專題50 生態(tài)系統(tǒng)的能量流動

1、專題50 生態(tài)系統(tǒng)的能量流動【基礎回顧】 考點內容:生態(tài)系統(tǒng)中能量流動的基本規(guī)律及其應用 要求: 考綱解讀: 1.知道能量流動的概念 2.理解能量流動的過程、特點 3.知道能量流動的意義 4.掌握能量流動的效率計算 考點一、能量流動的概念 生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、傳遞、轉化和散失的過程，稱為生態(tài)系統(tǒng)的能量流動。 考點二、能量流動的過程 1起點：生產者固定太陽能開始。 2總量：生產者固定的太陽能總量。 3流動渠道：食物鏈和食物網。 4特點： (1)單向流動：能量只能沿著食物鏈由低營養(yǎng)級流向高營養(yǎng)級。 (2)逐級遞減 每個營養(yǎng)級生物都因呼吸作用而散失部分熱能。 每個營養(yǎng)級生物總有一部分不能被下一營養(yǎng)

2、級利用。 傳遞效率為10%20% (形象地用能量金字塔表示)。 考點三、能量流動研究意義 1幫助人們科學規(guī)劃，設計人工生態(tài)系統(tǒng)，使能量得到最有效利用，實現能量的多級利用。 2幫助人們合理地調整生態(tài)系統(tǒng)中能量流動關系，使能量持續(xù)高效地流向對人類最有益的部分。 【技能方法】 1.能量流動的過程 2.能量在營養(yǎng)級之間流動過程 (1)攝入量、同化量、糞便量三者之間的關系是攝入量同化量糞便量。 (2)在各營養(yǎng)級中，能量的三個去路：通過呼吸作用以熱能的形式散失；被下一營養(yǎng)級生物利用；被分解者利用。 3.寫出能量傳遞效率的計算公式 相鄰兩個營養(yǎng)級的傳遞效率=×100%。 4.能量傳遞的相關“最值”

3、計算 (1)如食物鏈ABCD 已知D營養(yǎng)級的能量為M，則至少需要A營養(yǎng)級的能量M÷(20%)3，最多需要A營養(yǎng)級的能量M÷(10%)3； 已知A營養(yǎng)級的能量為N, 則D營養(yǎng)級獲得的最多能量N×(20%)3，最少能量N×(10%)3。 (2)在某食物網中，確定生物量變化的“最多”或“最少”時，應遵循以下原則： 5.能量傳遞效率與能量利用率 能量傳遞效率：能量在沿食物鏈流動的過程中，逐級減少，若以“營養(yǎng)級”為單位，能量在相鄰兩個營養(yǎng)級之間的傳遞效率約為10%20%。 能量利用率：通常考慮的是流入人體中的能量占生產者能量的比值，或流入最高營養(yǎng)級的能量占生產者能

4、量的比值，或考慮分解者的參與，以實現能量的多級利用。 【基礎達標】 1.有人發(fā)起“多吃素食、少吃肉食”的運動，以支援糧食短缺地區(qū)的災民。運用生態(tài)學知識對此的合理解釋是（） A多吃肉食會增加心血管病的發(fā)病率 B直接以低營養(yǎng)級的生物為食將消耗生態(tài)系統(tǒng)更多的能量 C多吃肉食比多吃素食消耗的糧食總量更多 D節(jié)省的肉食可以幫助災民提高營養(yǎng)水平 【答案】C 【解析】 “多吃素食，少吃肉食”能節(jié)約糧食，其生態(tài)學原理在于降低人在食物鏈中的營養(yǎng)級，從而節(jié)約更多的糧食。故正確答案為C。 2.下列關于生態(tài)系統(tǒng)的說法，不正確的是（） A生態(tài)系統(tǒng)的生產者固定的太陽能是流經該系統(tǒng)的總能量 B在生態(tài)系統(tǒng)中，物質循環(huán)是生態(tài)系

5、統(tǒng)能量流動的載體 C植物光合作用固定的碳與植物呼吸作用釋放的碳基本相等 D能量在相鄰兩個營養(yǎng)級之間的傳遞效率的大小是由這兩個營養(yǎng)級的同化量決定的 【答案】C 【解析】 生態(tài)系統(tǒng)的生產者固定的太陽能是流經該生態(tài)系統(tǒng)的總能量；在生態(tài)系統(tǒng)中，物質循環(huán)是能量流動的載體，能量流動是物質循環(huán)的動力；在一個穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)中，植物光合作用固定的碳與該系統(tǒng)中所有生物呼吸作用釋放的碳基本相等；相鄰兩個營養(yǎng)級之間的能量傳遞效率下一營養(yǎng)級的同化量/上一營養(yǎng)級的同化量×100%。 3.下圖為某生態(tài)系統(tǒng)的能量流動簡圖，下列敘述錯誤的是（） A甲是生產者，乙是消費者 B該生態(tài)系統(tǒng)是一個開放的系統(tǒng) C能量通過光合作

6、用固定并進入系統(tǒng)，可以熱能形式輸出 D甲、乙和分解者所貯存的能量之和是輸入該生態(tài)系統(tǒng)的總能量 【答案】D 【解析】 根據題中簡圖可知，甲能夠固定太陽能，為生產者，乙從甲獲取能量，為消費者，A正確；該生態(tài)系統(tǒng)需要從外界獲得能量，同時能量也可以擴散到外界，是一個開放的生態(tài)系統(tǒng)，B正確；能量通過光合作用進入該生態(tài)系統(tǒng)，經過生產者、消費者的呼吸作用和分解者的分解作用后有一部分以熱能的形式散失，C正確；輸入該生態(tài)系統(tǒng)的總能量是生產者甲固定的太陽能總量，D不正確。 4.下列有關生態(tài)系統(tǒng)中能量流動的敘述，正確的是（） A兔子吃了1千克的草，則這1千克草中的能量就流入了兔子體內 B一只狼捕食了一只兔子，則這只

7、兔子中約有10%20%的能量流入狼的體內 C生產者通過光合作用合成有機物，能量就從無機環(huán)境流入了生物群落 D生態(tài)系統(tǒng)的能量是伴隨著物質循環(huán)而被循環(huán)利用的 【答案】C 【解析】 兔子吃的草中的能量一部分被兔子同化，一部分殘留在糞便中，故A錯誤；能量傳遞效率中的10%20%指的是營養(yǎng)級與營養(yǎng)級之間的傳遞效率，并非個體與個體之間的，故B錯誤；生產者通過光合作用合成有機物來固定太陽能，而太陽能來自無機環(huán)境，故C正確；生態(tài)系統(tǒng)中的能量是單向流動、逐級遞減的，最終都會以熱能的形式散失，故D錯誤。 5.某生態(tài)系統(tǒng)中的四種生物構成一條食物鏈abcd，通過測定得到這四種生物a、b、c、d所含的有機物總量分別為M

8、1、M2、M3和M4。下列敘述中錯誤的是（） AM1一定不是a種群固定的太陽能總量 B若M15M2，則生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)可能遭到破壞 Cd個體所含的有機物的質量應比c個體的小 D若M2大量增加，一般會導致M1減少、M3增加 【答案】C 【解析】 生產者固定的太陽能總量中會通過細胞呼吸損失一部分，故A正確；根據能量流動的特點，前一營養(yǎng)級同化的能量要大于或等于后一營養(yǎng)級同化的能量的5倍，才能滿足后一營養(yǎng)級的能量需要，故B正確；相對較高營養(yǎng)級的個體不一定比相對較低營養(yǎng)級的個體小，如虎與兔，故C錯誤；一定時間內，M2大量增加會導致被捕食者減少，捕食者增多，故D正確。 【能力提升】 1.如圖甲表示某生態(tài)系統(tǒng)的

9、能量錐體圖，P為生產者，Q1為初級消費者，Q2為次級消費者?，F對圖中的各營養(yǎng)級所含有的能量進行分類剖析，其中分析不正確的是(注：圖乙中a、a1、a2表示上一年留下來的能量，e、e1、e2表示呼吸消耗量)（） Abcde為本年度流入該生態(tài)系統(tǒng)的總能量 Bc1表示初級消費者中被次級消費者所同化的能量 Cb和d之一可代表生產者傳遞給分解者的能量 D初級消費者產生的糞便中所含的能量是包含在c中的 【答案】D 【解析】 由圖可知，c、c1分別是生產者流入初級消費者、初級消費者流入次級消費者的能量，即初級消費者、次級消費者同化的能量。bcde為生產者固定的能量，即本年度流入該生態(tài)系統(tǒng)的總能量；b和d(b1

10、和d1、b2和d2)之一可代表糞便、遺體殘骸等傳遞給分解者的能量；初級消費者產生的糞便中所含的能量屬于生產者同化的能量，應包含在b或d中。 2.下圖表示A、B兩個特定生態(tài)系統(tǒng)的能量金字塔。有關解釋正確的是（） 一個吃玉米的人所獲得的能量一定比一個吃牛肉的人獲得的能量多 能量沿食物鏈單向流動，傳遞效率隨營養(yǎng)級的升高而逐級遞減 若A和B中玉米的數量相同，A能養(yǎng)活10 000人，則B至少能養(yǎng)活500人 若土壤中含相同濃度的難降解污染物，則A中的人比B中的人體內污染物濃度低 生態(tài)系統(tǒng)中玉米、牛和人三種群不一定符合能量金字塔 AB CD 【答案】D 【解析】 中，不知二人的食物量，一個吃玉米的人所獲得的

11、能量和一個吃牛肉的人獲得的能量無法比較；中，能量沿食物鏈單向流動，隨營養(yǎng)級的升高而逐級遞減，傳遞效率仍在10%20%之間；中，若A和B中玉米的數量相同，養(yǎng)活一人，消耗能量為m，如A能養(yǎng)活10 000人，對應的玉米能量至少是50 000m，同樣數量的玉米B中至少養(yǎng)活的人數是50 000×10%×10%500。中，若土壤中含相同濃度的難降解污染物，則生態(tài)系統(tǒng)A中的人比B中的人體內污染物濃度低的原因是有害物質的富集。中，生態(tài)系統(tǒng)中的能量金字塔每一階層代表的是一個營養(yǎng)級，而不是某一生物種群，對于某一生物種群來說不一定符合能量金字塔。 3.在如圖所示的食物網中，假如貓頭鷹的食物有2/

12、5來自于兔子，2/5來自于鼠，1/5來自于蛇，那么貓頭鷹若增加 20 g體重，最少需要消費植物（） A600gB900gC1 600gD5 600g 【答案】B 【解析】 通過食物鏈(植物兔貓頭鷹)，貓頭鷹增加20 g×2/58 g，最少需要消費植物的量為8 g×5×5200 g；通過食物鏈(植物鼠貓頭鷹)，貓頭鷹增加20 g×2/58 g，最少需要消費植物的量為8 g×5×5200 g；通過食物鏈(植物鼠蛇貓頭鷹)，貓頭鷹增加20 g×1/54 g，最少需要消費植物的量為4 g×5×5×550

13、0 g。所以合計至少需要消費植物200 g200 g500 g900 g。 4.美國的生態(tài)學家奧德姆對佛羅里達州的銀泉進行了生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)級和能量流動的調查，下表是調查結果。表中的分別表示不同的營養(yǎng)級，為分解者。表中NPGPR。下列敘述中正確的是（） A.構成了唯一一條食物鏈 B由NP可知被調查時刻該生態(tài)系統(tǒng)的能量輸入等于輸出 C能量在第三、四營養(yǎng)級間的傳遞效率約為5.5%，低于10%，也是有可能的 D的糞便中所含能量是其GP的一部分 【答案】C 【解析】 是分解者，不參與構成食物鏈，A錯誤；題干中NPGPR，NP都大于零，故能量的輸入大于輸出，B錯誤；能量的傳遞效率一般是10%20%，但是有些

14、營養(yǎng)級之間能量傳遞的效率可低于10%，或高于20%，C正確；生物體糞便中的能量是未被自身同化的能量，屬于上一營養(yǎng)級的能量，D錯誤。 5.如圖表示一個池塘生態(tài)系統(tǒng)中各種生物之間的關系。下列敘述不正確的是（） A圖中所有的生物構成了此池塘生態(tài)系統(tǒng)的生物群落 B從外部引入消費者4可能會使生產者2的數量暫時增加 C流經該生態(tài)系統(tǒng)的總能量是圖中所有生產者固定的能量之和 D組成消費者的各種元素返回無機環(huán)境都需經分解者的分解作用 【答案】D 【解析】 圖中所有的生物包括生產者、消費者和分解者，共同構成了此池塘生態(tài)系統(tǒng)的生物群落；引入消費者4后，在短時間內可能會造成消費者2數量的減少以及生產者2數量的增加；流

15、經該生態(tài)系統(tǒng)的總能量是圖中所有生產者固定的能量之和；消費者體內的部分代謝產物(如CO2)可通過呼吸作用返回無機環(huán)境。 【終極闖關】 1.（2015海南卷）關于草原生態(tài)系統(tǒng)能量流動的敘述,錯誤的是（） A.能量流動包括能量的輸入、傳遞、轉化和散失的過程 B.分解者所需的能量可來自各營養(yǎng)級生物所儲存的能量 C.生態(tài)系統(tǒng)維持正常功能需要不斷得到來自系統(tǒng)外的能量 D.生產者固定的能量除用于自身呼吸外,其余均流入下一營養(yǎng)級 【答案】D 【解析】 生態(tài)系統(tǒng)的能量流動包括能量的輸入、傳遞、轉化和散失的過程,A正確;植物的殘枝落葉、動物的遺體及排遺物中儲存的能量都可被分解者所利用,B正確;能量在生態(tài)系統(tǒng)中流動

16、時逐級遞減,生態(tài)系統(tǒng)維持正常功能需要不斷得到來自系統(tǒng)外的能量如太陽能,C正確;生產者固定的能量除用于自身呼吸外,其余可流入下一營養(yǎng)級和分解者,D錯誤。 2.（2015屆黑龍江哈爾濱六中模擬）下圖為桑基魚塘農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動圖解，據圖分析，錯誤的是（） A.圖中用于桑樹生長發(fā)育繁殖的能量是C B.圖中未利用的能量是指蠶糞便中的能量 C.能量傳遞效率可以用A/E+F+G+H表示 D.桑樹的總光合速率可以用B+C表示 【答案】B 【解析】 凈光合作用C=總光合作用-呼吸作用，它將用于桑樹生長、發(fā)育、繁殖，A正確；圖中未利用的能量是指桑樹同化的總能量減去桑樹呼吸消耗的能量、被分解者利用的能量和流入

17、蠶的能量后剩余的能量，B錯誤；桑樹同化的總能量為A，蠶同化的總能量為E+F+G+H，所以能量傳遞效率可以用A/E+F+G+H表示，C正確；桑樹的總光合速率即桑樹同化的能量等于其呼吸消耗的能量+用于自身生長、發(fā)育、繁殖的能量，可以用B+C表示，D正確。 3.（2015福建卷） 下圖為某人工魚塘食物網及其能量傳遞示意圖（圖中數字為能量數值，單位是J.m-2.a-1）。下列敘述正確的是（） A.該食物網中最高營養(yǎng)級為第六營養(yǎng)級 B.該食物網中第一到第二營養(yǎng)級的能量傳遞效率為25% C.太陽魚呼吸作用消耗的能量為1357J.m-2.a-1 D.該食物網中的生物與無機環(huán)境共同構成一個生態(tài)系統(tǒng) 【答案】B

18、 【解析】 圖中最長食物鏈：浮游植物浮游動物幽蚊幼蟲太陽魚鱸魚，所以最高營養(yǎng)級為第五營養(yǎng)級；A錯誤。該食物網第一到第二營養(yǎng)級的能量傳遞效率為兩者同化量的比值，即（4200+3780）/31920=25%；B正確。太陽魚的同化能量除去自身呼吸作用消耗部分外，其他用于生長發(fā)育繁殖，本題只有太陽魚和下一個營養(yǎng)級鱸魚的同化量，無法計算出太陽魚呼吸作用消耗量；C錯誤。生態(tài)系統(tǒng)由生物群落和無機環(huán)境共同組成，食物網中的生物只包括了生產者和消費者，少了必要成分分解者；D錯誤。 4.（2014天津卷） 下圖a、b分別為農村和城市生態(tài)系統(tǒng)的生物量（生命物質總量）金字塔示意圖。下列敘述正確的是（） A.兩個生態(tài)系統(tǒng)

19、均可通過信息傳遞調節(jié)種間關系 B.兩個生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結構均由3個營養(yǎng)級組成 C.城市生態(tài)系統(tǒng)不具有自我調節(jié)能力，抵抗力穩(wěn)定性低 D.流經兩個生態(tài)系統(tǒng)的總能量均是其植物所固定的太陽能 【答案】A 【解析】 生態(tài)系統(tǒng)的功能：物質循環(huán)、能量流動、信息傳遞，其中信息傳遞在生態(tài)系統(tǒng)中的作用之一是信息能夠調節(jié)生物的種間關系，以維持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定；A項正確。圖a和圖b中動物的營養(yǎng)級不確定，故無法判斷兩圖中有幾個營養(yǎng)級；B項錯誤。城市生態(tài)系統(tǒng)也具自我調節(jié)能力，只是城市生態(tài)系統(tǒng)的自我調節(jié)能力較弱，抵抗力穩(wěn)定性低而已；C項錯誤。圖b為城市生態(tài)系統(tǒng)的生物量，其中人的生命物質總量明顯多于植物的生命物質總量，由此可推知城市生態(tài)系統(tǒng)的能量輸入主要來自外界現成的有機物的輸入；D項錯誤。 5.（2014山東卷） 6月8日是世界海洋日。海洋是生物圈的重要組成部分，與人類的生存和發(fā)展息息相關。 （1）根據圖甲分析，要獲得最大持續(xù)捕撈量，捕撈后大黃魚種群數量應處于_點。用標志重捕法調查大黃魚種群密度時，若標記個體更易于被捕食，則種群密度的估計值_（填“偏高”“偏低”或“不變”）。 （2）海洋魚類生活在不同的水層，這體現了生物群落的_結構。新建碼頭的樁柱表面很快被細菌附著，隨后依次出現硅藻、藤壺、牡牡蠣等，該過