资源简介

(共39张PPT)
第2课时　生态金字塔和研究能量流动的实践意义
1.用生态金字塔表征生态系统中各营养级间的能量、生物量或数量等关系。2.概述研究生态系统能量流动的意义。
[学习目标]
预习案·自主学习
一、生态金字塔
1.能量金字塔
(1)概念:将单位时间内各营养级所得到的 数值转换为相应面积(或体积)的图形,并将图形按照营养级的次序排列形成的一个金字塔图形。
(2)特点:通常呈 的金字塔形。
能量
上窄下宽
2.生物量金字塔
(1)概念:用能量金字塔的方法表示各个营养级 (每个营养级所容纳的有机物的总干重)之间的关系,就形成生物量金字塔。
(2)特点:大多是上窄下宽的金字塔形。
3.数量金字塔
(1)概念:用能量金字塔的方法表示各个营养级的生物 比值关系,就形成数量金字塔。
(2)特点:一般呈上窄下宽的金字塔形,但也可呈上宽下窄 的金字塔形,如 。
生物量
个体的数目
倒置
昆虫和树
二、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
。
2.帮助人们科学地规划和设计人工生态系统,使能量得到 ,实现了对能量的 ,提高能量的 。
3.帮助人们合理地调整生态系统中的 ,使能量持续高效地流向 。
流入某个生态系统
的总能量
最有效的利用
多级利用
利用率
能量流动关系
对人类最有益的部分
判断正误
(1)由于能量在流动的过程中逐级递减,所以营养级越高,该营养级的总能量及生物的数量就会越少。(　　)
【提示】 由于能量在流动的过程中逐级递减,所以营养级越高,该营养级的总能量越少,但生物的数量不一定越少,例如树→虫。
×
(2)生物量金字塔、数量金字塔同能量金字塔一样都是正置的。(　　)
【提示】 能量金字塔通常都是正置的,而生物量金字塔、数量金字塔可能会出现倒置。
×
(3)拔去田地中的杂草是人为地调整能量流动的方向,提高生态系统的能量传递效率。(　　)
【提示】 拔去田地中的杂草是人为地调整能量流动的方向,未提高生态系统的能量传递效率。
×
(4)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。(　　)
【提示】 生态系统中能量流动是逐级递减的,生产者固定的能量不可能全部流向人类。
×
(5)农业生态系统中,沼渣、沼液作为肥料还田,使能量能够循环利用。(　　)
×
【提示】 沼液和沼渣可以为农作物提供肥料,沼气池发酵产生的沼气又能成为人类的能源物质,实现了能量的多级利用,但能量不能循环利用。
探究案·互动探究
任务一　分析生态金字塔,提升理解能力
下图是某一湖泊的能量金字塔,回答下列问题。
(1)A、B、C、D分别代表哪个营养级
【提示】 第四营养级、第三营养级、第二营养级、第一营养级。
(2)D层生物是否是一个种群
【提示】 D层生物代表第一营养级的所有生物,是一个种群或若干种群。
(3)能量金字塔体现了生态系统能量流动的什么特点
【提示】 逐级递减。
(4)能量金字塔一定是下宽上窄的金字塔形吗 举例说明或说明原因。
【提示】 能量金字塔通常是下宽上窄的金字塔形,个别人工生态系统的能量金字塔是上宽下窄倒置的金字塔形,如城市生态系统。
(5)生物量金字塔大多是下宽上窄的金字塔形,在什么情况下会出现上宽下窄倒置的金字塔形
【提示】 在海洋生态系统中,浮游植物个体小,生命周期短,又不断被捕食,因而某一时间调查到的生物量可能低于浮游动物的生物量,出现上宽下窄倒置的金字塔形。
(6)在什么情况下数量金字塔也可呈上宽下窄倒置的金字塔形
【提示】 当生产者个体比消费者个体大得多时,数量金字塔是倒置的。
「典型例题」
1.(2025·鄂州月考)如图所示为自然界可能出现的4种生态金字塔。下列相关叙述错误的是(　　)
[A] 树→虫→鸟的数量金字塔和能量金字塔可分别用图甲和图丙表示
[B] 图丁不能表示能量金字塔与能量流动具有逐级递减的特点有关
[C] 生态金字塔中,每一种生物只能属于一层,每一层都不含分解者
[D] 生态金字塔中每一层代表一个营养级,图中“1”代表第一营养级
C
【解析】 一棵树上有很多植食性昆虫,还有少量鸟类,所以数量金字塔可用图甲表示,能量流动具有逐级递减的特点,所以能量金字塔可用图丙表示;图丁不能体现能量流动具有逐级递减的特点;生态金字塔中,对于杂食性动物而言,可以属于不同的营养级;生态金字塔中每一层代表一个营养级,图中“1”代表第一营养级。
2.(多选)某一生态系统的能量金字塔如图所示,其中 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别代表不同的营养级,E1、E2代表能量。下列叙述正确的是(　 　)
[A] Ⅰ 是生产者
[B] Ⅳ为分解者
[C] E1>E2
[D] 能量可在食物链中循环利用
AC
【解析】 据题图分析可知,Ⅰ是生产者,处于第一营养级;Ⅳ为三级消费者,处于第四营养级;E1为流经该生态系统的总能量,E2为各营养级呼吸作用散失的热能及流向分解者的能量,因此E1>E2;能量在食物链中是单向流动的,不能循环利用。
任务二　研究能量流动的实践意义,强化社会责任
资料:“稻—鸭—萍”共作是一种新兴的生态农业模式,是在稻鸭共作的基础上,放养营养含量高且不占用水稻生长空间的红萍而形成的。其具有以下优点:(1)红萍生长力强,在水面上形成“隔离层”,可大大减少多种水田杂草的发生和危害,同时还可为鸭提供食物。(2)鸭子可以食用杂草,可大大减少多种水田杂草的发生和危害。(3)鸭子可以食用田间害虫,减少了害虫对水稻的危害,同时鸭子排出的粪便可以起到增肥的作用。总之,“稻—鸭—萍”立体农业利用生物间的相互关系,充分利用空间,将不同生物种群组合在一起,实现了多物种共存、多层次配置,提高了水田的物质、能量利用率,具有明显的经济效益、生态效益和社会效益。
(1)从能量流动的角度分析,“稻—鸭—萍”共作模式与稻鸭共作模式相比,引入红萍有什么意义
【提示】 在空间上进行合理配置,增大流入生态系统的总能量。
(2)从能量流动的角度分析,稻田除草、除虫的意义是什么
【提示】 调整生态系统的能量流动关系,使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。
(3)人们在研究能量流动时,将秸秆作为牲畜饲料,粪便进入沼气池,生产燃料。此过程提高能量的传递效率了吗
【提示】 没有。题述过程提高了能量的利用率,实现了对能量的多级利用,减少了环境污染,但没有提高能量在不同营养级之间的传递效率。
能量传递效率与能量利用率的比较
(1)能量传递效率:能量在沿食物链流动的过程中,逐级递减,若以“营养级”为单位,能量在相邻两个营养级之间的传递效率为10%～20%。
(2)能量利用率。
①一般指流入最高营养级(或人类)的能量占生产者固定总能量的比值。
②一般来说,食物链越短,能量利用率越高。
③有时考虑分解者的参与,以实现能量的多级利用,从而提高能量的利用率。
「核心归纳」
「典型例题」
3.茶树菇味道鲜美,常生长在油茶树枯朽的树桩上。某林场尝试在树下套种茶树菇,并用桐树、柳树、杨树脱落的枝叶制作培养基。下列相关叙述正确的是(　　)
[A] 油茶树枯朽树桩中的能量不属于油茶树的同化量
[B] 生长在油茶树树桩上的茶树菇属于生态系统中的分解者
[C] 套种措施可以提高树木和茶树菇对阳光等资源的利用率
[D] 该林场提高了能量的传递效率,实现了能量的多级利用
B
【解析】 油茶树枯朽树桩中的能量属于油茶树的同化量中流向分解者的部分;茶树菇属于分解者,不能直接利用阳光;该林场的做法实现了能量的多级利用,提高了能量的利用率而不是传递效率。
4.(多选)(2025·宿迁期中)下图是一个农业生态系统模式图。关于该生态系统的叙述,正确的是(　 　)
[A] 沼气池中的微生物可作为该生态系统的分解者
[B] 农作物获取的物质和能量主要来自沼渣、沼液等有机肥
[C] 微生物也能够利用农作物通过光合作用储存的能量
[D] 多途径利用农作物可提高该生态系统的能量利用率
ACD
【解析】 农作物秸秆、人粪便和家畜粪便进入沼气池,被沼气池中的微生物分解,微生物属于该生态系统中的分解者;有机肥不能为农作物提供能量;微生物能利用农作物通过光合作用储存的能量;农作物为人类提供食物,为家畜提供饲料,产生的秸秆可以用来生产沼气,这种多途径利用农作物的方式,大大提高了生态系统中的能量利用率。
思维导图
随堂检测反馈
1.研究生态系统的能量流动时,生态金字塔是一种直观的表示方式,其可以表示生态系统各营养级之间的某种数值关系。下列相关叙述错误的是(　　)
[A] 数量金字塔呈现倒置的现象可能与生物个体体型的大小有关
[B] 生态金字塔中最底层代表的是生产者,最顶层代表的是分解者
[C] 生物量金字塔出现倒置的原因可能是生产者的生命周期很短
[D] 从能量金字塔来看,人口增长会加大对地球上现有生态系统的压力
B
【解析】 生态金字塔的最顶层代表的是最高营养级的消费者。
2.(2025·蚌埠月考)下图表示洞庭湖中的某种生态金字塔,下列相关叙述错误的是(　　)
[A] 该图表示的是能量金字塔
[B] 该图可以体现能量流动逐级递减的特点
[C] 图中浮游植物、植食性动物、肉食性动物之间形成一条食物链
[D] 从图中植食性动物到肉食性动物之间的能量传递效率约为8%
C
【解析】 浮游植物、植食性动物、肉食性动物可能不止一种,因此不一定是一条食物链,也可能有多条。
3.下列关于生态系统能量流动的叙述,错误的是(　　)
[A] 生态系统中的能量最终以热能形式散失到环境中
[B] 自然生态系统中,生物数量金字塔存在倒置情形,能量金字塔则不存在
[C] 与传统鱼塘相比,桑基鱼塘可显著提高不同营养级之间的能量传递效率
[D] 在农田中除草、捉虫可使能量持续高效地流向对人类最有益的部分
C
【解析】 与传统鱼塘相比,桑基鱼塘可显著提高能量的利用率,但不能提高不同营养级之间的能量传递效率。
4.(多选)下图表示某生态系统的某种生态金字塔,Ⅰ～Ⅳ表示不同营养级,Ⅰ中含有生产者。下列相关叙述错误的是(　　 )
[A] 图中Ⅱ、Ⅲ营养级中可能存在同种生物
[B] 生物量金字塔的每一层表示单位时间内每个营养级所容纳的物质总量
[C] 能量金字塔通常是上窄下宽的金字塔,这主要体现了单向流动的特点
[D] 生态金字塔说明人类的活动必须遵循自然规律才能实现可持续发展
BC
【解析】 同种生物可能占据不同营养级,故图中Ⅱ、Ⅲ营养级中可能存在同种生物;生物量金字塔的每一层表示单位时间内每个营养级所容纳的有机物的总干重;能量金字塔通常是上窄下宽的,体现了能量流动具有逐级递减的特点;生态金字塔告诉人们,大自然的负载能力是有限的,不可能超过负载能力去供养金字塔顶端的消费者,人类的活动必须遵循自然规律,才能实现可持续发展。
5.(多选)“其笠伊纠,其镈斯赵,以薅荼蓼。荼蓼朽止,黍稷茂止”出自《诗经》。我国古代的劳动人民很早就认识到禾苗要茂盛生长,需要拔除荼蓼等杂草,杂草腐烂后可作为绿肥。下列叙述错误的是(　 　)
[A] 农田中所有的杂草和禾苗共同构成一个群落
[B] 杂草和禾苗之间存在种间竞争和互利共生的关系
[C] 腐烂后的杂草作为绿肥可提高能量的利用率
[D] 除草可调整农田生态系统中能量流动的方向
ABC
【解析】 群落是指在相同时间,聚集在一定地域中各种生物种群的集合,包括该地域中所有的植物、动物和微生物;杂草和禾苗都是植物,在生活过程中,会竞争光照、水分、养料等环境资源,所以杂草和禾苗之间存在种间竞争关系,不存在互利共生关系;腐烂后的杂草作为绿肥,能为禾苗提供矿质元素和二氧化碳,有利于禾苗的光合作用,但腐烂杂草中的能量不能被禾苗利用,不能提高能量的利用率;除草可调整农田生态系统的能量流动方向,使光能最大限度流向农作物,从而使能量流向对人类最有益的部分。
联系实际 迁移应用
科学家为研究生态系统的结构与功能的关系,构建了生态金字塔。生态金字塔是反映食物链和食物网各营养级之间生物数量、质量和能量比例关系的图解模型,包括数量金字塔、生物量金字塔和能量金字塔三种基本类型。回答下列问题。
(1)将单位时间内各营养级所得到的能量数值转换为相应面积(或体积)的图形,并将图形按照 的次序排列,即可绘制成能量金字塔。能量金字塔出现上窄下宽的原因是 。
营养级
能量在流动过程中总是逐级递减
(2)数量金字塔通常也是上窄下宽,若出现形状倒置的金字塔形,从各营养级生物个体大小看,其原因是 。三种基本类型金字塔中,还可能出现形状倒置的是 。
消费者个体小而生产者个体大
生物量金字塔
(3)生态金字塔表明大自然的负载是有限的,人类的活动必须遵循自然规律才能实现可持续发展。人们也可以研究生态系统的能量流动,合理地优化生态系统中的能量流动关系。例如农田生态系统中的间种套作;采用定期除草、生物防治农作物害虫等。从能量流动的角度分析,这些措施的意义是
。
间种套作可增大流入某个生态系统的总能量;除草、防治害虫可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第2节　生态系统的能量流动
第1课时　能量流动的过程及特点
课时作业
(时间:30分钟　分值:54分)
第1～8题每题3分,第9～11题每题6分,共计42分。
基础对点练
知识点1　能量流动的过程
1.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能量的输入和散失的过程
[C] 流经所有生态系统的总能量都是生产者固定的太阳能
[D] 流入第二营养级的总能量是指初级消费者同化的能量
【答案】 D
【解析】 在食物链中,能量的传递形式是有机物中的化学能;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;流经人工生态系统的总能量是生产者固定的太阳能和人工输入的有机物中的化学能。
2.(2025·台州期末)研究小组调查某山地鼬獾一个月来的能量流动情况,用a～d分别代表能量利用相对值,绘制该月鼬獾同化量的分配情况如图所示。下列叙述正确的是(　　)
[A] 鼬獾用于生长、发育和繁殖的能量为a+b
[B] 鼬獾粪便中的能量属于c
[C] 调查结束时鼬獾的生物量为d
[D] 若在长期饥饿条件下d可转变为a
【答案】 D
【解析】 鼬獾用于生长、发育和繁殖的能量为b+c+d;鼬獾粪便中的能量不属于鼬獾同化量;鼬獾的生物量指的是鼬獾种群所含有的有机物的总干重,而d指的是该月鼬獾同化量中暂时没有被利用的能量,若在长期饥饿条件下,d可转变为a,即用于呼吸消耗。
3.在一个生态系统中,食草动物所同化的能量等于(　　)
[A] 生产者固定的太阳能的总量
[B] 生产者固定的太阳能的总量减去生产者通过呼吸作用散失的能量
[C] 食草动物摄入的能量减去粪便等排遗物中的能量
[D] 用于食草动物生长、发育、繁殖等生命活动的能量
【答案】 C
【解析】 食草动物所同化的能量等于食草动物摄入的能量减去粪便等排遗物中的能量。
4.(2025·郑州月考)在由“草→鼠→狐”组成的一条食物链中,鼠经同化作用所获得的能量,其去向不包括(　　)
[A] 通过鼠呼吸作用以热能形式散失
[B] 通过鼠的粪便流入分解者体内
[C] 通过狐的粪便流入分解者体内
[D] 流入狐体内并被同化
【答案】 B
【解析】 鼠的同化量等于摄入的能量减去粪便中的能量,鼠粪便中的能量属于草的
同化量。
5.下图为某生态系统能量流动的部分示意图,方框表示生物同化的能量,①②③④各代表一定的能量值。下列各项叙述错误的是(　　)
[A] ①表示流经生态系统的总能量
[B] ④不包括次级消费者粪便中的能量
[C] 一般情况下,②为①的10%～20%
[D] 从能量大小看,②>③+④
【答案】 A
【解析】 一般来说,流经该生态系统的总能量是生产者固定的太阳能,而①表示流入初级消费者的能量。
知识点2　能量流动的特点
6.从健康的角度考虑,提倡素食可以减少脂肪和胆固醇等的摄入,能降低心血管等疾病的发病率。从生态系统的营养结构和生态系统功能的角度考虑,下列关于提倡素食的好处的叙述,错误的是(　　)
[A] 提倡素食能使人类的食物链缩短
[B] 提倡素食能提高能量传递效率
[C] 提倡素食能减少生态系统中能量的散失
[D] 提倡素食能使人类从生产者中获得更多的能量
【答案】 B
【解析】 能量传递效率一般在10%～20%,提倡素食不能提高能量传递效率。
7.(2025·汕头月考)在塞罕坝的自由放牧区,兔子、牛、羊和平共处,狼与狐正常出没。下图为能量流经兔子这一营养级的示意图,其中G表示流入狐所在营养级的能量,A表示兔摄入的能量。下列相关叙述正确的是(　　)
[A] 图中的营养结构中有4个营养级
[B] D表示的是兔子呼吸作用中以热能形式散失的能量
[C] E是兔子用于生长、发育和繁殖等生命活动的能量,C=D+E+F
[D] 兔子与狐所在营养级之间的能量传递效率为G/E×100%
【答案】 B
【解析】 图中只有两个营养级;C是兔子同化的总能量,D是兔子呼吸作用中以热能形式散失的能量,E是兔子用于生长、发育和繁殖等生命活动的能量,C=E+D;兔子与狐所在营养级之间的能量传递效率为G/C×100%。
8.下表是能量流经某种植食性动物时的情况,下列说法正确的是(　　)
项目 能量/(J·cm-2·a-1)
摄入量 530
粪便量 330
呼吸消耗量 X
用于生长、 发育和繁殖的能量 110
[A] X表示的能量为200 J·cm-2·a-1
[B] 流向第三营养级生物的能量最多为40 J·cm-2·a-1
[C] 该植食性动物同化的能量中有20%通过呼吸作用散失掉
[D] 生产者固定的能量传递给该植食性动物的能量传递效率为37.7%
【答案】 B
【解析】 同化量=摄入量-粪便量=530-330=200 (J·cm-2·a-1),同化量有两个去向,即同化
量=呼吸消耗量+用于生长、发育和繁殖的能量,即200=X+110,因此,X表示的能量为
90 J·cm-2·a-1;植食性动物(第二营养级)的同化量为200 J·cm-2·a-1,按最高的传递效率20%来计算,则流向第三营养级的能量最多为200×20%=40(J·cm-2·a-1);该植食性动物同化的能量中通过呼吸作用散失的百分比是90/200×100%=45%;从题表中无法确定生产者固定的能量,所以不能计算出传递给该植食性动物的能量传递效率。
综合提升练
9.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。下列有关叙述正确的是(　　)
[A] 植食性动物粪便中的能量包含在⑦中
[B] ①⑤之和为输入生态系统的全部能量
[C] ⑤⑥⑦⑧之和为流向分解者的能量
[D] ③全部用于初级消费者的生长、发育和繁殖
【答案】 A
【解析】 植食性动物粪便中的能量包含在植食性动物摄入后未被同化的部分⑦中;输入生态系统的能量为生产者固定的太阳能总量,而①⑤之和是生产者积累的有机物中的能量;⑧指的是植食性动物通过呼吸作用以热能形式散失的能量;③是同化量,同化量减去呼吸作用散失量才用于初级消费者的生长、发育和繁殖。
10.(多选)乌鳢俗称黑鱼,是人工鱼塘中的顶级捕食者。某人工鱼塘中混入了一些黑鱼,部分能量流动关系如下图所示。下列相关叙述错误的是(　　)
[A] 流经投放饵料的人工鱼塘的总能量是生产者固定的总能量,即图甲中的W1
[B] 图甲中B1可以表示生产者中未利用部分的能量
[C] 初级消费者用于自身生长、发育和繁殖的能量可用图乙中的X表示
[D] 乌鳢捕食初级消费者后未同化部分的能量包含在图乙的Z中
【答案】 ACD
【解析】 流经投放饵料的人工鱼塘的总能量是生产者固定的太阳能和投放饵料中有机物中的能量;图甲中,W1是生产者固定的太阳能总量,A1是呼吸作用散失的能量,B1表示生产者中未利用部分的能量,C1为流向分解者的能量,D1是流向下一营养级的能量;图乙中,N表示初级消费者用于自身生长、发育和繁殖的能量;乌鳢捕食初级消费者后未同化部分的能量是指乌鳢粪便中的能量,不包含在图乙的Z中。
11.(多选)科研小组对某湖泊生态系统的能量流动进行定量分析,得出相关数据,如下表所示(X表示能量流动的去向之一,Y、Z为能量值,能量单位为J·cm-2·a-1,植食性动物、肉食性动物作为营养级研究)。以下表述正确的是(　　)
生物 类型 呼吸作 用散失 的能量 X 未利 用 流向下 一营养 级的能量 外来有 机物输入 的能量
生产者 44 5 96 Y 0
植食性 动物 9.5 1.5 11 Z 8
肉食性 动物 6.8 0.5 12.2 0 15
[A] X表示流向分解者的能量
[B] 流入该生态系统的总能量为186.5 J·cm-2·a-1
[C] 能量从植食性动物到肉食性动物的传递效率是16.98%
[D] 生产者、植食性动物、肉食性动物组成生态系统
【答案】 ABC
【解析】 由题表可知,X表示流向分解者的能量;肉食性动物同化的能量值=Z+15=6.8+
0.5+12.2+0,植食性动物同化的能量值=Y+8=9.5+1.5+11+Z,通过计算可得Z=4.5,Y=18.5,流入该生态系统的总能量=44+5+96+18.5+8+15=186.5(J·cm-2·a-1);能量从植食性动物到肉食性动物的传递效率=4.5÷(18.5+8)×100%≈16.98%;除生产者、消费者(植食性动物、肉食性动物),生态系统还包含分解者及非生物的物质和能量。
12.(12分)某湿地生态系统是由农田改造来的,主要存在三个营养级,分别为植物、植食性动物和肉食性动物。三个营养级的能量流动调查结果如下表所示(单位:×103 kJ)。请回答下列问题。
食物链 植物 植食性动物 肉食性动物
同化量 463 X Y
呼吸散失量 96 24.5 3.8
未被利用 292 29.3 3.1
流向分解者 12 2.1 微量
(1)由表中数据可知,植物用于生长、发育和繁殖的能量为　　　　　　kJ,能量由第二营养级向第三营养级的传递效率约为　　　　(精确到小数点后两位)。
(2)下一个营养级不能得到其上一个营养级的全部能量的原因如下:①各营养级生物体内的大部分能量被　　　　　　　　;②各营养级生物体内的部分能量　　　　;③还有部分能量被　　　　利用。
(3)植食性动物同化的能量流入分解者的部分包括　　　　　　　　　　　　　　　　和　　　　　　　　　　　　　　　　　两部分的能量。
(4)若该湿地生态系统中的某种肉食性鱼类蛋白质含量丰富且味道鲜美,具有很高的经济价值。欲在该湿地生态系统某区域进行人工养殖,还需定期投放饵料。此时,流经该生态系统的总能量是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
【答案】 (除标注外,每空1分)
(1)3.67×105(2分)　11.27%(2分)
(2)呼吸作用消耗　未被利用　分解者
(3)植食性动物的遗体残骸　肉食性动物的粪便
(4)生产者固定的太阳能和投放的饵料中的化学能(3分)
【解析】 植物用于生长、发育和繁殖的能量=同化量-呼吸散失的能量=(463-96)×103=
3.67×105(kJ)。流向下一营养级的能量=同化量-呼吸散失的能量-未被利用的能量-流向分解者的能量,X=(463-96-292-12)×103=6.3×104(kJ),Y=(63-24.5-29.3-2.1)×103=7.1×103(kJ),所以第二营养级向第三营养级的传递效率=7.1÷63×100%≈11.27%。第2课时　生态金字塔和研究能量流动的实践意义
[学习目标]　1.用生态金字塔表征生态系统中各营养级间的能量、生物量或数量等关系。2.概述研究生态系统能量流动的意义。
一、生态金字塔
1.能量金字塔
(1)概念:将单位时间内各营养级所得到的能量数值转换为相应面积(或体积)的图形,并将图形按照营养级的次序排列形成的一个金字塔图形。
(2)特点:通常呈上窄下宽的金字塔形。
2.生物量金字塔
(1)概念:用能量金字塔的方法表示各个营养级生物量(每个营养级所容纳的有机物的总干重)之间的关系,就形成生物量金字塔。
(2)特点:大多是上窄下宽的金字塔形。
3.数量金字塔
(1)概念:用能量金字塔的方法表示各个营养级的生物个体的数目比值关系,就形成数量金字塔。
(2)特点:一般呈上窄下宽的金字塔形,但也可呈上宽下窄倒置的金字塔形,如昆虫和树。
二、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.帮助人们科学地规划和设计人工生态系统,使能量得到最有效的利用,实现了对能量的多级利用,提高能量的利用率。
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。
判断正误
(1)由于能量在流动的过程中逐级递减,所以营养级越高,该营养级的总能量及生物的数量就会越少。(　　)
【答案】 ×
【提示】 由于能量在流动的过程中逐级递减,所以营养级越高,该营养级的总能量越少,但生物的数量不一定越少,例如树→虫。
(2)生物量金字塔、数量金字塔同能量金字塔一样都是正置的。(　　)
【答案】 ×
【提示】 能量金字塔通常都是正置的,而生物量金字塔、数量金字塔可能会出现倒置。
(3)拔去田地中的杂草是人为地调整能量流动的方向,提高生态系统的能量传递效率。(　　)
【答案】 ×
【提示】 拔去田地中的杂草是人为地调整能量流动的方向,未提高生态系统的能量传递效率。
(4)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。(　　)
【答案】 ×
【提示】 生态系统中能量流动是逐级递减的,生产者固定的能量不可能全部流向人类。
(5)农业生态系统中,沼渣、沼液作为肥料还田,使能量能够循环利用。(　　)
【答案】 ×
【提示】 沼液和沼渣可以为农作物提供肥料,沼气池发酵产生的沼气又能成为人类的能源物质,实现了能量的多级利用,但能量不能循环利用。
任务一　分析生态金字塔,提升理解能力
　　下图是某一湖泊的能量金字塔,回答下列问题。
(1)A、B、C、D分别代表哪个营养级
【提示】 第四营养级、第三营养级、第二营养级、第一营养级。
(2)D层生物是否是一个种群
【提示】 D层生物代表第一营养级的所有生物,是一个种群或若干种群。
(3)能量金字塔体现了生态系统能量流动的什么特点
【提示】 逐级递减。
(4)能量金字塔一定是下宽上窄的金字塔形吗 举例说明或说明原因。
【提示】 能量金字塔通常是下宽上窄的金字塔形,个别人工生态系统的能量金字塔是上宽下窄倒置的金字塔形,如城市生态系统。
(5)生物量金字塔大多是下宽上窄的金字塔形,在什么情况下会出现上宽下窄倒置的金字塔形
【提示】 在海洋生态系统中,浮游植物个体小,生命周期短,又不断被捕食,因而某一时间调查到的生物量可能低于浮游动物的生物量,出现上宽下窄倒置的金字塔形。
(6)在什么情况下数量金字塔也可呈上宽下窄倒置的金字塔形
【提示】 当生产者个体比消费者个体大得多时,数量金字塔是倒置的。
典型例题
1.(2025·鄂州月考)如图所示为自然界可能出现的4种生态金字塔。下列相关叙述错误的是(　　)
[A] 树→虫→鸟的数量金字塔和能量金字塔可分别用图甲和图丙表示
[B] 图丁不能表示能量金字塔与能量流动具有逐级递减的特点有关
[C] 生态金字塔中,每一种生物只能属于一层,每一层都不含分解者
[D] 生态金字塔中每一层代表一个营养级,图中“1”代表第一营养级
【答案】 C
【解析】 一棵树上有很多植食性昆虫,还有少量鸟类,所以数量金字塔可用图甲表示,能量流动具有逐级递减的特点,所以能量金字塔可用图丙表示;图丁不能体现能量流动具有逐级递减的特点;生态金字塔中,对于杂食性动物而言,可以属于不同的营养级;生态金字塔中每一层代表一个营养级,图中“1”代表第一营养级。
2.(多选)某一生态系统的能量金字塔如图所示,其中 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别代表不同的营养级,E1、E2代表能量。下列叙述正确的是(　　)
[A] Ⅰ 是生产者
[B] Ⅳ为分解者
[C] E1>E2
[D] 能量可在食物链中循环利用
【答案】 AC
【解析】 据题图分析可知,Ⅰ是生产者,处于第一营养级;Ⅳ为三级消费者,处于第四营养级;E1为流经该生态系统的总能量,E2为各营养级呼吸作用散失的热能及流向分解者的能量,因此E1>E2;能量在食物链中是单向流动的,不能循环利用。
任务二　研究能量流动的实践意义,强化社会责任
　　资料:“稻—鸭—萍”共作是一种新兴的生态农业模式,是在稻鸭共作的基础上,放养营养含量高且不占用水稻生长空间的红萍而形成的。其具有以下优点:(1)红萍生长力强,在水面上形成“隔离层”,可大大减少多种水田杂草的发生和危害,同时还可为鸭提供食物。(2)鸭子可以食用杂草,可大大减少多种水田杂草的发生和危害。(3)鸭子可以食用田间害虫,减少了害虫对水稻的危害,同时鸭子排出的粪便可以起到增肥的作用。总之,“稻—鸭—萍”立体农业利用生物间的相互关系,充分利用空间,将不同生物种群组合在一起,实现了多物种共存、多层次配置,提高了水田的物质、能量利用率,具有明显的经济效益、生态效益和社会效益。
(1)从能量流动的角度分析,“稻—鸭—萍”共作模式与稻鸭共作模式相比,引入红萍有什么意义
【提示】 在空间上进行合理配置,增大流入生态系统的总能量。
(2)从能量流动的角度分析,稻田除草、除虫的意义是什么
【提示】 调整生态系统的能量流动关系,使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。
(3)人们在研究能量流动时,将秸秆作为牲畜饲料,粪便进入沼气池,生产燃料。此过程提高能量的传递效率了吗
【提示】 没有。题述过程提高了能量的利用率,实现了对能量的多级利用,减少了环境污染,但没有提高能量在不同营养级之间的传递效率。
核心归纳
能量传递效率与能量利用率的比较
(1)能量传递效率:能量在沿食物链流动的过程中,逐级递减,若以“营养级”为单位,能量在相邻两个营养级之间的传递效率为10%～20%。
(2)能量利用率。
①一般指流入最高营养级(或人类)的能量占生产者固定总能量的比值。
②一般来说,食物链越短,能量利用率越高。
③有时考虑分解者的参与,以实现能量的多级利用,从而提高能量的利用率。
典型例题
3.茶树菇味道鲜美,常生长在油茶树枯朽的树桩上。某林场尝试在树下套种茶树菇,并用桐树、柳树、杨树脱落的枝叶制作培养基。下列相关叙述正确的是(　　)
[A] 油茶树枯朽树桩中的能量不属于油茶树的同化量
[B] 生长在油茶树树桩上的茶树菇属于生态系统中的分解者
[C] 套种措施可以提高树木和茶树菇对阳光等资源的利用率
[D] 该林场提高了能量的传递效率,实现了能量的多级利用
【答案】 B
【解析】 油茶树枯朽树桩中的能量属于油茶树的同化量中流向分解者的部分;茶树菇属于分解者,不能直接利用阳光;该林场的做法实现了能量的多级利用,提高了能量的利用率而不是传递效率。
4.(多选)(2025·宿迁期中)下图是一个农业生态系统模式图。关于该生态系统的叙述,正确的是(　　)
[A] 沼气池中的微生物可作为该生态系统的分解者
[B] 农作物获取的物质和能量主要来自沼渣、沼液等有机肥
[C] 微生物也能够利用农作物通过光合作用储存的能量
[D] 多途径利用农作物可提高该生态系统的能量利用率
【答案】 ACD
【解析】 农作物秸秆、人粪便和家畜粪便进入沼气池,被沼气池中的微生物分解,微生物属于该生态系统中的分解者;有机肥不能为农作物提供能量;微生物能利用农作物通过光合作用储存的能量;农作物为人类提供食物,为家畜提供饲料,产生的秸秆可以用来生产沼气,这种多途径利用农作物的方式,大大提高了生态系统中的能量利用率。
随堂检测反馈
1.研究生态系统的能量流动时,生态金字塔是一种直观的表示方式,其可以表示生态系统各营养级之间的某种数值关系。下列相关叙述错误的是(　　)
[A] 数量金字塔呈现倒置的现象可能与生物个体体型的大小有关
[B] 生态金字塔中最底层代表的是生产者,最顶层代表的是分解者
[C] 生物量金字塔出现倒置的原因可能是生产者的生命周期很短
[D] 从能量金字塔来看,人口增长会加大对地球上现有生态系统的压力
【答案】 B
【解析】 生态金字塔的最顶层代表的是最高营养级的消费者。
2.(2025·蚌埠月考)下图表示洞庭湖中的某种生态金字塔,下列相关叙述错误的是(　　)
[A] 该图表示的是能量金字塔
[B] 该图可以体现能量流动逐级递减的特点
[C] 图中浮游植物、植食性动物、肉食性动物之间形成一条食物链
[D] 从图中植食性动物到肉食性动物之间的能量传递效率约为8%
【答案】 C
【解析】 浮游植物、植食性动物、肉食性动物可能不止一种,因此不一定是一条食物链,也可能有多条。
3.下列关于生态系统能量流动的叙述,错误的是(　　)
[A] 生态系统中的能量最终以热能形式散失到环境中
[B] 自然生态系统中,生物数量金字塔存在倒置情形,能量金字塔则不存在
[C] 与传统鱼塘相比,桑基鱼塘可显著提高不同营养级之间的能量传递效率
[D] 在农田中除草、捉虫可使能量持续高效地流向对人类最有益的部分
【答案】 C
【解析】 与传统鱼塘相比,桑基鱼塘可显著提高能量的利用率,但不能提高不同营养级之间的能量传递效率。
4.(多选)下图表示某生态系统的某种生态金字塔,Ⅰ～Ⅳ表示不同营养级,Ⅰ中含有生产者。下列相关叙述错误的是(　　)
[A] 图中Ⅱ、Ⅲ营养级中可能存在同种生物
[B] 生物量金字塔的每一层表示单位时间内每个营养级所容纳的物质总量
[C] 能量金字塔通常是上窄下宽的金字塔,这主要体现了单向流动的特点
[D] 生态金字塔说明人类的活动必须遵循自然规律才能实现可持续发展
【答案】 BC
【解析】 同种生物可能占据不同营养级,故图中Ⅱ、Ⅲ营养级中可能存在同种生物;生物量金字塔的每一层表示单位时间内每个营养级所容纳的有机物的总干重;能量金字塔通常是上窄下宽的,体现了能量流动具有逐级递减的特点;生态金字塔告诉人们,大自然的负载能力是有限的,不可能超过负载能力去供养金字塔顶端的消费者,人类的活动必须遵循自然规律,才能实现可持续发展。
5.(多选)“其笠伊纠,其镈斯赵,以薅荼蓼。荼蓼朽止,黍稷茂止”出自《诗经》。我国古代的劳动人民很早就认识到禾苗要茂盛生长,需要拔除荼蓼等杂草,杂草腐烂后可作为绿肥。下列叙述错误的是(　　)
[A] 农田中所有的杂草和禾苗共同构成一个群落
[B] 杂草和禾苗之间存在种间竞争和互利共生的关系
[C] 腐烂后的杂草作为绿肥可提高能量的利用率
[D] 除草可调整农田生态系统中能量流动的方向
【答案】 ABC
【解析】 群落是指在相同时间,聚集在一定地域中各种生物种群的集合,包括该地域中所有的植物、动物和微生物;杂草和禾苗都是植物,在生活过程中,会竞争光照、水分、养料等环境资源,所以杂草和禾苗之间存在种间竞争关系,不存在互利共生关系;腐烂后的杂草作为绿肥,能为禾苗提供矿质元素和二氧化碳,有利于禾苗的光合作用,但腐烂杂草中的能量不能被禾苗利用,不能提高能量的利用率;除草可调整农田生态系统的能量流动方向,使光能最大限度流向农作物,从而使能量流向对人类最有益的部分。
　　科学家为研究生态系统的结构与功能的关系,构建了生态金字塔。生态金字塔是反映食物链和食物网各营养级之间生物数量、质量和能量比例关系的图解模型,包括数量金字塔、生物量金字塔和能量金字塔三种基本类型。回答下列问题。
(1)将单位时间内各营养级所得到的能量数值转换为相应面积(或体积)的图形,并将图形按照营养级的次序排列,即可绘制成能量金字塔。能量金字塔出现上窄下宽的原因是能量在流动过程中总是逐级递减。
(2)数量金字塔通常也是上窄下宽,若出现形状倒置的金字塔形,从各营养级生物个体大小看,其原因是消费者个体小而生产者个体大。三种基本类型金字塔中,还可能出现形状倒置的是生物量金字塔。
(3)生态金字塔表明大自然的负载是有限的,人类的活动必须遵循自然规律才能实现可持续发展。人们也可以研究生态系统的能量流动,合理地优化生态系统中的能量流动关系。例如农田生态系统中的间种套作;采用定期除草、生物防治农作物害虫等。从能量流动的角度分析,这些措施的意义是间种套作可增大流入某个生态系统的总能量;除草、防治害虫可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。
课时作业
(时间:30分钟　分值:57分)
第1～7题每题3分,第8～11题每题6分,共计45分。
基础对点练
知识点1　生态金字塔
1.下列哪种情况最可能会出现倒金字塔形(　　)
[A] 生物量金字塔,其生产者的生命周期比消费者的要短得多
[B] 能量金字塔,组成该自然生态系统的各营养级生物的种类极多
[C] 数量金字塔,由生活在温带草原上的各种生物组成的一个复杂的食物网
[D] 海洋中的能量金字塔,其中生产者个体小,繁殖快,可整个被浮游动物吞食和消化
【答案】 A
【解析】 生物量金字塔是以每个营养级的生物量绘制的金字塔,若生产者的生命周期短于消费者,则可能会出现倒置现象;自然生态系统(包括海洋生态系统)中的能量金字塔不会倒置;由生活在温带草原上的各种生物组成的复杂的食物网中,以各个营养级的个体数量为依据绘制的数量金字塔不是倒置的。
2.生态金字塔的一般模式如图所示,其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别代表第一、第二、第三营养级。下列相关叙述正确的是(　　)
[A] 一条食物链中相邻两种生物之间的能量传递效率可能会大于20%
[B] Ⅲ中的生物只有能量输入,没有能量输出
[C] 所有生态系统中的数量金字塔和生物量金字塔均为图示上窄下宽的金字塔形
[D] Ⅰ到Ⅱ的能量传递效率大于Ⅱ到Ⅲ
【答案】 A
【解析】 一般来说,能量在相邻两个营养级之间的传递效率是10%～20%,每个营养级可能包含多种生物,食物链中相邻两种生物之间的能量传递效率可能会大于20%;Ⅲ中生物的能量会流向分解者,因此有能量的输出;数量金字塔和生物量金字塔通常是上窄下宽的金字塔形,但特殊情况下也会呈现上宽下窄倒置的金字塔形;Ⅰ到Ⅱ的能量传递效率与Ⅱ到Ⅲ的能量传递效率大小关系无法判断。
3.(2025·中山期末)生态金字塔根据营养级绘制,包括能量金字塔、生物量金字塔和数量金字塔。下面食物链的数量金字塔形态与其他三项不同的是(　　)
[A] 草→昆虫→鸟 [B] 树→昆虫→鸟
[C] 草→兔→狼 [D] 草→鼠→鼬
【答案】 B
【解析】 在食物链“草→昆虫→鸟”“草→兔→狼”“草→鼠→鼬”中,数量金字塔表现为正置关系;在食物链“树→昆虫→鸟”中,昆虫数量最多,其次是鸟,树的数量最少,其显示的数量金字塔表现为倒置关系。
4.(2025·哈尔滨期末)现有两个生态系统a、b,分别为只有两个营养级的夏季草原生态系统(假设第一营养级是牧草,第二营养级是羊)和森林生态系统(假设第一营养级是乔木,第二营养级是昆虫)。a和b的数量金字塔和能量金字塔的形状最可能分别是(　　)
[A] a为正金字塔形和正金字塔形,b为倒金字塔形和正金字塔形
[B] a为倒金字塔形和正金字塔形,b为正金字塔形和倒金字塔形
[C] a为正金字塔形和倒金字塔形,b为正金字塔形和正金字塔形
[D] a为倒金字塔形和倒金字塔形,b为倒金字塔形和正金字塔形
【答案】 A
【解析】 只有两个营养级的夏季草原生态系统a,牧草的数量比羊多,绘制的数量金字塔为正金字塔形;森林生态系统b,一棵树上可以有很多昆虫,因此,绘制的数量金字塔为倒金字塔形;两个生态系统的能量金字塔均为正金字塔形。
5.下图是某同学绘制的某自然生态系统能量金字塔,其中a～d代表能量值。下列叙述不正确的是(　　)
[A] 图中的能量c可代表生产者呼吸释放的热能及流向分解者的能量
[B] 该金字塔的底层属于生产者通过光合作用或化能合成作用固定的能量
[C] 一般来说,能量金字塔和生物数量金字塔一样,都会出现倒置的现象
[D] 第一营养级与第二营养级之间的能量传递效率为b/a×100%
【答案】 C
【解析】 能量单向流动,逐级递减,自然生态系统中能量金字塔不会出现倒置的现象。
知识点2　研究能量流动的实践意义
6.下图是在某地试验成功并大范围推广的生态农业模式。下列有关此生态系统的叙述,错误的是(　　)
[A] 图中位于第二营养级的生物有螺、昆虫、鸭
[B] 鸭和螺之间是捕食与种间竞争关系
[C] 该生态系统中鸭所同化的能量来自生产者固定的太阳能和饲料中的化学能
[D] 拔去田地中的野草可以提高生态系统的能量传递效率
【答案】 D
【解析】 拔去田地中的野草是人为地调整能量流动的方向,使能量持续高效地流向对人类最有益的部分,不能提高生态系统的能量传递效率。
7.下列措施中,能实现对生态系统中能量的多级利用、提高能量利用率的是(　　)
[A] 农耕栽培作物时,合理密植
[B] 退耕还林、还草、还湖
[C] 草场放牧,合理确定载畜量
[D] 秸秆饲喂牲畜,畜粪制沼气,沼渣肥田
【答案】 D
【解析】 农耕栽培作物时,合理密植可以提高光能的利用率,退耕还林、还草、还湖是为了保护生态环境,合理确定载畜量是使能量持续高效地流向对人类最有益的部分,都没有实现能量的多级利用;秸秆饲喂牲畜,畜粪制沼气,沼渣肥田实现了对生态系统中能量的多级利用,提高了能量的利用率。
综合提升练
8.下图为以亚马逊热带雨林的相关数据建构的生态金字塔示意图(图中C1、C2代表不同营养级)。下列有关叙述正确的是(　　)
[A] 消费者C2粪便中的能量可被生产者同化利用
[B] 生态系统生物数量金字塔可能会出现倒置现象
[C] 部分C1同化的能量以遗体和自身粪便中化学能的形式流向分解者
[D] 图中C1到C2的能量传递效率为25%
【答案】 B
【解析】 消费者C2粪便中的能量不能被生产者同化利用,只能被分解者利用;生态系统生物数量金字塔可能会出现倒置现象;部分C1同化的能量以遗体残骸的形式流向分解者,自身粪便中的化学能不属于C1的同化量,属于上一营养级的同化量,即生产者的同化量;能量传递效率是指相邻两个营养级间同化量的比值,图中未标明C1和C2的同化量,故无法计算两者间的能量传递效率。
9.下表为稻田适度养鱼对水稻产量和稻田土壤有机质含量影响的实验结果。下列说法正确的是(　　)
处理 水稻产量/(kg·hm-2) 土壤有机质/%
稻田 养鱼 4 023 2.72
对照 3 474 2.56
[A] 该稻田中水稻→鱼→人构成的食物链可以使能量更多地流向人类
[B] 在该稻田中,鱼吃掉稻田中的害虫和杂草,使水稻产量提高
[C] 稻田养鱼使水稻能从土壤中吸收更多鱼粪中的有机质,提高水稻产量
[D] 与普通稻田相比,稻田养鱼可以降低稻田生态系统营养结构的复杂程度
【答案】 B
【解析】 与“水稻→人”相比,“水稻→鱼→人”延长了食物链,增加了能量损耗,使流向人类的能量变少;鱼的粪便作为肥料可提高稻田土壤中有机质的含量,但水稻不能直接吸收鱼粪中的有机质;稻田养鱼能增加该生态系统中的物种丰富度,可提高稻田生态系统中营养结构的复杂程度。
10.(多选)下图是某生态系统营养级的能量金字塔示意图,甲～戊为五种生物,其中丁和戊不存在种间竞争关系。下列分析正确的是(　　)
[A] 图示生物加上它们生存的环境构成一个完整的生态系统
[B] 图中生物可形成4条食物链,丙和丁存在捕食和种间竞争关系
[C] 若戊取食丙的比例升高,则戊获得的能量会增多
[D] 若丁的数量减少,则乙的数量会增多,丙的数量会减少
【答案】 CD
【解析】 能量金字塔包含生产者和消费者,不包含分解者,故图示生物加上它们生存的环境不能构成一个完整的生态系统;图中生物形成食物网:,可形成3条食物链,丙和丁不存在捕食和种间竞争关系;若戊取食丙的比例升高,则戊的营养级相当于降低,获得的能量会增多;丁捕食乙,乙捕食丙,若丁的数量减少,则乙的数量会增多,丙的数量会
减少。
11.(多选)稻菇轮作栽培是一种高产高效栽培模式,该模式可在水稻收获后的冬闲田地上,搭建中、小棚进行蘑菇栽培,采用稻菇轮作模式栽培大球盖菇的示意图如下。下列叙述正确的是(　　)
[A] 水稻秸秆能够起到营养、保湿的效果,有利于大球盖菇菌丝生长
[B] 稻菇轮作具有良好的经济效益,可以增大流入该生态系统的总能量
[C] 将蘑菇收获后的菌糠还田,可以改善土壤的肥力,实现了能量循环
[D] 菌菇降解能力强,生长过程中能够消耗秸秆,减少了资源浪费和环境污染
【答案】 AD
【解析】 水稻秸秆富含有机质,且具有良好的保湿性能,适合作为大球盖菇的培养基,有利于大球盖菇菌丝生长;蘑菇属于分解者,不能固定太阳能,因此稻菇轮作无法增大流入该生态系统的总能量;菌糠富含有机质,还田后可以改善土壤的肥力,促进物质循环,而能量流动是单向的,不能循环;菌菇降解能力强,生长过程中能够分解秸秆中的有机质,减少了资源浪费,同时还能减少秸秆焚烧带来的环境污染。
12.(12分)(2025·日照期末)下图是某地生态鱼塘的物质循环流程图。请回答下列问题。
(1)同一个自然生态鱼塘中的所有草食性鱼　　　　　　　　　(填“组成种群”“组成生物群落”或“属于第二营养级”)。
(2)任何生态系统都需要不断得到来自系统外的能量补充,能量流入第一营养级后,除了用于其生长、发育和繁殖等生命活动外,另一部分能量的去向是　 。
(3)若鱼塘生态系统中各营养级之间的能量传递效率为10%,沉水植物的同化量为M,草食性鱼类的同化量为N,则N/M的值　　　　(填“大于”“等于”或“小于”)1/10,原因是　
　 。
(4)该生态系统利用有机废弃物养螺蛳,实现了废物的资源化,从生态系统的能量流动的角度分析,其意义是　　　　　　　　　　　　　　　　。若当地青虾的经济价值较高,请提出一项措施,用以提高该生态鱼塘的经济效益:　　　　　　　　　　　　　　　　。
【答案】 (每空2分)
(1)属于第二营养级
(2)经呼吸作用以热能形式散失
(3)小于　能量传递效率是指相邻两个营养级的同化量之比,沉水植物处于第一营养级,但处于第二营养级的不只有草食性鱼类
(4)实现能量多级利用,提高能量利用率　降低花津蟹的种群数量,合理投放青虾苗
【解析】 (1)题图中的草食性鱼类可能有多种,不符合种群和群落的概念,但是它们肯定以生产者为食,属于第二营养级。
(2)能量流入第一营养级后,除了用于其生长、发育和繁殖等生命活动外,另一部分能量的去向是通过呼吸作用以热能形式散失 。
(3)能量传递效率是指相邻两个营养级之间同化量的比值,通常是10%～20%,据图分析可知,沉水植物属于第一营养级,草食性鱼类、青虾、花津蟹属于第二营养级,沉水植物同化的能量除了流向草食性鱼类,还流向了青虾、花津蟹,因此若鱼塘生态系统中各营养级之间的能量传递效率为10%,沉水植物的同化量为M,草食性鱼类的同化量为N,则N/M的值小于1/10。
(4)利用有机废弃物养螺蛳,实现了废物的资源化,从生态系统的能量流动的角度分析,其意义是实现能量多级利用,提高能量利用率。由题图可知,花津蟹捕食青虾,若要提高经济效益,增加青虾的产出,应降低花津蟹的种群数量,并合理投放青虾苗。第2课时　生态金字塔和研究能量流动的实践意义
课时作业
(时间:30分钟　分值:57分)
第1～7题每题3分,第8～11题每题6分,共计45分。
基础对点练
知识点1　生态金字塔
1.下列哪种情况最可能会出现倒金字塔形(　　)
[A] 生物量金字塔,其生产者的生命周期比消费者的要短得多
[B] 能量金字塔,组成该自然生态系统的各营养级生物的种类极多
[C] 数量金字塔,由生活在温带草原上的各种生物组成的一个复杂的食物网
[D] 海洋中的能量金字塔,其中生产者个体小,繁殖快,可整个被浮游动物吞食和消化
【答案】 A
【解析】 生物量金字塔是以每个营养级的生物量绘制的金字塔,若生产者的生命周期短于消费者,则可能会出现倒置现象;自然生态系统(包括海洋生态系统)中的能量金字塔不会倒置;由生活在温带草原上的各种生物组成的复杂的食物网中,以各个营养级的个体数量为依据绘制的数量金字塔不是倒置的。
2.生态金字塔的一般模式如图所示,其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别代表第一、第二、第三营养级。下列相关叙述正确的是(　　)
[A] 一条食物链中相邻两种生物之间的能量传递效率可能会大于20%
[B] Ⅲ中的生物只有能量输入,没有能量输出
[C] 所有生态系统中的数量金字塔和生物量金字塔均为图示上窄下宽的金字塔形
[D] Ⅰ到Ⅱ的能量传递效率大于Ⅱ到Ⅲ
【答案】 A
【解析】 一般来说,能量在相邻两个营养级之间的传递效率是10%～20%,每个营养级可能包含多种生物,食物链中相邻两种生物之间的能量传递效率可能会大于20%;Ⅲ中生物的能量会流向分解者,因此有能量的输出;数量金字塔和生物量金字塔通常是上窄下宽的金字塔形,但特殊情况下也会呈现上宽下窄倒置的金字塔形;Ⅰ到Ⅱ的能量传递效率与Ⅱ到Ⅲ的能量传递效率大小关系无法判断。
3.(2025·中山期末)生态金字塔根据营养级绘制,包括能量金字塔、生物量金字塔和数量金字塔。下面食物链的数量金字塔形态与其他三项不同的是(　　)
[A] 草→昆虫→鸟 [B] 树→昆虫→鸟
[C] 草→兔→狼 [D] 草→鼠→鼬
【答案】 B
【解析】 在食物链“草→昆虫→鸟”“草→兔→狼”“草→鼠→鼬”中,数量金字塔表现为正置关系;在食物链“树→昆虫→鸟”中,昆虫数量最多,其次是鸟,树的数量最少,其显示的数量金字塔表现为倒置关系。
4.(2025·哈尔滨期末)现有两个生态系统a、b,分别为只有两个营养级的夏季草原生态系统(假设第一营养级是牧草,第二营养级是羊)和森林生态系统(假设第一营养级是乔木,第二营养级是昆虫)。a和b的数量金字塔和能量金字塔的形状最可能分别是(　　)
[A] a为正金字塔形和正金字塔形,b为倒金字塔形和正金字塔形
[B] a为倒金字塔形和正金字塔形,b为正金字塔形和倒金字塔形
[C] a为正金字塔形和倒金字塔形,b为正金字塔形和正金字塔形
[D] a为倒金字塔形和倒金字塔形,b为倒金字塔形和正金字塔形
【答案】 A
【解析】 只有两个营养级的夏季草原生态系统a,牧草的数量比羊多,绘制的数量金字塔为正金字塔形;森林生态系统b,一棵树上可以有很多昆虫,因此,绘制的数量金字塔为倒金字塔形;两个生态系统的能量金字塔均为正金字塔形。
5.下图是某同学绘制的某自然生态系统能量金字塔,其中a～d代表能量值。下列叙述不正确的是(　　)
[A] 图中的能量c可代表生产者呼吸释放的热能及流向分解者的能量
[B] 该金字塔的底层属于生产者通过光合作用或化能合成作用固定的能量
[C] 一般来说,能量金字塔和生物数量金字塔一样,都会出现倒置的现象
[D] 第一营养级与第二营养级之间的能量传递效率为b/a×100%
【答案】 C
【解析】 能量单向流动,逐级递减,自然生态系统中能量金字塔不会出现倒置的现象。
知识点2　研究能量流动的实践意义
6.下图是在某地试验成功并大范围推广的生态农业模式。下列有关此生态系统的叙述,错误的是(　　)
[A] 图中位于第二营养级的生物有螺、昆虫、鸭
[B] 鸭和螺之间是捕食与种间竞争关系
[C] 该生态系统中鸭所同化的能量来自生产者固定的太阳能和饲料中的化学能
[D] 拔去田地中的野草可以提高生态系统的能量传递效率
【答案】 D
【解析】 拔去田地中的野草是人为地调整能量流动的方向,使能量持续高效地流向对人类最有益的部分,不能提高生态系统的能量传递效率。
7.下列措施中,能实现对生态系统中能量的多级利用、提高能量利用率的是(　　)
[A] 农耕栽培作物时,合理密植
[B] 退耕还林、还草、还湖
[C] 草场放牧,合理确定载畜量
[D] 秸秆饲喂牲畜,畜粪制沼气,沼渣肥田
【答案】 D
【解析】 农耕栽培作物时,合理密植可以提高光能的利用率,退耕还林、还草、还湖是为了保护生态环境,合理确定载畜量是使能量持续高效地流向对人类最有益的部分,都没有实现能量的多级利用;秸秆饲喂牲畜,畜粪制沼气,沼渣肥田实现了对生态系统中能量的多级利用,提高了能量的利用率。
综合提升练
8.下图为以亚马逊热带雨林的相关数据建构的生态金字塔示意图(图中C1、C2代表不同营养级)。下列有关叙述正确的是(　　)
[A] 消费者C2粪便中的能量可被生产者同化利用
[B] 生态系统生物数量金字塔可能会出现倒置现象
[C] 部分C1同化的能量以遗体和自身粪便中化学能的形式流向分解者
[D] 图中C1到C2的能量传递效率为25%
【答案】 B
【解析】 消费者C2粪便中的能量不能被生产者同化利用,只能被分解者利用;生态系统生物数量金字塔可能会出现倒置现象;部分C1同化的能量以遗体残骸的形式流向分解者,自身粪便中的化学能不属于C1的同化量,属于上一营养级的同化量,即生产者的同化量;能量传递效率是指相邻两个营养级间同化量的比值,图中未标明C1和C2的同化量,故无法计算两者间的能量传递效率。
9.下表为稻田适度养鱼对水稻产量和稻田土壤有机质含量影响的实验结果。下列说法正确的是(　　)
处理 水稻产量/(kg·hm-2) 土壤有机质/%
稻田 养鱼 4 023 2.72
对照 3 474 2.56
[A] 该稻田中水稻→鱼→人构成的食物链可以使能量更多地流向人类
[B] 在该稻田中,鱼吃掉稻田中的害虫和杂草,使水稻产量提高
[C] 稻田养鱼使水稻能从土壤中吸收更多鱼粪中的有机质,提高水稻产量
[D] 与普通稻田相比,稻田养鱼可以降低稻田生态系统营养结构的复杂程度
【答案】 B
【解析】 与“水稻→人”相比,“水稻→鱼→人”延长了食物链,增加了能量损耗,使流向人类的能量变少;鱼的粪便作为肥料可提高稻田土壤中有机质的含量,但水稻不能直接吸收鱼粪中的有机质;稻田养鱼能增加该生态系统中的物种丰富度,可提高稻田生态系统中营养结构的复杂程度。
10.(多选)下图是某生态系统营养级的能量金字塔示意图,甲～戊为五种生物,其中丁和戊不存在种间竞争关系。下列分析正确的是(　　)
[A] 图示生物加上它们生存的环境构成一个完整的生态系统
[B] 图中生物可形成4条食物链,丙和丁存在捕食和种间竞争关系
[C] 若戊取食丙的比例升高,则戊获得的能量会增多
[D] 若丁的数量减少,则乙的数量会增多,丙的数量会减少
【答案】 CD
【解析】 能量金字塔包含生产者和消费者,不包含分解者,故图示生物加上它们生存的环境不能构成一个完整的生态系统;图中生物形成食物网:,可形成3条食物链,丙和丁不存在捕食和种间竞争关系;若戊取食丙的比例升高,则戊的营养级相当于降低,获得的能量会增多;丁捕食乙,乙捕食丙,若丁的数量减少,则乙的数量会增多,丙的数量会
减少。
11.(多选)稻菇轮作栽培是一种高产高效栽培模式,该模式可在水稻收获后的冬闲田地上,搭建中、小棚进行蘑菇栽培,采用稻菇轮作模式栽培大球盖菇的示意图如下。下列叙述正确的是(　　)
[A] 水稻秸秆能够起到营养、保湿的效果,有利于大球盖菇菌丝生长
[B] 稻菇轮作具有良好的经济效益,可以增大流入该生态系统的总能量
[C] 将蘑菇收获后的菌糠还田,可以改善土壤的肥力,实现了能量循环
[D] 菌菇降解能力强,生长过程中能够消耗秸秆,减少了资源浪费和环境污染
【答案】 AD
【解析】 水稻秸秆富含有机质,且具有良好的保湿性能,适合作为大球盖菇的培养基,有利于大球盖菇菌丝生长;蘑菇属于分解者,不能固定太阳能,因此稻菇轮作无法增大流入该生态系统的总能量;菌糠富含有机质,还田后可以改善土壤的肥力,促进物质循环,而能量流动是单向的,不能循环;菌菇降解能力强,生长过程中能够分解秸秆中的有机质,减少了资源浪费,同时还能减少秸秆焚烧带来的环境污染。
12.(12分)(2025·日照期末)下图是某地生态鱼塘的物质循环流程图。请回答下列问题。
(1)同一个自然生态鱼塘中的所有草食性鱼　　　　　　　　　(填“组成种群”“组成生物群落”或“属于第二营养级”)。
(2)任何生态系统都需要不断得到来自系统外的能量补充,能量流入第一营养级后,除了用于其生长、发育和繁殖等生命活动外,另一部分能量的去向是　 。
(3)若鱼塘生态系统中各营养级之间的能量传递效率为10%,沉水植物的同化量为M,草食性鱼类的同化量为N,则N/M的值　　　　(填“大于”“等于”或“小于”)1/10,原因是　
　 。
(4)该生态系统利用有机废弃物养螺蛳,实现了废物的资源化,从生态系统的能量流动的角度分析,其意义是　　　　　　　　　　　　　　　　。若当地青虾的经济价值较高,请提出一项措施,用以提高该生态鱼塘的经济效益:　　　　　　　　　　　　　　　　。
【答案】 (每空2分)
(1)属于第二营养级
(2)经呼吸作用以热能形式散失
(3)小于　能量传递效率是指相邻两个营养级的同化量之比,沉水植物处于第一营养级,但处于第二营养级的不只有草食性鱼类
(4)实现能量多级利用,提高能量利用率　降低花津蟹的种群数量,合理投放青虾苗
【解析】 (1)题图中的草食性鱼类可能有多种,不符合种群和群落的概念,但是它们肯定以生产者为食,属于第二营养级。
(2)能量流入第一营养级后,除了用于其生长、发育和繁殖等生命活动外,另一部分能量的去向是通过呼吸作用以热能形式散失 。
(3)能量传递效率是指相邻两个营养级之间同化量的比值,通常是10%～20%,据图分析可知,沉水植物属于第一营养级,草食性鱼类、青虾、花津蟹属于第二营养级,沉水植物同化的能量除了流向草食性鱼类,还流向了青虾、花津蟹,因此若鱼塘生态系统中各营养级之间的能量传递效率为10%,沉水植物的同化量为M,草食性鱼类的同化量为N,则N/M的值小于1/10。
(4)利用有机废弃物养螺蛳,实现了废物的资源化,从生态系统的能量流动的角度分析,其意义是实现能量多级利用,提高能量利用率。由题图可知,花津蟹捕食青虾,若要提高经济效益,增加青虾的产出,应降低花津蟹的种群数量,并合理投放青虾苗。(共48张PPT)
第2节　生态系统的能量流动
第1课时　能量流动的
过程及特点
1.建立生态系统能量流动的模型,概述生态系统能量流动的过程。2.概述生态系统能量流动的特点。
[学习目标]
预习案·自主学习
一、能量流动的过程
1.能量流动的概念:生态系统中能量的 、 、 和 的过程。
2.能量流动的过程
(1)能量流经第一营养级的过程。
呼吸作用
生长、发
育和繁殖
输入
传递
转化
散失
(2)能量流经第二营养级的过程。
初级消费者同化
呼吸作用
生长、发育和繁殖
次级消费者
(3)生态系统能量流动的示意图。
分解者
呼吸作用
据图分析,流入各营养级(最高营养级除外)的能量的去路:
①通过自身呼吸作用以 形式散失。
②流入下一个营养级。
③被 分解利用。
热能
分解者
二、能量流动的特点
1.能量流动的特点
单向流动
逆转
循环流动
逐级递减
逐级减少
越多
5
2.能量传递效率的计算
(1)计算公式。
(2)一般生态系统中相邻两个营养级间的能量传递效率为 。
3.生态系统维持正常功能的条件
任何生态系统都需要不断得到来自 的能量补充,以便维持生态系统的正常功能。
10%～20%
系统外
判断正误
(1)能量在生态系统的食物链中是以热能的形式流动的。(　　)
【提示】 能量在生态系统的食物链中是以化学能的形式流动的。
×
(2)生态系统相对稳定时无能量的输入和散失。(　　)
【提示】 生态系统相对稳定时,能量的输入和散失维持动态平衡。
×
(3)一只狼捕食了一只兔子,该狼获得了兔子能量的10%～20%。(　　)
【提示】 能量传递效率是针对相邻两个营养级中的所有生物而言,不针对个体。
×
(4)在“植物→鼠→鹰”这条食物链中,第三营养级含能量最少。(　　)
(5)第三营养级生物产生粪便中的能量属于该营养级的同化量。(　　)
√
【提示】 第三营养级生物产生粪便中的能量属于第二营养级的同化量。
×
探究案·互动探究
任务一　分析能量流动的过程
下图为能量流经某草原生态系统第二营养级的示意图。
(1)草原上草的能量来自哪里 它的能量又是通过什么途径传递给其他动物的
【提示】 草的能量来自太阳能。传递途径为食物链或食物网。
(2)摄入量(a)和粪便量(c)、同化量(b)之间具有怎样的等量关系
【提示】 摄入量(a)=粪便量(c)+同化量(b)。
(3)初级消费者的粪便中的能量属于哪个营养级的能量 第三营养级的粪便中的能量呢
【提示】 初级消费者的粪便中的能量属于第一营养级的能量。第三营养级的粪便中的能量属于第二营养级的能量。
(4)初级消费者同化的能量有几个流向
【提示】 三个:在自身呼吸作用中以热能的形式散失、被分解者利用和流向下一营养级。
(5)构建第二营养级能量流动模型:尝试用方框代表第二营养级的能量,用箭头表示能量的来源和去路,并配以文字介绍。
【提示】 如图所示
1.自然生态系统中能量流动的过程
「核心归纳」
2.某一营养级能量的来源与去路
定量不定时:一定量的能量在足够长的时间内的去向。
定量定时:一定量的能量在一定时间内的去向。
3.能量流动的3个关系式
(1)摄入量=同化量+粪便量。
(2)同化量=摄入量-粪便量=呼吸作用中以热能形式散失量+用于生长、发育和繁殖的能量。
(3)用于生长、发育和繁殖的能量=同化量-呼吸作用中以热能形式散失量=流入下一营养级的能量+被分解者利用的能量+未利用的能量(定时情况)。
「典型例题」
1.(2025·抚顺期末)生态系统的能量流动指的是生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程,下列有关说法正确的是(　　)
[A] 输入生态系统的能量就是生产者固定的太阳能的总量
[B] 能量以有机物中化学能的形式在食物网中传递
[C] 能量散失的过程是“光→生产者→消费者→分解者”
[D] 生态系统中能量最终通过分解者的呼吸作用,以热能的形式散失
B
【解析】 就自然生态系统而言,一般来说,输入生态系统的能量就是生产者固定的太阳能的总量,而对于农田等人工生态系统,输入生态系统的能量还包含人工投入的能量等;能量的传递渠道是食物链和食物网,传递形式是有机物中的化学能;能量散失的过程是指在生产者、消费者和分解者的呼吸作用中热能散失的过程;生态系统中能量最终通过生产者、消费者和分解者的呼吸作用,以热能的形式散失。
2.某同学绘制了如图所示的能量流动图解,下列叙述正确的是(　　)
[A] 生产者固定的总能量可表示为A1+B1+C1+A2+B2+C2+D2
[B] 初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量为B2+D2
[C] 初级消费者摄入的能量为A2+B2+C2
[D] C2可代表初级消费者粪便中的能量
A
【解析】 生产者固定的总能量(W1)=A1+B1+C1+D1,又因为D1=A2+B2+C2+D2,所以W1=A1+B1+C1+A2+B2+C2+D2;初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量为B2+C2+D2;初级消费者摄入的能量应大于其同化量,即大于A2+B2+C2+D2;初级消费者粪便中的能量属于上一营养级,不能用C2表示。
【方法指导】
“拼图法”分析能量流动的过程
(1)图中箭头上的字母(W1、D1、D2)代表流入某一营养级的能量,即同化量。
(2)拼图是按照定量定时分析的,所以同化量包含四条去向:自身呼吸作用中以热能形式散失(A1、A2)、流入下一营养级(D1、D2)、被分解者分解利用(C1、C2)和未被利用(B1、B2)。
任务二　分析能量流动的特点
美国生态学家林德曼利用赛达伯格湖进行生态系统能量流动研究,绘制了如图所示的能量流动情况,请回答下列问题。
注:图中数字为能量数值,单位是J/(cm2·a)。
(1)图中A代表 ,B代表 。
(2)林德曼的研究发现,生态系统的能量流动具有的两个明显特点是
。
(3)由图可知,第二营养级至第三营养级的能量传递效率是 (保留小数点后两位)。
(4)构建植食性动物能量来源和去路的等量关系式,说明是否遵循能量守恒定律
【提示】 来源(62.8)=去路(18.8+12.6+2.1+29.3),遵循能量守恒定律。
分解者
呼吸作用
单向流动、逐级递减
20.06%
(5)在各营养级能量的去路中,为什么会出现“未利用”的能量
【提示】 林德曼对赛达伯格湖能量流动是定时研究,“未利用”的能量是指在所研究的时间段内未被自身呼吸作用消耗,也未被后一个营养级和分解者利用的能量。
(6)如何计算流经人工生态系统(如人工鱼塘、城市污水处理池等)的总能量
【提示】 流经人工生态系统(如人工鱼塘、城市污水处理池等)的总能量=人工投放的饵料或城市污水中有机物所含的能量+生产者固定的太阳能。
对能量传递效率的理解
(1)能量传递效率是指相邻两个营养级之间的能量传递,不是指个体或种群之间。
(2)能量传递效率:10%～20%,即输入某一营养级的能量中,只有10%～20%的能量流入下一个营养级。
「核心归纳」
(3)能量传递效率为10%～20%是针对相邻两个营养级中的所有生物而言的,具体到某一条食物链中相邻两个营养级的能量传递效率可能低于10%或高于20%。如一只狼捕食了一只野兔,野兔流向狼的能量可能低于10%或高于20%,但野兔所处的第二营养级与狼所处的第三营养级的能量传递效率为10%～20%。
「典型例题」
3.下列有关生态系统中能量流动的叙述,正确的是(　　)
[A] 兔子吃了1 kg的草,则这1 kg草中的能量就流入了兔子体内
[B] 一只狼捕食了一只兔子,则这只兔子中约有10%～20%的能量流入狼的体内
[C] 生产者通过光合作用合成有机物,能量就从非生物环境流入生物群落
[D] 生态系统的能量伴随着物质循环而被循环利用
C
【解析】 兔子吃的草中的能量一部分被兔子同化,一部分残留在粪便中;能量传递效率中的10%～20%指的是相邻两个营养级之间的传递效率,并非个体与个体之间的;生产者通过光合作用合成有机物来固定太阳能,使能量从非生物环境流入生物群落;生态系统中的能量流动是单向的,最终都会以热能的形式散失,不能被循环利用。
4.(多选)(2025·秦皇岛期中)下图是某天然生态系统中能量流经该生态系统某一营养级的示意图(单位:J·cm-2·a-1),其中a表示该营养级能量的摄入量。下列相关叙述正确的是(　 　)
[A] 图中该营养级与下一营养级之间的能量传递效率为15%
[B] c中流向e的能量属于第一营养级
[C] 图中d表示呼吸作用中以热能形式散失的能量,c中含有的能量为30 J·cm-2·a-1
[D] 该生态系统需要得到来自外界系统的能量补充才能维持正常功能
CD
【解析】 由于下一营养级的同化量未知,故无法计算能量传递效率;c表示该营养级用于自身生长、发育和繁殖的能量,c中流向e的能量属于该营养级的能量;图中d表示呼吸作用中以热能形式散失的能量,b表示该营养级同化量,c中含有的能量为100-20-50=30(J·cm-2·a-1);该生态系统需要得到来自外界系统的能量补充才能维持正常功能。
思维导图
随堂检测反馈
1.关于草原生态系统能量流动的叙述,错误的是(　　)
[A] 能量流动包括能量的输入、传递、转化和散失的过程
[B] 分解者所需的能量可来自各营养级生物所储存的能量
[C] 生态系统维持正常功能需要不断得到来自系统外的能量补充
[D] 生产者固定的能量除用于自身呼吸外,其余均流入下一营养级
D
【解析】 生产者固定的能量除用于自身呼吸外,其余均流入下一营养级及分解者。
2.(2025·保定期中)下图表示草场上某种草和某种羊的能量流动关系,对该图的描述正确的是(　　)
[A] a表示草光合作用固定的能量
[B] b表示草同化的能量中未利用的部分
[C] c表示羊呼吸散失的热量
[D] c属于羊流入分解者的能量
B
【解析】 a表示草用于生长、发育和繁殖的能量,属于同化量的一部分;a的能量一部分被羊摄入,一部分随着遗体残骸流向分解者,还有一部分未利用(b);c表示羊排出的粪便中的能量;c属于草流入分解者的能量。
3.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,初级消费者呼吸作用中以热能形式散失的能量为b,下列说法正确的是(　　)
[A] 应在B处加上标有呼吸作用的箭头
[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
B
【解析】 题图中A表示初级消费者同化的总能量,B表示用于生长、发育和繁殖等生命活动的能量,应在A处加上标有呼吸作用的箭头;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,还有部分能量流入下一营养级,因此,被次级消费者摄入的能量小于n-a-b。
4.(多选)生态学家对某生态系统的一条食物链中的能量流动情况进行相关研究,结果如下表所示。下列叙述正确的是(　 　)
植物 兔 狼
固定的 太阳能 摄入量 同化量 呼吸作用 中以热能 形式散失 的能量 摄入量 同化量 呼吸作用
中以热能
形式散失
的能量
a b c d e f g
[A] a>c>f
[B] f/c的值一定处于10%～20%
[C] 兔用于生长、发育和繁殖的能量为c-d
[D] 狼在该生态系统的食物网中只占据一个营养级
AC
【解析】 相邻两个营养级之间的能量传递效率一般为10%～20%,但题目中只显示了该生态系统中的一条食物链,所以f/c的值不一定处于10%～20%;狼的食物来源比较丰富,除了兔之外还有其他食物来源,因此狼在该生态系统的食物网中可能占据多个营养级。
5.(多选)某浅水泉微型生态系统中能量情况如下表所示,该生态系统中的初级消费者以生产者和来自陆地的植物残体为食。下列说法不正确的是(　 　)
ABD
项目 生产 者固定 来自陆 地的植 物残体 初级 消费者 摄入 初级 消费者 同化 初级消费者呼吸作用
中以热能形式散失
能量/[105 J/(m2·a)] 90 42 84 13.5 3
[A] 流经该生态系统的总能量为90×105 J/(m2·a)
[B] 该生态系统的生产者有15%的能量流入下一营养级
[C] 初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量为10.5×105 J/(m2·a)
[D] 初级消费者粪便中的能量为70.5×105 J/(m2·a),该能量由初级消费者流向分解者
【解析】 该生态系统中的初级消费者以生产者和来自陆地的植物残体为食,因此流经该生态系统的总能量为生产者固定的太阳能和来自陆地的植物残体中的能量,即90×105+42×105=132×105[J/(m2·a)];表格中没有显示生产者流入初级消费者的能量,因此无法计算生产者有多少能量流入下一营养级;初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量=同化量-呼吸作用中以热能形式散失的能量=10.5×105 J/(m2·a);初级消费者粪便中的能量属于上一营养级。
联系实际 迁移应用
研究者设计了“海洋牧场”海水生态养殖模式,即在上层挂绳养殖海带等藻类,在中层挂笼养殖牡蛎等滤食性贝类,在底层设置人工鱼礁,养殖海参等底栖杂食动物。下图是该“海洋牧场”部分构造和物质循环关系图。请分析回答下列问题。
(1)流入该生态系统的总能量是
。
(2)牡蛎属于生态系统中的 (填成分)。若养殖海带量过多,会导致牡蛎的产量下降,从能量流动的角度分析其原因是
。
生产者固定的太阳能和人工投放的饵料中
的能量
消费者和分解者
海带和浮游植物之间存在竞争关系,若养殖海带数量过多,会导致牡蛎的食物来源减少,流入牡蛎的能量减少(意近即可)
(3)该生态系统部分生物的能量流动过程如图所示(a～d表示能量值)。图中M2表示 。图中表示牡蛎被分解者利用的能量是 (填字母)。
牡蛎用于生长、发育和繁殖的能量
d第2节　生态系统的能量流动
第1课时　能量流动的过程及特点
[学习目标]　1.建立生态系统能量流动的模型,概述生态系统能量流动的过程。2.概述生态系统能量流动的特点。
一、能量流动的过程
1.能量流动的概念:生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。
2.能量流动的过程
(1)能量流经第一营养级的过程。
(2)能量流经第二营养级的过程。
(3)生态系统能量流动的示意图。
据图分析,流入各营养级(最高营养级除外)的能量的去路:
①通过自身呼吸作用以热能形式散失。
②流入下一个营养级。
③被分解者分解利用。
二、能量流动的特点
1.能量流动的特点
2.能量传递效率的计算
(1)计算公式。
能量传递效率=×100%。
(2)一般生态系统中相邻两个营养级间的能量传递效率为10%～20%。
3.生态系统维持正常功能的条件
任何生态系统都需要不断得到来自系统外的能量补充,以便维持生态系统的正常功能。
判断正误
(1)能量在生态系统的食物链中是以热能的形式流动的。(　　)
【答案】 ×
【提示】 能量在生态系统的食物链中是以化学能的形式流动的。
(2)生态系统相对稳定时无能量的输入和散失。(　　)
【答案】 ×
【提示】 生态系统相对稳定时,能量的输入和散失维持动态平衡。
(3)一只狼捕食了一只兔子,该狼获得了兔子能量的10%～20%。(　　)
【答案】 ×
【提示】 能量传递效率是针对相邻两个营养级中的所有生物而言,不针对个体。
(4)在“植物→鼠→鹰”这条食物链中,第三营养级含能量最少。(　　)
【答案】 √
(5)第三营养级生物产生粪便中的能量属于该营养级的同化量。(　　)
【答案】 ×
【提示】 第三营养级生物产生粪便中的能量属于第二营养级的同化量。
任务一　分析能量流动的过程
　　下图为能量流经某草原生态系统第二营养级的示意图。
(1)草原上草的能量来自哪里 它的能量又是通过什么途径传递给其他动物的
【提示】 草的能量来自太阳能。传递途径为食物链或食物网。
(2)摄入量(a)和粪便量(c)、同化量(b)之间具有怎样的等量关系
【提示】 摄入量(a)=粪便量(c)+同化量(b)。
(3)初级消费者的粪便中的能量属于哪个营养级的能量 第三营养级的粪便中的能量呢
【提示】 初级消费者的粪便中的能量属于第一营养级的能量。第三营养级的粪便中的能量属于第二营养级的能量。
(4)初级消费者同化的能量有几个流向
【提示】 三个:在自身呼吸作用中以热能的形式散失、被分解者利用和流向下一营养级。
(5)构建第二营养级能量流动模型:尝试用方框代表第二营养级的能量,用箭头表示能量的来源和去路,并配以文字介绍。
【提示】 如图所示
核心归纳
1.自然生态系统中能量流动的过程
2.某一营养级能量的来源与去路
定量不定时:一定量的能量在足够长的时间内的去向。
定量定时:一定量的能量在一定时间内的去向。
3.能量流动的3个关系式
(1)摄入量=同化量+粪便量。
(2)同化量=摄入量-粪便量=呼吸作用中以热能形式散失量+用于生长、发育和繁殖的能量。
(3)用于生长、发育和繁殖的能量=同化量-呼吸作用中以热能形式散失量=流入下一营养级的能量+被分解者利用的能量+未利用的能量(定时情况)。
典型例题
1.(2025·抚顺期末)生态系统的能量流动指的是生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程,下列有关说法正确的是(　　)
[A] 输入生态系统的能量就是生产者固定的太阳能的总量
[B] 能量以有机物中化学能的形式在食物网中传递
[C] 能量散失的过程是“光→生产者→消费者→分解者”
[D] 生态系统中能量最终通过分解者的呼吸作用,以热能的形式散失
【答案】 B
【解析】 就自然生态系统而言,一般来说,输入生态系统的能量就是生产者固定的太阳能的总量,而对于农田等人工生态系统,输入生态系统的能量还包含人工投入的能量等;能量的传递渠道是食物链和食物网,传递形式是有机物中的化学能;能量散失的过程是指在生产者、消费者和分解者的呼吸作用中热能散失的过程;生态系统中能量最终通过生产者、消费者和分解者的呼吸作用,以热能的形式散失。
2.某同学绘制了如图所示的能量流动图解,下列叙述正确的是(　　)
[A] 生产者固定的总能量可表示为A1+B1+C1+A2+B2+C2+D2
[B] 初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量为B2+D2
[C] 初级消费者摄入的能量为A2+B2+C2
[D] C2可代表初级消费者粪便中的能量
【答案】 A
【解析】 生产者固定的总能量(W1)=A1+B1+C1+D1,又因为D1=A2+B2+C2+D2,所以W1=A1+B1+C1+A2+B2+C2+D2;初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量为B2+C2+D2;初级消费者摄入的能量应大于其同化量,即大于A2+B2+C2+D2;初级消费者粪便中的能量属于上一营养级,不能用C2表示。
【方法指导】
“拼图法”分析能量流动的过程
(1)图中箭头上的字母(W1、D1、D2)代表流入某一营养级的能量,即同化量。
(2)拼图是按照定量定时分析的,所以同化量包含四条去向:自身呼吸作用中以热能形式散失(A1、A2)、流入下一营养级(D1、D2)、被分解者分解利用(C1、C2)和未被利用(B1、B2)。
任务二　分析能量流动的特点
　　美国生态学家林德曼利用赛达伯格湖进行生态系统能量流动研究,绘制了如图所示的能量流动情况,请回答下列问题。
注:图中数字为能量数值,单位是J/(cm2·a)。
(1)图中A代表分解者,B代表呼吸作用。
(2)林德曼的研究发现,生态系统的能量流动具有的两个明显特点是单向流动、逐级递减。
(3)由图可知,第二营养级至第三营养级的能量传递效率是20.06%(保留小数点后两位)。
(4)构建植食性动物能量来源和去路的等量关系式,说明是否遵循能量守恒定律
【提示】 来源(62.8)=去路(18.8+12.6+2.1+29.3),遵循能量守恒定律。
(5)在各营养级能量的去路中,为什么会出现“未利用”的能量
【提示】 林德曼对赛达伯格湖能量流动是定时研究,“未利用”的能量是指在所研究的时间段内未被自身呼吸作用消耗,也未被后一个营养级和分解者利用的能量。
(6)如何计算流经人工生态系统(如人工鱼塘、城市污水处理池等)的总能量
【提示】 流经人工生态系统(如人工鱼塘、城市污水处理池等)的总能量=人工投放的饵料或城市污水中有机物所含的能量+生产者固定的太阳能。
核心归纳
对能量传递效率的理解
(1)能量传递效率是指相邻两个营养级之间的能量传递,不是指个体或种群之间。
(2)能量传递效率:10%～20%,即输入某一营养级的能量中,只有10%～20%的能量流入下一个营养级。
(3)能量传递效率为10%～20%是针对相邻两个营养级中的所有生物而言的,具体到某一条食物链中相邻两个营养级的能量传递效率可能低于10%或高于20%。如一只狼捕食了一只野兔,野兔流向狼的能量可能低于10%或高于20%,但野兔所处的第二营养级与狼所处的第三营养级的能量传递效率为10%～20%。
典型例题
3.下列有关生态系统中能量流动的叙述,正确的是(　　)
[A] 兔子吃了1 kg的草,则这1 kg草中的能量就流入了兔子体内
[B] 一只狼捕食了一只兔子,则这只兔子中约有10%～20%的能量流入狼的体内
[C] 生产者通过光合作用合成有机物,能量就从非生物环境流入生物群落
[D] 生态系统的能量伴随着物质循环而被循环利用
【答案】 C
【解析】 兔子吃的草中的能量一部分被兔子同化,一部分残留在粪便中;能量传递效率中的10%～20%指的是相邻两个营养级之间的传递效率,并非个体与个体之间的;生产者通过光合作用合成有机物来固定太阳能,使能量从非生物环境流入生物群落;生态系统中的能量流动是单向的,最终都会以热能的形式散失,不能被循环利用。
4.(多选)(2025·秦皇岛期中)下图是某天然生态系统中能量流经该生态系统某一营养级的示意图(单位:J·cm-2·a-1),其中a表示该营养级能量的摄入量。下列相关叙述正确的是(　　)
[A] 图中该营养级与下一营养级之间的能量传递效率为15%
[B] c中流向e的能量属于第一营养级
[C] 图中d表示呼吸作用中以热能形式散失的能量,c中含有的能量为30 J·cm-2·a-1
[D] 该生态系统需要得到来自外界系统的能量补充才能维持正常功能
【答案】 CD
【解析】 由于下一营养级的同化量未知,故无法计算能量传递效率;c表示该营养级用于自身生长、发育和繁殖的能量,c中流向e的能量属于该营养级的能量;图中d表示呼吸作用中以热能形式散失的能量,b表示该营养级同化量,c中含有的能量为100-20-50=
30(J·cm-2·a-1);该生态系统需要得到来自外界系统的能量补充才能维持正常功能。
随堂检测反馈
1.关于草原生态系统能量流动的叙述,错误的是(　　)
[A] 能量流动包括能量的输入、传递、转化和散失的过程
[B] 分解者所需的能量可来自各营养级生物所储存的能量
[C] 生态系统维持正常功能需要不断得到来自系统外的能量补充
[D] 生产者固定的能量除用于自身呼吸外,其余均流入下一营养级
【答案】 D
【解析】 生产者固定的能量除用于自身呼吸外,其余均流入下一营养级及分解者。
2.(2025·保定期中)下图表示草场上某种草和某种羊的能量流动关系,对该图的描述正确的是(　　)
[A] a表示草光合作用固定的能量
[B] b表示草同化的能量中未利用的部分
[C] c表示羊呼吸散失的热量
[D] c属于羊流入分解者的能量
【答案】 B
【解析】 a表示草用于生长、发育和繁殖的能量,属于同化量的一部分;a的能量一部分被羊摄入,一部分随着遗体残骸流向分解者,还有一部分未利用(b);c表示羊排出的粪便中的能量;c属于草流入分解者的能量。
3.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,初级消费者呼吸作用中以热能形式散失的能量为b,下列说法正确的是(　　)
[A] 应在B处加上标有呼吸作用的箭头
[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
【答案】 B
【解析】 题图中A表示初级消费者同化的总能量,B表示用于生长、发育和繁殖等生命活动的能量,应在A处加上标有呼吸作用的箭头;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,还有部分能量流入下一营养级,因此,被次级消费者摄入的能量小于n-a-b。
4.(多选)生态学家对某生态系统的一条食物链中的能量流动情况进行相关研究,结果如下表所示。下列叙述正确的是(　　)
植物 兔 狼
固定的 太阳能 摄入 量 同化 量 呼吸作用 中以热能 形式散失 的能量 摄入 量 同化 量 呼吸作用 中以热能 形式散失 的能量
a b c d e f g
[A] a>c>f
[B] f/c的值一定处于10%～20%
[C] 兔用于生长、发育和繁殖的能量为c-d
[D] 狼在该生态系统的食物网中只占据一个营养级
【答案】 AC
【解析】 相邻两个营养级之间的能量传递效率一般为10%～20%,但题目中只显示了该生态系统中的一条食物链,所以f/c的值不一定处于10%～20%;狼的食物来源比较丰富,除了兔之外还有其他食物来源,因此狼在该生态系统的食物网中可能占据多个营养级。
5.(多选)某浅水泉微型生态系统中能量情况如下表所示,该生态系统中的初级消费者以生产者和来自陆地的植物残体为食。下列说法不正确的是(　　)
项目 生产 者固定 来自陆 地的植 物残体 初级 消费者 摄入 初级 消费者 同化 初级消 费者呼 吸作用 中以热 能形式 散失
能量/[105 J/ (m2·a)] 90 42 84 13.5 3
[A] 流经该生态系统的总能量为90×105 J/(m2·a)
[B] 该生态系统的生产者有15%的能量流入下一营养级
[C] 初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量为10.5×105 J/(m2·a)
[D] 初级消费者粪便中的能量为70.5×105 J/(m2·a),该能量由初级消费者流向分解者
【答案】 ABD
【解析】 该生态系统中的初级消费者以生产者和来自陆地的植物残体为食,因此流经该生态系统的总能量为生产者固定的太阳能和来自陆地的植物残体中的能量,即90×105+42×105=132×105[J/(m2·a)];表格中没有显示生产者流入初级消费者的能量,因此无法计算生产者有多少能量流入下一营养级;初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量=同化量-呼吸作用中以热能形式散失的能量=10.5×105 J/(m2·a);初级消费者粪便中的能量属于上一营养级。
　　研究者设计了“海洋牧场”海水生态养殖模式,即在上层挂绳养殖海带等藻类,在中层挂笼养殖牡蛎等滤食性贝类,在底层设置人工鱼礁,养殖海参等底栖杂食动物。下图是该“海洋牧场”部分构造和物质循环关系图。请分析回答下列问题。
(1)流入该生态系统的总能量是生产者固定的太阳能和人工投放的饵料中的能量。
(2)牡蛎属于生态系统中的消费者和分解者(填成分)。若养殖海带量过多,会导致牡蛎的产量下降,从能量流动的角度分析其原因是海带和浮游植物之间存在竞争关系,若养殖海带数量过多,会导致牡蛎的食物来源减少,流入牡蛎的能量减少(意近即可)。
(3)该生态系统部分生物的能量流动过程如图所示(a～d表示能量值)。图中M2表示牡蛎用于生长、发育和繁殖的能量。图中表示牡蛎被分解者利用的能量是d(填字母)。
课时作业
(时间:30分钟　分值:54分)
第1～8题每题3分,第9～11题每题6分,共计42分。
基础对点练
知识点1　能量流动的过程
1.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能量的输入和散失的过程
[C] 流经所有生态系统的总能量都是生产者固定的太阳能
[D] 流入第二营养级的总能量是指初级消费者同化的能量
【答案】 D
【解析】 在食物链中,能量的传递形式是有机物中的化学能;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;流经人工生态系统的总能量是生产者固定的太阳能和人工输入的有机物中的化学能。
2.(2025·台州期末)研究小组调查某山地鼬獾一个月来的能量流动情况,用a～d分别代表能量利用相对值,绘制该月鼬獾同化量的分配情况如图所示。下列叙述正确的是(　　)
[A] 鼬獾用于生长、发育和繁殖的能量为a+b
[B] 鼬獾粪便中的能量属于c
[C] 调查结束时鼬獾的生物量为d
[D] 若在长期饥饿条件下d可转变为a
【答案】 D
【解析】 鼬獾用于生长、发育和繁殖的能量为b+c+d;鼬獾粪便中的能量不属于鼬獾同化量;鼬獾的生物量指的是鼬獾种群所含有的有机物的总干重,而d指的是该月鼬獾同化量中暂时没有被利用的能量,若在长期饥饿条件下,d可转变为a,即用于呼吸消耗。
3.在一个生态系统中,食草动物所同化的能量等于(　　)
[A] 生产者固定的太阳能的总量
[B] 生产者固定的太阳能的总量减去生产者通过呼吸作用散失的能量
[C] 食草动物摄入的能量减去粪便等排遗物中的能量
[D] 用于食草动物生长、发育、繁殖等生命活动的能量
【答案】 C
【解析】 食草动物所同化的能量等于食草动物摄入的能量减去粪便等排遗物中的能量。
4.(2025·郑州月考)在由“草→鼠→狐”组成的一条食物链中,鼠经同化作用所获得的能量,其去向不包括(　　)
[A] 通过鼠呼吸作用以热能形式散失
[B] 通过鼠的粪便流入分解者体内
[C] 通过狐的粪便流入分解者体内
[D] 流入狐体内并被同化
【答案】 B
【解析】 鼠的同化量等于摄入的能量减去粪便中的能量,鼠粪便中的能量属于草的
同化量。
5.下图为某生态系统能量流动的部分示意图,方框表示生物同化的能量,①②③④各代表一定的能量值。下列各项叙述错误的是(　　)
[A] ①表示流经生态系统的总能量
[B] ④不包括次级消费者粪便中的能量
[C] 一般情况下,②为①的10%～20%
[D] 从能量大小看,②>③+④
【答案】 A
【解析】 一般来说,流经该生态系统的总能量是生产者固定的太阳能,而①表示流入初级消费者的能量。
知识点2　能量流动的特点
6.从健康的角度考虑,提倡素食可以减少脂肪和胆固醇等的摄入,能降低心血管等疾病的发病率。从生态系统的营养结构和生态系统功能的角度考虑,下列关于提倡素食的好处的叙述,错误的是(　　)
[A] 提倡素食能使人类的食物链缩短
[B] 提倡素食能提高能量传递效率
[C] 提倡素食能减少生态系统中能量的散失
[D] 提倡素食能使人类从生产者中获得更多的能量
【答案】 B
【解析】 能量传递效率一般在10%～20%,提倡素食不能提高能量传递效率。
7.(2025·汕头月考)在塞罕坝的自由放牧区,兔子、牛、羊和平共处,狼与狐正常出没。下图为能量流经兔子这一营养级的示意图,其中G表示流入狐所在营养级的能量,A表示兔摄入的能量。下列相关叙述正确的是(　　)
[A] 图中的营养结构中有4个营养级
[B] D表示的是兔子呼吸作用中以热能形式散失的能量
[C] E是兔子用于生长、发育和繁殖等生命活动的能量,C=D+E+F
[D] 兔子与狐所在营养级之间的能量传递效率为G/E×100%
【答案】 B
【解析】 图中只有两个营养级;C是兔子同化的总能量,D是兔子呼吸作用中以热能形式散失的能量,E是兔子用于生长、发育和繁殖等生命活动的能量,C=E+D;兔子与狐所在营养级之间的能量传递效率为G/C×100%。
8.下表是能量流经某种植食性动物时的情况,下列说法正确的是(　　)
项目 能量/(J·cm-2·a-1)
摄入量 530
粪便量 330
呼吸消耗量 X
用于生长、 发育和繁殖的能量 110
[A] X表示的能量为200 J·cm-2·a-1
[B] 流向第三营养级生物的能量最多为40 J·cm-2·a-1
[C] 该植食性动物同化的能量中有20%通过呼吸作用散失掉
[D] 生产者固定的能量传递给该植食性动物的能量传递效率为37.7%
【答案】 B
【解析】 同化量=摄入量-粪便量=530-330=200 (J·cm-2·a-1),同化量有两个去向,即同化
量=呼吸消耗量+用于生长、发育和繁殖的能量,即200=X+110,因此,X表示的能量为
90 J·cm-2·a-1;植食性动物(第二营养级)的同化量为200 J·cm-2·a-1,按最高的传递效率20%来计算,则流向第三营养级的能量最多为200×20%=40(J·cm-2·a-1);该植食性动物同化的能量中通过呼吸作用散失的百分比是90/200×100%=45%;从题表中无法确定生产者固定的能量,所以不能计算出传递给该植食性动物的能量传递效率。
综合提升练
9.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。下列有关叙述正确的是(　　)
[A] 植食性动物粪便中的能量包含在⑦中
[B] ①⑤之和为输入生态系统的全部能量
[C] ⑤⑥⑦⑧之和为流向分解者的能量
[D] ③全部用于初级消费者的生长、发育和繁殖
【答案】 A
【解析】 植食性动物粪便中的能量包含在植食性动物摄入后未被同化的部分⑦中;输入生态系统的能量为生产者固定的太阳能总量,而①⑤之和是生产者积累的有机物中的能量;⑧指的是植食性动物通过呼吸作用以热能形式散失的能量;③是同化量,同化量减去呼吸作用散失量才用于初级消费者的生长、发育和繁殖。
10.(多选)乌鳢俗称黑鱼,是人工鱼塘中的顶级捕食者。某人工鱼塘中混入了一些黑鱼,部分能量流动关系如下图所示。下列相关叙述错误的是(　　)
[A] 流经投放饵料的人工鱼塘的总能量是生产者固定的总能量,即图甲中的W1
[B] 图甲中B1可以表示生产者中未利用部分的能量
[C] 初级消费者用于自身生长、发育和繁殖的能量可用图乙中的X表示
[D] 乌鳢捕食初级消费者后未同化部分的能量包含在图乙的Z中
【答案】 ACD
【解析】 流经投放饵料的人工鱼塘的总能量是生产者固定的太阳能和投放饵料中有机物中的能量;图甲中,W1是生产者固定的太阳能总量,A1是呼吸作用散失的能量,B1表示生产者中未利用部分的能量,C1为流向分解者的能量,D1是流向下一营养级的能量;图乙中,N表示初级消费者用于自身生长、发育和繁殖的能量;乌鳢捕食初级消费者后未同化部分的能量是指乌鳢粪便中的能量,不包含在图乙的Z中。
11.(多选)科研小组对某湖泊生态系统的能量流动进行定量分析,得出相关数据,如下表所示(X表示能量流动的去向之一,Y、Z为能量值,能量单位为J·cm-2·a-1,植食性动物、肉食性动物作为营养级研究)。以下表述正确的是(　　)
生物 类型 呼吸作 用散失 的能量 X 未利 用 流向下 一营养 级的能量 外来有 机物输入 的能量
生产者 44 5 96 Y 0
植食性 动物 9.5 1.5 11 Z 8
肉食性 动物 6.8 0.5 12.2 0 15
[A] X表示流向分解者的能量
[B] 流入该生态系统的总能量为186.5 J·cm-2·a-1
[C] 能量从植食性动物到肉食性动物的传递效率是16.98%
[D] 生产者、植食性动物、肉食性动物组成生态系统
【答案】 ABC
【解析】 由题表可知,X表示流向分解者的能量;肉食性动物同化的能量值=Z+15=6.8+
0.5+12.2+0,植食性动物同化的能量值=Y+8=9.5+1.5+11+Z,通过计算可得Z=4.5,Y=18.5,流入该生态系统的总能量=44+5+96+18.5+8+15=186.5(J·cm-2·a-1);能量从植食性动物到肉食性动物的传递效率=4.5÷(18.5+8)×100%≈16.98%;除生产者、消费者(植食性动物、肉食性动物),生态系统还包含分解者及非生物的物质和能量。
12.(12分)某湿地生态系统是由农田改造来的,主要存在三个营养级,分别为植物、植食性动物和肉食性动物。三个营养级的能量流动调查结果如下表所示(单位:×103 kJ)。请回答下列问题。
食物链 植物 植食性动物 肉食性动物
同化量 463 X Y
呼吸散失量 96 24.5 3.8
未被利用 292 29.3 3.1
流向分解者 12 2.1 微量
(1)由表中数据可知,植物用于生长、发育和繁殖的能量为　　　　　　kJ,能量由第二营养级向第三营养级的传递效率约为　　　　(精确到小数点后两位)。
(2)下一个营养级不能得到其上一个营养级的全部能量的原因如下:①各营养级生物体内的大部分能量被　　　　　　　　;②各营养级生物体内的部分能量　　　　;③还有部分能量被　　　　利用。
(3)植食性动物同化的能量流入分解者的部分包括　　　　　　　　　　　　　　　　和　　　　　　　　　　　　　　　　　两部分的能量。
(4)若该湿地生态系统中的某种肉食性鱼类蛋白质含量丰富且味道鲜美,具有很高的经济价值。欲在该湿地生态系统某区域进行人工养殖,还需定期投放饵料。此时,流经该生态系统的总能量是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
【答案】 (除标注外,每空1分)
(1)3.67×105(2分)　11.27%(2分)
(2)呼吸作用消耗　未被利用　分解者
(3)植食性动物的遗体残骸　肉食性动物的粪便
(4)生产者固定的太阳能和投放的饵料中的化学能(3分)
【解析】 植物用于生长、发育和繁殖的能量=同化量-呼吸散失的能量=(463-96)×103=
3.67×105(kJ)。流向下一营养级的能量=同化量-呼吸散失的能量-未被利用的能量-流向分解者的能量,X=(463-96-292-12)×103=6.3×104(kJ),Y=(63-24.5-29.3-2.1)×103=7.1×103(kJ),所以第二营养级向第三营养级的传递效率=7.1÷63×100%≈11.27%。

展开更多......

收起↑