人教版2019高中生物选择性必修2同步练习题---3.2 生态系统的能量流动（含解析）

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2024人教版高中生物选择性必修2同步
第2节　生态系统的能量流动
基础过关练
题组一　能量流动的概念和过程
1.(2022云南师大附中检测)下列有关生态系统能量流动的叙述,正确的是 (　　)
A.生态系统的能量流动是指能量的输入和散失的过程
B.流经生态系统的总能量是照射在生产者上的太阳能
C.流经第二营养级的总能量是指初级消费者同化的能量
D.各营养级同化的能量都会沿着食物链和食物网流向下一个营养级
2.(2022甘肃武威期末)如图为生态系统中能量流动的部分过程。相关叙述不正确的是(　　)
A.①中的能量来自生产者的同化作用
B.应在a处加上细胞呼吸散失的热能箭头
C.b为初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量
D.分解者利用的能量一定比a小
3.(2023湖南邵阳期末)如图表示某一生态系统中的能量流动过程,其中甲、乙、丙代表生物成分,A、B、C、D、E、F代表能量。下列叙述错误的是 (　　)
A.A流入甲是通过光合作用实现的
B.E表示的是各营养级呼吸作用散失的能量
C.C/B的值可代表能量由第二营养级流向第三营养级的传递效率
D.生态系统中甲所含的能量可能大于乙和丙所含能量总和
题组二　能量流动的特点与能量传递效率
4.有关生态系统能量流动的叙述中,错误的是 (　　)
A.任何生态系统都需要不断得到来自系统外的能量补充,以便维持生态系统的正常功能
B.生态系统的能量沿食物链和食物网流动,营养级越多越利于能量的流动
C.能量流动是单向的、不循环的
D.能量流动是逐级递减的,相邻两个营养级间的能量传递效率是10%~20%
5.(2023湖北三校联考)美国生态学家林德曼对一个天然湖泊——赛达伯格湖进行了野外调查和研究,并对能量流动进行了定量分析,得出了下图所示的数据。下列叙述正确的是 (　　)
A.图中12.5 J/ (cm2·a)的能量仅包括了生产者的枯枝败叶
B.植食性动物呼吸量与其同化量的比值高于肉食性动物
C.流经该生态系统的总能量是各个营养级同化量之和
D.第二营养级到第三营养级的能量传递效率约为20%
6.如图表示能量流经某生态系统的过程,甲、乙、丙表示连续的三个营养级,字母表示能量。回答下列问题:
(1)乙→丙的能量传递效率为　　　×100%(用图中字母构建表达式)。
(2)经检测乙中某些动物的尿液中存在少量有机物,则其中所储存的能量属于　　　　(填“D1”或“D2”)。
(3)甲固定的能量除A1、B1、D1去向外,还有　　　　　　　这一去向,长期协同进化使生态系统营养结构中的　　　　　　　　是能量在生态系统中单向流动的原因之一。
题组三　生态金字塔
7.(2023河北邯郸月考)如果食物链上各营养级均以生物个体的数量来表示,并以食物链起点的生物个体数作底层来绘制数量金字塔,则只有两个营养级的夏季草原生态系统(假设第一营养级是牧草,第二营养级是羊)和森林生态系统(假设第一营养级是乔木,第二营养级是昆虫)的数量金字塔的形状最可能是 (　　)
A.前者为金字塔形,后者为倒金字塔形
B.前者为倒金字塔形,后者为金字塔形
C.前者为金字塔形,后者为金字塔形
D.前者为倒金字塔形,后者为倒金字塔形
8.(2023河南新乡期末)生态金字塔包括能量金字塔、生物量金字塔和数量金字塔,下图中的几种生态金字塔模型是根据某一时刻的调查结果绘制而成的。下列分析错误的是 (　　)
甲 乙 丙
A.甲可为数量金字塔,消费者个体大,生产者个体小常出现这种金字塔
B.乙可为生物量金字塔,海洋中某时刻浮游植物的生物量可能小于浮游动物的
C.丙可为能量金字塔,根据能量流动的特点,能量金字塔通常是上窄下宽的
D.生态金字塔中的每一个层级均代表一个营养级,但不包括分解者
题组四　研究能量流动的实践意义
9.(2023天津武清开学检测)某村民构建了“稻+萍+泥鳅+鸭”种养模式的农场。在此模式中,鸭主要以杂草、害虫、绿萍为食;同时鸭、泥鳅又为水稻、绿萍提供肥料;深水、绿萍为泥鳅提供隐蔽场所,使鸭难以捕食,绿萍、鸭粪又可作为泥鳅的食物。下列对此模式的分析,错误的是(　　)
A.该生态系统模式充分利用了农田的立体空间,提高了能量的利用率
B.鸭与泥鳅之间既存在种间竞争关系又存在捕食关系
C.鸭粪中的物质和能量能被水稻、绿萍利用
D.该农田生态系统的组成成分包括生物群落以及非生物的物质和能量
10.(2023山西太原期末)“稻田养鱼”是一种新兴的生态养殖模式。该模式利用稻田水面养鱼,既可获得鱼产品,又可利用鱼吃掉稻田中的害虫和杂草。鱼排泄粪肥,翻动泥土促进肥料分解,为水稻生长创造良好条件。下列有关叙述正确的是 (　　)
A.稻田生态系统的营养结构包括稻田非生物的物质和能量、生产者、消费者和分解者
B.鱼吃杂草,杂草同化能量中的10%~20%流入鱼体内
C.稻田中鱼的数量增长受食物和生存空间等因素的限制
D.该模式提高了能量传递效率,使能量流向对人类最有益的地方
能力提升练
题组一　能量流动的模型变式
1.(2023河南焦作期末)如图表示桑基鱼塘生态系统局部能量流动示意图,图中字母代表相应的能量。下列有关叙述不正确的是(　　)
A.图中D1表示第三营养级摄入的能量
B.图中B表示桑树呼吸作用散失的能量
C.图中C可表示桑树用于生长、发育、繁殖等生命活动的能量
D.如果C1表示蚕传递给分解者的能量,则B1表示未利用的能量
2.(2023山西名校联考)2022年3月15日,2022湖南油菜花节双峰县分会场暨娄底双峰锁石“花之缘”景区第十一届油菜花文化旅游节正式启动。下图为该区域生态系统中营养级之间的部分能量流动示意图[单位:J/(m2·a)]。下列说法正确的是 (　　)
A.双峰锁石“花之缘”景区的各种生物构成了生命系统结构层次中的种群
B.生产者固定的太阳能是植物的净光合作用所固定的能量
C.植食性动物的同化量为1.96×105 J/(m2·a)
D.图中显示了生产者固定能量的所有去向
3.(2023广东汕头期中,)如图表示某生态系统中能量流动的局部示意图,1、2分别代表第一、二营养级,字母代表各种能量,其中A代表呼吸作用散失的能量,C代表流向分解者的能量,下列叙述中错误的是 (　　)
A.第一营养级的同化量可表示为A1+B1+C1+A2+B2+C2+D2
B.利用作物秸秆发酵产生沼气也无法提高相邻两个营养级间的能量传递效率
C.B1和B2分别代表第一、二营养级用于自身生长、发育和繁殖的能量
D.第一和第二营养级之间的能量传递效率可表示为D1÷W×100%
4.(2022山东潍坊检测)如图表示某生态系统能量流动的部分过程,其中①~⑩代表能量值,单位为J/(m2·a)。下列有关叙述正确的是 (　　)
A.⑧所代表的能量值是由初级消费者流向分解者的部分
B.①、②与植物通过呼吸散失的能量之和即输入该生态系统的总能量
C.⑦表示的同化量全部用于初级消费者的生长、发育和繁殖
D.⑦占植物光合作用积累量的百分比为两个营养级间的能量传递效率
5.(2022辽宁建平检测)假设某棉田生态系统只存在“棉花→棉铃虫→食虫鸟”一条食物链,其能量流动关系如图所示(字母表示能量数值)。下列分析正确的是 (　　)
A.食虫鸟粪便中的能量属于食虫鸟的同化量
B.用于棉铃虫生长、发育和繁殖的能量为b-d-e
C.若食虫鸟增加1 kg,则需要消耗棉花的生物量为(a/g)kg
D.d是棉铃虫遗体残骸中的能量
题组二　能量流动的相关计算
6.(2023四川成都月考)在如图所示的食物网中,假如猫头鹰的食物有1/5来自兔,2/5来自鼠,2/5来自蛇,那么猫头鹰若体重增加10 g,最少需要消耗植物 (　　)
A.600 g　 B.4 600 g　 C.650 g　 D.5 600 g
7.(2022江苏徐州开学考试)如表是某农田生态系统中田鼠种群摄食植物后能量流动情况,下列有关叙述正确的是 (　　)
摄食量 粪便量 呼吸作用散失量
能量/[J·(hm2·a)-1] 1.05×1010 3.50×109 4.55×109
A.田鼠同化的能量中有35%用于其生长、发育和繁殖
B.田鼠粪便中的能量不属于其同化能量中流向分解者能量的一部分
C.以田鼠为食的天敌最多可获得的能量为1.4×109 J·(hm2·a)-1
D.田鼠的上一个营养级同化的能量至少为7×1010 J·(hm2·a)-1
8.(2023辽宁葫芦岛期末)图1为某湖泊生态系统的能量金字塔简图,其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别代表不同的营养级,m1、m2代表不同的能量形式。图2表示能量流经该生态系统某一营养级的示意图,其中a~g表示能量值的多少。请据图回答下列问题:
图1
图2
(1)图1中,m1、m2表示的能量形式分别为　　　　　　。营养级Ⅰ的能量中流入分解者的能量包括　　　　　　　　　　　　　　　两部分。
(2)图2中,若A表示图1中营养级Ⅱ所摄入的全部能量,则C表示　　　　　　　　　;若图1中营养级Ⅰ所固定的太阳能总量为y,则营养级Ⅰ、Ⅱ间的能量传递效率是　　　　(用题图中所给字母的表达式表示)。
(3)由图2可以总结出生态系统能量流动的主要特点是　　　　　　　　　　　　　。
(4)若图1中营养级Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ各有一种生物甲、乙、丙,构成食物关系如图3。
图3
①若甲能量中比例为n的部分直接提供给丙,则要使丙能量增加x kJ,至少需要消耗甲的能量为　　　　kJ(用所给字母的表达式表示)。
②如果将丙的食物比例由甲∶乙=3∶2调整为甲∶乙=2∶3,其他条件不变,相邻两个营养级之间的能量传递效率按20%计算,丙获得相等的能量,需要消耗的甲是原来的　　　　倍(用分数表示)。
答案与分层梯度式解析
第2节　生态系统的能量流动
基础过关练
1.C 2.D 3.C 4.B 5.D 7.A 8.A 9.C
10.C
1.C　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,A错误;照射在生产者上的太阳能没有被全部固定,生产者固定的能量是流经生态系统的总能量,B错误;初级消费者是第二营养级,流经第二营养级的总能量是指初级消费者同化的能量,C正确;最高营养级的生物同化的能量不会流向“下一个营养级”,D错误。
2.D　①是指初级消费者粪便中所含的能量,来自生产者的同化作用,A正确;a是初级消费者所同化的总能量,b是初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量,因此应在a处加上细胞呼吸散失的热能箭头,B、C正确;分解者可利用各个营养级同化能量的一部分,分解者利用的能量不一定比a小,D错误。
3.C　分析题图:甲表示生产者,A表示其同化的能量(通过光合作用实现),B表示其流向下一个营养级的能量;乙表示初级消费者,C表示其流向下一个营养级的能量,F表示输入乙的有机物中的能量;丙表示次级消费者,D表示其流向下一个营养级的能量;E表示各营养级呼吸作用散失的能量,A、B正确。乙同化的总能量来自甲和有机物,为B+F,丙同化的能量为C,则能量由第二营养级流向第三营养级的传递效率=C/(B+F)×100%,C错误。
特别提醒　对于具有人为补偿输入的人工生态系统,人为输入某一营养级的能量是该营养级同化量的一部分,但却不是从上一个营养级流入的能量。如求第二营养级到第三营养级的能量传递效率时,应为第三营养级从第二营养级同化的能量(不包括人工输入第三营养级的能量)÷第二营养级的同化量(包括人工输入第二营养级的能量)×100%。
4.B　任何生态系统都需要不断得到来自系统外的能量补充,以维持其正常功能,A正确;食物链(网)是能量流动的渠道,营养级越多,能量流动过程中消耗的能量就越多,B错误;能量流动具有单向流动的特点,不能循环,C正确;能量流动具有逐级递减的特点,相邻两个营养级间的能量传递效率是10%~20%,D正确。
5.D　图中12.5 J/(cm2·a)的能量是生产者流向分解者的能量,包括生产者的枯枝败叶和植食性动物的粪便等,A错误;植食性动物呼吸量和同化量的比值是18.8/62.8≈0.3,肉食性动物呼吸量和同化量的比值是7.5/12.6≈0.6,B错误;流经图示生态系统的总能量是生产者固定的太阳能[464.6 J/(cm2·a)],其不等于各营养级的同化量之和,C错误;第二营养级到第三营养级的能量传递效率为12.6÷62.8×100%≈20%,D正确。
6.答案　(1)B2/(B1+C1)　(2)D2　(3)未被利用　营养关系不可逆转
解析　(1)据图分析,甲为生产者,乙为初级消费者,丙为次级消费者,A代表的是呼吸作用散失的能量,D表示流向分解者的能量,B表示流向下一个营养级的能量,C表示饲料中的能量。丙从乙同化的能量为B2,乙同化的总能量为B1+C1,根据能量传递效率的计算公式推出,乙→丙的能量传递效率为B2/(B1+C1)×100%。(2)乙中某些动物尿液中的少量有机物来自其内环境,是乙同化量的一部分,所以其中所储存的能量属于D2。(3)甲固定的能量的去向有通过呼吸作用以热能形式散失、传递给下一个营养级、传递给分解者、未被利用。营养关系不可逆转是决定能量在生态系统中单向流动的原因之一。
7.A　结合题干信息,只有牧草和羊两个营养级的夏季草原生态系统中,第一营养级牧草的数量比第二营养级羊的数量多,则绘制的该生态系统数量金字塔为上窄下宽的金字塔形;只有乔木和昆虫两个营养级的森林生态系统中,由于一棵树上可以有很多昆虫,第二营养级昆虫的数量比第一营养级乔木的数量多,则绘制的该生态系统数量金字塔为倒置的金字塔形。综上分析,A正确。
8.A　甲类型的数量金字塔出现倒置的原因是消费者个体小,生产者个体大,比如树和昆虫,A错误;乙可为生物量金字塔,如海洋中某时刻的浮游植物的生物量小于浮游动物,但浮游植物繁殖速度很快,B正确;能量流动具有逐级递减的特点,营养级越高所含能量越少,故丙可为能量金字塔,根据能量流动的特点,能量金字塔通常是上窄下宽的,C正确;生态金字塔中的每一个层级均代表一个营养级,包括生产者和消费者,但不包括分解者,D正确。
易混易错　生态金字塔的几个易错点
(1)生态金字塔同食物链(网)一样,只包含生产者和消费者两种生态系统的组成成分。
(2)生态金字塔的最底层为第一营养级,往上一层则营养级+1。
(3)能量金字塔通常是上窄下宽的金字塔形,生物量金字塔和数量金字塔可能会呈现倒置的金字塔形。
9.C　题述生态系统模式充分利用了农田的立体空间,能提高能量的利用率,A正确;根据“深水、绿萍为泥鳅提供隐蔽场所,使鸭难以捕食”可知鸭与泥鳅之间存在捕食关系,根据“鸭主要以杂草、害虫、绿萍为食”“绿萍、鸭粪又可作为泥鳅的食物”可知泥鳅和鸭都可以捕食绿萍,故二者之间还存在种间竞争关系,B正确;能量不能被循环利用,鸭粪中的物质能被水稻、绿萍利用,C错误。
10.C　生态系统的结构包括组成成分(非生物的物质和能量、生产者、消费者和分解者)和营养结构(食物链和食物网),A错误;10%~20%是相邻两个营养级之间的能量传递效率,不是两种生物之间的能量传递效率,B错误;自然环境中的资源和空间是有限的,稻田中鱼的数量增长受食物和生存空间等因素的限制,C正确;题述模式提高了能量利用率,但不能提高能量传递效率,D错误。
能力提升练
1.A 2.C 3.C 4.B 5.BC 6.C 7.ABC
1.A　分析题图,D为蚕的同化量,且D=A1+B1+C1+D1,蚕为第二营养级,则D1为第三营养级同化的能量,A错误;图中C(净光合作用)=A(总光合作用)-B(呼吸作用),C可表示桑树用于自身生长、发育和繁殖等生命活动的能量,B、C正确;蚕的同化量=呼吸作用散失的能量+流向分解者的能量+流向下一个营养级的能量+未利用的能量,如果C1表示蚕传递给分解者的能量,则B1表示未利用的能量,D正确。
2.C　双峰锁石“花之缘”景区的各种生物构成了群落,A错误;生产者固定的太阳能是植物的总光合作用所固定的能量,B错误;植食性动物的同化量=摄入量-粪便量=3.27×105-1.31×105=1.96×105[J/(m2·a)],C正确;图示中生产者固定的能量中未体现出呼吸作用散失的能量,D错误。
3.C　根据能量流动的过程,每一营养级生物(除最高营养级外)能量流动的去路包括通过自身呼吸作用以热能形式散失、流入下一个营养级、流入分解者和未利用,从而确定第一营养级的同化量W=A1+B1+C1+D1,第二营养级的同化量D1=A2+B2+C2+D2。根据分析可知,第一营养级的同化量可表示为A1+B1+C1+A2+B2+C2+D2,A正确;利用作物秸秆发酵产生沼气无法提高相邻两个营养级间的能量传递效率,但是可以提高生态系统中的能量利用率,B正确;用于自身生长、发育和繁殖的能量=同化量-呼吸作用散失的能量,则第一营养级用于自身生长、发育和繁殖的能量=W-A1=B1+C1+D1,第二营养级用于自身生长、发育和繁殖的能量=D1-A2=B2+C2+D2,C错误;第一和第二营养级之间的能量传递效率=第二营养级的同化量÷第一营养级的同化量×100%=D1÷W×100%,D正确。
4.B　⑤吃进的=⑦同化的+⑧,结合能量流动的过程和流入某一营养级的能量的来源和去路,可判断⑧代表的能量值是初级消费者的粪便中流向分解者的能量,属于生产者同化量的一部分,A错误;①可利用的能量和②不可利用的能量之和为植物光合作用积累量,其与植物通过呼吸散失的能量之和为植物光合作用总量,即输入该生态系统的总能量,B正确;⑦表示初级消费者的同化量,一部分用于初级消费者的生长、发育和繁殖,还有一部分通过初级消费者自身的呼吸作用散失,C错误;⑦初级消费者的同化量占植物光合作用总量的百分比为两个营养级间的能量传递效率,D错误。
5.BC　食虫鸟粪便中的能量属于棉铃虫同化量的一部分,A错误;用于棉铃虫生长、发育和繁殖的能量=同化量c-呼吸作用散失量e=摄入量b-粪便量d-呼吸作用散失量e=b-d-e,B正确;第一到第二营养级、第二到第三营养级的能量传递效率分别是c/a×100%、g/c×100%,若食虫鸟增加1 kg,则需要消耗棉花的生物量=1 kg÷(g/c×100%)÷(c/a×100%)=(a/g)kg,C正确;d是棉铃虫粪便中的能量,属于棉花植株同化量的一部分,D错误。
6.C　已知高营养级的能量,求低营养级最少消耗时,应按照传递效率为20%计算。猫头鹰的食物有1/5来自兔,2/5来自鼠,2/5来自蛇,那么猫头鹰若体重增加10 g,植物→兔→猫头鹰,最少需要消耗植物1/5×10÷20%÷20%=50(g);植物→鼠→猫头鹰,最少需要消耗植物2/5×10÷20%÷20%=100(g);植物→鼠→蛇→猫头鹰,最少需要消耗植物2/5×10÷20%÷20%÷20%=500(g)。根据以上分析,最少需要消耗植物50+100+500=650(g),C正确。
解题思路　
(1)明确计算方向:“高营养级”求“低营养级”→除以能量传递效率。
(2)明确能量传递效率:“最少消耗”→按20%计算。
(3)明确解题要点:将三条食物链分别消耗的植物的量相加即可得出结论。
7.ABC　据题表计算,田鼠同化量=摄食量-粪便量=1.05×1010-3.50×109=7×109[J·(hm2·a)-1],用于生长、发育和繁殖的能量=同化量-呼吸作用散失量=7×109-4.55×109=2.45×109[J·(hm2·a)-1],则田鼠用于生长、发育和繁殖的能量占其同化量的百分比为(2.45×109)÷(7×109)×100%=35%,A正确;田鼠粪便中的能量不属于田鼠的同化量,属于上一个营养级流向分解者的能量的一部分,B正确;一般情况下,相邻两个营养级间的能量传递效率为10%~20%,计算以田鼠为食的天敌可获得的能量最大值,能量传递效率要按20%进行计算,则天敌最多可获得的能量为7×109×20%=1.4×109[J·(hm2·a)-1],C正确;计算田鼠上一个营养级同化量最小值时,能量传递效率按20%进行计算,则上一个营养级同化量至少为7×109÷20%=3.5×1010[J·(hm2·a)-1],D错误。
8.答案　(1)太阳能、热能　营养级Ⅰ的枯枝败叶中的能量和营养级Ⅱ的粪便量　(2)营养级Ⅱ用于生长、发育、繁殖的能量　b/y×100%　(3)单向流动,逐级递减　(4)　17/13
解析　(1)图1中,m1表示进入该生态系统的能量——太阳能,m2是指该生态系统食物链中各营养级散失的能量——热能。营养级Ⅰ的枯枝败叶中的能量和营养级Ⅱ的粪便量是营养级Ⅰ的能量中流入分解者的能量。(2)若图2中的A表示图1中营养级Ⅱ所摄入的全部能量,则B表示营养级Ⅱ同化的能量,C表示营养级Ⅱ用于生长、发育和繁殖的能量。若图1中营养级Ⅰ所固定的太阳能总量为y,而图2中营养级Ⅱ同化的总能量为b,则营养级Ⅰ、Ⅱ间的能量传递效率为营养级Ⅱ同化量/营养级Ⅰ同化量×100%=b/y×100%。(4)①假设至少需要消耗甲的能量为A,则丙从甲→丙途径获得的能量为A×n×20%,丙从甲→乙→丙途径获得的能量为A×(1-n)×20%×20%,根据题干中的条件可知:A×n×20%+A×(1-n)×20%×20%=x,因此A=25x/(4n+1) kJ。②设丙获得的能量为p,当丙的食物比例为甲∶乙=3∶2时,需要消耗的甲为3/5p÷20%+2/5p÷20%÷20%=13p;当食物比例为甲∶乙=2∶3时,需要消耗的甲为2/5p÷20%+3/5p÷20%÷20%=17p,则丙改变食物比例后,需要消耗的甲为原来的17/13倍。
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