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2025浙科版高中生物学选择性必修2
第三节　生态系统中的能量单向递减流动
基础过关练
题组一　生态系统的初级生产量和次级生产量
1.(2023浙江温州阶段练习)初级生产量在生态系统中具有非常重要的作用,被认为是生态系统的基石。下列叙述正确的是(　　)
A.顶极群落的净初级生产量与次级生产者的呼吸消耗量相等
B.初级生产量是指初级消费者所固定的能量或所合成的有机物质
C.总初级生产量减去用于呼吸和繁殖的消耗量即净初级生产量
D.生物的总初级生产量越大则其净初级生产量和生物量也就越大
2.(2024浙江绍兴会稽联盟期末)下列关于生态系统中生产量的叙述,正确的是(　　)
A.顶极群落的总初级生产量与植物呼吸消耗量相等
B.次级生产者就是指各级消费者,不包括分解者
C.恒温动物的净次级生产量与同化量的比值一般低于变温动物
D.海洋面积比陆地大一倍,所以海洋的年净初级生产总量相当于陆地的两倍
题组二　生态系统能量流动的过程、特点及能量金字塔
3.(2023浙江温州期末)下列关于生态系统的说法,错误的是(　　)
A.食物链和食物网是能量流动的渠道
B.一只狼捕食一只兔子,一定获得该兔子10%的能量(有机物)
C.输入第一个营养级的能量一般就是输入该生态系统的总能量
D.任何生态系统都需要不断得到来自系统外的能量补充,以维持生态系统的正常功能
4. 某同学根据某湖泊的能量流动图解,绘制了如图所示的能量金字塔。下列说法正确的是(　　)
A.图中Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ构成一条食物链
B.图中未体现出的生态系统的组成成分是非生物成分
C.由图可知能量流动是逐级递减的
D.该金字塔若表示生物量金字塔,则不会出现倒置情况
5.(易错题)(2023浙江温州新力量联盟期中)如图是赛达伯格湖的能量流动图解[单位:J/(cm2·a)]。据图分析,下列相关叙述正确的是(　　)
A.图中12.5 J/(cm2·a)的能量仅包括了枯枝败叶内的能量
B.植食动物呼吸量与其同化量比值高于肉食动物
C.流经该生态系统的总能量是各个营养级同化量之和
D.第二个营养级到第三个营养级的能量传递效率约为20%
6.(2023浙江山河联盟联考)某湿地生态系统能量流动的定量分析如图所示,其中数据为能量值(J·cm-2·a-1) 。据图分析,下列叙述正确的是(　　)
A.能量从昆虫向食虫鸟的传递效率明显高于食虫鸟向猛禽的传递效率
B.能量的单向流动使得三级消费者同化的能量最少
C.鼠同化的能量除流向猛禽外,其余能量均用于自身呼吸
D.生产者所含能量最多的原因是将太阳能转化为化学能的效率高
7.(2023浙江温州期末)某草地一条经典的食物链由植物→田鼠→鼬构成,科研人员对此食物链能量流动进行了研究分析,其结果如表[单位:J/(hm2·a)]。下列说法错误的是(　　)
植物 固定的太阳能 2.45×1011
田鼠 摄入量 1.05×109
粪便量 3.00×108
呼吸量 7.15×108
鼬 摄入量 2.44×107
粪便量 1.90×106
呼吸量 2.18×107
A.田鼠的同化量是1.05×109 J/(hm2·a),净次级生产量为7.5×109 J/(hm2·a)
B.植物用于生长和繁殖的能量去向是流向分解者、流向下一营养级
C.研究能量流动有利于提高能量的利用效率
D.鼬的粪便量最终流向分解者,但不属于鼬而属于第二个营养级流向分解者的部分能量
8.(2024浙江杭州汾口中学期末)海水立体养殖中,表层养殖海带等大型藻类,海带下面挂笼养殖滤食小型浮游植物和浮游动物的牡蛎,底层养殖以底栖微藻、生物遗体残骸等为食的海参。某海水立体养殖生态系统的能量流动示意图如下,M、N表示营养级。请回答下列问题:
(1)初级生产量一般是指　　　　　　　　,是能量流动的起点,是生态系统的基石。从生态系统的成分分析,海参属于　　　　　　　,估算海参种群密度时常用　　　　法。该生态系统能量流动示意图中的次级生产者有　　　　　　　　。　
(2)图中M用于生长和繁殖的能量为　　　　,由M到N的能量传递效率约为　　　　(保留一位小数)。
(3)海水立体养殖,体现了群落的　　　　结构,是利用各物种的习性不同,合理设计立体养殖的物种,调整生态系统中的　　　　　　　　,使物质中的能量更多地流向对人类有益的方向。
(4)该立体养殖海水中可人工投入有机饲料,该措施也会间接引起大型藻类增产,分析原因:　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 9.(2023浙江强基联盟月考)有人对某“退耕还草”后的生态进行调查,该生态系统的部分食物网及鼠在其中一条食物链上的能量流动关系如下图(字母表示能量值)。
请回答下列问题:
(1)图中有　　　　条捕食食物链。图中鼠用于生长、繁殖的能量为　　 　　(用字母表示)。实际上,鹰的总同化量远大于c,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)从群落演替角度分析,“退耕还草”属于群落的　　　　演替,这是人类科学地对群落演替进行控制,可见,　　　　对群落演替的影响较大。该群落最终将发展成为　　　　　,其类型主要是由　　 　　　　　　和年降雨量决定的。
(3)在春秋两季,草本植物枯萎,大量候鸟途经此生态系统,使得其食物网结构随季节变化而有所差异,这称为群落的　　　　结构。
题组三　能量流动的规律在农业生产上的应用
10.(2024浙江温州统考)果树-草菇立体农业是利用果树下微弱的光照、较高的空气湿度和较低的风速等环境条件,在果树下人工栽培草菇(大型食用真菌)的生产方式。下列叙述正确的是　(　　)
A.流入该生态系统的能量包括果树和草菇固定的太阳能
B.利用栽培草菇剩下的有机质作肥料可为果树提供能量
C.该立体农业运用了种群的垂直分层原理,充分利用了空间资源
D.果树-草菇立体农业的开展大大提高了能量的利用效率
11.(易错题)(2024浙江杭州期末)江西省九江市彭泽县采用稻渔综合种养模式。在稻田里,春季养殖小龙虾,夏季养殖螃蟹和鲫鱼,实现了一水两用,一田双收,水稻种植与水产养殖的协调绿色发展。下列叙述正确的是(　　)
A.该稻田中的小龙虾和螃蟹之间存在竞争关系
B.该种养模式可以提高农田生态系统的能量传递效率
C.鱼粪为水稻生长提供物质和能量,可以减少田间化肥的使用
D.鱼捕食田间害虫,可以减少农药的使用,有利于保护环境
12.(2022浙江舟山统考期末)《高明县志》记载:“将洼地挖深,泥复四周为基,中凹下为塘,基六塘四,基种桑,塘蓄鱼,桑叶饲蚕,蚕矢(粪)饲鱼,两利俱全,十倍禾稼。”桑基鱼塘是一种传统高效的生态农业工程。如图表示桑基鱼塘内局部能量流动过程,字母a~g表示相应的能量值。
回答下列问题:
(1)将蚕沙(粪便)投入鱼塘喂鱼,蚕沙中所含的能量属于第　　　个营养级固定的能量。与传统农业模式相比,桑基鱼塘能提高能量利用效率的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)图中c表示　　　　　的能量,蚕的净次级生产量是　　　　　(用字母表示)。从桑树到蚕的能量传递效率为　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
(用字母表示)。
(3)若环境中的某种有毒物质在生物体内既不能分解,也不能排出体外,则该物质经　　　　　　的传递后,便可在不同的生物体内积累,因此生物的营养级越高,该有毒物质在其体内的积累量越大。
能力提升练
题组一　能量流动的过程及特点
1.如图表示某农田生态系统一年中CO2的释放和消耗状况,其中①是生产者经呼吸作用释放的CO2量,②是分解者经呼吸作用释放的CO2量,③是消费者经呼吸作用释放的CO2量,④是生产者经光合作用消耗的CO2总量。下列叙述正确的是(　　)
A.②的数值越小,说明该农田生态系统施用的有机肥料越多
B.③的数值可间接表示该生态系统中消费者的同化量
C.④的数值可间接表示流经该生态系统的总能量
D.该农田生态系统一年中CO2的释放量与消耗量相等
2.(2023浙江绍兴统考期末)下图表示生物体的同化量在三个主要生命活动间分配的四种情况:①用于与其他物种争夺相同资源所消耗的能量,②用于避免被捕食者捕食所需的能量;③用于产生下一代所消耗的能量。下列说法错误的是(　　)
A.生物体的同化量包括用于自身生长繁殖的能量和呼吸作用消耗的能量
B.最可能出现在群落演替早期的是情况甲,该种群的种群密度呈增大趋势
C.与其他生物的竞争、捕食越激烈,种群用于繁殖的能量比例就越小
D.为防治农田鼠害,可引入天敌,使鼠的能量分配向情况乙转变
3.(2024浙江余姚中学期中)下图为某生态系统中能量流动示意图,数字1、2代表第一个、第二个营养级,字母代表各种能量,其中A指呼吸作用消耗的能量,C为流向分解者的能量,下列叙述错误的是(　　)
A.植食动物粪便中所含的能量应该属于C1
B.植食动物的净次级生产量是B2+C2+D2
C.W-A1是第一个营养级用于自身生长和繁殖的能量
D.每一个营养级同化的能量都包括A、B、C、D 4部分
4.(2022浙江宁波期末)在人为干预下,对遭到地震破坏的某生态系统进行恢复。恢复过程中的能量流动关系如下图所示[单位为103 kJ/(m2·a)]。请据图分析,下列说法错误的是(　　)
A.在这场地震中营养级较高的生物受到的影响较大
B.能量由第二个营养级到第三个营养级的传递效率约为15.6%
C.流经该生态系统的总能量是生产者固定的太阳能
D.肉食动物需补偿输入的能量值为5×103 kJ/(m2·a)
5.(2023浙江台州阶段练习)下图为某农场中的能量流动简图,其中a2和b3分别为第二个、第三个营养级从上一个营养级同化的能量。以下说法错误的是(　　)
A.流入该农场的总能量为a1+a2+a3+d1+d2
B.该农场中第二个营养级到第三个营养级的能量传递效率为(b3+d2)/(a2+d1)
C.第二个、第三个营养级粪便中的能量分别属于a3、b2
D.该农场中第一个营养级到第二个营养级的能量传递效率为a2/(a1+a2+a3)
6.(2023浙江精诚联盟联考)图1表示某庭院生态系统物质传递和能量流动的过程,图2表示该庭院生态系统中鸡与人的能量流动示意图,其中字母代表相应过程中的能量值。
图1
图2
回答下列问题:
(1)图1中从能量流动的角度来看,该庭院生态系统实现了能量的多级利用,提高了能量的　　　　。该生态系统中生产者的能量来源是　　　　,家禽类消费者的能量来源是　　　　　　　　　　。植食昆虫粪便中的能量属于　　　　同化的能量。
(2)图2中　　　(填字母)表示用于生长、繁殖的能量,鸡与人之间的能量传递效率是　　　　　(用分式表示)。图2体现能量流动的　　 　　　　　　　特点。
(3)为提高鸡的产量,结合图2信息,提出相应对策:　　　　 　　　　　　　　　　　　。
题组二　能量流动的“定值”计算
7.(2023浙江台州阶段练习)下图为某湿地生态系统部分生物所构成的食物网。若鱼从不同食物中获得的能量值相同,且能量传递效率均为10%。当鱼同化40 kJ的能量时,则需要水生植物和浮游植物同化的能量为(　　)
A.2 800 kJ　　B.2 200 kJ
C.2 600 kJ　　D.2 680 kJ
8.某生态系统中存在如图生物关系,E生物种群含有的总能量为5.8×109 kJ,B生物种群含有的总能量为1.6×108 kJ,则理论上A生物种群含有的总能量是(能量传递效率按20%计算)(　　)
A.4.2×107 kJ　　B.2.0×108 kJ
C.1.0×108 kJ　　D.2.32×108 kJ
答案与分层梯度式解析
基础过关练
1.A　当群落演替到与当地的气候和土壤处于平衡状态(顶极群落)时,群落的净初级生产量与次级生产者的呼吸消耗量相等,群落的总生物量将保持相对稳定,A正确;初级生产量是指初级生产者所固定的能量或所合成的有机物质,B错误;净初级生产量是指总初级生产量中扣除植物呼吸作用消耗掉的那部分,剩下的可用于植物的生长和繁殖的能量,即总初级生产量=净初级生产量(用于植物的生长和繁殖)+呼吸消耗量,C错误;生物的总初级生产量越大,其净初级生产量和生物量不一定越大,D错误。
2.C　顶极群落的总初级生产量=净初级生产量+植物呼吸消耗量,则总初级生产量>植物呼吸消耗量,A错误;凡是异养生物都属于次级生产者,包括分解者,B错误;恒温动物需要通过呼吸作用产生更多热量用于维持体温恒定,故其净次级生产量与同化量的比值一般低于变温动物,C正确;海洋面积虽然比陆地大一倍,但其年净初级生产总量仅为陆地的一半,D错误。
3.B　能量传递效率是指营养级之间或食物链不同环节之间能量传递的百分比,从个体层次来看,一只狼捕食了一只兔子,该兔子中的能量进入狼体内,不一定是10%,B错误;由于生态系统的能量流动具有单向流动、逐级递减的特点,故任何生态系统都需要不断得到来自系统外的能量补充,以维持生态系统的正常功能,D正确。
4.C　图中能量金字塔中的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别代表三个营养级,在每个营养级中都包含多种生物,因此图中Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ不构成一条食物链,A错误。能量金字塔是根据各营养级的能量绘制的,不涉及的组成成分是分解者、非生物成分,B错误。由图可知,随着营养级升高,各营养级得到的能量越来越少,因此能量是逐级递减的,C正确。一般来说,在陆地和浅水生态系统中,生物量金字塔呈现正金字塔形;在湖泊和开阔海洋的生态系统中,生物量金字塔会呈现倒金字塔形,D错误。
5.D　图中生产者流向分解者的能量是12.5 J/(cm2·a),其包括生产者的枯枝败叶和植食动物粪便中的能量,A错误;植食动物和肉食动物呼吸量和同化量的比值分别是18.8÷62.8≈0.3和7.5÷12.6≈0.6,B错误;流经该生态系统的总能量是生产者固定的太阳能,C错误;分析题图可知,第二个营养级到第三个营养级的能量传递效率为12.6÷62.8×100%≈20%,D正确。
6.A　能量从昆虫向食虫鸟的传递效率(3÷17×100%)明显高于食虫鸟向猛禽的传递效率(0.2÷3×100%),A正确;能量的单向流动、逐级递减使得三级消费者同化的能量最少,B错误;鼠同化的能量除流向猛禽外,其余能量一部分用于自身呼吸,一部分流向分解者,一部分未被利用,C错误;生产者通过光合作用固定太阳能,能量由低营养级向高营养级传递过程中逐级递减,生产者属于第一个营养级,能量最多,D错误。
7.A　田鼠的同化量=摄入量-粪便量=1.05×109-3.00×108=7.5×108[J/(hm2·a)],净次级生产量=总次级生产量(同化量)-呼吸消耗量=7.5×108 -7.15×108=3.5×107[J/(hm2·a)],A错误;研究能量流动有利于提高能量的利用效率,使能量持续高效地流向对人类有益的方向,C正确。
8.答案　(1)生产者所固定的能量　消费者、分解者　样方　M、N和分解者　(2)2 488 kJ/(m2·a)　6.3%　(3)垂直　能量流动关系　(4)人工投入的有机饲料会被分解者分解成N、P等无机物,藻类利用这些无机物大量繁殖
解析　(1)海参以底栖微藻为食,属于生态系统中的消费者;以生物遗体残骸为食,属于生态系统中的分解者。海参活动范围小,故估算海参种群密度时常用样方法。(2)分析题图,M同化的能量=生产者流向M的能量+M从遗体残骸中获得的能量=3 281+2 826=6 107[kJ/(m2·a)],M用于生长和繁殖的能量=M同化的能量-M呼吸作用消耗的能量=6 107-3 619=2 488[kJ/(m2·a)],由M到N的能量传递效率=N同化的能量÷M同化的能量×100%=386÷6 107×100%≈6.3%。
9.答案　(1)5　a-b　鹰还捕食鼠之外的食物　(2)次生　人为干扰　顶极群落(或草原)　平均温度　(3)时间
解析　(1)捕食食物链的起点是生产者,终点是不被其他生物捕食的最高级消费者,图中捕食食物链有:紫花苜蓿→牛;紫花苜蓿→羊;紫花苜蓿→蚱蜢→蜘蛛→蟾蜍;紫花苜蓿→蚱蜢→蟾蜍;紫花苜蓿→鼠→鹰,共5条。根据能量在第二个营养级的去向可知,鼠用于自身生长和繁殖的能量=自身同化量-呼吸散失的能量=a-b。(2)“退耕还草”会使以农作物为优势种的农田最终演替为以草本植物为主的草原群落,该过程为次生演替,这是人类科学地对群落演替进行控制,可见,人为干扰对群落演替的影响较大。草原群落类型(顶极群落类型)主要是由平均温度和年降雨量决定的。
10.D　草菇是分解者,不能固定太阳能,A错误;栽培草菇剩下的有机质作肥料不能为果树提供能量,B错误;果树-草菇立体农业运用的是群落的垂直分层原理,C错误。
11.D　根据题干信息“在稻田里,春季养殖小龙虾,夏季养殖螃蟹和鲫鱼”可知,该稻田中的小龙虾和螃蟹之间不存在竞争关系,A错误。稻渔综合种养模式可以提高农田生态系统的能量利用效率,但是不能提高能量传递效率,B错误。鱼粪经过分解者的作用转变为无机盐和CO2,从而为水稻的生长提供物质,不能提供能量,C错误。
易错分析　　　(1)植物体从外界吸收无机物,不从外界吸收有机物。
(2)植物从外界吸收CO2、水等实现物质循环利用,但并不能从这些无机物中获取能量,即能量不能循环利用。
12.答案　(1)一　实现了对能量的多级利用(或充分利用了废弃物中的能量等)　(2)呼吸散失(或呼吸消耗)　 f+g+e　d/a×100%　(3)食物链
解析　(1)蚕沙为蚕的粪便,所含的能量属于上一个营养级(生产者)流向分解者的部分能量,即第一个营养级所同化的能量。(2)图中c的能量=总光合作用a-净光合作用b,表示呼吸散失(或呼吸消耗)的能量;在总次级生产量中,有一部分被次级生产者的呼吸所消耗,剩下的才用于生长和繁殖,即净次级生产量,蚕的净次级生产量是f+g+e;能量传递效率是指营养级之间或食物链不同环节之间能量传递的百分比,从桑树到蚕的能量传递效率为d/a×100%。　
能力提升练
1.C　②的数值越小,说明该农田生态系统施用的有机肥料越少,A错误;消费者的同化量一部分在呼吸作用中以热能的形式散失,一部分用于自身生长和繁殖,故③的数值不能表示消费者的同化量,B错误;流经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,可用生产者经光合作用消耗的CO2总量来表示,C正确;由题图可知,④大于①②③之和,说明该生态系统一年中CO2的消耗量大于释放量,D错误。
2.D　生物体的同化量由用于自身生长繁殖的能量和呼吸作用消耗的能量两部分组成,A正确;群落演替早期,一般物种数目少,最可能出现在群落演替早期的是情况甲,低竞争低捕食,导致种群用于繁殖的能量比例较大,所以该种群的种群密度呈增大趋势,B正确;与其他生物的竞争、捕食越激烈(如题图情况乙、丙),则该生命活动消耗的能量就越多,种群用于繁殖的能量比例就越小,C正确;为防治农田鼠害,可引入天敌,从而降低鼠的环境容纳量,使种群用于繁殖的能量比例减少,导致鼠的能量分配向情况丙(用于避免被捕食所需的能量比例最大)转变,D错误。
3.D　植食动物粪便中所含的能量属于上一营养级同化的能量中流向分解者的能量,即C1,A正确;图中A指呼吸作用消耗的能量,则植食动物(第二个营养级)的净次级生产量是B2+C2+D2,B正确;图中第一个营养级用于自身生长和繁殖的能量=W-A1=B1+C1+D1,C正确;A指呼吸作用消耗的能量,C为流向分解者的能量,B为未利用的能量,D为流向下一营养级的能量,最高营养级无流向下一营养级的能量,D错误。
易错分析　　　(1)未利用的能量指在一定时间范围内,未被自身呼吸作用消耗,也未被下一营养级和分解者利用的能量。
(2)从某营养级(最高营养级除外)能量的去向分析:某营养级的同化量=呼吸作用消耗的能量+用于生长和繁殖的能量=呼吸作用消耗的能量+流向分解者的能量+流向下一营养级的能量(+未利用的能量)。
4.C　图中生态系统被破坏的食物链恢复时,营养级越高,需要补偿的能量越多,所以在生态系统被破坏时,营养级越高的生物受到的影响越大,A正确。由图可知,流经该生态系统的总能量是生产者固定的太阳能和补偿输入的能量,C错误。选项B、D涉及植食动物、肉食动物所在营养级,分别以“植食动物”“肉食动物”为研究对象进行模型简化,如图[单位为103 kJ/(m2·a)]:
植食动物的能量输入值(图中黑色箭头)=能量输出值(图中蓝色箭头),则流入下一营养级(肉食动物)的能量是(14+2)-(9+4+0.5)=2.5×103[kJ/(m2·a)];能量由第二个营养级到第三个营养级的传递效率为2.5÷(14+2)×100%≈15.6%,B正确。
肉食动物的能量输入值(图中黑色箭头)=能量输出值(图中蓝色箭头),则补偿输入的能量是2.1+5.1+0.05+0.25-2.5=5×103[kJ/(m2·a)],D正确。
易错分析　　　(1)当生态系统中次级生产者的能量全部来源于上一个营养级时:
能量传递效率=×100%。
(2)当生态系统中次级生产者的能量既可来自上一个营养级,又可来自其他有机物的输入时:
能量传递效率=×100%。
5.B　流入该农场的总能量是生产者(第一个营养级)固定的太阳能和人工饲料输入的能量,即a1+a2+a3+d1+d2,A正确;第二个营养级的同化量为a2+d1,该农场中第二个营养级到第三个营养级的能量传递效率为b3/(a2+d1),B错误;图示农田生态系统中,粪便中的能量不属于该营养级的同化量,而是属于上一个营养级流向分解者能量的一部分,故第二个、第三个营养级粪便中的能量分别属于a3、b2,C正确;第一个营养级同化的能量为a1+a2+a3,第二个营养级从上一个营养级同化的能量为a2,该农场中第一个营养级到第二个营养级的能量传递效率为a2/(a1+a2+a3),D正确。
6.答案　(1)利用效率　光能(或太阳能)　生产者和饲料中的能量　生产者(或植物)　(2)B　E/A×100%　单向流动,逐级递减　(3)建立保温大棚,减少热量散失;调整食物结构,选择易消化吸收的饲料
解析　(2)分析图2可知:A表示鸡同化的能量,B表示鸡用于生长和繁殖的能量,E表示人同化的能量;鸡与人之间的能量传递效率=人同化的能量/鸡同化的能量×100%,即E/A×100%。(3)分析图2可知, 提高鸡的产量,可从增加鸡同化的能量和减少能量散失的角度分析。
7.A　若鱼从不同食物中获得的能量值相同,且能量传递效率均为10%,当鱼同化40 kJ的能量时,则需要水生植物和浮游植物同化的能量为40×1/3÷10%(水生植物→鱼)+40×1/3÷10%÷10%(水生植物→蜗牛→鱼)+ 40×1/3÷10%÷10%(浮游植物→蛤→鱼)=2 800 kJ,A符合题意。
8.B　E为第一个营养级,B、C、D均为第二个营养级,三者获得的来自E的总能量为5.8×109×20%=11.6×108(kJ),C、D含有的能量=11.6×108-1.6×108=1×109(kJ)。A既可捕食C,又可捕食D,其获得的总能量为1×109×20%=2.0×108(kJ)。
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