資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
人教(2019)生物選擇性必修2（知識點+跟蹤檢測）
第3講 生態系統的結構與能量流動
【課標導航】
2.2.1　闡明生態系統由生產者、消費者和分解者等生物因素以及陽光、空氣、水等非生物因素組成，各組分緊密聯系使生態系統成為具有一定結構和功能的統一體
2.2.2　討論某一生態系統中生產者和消費者通過食物鏈和食物網聯系在一起形成復雜的營養結構
2.2.3　分析生態系統中的物質在生物群落與無機環境之間不斷循環、能量在生物群落中單向流動并逐級遞減的規律
2.2.4　舉例說明利用物質循環和能量流動規律，人們能夠更加科學、有效地利用生態系統中的資源
2.2.5　解釋生態金字塔表征了食物網各營養級之間在個體數量、生物量和能量方面的關系
2.2.8　分析特定生態系統的生物與非生物因素決定其營養結構
一、生態系統的概念及組成成分
二、生態系統的營養結構
三、生態系統的能量流動
1．過程理解
2．第一營養級的能量流動
3．消費者的能量流動
注：最高營養級消費者的能量沒有流向下一營養級這條途徑。
(1)從上述圖解可以得到：攝入量＝同化量＋糞便量。
(2)在各營養級中，能量的幾個去路：通過呼吸作用以熱能的形式散失；被下一營養級生物利用；被分解者利用；未被利用。
4．能量流動的特點及意義
四、生態金字塔的類型及特點
項目 能量金字塔 數量金字塔 生物量金字塔
形狀
每一階含義 每一營養級生物所含能量的多少 每一營養級生物個體的數目 每一營養級生物的有機物總量
象征含義 能量沿食物鏈流動過程中具有逐級遞減的特性 一般生物個體數目在食物鏈中隨營養級升高而逐級遞減 一般生物有機物的總質量沿食物鏈升高逐級遞減
特點 正金字塔形 一般為正金字塔形 一般為正金字塔形
分析 能量流動的過程中總是有能量的耗散，故能量流動逐級遞減 成千上萬只昆蟲生活在一株大樹上時，該數量金字塔的塔形也會發生變化 浮游植物的個體小，壽命短，又不斷被浮游動物吃掉，所以某一時間浮游植物的生物量(用質量來表示)可能低于浮游動物的生物量
[基礎微點練清]
1．判斷正誤
(1)趨光性昆蟲是該農田生態系統的消費者(√)
(2)卷葉蛾、蚧蟲、蚜蟲等植食性動物是初級消費者(√)
[新人教版選擇性必修2 P52“概念檢測”T1(1)]
(3)太陽能只有通過生產者才能輸入到生態系統中(√)
[新人教版選擇性必修2 P60“概念檢測”T1(1)]
(4)中性昆蟲在果園生態系統中是多余的(×)
[新人教版選擇性必修2 P52“概念檢測”T1(3)]
(5)生態系統中細菌產生的能量可流向生產者(×)
(6)若人與自然和諧統一，生產者固定的能量便可反復利用 (×)
(7)植物→鼠→鷹這條食物鏈中，第三營養級含能量最少(√)
(8)硝化細菌雖不能進行光合作用，但是自養生物(√)
(9)河流中所有生物和底泥共同組成河流生態系統(×)
2．下列關于生態系統組成成分的敘述，錯誤的是(　　)
A．自然生態系統需要源源不斷地輸入太陽能
B．土壤微生物都可作為生態系統的分解者
C．消費者能加快生態系統的物質循環
D．菟絲子等寄生植物不屬于生產者
解析：選B　土壤微生物可作為生態系統的分解者、消費者，B錯誤。
3．(新人教版選擇性必修2 P60“概念檢測”T3)在一定時間內，某生態系統中全部生產者固定的能量值為a，全部消費者所獲得的能量值為b，全部分解者所獲得的能量值為c，則a、b、c之間的關系是(　　)
A．a＝b＋c　　　　　　　　 B．a＞b＋c
C．a＜b＋c D．c＝a＋b
解析：選B　生產者固定的能量是流經該生態系統的總能量，除了包括b和c外，還包括生產者呼吸散失的能量等，故a＞b＋c 。
4.根據圖示判斷，下列敘述正確的是(　　)
A．圖示的各種成分在生態學上可以構成一個生態系統
B．圖示生物可以形成的食物鏈：綠色植物→蟬→螳螂→黃雀→蛇→細菌
C．細菌與蟬之間的關系屬于競爭
D．蛇屬于三級消費者
解析：選A　圖中既有生產者、消費者和分解者，又有非生物的物質和能量，能構成一個生態系統；細菌屬于分解者，不占據營養級；細菌與蟬不存在共同食物資源，不屬于競爭關系；蛇屬于四級消費者，位于第五營養級。
5．有關生態系統結構的敘述，正確的是(　　)
A．不能進行光合作用的生物一定不是生產者
B．分解者只包括腐生細菌和真菌
C．生態系統的營養結構是指生態系統中由營養關系形成的食物鏈和食物網
D．生產者和分解者是生態系統的基石，消費者不是生態系統的必備成分
解析：選C　有些生物雖然不能進行光合作用，但是能進行化能合成作用，也屬于生產者，如硝化細菌，A錯誤。分解者包括腐生細菌、真菌以及營腐生生活的動物(如禿鷲、蚯蚓等)，B錯誤。生態系統的結構包括：生態系統的組成成分、食物鏈和食物網，其中食物鏈和食物網構成生態系統的營養結構，C正確。生產者是生態系統的基石，能把無機物合成有機物；分解者能把有機物分解成無機物，是生態系統的必備成分；消費者只是加快生態系統的物質循環，如果沒有消費者，生態系統的物質循環雖然變慢但是仍可以進行，所以消費者不是生態系統的必備成分，D錯誤。
6．(新人教版選擇性必修2 P60“拓展應用”T2)將一塊方糖放入水中，方糖很快就會溶解，消失得無影無蹤。溶解在水中的方糖還能再自行變回原來的形狀嗎？為什么？
提示：不能。在一個封閉的系統中，物質總是由有序朝著無序(熵增加)的方向發展。
一、生態系統的結構
[試考題·查欠缺]
1．(2021年1月新高考8省聯考·湖北卷)下圖為某湖泊生態系統的食物網簡圖。下列敘述錯誤的是(　　)
A．浮游藻類屬于生產者
B．該食物網有5條食物鏈
C．該食物網中，水生昆蟲屬于第二營養級
D．浮游動物與水生昆蟲之間通過負反饋調節維持各自數量的相對穩定
解析：選C　浮游藻類是通過光合作用進行自養的生物，故屬于生態系統的生產者，A正確；該食物網中共有5條食物鏈：浮游藻類→裸鯉→鸕鶿；浮游藻類→裸鯉→綠頭鴨；浮游藻類→裸鯉→大天鵝；浮游藻類→浮游動物→水生昆蟲→綠頭鴨；浮游藻類→浮游動物→水生昆蟲→大天鵝，B正確；在該食物網中，水生昆蟲屬于第三營養級，C錯誤；浮游動物與水生昆蟲之間為捕食關系，二者之間能通過負反饋調節維持各自數量的相對穩定，D正確。
2．(浙江選考)下列關于營養級的敘述，正確的是(　　)
A．營養級的位置越高，歸屬于這個營養級的能量通常越多
B．自然生態系統中的所有綠色植物都屬于生產者營養級
C．營養級是指處于食物鏈同一環節上同種生物的總和
D．食物鏈中的各營養級之間能量傳遞效率是相同的
解析：選B　生態系統中的能量流動是單方向的，逐級遞減的。一般來說，營養級越高，該營養級獲得的能量越少，A錯誤；綠色植物都能進行光合作用，屬于生產者營養級，B正確；營養級是指處于食物鏈同一環節上的全部生物的總和，不是同種生物的總和，C錯誤；各個營養級之間的能量傳遞效率不一定相同，D錯誤。
3.如圖所示某湖泊的食物網，其中魚a、魚b為兩種小型土著魚，若引入一種以中小型魚類為食的鱸魚，將出現的情況是(　　)
A．鱸魚的產量不能彌補土著魚的減少量
B．土著魚在與鱸魚的競爭中處于劣勢
C．浮游動物總量銳減后再急升
D．浮游植物總量急升后再銳減
解析：選A　鱸魚與土著魚之間是捕食關系，B錯誤；引入以中小型魚類為食的鱸魚后，土著魚a、b的數量都下降，短期內浮游動物總量先急升后下降再趨于穩定，相應地浮游植物銳減后再急升最后趨于穩定，C、D錯誤；鱸魚以土著魚為食，按能量傳遞逐級遞減的特點，A正確。
[強知能·補欠缺]
1．生態系統的組成成分
(1)非生物的物質和能量：陽光、熱能、水、空氣、無機鹽等。
(2)生物群落
生產者 消費者 分解者
營養方式 自養 異養 異養
生物類型 ①光合自養生物：綠色植物和藍藻等 ②化能合成生物：硝化細菌等 大多數動物，寄生植物(如菟絲子) 腐生細菌和真菌，腐食動物
地位 生態系統的基石，主要成分 生態系統最活躍部分，但非必要成分 生態系統的關鍵成分，必要成分
作用 ①合成有機物，儲存能量 ②為消費者提供食物和棲息場所 ①加快物質循環 ②幫助植物傳粉和傳播種子 將有機物分解為無機物，供生產者重新利用　
2．辨明生態系統組成成分的三類“不一定”和兩類“一定”
三類“不一定” ①生產者不一定是植物(如藍藻、硝化細菌)，植物不一定是生產者(如菟絲子營寄生生活，屬于消費者)
②消費者不一定是動物(如營寄生生活的微生物等)，動物不一定是消費者(如禿鷲、蚯蚓、蜣螂等以動植物殘體或排泄物為食的腐生動物屬于分解者)
③分解者不一定是微生物(如蚯蚓等動物)，微生物不一定是分解者(如硝化細菌屬于生產者，寄生細菌屬于消費者)
兩類“一定” ①生產者一定是自養型生物，自養型生物一定是生產者
②營腐生生活的生物一定是分解者，分解者一定是營腐生生活的生物
3．圖解食物鏈(如圖)
(1)表現形式：起點總是生產者，終點是不被其他動物所食的動物(最高營養級)。
(2)營養級：一般不超過5個
①植物(生產者)：第一營養級；
②動物所處營養級級別＝消費者級別＋1。
(3)食物鏈中的捕食關系是長期自然選擇形成的，通常不會逆轉。
(4)某一營養級的生物所代表的是該營養級的所有生物，不代表單個生物個體，也不一定是一個物種。
4．構建食物鏈(網)的一般方法
(1)依據曲線圖構建食物鏈(網)
解讀：分析圖1曲線走勢，先上升先下降者為被捕食者?；蛞愿鳡I養級數量為依據，一般來說，營養級越低時，數量越多(看起點)，即該圖中的食物鏈為C→B→A。
(2)依據柱形圖或餅狀圖構建食物鏈(網)
解讀：圖2和圖3都是以每個營養級中有機物的多少為依據，圖2中的食物鏈是丙→甲→乙→??；圖3中的食物鏈是。
(3)依據生態系統物質循環模型圖構建食物鏈(網)
解讀：圖4表示的是生態系統的物質循環圖解，其中D是生產者、A是消費者、B是分解者、C是無機環境，包含的食物鏈是D→A。
(4)依據表格數據(能量值)直接構建食物鏈(網)
營養級 A B C D
能量(Pg) 15.9 870.7 1.9 141.0
解讀：根據能量多少和傳遞效率10%～20%可以確定食物鏈為B→D→A→C。
(5)依據表格數據(重金屬、DDT等濃度)間接構建食物鏈(網)
生物體 A B C D E
有機汞濃度(mg·L－1) 0.05 7 0.51 68 0.39
解讀：注意本表直接呈現的是某生物體的有機汞濃度，并非能量值。有機汞存在“生物富集”現象，即隨著營養級的增加，汞濃度增加，兩者在數值上呈正相關，所以從表中有機汞濃度的大小可推知該生物營養級的高低，從而判斷各生物能量值的大小。其食物鏈(網)如圖所示。
5．食物鏈(網)中生物數量變化分析
(1)若處于食物鏈中第一營養級的生物(生產者)數量減少，整個食物鏈中的其他生物都會減少，簡記為：“一級生物若減少，其他生物跟著跑”。
(2)“天敵”一方減少，短時間內被捕食者數量會增加，但從長時間來看，會先增加后趨于穩定，簡記為：“如果天敵患了病，先增后減再穩定”。
(3)若處于中間營養級的生物數量減少，則生物數量的變化視具體食物鏈而定：“中間生物被捕殺，不同情況要分家”。大體遵循如下思路：
①生產者數量相對穩定原則，即消費者某一種群數量發生變化時，一般不考慮生產者數量的增加或減少。
②最高營養級的生物種群數量相對穩定原則，即當處于最高營養級的生物種群的食物有多種來源時，若其中一條食物鏈中某種生物減少，該種群的數量不會發生較大變化。
③在食物網中，當某種生物因某種原因而數量減少時，對另一種生物數量的影響，沿不同的食物鏈分析結果不同時，應以中間環節少的為分析依據。簡記為：“食物網，食物鏈，生物數量好判斷，首先你要有主見，環節少的最先看?！迸e例如下：
若青蛙突然減少，則以它為食的蛇將減少，鷹過多捕食兔和鳥，從而導致兔、鳥減少，因鷹不只捕食蛇一種生物，它可以依靠其他食物來源維持數量基本不變。
[練題點·全過關]
1．如圖為某食物網簡圖，其中物種c和物種b均生活于白楊樹中層的樹枝表面。據圖分析下列敘述正確的是(　　)
A．圖中共有6條食物鏈
B．物種b和物種c之間無競爭關系
C．若物種e突然大量減少，則a的數量可能無明顯變化
D．圖示的各種成分在生態學上可以構成一個生態系統
解析：選C　圖中共有7條食物鏈，即：白楊樹→b→h，白楊樹→c→d→a，白楊樹→c→a，白楊樹→g→d→a，白楊樹→g→a，苔類→e→a，苔類→f→a，A錯誤；物種c和物種b均生活于白楊樹中層的樹枝表面，b、c均以白楊樹為食，存在競爭關系，B錯誤；物種e突然大量減少，物種a以c、d、g、f為食，所以一段時間內a的數量可能無明顯變化，C正確；圖示的各種成分為食物網，只包括動物和植物，不包括無機環境和分解者，故不能構成一個生態系統，D錯誤。
2．(2021·南平模擬)如圖表示某生態系統中三種類型的生物CO2消耗量(相對量)的曲線圖，下列敘述正確的是(　　)
A．b曲線代表的生物可能是任何一種生產者
B．a、b、c都有可能是細菌
C．a曲線代表的生物一定是消費者
D．由a、b、c三種生物可組成一個生態系統
解析：選B　b曲線CO2釋放量隨光照強度的變化而變化，可以代表進行光合作用的生產者，A錯誤；a可能是寄生細菌，b可能是光能自養型細菌，c可能是化能合成型細菌，如硝化細菌，B正確；a曲線代表的生物可能是消費者或分解者，C錯誤；生態系統是由生物群落與它的無機環境相互作用而形成的統一整體，D錯誤。
3．(2019·江蘇高考，節選)下圖是某生態系統部分生物關系示意圖。請回答下列問題：
(1)生態系統最基本的生物成分是________。圖示由喬木、草本植物、蝗蟲、蜘蛛和雜食性鳥構成的食物網中，雜食性鳥分別處于第________營養級。
(2)從圖所示的營養關系分析，屬于分解者的有________________。有機碎屑被徹底分解產生的________________(至少寫出兩類)等供生態系統循環利用。
(3)由于喬木的遮擋程度不同，導致了不同區域地表的草本植物、真菌等生物種類和數量有一定差異，地表生物的這種區域差異分布體現了群落具有________結構。
解析：(1)生態系統最基本的生物成分是生產者，生產者通過光合作用把太陽能轉化為儲存在有機物中的化學能，是能量流動的起點，在生態系統中起主導作用。題圖所示食物網中，雜食性鳥參與的食物鏈有喬木(或草本植物)→雜食性鳥，草本植物→蝗蟲→雜食性鳥，草本植物→蝗蟲→蜘蛛→雜食性鳥，因此，雜食性鳥分別處于第二、三、四營養級。(2)從圖中可以看出大型真菌和跳蟲以有機碎屑為營養物質，屬于分解者。根據生態系統物質循環原理可知，有機碎屑被徹底分解產生的無機鹽、CO2和H2O等，可供生態系統循環利用。(3)生物在不同區域地表的鑲嵌式分布體現了生物群落的水平結構。
答案：(1)生產者　二、三、四　(2)大型真菌、跳蟲　無機鹽、CO2、H2O　(3)水平
[方法技巧]
生態系統生物成分的判斷方法
(1)判斷生產者：主要依據為是否為自養型生物，若為自養型生物，則為生產者，包括綠色植物、藍藻、光合細菌以及化能合成細菌等。
(2)判斷消費者：特別注意“異養型、非腐生”等關鍵詞，植物、微生物也有可能是消費者，但是必須排除腐生生物的可能性。
(3)判斷分解者：主要依據是能否把動植物的遺體、殘枝敗葉轉變成無機物，分解者是腐生生物，也包括少數的動物(如蚯蚓)。
二、生態系統的能量流動過程
[試考題·查欠缺]
1．(2020·全國卷Ⅲ)假設某種藍藻(A)是某湖泊中唯一的生產者，其密度極大，使湖水能見度降低。某種動物(B)是該湖泊中唯一的消費者?；卮鹣铝袉栴}：
(1)該湖泊水體中A種群密度極大的可能原因是____________________________
________________________________(答出2點即可)。
(2)畫出該湖泊生態系統能量流動的示意圖。
(3)假設該湖泊中引入一種僅以A為食的動物(C)后，C種群能夠迅速壯大，則C和B的種間關系是________。
解析：(1)藍藻(A)種群密度極大的原因可能是水體富營養化，沒有其他生產者的競爭，捕食者數量少等。(2)流入某一營養級(最高營養級除外)的能量有三個去向：通過呼吸作用散失、被分解者分解利用、流向下一營養級。最高營養級的能量去向不包括流向下一營養級，由此可畫出該湖泊生態系統能量流動的示意圖，具體見答案。(3)競爭是指兩種或兩種以上生物相互爭奪資源和空間等。競爭的結果常表現為相互抑制，有時表現為一方占優勢，另一方處于劣勢甚至滅亡。由于B以藍藻(A)為食，C僅以A為食，且該湖泊中引入動物(C)后，C種群能夠迅速壯大，說明該湖泊中缺乏C種群的天敵，即B不能捕食C，故C和B的種間關系為競爭。
答案：(1)水體富營養化，沒有其他生產者的競爭
(3)競爭
2．(2018·江蘇高考)某城市河流由于生活污水和工業廢水的排入，水質逐漸惡化。經過治理后，河水又恢復了清澈。圖1表示該河流的能量金字塔(甲、乙、丙為3種魚，丁為1種水鳥，甲不攝食藻類，箭頭指示能量流動方向)，圖2表示部分能量流動關系(圖中數字表示同化的能量)。請回答下列問題：
(1)圖1所示食物網中，遺漏了一條能量流動途徑，該條途徑是__________________。
(2)圖1所示食物網中，次級消費者是________，丁與丙之間的種間關系是______________。
(3)根據圖1分析，除了圖2中已經標出的能量去向之外，乙的能量去向還有________________________________________________________________________。
(4)結合圖2分析，圖1所示食物網中第一營養級到第二營養級能量的傳遞效率________(在“大于”“小于”或“等于”中選擇)7.6%。
(5)經檢測，水體中含有某種可被生物富集的農藥，推測此農藥含量最高的物種是________。
(6)從生態學角度解釋，污染物排放導致水質惡化的主要原因是________________________________________________________________________。
解析：(1)根據題中信息可知，甲不攝食藻類，水草、藻類是第一營養級，甲、乙是第二營養級，丁是第三、第四營養級，甲和丁未體現出食物聯系，所以還可能有的一條食物鏈是水草→甲→丁。(2)圖1中丙、丁都可以作為第三營養級即次級消費者。丁捕食丙，且丙、丁都捕食乙，所以丁與丙之間的種間關系是捕食和競爭。(3)圖1中乙可以被丙和丁捕食，所以乙的能量去向除了流向分解者和丁之外，還可以傳遞給丙以及通過自身呼吸作用以熱能形式散失。(4)根據圖2可知，第一營養級到乙的能量傳遞效率是1 900/25 000×100%＝7.6%，但是因為第二營養級包括乙和其他魚類，再加上其他魚類的能量，第一營養級到第二營養級的能量傳遞效率大于7.6%。(5)有些農藥不易被分解，營養級級別越高的生物，其體內積累的農藥越多，因此體內農藥含量最高的物種是丁。(6)生態系統的自我調節能力是有一定限度的，如果污染物排放超過該限度，生態系統的穩態就會遭到破壞。
答案：(1)水草→甲→丁　(2)丙和丁　捕食和競爭
(3)傳遞給丙、自身呼吸作用以熱能形式散失　(4)大于
(5)丁　(6)河流生態系統自我調節(自我修復)能力有限
[強知能·補欠缺]
1．能量流經第二、第三……營養級的過程分析
圖示
分析 ①攝入量(a)＝同化量(b)＋糞便量(c) ②同化量(b)＝攝入量(a)－糞便量(c) ＝呼吸消耗量(d)＋凈同化量(e) ＝呼吸消耗量(d)＋流入下一營養級(g)＋被分解者利用(f) ③凈同化量(e)＝同化量(b)－呼吸消耗量(d) ＝流入下一營養級(g)＋被分解者利用(f)
能量傳遞效率的計算公式 能量傳遞
效率＝×100%＝(10%～20%)
在解決有關能量傳遞的計算問題時，首先要確定相關的食物鏈，理清生物在營養級上的差別，能量傳遞效率為10%～20%。解題時注意題目中是否有“最多”“最少”“至少”等特殊的字眼，從而確定使用10%或20%來解題
2．流入某一營養級能量的來源和去路
除最高營養級外，能量流經每個營養級所發生的變化基本相同。圖示如下：
3．生態系統中能量流動的分析方法
(1)定量不定時分析：流入某一營養級的一定量的能量在足夠長的時間內的去路有三條：①自身呼吸消耗；②流入下一營養級(最高營養級除外)；③被分解者分解利用。但這一定量的能量不管如何傳遞，最終都以熱能形式從生物群落中散失；生產者源源不斷地固定太陽能，才能保證生態系統能量流動的正常進行。
(2)定量定時分析：流入某一營養級的一定量的能量在一定時間內的去路可有四條：①自身呼吸消耗；②流入下一營養級(最高營養級除外)；③被分解者分解利用；④未利用，即未被自身呼吸消耗，也未被下一營養級和分解者利用，如果是以年為單位研究，這部分的能量將保留到下一年。但從長遠來看，“未利用”的能量最終會被自身呼吸消耗、流入下一營養級或被分解者利用。
[練題點·全過關]
1．下圖為桑基魚塘農業生態系統的能量流動圖解，圖中字母代表能量，相關說法正確的是(　　)
A．圖中用于桑樹生長發育繁殖的能量是a
B．圖中未利用的能量是指蠶糞便中的能量
C．第一、二營養級間的能量傳遞效率用(e＋f＋g＋h)/a表示
D．?；~塘具有較強的穩定性，不存在負反饋調節
解析：選C　圖中用于桑樹生長、發育和繁殖的能量是c；圖中未利用的能量是指桑樹同化的能量減去呼吸消耗的能量、流向蠶的能量及被分解者利用的能量；蠶同化的能量為e＋f＋g＋h，所以第一、二營養級間的能量傳遞效率＝(e＋f＋g＋h)/a；?；~塘動植物種類少，穩定性較低，但也存在負反饋調節。
2．(2020·海南高考)在生態系統中，植物所固定的太陽能或所制造的有機物質稱為初級生產量，其中一部分用于自身的呼吸消耗，余下部分稱為凈初級生產量。下表為4個生態系統的研究實例。下列有關敘述錯誤的是(　　)
類別 玉米地 荒地 湖泊Ⅰ 湖泊Ⅱ
太陽能利用率(初級生產量/入射太陽能) 1.6% 1.2% 0.4% 0.1%
呼吸消耗率(呼吸消耗/初級生產量) 23.4% 15.1% 22.3% 21.0%
凈初級生產效率(凈初級生產量/初級生產量) 76.6% 84.9% 77.7% 79.0%
A．與玉米地相比，荒地的太陽能利用率低，凈初級生產效率也低
B．若入射太陽能相同，上述4個生態系統中，制造有機物質最多的是玉米地
C．兩個湖泊中植物的呼吸消耗率與玉米地的大致相等，但明顯高于荒地
D．兩個湖泊的太陽能利用率低，與太陽光穿過水層時損失了部分能量有關
解析：選A　據表格分析可知，玉米地的太陽能利用率為1.6%，凈初級生產效率為76.6%，荒地的太陽能利用率和凈初級生產效率分別為1.2%和84.9%，荒地的太陽能利用率低于玉米地的，凈初級生產效率高于玉米地的，A錯誤；在題中4個生態系統中，玉米地的太陽能利用率最高，若入射太陽能相同，則玉米地初級生產量最大，制造的有機物質最多，B正確；兩個湖泊中植物的呼吸消耗率分別為22.3%和21.0%，與玉米地的呼吸消耗率(23.4%)大致相等，但明顯高于荒地的呼吸消耗率(15.1%)，C正確；與玉米地和荒地相比，兩個湖泊的太陽能利用率低，這與太陽光穿過水層時損失了部分能量有關，D正確。
科學思維——用演繹推理法解答能量傳遞效率的相關問題
能量流動計算類題目的主要考查形式有兩大類，一是通過食物鏈(食物網)的展示，求某一條食物鏈的能量傳遞效率最大值或最小值的計算；二是通過提供食物網中某營養級的食物配比，求某一營養級的最值問題。解答此類問題時要注意理清每條食物鏈，然后再計算。
1．沒有限制能量來源或分配比例的計算
[典例]　在如圖所示食物網中，鷹要增加20 g體重，最多消耗植物______g，最少消耗植物______g。
[解析]　最多消耗應選取最長食物鏈，能量傳遞效率按10%計算；最少消耗應選取最短食物鏈，能量傳遞效率按20%計算。
[答案]　20 000　500
在沒有限制能量來源或能量分配比例，當求最多或最小需求量時，按下表規律進行計算。
知低營養級求高營養級 知高營養級求低營養級
獲能量最多 選最短食物鏈按×20%計算 需最多能量 選最長食物鏈按÷10%計算
獲能量最少 選最長食物鏈按×10%計算 需最少能量 選最短食物鏈按÷20%計算
[素養訓練]
1．如表所示是能量流經某種植食性動物時的情況，下列說法正確的是(　　)
項目 攝食量 糞便量 呼吸消耗量 用于生長發育和繁殖的能量
能量/ [J/(cm2·a)] 530 330 X 110
A．X表示的能量為200 J/(cm2·a)
B．流向第三營養級生物的能量至多為40 J/(cm2·a)
C．該植食性動物同化的能量中有20%通過呼吸作用散失掉
D．表中四個量之間沒有一定的數量關系
解析：選B　同化量＝攝入量－糞便量＝530－330＝200[J/(cm2·a)]，同化量有兩個去向，即同化量＝呼吸消耗量＋生物用于生長發育和繁殖的能量，即200＝X＋110，因此，X表示的能量為90 J/(cm2·a)，A錯誤；流經某種植食性動物(第二營養級)的能量為200 J/(cm2·a)，按最高的傳遞效率20%來計算，則流向第三營養級的能量至多為200×20%＝40[J/(cm2·a)]，B正確；該植食性動物同化的能量通過呼吸作用散失的百分比是90÷200×100%＝45%，C錯誤；表中四個量之間有一定的數量關系，D錯誤。
2．下圖所示的食物網中，若人的體重增加1 kg，最少消耗水藻________kg，最多消耗水藻________kg。
解析：能量在相鄰兩個營養級間的傳遞效率一般是10%～20%。求最少消耗水藻時，選最短的食物鏈，即水藻→小魚→人，傳遞效率按20%計算，設最少消耗水藻為x，則x×20%×20%＝1，解得x＝25(kg)；求最多消耗水藻時，選最長的食物鏈，即水藻→水蚤→蝦→小魚→大魚→人，傳遞效率按10%計算，設最多消耗水藻為y，則y×10%×10%×10%×10%×10%＝1，y＝105(kg)。
答案：25　105
3．三江源自然保護區位于青藏高原腹地，是世界高海拔地區生物多樣性最集中、生態最敏感的地區。高原鼠兔是保護區內的重要物種之一，如圖是與高原鼠兔有關的部分食物網。請分析回答：
(1)為調查高原鼠兔種群密度，研究者在1公頃的范圍內，第一次捕獲并標記600只；第二次捕獲500只，其中有標記的有150只，則該種群密度約為________只/公頃。上述調查方法稱為____________。
(2)該食物網中有____條食物鏈，鷹獲得能量最少的食物鏈是____________________________________。若鷹要增加1 kg體重，至少需要消耗草____kg。
(3)若去除鼬，則草原容納鷹的數量會________(填“增加”“減少”或“不變”)。
解析：(1)鼠兔的活動能力強，活動范圍廣，應該采用標志重捕法調查其種群密度；根據標志重捕法計算公式：種群中個體數(N)÷標記總數＝重捕總數÷重捕中被標記的個體數，即N∶600＝500∶150，解得N＝2 000(只)。(2)分析題圖可知，該食物網中有5條食物鏈；能量流動的特點是單向流動、逐級遞減，因此鷹獲得能量最少的食物鏈是草→昆蟲→高原鼠兔→鼬→鷹。已知高營養級的能量，求低營養級能量時，若求所需最少能量，應選最短食物鏈，并按÷20%計算。若鷹要增加1 kg體重，至少(選最短食物鏈“草→高原鼠兔→鷹”)需要消耗草1÷20%÷20%＝25(kg)。(3)若去除鼬，則鷹的營養級降低，其獲得的能量增加，因此草原容納鷹的數量會增加。
答案：(1)2 000　標志重捕法　(2)5　草→昆蟲→高原鼠兔→鼬→鷹　25　(3)增加
2．限制能量來源或分配比例的計算
[典例]　若某草原生態系統只存在右面的食物關系，嘗試完成以下問題：
(1)假如貓頭鷹的食物有2/5來自兔，2/5來自鼠，1/5來自蛇，那么，貓頭鷹若要增加20 g體重，最少需要消耗的植物為________。
(2)假如植物有2/5被兔所食，有3/5被鼠所食；鼠有2/3直接被貓頭鷹捕食，有1/3被蛇捕食后流入貓頭鷹體內。那么，貓頭鷹若要增加20 g體重，最少需要消耗的植物為________。(精確到個位數)
[解析]　(1)在生態系統中，能量傳遞效率為20%時，能量在流動過程中損失最小，可消耗最少的植物，為最高營養級提供最多的能量。因此，若計算使貓頭鷹增加20 g體重至少消耗的植物質量，則能量按20%傳遞。設貓頭鷹從不同食物鏈消耗的植物分別為a、b、c，可寫出：
食物鏈①
食物鏈② 植物鼠貓頭鷹 　b　　　　20×2/5 g
食物鏈③ 植物鼠蛇貓頭鷹 　c　　　　　　　　20×1/5 g
　　
列方程式得：a×20%×20%＝20×2/5，b×20%×20%＝20×2/5，c×20%×20%×20%＝20×1/5。解得：a＝200(g)、b＝200(g)、c＝500(g)，a＋b＋c＝900(g)。(2)設貓頭鷹從三條食物鏈中獲得的能量依次為e、f、g，植物固定的總能量為h。根據題意，可繪圖如下：
食物鏈① 植物兔貓頭鷹 2/5h　　　　　　e　　
食物鏈② 植物鼠貓頭鷹 (3/5)×(2/3)h　f
食物鏈③ 　植物鼠蛇貓頭鷹 　(3/5)×(1/3)h　　　　g
列方程式得：2/5h×20%×20%＝e，(3/5)×(2/3)h×20%×20%＝f，(3/5)×(1/3)h×20%×20%×20%＝g，e＋f＋g＝20(g)。解得：h≈595(g)。
[答案]　(1)900 g　(2)595 g
(1)限制能量來源或能量分配比例，當求最多需求量時，在限制范圍內的所有食物鏈中按最低能量傳遞效率計算；當求最少需求量時，在限制范圍內的所有食物鏈中按最高能量傳遞效率計算。
(2)計算時注意當限制能量來源比例時，由高營養級向低營養級逐級遞推。當限制能量分配比例時，假設出低營養級的需求量，由低營養級向高營養級逐級遞推。同時要注意分配比例。
[素養訓練]
1．有一食物網如下圖所示。如果能量傳遞效率為10%，各條食物鏈傳遞到庚的能量相等，則庚增加1 kJ的能量，丙最少含多少能量(　　)
A．550 kJ　　　　　　　　 B．500 kJ
C．400 kJ D．100 kJ
解析：選A　分析題圖可知，由丙到庚有2條食物鏈。經食物鏈丙→丁→己→庚傳遞到庚的能量為0.5 kJ，則需要丙0.5÷(10%)3＝500(kJ)；經食物鏈丙→戊→庚傳遞到庚的能量為0.5 kJ，則需要丙0.5÷(10%)2＝50(kJ)，即丙最少含500＋50＝550(kJ)的能量。
2.右圖所示是某生態系統的食物網，若E種群的總能量為5.8×109 kJ，B種群的總能量為1.6×108 kJ，從理論上分析，A種群獲得的總能量最多是________ kJ。
解析：E處于第一營養級，而B、C、D都處于第二營養級，最多獲得能量按最大的傳遞效率20%計算，E傳遞給B、C、D的能量共有5.8×109×20%＝1.16×109(kJ)，C和D獲得的能量為1.16×109－1.6×108＝1×109(kJ)，故A最多獲得1×109×20%＝2×108(kJ)的能量。
答案：2×108
題型二　能量傳遞效率的有關“定值”計算
[典例]　如圖所示的食物網中，戊的食物有1/2來自乙，1/4來自丙，1/4來自丁，且能量從生產者到消費者的傳遞效率為10%，從消費者到消費者的能量傳遞效率為20%。若戊體重增加20 g，需要消耗植物(　　)
A．1 125 g B．1 600 g
C．2 000 g D．6 500 g
[解析]　甲為生產者，戊共有以下食物鏈：①甲→乙→戊，戊增加20×1/2＝10(g)，需要乙10÷20%＝50(g)，需要甲50÷10%＝500(g)；②甲→丙→戊，戊增加20×1/4＝5(g)，需要丙5÷20%＝25(g)，需要甲25÷10%＝250(g)；③甲→丙→丁→戊，戊增加20×1/4＝5(g)，需要丁5÷20%＝25(g)，需要丙25÷20%＝125(g)，需要甲125÷10%＝1 250(g)，故共需要甲500＋250＋1 250＝2 000(g)。
[答案]　C
有關能量傳遞效率的定值計算方法
(1)已確定營養級間能量傳遞效率的，不能按“最值法”計算，而需按具體數值計數。例如，在食物鏈A→B→C→D中，能量傳遞效率分別為a%、b%、c%，若A的能量為M，則D獲得的能量為M×a%×b%×c%。
(2)如果是在食物網中，某一營養級同時從上一營養級多種生物獲得能量，且各途徑所獲得的生物量比例確定，則按照各單獨的食物鏈進行計算后合并。
[素養訓練]
1.(2021·衡陽調研)右圖所示的食物網中，如果每個營養級能量傳遞效率均為20%，且下一營養級從上一營養級各種生物中獲得的能量相等?；⒁@得1 kJ能量，則需要消耗草的能量為(　　)
A．150 kJ B．125 kJ
C．100 kJ D．75 kJ
解析：選D　每個營養級能量傳遞效率均為20%，且下一營養級從上一營養級各種生物中獲得的能量相等，在食物鏈草→兔→狐→虎中，需要消耗的草的能量為1×1/2÷20%÷20%÷20%＝62.5(kJ)；在食物鏈草→羊→虎中，需要消耗的草的能量為1×1/2÷20%÷20%＝12.5(kJ)。故需要消耗的草的能量為62.5＋12.5＝75(kJ)。
2．(2021·泉州測評)某生態系統總面積為500 km2，假設該生態系統的食物關系如圖所示，已知該兔群的K值為10 000只。下列有關說法錯誤的是(　　)
A．調查發現此生態系統中該兔種群數量為3 600只，則該生態系統中兔的種群密度為7.2只/km2
B．該生態系統中的細菌和真菌都屬于分解者，它們在碳循環中的作用是將有機物分解成無機物
C．該食物網中共有三條食物鏈，其中鷹占有三個營養級，既是次級消費者，也是三級、四級消費者
D．假設鷹從每條食物鏈獲得能量一樣多，該生態系統中能量的傳遞效率均為10%，鷹要同化3千焦耳的能量，需要綠色植物固定11 100千焦耳的太陽能
解析：選B　調查發現此生態系統中該兔種群數量為3 600只，生態系統的面積為500 km2，則該生態系統中兔的種群密度為3 600÷500＝7.2(只/km2)，A正確；該生態系統中的細菌不一定是分解者，可能是生產者，若為分解者，則它們在碳循環中的作用是將有機物分解成無機物，B錯誤；該食物網中共有三條食物鏈，其中鷹占有三個營養級，既是次級消費者，也是三級、四級消費者，C正確；假設鷹從每條食物鏈獲得能量一樣多，該生態系統中能量的傳遞效率均為10%，鷹要同化3千焦耳的能量，需要綠色植物固定1×10×10＋1×10×10×10＋1×10×10×10×10＝11 100千焦耳的太陽能，D正確。
[典例]　回答以下有關能量計算的問題：
(1)若人類獲取植物性食物與動物性食物的比例是1∶1，將此食物結構改為4∶1，能量流動效率按10%計算，則調整后可供養的人口是前者的________倍。
(2)若植物向動物及向人提供的能量比例由1∶1調整為1∶4，能量流動效率按10%計算，則調整后供養的人口是前者的________倍。
[解析]　(1)若人類獲取植物性食物與動物性食物的比例是1∶1，如下左圖，共需植物性食物的相對值為55；如果動物性食物與植物性食物的比例是1∶4，則共需植物性食物的相對值是28(如下右圖)。前者對食物的消耗量是后者的1.96倍，這也就說明后者可供養的人數是前者的1.96倍。
(2)設植物能量為M，則調整前，人所得能量為M××10%＋M××(10%)2＝＋＝，調整后人所得能量為M××10%＋M××(10%)2＝＋＝，則調整后∶調整前比值為/≈1.49，即調整后供養的人口是調整前的1.49倍。
[答案]　(1)1.96　(2)1.49　
在具體計算時務必先澄清分配比例，再確定求解中應“順推(用乘法)”還是“逆推(用除法)”，以右圖食物網為例：
(1)若已知“植物同化量(A)”，并告知其“傳向動物與直接傳向人比例由1∶1調整為1∶2”，求解人最多增重變化(M)，計算時宜“順推(用乘法)”
調整前 A××＋A××2＝M1
調整后 A××＋A××2＝M2
　
(2)若已知“人同化量(M )”并告知人的食物來源“素食、肉食由1∶1調整為2∶1”，求解最少需要植物量(A)，計算時應“逆推(用除法)”
調整前 調整后
＋＝A1 ＋＝A2
[素養訓練]
某生態系統中存在如圖所示的食物網，如將丙的食物比例由甲∶乙＝1∶1調整為2∶1，能量傳遞效率按10%計算，該生態系統能承載丙的數量是原來的(　　)
A．1.375倍　　　　　　　　 B．1.875倍
C．1.273倍 D．0.575倍
解析：選A　由于生產者沒有改變，所以流向該生態系統的總能量沒有變化，設丙原來的能量為a，則需要甲提供的能量為1/2a×10×10＋1/2a×10；改變食物比例后丙的能量設為b，則需要甲提供的能量為2/3b×10＋1/3b×10×10，根據題意可得：1/2a×10×10＋1/2a×10＝2/3b×10＋1/3b×10×10，b/a＝1.375。
題型四　具有人工能量輸入的計算
[典例]　如圖是某人工魚塘生態系統能量流動過程中部分環節涉及的能量值[單位為103 kJ/(m2·a)]，請回答有關問題：
(1)圖中A代表的生理過程是________。
(2)第二營養級到第三營養級的能量傳遞效率是________，第一營養級到第二營養級的傳遞效率是________。
(3)流入該生態系統的總能量是________kJ/(m2·a)。
[解析]　每一營養級(最高營養級除外)的能量去向包括流向下一營養級、被分解者分解及呼吸作用中以熱能形式散失三個途徑。因此，圖中A代表的是各種生物的呼吸作用。肉食性動物從植食性動物獲得的且同化的能量＝5.1＋2.1＋0.25＋0.05－5＝2.5×103 [kJ/(m2·a)]，植食性動物的同化量＝2.5＋4＋9＋0.5＝16×103 [kJ/(m2·a)]，因此第二營養級到第三營養級的能量傳遞效率＝2.5/16×100%＝15.625%。該生態系統中能量的來源有兩個：生產者固定的能量和有機物輸入，生產者固定的總能量＝96×103＋14×103(流入植食性動物的能量)＝110×103 [kJ/(m2·a)]。第一營養級到第二營養級的能量傳遞效率為14/110×100%＝12.7%。流入該生態系統的總能量為110×103＋7×103＝1.17×105[kJ/(m2·a)]。
[答案]　(1)呼吸作用　(2)15.625%　12.7%
(3)1.17×105
人為輸入到某一營養級的能量是該營養級同化量的一部分，但卻不是從上一營養級流入的能量，在求算該營養級與上一營養級間的傳遞效率時則不考慮人工輸入的能量；而在求算該營養級與下一營養級間的傳遞效率時，則考慮人工輸入的能量。
[素養訓練]
如圖為地震毀損的某自然保護區人為干預下恢復過程的能量流動圖[單位為103 kJ/(m2·a)]。下列說法錯誤的是(　　)
A．流經城市生態系統的總能量包括了城市生態系統中的生產者固定的太陽能以及從外圍的農田生態系統等補償輸入的能量
B．計算可知，肉食動物需補償輸入的能量值為5×103 kJ/(m2·a)
C．流經該生態系統的總能量是1.29×105 kJ/(m2·a)
D．在人為干預下，能量在第一營養級到第二營養級之間傳遞效率為14.6%
解析：選D　城市生態系統雖然是人為建立的，但還是要依賴自然系統，其能量輸入除生產者固定的太陽能外還有外圍的其他系統補償輸入的能量，才能維持平衡。肉食動物同化量為16－4－9－0.5＝2.5，所以補償輸入量為(2.1＋5.1＋0.05＋0.25)－2.5＝5。流經該生態系統的總能量為23＋70＋3＋14＋2＋5＋12＝129。能量在第一營養級到第二營養級之間傳遞效率為14/(23＋70＋3＋14)×100%＝12.7%。[注：以上計算單位均為103 kJ/(m2·a)]
一、選擇題
1．在美國西海岸的一個基巖質海岸的潮間帶棲息著藤壺、貽貝、帽貝和石鱉等幾種動物，這些動物被海星所捕食?？茖W家將海星從實驗小區中移除一段時間后，調查小區中被捕食物種的數量，由15種迅速下降到8種，同時發現藤壺和貽貝種群數量明顯增加。相關敘述錯誤的是(　　)
A．小區中藤壺、貽貝、帽貝和石鱉等動物構成一個生物群落
B．海星可以位于第三營養級
C．海星移除后，小區物種數量下降的原因是被捕食者之間競爭加劇
D．實驗結果說明捕食者的存在有利于維持生態系統物種多樣性
解析：選A　小區中所有的生物構成一個生物群落，A錯誤；貽貝等動物可以屬于初級消費者，海星以這些動物為食，海星可以位于第三營養級，B正確；海星移除后，由于被捕食者數量增加，種間競爭加劇，導致部分物種被淘汰，物種數量下降，C正確；通過海星的捕食可以調節被捕食者之間的關系，有利于維持生態系統物種多樣性，D正確。
2．(2019·全國卷Ⅱ)如果食物鏈上各營養級均以生物個體的數量來表示，并以食物鏈起點的生物個體數作底層來繪制數量金字塔，則只有兩個營養級的夏季草原生態系統(假設第一營養級是牧草，第二營養級是羊)和森林生態系統(假設第一營養級是喬木，第二營養級是昆蟲)數量金字塔的形狀最可能是(　　)
A．前者為金字塔形，后者為倒金字塔形
B．前者為倒金字塔形，后者為金字塔形
C．前者為金字塔形，后者為金字塔形
D．前者為倒金字塔形，后者為倒金字塔形
解析：選A　夏季草原生態系統中牧草的數量遠多于羊的數量，該生態系統的數量金字塔呈金字塔形；森林生態系統中喬木的數量遠少于昆蟲的數量，該生態系統的數量金字塔呈倒金字塔形，A正確。
3.如圖表示某生態系統的營養結構，a～e代表各營養級的生物。下列敘述錯誤的是(　　)
A．共有3條食物鏈，a屬于第三營養級
B．各營養級中，所含能量最多的是c
C．若該生態系統的水源受有機磷農藥輕度污染，受害最嚴重的是a
D．圖中的所有生物再加上非生物的物質和能量就構成了一個完整的生態系統
解析：選D　據圖分析，圖中食物鏈有c→b→a、c→e→a、c→d 3條，A正確；能量流動具有逐級遞減的特點，所以第一營養級生物c含有的能量最多，B正確；若該生態系統的水源受有機磷農藥輕度污染，由于食物鏈的富集作用，受害最嚴重的是a，C正確；生態系統的組成成分包括生產者、消費者、分解者、非生物的物質和能量，而圖中只含有生產者和消費者，D錯誤。
4．(2020·浙江選考)下列關于生態系統能量流動的敘述，正確的是(　　)
A．營養級數量越多，相鄰營養級之間的能量傳遞效率就越低
B．呼吸消耗量在同化量中所占比例越少，生物量增加就越多
C．生產者的凈初級生產量越大，各級消費者的體型就越大
D．營養級所處的位置越高，該營養級所具有的總能量就越多
解析：選B　相鄰營養級之間的能量傳遞效率的高低與營養級數量無關， A錯誤；凈生產量＝同化量－呼吸消耗量，生物量實際是凈生產量在某一調查時刻前的積累量，所以，呼吸消耗量在同化量中所占比例越少，生物量增加就越多，B正確；生產者的凈初級生產量越大，各級消費者的體型不一定越大，C錯誤；食物鏈越長，在能量流動中損失的能量就越多，所以營養級所處的位置越高，該營養級所具有的總能量就越少，D錯誤。
5．下列有關農田生態系統結構與功能的敘述中，正確的是(　　)
A．非生物的物質和能量、生產者、消費者和分解者組成了農田生態系統的結構
B．除去田間雜草，有利于實現該生態系統中能量的多級利用
C．增施農家肥能提高作物產量，是因為其促進了該生態系統中物質和能量的循環利用
D．防治農業害蟲，使能量盡量流向對人類最有益的部分
解析：選D　生態系統的結構包括生態系統的組成成分、食物鏈和食物網，其中生態系統的組成成分包括非生物的物質和能量、生產者、消費者、分解者，A錯誤；農田中除去雜草，使能量盡可能多地流向對人類最有益的部分，沒有實現能量的多級利用，B錯誤；能量不能循環利用，只能單向流動，C錯誤；除去農田中的害蟲，是為了調整該生態系統中的能量流動關系，使能量盡可能多地流向對人類最有益的部分，D正確。
6．(2021年1月新高考8省聯考·廣東卷)1942年，美國生態學家林德曼對賽達伯格湖的能量流動分析，是生態系統能量流動定量研究的開創性工作。下圖是賽達伯格湖的能量流動圖解(圖中數字為能量數值，單位是J·cm－2·a－1)。下列關于該生態系統能量利用和傳遞特征的敘述，錯誤的是(　　)
A．太陽能被生態系統固定的效率小于0.1%
B．流經生態系統的總能量為464.6 J·cm－2·a－1
C．呼吸作用消耗能量的比例隨營養級的提高而降低
D．相鄰營養級之間的能量傳遞效率范圍是13%～20%
解析：選C　被生態系統固定的能量為464.6 J·cm－2·a－1，太陽輻射總量為497 693.2 J·cm－2·a－1，太陽能被生態系統固定的效率為464.6/497 693.2×100%≈0.09%，小于0.1%，A正確；生產者所固定下來的太陽能，就是流經該生態系統的總能量，因此流經生態系統的總能量為464.6 J·cm－2·a－1，B正確；第一營養級呼吸作用消耗能量的比例為96.3/464.6×100%≈20.7%，第二營養級呼吸作用消耗能量的比例為18.8/62.8×100%≈29.9%，第三營養級呼吸作用消耗能量的比例為7.5/12.6×100%≈59.5%，則呼吸作用消耗能量的比例隨營養級的提高而提高，C錯誤；能量傳遞效率是相鄰兩個營養級同化量之比，第一營養級到第二營養級能量傳遞效率約為13.5%，第二營養級到第三營養級能量傳遞效率約為20.1%，相鄰營養級之間的能量傳遞效率范圍是13%～20%，D正確。
7．科學家對生活在某生態系統的一個蜘蛛種群的能量進行定量分析，得出了能量流經這種肉食動物的有關數據(能量以種群的質量表示)，如圖所示。下列敘述錯誤的是(　　)
A．在食物鏈中，蜘蛛至少位于第三營養級
B．蜘蛛吃下的未被同化的能量屬于上一營養級同化量中的一部分
C．圖中X代表用于蜘蛛生長、發育和繁殖的能量
D．根據圖中的數據可以計算出獵物種群與蜘蛛間的能量傳遞效率
解析：選D　蜘蛛是肉食動物，在食物鏈中，至少位于第三營養級，A正確；未同化的能量屬于上一營養級同化量的一部分，B正確；同化的能量一部分用于生長、發育和繁殖，還有一部分被呼吸代謝消耗，C正確；分析圖示，并不知道上一營養級的同化量，因此不能計算能量的傳遞效率，D錯誤。
8.某地土壤和水體中鎘超標，鎘進入生態系統后蓄積在動物肝、腎中引發“痛痛病”。某生態系統有甲、乙、丙、丁四個營養級，在某一時間測得所含鎘的相對濃度如圖所示。下列相關敘述中，正確的是(　　)
A．當地人預防“痛痛病”要少吃動物肝、腎等內臟
B．丙營養級所含能量最多
C．該生態系統肯定沒有分解者
D．四個營養級所同化的能量值的關系可表示為：丁<甲＋乙＋丙
解析：選A　營養級越高，富集作用越強。由題意可知，鎘進入生態系統后蓄積在動物肝、腎中引發“痛痛病”，所以人類要預防該病，應少吃動物肝、腎等內臟，A正確；丙所含鎘濃度最高，說明其營養級最高，而能量是單向流動、逐級遞減的，丙營養級所含能量最少，B錯誤；任何一個生態系統都必須有分解者，C錯誤；四個營養級所同化的能量值的關系可表示為丁>甲＋乙＋丙，D錯誤。
9．如圖表示某池塘生態系統中飼養草魚時的能量流動過程示意圖，a～i表示能量值，關于該過程的敘述正確的是(　　)
A．流經該生態系統的總能量為a
B．第一、二營養級之間的能量傳遞效率為(g＋h)/a
C．第一、二營養級之間的能量傳遞效率為h/b
D．可通過投放消化酶提高第一、二營養級之間的能量傳遞效率
解析：選D　流經該生態系統的總能量是生產者所固定的太陽能加上人工輸入的能量，A錯誤；第一營養級的同化量是a，第二營養級的同化量為h，故第一、二營養級之間的能量傳遞效率為h/a，B、C錯誤；投放消化酶可提高動物的消化吸收量，從而提高從第一營養級到第二營養級的能量傳遞效率，D正確。
10．如表所示為有機物從植物傳遞到植食動物鱗翅目幼蟲過程中部分能量流動的情況，根據表中數據不能得出的結論是(　　)
項目 被鱗翅目幼蟲吃掉的植物 鱗翅目幼蟲糞便含有的能量 鱗翅目幼蟲呼吸消耗的能量 用于鱗翅目幼蟲生長的能量
能量(J) 419.00 209.50 146.65 62.85
A．鱗翅目幼蟲的同化量為209.50 J
B．食物中的能量只有15%用于幼蟲自身的生長
C．鱗翅目幼蟲從第一營養級獲取的能量有一部分以熱能的形式散失，因此能量在生態系統中的流動是不可循環的
D．能量由植物傳遞到植食動物鱗翅目幼蟲的效率為50%
解析：選D　鱗翅目幼蟲的同化量＝攝入量－糞便量＝419.00－209.50＝209.50(J)，A正確。用于幼蟲自身生長的能量＝209.50－146.65＝62.85(J)，占食物中的能量比例為62.85/419.00＝0.15，B正確。鱗翅目幼蟲從第一營養級獲取的能量有一部分以熱能的形式散失，因此能量在生態系統中的流動是不可循環的，即能量單向流動，C正確。由于不知道植物固定的太陽能有多少，因此無法計算能量由植物傳遞到植食動物鱗翅目幼蟲的效率，而且能量傳遞效率一般為10%～20%，D錯誤。
二、非選擇題
11．生態環境的改變與生態農業有關。“桑基魚塘”是我國古代發展的簡單的生態農業生產方式：桑葉喂蠶，蠶沙(蠶糞)養魚，魚塘泥肥桑，在桑、蠶、魚之間形成良性循環?；卮鹣铝袉栴}：
(1)蠶攝食桑葉后，桑葉中的能量去向：一是____________，二是________________，其中前者除用于呼吸消耗以熱能形式散失外，其余用于______________________。有同學認為“魚塘泥肥?！钡牡览硎囚~塘泥中含有大量的有機物和能量可以被桑樹直接吸收利用，你認為這種說法對嗎？__________。請簡述理由_________________________________________
____________________________________。
(2)某興趣小組對某地桑基魚塘的能量流動進行了調查，調查結果如下表，能量單位：J/(cm2·a)。
同化能量 呼吸消耗 分解者利用
桑 7.5×105 4.25×105 2.84×105
蠶 2.25×104 1.3×104 5.5×103
魚 1.8×104 1.1×104 1.4×103
根據上述調查結果分析，能量流動逐級遞減的原因是生物同化的能量大部分用于自身呼吸消耗，還有一部分因未被吸收而被________利用。從提高經濟效益和維持生態平衡的角度分析，該生態系統需改進的做法是______________________________________________
________________________。
解析：(1)蠶攝食桑葉后，桑葉中的能量大部分被蠶吸收同化，少部分以糞便形式排出，被蠶同化的能量除用于呼吸消耗以熱能形式散失外，其余用于生長發育和繁殖；植物不能直接利用有機物，魚塘泥中的有機物被分解為無機物后被桑吸收利用，同時能量以熱能形式散失，散失的熱能不能被利用。(2)根據調查結果分析，能量流動逐級遞減的原因是生物同化的能量大部分用于自身呼吸消耗，還有一部分被分解者利用。從提高經濟效益和維持生態平衡的角度分析，該生態系統需適量增加蠶和魚的養殖量。
答案：(1)被蠶吸收同化　隨蠶的糞便排出　生長發育和繁殖　不對　植物不能直接利用有機物，魚塘泥中的有機物被分解為無機物后被桑吸收利用，同時能量以熱能形式散失，植物不能利用熱能　(2)分解者　適量增加蠶和魚的養殖量
12．如圖是某天然湖泊中能量流動的簡圖(單位：×103 kJ)。請回答下列問題：
(1)該湖泊的不同水層分布不同的生物，這屬于群落的________結構，該結構的意義是________________________________________________________________________。
(2)浮游植物等生產者在該湖泊生態系統中的功能主要是__________________________________。
(3)由圖可知，能量由第二營養級到第三營養級的傳遞效率是________。已知每一營養級的生物都有部分能量未被利用，若由第一營養級到第二營養級的能量傳遞效率為20%，則浮游植物中未被利用的能量是________kJ。
(4)與天然湖泊相比，人工養殖的高產魚塘中，魚類所同化的能量可能大于生產者固定的能量，分析其原因是__________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)湖泊的不同水層分布不同的生物，這是群落在垂直方向上具有的分層現象的體現，屬于群落的垂直結構。群落中植物的垂直結構明顯提高了植物利用陽光等環境資源的能力，而植物的垂直結構又為動物創造了多種多樣的棲息空間和食物條件，因此垂直結構的意義在于充分利用空間和資源。(2)浮游植物等生產者可以通過光合作用固定太陽能，合成有機物。(3)分析圖示可知：第二營養級即浮游動物的同化量為160×103 kJ，第三營養級的同化量為30×103 kJ，因此能量由第二營養級到第三營養級的傳遞效率＝(第三營養級的同化量÷第二營養級的同化量)×100%＝(30×103)÷(160×103)×100%＝18.75%。若由第一營養級到第二營養級的能量傳遞效率為20%，則浮游植物的同化量＝(160×103)÷20%＝800×103 (kJ)，所以浮游植物中未被利用的能量＝800×103－(200＋420＋160)×103＝2×104 (kJ)。(4)與天然湖泊相比，人工養殖的高產魚塘中，生產者較少，需適時不斷投放餌料才能獲得持續的產量，即魚類同化的能量大部分來自人工投放的餌料，因此同化的能量可能大于生產者固定的能量。
答案：(1)垂直　充分利用空間和資源　(2)固定太陽能，合成有機物　(3)18.75%　2×104　(4)魚類同化的能量大部分來自人工投放的餌料
13．圖甲是某草原生態系統中碳循環模式圖，圖中A、B、C、D表示生態系統的成分，①②③為特定的生理過程，圖乙表示該系統中部分生物間的食物關系。而圖丙表示該生態系統中三個物種1、2、3的環境容納量和某時刻的實際大小。請據圖分析回答：
(1)該生態系統中每種生物在生長發育過程中不斷地與其他生物進行著信息交流，其作用在于調節生物的________(填“種內”或“種間”)關系，以維持生態系統的穩定。
(2)在圖甲①③過程中碳主要以________形式進行循環。圖乙中的生物對應圖甲中的________(用字母表示)。
(3)圖乙中，若鼠和昆蟲被分解者分解的能量為a，呼吸作用消耗的能量為b，用于自身生長、發育和繁殖等生命活動的能量為c，則圖中第二營養級的同化量可表示為________。
(4)假設蛇從鼠處直接獲得的食物占其食物總量的60%。則蛇增加10 kg，至少需要植物______kg。
(5)從圖丙中可知，________物種的種內斗爭最劇烈，1、2、3三個物種的環境容納量不同是因為______________________________________(從營養級或能量流動角度分析)。
解析：圖甲中，根據A與D之間的雙箭頭和指向A的箭頭最多，可知A是二氧化碳庫，D是生產者，由B、C、D的箭頭關系可知，B是消費者，C是分解者。圖乙食物網中有兩條食物鏈：植物→鼠→蛇；植物→昆蟲→蛙→蛇。圖丙中物種2的種群數量遠高于環境容納量，種內斗爭激烈。(1)生態系統的信息交流功能，可以調節生物的種間關系，以維持生態系統的穩定。(2)圖甲中①③分別表示植物的光合作用和分解者的分解作用，兩個過程中碳主要以CO2的形式進行循環。圖乙中只有生產者和消費者，對應圖甲中的D和B。(3)某一個營養級的同化量＝其用于生長、發育和繁殖的能量＋呼吸散失的能量，因此圖乙中第二營養級的同化量＝b＋c。(4)已知蛇從鼠處直接獲得的食物占其食物總量的60%，則蛇增加10 kg，至少需要植物的質量＝10×60%÷20%÷20%＋10×(1－60%)÷20%÷20%÷20%＝650(kg)。(5)圖丙中物種2的種群數量遠高于環境容納量，種內斗爭最劇烈；1、2、3三個物種的環境容納量不同，是因為三個物種的營養級不同，營養級越高，能量越少，環境容納量越小。
答案：(1)種間　(2)CO2　B、D　(3)b＋c　(4)650
(5)2　1、2、3三個物種的營養級不同，營養級越高，能量越少，環境容納量越小
14．如圖表示某生態系統食物網，表中是食物鏈A→B→C中，各種群一年內能量[單位：109 J/(m2·a)]的同化、利用和傳遞等的統計數據。請分析回答下列問題：
種群 輸入的總能量 生長發育和繁殖的能量 呼吸消耗 傳遞給分解者 傳遞給下一營養級 未被利用的能量
A 65.5 3.0 15.0 41.5
B 15.0 5 0.5 2.5
C 2 0.6 1.4 微量 (不計) 無
(1)研究小組要估算該生態系統中某種雙子葉植物的種群密度，常采取________法；取樣的關鍵是____________。
(2)圖中食物網有________條食物鏈；在整個食物網中，貓頭鷹占有________個營養級；此圖缺少生態系統組成成分中的______________和______________兩種成分。
(3)當看到青草明顯減少時，鳥和田鼠會另覓食地，這體現了信息傳遞在生態系統中的作用是____________________________________________。
(4)由表可知，輸入到種群A的總能量為____________________________，種群B呼吸消耗的能量為__________，能量從種群B到種群C的傳遞效率約為________。
解析：(1)調查雙子葉植物種群密度的常用方法是樣方法，取樣的關鍵是隨機取樣。(2)題圖食物網中有5條食物鏈；在整個食物網中，貓頭鷹占有第三、四、五3個營養級。食物網包括生產者和消費者，缺少生態系統組成成分中的分解者以及非生物的物質和能量兩種成分。(3)當看到青草明顯減少時，鳥和田鼠會另覓食地，這體現了信息傳遞可以調節生物的種間關系，以維持生態系統的穩定。(4)由表可知，輸入的總能量＝生長發育和繁殖的能量＋呼吸消耗的能量，種群A用于生長發育和繁殖的能量＝(3.0＋15.0＋41.5)×109＝5.95×1010[J/(m2·a)]，呼吸消耗的能量＝6.55×1010 J/(m2·a)，所以輸入到種群A的總能量為1.25×1011 J/(m2·a)；種群B呼吸消耗的能量＝(15.0－5)×109＝1.0×1010[J/(m2·a)]；能量從種群B到種群C的傳遞效率＝2/15.0×100%≈13.3%。
答案：(1)樣方　隨機取樣　(2)5　3　分解者　非生物的物質和能量　(3)調節生物的種間關系，以維持生態系統的穩定　(4)1.25×1011 J/(m2·a)　1.0×1010 J/(m2·a)　13.3%

展開更多......

收起↑