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高一~高中二年级 (15-17岁)

高中生物 生态系与能量流

在生态系统中，能量从太阳进入生产者，再朝消费者方向单向流动，每一级都有大部分能量通过呼吸作用变成热散失。 碳、氮等物质在生物和环境之间循环往复，但以热的形式散失的能量再也无法利用。 从一个营养级传到下一个营养级的能量大约只有 10%，所以把营养级一层层叠起来，就成了越往上越窄的能量金字塔。 图中可以把传递效率从 5% 调到 20%，看到用条形宽度表示的各营养级能量，以及每一级以热的形式散失的量。

能量单向流动

☀️ 从太阳到热
①生产者通过光合作用把太阳的光能转变为有机物中的化学能，带入生态系统
②这些能量沿食物链传给初级消费者、次级消费者，每一级的大部分能量都用于呼吸作用，以热的形式散失
③物质经过分解者后能再被生产者利用，而散失为热的能量生产者无法再用，于是离开了生态系统

能量金字塔

10%
💡 改变传递效率
①默认的 10% 是通常所说的“十分之一定律”的平均值，实际生态系统的传递效率大约在 5% 到 20% 之间
②效率为 10% 时，初级消费者得到 1,000 kcal，次级消费者 100 kcal，三级消费者 10 kcal，只剩生产者能量的 0.1%
③即使把效率提高到 20%，每上一级能量也会变成五分之一，三级消费者只剩生产者能量的 0.8%
④正因为越往上能量越不够，食物链通常很难超过四五个营养级

生态系统的组成成分

生态系统的组成

生态系统的组成成分

物种之间的相互作用

群落中的相互作用

两个物种各自的得与失
类型物种 A物种 B示例
种间竞争害（−）害（−）争夺同一种食物的两个物种
捕食利（+）害（−）狮子（A）、羚羊（B）
寄生利（+）害（−）寄生虫（A）、宿主（B）
互利共生利（+）利（+）蜜蜂与花，白蚁与肠道中的原生生物
偏利共生利（+）无影响（0）䲟鱼（A）、鲨鱼（B）

例题演练

例题 1
生产者拥有 10,000 kcal 的能量，能量传递效率为 10% 时，次级消费者能得到多少 kcal 的能量？
1
每上升一个营养级，只有 10% 的能量传到下一级。
2
生产者 10,000 kcal → 初级消费者 1,000 kcal → 次级消费者 100 kcal
▸ 100 kcal
上升两级，只剩 10% 的 10%，也就是 1%。在金字塔图中把效率调到 10%，次级消费者的条形上写着 100 kcal，它下面的两级分别有 9,000 kcal 和 900 kcal 以热的形式散失。
例题 2
蜜蜂从花中获取花蜜，花也因为蜜蜂完成传粉。这是哪一种种间相互作用？两个物种各自是得利还是受害？
1
两个物种都得利（+, +）时，是互利共生。
2
蜜蜂得到作为食物的花蜜，花得到繁殖所需的传粉，所以两者都得利。
▸ 互利共生（蜜蜂 +，花 +）
种间相互作用按两个物种受到的影响，即得利（+）、受害（−）、无影响（0）的组合来分类。（+, +）是互利共生，（+, −）是捕食或寄生，（+, 0）是偏利共生，（−, −）是种间竞争。

总结

能量流动的十分之一定律
下一营养级的能量 ≈ 上一营养级能量的 10%
其余约 90% 用于呼吸作用或经过分解者，最终以热的形式散失
物质循环与能量流动
物质：循环（生产者 → 消费者 → 分解者 → 生产者）／能量：单向（太阳 → 生物 → 热）
物质可以反复利用，能量不能
韩国高考类题改编
关于生态系统的能量流动与物质循环，下列说法不正确的是？
①能量从太阳开始，单向流动。
②营养级越高，能量越少。
③碳、氮等物质在生态系统中循环。
④能量像物质一样在生态系统中循环。
⑤每个营养级的大部分能量通过呼吸作用以热的形式散失。
▸ ④ 能量像物质一样在生态系统中循环。
1
碳、氮等物质在生物与环境之间循环，而能量是从太阳进入、以热的形式散失的单向流动。
2
以热散失的能量不能再被利用，不会循环，所以错误的是④。
🎯 考试要点
①能量沿太阳 → 生产者 → 消费者单向流动，最终以热的形式散失
②传到下一营养级的能量约为 10%，其余经呼吸作用等变成热
③生态金字塔有能量金字塔、生物量金字塔和数量金字塔，其中只有能量金字塔不会倒置
④碳、氮等物质循环，能量不循环
⑤食物网越复杂，一个物种减少时越容易由其他食物替代，生态系统就越稳定
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