2013年《随堂优化训练》第5章 第2节 生态系统的能量流动

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第 2 节 生态系统的能量流动
能量流动的概念和过程
1．概念
生态系统中能量的__________、传递、转化和__________
的过程。
2．过程
(1)能量的主要来源：__________。
(2)输入过程
太阳只有________以可见光的形式，被生态系统的生产者
通过____________转化成为化学能，固定在有机物中。
输入
散失
太阳
1%
光合作用
(3)传递过程
图 5－2－1
呼吸作用
生产者
植食性
次级消费者
【探究与学习】在生态系统的能量流动中，能量形式的转
变顺序是(
)
A
A．光能→化学能→热能
C．化学能→光能→热能
B．热能→光能→化学能
D．光能→热能→化学能
能量流动的特点及实践意义
1．特点
(1)________流动：沿食物链由低营养级流向高营养级，不
可________，也不能__________流动。
(2) 逐级 __________ ： 能量在沿食物链流动的过程中是
____________的，传递效率约为________________。
(3)能量流动一般不超过____________个营养级。
2．能量金字塔：将单位时间内各个__________所得到的
__________数值，由低到高绘制成图，可形成一个金字塔图形。
单向
逆转
循环
递减
逐渐减少
10%～20%
4～5
营养级
能量
3．研究能量流动的实践意义
(1) 帮助人们科学规划、设计____________________ ，使
________得到最有效的利用，例如桑基鱼塘。
(2)合理地调整生态系统中的______________关系，使能量
持续高效地流向对人类____________的部分，例如农林牧渔生
产体系。
人工生态系统
能量
能量流动
最有益
【探究与学习】稻田里，农民要拔掉稗草；鱼塘中，人们
不断清除肉食性的“黑鱼”，请你分析其中的原因是什么？
提示：去掉稗草和“黑鱼”是为了调整生态系统的能量流
动方向，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。
过程 分析
输入 起点 从生产者固定太阳能开始
输入总量 生产者固定的能量总量
传
递 传递途径 食物链和食物网
传递形式 有机物中的化学能
各营养
级能量
的来源 ①生产者的能量来自太阳能
②流入到各级消费者的总能量是指各级消费者
所同化的能量，排出的粪便中的能量不计入排便
生物所同化的能量
③分解者的能量来自生产者和消费者
能量流动的过程分析
过程 分析
传
递 各营养
级能量
的去路 ①自身细胞呼吸消耗一部分
②进入下一个营养级的生物(最高营养级除外)
③动植物遗体、残枝落叶、粪便等被分解者分解利用
转化 在食物链、食物网传递中因物质变化而转化：
如光能→[H]→葡萄糖→淀粉等
散
失 形式 热能、机械能等
过程
特殊
途径 动植物遗体形成的煤炭、石油等燃烧产生热能(散失)
续表
【例1】下列有关生态系统中能量流动的叙述中，不正确
的是(
)
A．生态系统中的能量流动是从太阳辐射能开始的
B．生态系统中流动的能量几乎全部来源于太阳能
C．生态系统中的能量流动是逐级递减和单向流动的
D．生态系统离开外界环境的能量供应就无法维持
【名师点拨】生态系统能量的流动是从能量的输入，即生
产者固定太阳能开始的。
【答案】A
【变式训练1】生态系统的能量流动是指(
)
C
A．太阳能被绿色植物固定的过程
B．生态系统内的生物体能量代谢的过程
C．能量在生态系统内的转移过程
D．能量从生物体进入环境的过程
解析：生态系统的能量流动是指生态系统中能量的输入、
传递、转化和散失的过程。
能量流动的特点及相关的计算问题
1．生态系统能量单向流动的原因
(1)食物链各营养级的顺序是不可逆转的，这是长期自然选
择的结果。
(2)各营养级的能量总是趋向于以细胞呼吸产生热能的形
式而散失掉，这些能量是无法再利用的。
2．生态系统能量在流动中逐级递减的原因
(1)各营养级的生物都会因呼吸作用而消耗掉相当大的一
部分能量。
(2)各营养级的生物中总有一部分能量未被下一营养级的
生物所利用。
(3)还有少部分能量随着残枝、败叶或遗体等直接传给了分
解者。
有关能量传递效率的计算
①最少消耗、获能最多——选最短食物链、最大传递率20%。
②最多消耗、获能最少——选最长食物链、最小传递率10%。
【例2】如图 5－2－2 所示的食物网中，E 是生产者，共含
有 7.1×109 kJ 的能量，B 生物种群总能量为 2.3×108 kJ，从理
论上计算 A 最多获得的能量是(
)
图 5－2－2
A．2.84×108 kJ
C．1.41×109 kJ
B．2.38×108 kJ
D．3.05×108 kJ
【名师点拨】解答本题的关键在于 A 不能利用生产者流向
B 的能量，因此计算时应先将 B 中的能量从 E 中去掉。要计算
A 最多获得的能量，传递效率应按 20%计算。
C、D 的总能量：7.1×109×20%－2.3×108＝11.9×108kJ，
A 最多获得的能量：11.9×108kJ×20%＝2.38×108kJ。
【答案】B
【变式训练2】一个池塘有生产者(浮游植物)、初级消费者
(植食性鱼类)、次级消费者(肉食性鱼类)、分解者(微生物)。其
中生产者固定的全部能量为 a，流入初级消费者、次级消费者、
分解者的能量依次为 b、c、d。下列表述中，正确的是(
)
B
A．a＝b＋d
C．aB．a>b＋d
D．a解析：因流经生态系统的总能量等于生产者通过光合作用
固定的太阳能总量，所以 a>b＋c＋d。
【体验过程】
本节内容：主要讲解了生态系统能量流动的过程和特点。
课题延伸：调查某一生态系统的能量流动情况；分析某一
生态系统的能量流动情况。
实例应用：根据某一科研小组的实验结果分析生态系统中
的能量流动情况和能量流动效率。
Pg Pn R
甲 15.9 2.8 13.1
乙 870.7 369.4 501.3
丙 1.8 0.6 1.2
丁 141.0 61.9 79.1
戊 211.5 20.1 191.4
【典例】黄河三角洲现存中国乃至世界最典型的暖温带湿
地生态系统，生物资源非常丰富。为了更好地保护和利用这些
资源，某科研小组进行了为期一年的调研活动。主要调查内容
为湿地中营养级和能量流动情况，部分实验结果如下表所示，
请回答下列问题。
注甲乙丙丁是一条食物链上不同的营养级，戊是分解者；
Pg 表示生物同化作用固定的总能量，Pn 表示生物贮存的能量。
(1)表中 R 表示___________________________________。
(2)甲、乙、丙、丁组成的食物链是________________。
(3) 第 二 营 养 级 到 第 三 营 养 级 的 能 量 传 递 效 率 约 为
________。
【解答提示】分析表格数据可知，Pg＝Pn＋R，R 是生物
通过呼吸作用散失的能量；通过生物同化作用固定的总能量可
以判断出四种生物组成的食物链是乙→丁→甲→丙；第二营养
级到第三营养级，即由丁到甲，其能量传递效率为
15.9÷141.0≈11.3%。
【答案】(1)生物通过呼吸作用散失的能量
(2)乙→丁→甲→丙
(3)11.3%
1．下列有关生态系统能量流动的叙述，正确的是(
)
A．某些生态系统不需要来自系统外的能量补充就能维持
正常功能
B．当狼捕食兔子并同化为自身的有机物时，能量就从第
一营养级流入第二营养级
C．生产者通过光合作用合成有机物，能量就从非生物环
境流入生物群落
D．生态系统的能量是伴随物质而循环利用的
C
2．图 5－2－3 是一个处于平衡状态的生态系统能量流动图
解，其中 A、B、C、D 分别代表不同营养级的生物类群，对此
图解理解正确的一项是(
)
图 5－2－3
A．流经该生态系统的总能量就是 A 通过光合作用固定的
太阳能减去自身呼吸消耗的能量
B．在此生态系统中，若一只狼捕食了一只野兔，则该野
兔中约有 10%～20%的能量流入这只狼体内
C．B 同化的能量要大于 B、C、D 呼吸消耗的能量之和
D．由于流经该生态系统的总能量是一定的，所以 B 获得
的能量越多，留给 C、D 的能量就越少
解析：由图可知，A 是生产者，B、C、D 是各级消费者。
流经该生态系统的总能量是 A 通过光合作用固定的太阳能。能
量传递效率为 10%～20%，指上一营养级传到下一营养级的能
量，而不是针对个体来说。B 获得的能量越多，留给 C、D 的
能量也越多。
答案：C
3．某生态系统中，已知一只鹰增重 2 kg 要吃 10 kg 小鸟；
小鸟增重 0.25 kg 要吃 2 kg 昆虫；而昆虫增重 100 kg 要吃 1000
kg 绿色植物。在此食物链中这只鹰对绿色植物的能量利用率为
(
)
C
A．0.05%
C．0.25%
B．0.5%
D．0.025%
4．根据生态学原理，要使能量流经食物链总消耗最小，人
们应采用哪种食物结构(
)
C
A．以禽类、蛋类为主
B．以淡水养殖的鱼、虾为主
C．以谷物和植物蛋白为主
D．以猪肉等家畜肉类为主
解析：能量流动的特点之一是逐级递减，即食物链越长，
消耗越多。从生产者到人的中间营养级越少，总消耗越少。
5．(双选)图 5－2－4 为某一生态系统的能量金字塔，其中
Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别代表不同的营养级，E1、E2 代表能量的形
式。下列叙述正确的是(
)
图 5－2－4
A．Ⅰ是生产者
B．Ⅳ为分解者
C．E1 为太阳能，E2 为热能
D．能量可在食物链中循环利用
解析：分解者不出现在能量金字塔上，所以 B 不正确；能
量是不能循环利用的，所以 D 不正确。
答案：AC
6．某种植玉米的农场，其收获的玉米子粒既可作为鸡的饲
料，也可作为人的粮食，玉米的秸秆则可加工成饲料喂牛，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。请据此回
答下列问题(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)牛与鸡之间________(填“有”或“无”)竞争关系，理
由是 ___________________________ 。 人与鸡的种间关系是
________________，人与牛的种间关系是________。
(3) 流经该农场生态系统的总能量来自__________ 所固定
的__________ ，能量流动的两个特点分别是____________ 、
____________。
(4)假设该农场将生产玉米的 1/3 作为饲料，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
______________________________________________________
____________________________。
无
它们所需的食物资源不同
捕食与竞争
捕食
玉米
太阳能
单向流动
逐级递减
减少
调整后的2/3玉米被鸡食用后，在鸡的这一环节散失了一部分
能量，导致人获得的能量减少