生态系统的能量流动

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。

(1)流经生态系统的总能量：是生产者通过光合作用所固定的全部太阳能。

(2)渠道：食物链和食物网。

(3)能量转化：太阳能→有机物中的化学能→热能(最终散失)。流动形式是有机物中的化学能。

(4)散失途径：呼吸作用，包括各个营养级自身的呼吸消耗以及分解者的呼吸作用。

(5)能量散失的形式：以热能形式散失。

2．过程图解

在各营养级中，能量的三个去路：通过呼吸作用以热能的形式散失；流向下一营养级生物利用；被分解者利用。

3．特点：单向流动和逐级递减。

4．意义

①帮助人们科学规划、设计人工生态系统，使能量得到有效的利用。

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。

判断下列有关能量流动叙述的正误。

(1)生态系统中生产者得到的能量必然大于消费者得到(2011·海南卷，2A)(√)

(2)流经生态系统的总能量是照射在生产者上的太阳能(×)

(3)沼渣、沼液作为肥料还田，使能量能够循环利用(2010·新课标全国卷，5C)(×)

(4)多吃肉食比多吃素食消耗的粮食总量更多(2010·江苏卷，11C)(√)

(5)流经第二营养级的总能量指次级消费者摄入到体内的能量(×)

(6)某营养级生物的粪便量属于上一营养级生物的同化量(√)

临考视窗高考侧重于考查能量流动的过程、特点及有关计算。以流程图、表格数据、示意图的形式命题，考查学生图文转换、获取信息的能力。

(2014·河南郑州一模)如图是一个处于平衡状态生态系统的能量流动图解，其中A、B、C、D分别代表不同营养级的生物类群，对此图解理解正确的一项是( )

A．流经该生态系统的总能量就是A通过光合作用固定的太阳能减去自身呼吸消耗的能量

B．D中所含的能量与C中所含的能量之比就是能量从C传递到D的效率

C．B同化的能量要大于B、C、D呼吸消耗的能量之和

D．由于流经该生态系统的总能量是一定的，所以B获得的能量越多，留给C、D的能量就越少

[自主解答] ________

解析：流经该生态系统的总能量就是A通过光合作用固定的太阳能，A 错误；能量从C传递到D的效率是指D同化的能量与C同化的能量之比，B错误；B同化的能量要大于B、C、D呼吸消耗的能量之和，因为还有一部分能量流向了分解者，C正确；B获得的能量越多，留给C、D的能量也越多，D错误。

答案： C

【互动探究】 1.流入量与同化量是什么关系？同化量、摄入量与粪便量

的关系是怎样的？

2．某营养级的同化量减去呼吸量属于什么？

提示： 1.流入量＝同化量。同化量＝摄入量－粪便量。

2．生长、发育、繁殖的能量。

能量流经某一营养级的来源和去向

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)定量不定时(能量的最终去路

){①自身呼吸消耗②流入下一营养级③被分解者分解利用

(2)定量定时：流入某一营养级的一定量的能量在一定时间内的去路可有四条：

①自身呼吸消耗；②流入下一营养级；③被分解者分解利用；④未被自身呼吸消耗，也未被下一营养级和分解者利用，即“未利用”。

2．能量的传递

(1)传递途径：食物链和食物网。

(2)传递形式：有机物中的化学能。

3．能量流动的特点及其原因

(1)单向流动

①能量流动是沿食物链进行的，食物链中各营养级之间的捕食关系是长期自然选择的结果，是不可逆转的。

②各营养级通过呼吸作用所产生的热能不能被生物群落重复利用，因此能量流动无法循环。

(2)逐级递减

①各营养级生物都会因呼吸作用消耗大部分能量。

②各营养级的能量都会有一部分流入分解者，包括未被下一营养级生物所利用的部分。

【前挂后联】光合作用、细胞呼吸与能量流动

(2)细胞呼吸产生的能量大部分以热能散失，不可重复利用，因此能量流动是逐级递减的。

1．某同学绘制了如图所示的能量流动图解，下列叙述正确的是( )

A．生产者固定的总能量可表示为(A1＋B1＋C1＋A2＋B2＋C2＋D2)

B．由生产者到初级消费者的能量传递效率为D2/W1

C．初级消费者摄入的能量为(A2＋B2＋C2)

D．W1＝D1＋D2

解析：由图可知，W1为生产者固定的太阳能，D1为初级消费者同化的能量；W1＝A1＋B1＋C1＋D1；D1＝A2＋B2＋C2＋D2；由于能量传递效率约为10%～20%，所以W1>D1＋D2。

答案： A

2．下图为某生态系统能量流动示意图(单位：kJ)。下列说法正确的是( )

A．图中A所固定的能量是B、C的能量之和

B．若C增加1 kJ，则需要消耗A约42 kJ

C．B营养级的个体数量一定多于C营养级的个体数量

D．B→C的能量传递效率为16%

解析：根据生态系统能量流动的特点及能量传递效率可知，A选项错误；A→B的能量传递效率为200/1 250×100%＝16%，B→C的传递效率为30/200×100%＝15%。

答案： B

1．生态系统中同化量和摄入量的比较

同化量为每一营养级通过摄食并转化成自身有机物的能量，摄入量是消费者摄入的能量，同化量＝摄入量－粪便量。消费者产生的粪便中的能量，不属于该营养级同化的能量，它实际上与上一营养级的遗体、残骸一样，属于未被利用的那部分能量。

2．能量传递效率与能量利用效率的比较

能量传递效率：能量在沿食物链流动的过程中，逐级减少，是以“营养级”为单位，能量在相邻两个营养级之间的传递效率约为10%～20%。其计算公式为能量传递效率＝(下一营养级同化量/上一营养级同化量)×100%，而不是两个生物个体的能量比值。

能量利用效率：通常考虑的是流入人体中的能量占生产者能量的比值，或流入最高营养级的能量占生产者能量的比值，或考虑分解者的参与，以实现能量的多级利用。生态农业实现物质多级利用，提高了能量利用率，但能量传递效率不可能提高。

3．下表是对某生态系统营养级和能量流动情况的调查结果。表中的①②③④分别表示不同的营养级，⑤为分解者。GP表示生物同化作用固定的能量，NP表示生物体贮存着的能量(NP＝GP－R)，R表示生物呼吸消耗的能量，有关叙述正确的是( )

单位：102 kJ/(m2·a)

GP NP R

①15.91 2.81 13.10

②871.27 369.69 501.58

③0.88 0.34 0.54

④141.20 62.07 79.13

⑤211.85 19.26 192.59

A.生态系统能量流动的渠道可能是②→④→①→③→⑤

B．能量在初级消费者和次级消费者之间的传递效率约为5.5%