人教版（2019）高中生物学选择性必修2--第3章 第2节 生态系统的能量流动 同步练习 （含解析）
文档属性
| 名称 | 人教版（2019）高中生物学选择性必修2--第3章 第2节 生态系统的能量流动 同步练习 （含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 372.2KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2025-09-29 11:22:25 | ||
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文档简介
2026人教版高中生物学选择性必修2
第2节 生态系统的能量流动
基础过关练
题组一 能量流动的过程
1.(2025甘肃白银模拟)流入第二营养级的能量,一部分在初级消费者的呼吸作用中以热能的形式散失,另一部分用于初级消费者的生长、发育和繁殖等生命活动。下列分析正确的是( )
A.流入第二营养级的能量就是初级消费者摄入的能量
B.流入第二营养级的能量大部分在次级消费者呼吸作用中散失
C.初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量中有一部分会流向分解者
D.用于生长、发育和繁殖的能量就是未利用的能量
2.(2024湖北黄冈阶段练习)某生态系统中有a、b、c、d四种生物,构成食物链“a→b→c”,d为分解者。该生态系统中能量流经b的过程如图所示,其中甲、乙表示能量,丙、丁表示过程。下列相关说法错误的是( )
A.甲表示b的同化量,乙的值等于甲
B.b粪便有机物中的能量不属于b固定的
C.能量流经b的途径与流经c的不完全相同
D.d是异养生物,其能量都来自a、b和c
题组二 能量流动的特点
3.(2025福建泉州月考)某科研小组根据40个水生群落的能量传递研究结果,总结出两个相邻营养级间能量传递效率的变化范围是2%~24%,平均为10.13%,如下图。相关叙述正确的是( )
A.该结果不符合生态系统能量流动的特点
B.营养级之间能量传递效率越高,说明它们营养级越高
C.捕食者的捕食难度增大,能量传递效率会降低
D.现实生活中人为缩短食物链,可降低能量利用率
4.(2025安徽阜阳月考)下表所示为某河流中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个营养级的能量流动相关数据(单位:kJ),下列叙述正确的是( )
营养级 Ⅰ Ⅱ Ⅲ
同化量 800 180 b
呼吸消耗量 a 120 15
流向分解者的能量 99 17 7
未利用的能量 120 12 4
A.表格中a的数值为581,b的数值为26
B.第Ⅰ营养级的同化量为生产者净光合作用生产量
C.第Ⅱ营养级粪便的总能量属于其流向分解者的能量
D.第Ⅱ、Ⅲ营养级的能量传递效率约为17.2%
5.(易错题)(2024安徽宿州阶段练习)某农场建立了秧藕养鱼的池塘立体生态种养模式:水体的上层主要是以浮游植物为食的鲢鱼,中层主要是以水生植物为食的草鱼,底层主要是以软体动物为食的青鱼。除此之外,该农场还采取了玉米秸秆还田替代传统秸秆焚烧的措施,以减少环境污染。该农场池塘生态系统能量流动如图,图中的英文字母表示能量(单位:kJ)。回答下列问题:
(1)据图可知,输入该池塘生态系统的能量为 。
(2)植食性鱼类同化的总能量为 kJ,植食性鱼类到肉食性鱼类的能量传递效率可表示为 。
(3)如果把玉米秸秆加工成易消化的精饲料喂牛,可提高牛的 与摄入饲料中所含能量的比值,从而提高产肉量。
(4)植物固定的能量除b、d、e外,还有 这一去向,长期协同进化使生态系统营养结构中的 不可逆转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
6.(2025湖北省示范高中联考)生态金字塔包括能量金字塔、生物量金字塔、数量金字塔。下列叙述错误的是( )
A.能量金字塔通常呈正金字塔形,塔底一定是第一营养级
B.生物量金字塔每层表示的是各营养级所容纳生物的总鲜重
C.生物量金字塔在生态系统有时会出现倒置现象
D.数量金字塔显示了各营养级生物个体的数目比值关系
7.(教材深研拓展)图1、图2分别示意生态系统某生物量金字塔和某数量金字塔,叙述正确的是( )
A.第一营养级干重值可代表流经该生态系统的总能量
B.图1第三营养级到第四营养级能量传递效率约为13.6%
C.数量金字塔呈上宽下窄的形态是由于害虫破坏了生态系统稳定性
D.上窄下宽的能量金字塔直观反映了能量流动逐级递减的特点
题组四 研究能量流动的实践意义
8.(易错题)(2025云南昆明模拟)某生态农场采用“作物种植—家禽散养”模式,玉米和大豆的种子供人类食用,秸秆加工成饲料喂养鸡和猪,禽畜粪便经堆肥后施入农田,同时利用沼气池处理部分粪便。下列叙述错误的是( )
A.将玉米和大豆间作有利于增大流入该生态系统的总能量
B.在家禽饲料中加入纤维素酶能提高能量的传递效率
C.产甲烷菌利用粪便产生沼气实现了对能量的多级利用
D.家禽粪便中的能量被农作物重新吸收提高了能量的利用率
9.(2024山东枣庄期末)下图是一个庭院生态工程的模式图,对该生态系统的分析中,正确的是 ( )
A.该生态系统能充分利用群落的空间和资源
B.该生态系统实现了对能量的循环利用,提高了经济效益
C.沼气发酵使植物同化的能量得到多级利用,沼渣施肥使能量重新流入生产者
D.饲养鸡鸭后,由于食物链延长,生态系统中能量传递效率会降低
能力提升练
题组一 能量流动过程的分析
1.(2025山东青岛期末)下图表示在一个生态系统中,植物光合作用积累的有机物被植食性动物利用的过程,图中的字母表示所含的能量。下列说法正确的是( )
A.a为流经该生态系统的总能量
B.×100%为相邻两营养级之间的能量传递效率
C.c还可用a-g-h-i-e表示
D.植食性动物粪便中的能量包含在e中
2.(2025广东模拟)如图为某池塘生态系统的部分能量流动示意图[图中数字表示能量数值,单位是J/(cm2·a)]。下列分析正确的是( )
A.池塘中养殖的鱼类是该生态系统的基石
B.②代表的是用于生长、发育和繁殖的能量
C.第二、三营养级间的能量传递效率约为7.3%
D.生物量金字塔是上窄下宽的正金字塔形
3.(2025河南信阳练习)下图为某草原生态系统的部分能量流动示意图,其中数字代表能量值[单位:104 kJ/(m2·a)]。下列说法正确的是( )
A.粪便中的能量属于消费者流向分解者的能量
B.输入该生态系统中的总能量均来自太阳能
C.图中C代表第二营养级用于生长、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约为17%
4.(2025陕西汉中模拟)某海洋渔场输入的总能量与呼吸散失的总能量的比值(P/R值)为2.518,研究生态系统的P/R值具有多方面的意义。下列叙述错误的是( )
A.P/R值反映该海洋渔场处于能量积累状态
B.P/R值变化可反映海洋渔场所承受的压力
C.加大捕捞强度会降低海洋渔场的P/R值
D.海洋藻类退化可使海洋渔场的P/R值减小
5.(2025山东枣庄模拟)下表所示为某生态系统中有机物从植物传递到蝗虫的能量流动情况,下图为植物固定的太阳能的总量M的分配情况(c为b和d的重合部分,e与b、d为并列关系),下列说法错误的是( )
项目 能量(J)
蝗虫吃掉的植物所含能量 419
蝗虫粪便含有的能量 219
蝗虫呼吸散失的能量 146
用于蝗虫生长、发育和繁殖的能量 54
A.植物的同化量一部分以热能的形式散失,还有传给分解者的及未利用的能量,因此不能百分百地传给下一营养级
B.蝗虫从植物获得的同化量为200 J,该生态系统第一、二营养级之间的能量传递效率为×100%
C.图中b+d+e-c是植物用于自身生长、发育和繁殖的能量
D.图中的b可表示第二营养级的摄入量
题组二 能量流动的相关计算
6.(2025福建漳州阶段练习)如图食物网中,猫头鹰的食物有2/5来自兔,2/5来自鼠,1/5来自蛇,则猫头鹰的体重若增加20 g,至少需要消耗植物的质量为( )
A.600 g B.900 g
C.1600 g D.5 600 g
7.(2025湖北省联考)某生态系统中存在如图所示的食物网,如将丙的食物比例由甲∶乙=1∶1调整为1∶2,能量传递效率按20%计算,该生态系统能承载丙的数量约为原来的( )
A.1.375倍 B.1.875倍
C.0.818倍 D.0.575倍
8.(2025河北省名校联考)能量流经某鱼塘的生产者、初级消费者和次级消费者的部分过程如图所示,N1~N10表示能量值(单位略),N2、N3表示进入相关营养级的同化量,不考虑未利用的能量。下列相关分析正确的是( )
A.流经该生态系统的总能量为生产者固定的太阳能
B.生产者输入到初级消费者的能量传递效率大于N2÷(N1+N2)×100%
C.初级消费者输入到次级消费者的能量传递效率等于N3÷(N2+N7)×100%
D.N6中的能量包括次级消费者的遗体残骸和上一营养级的粪便中的能量
9.(2025江苏南京期中)以下是人工养殖鱼塘各部分能量记录表。养殖的草鱼除饲料外还以轮叶黑藻和苦草为食。科研人员对该生态系统的能量流动情况进行分析,结果如表所示[字母为能量值,单位是kJ/(cm2·a)]。回答下列问题:
轮叶黑藻和苦草同化的能量 a
草鱼摄入食物中的能量 b
草鱼同化饲料中的能量 c
草鱼粪便中的能量 d
草鱼用于生长、发育和繁殖的能量 e
草鱼呼吸作用散失的能量
(1)输入该生态系统的总能量为生产者固定的太阳能和 。草鱼粪便中的能量 (填“是”或“不是”)全部属于轮叶黑藻和苦草流向分解者的部分。据表分析,草鱼呼吸作用散失的能量是 kJ/(cm2·a)(用表中字母表示),从轮叶黑藻和苦草到草鱼的能量传递效率为 ×100%(用表中字母表示)。
(2)该生态系统的正常运行需要有机物的不断输入,原因是 。
(3)池塘养鱼,可采取鳙鱼、鲢鱼、草鱼、青鱼四大家鱼为主的多鱼种混养模式,这是利用了它们在池塘中占据不同 。鳙鱼和鲢鱼喜欢在上层水域活动,青鱼则喜欢在底层水域捕食,草鱼主要在中间水域活动,这体现了群落的 。
(4)在人工鱼塘中种植莲藕可以增加经济效益,但是种植过多会导致草鱼减产,请从种间关系的角度分析草鱼减产的原因: 。
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
模型建构
初级消费者(第二营养级)能量的流向模型
由上述模型可知,A、D错误,C正确;流入第二营养级的能量一般只有10%~20%的能量流入次级消费者,B错误。
易错分析 流入第二营养级的能量=初级消费者的同化量≠初级消费者摄入的能量。
2.A
题图解读
甲(b的同化量)=乙(b用于生长、发育和繁殖的能量)+b通过丙(呼吸作用)散失的能量,A错误。b粪便有机物中的能量不属于b固定的,属于其上一个营养级a固定的(易错点),B正确。c在食物链“a→b→c”中属于最高营养级,能量流经c的途径与b相比,不包括流向下一个营养级的途径,C正确。d是分解者,是异养生物,在该生态系统中,其能量都来自a、b和c,D正确。
3.C 必备知识:生态系统能量流动具有单向流动、逐级递减的特点,两个相邻营养级间能量传递效率一般在10%~20%。本题中研究结果是两个相邻营养级间能量传递效率的变化范围为2%~24%,平均为10.13%,符合能量流动逐级递减的特点,A错误;能量传递效率是指相邻两个营养级之间同化量的百分比,能量传递效率的高低与营养级的高低并无直接关联,B错误;捕食者捕食难度增大,捕食者获取的食物(同化的能量)减少,被捕食者与捕食者之间的能量传递效率会降低,C正确;人为缩短食物链,可减少能量在食物链中的散失,从而提高能量利用率,D错误。
4.D
题表解读
必备知识:同化量=呼吸消耗量+流向分解者的能量+未利用的能量+流入下一营养级的能量。
第Ⅰ营养级同化量800=a+99+120+180。
第Ⅱ营养级同化量180=120+17+12+b。
由上述分析可知,a=401,b=31(即第Ⅲ营养级的同化量),第Ⅱ、Ⅲ营养级的能量传递效率=×100%=×100%≈17.2%,A错误,D正确;第Ⅰ营养级的同化量为生产者光合作用固定的太阳能,即总光合作用生产量,B错误;第Ⅱ营养级粪便的总能量为该营养级摄入但未被自身同化的能量,该部分能量属于第Ⅰ营养级同化量,故第Ⅱ营养级粪便的总能量属于第Ⅰ营养级流向分解者的能量,C错误。
5.答案 (1)植物光合作用固定的太阳能和有机物中的化学能 (2)b+m ×100% (3)同化量 (4)未利用 营养关系
题图解读
a代表植物的同化量,b、c代表流向下一营养级的能量,d代表流向分解者的能量,e、f、g代表每个营养级呼吸消耗的能量,m、n代表有机物输入的能量。
解析 (1)人工生态系统中输入的能量要考虑人为补充的能量,输入题述池塘生态系统的总能量为植物光合作用固定的太阳能和有机物中的化学能。(2)植食性鱼类从饲料中获得的能量为m,从植物中获得的能量是b,因此植食性鱼类同化的能量为b+m,肉食性鱼类从植食性鱼类获得的能量为c,因此二者之间的能量传递效率为×100%。(3)秸秆加工成精饲料,牛消化吸收的物质比例会升高,同化量与摄入饲料中所含能量的比值提高。
易错分析 人为补偿输入的人工生态系统
(1)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固定的能量。
(2)能量传递效率的计算
第二营养级到
第三营养级的
能量传递效率=×100%
6.B 生物量金字塔每层表示的是各营养级所容纳的有机物的总干重,B错误;生物量金字塔在一些特殊的生态系统中会出现倒置现象,比如海洋生态系统中,由于浮游植物个体小,寿命短,又会不断被捕食,可能会出现浮游动物的生物量大于浮游植物的生物量,即生物量金字塔倒置现象,C正确。
7.D 能量传递效率指相邻两个营养级之间同化量的百分比;生物量金字塔每层表示各营养级所容纳有机物的总干重,而干重值≠同化量,故依据图1相关数据无法计算第三营养级到第四营养级的能量传递效率,A、B错误。昆虫个体小、数量多,树个体大、数量少,导致数量金字塔呈上宽下窄的形态,这是不同生物个体大小和数量的自然差异导致的,而不是害虫破坏了生态系统稳定性,C错误。上窄下宽的能量金字塔,直观地反映了能量在生态系统中流动时逐级递减的特点,即营养级越高,所含能量越少,D正确。
8.D 将玉米和大豆间作,能充分利用空间和光照等资源,增加了植物的光合作用面积,有利于增大流入该生态系统的总能量,A正确;在家禽饲料中加入纤维素酶,可帮助家禽更好地消化饲料中的纤维素等,使家禽能从饲料中获取更多的能量,可提高能量的传递效率(易错点),B正确;产甲烷菌利用粪便产生沼气,将粪便中的部分能量转化为沼气中的能量,这部分能量可被人类利用,实现了对能量的多级利用,提高了能量的利用率,C正确;农作物只能利用家禽粪便被分解后产生的无机物(如无机盐等),而不能直接吸收家禽粪便中的能量(易错点),D错误。
9.A 题图所示生态系统实现了对能量的多级利用,大大提高能量的利用率,提高了经济效益,但能量不能循环利用,B错误。沼气发酵使植物同化的能量得到多级利用,生产者(果树)通过光合作用固定能量,能量来源于光能,不来源于沼渣,C错误。生态系统中相邻两个营养级之间的能量传递效率,与食物链长短没有必然的联系,D错误。
能力提升练
1.C 流经图中生态系统的总能量为生产者固定的太阳能即植物光合作用制造的有机物,而图中a为植物光合作用积累的有机物,A错误;题图中相邻两营养级之间的能量传递效率=×100%,图中f为植食性动物同化的能量,而b为植物可利用的能量并非植物同化的能量,B错误;由图可知,c=a-b,b=d+e,d=f+g,f=h+i,故c=a-g-h-i-e,C正确;植食性动物粪便中的能量指摄入但未被自身同化的部分,包含在g中,D错误。
2.C
题图解读
对题图分析如下[单位:J/(cm2·a)]:
生态系统的基石是生产者,鱼类属于消费者,A错误;第二、三营养级间的能量传递效率为×100%≈7.3%,C正确;生物量金字塔可能出现上宽下窄的倒置金字塔形,D错误。
3.C
题图解读
B表示第二营养级的摄入量,C表示第二营养级用于生长、发育和繁殖的能量,D表示第三营养级的摄入量。
由上述分析可知,C正确;初级消费者粪便中的能量属于生产者流向分解者的能量,A错误;流入该生态系统的总能量是生产者通过光合作用固定的太阳能和生产者通过化能合成作用固定的化学能,B错误;结合题图可知[单位:104 kJ/(cm2·a)],第一营养级的同化量为18.86,第二营养级的同化量=摄入量-粪便量=3.22-0.95=2.27,则第一和第二营养级之间的能量传递效率=2.27÷18.86×100%≈12%,D错误。
4.C 在生态系统中,当输入的总能量(P)大于呼吸散失的总能量(R)时,即P/R值>1时,意味着有能量剩余,处于能量积累状态。已知该海洋渔场P/R值=2.518>1,则该海洋渔场处于能量积累状态,A正确。当海洋渔场受到外界压力(如污染、过度捕捞等)时,生态系统的结构和功能会发生改变,进而影响能量的输入和输出,导致P/R值发生变化,即P/R值变化可反映海洋渔场所承受的压力,B正确。加大捕捞强度,会使鱼类数量减少,输入该生态系统的总能量(P)基本不变,而生物呼吸作用散失的总能量(R)在一定时期内变小,即P/R值变大,C错误。
5.B 蝗虫从植物获得的同化量为200 J,该生态系统第一、二营养级间的能量传递效率=×100%,第一营养级同化量为M,但第二营养级的生物不只有蝗虫,B错误。
植物固定的太阳能的总量M(即同化量)分配情况分析:
同化量=呼吸作用散失的能量+用于自身生长、发育和繁殖的能量 a为呼吸作用散失的能量
用于自身生长、发育和繁殖的能量=流入第二营养级的能量+流向分解者的能量+未利用的能量 b可表示被第二营养级吃掉的植物所含能量,即第二营养级的摄入量,d可表示流向分解者的能量,则c表示第二营养级粪便中的能量,e表示未利用的能量,则植物自身生长、发育和繁殖的能量=b+d+e-c,C、D正确
被下一营养级吃掉的植物所含能量的一部分以初级消费者粪便形式流向分解者
6.B 已知高营养级的增加量,求低营养级的最少消耗量时,能量传递效率按照20%计算。猫头鹰的食物有2/5来自兔,2/5来自鼠,1/5来自蛇,猫头鹰体重若增加20 g,分析如表:
食物链 最少需要消耗植物的质量
植物→兔→猫头鹰 20×2/5÷20%÷20%=200(g)
植物→鼠→猫头鹰 20×2/5÷20%÷20%=200(g)
植物→鼠→蛇→猫头鹰 20×1/5÷20%÷20%÷20%=500(g)
即最少需要消耗植物200+200+500=900(g),故选B。
解题思路 (1)明确计算方向:知“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:将每条食物链分别消耗的植物的量相加即可得出结论。
7.C 解题时应该从丙出发,设当食物比例甲∶乙=1∶1时,丙的能量为x;食物比例甲∶乙=1∶2时,丙的能量为y。
食物比例 需要的甲
甲∶乙=1∶1 x÷20%+x÷20%÷20%=15x
甲∶乙=1∶2 y÷20%+y÷20%÷20%=y
由于两种情况下,生产者甲的数量是一定的,所以15x=y,则y/x≈0.818,即该生态系统能承载丙的数量约为原来的0.818倍,故选C。
8.B 由图可知,该生态系统中存在有机物的输入,故流经该生态系统的总能量=生产者固定的太阳能+人工输入的能量,A错误;生产者的同化量为N1,初级消费者从生产者获得的同化量为N2,则生产者输入到初级消费者的能量传递效率为N2÷N1×100%,大于N2÷(N1+N2)×100%,B正确;初级消费者所同化的能量=从生产者同化的能量(N2)+从有机物中同化的能量,N7是初级消费者有机物的摄入量,不是其从有机物中同化的能量,故初级消费者输入到次级消费者的能量传递效率不是N3÷(N2+N7)×100%,C错误;N6中的能量包括次级消费者的遗体残骸和下一营养级的粪便中的能量,而次级消费者的上一营养级(即初级消费者)粪便中的能量属于生产者同化量的一部分,不属于N6,D错误。
9.答案 (1)饲料中的化学能 不是 b-d-e (2)该生态系统输出及呼吸消耗的能量大于生产者固定的能量 (3)生态位 垂直结构 (4)由于莲藕的竞争,轮叶黑藻和苦草数量下降,草鱼的食物减少
题表解读
(1)草鱼摄入食物中的能量包括草鱼摄入轮叶黑藻、苦草、饲料中的能量。
(2)能量流经草鱼的示意图
解析 (1)草鱼粪便中的能量并非全部属于轮叶黑藻和苦草流向分解者的部分,还有一部分是饲料中的能量。
(2)该生态系统有鱼类输出,同时还存在呼吸作用消耗,若该生态系统输出及呼吸消耗的能量大于生产者固定的能量,则为保持该生态系统的正常运行需要有机物的不断输入。(3)采取鳙鱼、鲢鱼、草鱼、青鱼四大家鱼为主的多鱼种混养模式利用的是它们在池塘中占据不同的生态位,混养可以更好地利用池塘中的食物和空间等资源。(4)草鱼以轮叶黑藻和苦草为食,种植过多的莲藕,与轮叶黑藻和苦草形成竞争,使轮叶黑藻和苦草数量下降,草鱼的食物减少,从而导致草鱼减产。
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第2节 生态系统的能量流动
基础过关练
题组一 能量流动的过程
1.(2025甘肃白银模拟)流入第二营养级的能量,一部分在初级消费者的呼吸作用中以热能的形式散失,另一部分用于初级消费者的生长、发育和繁殖等生命活动。下列分析正确的是( )
A.流入第二营养级的能量就是初级消费者摄入的能量
B.流入第二营养级的能量大部分在次级消费者呼吸作用中散失
C.初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量中有一部分会流向分解者
D.用于生长、发育和繁殖的能量就是未利用的能量
2.(2024湖北黄冈阶段练习)某生态系统中有a、b、c、d四种生物,构成食物链“a→b→c”,d为分解者。该生态系统中能量流经b的过程如图所示,其中甲、乙表示能量,丙、丁表示过程。下列相关说法错误的是( )
A.甲表示b的同化量,乙的值等于甲
B.b粪便有机物中的能量不属于b固定的
C.能量流经b的途径与流经c的不完全相同
D.d是异养生物,其能量都来自a、b和c
题组二 能量流动的特点
3.(2025福建泉州月考)某科研小组根据40个水生群落的能量传递研究结果,总结出两个相邻营养级间能量传递效率的变化范围是2%~24%,平均为10.13%,如下图。相关叙述正确的是( )
A.该结果不符合生态系统能量流动的特点
B.营养级之间能量传递效率越高,说明它们营养级越高
C.捕食者的捕食难度增大,能量传递效率会降低
D.现实生活中人为缩短食物链,可降低能量利用率
4.(2025安徽阜阳月考)下表所示为某河流中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个营养级的能量流动相关数据(单位:kJ),下列叙述正确的是( )
营养级 Ⅰ Ⅱ Ⅲ
同化量 800 180 b
呼吸消耗量 a 120 15
流向分解者的能量 99 17 7
未利用的能量 120 12 4
A.表格中a的数值为581,b的数值为26
B.第Ⅰ营养级的同化量为生产者净光合作用生产量
C.第Ⅱ营养级粪便的总能量属于其流向分解者的能量
D.第Ⅱ、Ⅲ营养级的能量传递效率约为17.2%
5.(易错题)(2024安徽宿州阶段练习)某农场建立了秧藕养鱼的池塘立体生态种养模式:水体的上层主要是以浮游植物为食的鲢鱼,中层主要是以水生植物为食的草鱼,底层主要是以软体动物为食的青鱼。除此之外,该农场还采取了玉米秸秆还田替代传统秸秆焚烧的措施,以减少环境污染。该农场池塘生态系统能量流动如图,图中的英文字母表示能量(单位:kJ)。回答下列问题:
(1)据图可知,输入该池塘生态系统的能量为 。
(2)植食性鱼类同化的总能量为 kJ,植食性鱼类到肉食性鱼类的能量传递效率可表示为 。
(3)如果把玉米秸秆加工成易消化的精饲料喂牛,可提高牛的 与摄入饲料中所含能量的比值,从而提高产肉量。
(4)植物固定的能量除b、d、e外,还有 这一去向,长期协同进化使生态系统营养结构中的 不可逆转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
6.(2025湖北省示范高中联考)生态金字塔包括能量金字塔、生物量金字塔、数量金字塔。下列叙述错误的是( )
A.能量金字塔通常呈正金字塔形,塔底一定是第一营养级
B.生物量金字塔每层表示的是各营养级所容纳生物的总鲜重
C.生物量金字塔在生态系统有时会出现倒置现象
D.数量金字塔显示了各营养级生物个体的数目比值关系
7.(教材深研拓展)图1、图2分别示意生态系统某生物量金字塔和某数量金字塔,叙述正确的是( )
A.第一营养级干重值可代表流经该生态系统的总能量
B.图1第三营养级到第四营养级能量传递效率约为13.6%
C.数量金字塔呈上宽下窄的形态是由于害虫破坏了生态系统稳定性
D.上窄下宽的能量金字塔直观反映了能量流动逐级递减的特点
题组四 研究能量流动的实践意义
8.(易错题)(2025云南昆明模拟)某生态农场采用“作物种植—家禽散养”模式,玉米和大豆的种子供人类食用,秸秆加工成饲料喂养鸡和猪,禽畜粪便经堆肥后施入农田,同时利用沼气池处理部分粪便。下列叙述错误的是( )
A.将玉米和大豆间作有利于增大流入该生态系统的总能量
B.在家禽饲料中加入纤维素酶能提高能量的传递效率
C.产甲烷菌利用粪便产生沼气实现了对能量的多级利用
D.家禽粪便中的能量被农作物重新吸收提高了能量的利用率
9.(2024山东枣庄期末)下图是一个庭院生态工程的模式图,对该生态系统的分析中,正确的是 ( )
A.该生态系统能充分利用群落的空间和资源
B.该生态系统实现了对能量的循环利用,提高了经济效益
C.沼气发酵使植物同化的能量得到多级利用,沼渣施肥使能量重新流入生产者
D.饲养鸡鸭后,由于食物链延长,生态系统中能量传递效率会降低
能力提升练
题组一 能量流动过程的分析
1.(2025山东青岛期末)下图表示在一个生态系统中,植物光合作用积累的有机物被植食性动物利用的过程,图中的字母表示所含的能量。下列说法正确的是( )
A.a为流经该生态系统的总能量
B.×100%为相邻两营养级之间的能量传递效率
C.c还可用a-g-h-i-e表示
D.植食性动物粪便中的能量包含在e中
2.(2025广东模拟)如图为某池塘生态系统的部分能量流动示意图[图中数字表示能量数值,单位是J/(cm2·a)]。下列分析正确的是( )
A.池塘中养殖的鱼类是该生态系统的基石
B.②代表的是用于生长、发育和繁殖的能量
C.第二、三营养级间的能量传递效率约为7.3%
D.生物量金字塔是上窄下宽的正金字塔形
3.(2025河南信阳练习)下图为某草原生态系统的部分能量流动示意图,其中数字代表能量值[单位:104 kJ/(m2·a)]。下列说法正确的是( )
A.粪便中的能量属于消费者流向分解者的能量
B.输入该生态系统中的总能量均来自太阳能
C.图中C代表第二营养级用于生长、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约为17%
4.(2025陕西汉中模拟)某海洋渔场输入的总能量与呼吸散失的总能量的比值(P/R值)为2.518,研究生态系统的P/R值具有多方面的意义。下列叙述错误的是( )
A.P/R值反映该海洋渔场处于能量积累状态
B.P/R值变化可反映海洋渔场所承受的压力
C.加大捕捞强度会降低海洋渔场的P/R值
D.海洋藻类退化可使海洋渔场的P/R值减小
5.(2025山东枣庄模拟)下表所示为某生态系统中有机物从植物传递到蝗虫的能量流动情况,下图为植物固定的太阳能的总量M的分配情况(c为b和d的重合部分,e与b、d为并列关系),下列说法错误的是( )
项目 能量(J)
蝗虫吃掉的植物所含能量 419
蝗虫粪便含有的能量 219
蝗虫呼吸散失的能量 146
用于蝗虫生长、发育和繁殖的能量 54
A.植物的同化量一部分以热能的形式散失,还有传给分解者的及未利用的能量,因此不能百分百地传给下一营养级
B.蝗虫从植物获得的同化量为200 J,该生态系统第一、二营养级之间的能量传递效率为×100%
C.图中b+d+e-c是植物用于自身生长、发育和繁殖的能量
D.图中的b可表示第二营养级的摄入量
题组二 能量流动的相关计算
6.(2025福建漳州阶段练习)如图食物网中,猫头鹰的食物有2/5来自兔,2/5来自鼠,1/5来自蛇,则猫头鹰的体重若增加20 g,至少需要消耗植物的质量为( )
A.600 g B.900 g
C.1600 g D.5 600 g
7.(2025湖北省联考)某生态系统中存在如图所示的食物网,如将丙的食物比例由甲∶乙=1∶1调整为1∶2,能量传递效率按20%计算,该生态系统能承载丙的数量约为原来的( )
A.1.375倍 B.1.875倍
C.0.818倍 D.0.575倍
8.(2025河北省名校联考)能量流经某鱼塘的生产者、初级消费者和次级消费者的部分过程如图所示,N1~N10表示能量值(单位略),N2、N3表示进入相关营养级的同化量,不考虑未利用的能量。下列相关分析正确的是( )
A.流经该生态系统的总能量为生产者固定的太阳能
B.生产者输入到初级消费者的能量传递效率大于N2÷(N1+N2)×100%
C.初级消费者输入到次级消费者的能量传递效率等于N3÷(N2+N7)×100%
D.N6中的能量包括次级消费者的遗体残骸和上一营养级的粪便中的能量
9.(2025江苏南京期中)以下是人工养殖鱼塘各部分能量记录表。养殖的草鱼除饲料外还以轮叶黑藻和苦草为食。科研人员对该生态系统的能量流动情况进行分析,结果如表所示[字母为能量值,单位是kJ/(cm2·a)]。回答下列问题:
轮叶黑藻和苦草同化的能量 a
草鱼摄入食物中的能量 b
草鱼同化饲料中的能量 c
草鱼粪便中的能量 d
草鱼用于生长、发育和繁殖的能量 e
草鱼呼吸作用散失的能量
(1)输入该生态系统的总能量为生产者固定的太阳能和 。草鱼粪便中的能量 (填“是”或“不是”)全部属于轮叶黑藻和苦草流向分解者的部分。据表分析,草鱼呼吸作用散失的能量是 kJ/(cm2·a)(用表中字母表示),从轮叶黑藻和苦草到草鱼的能量传递效率为 ×100%(用表中字母表示)。
(2)该生态系统的正常运行需要有机物的不断输入,原因是 。
(3)池塘养鱼,可采取鳙鱼、鲢鱼、草鱼、青鱼四大家鱼为主的多鱼种混养模式,这是利用了它们在池塘中占据不同 。鳙鱼和鲢鱼喜欢在上层水域活动,青鱼则喜欢在底层水域捕食,草鱼主要在中间水域活动,这体现了群落的 。
(4)在人工鱼塘中种植莲藕可以增加经济效益,但是种植过多会导致草鱼减产,请从种间关系的角度分析草鱼减产的原因: 。
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
模型建构
初级消费者(第二营养级)能量的流向模型
由上述模型可知,A、D错误,C正确;流入第二营养级的能量一般只有10%~20%的能量流入次级消费者,B错误。
易错分析 流入第二营养级的能量=初级消费者的同化量≠初级消费者摄入的能量。
2.A
题图解读
甲(b的同化量)=乙(b用于生长、发育和繁殖的能量)+b通过丙(呼吸作用)散失的能量,A错误。b粪便有机物中的能量不属于b固定的,属于其上一个营养级a固定的(易错点),B正确。c在食物链“a→b→c”中属于最高营养级,能量流经c的途径与b相比,不包括流向下一个营养级的途径,C正确。d是分解者,是异养生物,在该生态系统中,其能量都来自a、b和c,D正确。
3.C 必备知识:生态系统能量流动具有单向流动、逐级递减的特点,两个相邻营养级间能量传递效率一般在10%~20%。本题中研究结果是两个相邻营养级间能量传递效率的变化范围为2%~24%,平均为10.13%,符合能量流动逐级递减的特点,A错误;能量传递效率是指相邻两个营养级之间同化量的百分比,能量传递效率的高低与营养级的高低并无直接关联,B错误;捕食者捕食难度增大,捕食者获取的食物(同化的能量)减少,被捕食者与捕食者之间的能量传递效率会降低,C正确;人为缩短食物链,可减少能量在食物链中的散失,从而提高能量利用率,D错误。
4.D
题表解读
必备知识:同化量=呼吸消耗量+流向分解者的能量+未利用的能量+流入下一营养级的能量。
第Ⅰ营养级同化量800=a+99+120+180。
第Ⅱ营养级同化量180=120+17+12+b。
由上述分析可知,a=401,b=31(即第Ⅲ营养级的同化量),第Ⅱ、Ⅲ营养级的能量传递效率=×100%=×100%≈17.2%,A错误,D正确;第Ⅰ营养级的同化量为生产者光合作用固定的太阳能,即总光合作用生产量,B错误;第Ⅱ营养级粪便的总能量为该营养级摄入但未被自身同化的能量,该部分能量属于第Ⅰ营养级同化量,故第Ⅱ营养级粪便的总能量属于第Ⅰ营养级流向分解者的能量,C错误。
5.答案 (1)植物光合作用固定的太阳能和有机物中的化学能 (2)b+m ×100% (3)同化量 (4)未利用 营养关系
题图解读
a代表植物的同化量,b、c代表流向下一营养级的能量,d代表流向分解者的能量,e、f、g代表每个营养级呼吸消耗的能量,m、n代表有机物输入的能量。
解析 (1)人工生态系统中输入的能量要考虑人为补充的能量,输入题述池塘生态系统的总能量为植物光合作用固定的太阳能和有机物中的化学能。(2)植食性鱼类从饲料中获得的能量为m,从植物中获得的能量是b,因此植食性鱼类同化的能量为b+m,肉食性鱼类从植食性鱼类获得的能量为c,因此二者之间的能量传递效率为×100%。(3)秸秆加工成精饲料,牛消化吸收的物质比例会升高,同化量与摄入饲料中所含能量的比值提高。
易错分析 人为补偿输入的人工生态系统
(1)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固定的能量。
(2)能量传递效率的计算
第二营养级到
第三营养级的
能量传递效率=×100%
6.B 生物量金字塔每层表示的是各营养级所容纳的有机物的总干重,B错误;生物量金字塔在一些特殊的生态系统中会出现倒置现象,比如海洋生态系统中,由于浮游植物个体小,寿命短,又会不断被捕食,可能会出现浮游动物的生物量大于浮游植物的生物量,即生物量金字塔倒置现象,C正确。
7.D 能量传递效率指相邻两个营养级之间同化量的百分比;生物量金字塔每层表示各营养级所容纳有机物的总干重,而干重值≠同化量,故依据图1相关数据无法计算第三营养级到第四营养级的能量传递效率,A、B错误。昆虫个体小、数量多,树个体大、数量少,导致数量金字塔呈上宽下窄的形态,这是不同生物个体大小和数量的自然差异导致的,而不是害虫破坏了生态系统稳定性,C错误。上窄下宽的能量金字塔,直观地反映了能量在生态系统中流动时逐级递减的特点,即营养级越高,所含能量越少,D正确。
8.D 将玉米和大豆间作,能充分利用空间和光照等资源,增加了植物的光合作用面积,有利于增大流入该生态系统的总能量,A正确;在家禽饲料中加入纤维素酶,可帮助家禽更好地消化饲料中的纤维素等,使家禽能从饲料中获取更多的能量,可提高能量的传递效率(易错点),B正确;产甲烷菌利用粪便产生沼气,将粪便中的部分能量转化为沼气中的能量,这部分能量可被人类利用,实现了对能量的多级利用,提高了能量的利用率,C正确;农作物只能利用家禽粪便被分解后产生的无机物(如无机盐等),而不能直接吸收家禽粪便中的能量(易错点),D错误。
9.A 题图所示生态系统实现了对能量的多级利用,大大提高能量的利用率,提高了经济效益,但能量不能循环利用,B错误。沼气发酵使植物同化的能量得到多级利用,生产者(果树)通过光合作用固定能量,能量来源于光能,不来源于沼渣,C错误。生态系统中相邻两个营养级之间的能量传递效率,与食物链长短没有必然的联系,D错误。
能力提升练
1.C 流经图中生态系统的总能量为生产者固定的太阳能即植物光合作用制造的有机物,而图中a为植物光合作用积累的有机物,A错误;题图中相邻两营养级之间的能量传递效率=×100%,图中f为植食性动物同化的能量,而b为植物可利用的能量并非植物同化的能量,B错误;由图可知,c=a-b,b=d+e,d=f+g,f=h+i,故c=a-g-h-i-e,C正确;植食性动物粪便中的能量指摄入但未被自身同化的部分,包含在g中,D错误。
2.C
题图解读
对题图分析如下[单位:J/(cm2·a)]:
生态系统的基石是生产者,鱼类属于消费者,A错误;第二、三营养级间的能量传递效率为×100%≈7.3%,C正确;生物量金字塔可能出现上宽下窄的倒置金字塔形,D错误。
3.C
题图解读
B表示第二营养级的摄入量,C表示第二营养级用于生长、发育和繁殖的能量,D表示第三营养级的摄入量。
由上述分析可知,C正确;初级消费者粪便中的能量属于生产者流向分解者的能量,A错误;流入该生态系统的总能量是生产者通过光合作用固定的太阳能和生产者通过化能合成作用固定的化学能,B错误;结合题图可知[单位:104 kJ/(cm2·a)],第一营养级的同化量为18.86,第二营养级的同化量=摄入量-粪便量=3.22-0.95=2.27,则第一和第二营养级之间的能量传递效率=2.27÷18.86×100%≈12%,D错误。
4.C 在生态系统中,当输入的总能量(P)大于呼吸散失的总能量(R)时,即P/R值>1时,意味着有能量剩余,处于能量积累状态。已知该海洋渔场P/R值=2.518>1,则该海洋渔场处于能量积累状态,A正确。当海洋渔场受到外界压力(如污染、过度捕捞等)时,生态系统的结构和功能会发生改变,进而影响能量的输入和输出,导致P/R值发生变化,即P/R值变化可反映海洋渔场所承受的压力,B正确。加大捕捞强度,会使鱼类数量减少,输入该生态系统的总能量(P)基本不变,而生物呼吸作用散失的总能量(R)在一定时期内变小,即P/R值变大,C错误。
5.B 蝗虫从植物获得的同化量为200 J,该生态系统第一、二营养级间的能量传递效率=×100%,第一营养级同化量为M,但第二营养级的生物不只有蝗虫,B错误。
植物固定的太阳能的总量M(即同化量)分配情况分析:
同化量=呼吸作用散失的能量+用于自身生长、发育和繁殖的能量 a为呼吸作用散失的能量
用于自身生长、发育和繁殖的能量=流入第二营养级的能量+流向分解者的能量+未利用的能量 b可表示被第二营养级吃掉的植物所含能量,即第二营养级的摄入量,d可表示流向分解者的能量,则c表示第二营养级粪便中的能量,e表示未利用的能量,则植物自身生长、发育和繁殖的能量=b+d+e-c,C、D正确
被下一营养级吃掉的植物所含能量的一部分以初级消费者粪便形式流向分解者
6.B 已知高营养级的增加量,求低营养级的最少消耗量时,能量传递效率按照20%计算。猫头鹰的食物有2/5来自兔,2/5来自鼠,1/5来自蛇,猫头鹰体重若增加20 g,分析如表:
食物链 最少需要消耗植物的质量
植物→兔→猫头鹰 20×2/5÷20%÷20%=200(g)
植物→鼠→猫头鹰 20×2/5÷20%÷20%=200(g)
植物→鼠→蛇→猫头鹰 20×1/5÷20%÷20%÷20%=500(g)
即最少需要消耗植物200+200+500=900(g),故选B。
解题思路 (1)明确计算方向:知“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:将每条食物链分别消耗的植物的量相加即可得出结论。
7.C 解题时应该从丙出发,设当食物比例甲∶乙=1∶1时,丙的能量为x;食物比例甲∶乙=1∶2时,丙的能量为y。
食物比例 需要的甲
甲∶乙=1∶1 x÷20%+x÷20%÷20%=15x
甲∶乙=1∶2 y÷20%+y÷20%÷20%=y
由于两种情况下,生产者甲的数量是一定的,所以15x=y,则y/x≈0.818,即该生态系统能承载丙的数量约为原来的0.818倍,故选C。
8.B 由图可知,该生态系统中存在有机物的输入,故流经该生态系统的总能量=生产者固定的太阳能+人工输入的能量,A错误;生产者的同化量为N1,初级消费者从生产者获得的同化量为N2,则生产者输入到初级消费者的能量传递效率为N2÷N1×100%,大于N2÷(N1+N2)×100%,B正确;初级消费者所同化的能量=从生产者同化的能量(N2)+从有机物中同化的能量,N7是初级消费者有机物的摄入量,不是其从有机物中同化的能量,故初级消费者输入到次级消费者的能量传递效率不是N3÷(N2+N7)×100%,C错误;N6中的能量包括次级消费者的遗体残骸和下一营养级的粪便中的能量,而次级消费者的上一营养级(即初级消费者)粪便中的能量属于生产者同化量的一部分,不属于N6,D错误。
9.答案 (1)饲料中的化学能 不是 b-d-e (2)该生态系统输出及呼吸消耗的能量大于生产者固定的能量 (3)生态位 垂直结构 (4)由于莲藕的竞争,轮叶黑藻和苦草数量下降,草鱼的食物减少
题表解读
(1)草鱼摄入食物中的能量包括草鱼摄入轮叶黑藻、苦草、饲料中的能量。
(2)能量流经草鱼的示意图
解析 (1)草鱼粪便中的能量并非全部属于轮叶黑藻和苦草流向分解者的部分,还有一部分是饲料中的能量。
(2)该生态系统有鱼类输出,同时还存在呼吸作用消耗,若该生态系统输出及呼吸消耗的能量大于生产者固定的能量,则为保持该生态系统的正常运行需要有机物的不断输入。(3)采取鳙鱼、鲢鱼、草鱼、青鱼四大家鱼为主的多鱼种混养模式利用的是它们在池塘中占据不同的生态位,混养可以更好地利用池塘中的食物和空间等资源。(4)草鱼以轮叶黑藻和苦草为食,种植过多的莲藕,与轮叶黑藻和苦草形成竞争,使轮叶黑藻和苦草数量下降,草鱼的食物减少,从而导致草鱼减产。
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