第2节生态系统的能量流动一、能量流动的过程1．概念：生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。

2．能量流经第一营养级的过程(1)输入：生产者通过光合作用把太阳能转化为化学能，固定在有机物中。

(2)能量去向①在生产者的呼吸作用中以热能形式散失。

②随着残枝败叶等被分解者分解而释放出来。

③被初级消费者摄食同化，流入第二营养级。

3．能量流经第二营养级的过程(1)输入：通过摄食生产者获得。

(2)去向①通过呼吸作用以热能形式散失。

②随尸体、排泄物流向分解者。

③被次级消费者摄食同化，流入下一营养级。

4．能量流动过程图解(1)补充图中标号代表的内容甲：生产者；乙：初级消费者；丙：次级消费者；丁：呼吸作用；戊：分解者。

(2)据图总结流入每一营养级的能量最终去向：①通过自身呼吸作用以热能形式散失。

②被下一营养级同化。

③被分解者分解利用。

二、能量流动的特点1．特点(1)单向流动：沿食物链由低营养级流向高营养级，不可逆转，也不能循环流动。

(2)逐级递减：①能量在沿食物链流动的过程中逐级减少。

②营养级越多，在能量流动过程中消耗的能量就越多，生态系统中的能量流动一般不超过4～5个营养级。

2．能量传递效率(1)能量在相邻两个营养级间的传递效率一般只有10～20%，也就是说，在输入某一营养级的能量中，只有10～20%能够流入下一营养级。

(2)计算公式相邻两个营养级间的能量传递效率＝下一营养级同化量上一营养级同化量×100%3．能量金字塔将单位时间内各个营养级所得到的能量数值，由低到高绘制成图，可以形成一个金字塔图形。

三、研究能量流动的意义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。

判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)1．能量通过光合作用和化能合成作用输入生态系统，通过呼吸作用输出生态系统。

()2．能量在生态系统的食物链中是以热能的形式流动的。

()3．生态系统维持正常功能需要不断得到来自系统外的能量。

()4．生态系统中能量的初始来源只有太阳能。

()5．农业生态系统中，沼渣、沼液作为肥料还田，使能量能够循环利用。

() 提示：1.√2．×能量在生态系统的食物链中是以化学能的形式流动。

3．√4．×生态系统的能量来源主要为太阳能，也可源自某些无机物氧化分解释放的能量，如硝化细菌、硫铁细菌等化能自养型生物。

5．×沼液和沼渣可以为农作物提供肥料，沼气池发酵产生的沼气又能成为人类的能源物质，实现了能量的多级利用，而能量不能循环利用。

能量流动的过程[问题探究]1．呼伦贝尔草原上的鹰捕食兔子，存在一条食物链：草→兔→鹰。

草原上生产者主要是草，草原上几乎全部动物都是直接或间接由草养活，那么草的能量来自哪里？它的能量又是什么途径传递给其他动物的？提示：草的能量来自太阳光能。

传递途径为食物链或食物网。

2．如图表示能量流经第二营养级示意图，请据图思考下列问题：(1)摄入量(a)和粪便量(c)、初级消费者的同化量(b)之间具有怎样的等量关系？(2)初级消费者的粪便中的能量属于哪个营养级的能量？第三营养级的粪便中的能量呢？(3)初级消费者同化的能量又有几个流向？提示：(1)摄入量＝粪便量＋同化量。

(2)初级消费者的粪便量中的能量属于第一营养级的能量，第三营养级的粪便量中的能量属于第二营养级的能量。

(3)三个：自身呼吸散失、被分解者利用和流向下一营养级。

[归纳总结]流入某一营养级能量的来源和去路(1)能量来源⎩⎪⎨⎪⎧a .生产者的能量主要来自太阳能b .消费者的能量来自于上一营养级同化的能量(2)能量去向：流入某一营养级(最高营养级除外)的能量去向可从以下两个角度分析：①不定时(能量的最终去路)⎩⎪⎨⎪⎧a .自身呼吸消耗b .流入下一营养级c .被分解者分解利用②定时(某段时间内的能量去路)⎩⎪⎨⎪⎧a .自身呼吸消耗b .流入下一营养级c .被分解者分解利用d .未被利用1．下图为某鱼塘中能量流动图解部分示意图，①②③④⑤各代表一定的能量值，下列各项中正确的是 ()A ．在人工饲养的高密度鱼塘中⑤一定小于①B ．图中④包含了次级消费者粪便中的能量C ．在食物链中各个营养级能量输入的方式和形式是完全相同的D ．第三营养级到第四营养级的能量传递效率为(③/②)×100%D [在人工鱼塘中，人们可通过投放饲料等措施来饲养更多的鱼类，所以⑤可能比①小，故A 错误；粪便中的能量属于上个营养级，所以④应包含三级消费者粪便中的能量，故B 错误；在食物链中各营养级能量输入的方式和形式不完全相同，故C 错误；能量传递效率＝一个营养级的同化量/上一个营养级的同化量，所以第三营养级到第四营养级的能量传递效率为(③/②)×100%，D 正确。

]2．如图为能量流动示意图。

其中a 1是流入第一营养级的总能量，相关说法正确的是()A ．第一营养级传递给分解者的总能量是a 4B ．能量散失a 3不能再被生物同化利用C ．a 1、a 2、a 3、a 6中的能量都以稳定化学能的形式存在D ．第一营养级和第二营养级之间的能量传递效率是a 6÷a 2B[第二营养级粪便中的能量a7也属于第一营养级传递给分解者的能量，A 项错误；能量a3以热能的形式散失，不能再被生物同化利用，B项正确、C项错误；第一营养级和第二营养级之间的能量传递效率是a6÷a1×100%，D项错误。

] 能量流动的特点及意义[问题探究]1．用能量流动的原理，解释谚语“一山不容二虎”隐含的道理。

提示：根据生态系统中能量流动逐级递减的特点和规律可知，营养级越高，可利用的能量就越少，老虎在生态系统中几乎是最高营养级，通过食物链(网)流经老虎的能量已减到很小的程度。

因此，老虎的数量将是很少的。

故“一山不容二虎”。

2．如果是你被困荒岛，要维持更长时间等待救援，要获得更多能量，究竟要采用以下哪种生存策略呢？A．先吃鸡再吃玉米B．先吃玉米，然后用一部分玉米喂鸡，吃鸡下的蛋，最后吃鸡提示：应选A方案。

应该先吃鸡，因为从营养级角度来讲，鸡是初级消费者，玉米是生产者，根据能量流动递减法则，如果让鸡吃玉米，玉米的能量最多有20%转换到鸡的体内，然后人再吃鸡或者鸡蛋的话，获得的能量相当于玉米的20%×20%，这种方案中，玉米是生产者，鸡是初级消费者，人是次级消费者，人所获得的能量是最少的，维持时间最短。

所以，不如先把鸡吃掉，再吃玉米。

3．人们在研究能量流动时，将秸秆作为牲畜饲料，粪便进入沼气池，生产燃料。

此过程提高能量的传递效率了吗？提示：没有。

以上过程提高了能量的利用率，即人类充分利用了流向分解者的能量，实现了对能量的多级利用，减少了环境污染；但没有提高能量在不同营养级之间的传递效率。

[归纳总结](1)能量流动特点及原因分析①单向流动的原因a．食物链各营养级的顺序是不可逆转的，这是长期自然选择的结果，如肉食性动物以植食性动物为食，而不能反过来。

b．各营养级通过呼吸作用以热能形式散失的能量是无法再被利用的，因此，能量也不能循环流动，必须由太阳能不断予以补充。

②逐级递减的原因a．各营养级的生物都会因呼吸作用而消耗掉相当大的一部分能量。

b．各营养级的生物中总有一部分能量未被下一个营养级利用。

c．还有少部分能量随着残枝败叶或遗体流入分解者。

(2)三种生态金字塔的比较1．下列关于生态系统的能量流动的叙述中，错误的是()A．由于生态系统的能量流动是逐级递减的，所以营养级越高则所同化的能量就越少B．由于散失的热能不能被生产者重新固定，所以生态系统的能量流动是单向不可循环的C．充分利用作物秸秆等可以提高能量传递的效率D．能量流动和物质循环的渠道都是食物链和食物网C[生态系统的能量传递效率一般不能人为改变，充分利用作物秸秆只能提高能量利用率而不能提高能量传递效率，C错误。

]2．下列四种现象中，不适宜用生态系统中能量流动规律进行合理分析的是()A．虎等大型肉食动物容易成为濒危物种B．蓝藻易在富营养化水体中爆发C．饲养牛、羊等动物，成本低、产量高D．巨大的蓝鲸以微小的浮游动物为食B[A项，虎属于最高营养级，获取能量少，容易成为濒危物种；B项，在富营养化的水体中，N、P含量高，蓝藻会进行爆发式繁殖，但是没有体现出食物链，所以不适宜用能量流动规律来分析；C项，牛、羊属于初级消费者，直接从生产者获取食物，获得的能量多，因此成本低；D项，能体现出食物链，能用能量流动规律来解释。

](1)如何利用食物链解释“巨大的蓝鲸以微小的浮游动物为食”符合能量流动的规律？提示：食物链越短，消耗的能量越少，蓝鲸获得的能量越多。

(2)“虎等大型肉食动物容易成为濒危物种”和“饲养牛、羊等动物，成本低、产量高”体现了能量流动的哪个特点？提示：逐级递减。

[课堂小结]A．各营养级同化的能量一般都会分为两部分流向分解者B．各营养级呼吸作用散失的能量都不能被其他生物所同化C．消费者粪便中的能量应属于上一营养级同化的能量D．每种肉食性消费者同化的能量都来自于不同营养级D[各营养级获得的同化量中流向分解者的能量常常分为两部分，即一部分是形成的尸体、残骸等，另一部分是被下一营养级摄入后形成粪便，A正确；各营养级呼吸作用释放的能量一部分用于满足自身生命活动，一部分以热能散失，其中散失的能量不能被其他生物所同化利用，B正确；消费者粪便中的能量由于没有被消费者同化，所以应属于上一营养级同化的能量，C正确；在特定的生态系统中，部分肉食性消费者同化的能量可能只来源于同一个营养级，D错误。

] 2．根据生态系统能量流动过程分析，下列说法正确的是()A．初级消费者粪便中的能量属于第二营养级的同化量B．某一营养级的同化量并不等于该营养级用于生长、发育和繁殖的能量C．初级消费者同化的能量全部经自身呼吸作用以热能的形式散失D．每个营养级同化的能量都有一部分要流向下一营养级B[初级消费者粪便中的能量属于上一营养级的同化量，即生产者(第一营养级)的同化量，A错误；某一营养级同化的能量一部分经自身呼吸作用以热能的形式散失，一部分用于自身生长、发育和繁殖，B正确、C错误；最高营养级同化的能量不会流向下一营养级，D错误。

]3.某同学通过分析蛇的食性绘制了如图所示的食物关系。

假定一条1 kg的蛇，4/5的食物来自鼠，1/5的食物来自蛙。

按能量流动的最高效率计算，此蛇间接消耗的植物为()A．45 kg B．22.5 kgC．90 kg D．20 kgA[依题意知此蛇间接消耗的植物为(4/5)÷20%÷20%＋(1/5)÷20%÷20%÷20%＝45 kg。