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1、5.2 生态系统的能量流动 一、选择题 ( 共 7 小题 , 每小题 4 分, 共 28 分 ) 1.(2014 大连高二检测) 流经某一生态系统的总能量是( ) A.照射到该生态系统中的全部太阳能 B.该生态系统中所有生产者、消费者、分解者体内的能量 C.该生态系统中生产者体内的能量 D.该生态系统中生产者所固定的太阳能 【解析】 选 D。流经生态系统的总能量是该生态系统中生产者所固定的太阳能, 故选 D。 2.(2014 德州高二检测) 每一个营养级都具有的能量流动方向有( ) 分解者下一营养级 生长、发育和繁殖呼吸散失 A.B. C.D. 【解析】 选 C 。食物链中的最高营养级不能被其
2、他生物捕食, 则其固定的能量不会流入下一营养级, 因此每 一个营养级都具有的能量流动方向为流向分解者、呼吸散失和用于生长、发育和繁殖。 3.(2014 哈尔滨高二检测)“一山不容二虎”这一谚语, 用生态学观点可以解释为( ) A.虎所需的生活空间很大 B.营养级越高的生物, 得到的能量越少, 个体数量也越少 C.虎性情孤独 , 不群聚 D.身强体壮的虎以身体弱小的虎为食 【解析】 选 B。虎一般位于食物链的最高营养级, 而能量沿着食物链逐级递减, 故虎获得的能量少, 个体数量 少。 【变式训练】在食物链“ ABC”中 , 能量逐级减少。其原因不包括( ) A.总有一部分A和 B会自然死亡和被分
3、解者利用 B.B、 C摄入的能量总有一部分被排出 C.A、 B和 C生命活动的维持总要消耗能量 D.照射到 A上的太阳能不能被全部固定 【解析】 选 D。照射到 A上的太阳能不能被全部固定只是说明照射的太阳能并没有完全流入到生态系统中, 不能解释能量逐渐递减的原因。 4. 下图是某生态系统的能量流动过程。下列叙述错误的是( ) A.该生态系统中草食昆虫属于初级消费者 B.该生态系统中能量的最终来源是太阳能 C.该生态系统中的能量传递是不循环的 D.该生态系统中的第一营养级是太阳能 【解析】 选 D 。图示中的一条食物链为水稻草食昆虫鱼, 其中水稻为第一营养级, 草食昆虫是初级消费 者 ;太阳能
4、是生态系统能量的最终来源; 生态系统中的能量只能从第一营养级依次流向下一营养级, 不能循 环流动。 5.(2014 重庆高二检测) 下表是某营养级昆虫摄食植物后能量流动的情况, 下列说法不正确的是( ) 项目 昆虫 摄食量 昆虫 粪便量 昆虫呼吸 消耗量 昆虫生长 的能量 能量 (kJ) 410 210 130 70 A.呼吸作用会有能量散失, 是能量传递效率不能达到100% 的原因之一 B.昆虫同化的能量中约有35% 用于其生长、发育和繁殖 C.昆虫的后一个营养级能够获得的能量最多为14 kJ D.昆虫的前一营养级的能量至少有1 000 kJ 【解析】 选 C。由于每一营养级都会经呼吸作用散
5、失一部分能量, 故能量不能全部传递给下一营养级,A 项 正确 ; 昆虫同化的能量=昆虫摄食量 - 昆虫粪便量 =410-210=200 kJ,其中用于昆虫生长的能量为70 kJ, 约占 同化量的35%,B项正确 ; 昆虫同化的能量为200 kJ, 后一个营养级最多能获得能量为20020%= 40 kJ,C 项错误 ; 昆虫所同化的能量为200 kJ, 则其上一营养级所同化的能量至少应为20020%=1 000 kJ,D 项正确。 【方法规律】能量流动的分析方法 (1) 一个营养级所同化的能量=呼吸消耗的能量+被下一营养级同化的能量+分解者利用的能量+未被利用的 能量。 (2) 消费者同化的能量
6、=摄入量 -粪便中有机物的能量, 即摄入的食物只有部分被同化。消费者粪便中含有的 能量不能计入排便生物所同化的能量, 它实际与上一个营养级的遗体残骸一样, 属于未被下一个营养级利 用的那一部分能量。 【延伸探究】 (1) 题 5 中昆虫通过异化作用分解的能量约占其同化能量的多少? 提示 : 65% 。昆虫的异化作用是指呼吸作用, 昆虫呼吸消耗量为130 kJ, 而其所同化的能量为200 kJ, 则异化 作用分解的能量所占同化能量的比例为130200=0.65, 即 65% 。 (2) 题 5 中若植物所固定的太阳能为1 500 kJ,则植物与昆虫之间的能量传递效率为多少? 提示 : 13.3%
7、。能量传递效率为两营养级所同化能量的比值, 由此可得 2001 500 100% 13.3%。 【变式训练】下图是能量流动的图解, 对此图解的理解错误的是( ) A.图中方框的大小可表示该营养级生物所具有的能量的多少 B.该图中 C所具有的能量为B的 10% 20% C.该图中的A表示流经该生态系统的总能量 D.图中 A具有的能量等于B、C、D的能量之和 【解析】 选 D。生态系统能量流动是单向的、逐级递减的, 能量传递效率为10% 20% 。图中 A为生产者 , 其 固定的太阳能是流经该生态系统的总能量,A 具有的能量大于B、C 、D的能量之和。 6.(2014 嘉峪关高二检测) 在浮游植物
8、小鱼海豹虎鲸这条食物链中, 若虎鲸体重增加1 kg, 至少消耗 浮游植物为( ) A.1 kg B.10 kg C.125 kg D.1 000 kg 【解析】 选 C。结合题中信息, 已知虎鲸增重1 kg, 求浮游植物消耗情况, 由消费者到生产者, 应除以传递效 率; 由“至少”这一关键词可知, 应选择 20% 这一传递效率。基于以上分析可得, 至少消耗浮游植物的量为1 (20%20% 20%)= 125 kg 。 7.(2014 广州高二检测) 研究生态系统中的能量流动规律, 可以帮助人们更有效地利用能量。在农田生态 系统中 , 能够实现对秸秆中的能量有效利用的措施包括 ( ) 就地燃烧秸
9、秆秸秆用作饲料 发酵秸秆产生沼气秸秆用于造纸 A.B.C.D. 【解析】 选 B 。秸秆中残存着一部分能量, 若就地燃烧秸秆,其所含能量就散失掉了, 且会造成环境污染; 而 将秸秆用作饲料、发酵产生沼气, 都可以将秸秆所含的能量充分利用; 秸秆用于造纸, 实现的是物质的再利 用, 而不是能量的多级利用。 【方法规律】根据生态系统的能量流动规律, 在实际生产生活中借鉴以下措施 (1) 尽量缩短食物链。 (2) 充分利用生产者。 (3) 充分利用分解者, 如利用秸秆培育食用菌、利用植物残体生产沼气等。 二、非选择题(共 2 小题 , 共 22 分) 8.(12分)下图是对某湖泊的能量考查结果 单位
10、 : 千焦 /( 厘米 2年 ), 请据图回答 : (1) 流经该生态系统的总能量主要是指 , 有千焦 /( 厘米 2年 ) 。 (2) 能 量 从 第 一 营 养 级 到 第 二 营 养 级 的 传 递 效 率 约 为, 这 说 明 了 能 量 流 动 的 特 点 是, 也就是说食物链越长, 越多。 (3)D 热能是通过释放的能量。 (4) 能量流动具有单向、不循环的特点, 主要原因是生物不能在代谢中利用_ 。 【解析】 (1) 流经生态系统的总能量是指生产者固定的太阳能, 结合图中信息可知, 生产者固定的太阳能为 0.46 千焦 /( 厘米 2年 ) 。 (2) 能量传递效率是指两营养级之
11、间同化能量的比值, 由此可得0.062 0.46 100%=13.5%,说明能量流动 的特点是逐级递减的, 即食物链越长 , 能量散失的越多。 (3) 热能主要通过呼吸作用散失。 (4) 由于各营养级均有一部分能量以热能的形式散失掉, 而这部分能量不能被生物在代谢中重新利用, 故能 量流动是单向、不循环的。 答案 : (1) 生产者固定的太阳能0.46 (2)13.5% 逐级递减能量散失 (3) 呼吸作用(4) 呼吸放出的热能 9.(10分) 某种植玉米的农场, 其收获的玉米子粒既作为鸡的饲料, 也作为人的粮食, 玉米的秸秆则加工成饲 料喂牛 , 生产的牛和鸡供人食用, 人、牛、鸡的粪便经过沼
12、气池发酵产生的沼气作为能源,沼渣、沼液作为 种植玉米的肥料。据此回答( 不考虑空间因素): (1) 请绘制由鸡、牛、玉米和人组成的食物网。 (2) 流经该农场生态系统的总能量来自所固定的。 (3) 假设该农场将生产玉米的1/3 作为饲料养鸡 ,2/3供人食用 , 生产出的鸡供人食用。现调整为2/3 的玉米 养鸡 ,1/3供人食用 , 生产出的鸡仍供人食用。理论上, 该农场供养的人数将( 填“增多”“不 变”或“减少”), 理由是 。 【解析】 (1) 鸡、牛、玉米和人组成的食物网详见答案。 (2) 流经一个生态系统的总能量是生产者固定的全部太阳能, 因此 , 流经该农场生态系统的总能量来自玉米
13、 所固定的太阳能。 (3) 理论上 ,该农场供养的人数将减少, 因为改变用途的1/3 玉米被鸡食用后, 在鸡这一环节散失了一部分能 量, 导致人获得的能量减少。 答案 : (1) 如图所示 : (2) 玉米 ( 其他合理答案也可) 太阳能 (3) 减少改变用途的1/3 玉米被鸡食用后, 在鸡这一环节散失了一部分能量, 导致人获得的能量减少 一、选择题 ( 共 6 小题 , 每小题 5 分, 共 30 分 ) 1.(2014 安庆高二检测) 深海热泉生态系统中流动的能量最初来源于( ) A.微生物化能合成作用B.火山口的热量 C.无机物的氧化D.太阳光能 【解析】 选 A。生态系统能量流动的最初
14、来源一般为太阳能, 但是对于一些特殊的生态系统, 如深海热泉 , 由于没有光 , 其能量来源于微生物的化能合成作用。 2.(2014 泉州高二检测) 下列有关生态系统能量流动的叙述中, 正确的是 ( ) A.生态系统的能量可循环利用 B.生产者通过光合作用合成有机物时, 能量就从非生物环境流入生物群落 C.一种蜣螂专以象粪为食, 则该种蜣螂最多能获取大象所同化能量的20% D.当狼捕食兔子并将其同化为自身的有机物时, 能量就从第一营养级流入了第二营养级 【解析】 选 B 。生态系统中的能量是单向流动的, 不能循环利用 ,A 项错误 ; 生产者通过光合作用合成有机物 的同时实现了光能生物体中化学
15、能的转变,B 项正确 ; 象粪不属于大象所同化的能量,C 项错误 ; 兔子为第 二营养级 , 狼为第三营养级,D 项错误。 3. 下图表示某草原生态系统中能量流动图解, 表示相关过程能量流动量。下列有关叙述正确的是 ( ) A.是流入该生态系统的总能量 B.和分别属于草和兔同化能量的一部分 C.图中 / 的值代表草兔的能量传递效率 D.分解者获得的能量最少 【解析】 选 B。图中表示流入兔的能量;是兔粪便中的能量, 来自被兔摄入而未被同化的草, 表示兔同 化能量的一部分; 图中 /的值代表兔狐的能量传递效率; 分解者获得的能量不一定少于各营养级获得 的能量。 4. 下表是对某生态系统营养级和能
16、量流动情况的调查结果 单位 :10 2kJ/(m2a) 。表中的分别表 示不同的营养级, 为分解者。 GP表示生物同化作用固定的能量,NP 表示生物体储存着的能量(NP=GP-R),R 表示生物呼吸消耗的能量。下列有关叙述正确的是( ) GP NP R 15.91 2.81 13.10 871.27 369.69 501.58 0.88 0.34 0.54 141.20 62.07 79.13 211.85 19.26 192.59 A.该生态系统的食物链可能是 B.能量在初级消费者和次级消费者之间的传递效率约为5.5% C.若该生态系统维持现在的能量输入、输出水平,则有机物的总量会增多 D.
17、营养级GP的去向中 , 未被利用的能量有一部分残留在自身的粪便中 【解析】 选 C 。食物链是由生产者和消费者组成的, 该生态系统的食物链是; 能量在初级消 费者和次级消费者之间的传递效率为15.91 141.20 100% 11.3%; 能量的输入为871.27 10 2kJ/(m2 a), 能量的输出为13.10+501.58+0.54+79.13+192.59=786.9410 2kJ/(m2a), 所以长期维持现在的状态 , 有机 物总量会增多; 营养级 GP的去向中 , 未被利用的能量仍然保留在该营养级的生物体内, 而它们粪便中的能 量属于营养级的GP 。 【方法规律】能量的输入和散
18、失 能量的输入是生产者固定的总能量, 能量的散失是生产者、消费者以及分解者的呼吸作用。 (1) 当能量的输入=能量的散失时 , 生态系统中群落处于相对稳定的状态。 (2) 当能量的输入能量的散失时 , 生态系统中群落处于成长的状态。 5. 根据生态系统的结构和功能,下列叙述中不正确的是( ) A.“桑基鱼塘”是人工建立的良性生态系统 B.在我国西部大开发中应采用“退耕还林、还草”等措施 C.为充分利用生产者所固定的能量, 水产养殖业中应以食物链长的鱼类为养殖对象 D.营养级别越高的生物种群体内所获得的能量越少 【解析】 选 C。 “桑基鱼塘”是我国珠江三角洲地区, 为充分利用土地而创造的一种挖
19、深鱼塘、垫高基田、 塘基植桑、塘内养鱼的高效人工生态系统,A 项正确 ; 采用“退耕还林、还草”等措施有利于解决水土流失 和土地沙化问题,B 项正确 ; 食物链越短 , 能量损失就越少, 水产养殖业中以食物链短的鱼类为养殖对象, 有 利于充分利用生产者固定的太阳能,C 项错误 ; 随着食物链的延长, 消费者所获得的能量逐渐减少,D 项正确。 6.( 能力挑战题 ) 下图表示动物利用食物的过程。下列叙述不正确的是( 多选 ) ( ) A.恒温动物的/ 值一般高于变温动物 B.哺乳动物的/ 值一般为10% 20% C.提高圈养动物生长量一般需提高/ 值 D.食肉哺乳动物的/ 值一般低于食草哺乳动物
20、 【解题关键】 (1) 关键词 :“获取量”与“未获取量”“食入量”与“未食入量”“同化量”与“未同化量”。 (2) 关键知识 : 理解三个比值的含义: / 联系呼吸消耗量, / 联系能量传递效率, / 联系动物生长 量。 【解析】 选 A 、 B、D。 / 的含义为有机物积累量/ 同化量 , 在同化量相同的情况下, 由于恒温动物要维持 自身的体温 , 需要消耗较多的有机物, 故恒温动物的/ 值一般低于变温动物,A 项错误 ; / 表示同化量 / 获取量 , 不是能量传递效率,B 项错误 ; / 表示同化量 / 食入量 , 圈养动物一般要求短时间内长大, 同化量 高就意味着长得快, 这个比值高
21、意味着用同样的饲料能够让圈养的动物长得更快,C 项正确 ;食草动物的食 物中含有大量纤维素, 绝大部分纤维素不能被同化, 食肉动物的食物中, 营养物质主要是蛋白质、脂肪等, 绝 大部分都可以被同化, 即食肉哺乳动物的/ 值要高于食草哺乳动物,D 项错误。 【延伸探究】 (1) 题 6 图中呼吸代谢消耗能量的去向有哪些? 提示 : 一部分形成ATP用于各项生命活动, 另一部分以热能的形式散失。 (2) 圈养的鸡与野生的鸡相比食入量大, 它们快速增肥的原因还与题6 选项中哪对比值有关?为什么 ? 提示 : / 。由于圈养鸡的活动量较小所以有机物的消耗量小, 积累量大。 二、非选择题(共 20 分)
22、 7. 下图是一水域生态系统在一年之内的能量流动情况资料 能量单位 :kJ/(m 2a) 。据图回答 : (1) 流经该生态系统的总能量为kJ/(m 2a) 。 (2) 该 系 统 的 能 量 传 递 效 率 在之 间 , 能 量 传 递 效 率 如 此 之 低 , 是 因 为 大 部 分 能 量, 另有一部分能量流向。 (3) 按图中的能量传递效率,若食肉动物增重1 kg( 有机物干重 ), 则需消耗生产者约kg( 有机物干 重) 。 (4) 人类对生态系统的能量流动进行调查研究, 其意义是 。 【解析】 生产者固定的太阳能是流经生态系统的总能量, 能量的传递效率是相邻营养级同化量的百分比, 但 由于各营养级的呼吸消耗和分解者的分解作用, 使能量传递效率一般在10% 20%,但也可能低于10% 。食肉 动物增重1 kg, 则需消耗的生产者为111.4%16.2%54.1 kg 。人类研究能量流动的目的是为了更有效 地利用能量。 答案 : (1)20 810 (2)5.5% 16.2% 被各营养级自身的呼吸作用消耗分解者 (3)54.1 (4) 帮助人们合理地调整能量流动关系, 使能量流向对人类最有益的部分 【误区警示】能量利用率能量传递效率 调整生态系统中能量流动的关系, 是提高了流入对人类有益部分的能量的比例, 即能量利用率, 而不是能量 传递效率。