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第3章 生态系统及其稳定性
学 习 目 标
输入、传递、转化和散失
生产者
食物链和食物网
化学能
化学能
热能
逆转
循环
10%~20%
细胞呼吸
热能
单位时间内所得到的能量数值
营养级的次序
上窄下宽
第一营养级
第四营养级
生物量
上窄下宽
数目比值关系
上窄下宽
上宽下窄
合理配置
总能量
最有效的利用
最有益的部分
探究一 能量流动的过程
提示:被兔子同化的能量有三条去路:自身呼吸作用散失、被分解者利用和流向下一营养级。
提示:兔子粪便所含能量为草同化的能量,鹰粪便所含能量为兔子同化的能量。摄入量(a)=粪便量(c)+同化量(b)。
1.能量流动的过程图。
答案:D
营养级 流入能量 流出能量(输入 下一个营养级) 传递效率
生产者 . . .
植食性动物 . . .
肉食性动物 . / /
营养级 流入能量 流出能量(输入 下一个营养级) 传递效率
生产者 464.6 62.8 13.52%
植食性动物 62.8 12.6 20.06%
肉食性动物 12.6 / /
提示:单向流动、逐级递减。
答案:B
探究四 研究能量流动的实践意义
答案:D
课堂建构
粪便
初级消费者摄入(a)
(c)
初级消费者同化(b)
分解者利用
(d)
用于生长
呼吸作用
遗体残骸
发育和繁殖(e)
呼吸作用
(f)
散失
次级消费者摄入(g)
散失
呼吸
呼吸
呼吸
作用
作用
作用
A呼吸
作用
生产者
初级消费者
次级消费者
级消费者
绿色植物
植食性动物
(肉食性动物
肉食性动物
分解者
↓
呼吸作用
素养点拨
香
·:
●
●
●
帮助人们将生物在
时间、空间上进行
输入
合理配置，增大流
生产者固定的太阳能
入某个生态系统的
总能量
传递
过程
食物链和食物网
帮助人们科学地规
转化
划和设计人工生态
太阳能
→化学能
系统，使能量得到
意义
散失
最有效的利用
生态系统的能量流动
通过呼吸作用以热能的形式散失
特点
单向流动
帮助人们合理地调
整生态系统中的
逐级递减
传递效率为10%~20%
能量流动关系，使
能量金字塔
能量持续高效地流
模型
向对人类最有益的
生态金字塔
生物量金字塔
部分
数量金字塔第2节 生态系统的能量流动
[基础检查]
1.某岛形成一个相对封闭的生态系统,其主要食物链为“植物→昆虫→候鸟→蝮蛇”。下列说法正确的是( )
A.能量的输入需要植物进行光合作用
B.能量的散失通过昆虫、候鸟、蝮蛇进行
C.能量的转化形式为光能→化学能
D.蝮蛇是最高级消费者,所含能量最多
2.下图所示为某生态系统中能量流向物种甲后发生的一系列变化,下列有关叙述错误的是( )
A.A表示物种甲同化的能量
B.E表示物种甲呼吸散失的能量
C.D表示分解者呼吸散失的能量
D.A中的能量包括物种甲粪便中的能量
3.下图为生态系统能量流动的部分图解,①代表一定的能量值。下列相关叙述正确的是( )
A.生态系统的能量流动是循环进行的
B.能量在沿食物链流动时逐级递减
C.次级消费者属于第二营养级
D.图中①代表呼吸作用所消耗的能量
4.(2023·广州)下图是某生态系统中两个营养级 (甲、乙) 的能量流动示意图,其中字母a~e表示能量值。下列叙述错误的是( )
A.甲到乙的能量传递效率为a/(a+c+e)×100%
B.甲和乙之间能量流动的形式是有机物中的化学能
C.乙用于生长、发育和繁殖的能量值可表示为a-b
D.乙粪便中食物残渣的能量包含在d中
5.下图所示食物网中,E是生产者,共含有7.1×109kJ 的能量,B的总能量为2.3×108kJ,从理论上计算A最多获得的能量是( )
A.2.84×108kJ B.2.38×108kJ
C.1.41×109kJ D.3.05×108kJ
6.下图为某生态系统中的能量传递示意图(单位:kJ),下列叙述错误的是( )
A.能量流动是从甲固定的太阳能开始的,流入该生态系统的总能量为1250kJ
B.从乙到丙的能量传递效率为15%
C.将乙和丙的粪便作为有机肥还田,可以提高能量传递效率
D.食物链的营养关系一般不可逆,这决定了能量流动的单向性
7.下图表示初级消费者能量流动的部分过程,括号中的字母表示能量,初级消费者呼吸散失的能量为b。下列相关说法正确的是( )
A.应在B处加上标有细胞呼吸的箭头
B.初级消费者同化的能量为n-a
C.次级消费者摄入的能量为n-a-b
D.B为初级消费者所同化的总能量
8.研究发现,从食物网的角度看,在温暖的海水条件下,浮游植物的同化量将会增加,但是温暖海水条件下伴随着代谢消耗的提高,各级动物对食物的需求量更大。下列叙述错误的是( )
A.伴随浮游植物同化量的增加,流经该生态系统的能量增加
B.温暖海水条件下伴随着代谢消耗的提高,各营养级的呼吸量增加
C.温暖海水条件不会影响该生态系统中各营养级间的能量传递效率
D.该条件下可能会造成肉食性动物(如大型肉食性鱼类)的食物短缺
9.下图是生态系统的能量流动图解,请回答下列问题。
(1)写出图中A~E所代表的成分。
A. ,B. ,C. , D. ,E. 。
(2)流经生态系统的总能量是 。
(3)在生态系统的能量流动图解中,箭头朝一个方向依次变细,意味着 。
(4)图中F表示 , E的主要作用是 。
(5)生态系统中,能量在逐级流动中的传递效率一般为 。若A的总能量为100%,按最高传递效率计算,第三营养级所获得的能量应是 。
(6)人们研究生态系统中能量流动的主要目的,是设法调整生态系统中的能量流动关系,使能量流向 。
[拓展应用]
10.下图所示的食物网中,戊的食物有1/2来自乙,1/4来自丙,1/4来自丁,且能量从生产者到消费者的传递效率为10%,从消费者到消费者的传递效率为20%。若戊体重增加20g,需要消耗植物 ( )
A.1125g B.1600gC.2000g D.6500g
11.下图为某人工鱼塘的食物网及其能量传递示意图[图中数字为能量数值,单位:J/(m2·a)]。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/(m2·a)
D.该食物网中的生物与无机环境共同构成一个生态系统
12.(2022·江门)下图所示为桑基鱼塘农业生态系统局部的能量流动,图中字母代表相应能量。下列分析错误的是( )
A.流经图中生态系统的总能量为A
B.图中的C和B1+C1+D1可分别表示桑树和蚕用于自身生长、发育和繁殖的能量
C.正常情况下D/C的值大于10%
D.人工建立该生态系统的目的是实现对能量的多级利用,从而提高能量的传递效率
13.图甲为某湖泊生态系统的能量金字塔简图,其中Ⅰ~Ⅳ分别代表不同的营养级,m1、m2代表不同的能量形式。图乙表示能量流经该生态系统某一个营养级时的流动途径,其中a~g表示能量值。请据图回答下列问题。
甲 乙
(1)图甲中,m2表示的能量形式为 。通常情况下,位于营养级Ⅳ的生物个体数量远远少于Ⅲ,主要原因是 。
(2)图乙中,若A表示图甲中营养级Ⅱ所摄入的全部能量,则B表示 ,C表示 。
(3)图乙中有两处不同的能量散失途径,其中E处散失的能量是通过实现的。
第2节 生态系统的能量流动
[基础检查]
1.某岛形成一个相对封闭的生态系统,其主要食物链为“植物→昆虫→候鸟→蝮蛇”。下列说法正确的是( )
A.能量的输入需要植物进行光合作用
B.能量的散失通过昆虫、候鸟、蝮蛇进行
C.能量的转化形式为光能→化学能
D.蝮蛇是最高级消费者,所含能量最多
解析:就该食物链而言,能量输入只能依靠植物的光合作用,但能量的散失应通过所有生物进行。在食物链中,能量传递的形式为有机物中的化学能,但整个转化过程为光能→化学能→热能。能量流动是逐级递减的,所以蝮蛇所含的能量最少。
答案:A
2.下图所示为某生态系统中能量流向物种甲后发生的一系列变化,下列有关叙述错误的是( )
A.A表示物种甲同化的能量
B.E表示物种甲呼吸散失的能量
C.D表示分解者呼吸散失的能量
D.A中的能量包括物种甲粪便中的能量
解析:分析物种甲的能量去路可知,A表示物种甲同化的能量,B表示物种甲用于自身生长、发育、繁殖等生命活动的能量,C表示分解者利用的能量,D表示分解者通过呼吸作用散失的能量,E表示物种甲通过呼吸作用散失的能量。物种甲粪便中的能量不属于其同化量。
答案:D
3.下图为生态系统能量流动的部分图解,①代表一定的能量值。下列相关叙述正确的是( )
A.生态系统的能量流动是循环进行的
B.能量在沿食物链流动时逐级递减
C.次级消费者属于第二营养级
D.图中①代表呼吸作用所消耗的能量
解析:生态系统中能量流动是单向流动、逐级递减的;次级消费者属于第三营养级;图中①代表生产者流向分解者的能量。
答案:B
4.(2023·广州)下图是某生态系统中两个营养级 (甲、乙) 的能量流动示意图,其中字母a~e表示能量值。下列叙述错误的是( )
A.甲到乙的能量传递效率为a/(a+c+e)×100%
B.甲和乙之间能量流动的形式是有机物中的化学能
C.乙用于生长、发育和繁殖的能量值可表示为a-b
D.乙粪便中食物残渣的能量包含在d中
解析:甲到乙的能量传递效率为乙的同化量/甲的同化量×100%=a/(a+c+e)×100%,A项正确;甲、乙为捕食关系,甲和乙之间能量流动的形式是有机物中的化学能,B项正确;乙同化的能量一部分用于呼吸消耗,一部分用于自身生长、发育、繁殖,图中a为乙的同化量,b为乙呼吸作用消耗的能量,所以乙用于自身生长、发育、繁殖的能量为a-b,C项正确;乙粪便中的能量属于乙的摄入量,是乙没有消化、吸收的能量,因此不是乙的同化量,而是甲同化的能量中流向分解者的一部分,故乙粪便中食物残渣的能量包含在c中,D项错误。
答案:D
5.下图所示食物网中,E是生产者,共含有7.1×109kJ 的能量,B的总能量为2.3×108kJ,从理论上计算A最多获得的能量是( )
A.2.84×108kJ B.2.38×108kJ
C.1.41×109kJ D.3.05×108kJ
解析:该食物网中E是生产者,E的能量去向有E→D(C)→A和E→B,计算A最多获得的能量时,各营养级之间能量传递效率按20%计算。B的总能量为2.3×108kJ,需消耗E的能量为2.3×108÷20%=1.15×109(kJ),A最多获得的能量为(7.1×109—1.15×109)×20%×20%=2.38×108(kJ)。
答案:B
6.下图为某生态系统中的能量传递示意图(单位:kJ),下列叙述错误的是( )
A.能量流动是从甲固定的太阳能开始的,流入该生态系统的总能量为1250kJ
B.从乙到丙的能量传递效率为15%
C.将乙和丙的粪便作为有机肥还田,可以提高能量传递效率
D.食物链的营养关系一般不可逆,这决定了能量流动的单向性
解析:流经生态系统的总能量等于生产者(甲)固定的太阳能总量,即总能量=175+200+875=1250(kJ),A项正确;由题图可知,乙的同化量为200kJ,丙的同化量为30kJ,二者之间的能量传递效率=30÷200×100%=15%,B项正确;将乙和丙的粪便作为有机肥还田能够提高能量的利用率,但不能提高能量传递效率,C项错误;食物链的营养关系一般不可逆,这决定了能量流动的单向性,D项正确。
答案:C
7.下图表示初级消费者能量流动的部分过程,括号中的字母表示能量,初级消费者呼吸散失的能量为b。下列相关说法正确的是( )
A.应在B处加上标有细胞呼吸的箭头
B.初级消费者同化的能量为n-a
C.次级消费者摄入的能量为n-a-b
D.B为初级消费者所同化的总能量
解析:题图中A表示初级消费者同化的能量,B表示用于生长、发育和繁殖等生命活动的能量,应在A处加上标有细胞呼吸的箭头;初级消费者同化的能量为n-a;B处能量为n-a-b,其中部分能量被分解者分解利用,部分能量储存在初级消费者体内未被利用,还有部分能量流入下一个营养级,因此,被次级消费者摄入的能量小于n-a-b。
答案:B
8.研究发现,从食物网的角度看,在温暖的海水条件下,浮游植物的同化量将会增加,但是温暖海水条件下伴随着代谢消耗的提高,各级动物对食物的需求量更大。下列叙述错误的是( )
A.伴随浮游植物同化量的增加,流经该生态系统的能量增加
B.温暖海水条件下伴随着代谢消耗的提高,各营养级的呼吸量增加
C.温暖海水条件不会影响该生态系统中各营养级间的能量传递效率
D.该条件下可能会造成肉食性动物(如大型肉食性鱼类)的食物短缺
解析:浮游植物为该生态系统的主要生产者,因此浮游植物的同化量增加,流经该生态系统的能量增加,A项正确;由题干信息可知,温暖海水条件下伴随着代谢消耗的提高,说明各营养级的呼吸量增加,B项正确;由于温暖海水条件会影响浮游植物的同化量,且会影响各营养级生物的呼吸量,因此可能会影响该生态系统各营养级间的能量传递效率,C项错误;由题干信息“各级动物对食物的需求量更大”可推知,该条件下可能会造成肉食性动物(如大型肉食性鱼类)的食物短缺,D项正确。
答案:C
9.下图是生态系统的能量流动图解,请回答下列问题。
(1)写出图中A~E所代表的成分。
A. ,B. ,C. , D. ,E. 。
(2)流经生态系统的总能量是 。
(3)在生态系统的能量流动图解中,箭头朝一个方向依次变细,意味着 。
(4)图中F表示 , E的主要作用是 。
(5)生态系统中,能量在逐级流动中的传递效率一般为 。若A的总能量为100%,按最高传递效率计算,第三营养级所获得的能量应是 。
(6)人们研究生态系统中能量流动的主要目的,是设法调整生态系统中的能量流动关系,使能量流向 。
解析:(1)A代表生产者,B、C、D代表各级消费者,E代表分解者。(2)流经生态系统的总能量是生产者固定的太阳能。(3)能量流动图解中,箭头朝一个方向依次变细,意味着能量的流动是单向流动、逐级递减的。(4)F表示生物呼吸作用消耗的能量;E是分解者,能通过呼吸作用分解有机物。(5)能量传递效率一般为10%~20%,第三营养级最多获得的能量是100%×20%×20%=4%。(6)人类可以通过调整生态系统中的能量流动,使能量流向对人类最有益的部分,实现最大经济效益。
答案:(1)生产者 初级消费者 次级消费者 三级消费者 分解者 (2)生产者(A)所固定的太阳能 (3)能量流动是单向流动、逐级递减的 (4)生物呼吸作用消耗的能量 分解有机物 (5)10%~20% 4% (6)对人类最有益的部分
[拓展应用]
10.下图所示的食物网中,戊的食物有1/2来自乙,1/4来自丙,1/4来自丁,且能量从生产者到消费者的传递效率为10%,从消费者到消费者的传递效率为20%。若戊体重增加20g,需要消耗植物 ( )
A.1125g B.1600gC.2000g D.6500g
解析:甲为生产者,若戊体重增加20g,在食物链“甲→乙→戊”中,需要消耗甲为(20×1/2)÷(10%×20%)=500(g);在食物链“甲→丙→戊”中,需要消耗甲为(20×1/4)÷(10%×20%)=250(g);在食物链“甲→丙→丁→戊”中,需要消耗甲为(20×1/4)÷(10%×20%×20%)=1250(g);综上所述,共需要消耗甲500+250+1250
=2000(g)。
答案:C
11.下图为某人工鱼塘的食物网及其能量传递示意图[图中数字为能量数值,单位:J/(m2·a)]。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/(m2·a)
D.该食物网中的生物与无机环境共同构成一个生态系统
解析:题图中最长的食物链为“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项错误;该食物网中第一到第二营养级的能量传递效率为二者同化量的比值,即(4200+3780)/31920×100%=
25%,B项正确;太阳鱼的同化量除去自身呼吸作用消耗部分外,其他用于生长、发育和繁殖,本题只有太阳鱼和下一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项错误;生态系统由生物群落和无机环境共同构成,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项错误。
答案:B
12.(2022·江门)下图所示为桑基鱼塘农业生态系统局部的能量流动,图中字母代表相应能量。下列分析错误的是( )
A.流经图中生态系统的总能量为A
B.图中的C和B1+C1+D1可分别表示桑树和蚕用于自身生长、发育和繁殖的能量
C.正常情况下D/C的值大于10%
D.人工建立该生态系统的目的是实现对能量的多级利用,从而提高能量的传递效率
解析:由题图可知,A表示生产者固定的太阳能总量,B表示桑树呼吸作用消耗的能量,C表示净光合作用,是桑树生长、发育和繁殖等生命活动所需的能量,B1+C1+D1表示蚕用于自身生长、发育和繁殖等生命活动的能量。流经题图中生态系统的总能量是生产者所固定的太阳能,应是A,A项正确;总光合作用A分为呼吸作用散失的能量B和净光合作用C两部分,图中的C和B1+C1+D1可分别表示桑树和蚕用于自身生长、发育和繁殖等生命活动的能量,B项正确;由题图可知D=A1+B1+C1+D1,图中D即表示被蚕同化的能量,因此桑树到蚕能量的传递效率为D/A,该传递效率应为10%~20%,故D/C应大于10%,C项正确;人工建立该生态系统的目的是实现对能量的多级利用,提高能量的利用率,而不能提高能量的传递效率,D项错误。
答案:D
13.图甲为某湖泊生态系统的能量金字塔简图,其中Ⅰ~Ⅳ分别代表不同的营养级,m1、m2代表不同的能量形式。图乙表示能量流经该生态系统某一个营养级时的流动途径,其中a~g表示能量值。请据图回答下列问题。
甲 乙
(1)图甲中,m2表示的能量形式为 。通常情况下,位于营养级Ⅳ的生物个体数量远远少于Ⅲ,主要原因是 。
(2)图乙中,若A表示图甲中营养级Ⅱ所摄入的全部能量,则B表示 ,C表示 。
(3)图乙中有两处不同的能量散失途径,其中E处散失的能量是通过实现的。
解析:(1)m1是输入生态系统中的能量,是太阳能;m2是该生态系统散失的能量,以热能形式散失。在食物链中能量流动具有逐级递减的特点,因此位于营养级Ⅳ的生物个体数量一般远远少于Ⅲ。(2)图乙中,若A表示图甲中营养级Ⅱ所摄入的全部能量,则B表示被同化的能量,C表示用于生长、发育和繁殖等生命活动的能量。(3)由图乙可以看出,生态系统能量散失的途径有两条,即通过自身的呼吸作用散失和通过分解者的分解作用散失。
答案:(1)热能 在食物链中能量流动具有逐级递减的特点,Ⅳ的营养级高,可利用的能量少 (2)Ⅱ所同化的能量 Ⅱ用于生长、发育和繁殖等生命活动的能量 (3)分解者的分解作用
