第2節生態系統的能量流動1生態系統的能量流動包括能量的輸入、傳遞、轉化和散失等過程。2生態系統中能量的來源主要是太陽能，流經生態系統的總能量主要是生產者固定的太陽能的總量。3能量流動的起點一般是綠色植物的光合作用，渠道是食物鏈和食物網，能量的轉化方式為光能生物體有機物中的化學能熱能。4每個營養級中能量的去路一般有：通過呼吸作用以熱能的形式散失、流入下一營養級及遺體殘骸被分解者分解。5能量流動的特點是單向流動，逐級遞減。6研究能量流動的意義：設計人工生態系統，使能量得到最有效的利用；調整能量流動關系，使能量持續高效地流向對人類最有益的部分。 一、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。二、能量流動的過程1能量的輸入2能量流經第二營養級的過程填圖3能量流動的過程據圖填空(1)補充圖中標號代表的內容：甲：生產者；乙：初級消費者；丙：次級消費者；丁：呼吸作用；戊：分解者。(2)據圖總結流入每一營養級的能量最終去向：自身呼吸作用消耗；流入下一營養級(最高營養級除外)；被分解者分解利用。三、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：相鄰兩個營養級的能量傳遞效率約為10%20%。(2)能量金字塔：將單位時間內各個營養級所得到的能量數值，由低到高繪制成圖，可形成一個金字塔圖形，稱為能量金字塔。(3)營養級數量：生態系統中能量流動所經過的營養級一般不超過45個。四、研究能量流動的意義1幫助人們科學規劃、設計人工生態系統，使能量得到最有效的利用。2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。1判斷下列敘述的正誤(1)生態系統的能量流動指能量的輸入和散失過程()(2)太陽能只有通過生產者才能輸入到生態系統中()(3)每一營養級生物的同化量就是從上一營養級攝入的能量()(4)在“植物鼠鷹”這條食物鏈中，第三營養級含能量最少()(5)沼渣、沼液作為肥料還田，使能量能夠循環利用()(6)研究能量流動，可合理設計人工生態系統，提高能量的傳遞效率()2生態系統的能量流動是指()A太陽能被綠色植物固定的過程B生態系統內生物體能量代謝的過程C生態系統中能量的輸入、傳遞、轉化和散失的過程D能量從生物體進入環境的過程解析：選C太陽能被綠色植物固定的過程僅是能量的輸入；生態系統內生物體能量代謝的過程主要包括的是能量的傳遞和轉化過程；由于能量蘊含在有機物中，所以在物質循環過程中伴隨著的能量轉移過程(包括輸入、傳遞、轉化和散失)就是指生態系統的能量流動；能量從生物體進入環境的過程主要是指能量的散失。3流經一個生態系統的總能量是()A生產者用于生長、發育和繁殖的總能量B流經各個營養級的能量總和C各個營養級生物同化的能量總和D生產者固定的太陽能的總量解析：選D生產者固定的太陽能的總量是流經一個生態系統的總能量。4在一個草原生態系統中，如果要研究被第二營養級羊同化的能量去向，不應包括下列選項中的()A羊的呼吸消耗量B羊的糞便量C羊的生長量 D部分死亡羊的生物量解析：選B生產者所固定的能量被第二營養級攝入后，一部分被第二營養級的生物同化，用于生長、發育和繁殖及通過呼吸作用消耗，還有一部分未被同化，通過糞便等排出體外。因此羊的糞便量不是被羊同化的能量去向。5根據生態學的原理，要使能量流經食物鏈的總消耗最少，人們應采取哪一種食物結構()A以家禽的蛋類為主B以淡水養殖的魚、蝦為主C以谷物和植物蛋白為主D以雞、豬等家禽、家畜的肉類為主解析：選C根據能量流動逐級遞減的原理，食物鏈越長，流經食物鏈的總能量損失越多。由此可知，以植物性產品為食的食物鏈最短，能量在此種食物鏈流動時損失最少。6研究生態系統中能量流動的主要目的是()A掌握能量流動中的傳遞效應B熟悉生態系統的營養結構C了解能量流動的方向D使能量流向對人類最有益的部分解析：選D人們研究生態系統中能量流動的主要目的是設法使能量更多地流向對人類最有益的部分。1分析能量流動的基本思路研究能量流動不能在個體水平上，只能在群體水平上。以食物鏈和食物網為渠道，以種群或營養級為對象作為一個整體來研究，可以簡化問題，清晰地分析出能量流動的基本思路。2能量流動的環節思考探究1(1)流經生態系統的總能量是輻射到該地區太陽能的總量嗎？提示：不是。是生產者通過光合作用固定的太陽能總量。(2)生態系統能量的輸入只能通過光合作用嗎？提示：不是。生態系統能量的輸入絕大部分是通過光合作用，但也可通過某些細菌的化能合成作用。3能量流經第二營養級的過程分析(1)過程圖解：(2)相關分析：攝入量(a)同化量(b)糞便量(c)。同化量(b)攝入量(a)糞便量(c)呼吸消耗量(d)用于生長、發育和繁殖的能量(e)呼吸消耗量(d)流入下一營養級(g)被分解者利用(f)。用于生長、發育和繁殖的能量(e)同化量(b)呼吸消耗量(d)流入下一營養級(g)被分解者利用(f)。4某一營養級能量的來源與去路(1)能量來源(2)能量去向：流入某一營養級的能量去向可從以下兩個角度分析：定量不定時(在足夠長的時間內能量的最終去路)：a自身呼吸消耗；b.流入下一營養級(最高營養級除外)；c.被分解者分解利用。定量定時：流入某一營養級的一定量的能量在一定時間內的去路可有四條：a.自身呼吸消耗；b.流入下一營養級；c.被分解者分解利用；d.未被自身呼吸消耗，也未被下一營養級和分解者利用，即“未利用”。如果是以年為單位研究，這部分的能量將保留到下一年。思考探究2(1)初級消費者攝入的能量是其同化量嗎，它們之間存在什么關系？提示：初級消費者攝入的能量不等于其同化量，它們之間的關系是：同化量攝入量糞便量。(2)初級消費者糞便中的能量是其同化量的一部分嗎？為什么？提示：不是。初級消費者糞便中的能量不屬于其同化的能量，而是屬于生產者所同化的能量。題組沖關1草兔子狐貍狼為某草原上的一條食物鏈，下列關于該食物鏈的說法正確的是()A在此食物鏈中能量形式的轉變順序是化學能光能熱能B兔子產生糞便中的能量不屬于兔子的同化量，而屬于草的同化量C當狐貍捕食兔子并同化為自身的有機物時，能量就從第一營養級流入第二營養級D根據能量流動的特點，狼個體體內的能量少于狐貍個體體內的能量解析：選B在題述食物鏈中能量形式的轉變順序是光能化學能熱能；兔子的同化量攝入量糞便量，兔子糞便中的能量屬于上一營養級即草的同化量；兔子和狐貍分別處于第二、第三營養級；根據能量流動的特點，所有狼個體體內的能量之和少于所有狐貍個體體內的能量之和。2如圖為生態系統中能量流動圖解部分示意圖(字母表示能量的多少)，下列選項中正確的是()A圖中bhfdgB生產者與初級消費者之間的能量傳遞效率為b/a100%C圖中乙代表初級消費者用于生長、發育、繁殖的能量D縮短食物鏈可以提高能量傳遞效率解析：選Cbch，cdf，die，故biefh；生產者與初級消費者之間的能量傳遞效率為c/a100%；圖中乙代表初級消費者用于生長、發育和繁殖的能量；縮短食物鏈可以減少能量的損耗，但不能提高能量傳遞效率。1能量流動的特點及原因分析(1)單向流動的原因：能量流動是沿食物鏈進行的，食物鏈中各營養級之間的捕食關系是長期自然選擇的結果，是不可逆轉的。各營養級通過呼吸作用所產生的熱能不能被生物群落重復利用，因此能量流動無法循環。(2)逐級遞減的原因：各營養級生物都會因呼吸作用消耗大部分能量。各營養級的能量都會有一部分流入分解者。還有一部分能量未被利用。2能量傳遞效率與能量利用率的區別(1)能量傳遞效率：含義：生態系統中能量傳遞效率約為10%20%，即輸入某一營養級的能量中，只有10%20%的能量流入到下一營養級(最高營養級除外)。計算公式：能量傳遞效率100%(2)能量利用率：一般指流入最高營養級(或人類)的能量占生產者固定總能量的比值。一般來說，食物鏈越短，能量利用率越高。有時考慮分解者的參與，使營養結構更復雜，以實現能量的多級利用，從而提高能量利用率。名師點撥關于能量傳遞效率的易誤點分析(1)能量傳遞效率是指各營養級之間的能量傳遞，不是指個體或種群之間的能量傳遞效率。(2)能量傳遞效率為10%20%是對整體而言的，某一食物鏈中相鄰兩個營養級的傳遞效率可能會低于10%。3三種生態金字塔的比較類型項目能量金字塔數量金字塔生物量金字塔圖形象征含義能量在沿食物鏈流動過程中具有逐級遞減的特性生物個體數目在食物鏈中隨營養級升高而逐級遞減生物量(現存生物有機物的總質量)沿食物鏈升高逐級遞減每一階含義每一營養級生物所含能量的多少每一營養級生物個體的數目每一營養級生物的有機物總量特點正金字塔形一般為正金字塔形，有時會出現倒金字塔一般為正金字塔形，有時會出現倒金字塔題組沖關3在生態系統中，能量可以通過食物鏈在生物群落中流動。隨著營養級的升高，其獲得的總能量越來越少。下列解釋錯誤的是()A各營養級中總有一部分能量被分解者利用B各營養級中的能量一部分以熱能形式散失C各營養級的生物維持自身的生命活動都需要消耗一部分能量D能量金字塔頂層的生物進行生命活動需要的能量少解析：選D能量流動是逐級遞減的，原因是一部分能量通過呼吸作用以熱能的形式散失，另一部分能量被分解者利用，生物維持自身的生命活動也消耗一部分能量。能量金字塔頂層的生物進行生命活動需要的能量不一定少。4.如圖為某生態系統中能量傳遞示意圖，以下敘述錯誤的是()A能量流動是從甲固定的太陽能開始的，流入該生態系統的總能量為1 250 kJB從乙到丙的能量傳遞效率為15%C將乙和丙的糞便作為有機肥還田，可以提高能量傳遞效率D食物鏈的營養關系一般不可逆，這決定了能量流動的單向性解析：選C由圖分析可知，甲為生產者，乙為初級消費者，丙為次級消費者，丁為分解者。能量流動從生產者固定的太陽能開始，流入該生態系統的總能量是生產者固定的太陽能1752008751 250(kJ)；從乙到丙的能量傳遞效率為30200100%15%；將乙和丙的糞便作為有機肥還田，經分解者的分解作用后能為植物提供無機鹽，但不能提高能量傳遞效率；食物鏈的營養關系一般不可逆，這決定了能量流動的單向性。5.右圖為某一生態系統的能量金字塔，其中、分別代表不同的營養級，E1、E2代表能量的形式。下列敘述正確的是()A和是連接生物群落與無機環境的關鍵成分B該圖所示的食物網只有1條食物鏈：CE1表示流入這一生態系統的總能量D能量可在食物鏈中循環利用解析：選C圖中 代表生產者，、和都代表消費者，實現物質循環的關鍵生物成分是生產者和分解者；每一營養級的生物種類很多，各種生物之間會形成錯綜復雜的食物網；生產者固定的太陽能表示流入生態系統的總能量；生態系統中能量流動是單向的，不能循環利用。在解決有關能量傳遞的計算問題時，首先要確定相關的食物鏈，理清生物在營養級上的差別，能量傳遞效率約為10%20%，解題時注意題目中是否有“最多”“最少”“至少”等特殊的字眼，從而確定使用10%還是20%來解題。1能量傳遞效率的“最值”計算(1)食物鏈越短，最高營養級獲得的能量越多。(2)生物間的取食關系越簡單，生態系統的能量流動過程中消耗的能量越少。具體計算方法如下：知低營養級求高營養級知高營養級求低營養級獲能量最多選最短食物鏈按20%計算需最多能量選最長食物鏈按10%計算獲能量最少選最長食物鏈按10%計算需最少能量選最短食物鏈按20%計算2能量傳遞效率的“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，而需按具體數值計數。例如，在食物鏈ABCD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Ma%b%c%。(2)如果是在食物網中，某一營養級同時從上一營養級多種生物獲得能量，且各途徑所獲得的生物量比例確定，則按照各單獨的食物鏈進行計算后合并。題組沖關6某生態系統食物網如下圖所示，貓頭鷹體重每增加1 kg至少消耗A約()A100 kgB44.5 kgC25 kg D15 kg解析：選C食物鏈越短，能量消耗得越少，即按AB貓頭鷹這條食物鏈，且能量傳遞效率按20%來計算。7.如圖食物網中，貓頭鷹的食物有2/5來自兔，2/5來自鼠，1/5來自蛇，則貓頭鷹的體重若增加20 g，至少需要消耗植物的重量為()A600 g B900 gC1 600 g D5 600 g解析：選B已知高營養級求至少需要低營養級的能量時需按照最大傳遞效率進行計算，即202/520%20%202/520%20%201/520%20%20%900(g)。8.右圖為一食物網。若要使丙體重增加x，其食用的動物性食物所占比例為a，至少需要的生產者量為y，那么x與y的關系可表示為()Ay90ax10xBy25ax5xCy20ax5x Dy10ax10x解析：選C從題干的“至少”和各種食物所占比例入手，用數學方法解答該題。由題意“至少”可知，應該按最大傳遞效率為20%計算，a表示食用動物性食物所占比例，則(1a)表示