第3章生态系统及其稳定性
第2节 生态系统的能量流动
课后篇巩固提升
基础巩固
1.下列有关生态系统中食物链与能量流动的叙述,不正确的是( )
A.能量经食物链流动时只能从较低的营养级流向较高的营养级
B.食物链越长,最高营养级获得的能量越少
C.初级消费者含有的能量越多,次级消费者获得的能量越少
D.生态系统中的能量最终以热能的形式散失到环境中
解析由于捕食关系,初级消费者中的能量有一部分流入次级消费者体内,在传递效率一定的情况下,初级消费者含有的能量越多,次级消费者获得的能量也越多。
答案C
2.已知各营养级之间的能量传递效率均为
10%,若草固定的能量相同,则下面哪一条途径鹰获得的能量最多?( )
A.
B.
C.草→昆虫→青蛙→蛇→鹰
D.草→昆虫→食虫鸟→鹰
解析在相同的情况下,食物链越短,能量损失得越少,所以鹰所处的营养级越低,获得的能量越多。
答案A
3.下图食物网中的猫头鹰体重每增加20
g,至少需要消耗植物( )
A.200
g
B.250
g
C.500
g
D.1
000
g
解析该题有2条食物链,但因计算的是猫头鹰和植物的关系,则可当作“1条食物链”来看;“至少”提示应按20%的传递效率计算,所以需要消耗植物的量为20g÷20%÷20%=500g。
答案C
4.下列有关生态系统能量流动的叙述,正确的是( )
A.羊吃草,草中能量都流入羊体内
B.生态系统的能量最终将以热能的形式散失
C.通过多级利用可以提高能量的传递效率
D.生态系统稳定时没有能量的输入,只有能量输出
解析羊吃草,未被消化吸收的食物残渣流向分解者,其中的能量被分解者释放出来;生产者固定的太阳能通过生产者、消费者和分解者的呼吸作用最终以热能形式散失到环境中;通过多级利用可以提高能量的利用率,但不能提高能量的传递效率;生态系统稳定时能量的输入和输出达到动态平衡。
答案B
5.我国谚语中的“螳螂捕蝉,黄雀在后”体现了食物链的原理。若鹰迁入了蝉、螳螂和黄雀所在的树林中,捕食黄雀并栖息于林中。下列叙述正确的是( )
A.鹰的迁入增加了该树林中蝉及其天敌的数量
B.该生态系统中细菌产生的能量可流向生产者
C.鹰的迁入增加了该生态系统能量消耗的环节
D.鹰的迁入改变了该生态系统能量流动的方向
解析本题考查食物链及能量流动的相关知识。鹰迁入后,形成了食物链:植物→蝉→螳螂→黄雀→鹰。鹰捕食黄雀,因此鹰的迁入会使该树林中黄雀(螳螂的天敌)的数量减少,黄雀的数量减少又使螳螂(蝉的天敌)的数量增多,进而使蝉的数量减少,A项错误。能量流动是沿着食物链进行的,细菌是分解者,不参与食物链的构成,故细菌的能量不能流向生产者,B项错误。能量流动是沿着食物链进行的,鹰的迁入增加了食物链的长度,使该生态系统能量消耗的环节增多,但未改变能量流动的方向,C项正确,D项错误。
答案C
6.某生态系统中存在食物链“马尾松→松毛虫→杜鹃”,下图表示松毛虫摄入能量的流动方向,下列叙述正确的是( )
A.该食物链中的生物在数量上呈正金字塔模型
B.松毛虫和杜鹃之间的能量传递效率可用E/A表示
C.由松毛虫流入分解者的能量可用C+D+F表示
D.若迁走全部杜鹃,松毛虫的种群数量将呈“J”形增长
解析该食物链中的生物在能量上呈正金字塔形,而数量上松毛虫的数量多于马尾松,不呈现正金字塔形,A项错误;据图分析,松毛虫的同化量是A,杜鹃的同化量是E,能量传递效率可用E/A表示,B项正确;由松毛虫流入分解者的能量可用D+F表示,C表示松毛虫粪便中的能量,属于马尾松的能量,C项错误;若迁走全部杜鹃,但由于资源和空间是有限的,松毛虫的种群数量将呈现“S”形增长,D项错误。
答案B
7.下图是某池塘第一营养级和第二营养级能量流动部分图解。回答有关问题。
(1)某小组拟调查一个池塘生态系统的组成成分,调查的非生物成分主要有 、 。?
(2)图中B1+C1+D1表示第二营养级用于 的能量。?
(3)第二营养级所具有的能量只是第一营养级的10%~20%,其原因是一部分能量通过 散失,部分能量被分解者利用,还有部分能量未被利用。?
(4)第二营养级到第三营养级的能量传递效率为 (用图中字母表示)。?
(5)太阳能的不断输入是推动该系统 功能实现的基础。?
解析(1)一个池塘生态系统的非生物成分包括阳光、热能、水分、空气、无机盐等,其中阳光、水分是影响植物生长的最主要的生态因素,因此若对一个池塘生态系统的非生物成分进行调查,其调查的主要内容有阳光、水分。(2)分析图示可知:B1+C1+D1表示第二营养级用于生长、发育、繁殖的能量。(3)第二营养级所具有的能量只是第一营养级的10%~20%,其原因是一部分能量通过呼吸作用散失,部分能量被分解者利用,还有部分能量未被利用。(4)D=A1+B1+C1+D1是输入第二营养级的能量,D1是输入第三营养级的能量,第二营养级到第三营养级的能量传递效率=输入第三营养级的能量÷输入第二营养级的能量=D1/D或D1/(A1+B1+C1+D1)。(5)流经该生态系统的总能量是生产者固定的全部太阳能,太阳能的不断输入是推动该系统物质循环、能量流动、信息传递功能实现的基础。
答案(1)阳光 水分
(2)生长、发育、繁殖
(3)呼吸作用
(4)D1/D或D1/(A1+B1+C1+D1)
(5)物质循环、能量流动(信息传递)
能力提升
8.设某生态系统中具有单一食物链结构,与某种群有关的能量流动情况如右图所示。A、B、C、D、E代表能量值。下列有关说法正确的是( )
A.正常情况下,下一个营养级所获得的能量为C的10%~20%
B.该种群各个体粪便中含有的能量,为A的一部分
C.该种群未被生态系统利用的能量为E与D之和
D.该营养级之后的所有营养级所需的能量全部来自C
解析能量传递效率是指下一个营养级所获得的能量占前一个营养级所获得的全部能量的比例,而C本身是流向下一个营养级的能量,在此图中,能量传递效率应该是C/A。该图中A代表该营养级所同化的能量,而该营养级粪便中的能量应属于上一个营养级传递给分解者的能量,不属于A。该种群未被利用的能量是指既没有流向下一个营养级,也没有被呼吸消耗,也没有传递给分解者的能量。C所代表的能量是该营养级流向下一个营养级的能量,之后所有营养级所需要的能量全部来自C。
答案D
9.(多选)(2020海南海口一中期末模拟)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动物利用的过程。下列有关叙述不正确的是( )
A.①⑤之和为输入生态系统的全部能量
B.植食动物粪便中的能量包含在⑦中
C.⑤⑥⑦⑧之和为流向分解者的能量
D.④占②的百分比为能量传递效率
解析输入生态系统的总能量为生产者固定的太阳能,一部分用于植物呼吸消耗,一部分储存在植物体内的有机物中;植食动物粪便中的能量属于植物同化量的一部分,并未被植食动物同化;⑧表示植食动物呼吸消耗的能量,并没有流向分解者;能量传递效率为相邻两营养级间同化量的比值,植物同化量未知。
答案ACD
10.(多选)(2020北京西城高二期末)高原鼠兔和鼢鼠为植食性动物,野外收集它们的天敌动物的粪便,调查它们在天敌食物中出现的频度(含有某种生物的样本占样本总数的百分比),结果如下表。下列推测不合理的是( )
天敌
在天敌食物中出现的频度/%
高原鼠兔
鼢鼠
赤狐
100
87
艾虎
96
73
香鼬
100
0
A.高原鼠兔属于该食物网中的第二营养级
B.赤狐与艾虎之间具有竞争关系
C.艾虎粪便中的能量属于其同化的能量
D.香鼬的种群数量不受鼢鼠种群数量变化的影响
解析题意显示,高原鼠兔是植食性动物,故属于该食物网中的第二营养级,A项正确;由表格中食物分析可知:赤狐与艾虎都可以高原鼠兔和鼢鼠为食,故二者之间具有种间竞争关系,B项正确;艾虎粪便中的能量属于其上一营养级的能量,不属于其同化的能量,C项错误;表格显示:香鼬以高原鼠兔为食,高原鼠兔和鼢鼠为竞争关系,故鼢鼠的数量会影响高原鼠兔的数量,进而影响香鼬的种群数量,故香鼬的种群数量也会间接受鼢鼠种群数量变化的影响,D项错误。
答案CD
11.下图表示某生态系统的能量金字塔图,P为生产者,Q1为初级消费者,Q2为次级消费者。对图中的各营养级所含有的能量进行分类剖析,其中分析不正确的是( )
注图中a、a1、a2表示上一年留下来的能量,e、e1、e2表示呼吸消耗量。
A.b+c+d+e为本年度流入该生态系统的总能量
B.c1表示初级消费者中被次级消费者同化的能量
C.b或d之一可代表生产者传递给分解者的能量
D.初级消费者粪便中所含的能量应包含在c中
解析结合图形分析知,b+c+d+e为本年度植物光合作用利用的太阳能(固定的能量),即流入该生态系统的总能量;c1代表初级消费者流入次级消费者的能量,即被次级消费者同化的能量;已知e是呼吸消耗的能量,那么b和d中,一个表示生产者传递给分解者的能量,一个表示未被利用的能量;初级消费者粪便中的能量不属于该营养级的同化量,不在c中,而是属于生产者同化的能量。
答案D
12.下图是一草原生态系统中的食物网。请据图回答下列问题。
(1)草原生态系统组成成分除图示生物外,还有 。?
(2)鹰与蛇的种间关系是 ,鹰所处的营养级是 。?
(3)如果鼠种群的死亡率较高,则鼠种群的数量一定会下降吗? ,试分析原因: 。?
(4)能量沿食物链流动时逐级递减的原因是 。?
(5)假如鹰的食物中有2/5来自兔子,2/5来自鼠,其余来自蛇,则鹰增加10
g体重,最少需要消耗植物 g。?
解析(1)草原生态系统组成成分中除食物链的生物成分外,还包括分解者、非生物的物质和能量。(2)鹰与蛇的种间关系有两种:一种是竞争关系,因为两者食物都可来源于鼠;鹰吃蛇,这又是捕食关系。在食物链植物→兔→鹰中,鹰处于第三营养级;在食物链植物→鼠→蛇→鹰中,鹰处于第四营养级。(3)鼠种群的死亡率较高是否会导致其种群的数量下降要看具体情况,若出生率高于死亡率,则种群数量上升,若出生率小于死亡率,则种群数量下降。(5)“最少”提示应按20%的传递效率计算。通过食物链(植物→兔→鹰),鹰增重10g×2/5=4(g),最少需要消耗植物的量为4g÷20%÷20%=100(g);通过食物链(植物→鼠→鹰),鹰增重10g×2/5=4(g),最少需要消耗植物的量为4g÷20%÷20%=100(g);通过食物链(植物→鼠→蛇→鹰),鹰增重10g×1/5=2(g),最少需要消耗植物的量为2g÷20%÷20%÷20%=250(g)。所以合计需要消耗植物100g+100g+250g=450(g)。
答案(1)分解者、非生物的物质和能量
(2)捕食、种间竞争 第三、四营养级
(3)不一定 出生率不能确定,如果出生率高于死亡率则种群数量上升,反之则下降
(4)每一营养级生物自身呼吸消耗;未被下一营养级捕食;作为排遗物、遗体等被分解者利用
(5)450(共48张PPT)
第2节 生态系统的能量流动
学习目标
1.利用模型法和定量分析法,分析生态系统中的能量流动过程、特点以及相关的计算,大力培养科学思维能力。
2.利用物质与能量观分析生态系统中的能量流动,理解生态金字塔,了解能量流动在生态系统中的意义,强化生命的系统观。
一、能量流动的概念和过程
预习反馈
1.判断
(1)流经生态系统的总能量是照射在生产者上的太阳能。(
×
)
(2)流经第二营养级的总能量指次级消费者摄入体内的能量。(
×
)
(3)兔吃草后排出的粪便中的能量是兔同化量的一部分。(
×
)
(4)同化量=摄入量-粪便量。(
√
)
(5)生长、发育和繁殖的能量=分解者分解利用的能量+下一营养级同化的能量+未被利用的能量。(
√
)
(6)同化量=呼吸散失量+储存量=呼吸散失量+下一营养级同化量+分解者分解利用的能量(+未利用)。(
√
)
2.消费者的同化量是指( )
A.其食物中的所有能量
B.被消化吸收的所有能量
C.用于生长、发育和繁殖的所有能量
D.呼吸消耗的所有能量
答案:B
3.下列有关生态系统能量流动的叙述,正确的是( )
A.在食物链中,能量的传递形式是光能
B.生态系统的能量流动是指生物体内的能量代谢过程
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
D.流经生态系统的总能量一定是生产者固定的太阳能
答案:C
二、能量流动的特点
三、研究能量流动的实践意义
1.帮助人们将生物在时间、空间上进行合理配置,增大流入某个生态系统的总能量。
2.帮助人们科学规划、设计人工生态系统,使能量得到最有效的利用。
3.帮助人们合理地调整生态系统中的能量流动关系,使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。
预习反馈
1.判断
(1)生态系统中的能量流动是单向的。(
√
)
(2)能量只能沿着食物链传递,捕食关系是不能逆转的。(
√
)
(3)能量流动是逐级递减的,其原因是一部分能量未被下一营养级利用,一部分能量以热能的形式散失,还有一部分能量被分解者利用。(
√
)
(4)生态系统的食物链中营养级越高的生物,其体型必然越大。(
×
)
(5)研究能量流动,可调整能量流动关系,使生产者固定的能量全部流向人类。(
×
)
(6)稻田生态系统中,防治稻田害虫可提高生产者和消费者之间的能量传递效率。(
×
)
(7)生物量金字塔、数量金字塔同能量金字塔一样都是正立的。(
×
)
(8)相邻两个营养级的能量传递效率不会小于10%,也不会大于20%。(
×
)
2.下图为某生态系统能量流动示意图〔单位:J/(cm2·a)〕,下列分析不正确的是( )
A.甲为1
250
J/(cm2·a)
B.乙到丙的能量传递效率为15%
C.每一营养级的能量大部分用于呼吸作用和被丁利用
D.乙的个体数目一定比甲少
解析:一般情况下,随着营养级的增加,动物个体的数量会减少,个体的体积会增大,但是也存在特殊情况,如树上的昆虫与树之间的关系。
答案:D
3.下图为生态系统中能量流动图解部分示意图,①②③④各代表一定的能量值,下列叙述不正确的是( )
A.生物与生物之间的捕食关系不可逆转,所以能量流动具有单向性
B.①表示流经生态系统内部的总能量
C.各营养级间的能量传递效率一般为10%~20%
D.从能量关系看②>③+④
答案:B
探究点一
探究点二
探究点三
能量流动的过程
情境导引
食物链和食物网是生态系统能量流动的渠道,能量在食物链中沿营养级流动,那么一个营养级中的能量有哪些去向?
分析第一营养级和第二营养级能量的去向,回答下列问题。
探究点一
探究点二
探究点三
探究点一
探究点二
探究点三
1.流经该生态系统的总能量指的是图中的哪一部分?
提示:生产者固定的能量。
2.输入第二营养级的能量是初级消费者摄入的能量还是其同化的能量?
提示:输入第二营养级的能量是初级消费者同化的能量。
3.初级消费者粪便中的能量属于其同化的能量吗?
提示:不属于,初级消费者粪便中的能量应属于上一营养级生产者同化的能量。
4.第二营养级同化的能量有哪些去向?
提示:自身呼吸作用散失;流入下一营养级;被分解者利用。
探究点一
探究点二
探究点三
典例剖析
(多选)(2020山东菏泽一中高二期末模拟)下图是该生态系统中能量流向物种甲后发生的一系列变化示意图,下列有关叙述正确的是( )
A.A表示物种甲同化的能量
B.D表示物种甲呼吸散失的能量
C.B表示物种甲用于生长、发育和繁殖的能量
D.A中的能量包括粪便中的能量
探究点一
探究点二
探究点三
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、发育和繁殖等生命活动所需的能量;C表示分解者利用的能量;D表示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:ABC
探究点一
探究点二
探究点三
归纳提升
1.能量的输入
(1)能量来源:几乎都来自太阳能。
探究点一
探究点二
探究点三
2.能量的传递
(1)传递途径:食物链和食物网。
(2)传递形式:有机物中的化学能。
(3)传递过程
探究点一
探究点二
探究点三
3.能量的转化
4.能量的散失
(1)形式:热能,热能是能量流动的最后形式。
(2)过程
(3)特殊途径
动植物遗体形成的煤炭、石油等
热能
探究点一
探究点二
探究点三
活学活练
1.某同学绘制如下图所示的能量流动图解(其中W1为生产者固定的太阳能),下列叙述错误的是( )
A.生产者固定的总能量可表示为(A1+B1+C1+D1)
B.由第一营养级到第二营养级的能量传递效率为D1/W1
C.流入初级消费者的能量为(A2+B2+C2)
D.图解表明能量流动的特点是单向流动、逐级递减
探究点一
探究点二
探究点三
解析:生产者固定的总能量W1=呼吸作用散失的能量+被分解者利用的能量+未被利用的能量+初级消费者同化的能量=A1+B1+C1+D1,A项正确。能量传递效率=第二营养级固定的能量D1/第一营养级固定的能量W1,B项正确。流入次级消费者的能量D1=A2+B2+C2+D2,C项错误。图解中能量只能从生产者流向初级消费者,且总量减少,体现了能量流动的特点是单向流动、逐级递减,D项正确。
答案:C
探究点一
探究点二
探究点三
2.下图为生态系统中能量流动图解部分示意图(字母表示能量的多少),下列选项中正确的是( )
A.图中b=h+c+d+e+f+i
B.生产者与初级消费者之间的能量传递效率为b/a×100%
C.“草→兔→狼”这一食物链中,狼粪便中的能量属于d
D.缩短食物链可以提高能量传递效率
探究点一
探究点二
探究点三
解析:首先,生产者固定的能量应该是流经生态系统的总能量,摄入量=同化量+粪便中的能量,因此c为同化量,h为粪便中的能量,同化量=呼吸作用中以热能形式散失的能量+用于生长、发育、繁殖的能量,因此d是初级消费者用于自身生长、发育、繁殖的能量,f是呼吸作用中以热能形式散失的能量,i是流入分解者的能量,e是下一营养级摄入的能量,所以b=h+c=h+f+d=f+e+g,A项错误。能量传递效率是相邻营养级同化量之间的比值,生产者与初级消费者之间的能量传递效率为c/a×100%,B项错误。狼粪便中的能量应该属于初级消费者兔的同化量中用于生长、发育、繁殖的能量,C项正确。缩短食物链可以提高能量利用率,但不能提高能量传递效率,D项错误。
答案:C
探究点一
探究点二
探究点三
能量流动的特点
情境导引
能量流动有什么特点?原因是什么?
结合教材P56赛达伯格湖的能量流动图解思考并回答下列问题。
1.图中生产者的能量分为四部分,而P55图3-6中生产者的能量分为三部分,差异是哪一部分?
提示:P56赛达伯格湖的能量流动图解中多出的部分为未利用的能量。
探究点一
探究点二
探究点三
2.流经该生态系统的总能量是464.6
J/(cm2·a),流入第二营养级(植食性动物)的能量(即该营养级的同化量)只有62.8
J/(cm2·a),其余的能量除部分未被利用外,大部分通过自身的呼吸作用消耗掉了,少部分流入了分解者。
3.赛达伯格湖的能量流动图解中,能量在植食性动物与肉食性动物之间的传递效率是多少?
探究点一
探究点二
探究点三
典例剖析
图1为某池塘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变化示意图,其中a~g表示能量值的多少。请据图回答问题。
探究点一
探究点二
探究点三
(1)图2中,若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 。若图1中营养级Ⅰ所固定的太阳能总量为y,营养级Ⅰ、Ⅱ间的能量传递效率是 (用图中所给字母的表达式表示)。?
(2)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。其中甲能量中比例为x的部分直接提供给丙,要使丙能量增加A
kJ,至少需要消耗甲的能量是 kJ。?
(3)除图1中所示的生物类群,该生态系统的生物组成成分还应有 才能保证其物质循环的正常进行。?
探究点一
探究点二
探究点三
解析:(1)同化的能量一部分以细胞呼吸产生热能的形式散失掉,一部分用于自身的生长、发育和繁殖,C表示营养级Ⅱ用于生长、发育和繁殖的能量。营养级之间的传递效率是同化量之比,即b/y×100%。(2)至少消耗应按照最大的传递效率20%计算,其中甲能量中比例为x的部分直接提供给丙,假设甲的能量是M,即Mx×20%+M(1-x)×20%×20%=A,计算可得M=25A/(1+4x)。(3)图1中包含了生产者和消费者,还缺少分解者。
答案:(1)营养级Ⅱ用于生长、发育和繁殖的能量b/y×100%
(2)25A/(1+4x)
(3)分解者
探究点一
探究点二
探究点三
归纳提升
1.能量流动的特点及其原因分析
(1)单向流动的原因
食物链中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)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,并以热能的形式散失,无法再利用。
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利用,即未被利用部分。
③少部分能量随着残枝败叶或遗体等直接传给了分解者。
探究点一
探究点二
探究点三
2.能量传递效率
(1)能量传递效率:输入到某一个营养级的能量中,只有10%~20%的能量能够流入下一营养级,即相邻两个营养级间的能量传递效率为10%~20%。能量传递效率是营养级之间的关系,不是个别食物链之间的关系。
(2)计算公式
能量传递效率=某一营养级的同化量÷上一营养级的同化量×100%。
探究点一
探究点二
探究点三
3.三种金字塔的比较
生态金字塔是生态学中表示不同关系的一种形式,生态学中常以金字塔的形式表示的有能量金字塔、数量金字塔和生物量金字塔等,三者的比较如下表。
探究点一
探究点二
探究点三
比较
项目
能量金字塔
数量金字塔
生物量金字塔
象征
含义
能量沿食物链流动过程中具有逐级递减的特性
一般生物个体数目在食物链中随营养级升高而减少
一般生物量(现存生物有机物的总干重)随食物链中营养级的升高而减少
每一
级含
义
食物链中每一营养级生物所同化的能量的多少
每一营养级生物个体的数目
每一营养级生物的有机物总量
探究点一
探究点二
探究点三
探究点一
探究点二
探究点三
4.食物链中能量的最值计算
(1)计算某一生物获得的最多(至少)能量的规律
设食物链A→B→C→D,分情况讨论:
情景设置
问 题
求解思路
D营养级
净增重M
求至少需要A营养级的量Y
Y=M/(20%)3
?
求最多需要A营养级的量Y
Y=M/(10%)3
A营养级
净增重N
求D营养级最多增重的量Y
Y=N·(20%)3
?
求D营养级至少增重的量Y
Y=N·(10%)3
探究点一
探究点二
探究点三
(2)涉及多条食物链的能量流动计算时,若根据要求只能选择食物网中的一条食物链,计算某一生物获得的最多(或最少)的能量。其规律如下:
探究点一
探究点二
探究点三
活学活练
1.
A.600
g
B.900
g
C.1
600
g
D.5
600
g
解析:根据题意,计算最高营养级至少消耗生产者的量应该按最大能量传递效率计算,所以最少需要消耗植物
答案:B
探究点一
探究点二
探究点三
2.下图为某人工鱼塘食物网及其能量传递示意图〔图中数字为能量数值,单位是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1
357
J/(m2·a)
D.该食物网中的生物与非生物环境共同构成一个生态系统
探究点一
探究点二
探究点三
解析:该食物网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,食物网中最高营养级鲈鱼属于第五营养级。第二营养级包括浮游动物和摇蚊幼虫,二者的能量共有3
780+4
200=7
980,因此从第一营养级到第二营养级的能量传递效率为7
980÷31
920×100%=25%。一个营养级所含有的能量,一部分流入下一个营养级,还有一部分用于自身呼吸消耗和流向分解者等,C项中的1
357是1
483(太阳鱼总同化量)减去126(下一营养级同化量)得到的,因此太阳鱼呼吸作用消耗的能量要比1
357
J/(m2·a)少。生态系统的组成成分包括生产者、消费者、分解者和非生物环境,而食物网中只有生产者和消费者,无分解者,所以食物网与非生物环境不能构成生态系统。
答案:B
探究点一
探究点二
探究点三
研究能量流动的实践意义
情境导引
人们在利用资源时,“高效”与“持续”常会发生矛盾,如何根据客观规律来调整生态系统中的能量流动关系,满足人们的需求呢?
某市在落实“禁烧秸秆”工作中,化“堵”为“疏”,引导农民设计了如下生态系统模式。
探究点一
探究点二
探究点三
1.相比农作物秸秆直接燃烧,上述生态系统实现了农作物中能量的多级利用,提高了能量的利用率。这说明研究生态系统的能量流动,可以帮助人们科学规划、设计人工生态系统,使能量得到最有效的利用。
2.有人说:“由于上述生态系统是人工设计的,所以其中营养级之间能量的传递效率可由人类任意控制。”你认为对吗?
提示:不对。
3.在上述生态系统中,人们为提高农作物的产量,要经常到田间除草、灭虫、灭鼠。这样做的目的是什么?
提示:合理调整生态系统中的能量流动关系,使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。
探究点一
探究点二
探究点三
典例剖析
右图是一个农业生态系统模式图,下列关于该生态系统的叙述,错误的是( )
A.微生物也能利用农作物通过光合作用储存的能量
B.沼气池中的微生物也是该生态系统的分解者
C.沼渣、沼液作为肥料还田,使能量能够循环利用
D.多途径利用农作物可提高该系统的能量利用率
探究点一
探究点二
探究点三
解析:微生物也可以利用农作物通过光合作用储存的能量,如细菌分解作物残体等,A项正确。沼气池中的微生物可将有机物分解为无机物,属于分解者,B项正确。能量是单向流动、逐级递减的,不能循环利用,C项错误。该模式提高了能量的利用率,使能量尽可能多地流向对人类最有益的部分,D项正确。
答案:C
探究点一
探究点二
探究点三
归纳提升
研究能量流动的实践意义
实践意义
依据原理
措 施
实 例
帮助人们科学规划、设计人工生态系统,使能量得到最有效的利用
生态系统中能量是单向流动的
增设食物链,实现对能量的多级利用
秸秆综合利用
延长食物链,使种群中不能被利用的能量流入能被人们利用的种群
在虫灾严重的农田中养鸡
帮助人们合理地调整生态系统中的能量流动关
系,使能量持续高效地流向对人类最有益的部分
能量在流动过程中逐级递减
调整不同营养级或相同营养级的不同种群之间的比例关系
合理确定草场的载畜量
探究点一
探究点二
探究点三
活学活练
1.据图判断,下列叙述不符合生态学原理的是( )
A.能量经过多级利用,提高了能量利用率
B.每一级生产环节都获得产品,提高了生态效益和经济效益
C.由于各级产物都可以利用,减少了废物和污染
D.由于食物链延长,能量逐级损耗,系统总能量利用率降低
探究点一
探究点二
探究点三
解析:作物的籽实、家畜、食用菌、蚯蚓等可以为人们提供相应的产品,充分实现了能量的多级利用,不但减少了废物和污染,同时也提高了生态效益和经济效益,实现了良性循环。在一般生态系统中不能充分利用的作物的秸秆等,在该生态系统中得到充分利用,所以系统总能量的利用率得到了提高,而不是降低。
答案:D
探究点一
探究点二
探究点三
2.研究生态系统中能量流动的主要目的是( )
A.掌握能量流动中的传递效率
B.熟悉生态系统的营养结构
C.了解能量流动的方向
D.使能量流向对人类最有益的部分
解析:人们研究生态系统中能量流动的主要目的是设法使能量更多地流向对人类最有益的部分。
答案:D
