專題50 生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)

1、專題50 生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)【基礎(chǔ)回顧】 考點(diǎn)內(nèi)容:生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)的基本規(guī)律及其應(yīng)用 要求: 考綱解讀: 1.知道能量流動(dòng)的概念 2.理解能量流動(dòng)的過程、特點(diǎn) 3.知道能量流動(dòng)的意義 4.掌握能量流動(dòng)的效率計(jì)算 考點(diǎn)一、能量流動(dòng)的概念 生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失的過程，稱為生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)。 考點(diǎn)二、能量流動(dòng)的過程 1起點(diǎn)：生產(chǎn)者固定太陽能開始。 2總量：生產(chǎn)者固定的太陽能總量。 3流動(dòng)渠道：食物鏈和食物網(wǎng)。 4特點(diǎn)： (1)單向流動(dòng)：能量只能沿著食物鏈由低營(yíng)養(yǎng)級(jí)流向高營(yíng)養(yǎng)級(jí)。 (2)逐級(jí)遞減 每個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物都因呼吸作用而散失部分熱能。 每個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物總有一部分不能被下一營(yíng)養(yǎng)

2、級(jí)利用。 傳遞效率為10%20% (形象地用能量金字塔表示)。 考點(diǎn)三、能量流動(dòng)研究意義 1幫助人們科學(xué)規(guī)劃，設(shè)計(jì)人工生態(tài)系統(tǒng)，使能量得到最有效利用，實(shí)現(xiàn)能量的多級(jí)利用。 2幫助人們合理地調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)關(guān)系，使能量持續(xù)高效地流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠帧?【技能方法】 1.能量流動(dòng)的過程 2.能量在營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間流動(dòng)過程 (1)攝入量、同化量、糞便量三者之間的關(guān)系是攝入量同化量糞便量。 (2)在各營(yíng)養(yǎng)級(jí)中，能量的三個(gè)去路：通過呼吸作用以熱能的形式散失；被下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物利用；被分解者利用。 3.寫出能量傳遞效率的計(jì)算公式 相鄰兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的傳遞效率=100%。 4.能量傳遞的相關(guān)“最值”計(jì)算 (1)

3、如食物鏈ABCD 已知D營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量為M，則至少需要A營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量M(20%)3，最多需要A營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量M(10%)3； 已知A營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量為N, 則D營(yíng)養(yǎng)級(jí)獲得的最多能量N(20%)3，最少能量N(10%)3。 (2)在某食物網(wǎng)中，確定生物量變化的“最多”或“最少”時(shí)，應(yīng)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(dòng)的過程中，逐級(jí)減少，若以“營(yíng)養(yǎng)級(jí)”為單位，能量在相鄰兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)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(chǎn)者能量的比值，或流入最高營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量占生產(chǎn)者能量的比值，或考慮分解者的參與，以實(shí)現(xiàn)能量的多級(jí)利用。 【基礎(chǔ)

4、達(dá)標(biāo)】 1.有人發(fā)起“多吃素食、少吃肉食”的運(yùn)動(dòng)，以支援糧食短缺地區(qū)的災(zāi)民。運(yùn)用生態(tài)學(xué)知識(shí)對(duì)此的合理解釋是（） A多吃肉食會(huì)增加心血管病的發(fā)病率 B直接以低營(yíng)養(yǎng)級(jí)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(zāi)民提高營(yíng)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(xué)原理在于降低人在食物鏈中的營(yíng)養(yǎng)級(jí)，從而節(jié)約更多的糧食。故正確答案為C。 2.下列關(guān)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(chǎn)者固定的太陽能是流經(jīng)該系統(tǒng)的總能量 B在生態(tài)系統(tǒng)中，物質(zhì)循環(huán)是生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的載體 C植物光合作用固定的碳與植物呼吸作用釋放的

5、碳基本相等 D能量在相鄰兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間的傳遞效率的大小是由這兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的同化量決定的 【答案】C 【解析】 生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)者固定的太陽能是流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的總能量；在生態(tài)系統(tǒng)中，物質(zhì)循環(huán)是能量流動(dòng)的載體，能量流動(dòng)是物質(zhì)循環(huán)的動(dòng)力；在一個(gè)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(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間的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%。 3.下圖為某生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)簡(jiǎn)圖，下列敘述錯(cuò)誤的是（） A甲是生產(chǎn)者，乙是消費(fèi)者 B該生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)開放的系統(tǒng) C能量通過光合作用固定并進(jìn)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

6、入該生態(tài)系統(tǒng)的總能量 【答案】D 【解析】 根據(jù)題中簡(jiǎn)圖可知，甲能夠固定太陽能，為生產(chǎn)者，乙從甲獲取能量，為消費(fèi)者，A正確；該生態(tài)系統(tǒng)需要從外界獲得能量，同時(shí)能量也可以擴(kuò)散到外界，是一個(gè)開放的生態(tài)系統(tǒng)，B正確；能量通過光合作用進(jìn)入該生態(tài)系統(tǒng)，經(jīng)過生產(chǎn)者、消費(fèi)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(chǎn)者甲固定的太陽能總量，D不正確。 4.下列有關(guān)生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)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(nèi) B一只狼捕食了一只兔子，則這只兔子中約有10%20%的能量流入狼的體內(nèi) C生產(chǎn)者通過光合作用合成有機(jī)物

7、，能量就從無機(jī)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(zhì)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(cuò)誤；能量傳遞效率中的10%20%指的是營(yíng)養(yǎng)級(jí)與營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間的傳遞效率，并非個(gè)體與個(gè)體之間的，故B錯(cuò)誤；生產(chǎn)者通過光合作用合成有機(jī)物來固定太陽能，而太陽能來自無機(jī)環(huán)境，故C正確；生態(tài)系統(tǒng)中的能量是單向流動(dòng)、逐級(jí)遞減的，最終都會(huì)以熱能的形式散失，故D錯(cuò)誤。 5.某生態(tài)系統(tǒng)中的四種生物構(gòu)成一條食物鏈abcd，通過測(cè)定得到這四種生物a、b、c、d所含的有機(jī)物總量分別為M1、M2、M3和M4。下列敘述中錯(cuò)誤的是（） AM1一定不是a種群固定的

8、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(gè)體所含的有機(jī)物的質(zhì)量應(yīng)比c個(gè)體的小 D若M2大量增加，一般會(huì)導(dǎo)致M1減少、M3增加 【答案】C 【解析】 生產(chǎn)者固定的太陽能總量中會(huì)通過細(xì)胞呼吸損失一部分，故A正確；根據(jù)能量流動(dòng)的特點(diǎn)，前一營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化的能量要大于或等于后一營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化的能量的5倍，才能滿足后一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量需要，故B正確；相對(duì)較高營(yíng)養(yǎng)級(jí)的個(gè)體不一定比相對(duì)較低營(yíng)養(yǎng)級(jí)的個(gè)體小，如虎與兔，故C錯(cuò)誤；一定時(shí)間內(nèi)，M2大量增加會(huì)導(dǎo)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)的能量錐體圖，P為生產(chǎn)者，Q1為初級(jí)消費(fèi)者，Q2為次級(jí)消費(fèi)者?，F(xiàn)對(duì)圖中的各

9、營(yíng)養(yǎng)級(jí)所含有的能量進(jìn)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(jí)消費(fèi)者中被次級(jí)消費(fèi)者所同化的能量 Cb和d之一可代表生產(chǎn)者傳遞給分解者的能量 D初級(jí)消費(fèi)者產(chǎn)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(chǎn)者流入初級(jí)消費(fèi)者、初級(jí)消費(fèi)者流入次級(jí)消費(fèi)者的能量，即初級(jí)消費(fèi)者、次級(jí)消費(fèi)者同化的能量。bcde為生產(chǎn)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(jí)消

10、費(fèi)者產(chǎn)生的糞便中所含的能量屬于生產(chǎn)者同化的能量，應(yīng)包含在b或d中。 2.下圖表示A、B兩個(gè)特定生態(tài)系統(tǒng)的能量金字塔。有關(guān)解釋正確的是（） 一個(gè)吃玉米的人所獲得的能量一定比一個(gè)吃牛肉的人獲得的能量多 能量沿食物鏈單向流動(dòng)，傳遞效率隨營(yíng)養(yǎng)級(jí)的升高而逐級(jí)遞減 若A和B中玉米的數(shù)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(nèi)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(gè)吃玉米的人所獲得的能量和一個(gè)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(dòng)，隨營(yíng)養(yǎng)

11、級(jí)的升高而逐級(jí)遞減，傳遞效率仍在10%20%之間；中，若A和B中玉米的數(shù)量相同，養(yǎng)活一人，消耗能量為m，如A能養(yǎng)活10 000人，對(duì)應(yīng)的玉米能量至少是50 000m，同樣數(shù)量的玉米B中至少養(yǎng)活的人數(shù)是50 00010%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(nèi)污染物濃度低的原因是有害物質(zhì)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(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)，而不是某一生物種群，對(duì)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(wǎng)中，假如貓頭鷹的食物有2/5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(fèi)植物（

12、） 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 g2/58 g，最少需要消費(fèi)植物的量為8 g55200 g；通過食物鏈(植物鼠貓頭鷹)，貓頭鷹增加20 g2/58 g，最少需要消費(fèi)植物的量為8 g55200 g；通過食物鏈(植物鼠蛇貓頭鷹)，貓頭鷹增加20 g1/54 g，最少需要消費(fèi)植物的量為4 g555500 g。所以合計(jì)至少需要消費(fèi)植物200 g200 g500 g900 g。 4.美國(guó)的生態(tài)學(xué)家奧德姆對(duì)佛羅里達(dá)州的銀泉進(jìn)行了生態(tài)系統(tǒng)營(yíng)養(yǎng)級(jí)和能量流動(dòng)的調(diào)查，下表是調(diào)查結(jié)果。表中的分別表示不同的營(yíng)養(yǎng)級(jí)，為分解者。表中N

13、PGPR。下列敘述中正確的是（） A.構(gòu)成了唯一一條食物鏈 B由NP可知被調(diào)查時(shí)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(yíng)養(yǎng)級(jí)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(gòu)成食物鏈，A錯(cuò)誤；題干中NPGPR，NP都大于零，故能量的輸入大于輸出，B錯(cuò)誤；能量的傳遞效率一般是10%20%，但是有些營(yíng)養(yǎng)級(jí)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(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量，D錯(cuò)誤。 5.如圖表示一個(gè)池塘生態(tài)系統(tǒng)中各種生物之間的關(guān)系。下列敘述不正確的是（） A圖中所有

14、的生物構(gòu)成了此池塘生態(tài)系統(tǒng)的生物群落 B從外部引入消費(fèi)者4可能會(huì)使生產(chǎn)者2的數(shù)量暫時(shí)增加 C流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的總能量是圖中所有生產(chǎn)者固定的能量之和 D組成消費(fèi)者的各種元素返回?zé)o機(jī)環(huán)境都需經(jīng)分解者的分解作用 【答案】D 【解析】 圖中所有的生物包括生產(chǎn)者、消費(fèi)者和分解者，共同構(gòu)成了此池塘生態(tài)系統(tǒng)的生物群落；引入消費(fèi)者4后，在短時(shí)間內(nèi)可能會(huì)造成消費(fèi)者2數(shù)量的減少以及生產(chǎn)者2數(shù)量的增加；流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的總能量是圖中所有生產(chǎn)者固定的能量之和；消費(fèi)者體內(nèi)的部分代謝產(chǎn)物(如CO2)可通過呼吸作用返回?zé)o機(jī)環(huán)境。 【終極闖關(guān)】 1.（2015海南卷）關(guān)于草原生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的敘述,錯(cuò)誤的是（） A.能量流動(dòng)包括

15、能量的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失的過程 B.分解者所需的能量可來自各營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物所儲(chǔ)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(chǎn)者固定的能量除用于自身呼吸外,其余均流入下一營(yíng)養(yǎng)級(jí) 【答案】D 【解析】 生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)包括能量的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失的過程,A正確;植物的殘枝落葉、動(dòng)物的遺體及排遺物中儲(chǔ)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(dòng)時(shí)逐級(jí)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(chǎn)者固定的能量除用于自身呼吸外,其余可流入下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)和分解者,D錯(cuò)誤。 2.（2015屆黑龍江哈爾濱六中模擬）下圖為?；~塘農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)

16、的能量流動(dòng)圖解，據(jù)圖分析，錯(cuò)誤的是（） A.圖中用于桑樹生長(zhǎng)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(zhǎng)、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蠶的能量后剩余的能量，B錯(cuò)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(zhǎng)、發(fā)育、繁殖

17、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(wǎng)及其能量傳遞示意圖（圖中數(shù)字為能量數(shù)值，單位是J.m-2.a-1）。下列敘述正確的是（） A.該食物網(wǎng)中最高營(yíng)養(yǎng)級(jí)為第六營(yíng)養(yǎng)級(jí) B.該食物網(wǎng)中第一到第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)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(wǎng)中的生物與無機(jī)環(huán)境共同構(gòu)成一個(gè)生態(tài)系統(tǒng) 【答案】B 【解析】 圖中最長(zhǎng)食物鏈：浮游植物浮游動(dòng)物幽蚊幼蟲太陽魚鱸魚，所以最高營(yíng)養(yǎng)級(jí)為第五營(yíng)養(yǎng)級(jí)；A錯(cuò)誤。該食物網(wǎng)第一到第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)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

18、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(zhǎng)發(fā)育繁殖，本題只有太陽魚和下一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)鱸魚的同化量，無法計(jì)算出太陽魚呼吸作用消耗量；C錯(cuò)誤。生態(tài)系統(tǒng)由生物群落和無機(jī)環(huán)境共同組成，食物網(wǎng)中的生物只包括了生產(chǎn)者和消費(fèi)者，少了必要成分分解者；D錯(cuò)誤。 4.（2014天津卷） 下圖a、b分別為農(nóng)村和城市生態(tài)系統(tǒng)的生物量（生命物質(zhì)總量）金字塔示意圖。下列敘述正確的是（） A.兩個(gè)生態(tài)系統(tǒng)均可通過信息傳遞調(diào)節(jié)種間關(guān)系 B.兩個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)均由3個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)組成 C.城市生態(tài)系統(tǒng)不具有自我調(diào)節(jié)能力，抵抗力穩(wěn)定性低 D.流經(jīng)兩個(gè)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

19、能：物質(zhì)循環(huán)、能量流動(dòng)、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(diào)節(jié)生物的種間關(guān)系，以維持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定；A項(xiàng)正確。圖a和圖b中動(dòng)物的營(yíng)養(yǎng)級(jí)不確定，故無法判斷兩圖中有幾個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)；B項(xiàng)錯(cuò)誤。城市生態(tài)系統(tǒng)也具自我調(diào)節(jié)能力，只是城市生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力較弱，抵抗力穩(wěn)定性低而已；C項(xiàng)錯(cuò)誤。圖b為城市生態(tài)系統(tǒng)的生物量，其中人的生命物質(zhì)總量明顯多于植物的生命物質(zhì)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(xiàn)成的有機(jī)物的輸入；D項(xiàng)錯(cuò)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(guān)。 （1）根據(jù)圖甲分析，要獲得最大持續(xù)捕撈量，捕撈后大黃魚種群數(shù)量應(yīng)處于_點(diǎn)。用標(biāo)志重捕法調(diào)查大黃魚種群密度時(shí)，若標(biāo)記個(gè)體更易于被捕食，則種群密度的估計(jì)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(xiàn)了生物群落的_結(jié)構(gòu)。新建碼頭的樁柱表面很快被細(xì)菌附著，隨后依次出現(xiàn)硅藻