第五 生态系统及其稳定性
第2节 生态系统的能量流动
编写：王艳红 审核：高二生物组
寄语： 一个人，如果你不逼自己一把，你根本不知道自己有多优秀。
【学习目标】
1、分析生态系统的能量流动的过程与特点。
2、概述研究能量流动的意义。
3、尝试调查农田生态系统中的能量流动情况。
【自主学习】
一、能量流动的概念：生态系统中能量的 、 、 和 的过程，称为生态系统的能量流动。
二、能量流动的过程
1、能量的
生态系统所需的能量自于 ____。
2、能量的输入
（1）绿色植物通过 作用将_ 能转化为 能，使太阳能输入到生态系统中。
（2）生产者所固定的 的总量，就是这个生态系统所获得的能量。
3、能量的传递：生态系统中能量的传递是沿_ 渠道进行的一个营养级的生物所获得的能量：
（1） 一部分通过_____ 作用释放后，一方面用于自身的 、 和 等生命活动，一方面以_______ 形式散失；
（2） 一部分被____ 摄入；
（3） 一部分则被 分解利用。
三、能量流动的特点
1、生态系统中能量流动的特点是 ， 。
2、能量在相邻的两个营养级间的传递效率大约是 。
3、能量金字塔的含义是：在一个生态系统中，营养级越多，在
就越多。生态系统中，食物链一般不超过 个营养级。
四、研究能量流动的实践意义
1、研究生态系统的能量流动，可以帮助人们 人工生态系统，使能量得到最有效的利用。
2、可以帮助人们合理的调整 ，使能量持续高效的流向 。
【典型例题】
例1、人们常用能量金字塔描述一个生态系统中各营养级所得到的能量的数值，下面的说法正确的是 （ ）
A．生态系统中，营养级越多，在能量流动过程中损失的能量越多
B．最多约有20%的能量从第一营养级流入次级消费者
C．生产者呼吸消耗的能量一般没有流入初级消费者的能量多
D．位于金字塔顶部的消费者获能最多
例2、大象是植食型动物，有一种蜣螂则专以象粪为食。设大象在某段时间所同化的能量为107kJ，则这部分能量中可流到蜣螂体内的约为 （ ）
A．0kJ B．106kJ C．2×106kJ D．106～2×106kJ
例3、下图为某生态系统食物网简图，若E生物种群总能量为7.1×109 kJ，B生物种群总能量为2.3×108 kJ，从理论上计算，A贮存的总能量最少为 （ 　）
A．7.1×108 kJ　　 B．4.8×107 kJ
C．5.95×107 kJ　　D．2.3×107 kJ
【解析】由图可知D为生产者，要使A获得的能量最少，则必须保证三个条，即：一是能量途径最少；二是能量传递效率最低（按10%算）；三是食物链要最长。故从理论上讲，与A贮存的总能量最少相关的食物链不可能是D→A，也不可能是D→A、D→E→C→A同时存在，只能是D→E→C→A。为此，E的能量在传递给A的途径中，只有确保：①E在传递给B时用去的能量最多；②E的总能量减去传递给B的后再传给C时效率最低；③C在传递给A时效率最低，结果才能使A获得的能量最少。所以据此计算得A贮存的总能量最少为：
（7.1×109 －2.3×108÷10%）×10%×10%＝4.8×107 kJ
例4、在下图的食物网中，生态系统能量流动传递效率为10%～20%，请据图回答下列问题：
（1）在这个食物网中，可以称为初级消费者的生物种群有　　　　。
（2）若鸟增加的能量积累为A，需要生产者提供的能量应不少于　 A。
（3）在鸟的食物构成中，若动物性食物与植物性食物各占50%，则需要生产者提供的能量应大约在　　　A至　　　A之间。
【答案】（1）虫、鸟　　（2）5　　（3）15　55
【反馈矫正】
1．在浮游植物小鱼海豹虎鲸这条食物链中，若虎鲸增加1kg体重，至少消耗浮游植物的量为 （ ）
A．1kg B．10kg C．125kg D．1000kg
2．下列除哪项外，均为对生态系统内能量流动特征的描述 （ ）
A．食物链和食物网是能量流动的渠道
B．食物链中初级消费者越多，次级消费者获得的能量越多
C．单向流动，逐级递减 D．食物链越短，可供养的消费者越多
3、在能量金字塔中，如果生产者在光合作用过程中产生240mol的氧气，其全部用于初级消费者分解血糖，则其释放并贮存在ATP中的能量最多有（ ）可被三级消费者捕获？
A．1.008×103 kJ　　B．5.016×103 kJ　　
C．1.858×103 kJ　　D．2.008×103 kJ
4．如图食物网中，假如猫头鹰的食物有2/5自兔，2/5自鼠，1/5自蛇，那么，猫头鹰若要增加20g体重，最少需要消耗的植物为 （ ）
A．80g B．900g C．800g D．600g
5．在生态系统中有关食物链与能量流动的叙述，不正确的是 （ ）
A．能量沿食物链流动是单方向的 Ｂ．初级消费者越多，次级消费者获得的能量越少
Ｃ．食物链越长，最高营养级获得的能量越少
D．生物种类越多，生态系统中的食物链越多
6．在生态系统的能量金字塔中，贮存能量最多的成分是 （ ）
A．生产者 B．初级消费者 C．次级消费者 D．分解者
7．肉类和鸡蛋的价格比粮食和蔬菜高，从生态学的观点看，这是由于 （ ）
A．动物饲养麻烦，花时间多，投资大 B．动物性食品营养价值高
C．食物链延长，能量流失多，动物性食品成本高 D．植物栽培比较容易
8．某池塘生态系统全部生产者所固定的太阳能总值为a，全部消费者所利用的能量总值b，全部分解者所利用的能量总值为c。那么a、b、c三者之间的关系为 （ ）
A．ab，bc B．abc C．abc D．abc
9．生态系统的能量流动分析通常以哪个水平为前提 （ ）
Ａ．生物个体水平 B．种群水平 C．食物链（网）水平 D．营养级水平
10．“一不容二虎”这一谚语，用生态学的观点可以理解为 （ ）
A．虎所需要的生活空间大 B．身体强壮的虎以身体弱小的虎为食
C．虎性情孤独，不群居 D．营养级越高的生物，能得到的能量越少，个体数量也越少
11．某草原上长期生活着野兔、狐和狼，形成一个相对平衡的生态系统。经测定，其中各种生物所含能量如下，请回答：（能量单位：千焦/米2•年）
生物种类草兔狐狼
所含能量9．51091．51090．21090．13109
（1）流经该生态系统的能量的最终是________，它由草的______作用所固定，到第_____营养级能量最少。
（2）设流经该生态系统的总能量为X（千焦/米2•年），那么X的数值为_________。
A． X=9．5109 B． X>9．5109
C． X<9．5109 D． X≤9．5109
（3）该生态系统的食物网是_______________________。

参考答案

【自主学习】
一、输入、传递、转化、散失
二、1、太阳能2、（1）光合 太阳 化学（2）太阳能
3、食物链和食物网（1）呼吸 生长 发育 繁殖 热能（2）初级消费者（3）分解者
三、1、单向的 逐渐递减 2、10%～20% 3、能量流动过程中消耗的能量 4～5
四、1、设计
2、生态系统中的能量流动关系 人类最有益的部分
【反馈矫正】
1、C2、A3、C4、B5、B6、A
7、C8、C9、D10、D
11、 狼
（1）太阳能 光合 四 （2）B （3） 草 兔
狐

参考答案

【自主学习】
一、输入、传递、转化、散失
二、1、太阳能2、（1）光合 太阳 化学（2）太阳能
3、食物链和食物网（1）呼吸 生长 发育 繁殖 热能（2）初级消费者（3）分解者
三、1、单向的 逐渐递减 2、10%～20% 3、能量流动过程中消耗的能量 4～5
四、1、设计
2、生态系统中的能量流动关系 人类最有益的部分
【反馈矫正】
1、C2、A3、C4、B5、B6、A
7、C8、C9、D10、D
11、 狼
（1）太阳能 光合 四 （2）B （3） 草 兔
狐

书后参考答案：
四、答案和提示
(一)问题探讨
提示：应该先吃鸡，再吃玉米(即选择1)。若选择2，则增加了食物链的长度，能量逐级递
减，最后人获得的能量较少。
(二)思考与讨论1
1．提示：遵循能量守恒定律。能量在生态系统中流动、转化后，一部分储存在生态系统(生
物体有机物)中，而另一部分被利用、散发至无机环境中，两者之和与流人生态系统的能量相等。 2．提示：不能，能量流动是单向的。
(三)资料分析
1和2

3．提示：流入某一营养级的能量主要有以下去向：一部分通过该营养级的呼吸作用散失了；一部分作为排出物、遗体或残枝败叶不能进入下一营养级，而为分解者所利用；还有一部分未能进人(未被捕食)下一营养级。所以，流入某一营养级的能量不可能百分之百地流到下一营养级。
4．提示：生态系统中能量流动是单向的；能量在流动过程中逐级递减。
(四)思考与讨论2
提示：“桑基鱼塘”的设计理念是从人类所需出发，通过能量多级利用，充分利用流经各营养级的能量，提高生产效益。
(五)调查
参考调查点：稻田生态系统
组成成分：(1)非生物的物质和能量；(2)生产者：水稻、杂草、浮游植物等；(3)消费者：田螺、泥鳅、黄鳝、鱼、青蛙、浮游动物、昆虫、鸟类等；(3)分解者：多种微生物。
问题提示：
1．生产者主体是水稻，其他生产者有杂草、浮游植物等。农民主要通过喷洒除草剂，或人工除草的方式抑制杂草的生长。
2．初级消费者有：田螺、浮游动物、植食性昆虫、植食性鱼、鸟类等。一般而言，植食性昆虫和鸟类等往往对水稻生长构成危害，田螺、植食性鱼数量较多时也会对水稻生长构成危害。农民采取喷洒农药、竖稻草人等措施防止或减少这些动物的危害。
3．次级消费者有：泥鳅、黄鳝、肉食性鱼、青蛙等。一般而言，这些消费者对水稻生长利大于害。农民通过禁捕，或适量放养等措施，实现生态农业的目标。
5．农民对秸秆的传统处理方式有焚烧或填埋等；现代农业提出了综合利用思想，例如，秸秆可作为多种工业原，还可以用生产沼气，以充分利用其中的能量。
6．主要通过合理密植的方法提高作物的光能利用效率。
7．通过稻田养鱼等措施，实现立体化生态农业；通过建造沼气池，实现能量的多级利用。
(六)技能训练：分析和处理数据
提示：
这些玉米的含碳量折合成葡萄糖是6 687.5 kg，计算公式是(12+18)／12×2 675，这些葡萄糖储存的能量是1.07×108kJ(计算公式是EG = G×1.6×104)；
这些玉米呼吸作用消耗的能量是3.272×107kJ(计算公式为△E呼 = △G×1.6×104)；
这些玉米在整个生长季节所固定的太阳能总量是1.397 2×108kJ(计算公式为E固 =EG+△E呼)，
呼吸作用消耗的能量占所固定太阳能的比例是23.4％；
这块玉米田的太阳能利用效率是1.64％(计算公式为η= 1.3972×108／8.5×109)。
利用情况如图5—5所示：

(七)旁栏思考题
一般情况下，也是金字塔形。但是有时候会出现倒置的塔形。例如，在海洋生态系统中，由于生产者(浮游植物)的个体小，寿命短，又会不断地被浮游动物吃掉，所以某一时刻调查到的浮游植物的量可能低于浮游动物的量。当然，总的看，一年中流过浮游植物的总能量还是比流过浮游动物的要多。与此同理，成千上万只昆虫生活在一株大树上，该数量金字塔的塔形也会发生倒置。
(八)练习
基础题
1．A。
2．D。
3．B。
拓展题
1．(1)

(2)图b所示生态系统中流向分解者的能量，还有一部分可以以生活能或食物中化学能的形式被人类再度利用，因此，该生态系统实现了能量的多级、充分利用，提高了能量的利用率。
2．提示：不能。在一个封闭的系统中，物质总是由有序朝着无序的方向(熵增加)发展。硅藻能利用获取的营养通过自身的新陈代谢作用释放能量，依靠能量完成物质由无序向有序的转化，维持其生命活动。

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