2024年高考生物一轮复习（新人教版） 第9单元　第6课时　生态系统的能量流动

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1.分析生态系统中的能量在生物群落中单向流动并逐级递减的规律。2.举例说明如何利用能量流动规律，使人们能够更加科学、有效地利用生态系统中的资源。3.解释生态金字塔表征了食物网各营养级之间在个体数量、生物量和能量方面的关系。
考点一　能量流动的过程
考点二　能量流动的特点及研究能量流动的实践意义
重温高考 真题演练
1.能量流动的概念生态系统中能量的 的过程，称为生态系统的能量流动。
归纳 夯实必备知识
输入、传递、转化和散失
2.能量流经第一营养级的过程
3.能量流经第二营养级的过程
4.流入每一营养级的能量最终去向(1)通过 以 形式散失。(2)被 同化(最高营养级除外)。(3)被 利用。
源于选择性必修2 P55“图3－5”：在一定时间内，某生态系统中全部生产者固定的能量值为a，全部消费者所获得的能量值为b，全部分解者所获得的能量值为c，则a b＋c(填“>”“＝”或“<”)。
(1)解读能量流动过程的“一来二去”模型
①A是初级消费者摄入量；B是初级消费者同化量；C是用于自身生长、发育和繁殖量；D是次级消费者摄入量。②初级消费者摄入量＝同化量＋粪便量。③同化量＝呼吸作用散失的能量＋用于生长、发育和繁殖量。④生长、发育和繁殖量＝遗体残骸＋次级消费者摄入量。
(2)解读能量流动过程的“一来三去”模型
①D、E、F分别代表第一、第二、第三营养级同化量。②四条去路(最高营养级除外)：呼
吸作用散失、流入下一个营养级、分解者利用、未利用。③如果是分析能量的最终去向，只有呼吸作用散失、流入下一个营养级、分解者利用三条去路(最高营养级除外)。
右图表示能量流入第二营养级后的去向，据图回答有关问题：(1)初级消费者摄入的能量是其同化量吗？它们之间存在什么关系？
拓展 提升科学思维
提示　初级消费者摄入的能量不等于其同化量。它们之间的关系：同化量＝摄入量－粪便量。
提示　不是。初级消费者粪便中的能量不属于其同化的能量，而是属于生产者所同化的能量。
(2)初级消费者粪便中的能量是其同化量的一部分吗？为什么？
(3)第二营养级的摄入量(a)、同化量(b)及净同化量(e)分别可以如何计算(用图中字母的表达式表示)?
提示　摄入量(a)＝b＋c；同化量(b)＝a－c＝d＋e＝d＋i＋f；净同化量(e)＝b－d＝i＋f。
1.“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、黄雀所在的树林中，捕食黄雀并栖息在林中。下列叙述正确的是A.蝉、螳螂、黄雀、鹰构成了一条食物链B.鹰的迁入使得黄雀的数量大幅持续锐减C.螳螂通过捕食蝉获得了蝉能量的10%～20%D.鹰的迁入增加了该生态系统能量流动的环节
突破 强化关键能力
2.如图表示在某生态系统中，能量流经第二营养级的示意图。下列对该图分析不合理的是A.能量流动是伴随着物质利用进行的B.图中甲为初级消费者同化的能量C.该图不够完善，缺少甲中因呼吸作用以热能形式散失的能量D.乙比甲的能量少的原因主要是甲的遗体残骸中的能量被分解者利用而 未传递下去
能量流动的特点及研究能量流动的实践意义
1.能量流动的特点(1)单向流动①方向：沿 由低营养级流向高营养级。②特点：不可 ，也不能 。(2)逐级递减①能量传递效率：相邻两个营养级间的能量传递效率为 。②营养级数量：生态系统中的能量流动一般不超过 个营养级。
源于选择性必修2 P55“思考·讨论”：流经某生态系统的能量 再回到该生态系统，原因是 。
2.能量流动的相关计算(1)在食物网中，能量传递效率不是以个体或种群为单位的，而是以营养级为单位的，如对于食物网 ，由第一营养级到第二营养级的能量传递效率是指(B＋C)同化的总能量占A同化的总能量的10%～20%。
(2)求最高营养级获得能量的“最大值”或“最小值”①在一条食物链中，若生产者(第一营养级)能量为100%，那么第n营养级获得的能量最多为(20%)n－1，最少为(10%)n－1。②在多条食物链中，最高营养级从不同渠道得到的能量比不定，已知较低营养级生物的能量，求较高营养级生物获得的能量：
(3)求最低营养级消耗量的“至少”或“最多”①如一条食物链共有n个营养级，则第n营养级生物每增加1 kg体重：a.“至少”需要消耗的生产者的量：
b.“最多”需要消耗的生产者的量：
②在多条食物链中，若已知较高营养级生物的能量，求所需较低营养级生物的能量：
(4)关于“定值”的计算在食物网中，某一营养级同时从上一个营养级的多种生物中按一定比例获取能量，则按照单独的食物链进行计算后再合并。
思考　有一食物网如右图所示。假如鹰的食物2/5来自兔子，2/5来自老鼠，其余来自蛇，那么鹰要增加20 g体重，最多消耗植物多少克？
提示　分别计算三条食物链消耗植物的质量：如下图：
相加为5 600 g，故最多消耗植物5 600 g。
4.研究能量流动的意义(1)帮助人们将生物 ，增大流入某个生态系统的总能量。(2)帮助人们科学地 ，使能量得到最有效的利用。(3)帮助人们合理地 ，使能量持续高效地流向 。
在时间、空间上进行合理配置
规划、设计人工生态系统
调整生态系统中的能量流动关系
(1)源于选择性必修2 P59“探究·实践”：人们主要通过________的方法提高作物的光能利用效率。(2)源于选择性必修2 P60“拓展应用2”：溶解在水中的方糖不能变回原来的形状，原因是_________________________________ 。
在一个封闭的系统中，物质总是由有
美国生态学家林德曼对一个结构相对简单的天然湖泊——赛达伯格湖的能量流动进行了定量分析，得出了如图所示的数据[单位：J/(cm2·a)]。(1)据图分析①图中生产者 (填“能”或“不能”)捕食肉食性动物来完成能量的循环。②呼吸作用散失的能量 (填“能”或“不能”)再被生产者利用来合成有机物。③能量流动的第一个特点是 。
(2)依图完成表中内容并分析
①可以看出，能量在相邻两个营养级间的传递效率大约为 。②能量流动的第二个特点是 。
3.如图所示的食物网中，如果每个营养级能量传递效率均为20%，且下一营养级从上一营养级各种生物中获得的能量相等。虎要获得1 kJ能量，则需要消耗草的能量为A.150 kJ B.125 kJ C.100 kJ D.75 kJ
4.(2019·全国Ⅱ，6)如果食物链上各营养级均以生物个体的数量来表示，并以食物链起点的生物个体数作底层来绘制数量金字塔，则只有两个营养级的夏季草原生态系统(假设第一营养级是牧草，第二营养级是羊)和森林生态系统(假设第一营养级是乔木，第二营养级是昆虫)数量金字塔的形状最可能是A.前者为金字塔形，后者为倒金字塔形B.前者为倒金字塔形，后者为金字塔形C.前者为金字塔形，后者为金字塔形D.前者为倒金字塔形，后者为倒金字塔形
重温高考 真题演练
1.(2021·浙江6月选考，7)下列关于生态金字塔的叙述，正确的是A.生态金字塔显示了各营养级之间的数量关系B.生态金字塔中每个营养级的生物均属于同一食物链C.生态金字塔中的营养级均按其所占的数值大小依次排列D.生态金字塔可分别以个体数量、生产量和能量为指标绘制
生态金字塔中每个营养级的生物均属于食物网的同一营养级，但不属于同一条食物链，B错误；生态金字塔通常都是下宽上窄的正金字塔形，但也有倒金字塔的，如英吉利海峡的浮游植物与浮游动物和底栖动物的生物量金字塔，故生态金字塔中的营养级并非均按其所占的数值大小依次排列，C错误；生态金字塔可采用生物量单位、个体数量单位和能量单位，故可分别以生物量、个体数量和能量为指标绘制，并非生产量，D错误。
2.(2018·海南，20)某地在建设池塘时，设计了如图所示的食物网，鲫鱼和鲢鱼生活在不同水层。下列关于该池塘生态系统的叙述，错误的是A.鲫鱼既是初级消费者又是次级消费者B.消耗等量藻类时，鳜鱼的生长量少于鲢鱼C.通气可促进水体中生物残骸分解为无机物D.藻类固定的能量小于流入次级消费者的能量
鳜鱼的营养级比鲢鱼高，故消耗等量藻类时，鳜鱼的生长量少于鲢鱼，B正确；通气有利于水体中分解者的呼吸作用，促进残骸分解为无机物，C正确；藻类固定的能量大于流入次级消费者的能量，D错误。
3.(2020·全国Ⅲ，31)假设某种蓝细菌(A)是某湖泊中唯一的生产者，其密度极大，使湖水能见度降低。某种动物(B)是该湖泊中唯一的消费者。回答下列问题：(1)该湖泊水体中A种群密度极大的可能原因是____________________________________ (答出2点即可)。
水体富营养化；没有其他
若水体中N、P等元素含量高，则蓝细菌会大量繁殖，即水体富营养化，又因为没有其他生产者与其竞争，所以该种蓝细菌种群密度极大，使湖水能见度降低。
(2)画出该湖泊生态系统能量流动的示意图。
生态系统的能量流动示意图需体现能量的来源、各营养级能量的去向(见答案)。
(3)假设该湖泊中引入一种仅以A为食的动物(C)后，C种群能够迅速壮大，则C和B的种间关系是__________。
因该湖泊中B以A为食，在引入仅以A为食的动物C后，C与B之间是种间竞争的关系，且C的竞争力较强，使C种群能够迅速壮大。
4.(2021·山东，24)海水立体养殖中，表层养殖海带等大型藻类，海带下面挂笼养殖滤食小型浮游植物的牡蛎，底层养殖以底栖微藻、生物残体残骸等为食的海参。某海水立体养殖生态系统的能量流动示意图如下，M、N表示营养级。
(1)估算海参种群密度时常用样方法，原因是____________________________。(2)图中M用于生长、发育和繁殖的能量为______kJ/
(m2·a)。由M到N的能量传递效率为_____%(保留一位小数)，该生态系统中的能量_____(填“能”或“不能”)在M和遗体残骸间循环流动。
生长、发育和繁殖的能量＝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的能量传递效率为386÷(3 281＋2 826)×100%≈6.3%，能量流动的方向是单向的，不能循环。
(3)养殖的海带数量过多，造成牡蛎减产，从生物群落的角度分析，原因是___________________________________________________________。
由于海带的竞争，浮游植物数量下降，牡蛎的食物减少，产量降低
牡蛎以浮游植物为食，由于海带的竞争，浮游植物数量下降，牡蛎的食物减少，所以产量降低。
(4)海水立体养殖模式运用了群落的空间结构原理，依据这一原理进行海水立体养殖的优点是______________________。在构建海水立体养殖生态系统时，需考虑所养殖生物的环境容纳量、种间关系等因素，从而确定每种生物之间的合适比例，这样做的目的是___________________________________________________________________________________。
维持生态系统的稳定性，保持养殖产品的持续高产(或实现生态效益和经济效益的可持续发展)
海水立体养殖利用了群落结构的特点，优点是能充分利用空间和资源；由于空间和资源是有限的，所以在构建海水立体养殖生态系统时，需考虑所养殖生物的环境容纳量、种间关系等因素，从而确定每种生物之间的合适比例，维持生态系统的稳定性，保持养殖产品的持续高产。
1.判断关于能量流动的过程的叙述(1)流经生态系统的总能量是照射在生产者上的太阳能(　　)(2)每一营养级生物的同化量就是从上一营养级摄入的能量(　　)(3)第三营养级生物产生粪便中的能量属于该营养级的同化量(　　)(4)沼渣、沼液作为肥料还田，使能量能够循环利用(　　)
2.判断关于能量流动的特点及研究能量流动的意义的叙述(1)研究能量流动，可帮助人们合理设计人工生态系统，提高能量的传递效率(　　)(2)外源补充能量时，一般营养级越高需要补充的能量越多(　　)(3)一种蜣螂专以象粪为食，则该种蜣螂最多能获取大象所同化能量的20%(　　)
3.填空默写(1)(选择性必修2 P54)能量流动：生态系统中_________________________ 的过程。(2)(选择性必修2 P56)生态系统的能量单向流动的原因：_______________ 。(3)(选择性必修2 P56)能量流动逐级递减的原因：_________________________________________________________________________________________________________________________________。
能量的输入、传递、转化和
关系是长期自然选择的结果，不可逆转；生产者不能再利用散失的能量
自身呼吸要消耗一部分，还有一部分被分解者分解利用，还有一部分未被利用，所以不能将全部的能量流入下一个营养级
(4)(选择性必修2 P57)能量金字塔直观地反映出生态系统各营养级间能量的关系，由于能量在流动过程中总是 ，因此能量金字塔通常都是 。(5)(选择性必修2 P58)从能量流动的角度分析建设“沼气池”的意义是 。(6)(选择性必修2 P58)从能量流动的角度分析，合理确定草场载畜量的目的是______________________________________________________________________。
实现了对能量的多级利用，从而大大提高了能量的利用率
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
一、选择题1.下列关于生态系统能量流动的叙述正确的是A.生产者固定的总能量一定多于消费者和分解者同化的总能量B.消费者粪便被分解者分解表明该营养级的能量流向了分解者C.能量传递效率指相邻两个营养级间的传递效率，而非生物个体D.生态农业增加了农田生态系统中的食物链，将提高能量传递效率
2.桑基鱼塘是种桑、养蚕及池塘养鱼相结合的一种生产经营模式。在池梗上或池塘附近种植桑树，以桑叶养蚕，以蚕沙、蚕蛹等作鱼饵料，以塘泥作为桑树肥料，达到鱼、蚕、桑兼收的效果。下列有关说法正确的是A.该生态系统中人的作用非常关键，人是该生态系统的基石B.流经鱼塘生态系统的总能量等于鱼塘中生产者固定的太阳能C.蚕沙中的能量属于桑树同化量中流向分解者的一部分D.桑基鱼塘能实现对能量的多级利用，从而大大提高能量的传递效率
3.下图是某人工湖生态系统中能量流动的部分图解，其中字母表示同化量。下列叙述正确的是A.浮游动物和鱼类作为消费者，在生态系统中可加快物质和能量的循环B.甲种鱼和乙种鱼之间的能量传递效率为d/(b＋c＋e)×100%C.向该人工湖中投放的饲料越多，甲种鱼和乙种鱼的数量就越多D.该生态系统中每种生物的能量去向都有呼吸作用散失和流入下一营养级
4.(2023·河北保定高三模拟)某生态系统总面积为500 km2，假设该生态系统的食物关系如图所示，已知该兔群的K值为10 000只。下列有关说法错误的是A.调查发现此生态系统中该兔种群数量为3 600只，则该生态系统中兔的种群密度为7.2只/km2B.该生态系统中的细菌和真菌都属于分解者，它 们在碳循环中的作用是将有机物分解成无机物C.该食物网中共有三条食物链，其中鹰占有三个营养级，既是次级消费者，也 是三级、四级消费者D.假设鹰从每条食物链获得的能量一样多，该生态系统中能量的传递效率均为 10%，鹰要同化3 kJ的能量，需要绿色植物固定11 100 kJ的太阳能
5.(2023·河南郑州高三模拟)下表是某湖泊生态系统中甲～戊各个种群能量数值(单位：102 kJ·m－2·a－1)，且每个种群只处于一个营养级，己为分解者。下列叙述正确的是
A.丙属于生产者，己位于第二营养级B.乙与戊的种间关系为捕食和种间竞争C.第二营养级到第三营养级能量的传递效率约为15%D.若湖泊受到重度污染，可能通过物理沉降、化学分解等很快消除
6.茶树菇味道鲜美，常野生于油茶树枯朽的树桩上。某林场尝试在树下套种茶树菇，并用桐树、柳树、杨树脱落的枝叶制作培养基。下列相关叙述正确的是A.生长在油茶树树桩上的茶树菇属于生态系统中的分解者B.茶树菇利用的油茶树枯朽树桩中的能量不属于油茶树的同化量C.套种技术可以提高树木和茶树菇对阳光等资源的利用率D.该林场的做法实现了能量的多级利用，提高了能量的传递效率
7.(2023·北京顺义区高三模拟)某研究小组对某退耕还草后的生态系统进行调查，该生态系统的食物网及鼠在其中一条食物链上的能量流动关系如图所示(字母表示能量值)。下列叙述正确的是A.图中没有表示出的生态系统成分 是非生物的物质和能量B.流向鼠的能量a最少占紫花苜蓿同 化量的10%C.该生态系统中处于第二营养级的生物有牛、羊、蚱蜢和鼠D.鹰的同化量等于其从鼠摄入的能量，也是用于生长、发育和繁殖的能量
8.(2023·江苏南通高三模拟)秸秆的合理回收、利用具有重要的生态价值，下列相关叙述错误的是A.秸秆放入沼气池中发酵生产沼气，可提高能量的利用率B.秸秆还田为土壤微生物提供物质和能量，并可改善土壤结构C.秸秆青贮处理作为牛羊等的饲料，能提高能量传递效率D.秸秆作为培养基培育菌菇类食品，可使秸秆中能量更多的流向人类
9.(2023·河南平顶山高三模拟)如图为某水域中的部分食物链，下列叙述正确的是A.图中虾与轮虫，海鸟与小鱼之间既存 在捕食关系又存在种间竞争关系B.若轮虫的数量减少，则浮游植物的能 量会更多地直接流入虾，使其数量增加C.浮游植物到栉水母的能量传递效率低于10%是由于呼吸散失了很多能量D.若增加部分食物链，使得生物的食物充足，能提高能量利用率
分析题图可知，海鸟与小鱼不存在种间竞争关系，只存在捕食关系，A错误；浮游植物到栉水母的能量传递效率低
于10%是由于浮游植物的同化量还流入了和栉水母同一营养级的其他生物种群内，C错误；增加部分食物链，使得生物的食物充足，不能提高能量利用率，只有增加能量利用的环节才能提高能量利用率，D错误。
10.(2023·江苏宿迁高三模拟)下表为某生态系统中能量在食虫鸟种群中的全部流动情况。
下列叙述不正确的是A.该食虫鸟种群未被同化的能量占摄入能量的37.5%B.未被同化中的部分能量以粪便的形式从食虫鸟传递给分解者C.有机物形式储存的能量与呼吸散失的热能之和就是该鸟的同化量D.正常情况下，同化相同的能量，该食虫鸟用于呼吸作用散失的能量比青蛙高
能量流动的过程中，粪便中的能量属于上一营养级的同化量，B错误；青蛙属于变温动物，食虫鸟是恒温动物，为维持体温的相对稳定，正常情况下，同化相同的能量，其用于呼吸作用散失的能量比青蛙高，D正确。
11.能量流动是生态系统的主要功能之一，它包括生态系统中能量的输入、传递、转化和散失四个环节。如图表示某生态系统能量流动模型，图中W1为输入该生态系统第一营养级的能量。
下列叙述不正确的是A.能量沿着食物链单向流动、逐级递减B.生产者用于自身生长、发育和繁殖的能量为B1＋C1＋D1C.第一营养级和第二营养级之间的能量传递效率为D2/D1×100%D.第二营养级生物粪便中的能量属于C1
由题图分析可知，第一营养级同化的能量为W1，第二营养级同化的能量为D1，故第一营养级和第二营养级之间的能量传递效率为D1/W1×100%，C错误。
12.(2023·江苏盐城高三期末)某小型生态系统的能量流动过程如图所示[单位为103 kJ/(m2·a)]，A、B、C、D代表不同的生物成分。下列叙述正确的是A.由A、B、C、D构成的食物网是能量流动、 物质循环的主要渠道B.B→D的能量传递效率约为18.7%C.若利用A凋落的枝叶种植茶树菇，能提高 对光能的利用率D.C分解有机物获取能量，同时也为A提供无机盐和CO2
根据题图分析可知，C为分解者，不参与食物网的构成，A错误；B的同化量为18×103 kJ/(m2·a)，传递给D的能量为3×103 kJ/(m2·a)，因此B→D的能量传递效率约为3÷18×100%≈16.7%，B错误；
茶树菇为异养型生物，不能利用光能，因此若利用A凋落的枝叶种植茶树菇，不能提高对光能的利用率，C错误。
二、非选择题13.某城市河流由于生活污水和工业废水的排入，水质逐渐恶化。经过治理后，河水又恢复了清澈。图1表示该河流的能量金字塔(甲、乙、丙为3种鱼，丁为1种水鸟，甲不摄食藻类，箭头指示能量流动方向)，图2表示部分能量流动关系(图中数字表示同化的能量)。请回答下列问题：
(1)图1所示食物网中，遗漏了一条能量流动途径，该条途径是______________。
(2)图1所示食物网中，次级消费者是_______，丁与丙之间的种间关系是_______________。
(3)根据图1分析，除了图2中已经标出的能量去向之外，乙的能量去向还有______________________________________。
传递给丙、自身呼吸作用以热能形式散失
(4)结合图2分析，图1所示食物网中第一营养级到第二营养级能量的传递效率________(填“大于”“小于”或“等于”)7.6%。
(5)经检测，水体中含有某种可被生物富集的农药，推测此农药含量最高的物种是____。(6)从生态学角度解释，污染物排放导致水质恶化的主要原因是__________________________________________。
系统的自我调节(自我修复)能力有限
14.湿地生态系统在蓄洪防旱、调节气候等方面有重要作用。如图为某总面积为300 hm2的湿地受有害物质a污染后，有害物质a的浓度在各营养级部分生物种类体内的变化情况。回答下列问题：
(1)作为完整的生态系统，图中缺少的成分有_____________________________。湿地生态系统在蓄洪防旱、调节气候等方面有重要作用，这说明生物多样性具有_______价值。
非生物的物质和能量、分
(2)该湿地生态系统中燕鸥种群的K值为2 400只。当燕鸥的种群密度为____只/hm2时，其种群增长速率最大。燕鸥的同化量除用于呼吸消耗之外，还用于__________________________等生命活动。
自身的生长、发育和繁殖
(3)该生态系统中有一种有害昆虫，目前控制的主要方法是使用汽车和空中喷雾器以小剂量施用有机磷农药，此方法属于______防治，这种方法具有快速、高效等优点，但不建议频繁使用，原因是_________________________________________________________________________________________________(答出两点即可)。
磷会对环境造成污染；有害昆虫对化学药剂可能会产生抗药性；可能会对其他生物造成伤害(答出两点即可)
(4)虹鳟为国外入侵的肉食性鱼类，若有M只虹鳟进入该湿地生态系统后快速繁殖，每年以λ倍数增长，理论上t年后种群数量(Nt)为______。实际上种群难以在较长时间内按此模型增长，原因是__________________________________________________________________________________________________。
当种群密度增大时，种内竞争加剧等原因，使种群的出生率降低，死亡率升高，从而直接导致种群增长变缓