　√　)
(3)人為操縱生態系統營養結構有利于調整能量流動方向和提高能量傳遞效率(　×　)
提示　調整生態系統營養結構有利于調整能量流動方向，使能量持續高效地流向對人類最有益的部分，提高能量的利用率，但是不能改變能量傳遞效率。
(4)稻－蟹共作模式可實現物質和能量的循環利用(2022·湖南，8)(　×　)
提示　生態系統中的能量傳遞是單向的，不能循環利用。
考向三　生態金字塔分析
5．(2023·武漢高三模擬)生態金字塔包括能量金字塔、生物量金字塔和數量金字塔。下列敘述錯誤的是(　　)
A．由于生態系統中能量流動是逐級遞減的，故能量金字塔為上窄下寬型
B．浮游植物個體小、壽命短且不斷被浮游動物捕食，生物量金字塔可能倒置
C．如果消費者的個體小而生產者的個體大，數量金字塔可能為上寬下窄型
D．如果生物量金字塔或數量金字塔倒置，則對應的能量金字塔也會倒置
答案　D
解析　穩定的自然生態系統中，能量金字塔是不可能倒置的，如果倒置，則該生態系統不穩定，因此即使生物量金字塔或數量金字塔倒置，其對應的能量金字塔也不會倒置，D錯誤。
6．(2022·天津，13節選)為研究河流中石塊上微生物群落的演替，將滅菌后的裸石置于河流中，統計裸石上不同時間新增物種數目(圖1)、自養類群和異養類群的個體數量(A和H分別代表自養和異養類群的優勢種)(圖2)。
已知自養類群為異養類群提供有機碳，演替達到穩定后，兩者的數量金字塔是________(填“正”或“倒”)金字塔形，能量金字塔是________(填“正”或“倒”)金字塔形。
答案　倒　正
解析　由圖2可知，120天后，異養類群圓圈面積較自養類群圓圈面積大，即異養類群數量可能較多，自養類群為異養類群提供有機碳，據此推測演替達到穩定后，兩者的數量金字塔是倒金字塔形。由于能量在流動過程中總是逐級遞減，因此能量金字塔通常都是正金字塔形。
1．(選擇性必修2 P54)能量流動：生態系統中能量的輸入、傳遞、轉化和散失的過程。自然生態系統輸入的總能量指生產者固定的太陽能，而人工生態系統還包括人工輸入的能量。
2．(2020·山東，24改編)若捕食性線蟲為該土壤中的最高營養級，與食細菌線蟲相比，捕食性線蟲同化能量的去向主要通過呼吸作用以熱能的形式散失，不包括流入下一個營養級。
3．(2021·河北，22節選)從能量流動角度分析，升溫導致該生態系統總生物量降低的原因可能是生物自身呼吸消耗增加，分解者分解作用加快。
4．(2021·全國甲，31改編)青草→羊→狼是一條食物鏈。根據林德曼對能量流動研究的成果分析，這條食物鏈上能量流動的特點是單向流動，逐級遞減。單向流動的原因：食物鏈中的捕食關系是長期自然選擇的結果，不可逆轉；生產者不能再利用散失的能量。能量流動逐級遞減的原因：某個營養級同化的能量自身呼吸要消耗一部分，還有一部分被分解者分解利用，還有一部分未被利用，所以不能將全部的能量流入下一個營養級。
5．(選擇性必修2 P57)能量金字塔直觀地反映出生態系統各營養級間能量的關系，由于能量在流動過程中總是逐級遞減，因此能量金字塔通常都是上窄下寬的金字塔形。
6．(選擇性必修2 P58)從能量流動的角度分析建設“沼氣池”的意義是實現了對能量的多級利用，從而大
大提高了能量的利用率。養魚時，合理確定魚的放養量，才能保證魚的持續高產，這說明研究能量流動的意義是幫助人們合理調整生態系統中的能量流動關系，使能量持續高效地流向對人類最有益的部分。
7．(2020·全國Ⅲ，31節選)假設某種藍細菌(A)是某湖泊中唯一的生產者，其密度極大，使湖水能見度降低。某種動物(B)是該湖泊中唯一的消費者。畫出該湖泊生態系統能量流動的示意圖。
答案　如圖所示
8．(2023·新課標，33節選)湖區的植物、水鳥、細菌等生物成分和無機環境構成了一個生態系統。能量流經食物鏈上該種水鳥的示意圖如下，①、②、③表示生物的生命活動過程，其中①是水鳥的同化；②是呼吸作用；③是分解者利用。
課時精練
一、選擇題
1．下列關于生態系統的能量流動的敘述，錯誤的是(　　)
A．地球上幾乎所有的生態系統所需的能量都來自太陽
B．綠色植物和真菌等固定的太陽能是流入生態系統的總能量
C．從研究能量流動的實踐意義考慮，農田除草和合理放牧的目的相同
D．充分利用作物秸稈等可以大大提高能量的利用率，實現能量的多級利用
答案　B
解析　生產者固定的太陽能是流入生態系統的總能量，真菌不屬于生產者，B錯誤。
2．(2024·龍巖高三一模)如圖表示一般生態系統的結構模式圖，在不考慮物質的輸入和輸出情況下，下列說法錯誤的是(　　)
A．能量主要是以太陽能的形式輸入生態系統
B．組分1、2、3分別代表生產者、分解者和消費者
C．在一個幼苗茁壯成長的農田生態系統中，能量的輸出量小于輸入量
D．如果組分1是生產者，那么組分1代表的是綠色植物
答案　D
解析　生態系統中能量的最終來源是太陽能，生產者主要通過光合作用將光能轉變為化學能輸入生態系統，A正確；生態系統的組成成分有生產者、消費者、分解者、非生物的物質和能量，據圖可知，組分1、2、3分別代表生產者、分解者和消費者，B正確；在一個幼苗茁壯成長的農田生態系統中，能量的輸出量小于輸入量，C正確；如果組分1是生產者，那么組分1代表的主要是綠色植物，此外還有化能合成型微生物，D錯誤。
3．草原上，牧草的地下根(a)不可食。在地上，羊攝食部分莖、葉(b)，未被食用部分落入地表(c)。在羊攝食的能量(b)中，部分以糞便(排遺量d)的形式排出，部分以有機氮如尿素、尿酸(排泄量e，羊代謝產生)等的形式排出，還有一部分通過呼吸作用散失(f)。若a～f表示一年中的能量增量，下列說法錯誤的是(　　)
A．一年內，牧草用于生長、發育和繁殖的能量為a＋b＋c
B．牧草的能量傳向羊時，傳遞效率小于(b－d)/(a＋b＋c)
C．一年內，羊從牧草中獲得的能量為b－d
D．一年內，牧草流向分解者的能量為c＋d＋e
答案　D
解析　一年內，牧草的凈光合量，也就是用于生長、發育和繁殖的能量為a＋b＋c，A正確；牧草的同化量為牧草的真正光合量，這個值大于凈光合量(a＋b＋c)，一年內，羊從牧草中獲得的能量為攝入量－排遺量(糞便量)＝b－d，因此，牧草與羊之間能量的傳遞效率小于(b－d)/(a＋b＋c)，B、C正確；排泄量(e)是羊代謝產生的，是以有機氮(尿素、尿酸)的形式排出體外，屬于羊同化量中的一部分，是羊流向分解者的能量，c是牧草未被食用部分落入地表的能量，最終被分解者利用，d是羊的糞便中的能量，屬于牧草同化量的一部分，最終也被分解者利用，因此牧草流向分解者的能量為c＋d，D錯誤。
4．(2020·海南，5)在生態系統中，植物所固定的太陽能或所制造的有機物質稱為初級生產量，其中一部分用于自身的呼吸消耗，余下部分稱為凈初級生產量。如表為4個生態系統的研究實例。
類別 玉米地 荒地 湖泊Ⅰ 湖泊Ⅱ
太陽能利用率(初級生產量/入射太陽能) 1.6% 1.2% 0.4% 0.1%
呼吸消耗率(呼吸消耗/初級生產量) 23.4% 15.1% 22.3% 21.0%
凈初級生產效率(凈初級生產量/初級生產量) 76.6% 84.9% 77.7% 79.0%
下列有關敘述錯誤的是(　　)
A．與玉米地相比，荒地的太陽能利用率低，凈初級生產效率也低
B．若入射太陽能相同，上述4個生態系統中，制造有機物質最多的是玉米地
C．兩個湖泊中植物的呼吸消耗率與玉米地的大致相等，但明顯高于荒地
D．兩個湖泊的太陽能利用率低，與太陽光穿過水層時損失了部分能量有關
答案　A
解析　玉米地的太陽能利用率高于荒地，而玉米地的凈初級生產效率卻低于荒地，A錯誤；若入射太陽能相同，上述4個生態系統中，制造有機物質最多的是玉米地，因為玉米地的太陽能利用率最高，B正確；由實驗數據可知，兩個湖泊中有很多的水生植物，而這些植物接受的太陽能需要穿過水層，據此可推知兩個湖泊的太陽能利用率低，與太陽光穿過水層時損失了部分能量有關，D正確。
5．(2024·撫州高三期中)如圖表示草原生態系統中，植物被植食性動物利用過程中能量流動的部分示意圖。下列說法不正確的是(　　)
A．第一營養級到第二營養級的能量傳遞效率是③/(①＋⑤)×100%
B．④中的能量用于植食性動物自身的生長、發育和繁殖，其中一部分被分解者利用
C．⑤⑥⑦的能量未流入第二營養級，導致第一營養級到第二營養級的能量流動是遞減的
D．若該植食性動物為經濟動物，采取適當的措施提高③/②、④/③的值可提高經濟效益
答案　A
解析　能量傳遞效率是某一個營養級同化量/上一個營養級同化量×100%，圖中①＋⑤不是第一營養級同化量，是第一營養級用于自身呼吸作用消耗后剩余的能量，A錯誤。
6．如表為某草原生態系統中甲、乙、丙三種生物構成的一條食物鏈的能量流動情況，單位為J·hm－2·a－1。分析表中數據，下列相關敘述正確的是(　　)
甲 乙 丙
固定的太陽能 攝入量 同化量 呼吸量 攝入量 同化量 呼吸量
2.45×1011 2.44×107 2.25×107 2.18×107 1.05×109 7.05×108 7.15×108
A.流經該草原生態系統的總能量大于2.45×1011 J·hm－2·a－1
B．能量在第二營養級和第三營養級間的傳遞效率約為3%
C．同化量小于攝入量是因為有部分能量隨糞便傳遞給生產者
D．甲為該生態系統的“基石”，乙處于第二營養級，屬于初級消費者
答案　A
解析　草原生態系統中生產者不止一種，圖中只是甲生物固定的太陽能，故流經該草原生態系統的總能量大于2.45×1011 J·hm－2·a－1，A正確；由表中數據可知，能量在乙和丙兩種生物之間的傳遞效率約為(2.25×107)÷(7.05×108)×100%≈3%，但能量傳遞效率是指相鄰營養級之間的傳遞效率，而不是兩種生物之間的，B錯誤；同化量與糞便量之和等于攝入量，而糞便中能量可傳遞給分解者，不能傳遞給生產者，C錯誤；由表中同化量大小可判斷，三種生物構成的食物鏈為甲→丙→乙，乙處于第三營養級，屬于次級消費者，D錯誤。
7．在畜禽養殖業中，料肉比是指動物增重1 kg所消耗的飼料質量，比如豬、牛和羊以玉米種子和秸稈做成的飼料為食物，其料肉比為2∶1～3∶1。下列關于飼料中玉米的質量不能全部轉化為畜禽增長質量的原因分析，錯誤的是(　　)
A．玉米生長過程中，通過細胞呼吸消耗一部分能量
B．投喂飼料時，部分飼料并未被畜禽全部攝入體內
C．畜禽攝入的食物中，有一部分以糞便形式排出體外
D．畜禽生命活動過程中，通過細胞呼吸消耗一部分能量
答案　A
解析　玉米生長過程中，通過細胞呼吸消耗的一部分能量，并未儲存在飼料中，因此不是導致飼料中玉米的質量不能全部轉化為畜禽增長質量的原因，A錯誤。
8．(2024·福建平山中學等學校高三聯考)《詩經》是我國最早的詩歌總集，記載了很多的生態學現象。下列對相關詩句理解錯誤的是(　　)
A．荼蓼朽止，黍稷茂止：雜草中的有機物被土壤微生物分解成無機物和能量，被農作物吸收利用
B．去其螟螣，及其蟊賊：除去害蟲可以調整農田生態系統的能量流動的方向
C．樂彼之園，愛有樹檀，其下維榖：垂直分層能使各種植物充分利用陽光
D．無田甫田，維莠驕驕：一旦人的作用弱化，原來占據優勢的農作物很快被雜草取代
答案　A
解析　“荼蓼朽止”是指雜草中的有機物被土壤微生物分解成無機物，被農作物吸收利用，能量以熱能的形式散失，不能被農作物利用，A錯誤。
9．(2023·江蘇鹽城中學高三模擬)如圖為某自然災害后的人工魚塘生態系統的能量流動過程中部分環節涉及的能量(單位：103 kg·m－2·a－1)，其中補償輸入是指人工飼喂各個營養級同化的能量。下列敘述錯誤的是(　　)
A．由圖可知，肉食性動物需補償輸入的能量為5 000 kg·m－2·a－1
B．植食性動物用于自身生長、發育和繁殖的能量是12 000 kg·m－2·a－1
C．能量在第三營養級與第四營養級之間的傳遞效率約為3.3%
D．據圖中數據可知，較低營養級的生物在這場災害中受到的影響較大
答案　D
解析　各營養級之內，所有輸入的能量等于輸出的能量，在植食性動物中，輸入(14＋2)＝輸出(4＋9＋0.5＋流入肉食性動物)，可以計算出流入肉食性動物的能量為2.5×103 kg·m－2·a－1，肉食性動物輸入(2.5＋補償輸入)＝輸出(2.1＋5.1＋0.05＋0.25)，可以計算出肉食性動物需補償輸入的能量為5×103 kg·m－2·a－1，A正確；植食性動物用于自身生長、發育和繁殖的能量＝同化量－熱能散失＝(14＋2)－4＝12×103 kg·m－2·a－1，B正確；第三營養級與第四營養級之間的能量傳遞效率＝第四營養級的同化量/第三營養級的同化量×100%＝0.25/(2.1＋5.1＋0.05＋0.25)×100%≈3.3%，C正確；根據圖中數據，營養級越高，需要補償輸入的能量越多，在災害中受到的影響越大，D錯誤。
10．如圖表示某河流生態系統的能量金字塔及相關食物網(甲、乙、丙為3種魚，甲不攝食藻類，箭頭指示能量流動方向，圖中遺漏了一個箭頭)。下列有關敘述正確的是(　　)
A．按照能量流動的傳遞效率，藻類的能量一定有10%～20%被乙同化
B．在不變動各生物營養級的前提下，補充的箭頭可以添加在甲、丁之間
C．如果沒有丁，生態系統中動植物的遺體和動物的排遺物會堆積如山
D．圖中甲和乙屬于同一個種群，而處于第三、四營養級的丁屬于不同的種群
答案　B
解析　能量傳遞效率是指相鄰兩個營養級之間同化量的比值，數值一般在10%～20%，第一營養級除藻類外還有水草，第二營養級含有甲、乙，故按照能量流動的傳遞效率，藻類的能量不一定有10%～20%被乙同化，A錯誤；據題意可知，甲、乙、丙為3種魚，在不變動各生物營養級的前提下，補充的箭頭可以添加在甲、丁之間，B正確；如果沒有分解者，生態系統中動植物的遺體和動物的排遺物會堆積如山，而分解者不屬于食物鏈中的成分，不對應丁，C錯誤；種群是指一定區域內同種生物的全部個體，圖示甲和乙屬于第二營養級，但據題干信息可知兩者為不同生物，故不是同一種群；丁雖在不同食物鏈中處于不同營養級，但屬于同一物種，可能是同一種群，D錯誤。
11．(2023·重慶八中高三階段考)野生動物一般通過捕食的方式獲取食物，從而獲取食物中的能量。如圖為動物獲取食物后對能量利用的模式圖，下列敘述正確的是(　　)
A．肉食性動物的a2/a1值一般為10%～20%
B．a2是用于野生動物生長、發育和繁殖的能量
C．可以通過調整食物類型來提高a2/a1值，以提高牲畜生長量
D．與常溫環境相比較，小鼠在寒冷環境下的a3/a2值更高
答案　C
解析　能量在相鄰兩個營養級間的傳遞效率是10%～20%，而a2/a1不能表示能量傳遞效率，其具體值無特定范圍，A錯誤；a3是用于野生動物生長、發育和繁殖的能量，B錯誤；飼料類型不同，牲畜消化吸收食物的程度不同，a2/a1值越高，說明有更多的食入量轉變成牲畜的同化量，有利于提高牲畜生長量，C正確；小鼠是恒溫動物，在寒冷條件下需要消耗更多的能量維持體溫，a3/a2值降低，D錯誤。
12．(2023·荊門高三模擬)如圖是某人工湖生態系統中能量流動的部分圖解，其中字母a～f表示同化量。下列敘述錯誤的是(　　)
A．甲種魚和乙種魚之間的能量傳遞效率為[d/(b＋c)]×100%
B．浮游動物和魚類作為消費者，在生態系統中可加快物質循環
C．向該人工湖中投放飼料，是為了從該生態系統中獲得更多的產品
D．該生態系統中物質和能量都不完全是自給自足的
答案　A
解析　甲種魚和乙種魚之間的能量傳遞效率為d/(b＋c＋e)×100%，A錯誤；浮游動物和魚類以其他生物為食，是消費者，在生態系統中能加快能量流動和物質循環，B正確；向該人工湖中投放飼料，促進魚類生長，是為了從該生態系統中獲得更多的人類所需要的產品，C正確；該生態系統為人工湖生態系統，其中的物質和能量都不完全是自給自足的，D正確。
13．生態學家林德曼對賽達伯格湖的能量流動進行分析，是生態系統能量流動定量研究的開創性工作。如圖是賽達伯格湖的能量流動圖解(圖中數字為能量數值，單位為J·cm－2·a－1)。下列關于該生態系統中能量利用和傳遞特征的敘述，正確的是(　　)
A．生產者流向分解者的12.5 J·cm－2·a－1能量僅是生產者的枯枝敗葉
B．流經該生態系統的總能量為464.6 J·cm－2·a－1，全部儲存于生產者的有機物中
C．呼吸作用消耗使能量在傳遞時逐級減少，能量傳遞的效率隨營養級的升高而降低
D．相鄰營養級之間的能量傳遞效率范圍是10%～20%，生態系統中的能量不能循環流動
答案　D
解析　生產者流向分解者的12.5 J·cm－2·a－1能量不僅包括生產者的枯枝敗葉，還包括植食性動物糞便中流向分解者的能量，A錯誤；流經生態系統的總能量為生產者固定的太陽能，部分儲存于生產者的有機物中，還有一部分用于生產者的呼吸作用，B錯誤；分析題圖可知，呼吸作用消耗使能量在傳遞時逐級減少，但能量傳遞的效率不會隨營養級的升高而降低，C錯誤；相鄰營養級之間的能量傳遞效率范圍是10%～20%，能量流動具有單向流動和逐級遞減的特點，而不能循環流動，D正確。
14．(2024·鄭州高三模擬)長江口生態系統結構復雜，是許多水生生物種群繁殖、育幼和棲息的場所，漁業資源豐富。如圖表示長江口生態系統各營養級間的能量流動關系(單位：kJ·km－2·a－1)。下列敘述正確的是(　　)
A．該生態系統的結構由植物、蝦類、魚類以及有機碎屑等非生物的物質和能量組成
B．該生態系統不需要得到系統外的能量補充，能量在食物鏈中單向流動、逐級遞減
C．捕撈導致小型魚、蝦類流向食魚性魚類的能量傳遞效率不符合10%～20%
D．圖中浮游動物流向分解者的能量包括遺體殘骸和其產生的糞便中的能量
答案　C
解析　生態系統的結構包括生態系統的組成成分(包括非生物的物質和能量、生產者、消費者、分解者)和營養結構(食物鏈和食物網)，A錯誤；浮游動物產生的糞便中的能量屬于其上一營養級流向分解者的能量，D錯誤。
二、非選擇題
15．(2021·山東，24節選)海水立體養殖中，表層養殖海帶等大型藻類，海帶下面掛籠養殖濾食小型浮游植物的牡蠣，底層養殖以底棲微藻、生物遺體殘骸等為食的海參。某海水立體養殖生態系統的能量流動示意圖如圖，M、N表示營養級。
回答下列問題：
(1)圖中M用于生長、發育和繁殖的能量為____________kJ/(m2·a)。由M到N的能量傳遞效率為________%(保留一位小數)，該生態系統中的能量________(填“能”或“不能”)在M和遺體殘骸間循環流動。
(2)養殖的海帶數量過多，造成牡蠣減產，從生物群落的角度分析，原因是_______________
_______________________________________________________________________________。
(3)海水立體養殖模式運用了群落的空間結構原理，依據這一原理進行海水立體養殖的優點是____________________________。在構建海水立體養殖生態系統時，需考慮所養殖生物的環境容納量、種間關系等因素，從而確定每種生物之間的合適比例，這樣做的目的是______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
答案　(1)2 488　6.3　不能　(2)由于海帶的競爭，浮游植物數量減少，牡蠣的食物減少，產量降低　(3)能充分利用空間和資源　維持生態系統的穩定性，保持養殖產品的持續高產(或實現生態效益和經濟效益的可持續發展)
解析　(1)用于生長、發育和繁殖的能量＝同化的能量－呼吸作用消耗的能量＝3 281＋2 826－3 619＝2 488 [kJ/(m2·a)]；由 M到N的能量傳遞效率為386÷(3 281＋2 826)×100%≈6.3%，能量流動的方向是單向的，不能循環。(2)牡蠣以浮游植物為食，由于海帶的競爭，浮游植物數量減少，牡蠣的食物減少，所以產量降低。(3)海水立體養殖利用了群落結構的特點，優點是能充分利用空間和資源；由于空間和資源是有限的，所以在構建海水立體養殖生態系統時，需要考慮所養殖生物的環境容納量、種間關系等因素，從而確定每種生物之間的合適比例，維持生態系統的穩定性，保持養殖產品的持續高產。

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