生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)中的疑難問題分析

1、生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)中的疑難問題分析山西省運(yùn)城中學(xué) 崔玉生生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)是高中生物教材中的重難點(diǎn)內(nèi)容，在課標(biāo)中被劃分為最高的 “應(yīng)用水平”層次，在歷年高考中更是層出不窮?，F(xiàn)將同學(xué)們?cè)趯W(xué)習(xí)和解題中的疑難困惑做一歸納分析，希望對(duì)同學(xué)們的備考能有所幫助。1、消費(fèi)者糞便被分解者分解是否屬于這一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量流向了分解者？消費(fèi)者的糞便一般是所捕食的食物在腸胃中被消化吸收后的剩余物，有的原樣未動(dòng)，有的被分解為小分子后沒有被吸收，這些物質(zhì)并沒有被這一級(jí)消費(fèi)者所同化，還不屬于這一級(jí)消費(fèi)者的能量，這其中所含的能量就相當(dāng)于沒有被吃掉的剩余部分，仍然屬于上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)，其被分解者分解實(shí)質(zhì)上屬于上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量流向分解者，

2、而不是本級(jí)消費(fèi)者流向分解者。例1：一只羊在一年內(nèi)吃100 kg的草，排出20 kg的糞，長(zhǎng)了10 kg的肉(不考慮其他散失)，下列有關(guān)說法不正確的是 ( )A該羊一年的同化量是80kg B10kg的肉中的能量是一年里未利用的能量C20kg的糞中的能量屬于羊同化的能量 D該羊一年的呼吸量是70 kg分析本題考查學(xué)生對(duì)生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)過程的理解能力。羊攝入的能量是100kg，糞便中的能量（20kg）未被羊吸收利用，故羊同化的能量是100-20=80kg；這只羊在一年內(nèi)，沒有死亡，也沒有被別的動(dòng)物捕食，同化的能量除了用于呼吸之外，全部?jī)?chǔ)存在羊體內(nèi)（10 kg）而未被利用，故羊的呼吸量是80-10=7

3、0kg。本題答案為C。2、生產(chǎn)者固定的總能量是否一定多于消費(fèi)者和分解者同化的總能量？在一個(gè)自然生態(tài)系統(tǒng)中，生產(chǎn)者固定的總能量一定高于消費(fèi)者和分解者同化的總能量，否則這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)就無法維持下去，生態(tài)系統(tǒng)就會(huì)崩潰。但如果是一個(gè)人工生態(tài)系統(tǒng)，就不一定了。比如人工魚塘，消費(fèi)者獲取的能量更多的來自于投放的餌料，生產(chǎn)者很少，其固定的能量也比較有限，生產(chǎn)者固定的總能量就低于消費(fèi)者和分解者同化的總能量；城市生態(tài)系統(tǒng)中消費(fèi)者也占有絕對(duì)的統(tǒng)治地位，生產(chǎn)者和分解者都比較少，生產(chǎn)者固定的總能量往往要比消費(fèi)者和分解者同化的總能量少。例2：建立人工濕地公園是解決城市水污染的一種有效途徑，下圖是人工濕地處理城市污水的示意圖

4、。則下列有關(guān)說法不正確的是（ ）A流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的總能量等于該系統(tǒng)生產(chǎn)者所固定的全部太陽能B各種挺水植物在濕地邊沿高低分布不同，屬于群落的垂直結(jié)構(gòu)C細(xì)菌、真菌分解污水中的有機(jī)物時(shí)，會(huì)導(dǎo)致水中溶氧量下降D人工濕地凈化污水時(shí)，體現(xiàn)了該濕地生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性分析本題考查學(xué)生對(duì)生態(tài)系統(tǒng)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力。流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的總能量，除了生產(chǎn)者所固定的太陽能，還包括污水中有機(jī)物中的化學(xué)能，故A錯(cuò)誤；各種生物在垂直方向上的分層現(xiàn)象即為群落垂直結(jié)構(gòu)，故B正確；分解者徹底分解有機(jī)物靠有氧呼吸，消耗大量的氧氣，故C正確；濕地通過自我調(diào)節(jié)能力凈化污水，穩(wěn)定性并沒有遭到破壞，體現(xiàn)了抵抗力穩(wěn)定性，故D正確。本題答案為

5、A。3、怎樣利用能量傳遞效率進(jìn)行有關(guān)計(jì)算?能量傳遞效率（下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的同化量上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的同化量）×100%，在相鄰的兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間能量傳遞效率為10%20%。生態(tài)系統(tǒng)中的能量傳遞效率是特指兩個(gè)相鄰的營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間的傳遞效率，不是生物個(gè)體之間的。在食物鏈中，已知較低營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量，不知道傳遞效率，計(jì)算較高營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物獲得能量的最大（?。┲禃r(shí)，可按照最大（小）傳遞效率20%（10%）計(jì)算；已知較高營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物的能量，不知道傳遞效率，若需計(jì)算較低營(yíng)養(yǎng)級(jí)應(yīng)具有的能量的最小（大）值時(shí)，按能量傳遞效率的最大（小）值20%（10%）進(jìn)行計(jì)算。在食物網(wǎng)中，應(yīng)先根據(jù)題意寫出相應(yīng)的食物網(wǎng)，確定各營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間的傳遞效率

6、，然后按照從不同食物鏈獲得的比例分別進(jìn)行計(jì)算，再將各條食物鏈中的值相加即可。例3：某種植玉米的農(nóng)場(chǎng)，存在如下圖所示的食物網(wǎng)，假如將人的食物1/4來自玉米，調(diào)整為3/4來自玉米，則理論上，該農(nóng)場(chǎng)供養(yǎng)的人數(shù)將至少是調(diào)整前的多少倍（ ）A1 B2 C3 D4分析本題考查學(xué)生對(duì)生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)特點(diǎn)的綜合應(yīng)用能力。假設(shè)一個(gè)人的體重為50 kg，根據(jù)較高營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物量，計(jì)算較低營(yíng)養(yǎng)級(jí)應(yīng)具有生物量的最小值，需要按照最大傳遞效率20%進(jìn)行計(jì)算。在人的食物來源調(diào)整之前，供養(yǎng)一個(gè)人需要的玉米量為：50×1/4÷20%+50×3/4÷20%÷20%=50×

7、20=1000；在人的食物來源調(diào)整之后，供養(yǎng)一個(gè)人需要的玉米量為：50×3/4÷20%+50×1/4÷20%÷20%=50×10=500；故在玉米產(chǎn)量相同的情況下，無論一個(gè)人的體重為多少，食物來源調(diào)整之后該農(nóng)場(chǎng)供養(yǎng)的人數(shù)將至少是調(diào)整前的：1000÷500=2倍。本題答案為B。 4、生態(tài)學(xué)中的金字塔有哪些?各有什么特點(diǎn)?除教材中介紹的能量金字塔外，生態(tài)學(xué)中還有數(shù)量金字塔和生物量金字塔。數(shù)量金字塔是以單位空間內(nèi)各營(yíng)養(yǎng)級(jí)的個(gè)體為指標(biāo)制作的金字塔。一般來說，每個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)所包含的生物個(gè)體數(shù)目，隨營(yíng)養(yǎng)級(jí)的上升而遞減。但由于只考慮了各營(yíng)養(yǎng)級(jí)

8、個(gè)體的數(shù)目而沒有考慮個(gè)體大小，有時(shí)會(huì)形成倒置的金字塔，如一棵大樹上生活著成千上萬的昆蟲。生物量金字塔是以單位空間內(nèi)各營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物量干重為指標(biāo)制作的金字塔，它也可能會(huì)出現(xiàn)倒置的現(xiàn)象，例如在海洋生態(tài)系統(tǒng)中，由于浮游植物個(gè)體小，代謝快，生命短，某一時(shí)刻的生物量常低于浮游動(dòng)物的生物量。在自然生態(tài)系統(tǒng)所有金字塔中，只有能量金字塔遵循“十分之一定律”，能夠保持正常金字塔的形狀，準(zhǔn)確反映出各個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)關(guān)系的規(guī)律性變化。因此，能量金字塔應(yīng)用最為廣泛。例4：在一片樹林中，含有食物鏈：樹昆蟲食蟲鳥，下列四副圖中能分別表示三者之間能量、數(shù)量和生物量關(guān)系的是（ ）A B C D分析本題考查學(xué)生對(duì)生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)特點(diǎn)的識(shí)

9、圖分析能力。在一片森林中，樹制造的有機(jī)物為昆蟲的食物來源，昆蟲再被食蟲鳥捕食，在樹昆蟲鳥這條食物鏈上，能量傳遞是單向的，由于每個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)均有損耗，所以能量是逐級(jí)遞減的，為圖示；一棵大樹上可以生活成千上萬只昆蟲，所以三者之間的數(shù)量關(guān)系為圖示；生物量在該食物鏈中與能量相似，也同樣逐級(jí)遞減。本題答案為D。5、生態(tài)農(nóng)業(yè)是提高了能量傳遞效率還是能量利用率？能量的傳遞效率是以”營(yíng)養(yǎng)級(jí)”為研究對(duì)象，能量的利用率通常是流入人類的能量占生產(chǎn)者固定能量的比值，是以“人”為研究對(duì)象。生態(tài)農(nóng)業(yè)的特點(diǎn)是豐富了農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈，使物質(zhì)和能量得到多級(jí)利用。但是，在每?jī)蓚€(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間的能量傳遞時(shí)，能量傳遞效率并沒有發(fā)生明顯改

10、變，只是將本來作為廢棄物的物質(zhì)又作為生產(chǎn)原料，用來生產(chǎn)新的農(nóng)產(chǎn)品而已。這樣就會(huì)使這些農(nóng)作物體內(nèi)儲(chǔ)存的能量通過多種途徑和方式更多的流向?qū)θ祟愑幸娴牡胤?，提高了總體能量利用率。  例5：某地通過新建沼氣池和植樹造林，構(gòu)建了新型農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，如圖所示。下列有關(guān)敘述正確的是()    在農(nóng)作物家禽、家畜人這條食物鏈中，家禽、家畜含有的能量越多，人獲得的能量就越多 該生態(tài)系統(tǒng)的建立，實(shí)現(xiàn)了物質(zhì)和能量的多級(jí)循環(huán)利用 該生態(tài)系統(tǒng)的建立，提高了各營(yíng)養(yǎng)級(jí)間的能量傳遞效率 該生態(tài)系統(tǒng)的建立，提高了人對(duì)生產(chǎn)者固定能量的利用率A B       C D分析本題考查學(xué)生對(duì)生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)知識(shí)的應(yīng)用能力。上一個(gè)