专题50 生态系统的能量流动

专题50生态系统的能量流动【基础回顾】考点内容:生态系统中能量流动的基本规律及其应用要求:Ⅱ考纲解读:　1.知道能量流动的概念　2.理解能量流动的过程、特点　3.知道能量流动的意义　4.掌握能量流动的效率计算考点一、能量流动的概念　生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程，称为生态系统的能量流动。考点二、能量流动的过程　1．起点：生产者固定太阳能开始。　2．总量：生产者固定的太阳能总量。　3．流动渠道：食物链和食物网。　4．特点：　(1)单向流动：能量只能沿着食物链由低营养级流向高营养级。　(2)逐级递减　　①每个营养级生物都因呼吸作用而散失部分热能。　　②每个营养级生物总有一部分不能被下一营养级利用。　　③传递效率为10%～20%(形象地用能量金字塔表示)。考点三、能量流动研究意义1．帮助人们科学规划，设计人工生态系统，使能量得到最有效利用，实现能量的多级利用。2．帮助人们合理地调整生态系统中能量流动关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。【技能方法】1.能量流动的过程　　2.能量在营养级之间流动过程(1)摄入量、同化量、粪便量三者之间的关系是摄入量＝同化量＋粪便量。(2)在各营养级中，能量的三个去路：①通过呼吸作用以热能的形式散失；②被下一营养级生物利用；③被分解者利用。3.写出能量传递效率的计算相邻两个营养级的传递效率=×100%。4.能量传递的相关“最值”计算(1)如食物链A→B→C→D　①已知D营养级的能量为M，则至少需要A营养级的能量＝M÷(20%)3，最多需要A营养级的能量＝M÷(10%)3；　②已知A营养级的能量为N,则D营养级获得的最多能量＝N×(20%)3，最少能量＝N×(10%)3。(2)在某食物网中，确定生物量变化的“最多”或“最少”时，应遵循以下原则：　5.能量传递效率与能量利用率　①能量传递效率：能量在沿食物链流动的过程中，逐级减少，若以“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%。　②能量利用率：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。【基础达标】1.有人发起“多吃素食、少吃肉食”的运动，以支援粮食短缺地区的灾民。运用生态学知识对此的合理解释是（　　）　A．多吃肉食会增加心血管病的发病率　B．直接以低营养级的生物为食将消耗生态系统更多的能量　C．多吃肉食比多吃素食消耗的粮食总量更多　D．节省的肉食可以帮助灾民提高营养水平【】C【解析】　　“多吃素食，少吃肉食”能节约粮食，其生态学原理在于降低人在食物链中的营养级，从而节约更多的粮食。故正确答案为C。2.下列关于生态系统的说法，不正确的是（　　）　A．生态系统的生产者固定的太阳能是流经该系统的总能量　B．在生态系统中，物质循环是生态系统能量流动的载体　C．植物光合作用固定的碳与植物呼吸作用释放的碳基本相等　D．能量在相邻两个营养级之间的传递效率的大小是由这两个营养级的同化量决定的【答案】C【解析】　　生态系统的生产者固定的太阳能是流经该生态系统的总能量；在生态系统中，物质循环是能量流动的载体，能量流动是物质循环的动力；在一个稳定的生态系统中，植物光合作用固定的碳与该系统中所有生物呼吸作用释放的碳基本相等；相邻两个营养级之间的能量传递效率＝下一营养级的同化量/上一营养级的同化量×100%。3.下图为某生态系统的能量流动简图，下列叙述错误的是（　　）　　　A．甲是生产者，乙是消费者　B．该生态系统是一个开放的系统　C．能量通过光合作用固定并进入系统，可以热能形式输出　D．甲、乙和分解者所贮存的能量之和是输入该生态系统的总能量【答案】D【解析】　　根据题中简图可知，甲能够固定太阳能，为生产者，乙从甲获取能量，为消费者，A正确；该生态系统需要从外界获得能量，同时能量也可以扩散到外界，是一个开放的生态系统，B正确；能量通过光合作用进入该生态系统，经过生产者、消费者的呼吸作用和分解者的分解作用后有一部分以热能的形式散失，C正确；输入该生态系统的总能量是生产者甲固定的太阳能总量，D不正确。4.下列有关生态系统中能量流动的叙述，正确的是（　　）　A．兔子吃了1千克的草，则这1千克草中的能量就流入了兔子体内　B．一只狼捕食了一只兔子，则这只兔子中约有10%～20%的能量流入狼的体内　C．生产者通过光合作用合成有机物，能量就从无机环境流入了生物群落　D．生态系统的能量是伴随着物质循环而被循环利用的【答案】C【解析】　　兔子吃的草中的能量一部分被兔子同化，一部分残留在粪便中，故A错误；能量传递效率中的10%～20%指的是营养级与营养级之间的传递效率，并非个体与个体之间的，故B错误；生产者通过光合作用合成有机物来固定太阳能，而太阳能来自无机环境，故C正确；生态系统中的能量是单向流动、逐级递减的，最终都会以热能的形式散失，故D错误。5.某生态系统中的四种生物构成一条食物链a→b→c→d，通过测定得到这四种生物a、b、c、d所含的有机物总量分别为M1、M2、M3和M4。下列叙述中错误的是（　　）　A．M1一定不是a种群固定的太阳能总量　B．若M1＜5M2，则生态系统稳态可能遭到破坏　C．d个体所含的有机物的质量应比c个体的小　D．若M2大量增加，一般会导致M1减少、M3增加【答案】C【解析】　　生产者固定的太阳能总量中会通过细胞呼吸损失一部分，故A正确；根据能量流动的特点，前一营养级同化的能量要大于或等于后一营养级同化的能量的5倍，才能满足后一营养级的能量需要，故B正确；相对较高营养级的个体不一定比相对较低营养级的个体小，如虎与兔，故C错误；一定时间内，M2大量增加会导致被捕食者减少，捕食者增多，故D正确。【能力提升】1.如图甲表示某生态系统的能量锥体图，P为生产者，Q1为初级消费者，Q2为次级消费者。现对图中的各营养级所含有的能量进行分类剖析，其中分析不正确的是(注：图乙中a、a1、a2表示上一年留下来的能量，e、e1、e2表示呼吸消耗量)（　　）　A．b＋c＋d＋e为本年度流入该生态系统的总能量　B．c1表示初级消费者中被次级消费者所同化的能量　C．b和d之一可代表生产者传递给分解者的能量　D．初级消费者产生的粪便中所含的能量是包含在c中的【答案】D【解析】　　由图可知，c、c1分别是生产者流入初级消费者、初级消费者流入次级消费者的能量，即初级消费者、次级消费者同化的能量。b＋c＋d＋e为生产者固定的能量，即本年度流入该生态系统的总能量；b和d(b1和d1、b2和d2)之一可代表粪便、遗体残骸等传递给分解者的能量；初级消费者产生的粪便中所含的能量属于生产者同化的能量，应包含在b或d中。2.下图表示A、B两个特定生态系统的能量金字塔。有关解释正确的是（　　）　①一个吃玉米的人所获得的能量一定比一个吃牛肉的人获得的能量多　②能量沿食物链单向流动，传递效率随营养级的升高而逐级递减　③若A和B中玉米的数量相同，A能养活10000人，则B至少能养活500人　④若土壤中含相同浓度的难降解污染物，则A中的人比B中的人体内污染物浓度低　⑤生态系统中玉米、牛和人三种群不一定符合能量金字塔　A．①③④⑤　　　　B．①②③⑤　C．①②③④　　　　D．③④⑤【答案】D【解析】　　①中，不知二人的食物量，一个吃玉米的人所获得的能量和一个吃牛肉的人获得的能量无法比较；②中，能量沿食物链单向流动，随营养级的升高而逐级递减，传递效率仍在10%～20%之间；③中，若A和B中玉米的数量相同，养活一人，消耗能量为m，如A能养活10000人，对应的玉米能量至少是50000m，同样数量的玉米B中至少养活的人数是50000×10%×10%＝500。④中，若土壤中含相同浓度的难降解污染物，则生态系统A中的人比B中的人体内污染物浓度低的原因是有害物质的富集。⑤中，生态系统中的能量金字塔每一阶层代表的是一个营养级，而不是某一生物种群，对于某一生物种群来说不一定符合能量金字塔。3.在如图所示的食物网中，假如猫头鹰的食物有2/5来自于兔子，2/5来自于鼠，1/5来自于蛇，那么猫头鹰若增加20g体重，最少需要消费植物（　　）　　　A．600g　　B．900g　　C．1600g　　D．5600g【答案】B【解析】　　通过食物链(植物―→兔―→猫头鹰)，猫头鹰增加20g×2/5＝8g，最少需要消费植物的量为8g×5×5＝200g；通过食物链(植物―→鼠―→猫头鹰)，猫头鹰增加20g×2/5＝8g，最少需要消费植物的量为8g×5×5＝200g；通过食物链(植物―→鼠―→蛇―→猫头鹰)，猫头鹰增加20g×1/5＝4g，最少需要消费植物的量为4g×5×5×5＝500g。所以合计至少需要消费植物200g＋200g＋500g＝900g。4.美国的生态学家奥德姆对佛罗里达州的银泉进行了生态系统营养级和能量流动的调查，下表是调查结果。表中的①～④分别表示不同的营养级，⑤为分解者。表中NP＝GP－R。下列叙述中正确的是（　　）　　　A.②→⑤→④→①→③构成了唯一一条食物链　B．由NP可知被调查时刻该生态系统的能量输入等于输出　C．能量在第三、四营养级间的传递效率约为5.5%，低于10%，也是有可能的　D．④的粪便中所含能量是其GP的一部分【答案】C【解析】　　⑤是分解者，不参与构成食物链，A错误；题干中NP＝GP－R，NP都大于零，故能量的输入大于输出，B错误；能量的传递效率一般是10%～20%，但是有些营养级之间能量传递的效率可低于10%，或高于20%，C正确；生物体粪便中的能量是未被自身同化的能量，属于上一营养级的能量，D错误。5.如图表示一个池塘生态系统中各种生物之间的关系。下列叙述不正确的是（　　）　A．图中所有的生物构成了此池塘生态系统的生物群落　B．从外部引入消费者4可能会使生产者2的数量暂时增加　C．流经该生态系统的总能量是图中所有生产者固定的能量之和　D．组成消费者的各种元素返回无机环境都需经分解者的分解作用【答案】D【解析】　　图中所有的生物包括生产者、消费者和分解者，共同构成了此池塘生态系统的生物群落；引入消费者4后，在短时间内可能会造成消费者2数量的减少以及生产者2数量的增加；流经该生态系统的总能量是图中所有生产者固定的能量之和；消费者体内的部分代谢产物(如CO2)可通过呼吸作用返回无机环境。【终极闯关】1.（2015海南卷）关于草原生态系统能量流动的叙述,错误的是（　　）　A.能量流动包括能量的输入、传递、转化和散失的过程　B.分解者所需的能量可来自各营养级生物所储存的能量　C.生态系统维持正常功能需要不断得到来自系统外的能量　D.生产者固定的能量除用于自身呼吸外,其余均流入下一营养级【答案】D【解析】　　生态系统的能量流动包括能量的输入、传递、转化和散失的过程,A正确;植物的残枝落叶、动物的遗体及排遗物中储存的能量都可被分解者所利用,B正确;能量在生态系统中流动时逐级递减,生态系统维持正常功能需要不断得到来自系统外的能量如太阳能,C正确;生产者固定的能量除用于自身呼吸外,其余可流入下一营养级和分解者,D错误。2.（2015届黑龙江哈尔滨六中模拟）下图为桑基鱼塘农业生态系统的能量流动图解，据图分析，错误的是（　　）　A.图中用于桑树生长发育繁殖的能量是C　B.图中未利用的能量是指蚕粪便中的能量　C.能量传递效率可以用A/E+F+G+H表示　D.桑树的总光合速率可以用B+C表示【答案】B【解析】　　净光合作用C=总光合作用-呼吸作用，它将用于桑树生长、发育、繁殖，A正确；图中未利用的能量是指桑树同化的总能量减去桑树呼吸消耗的能量、被分解者利用的能量和流入蚕的能量后剩余的能量，B错误；桑树同化的总能量为A，蚕同化的总能量为E+F+G+H，所以能量传递效率可以用A/E+F+G+H表示，C正确；桑树的总光合速率即桑树同化的能量等于其呼吸消耗的能量+用于自身生长、发育、繁殖的能量，可以用B+C表示，D正确。3.（2015福建卷）　　下图为某人工鱼塘食物网及其能量传递示意图（图中数字为能量数值，单位是J.m-2.a-1）。下列叙述正确的是（　　）　A.该食物网中最高营养级为第六营养级　B.该食物网中第一到第二营养级的能量传递效率为25%　C.太阳鱼呼吸作用消耗的能量为1357J.m-2.a-1　D.该食物网中的生物与无机环境共同构成一个生态系统【答案】B【解析】　　图中最长食物链：浮游植物→浮游动物→幽蚊幼虫→太阳鱼→鲈鱼，所以最高营养级为第五营养级；A错误。该食物网第一到第二营养级的能量传递效率为两者同化量的比值，即（4200+3780）/31920=25%；B正确。太阳鱼的同化能量除去自身呼吸作用消耗部分外，其他用于生长发育繁殖，本题只有太阳鱼和下一个营养级鲈鱼的同化量，无法计算出太阳鱼呼吸作用消耗量；C错误。生态系统由生物群落和无机环境共同组成，食物网中的生物只包括了生产者和消费者，少了必要成分分解者；D错误。4.（2014天津卷）　　下图a、b分别为农村和城市生态系统的生物量（生命物质总量）金字塔示意图。下列叙述正确的是（　　）　　　A.两个生态系统均可通过信息传递调节种间关系　B.两个生态系统的营养结构均由3个营养级组成　C.城市生态系统不具有自我调节能力，抵抗力稳定性低　D.流经两个生态系统的总能量均是其植物所固定的太阳能【答案】A【解析】　　生态系统的功能：物质循环、能量流动、信息传递，其中信息传递在生态系统中的作用之一是信息能够调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定；A项正确。图a和图b中动物的营养级不确定，故无法判断两图中有几个营养级；B项错误。城市生态系统也具自我调节能力，只是城市生态系统的自我调节能力较弱，抵抗力稳定性低而已；C项错误。图b为城市生态系统的生物量，其中人的生命物质总量明显多于植物的生命物质总量，由此可推知城市生态系统的能量输入主要来自外界现成的有机物的输入；D项错误。5.（2014山东卷）　　6月8日是世界海洋日。海洋是生物圈的重要组成部分，与人类的生存和发展息息相关。（1）根据图甲分析，要获得最大持续捕捞量，捕捞后大黄鱼种群数量应处于______点。用标志重捕法调查大黄鱼种群密度时，若标记个体更易于被捕食，则种群密度的估计值______（填“偏高”“偏低”或“不变”）。（2）海洋鱼类生活在不同的水层，这体现了生物群落的________结构。新建码头的桩柱表面很快被细菌附着，随后依次出现硅藻、藤壶、牡牡蛎等，该过程称为______。（3）图乙表示某海域能量流动简图，A、B、C、D表示生态系统的组成成分。图中______和______（填字母）在碳循环过程中起着关键作用；能量在第一营养级和第二营养级之间的传递效率为______。（4）海洋会受到石油、工业废水、生活污水等污染。如果污染超过海洋生态系统的______，海洋生态系统就很难恢复到原来的状态。【答案】　（1）b偏高　（2）垂直（群落的）演替（或初生演替）　（3）AB（两空可颠倒）20%　（4）自我调节能力（或自净能力）【解析】　（1）图甲表示种群的增长速率，要获得最大持续捕捞量，捕捞后大黄鱼种群数量应处于最大增长速率，即b点，此时种群恢复需要的时间最短。用标志重捕法调查种群密度时，种群数量=（第一次标记个体数×第二次捕捉个体数）/第二次捕捉到的标记个体数，所以如果标记个体更易于被捕食，再次捕捉时捉到的标记个体数减少，种群密度的估计值偏高。　（2）海洋鱼类生活在不同的水层，体现了生物群落的垂直结构。新建码头的桩柱表面很快被细菌附着，后依次出现硅藻、藤壶、牡牡蛎等，是群落演替的过程。　（3根据图乙的能量流动关系，可知A是生产者、D是初级消费者、C是次极消费者、B是分解者，生产者和分解者在碳循环过程中起着关键作用，注意题目要求写字母；生产者是第一营养级，初级消费者是第二营养级，之间的传递效率为1.5×106/7.5×106×100%=20%。　（4）生态系统具有一定的自我调节能力，但如果污染等因素的影响，超过生态系统能调节的限度，生态系统就会被破坏。