第2讲生态系统的能量流动Word格式.docx

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（2）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。

基础自测

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）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。

（4）流经农村和城市两个生态系统的总能量均是其植物所固定的太阳能。

（5）生态系统中生产者得到的能量必然大于消费者得到的。

（√）

2．如图表示能量在两个营养级之间的流动过程

（1）第一个营养级的同化量与其摄入量和粪便量有怎样的关系？

提示：

同化量＝摄入量－粪便量。

（2）上一个营养级同化的总能量是不是全部流向下一个营养级？

为什么？

不是。

一部分能量被自身呼吸所消耗，还有一部分被分解者所利用，总有一部分能量未被下一营养级利用。

3．生态系统中能量流动具有“逐级递减”的特点

下图表示A、B两个特定生态系统的能量金字塔。

请思考：

（1）一个吃玉米的人所获得的能量一定多于一个吃牛肉的人，对吗？

不对。

就“玉米→人”与“玉米→牛→人”这两种食物链而言，前者环节较少，能量损耗较少，人获得的能量更多，但就“一个个体”而言，由于不知道两人的食物量，一个吃玉米的人所获得的能量和一个吃牛肉的人获得的能量无法比较。

（2）若A和B中玉米的数量相同，A能养活10000人，则B至少能养活多少人？

500人。

若A和B中玉米的数量相同，设养活一人消耗能量为m，如A能养活10000人，对应的玉米能量至少是50000m，同样数量的玉米，B中至少养活的人数是50000×

10%×

10%＝500（人）。

（3）若土壤中含相同浓度的难降解污染物，则A中的人比B中的人体内污染物浓度更高，还是更低？

若土壤中含相同浓度的难降解污染物，则生态系统A中的人比B中的人体内污染物浓度应更低（其原因是由于生物的富集作用）。

网络记忆

重点突破|领悟高考方向

重点1　生态系统的能量流动过程

[考点精讲]

每一营养级能量的来源和去路分析

（1）能量来源

（2）能量去向：

流入某一营养级的能量去向可从以下两个角度分析：

①定量不定时（在足够长的时间内能量的最终去路）

a．自身呼吸消耗；

b.流入下一营养级（最高营养级除外）；

c.被分解者分解利用。

②定量定时：

流入某一营养级的一定量的能量在一定时间内的去路可有四条：

b.流入下一营养级；

c.被分解者分解利用；

d.未利用，即未被自身呼吸消耗，也未被下一营养级和分解者利用，如果是以年为单位研究，这部分的能量将保留到下一年，因此“未利用”是指在有限的时间“还没来得及被利用的能量”。

[命题视角]

视角1　能量流动过程中同化量、粪便量的辨析

1．如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值，初级消费者呼吸散失的能量为b，下列说法正确的是（　　）

A．应在A、B处加上标有呼吸的箭头

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

[心有灵犀]

摄入量≠同化量

（1）同化量为每一营养级通过摄食并转化成自身有机物的能量，摄入量是消费者摄入的能量，同化量＝摄入量－粪便量。

（2）消费者产生的粪便中的能量不属于该营养级同化的能量，它实际上与上一营养级的遗体残骸一样，属于未被利用的那部分能量。

视角2　能量流动的过程分析

2．（2015·

海南高考）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

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

重点2　生态系统能量流动的特点和意义

[典例导悟1]

下图是生态系统的能量流动图解，据图回答下列问题：

（1）写出图中A～E所代表的名称：

A.________；

B.________；

C.________；

D.________；

E.________。

（2）流经生态系统的总能量是________________。

（3）在生态系统的能量流动图解中，箭头依次变细，意味着____________________________。

（4）图中F表示________________，E的主要作用是____________________。

（5）人们研究生态系统中能量流动的主要目的，就是设法调整生态系统的能量流动关系，使能量流向____________。

【解析】　由箭头的指向和粗细可看出能量流动的方向是A→B→C→D，A、B、C、D依次应是生产者、初级消费者、次级消费者、三级消费者。

流经生态系统的总能量是生产者固定的太阳能的总量，能量流动具有单向流动、逐级递减的特点。

人们研究能量流动的目的是使能量能持续高效地流向对人类最有益的部分。

【答案】　

（1）生产者（第一营养级）　初级消费者（第二营养级）　次级消费者（第三营养级）　三级消费者（第四营养级）　分解者　

（2）生产者（A）所固定的太阳能的总量　（3）能量是单向流动、逐级递减的　（4）各类生物呼吸作用消耗的能量　分解有机物　（5）对人类最有益的部分

1．能量流动的特点及其原因

（1）单向流动

①能量流动是沿食物链进行的，食物链中各营养级之间的捕食关系是长期自然选择的结果，是不可逆转的。

②各营养级通过呼吸作用所产生的热能不能被生物群落重复利用，因此能量流动无法循环。

（2）逐级递减

①各营养级生物都会因呼吸作用消耗大部分能量。

②各营养级的能量都会有一部分流入分解者，包括未被下一营养级生物利用的部分。

2．生态金字塔——能量流动模型

类型

项目　　

能量金字塔

数量金字塔

生物量

金字塔

形状

特点

正金字塔形

一般为正金字塔形，有时会出现倒金字塔形

象征

含义

能量沿食物链流动过程中具有逐级递减的特性

生物个体数目在食物链中一般随营养级升高而递减

生物量（现存生物有机物的总质量）沿食物链流动逐级递减

每一

阶含义

每一营养级生物所含能量的多少

每一营养级生物个体的数目

每一营养级生物的总生物量

视角1　能量流动特点的分析

3．下图为某生态系统中能量传递示意图，以下叙述不正确的是（　　）

A．能量流动是从甲固定的太阳能开始的，流入该生态系统的总能量为1250kJ

B．从乙到丙的能量传递效率为15%

C．将乙和丙的粪便作为有机肥还田，可以提高能量传递效率

D．食物链的营养关系一般不可逆，这决定了能量流动的单向性

【答案】　C

[心有灵犀]能量传递效率≠能量利用效率

（1）能量传递效率：

能量在沿食物链流动的过程中，逐级减少，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约为10%～20%。

（2）能量利用效率：

通常考虑的是流入人体中的能量占生产者能量的比值，或流入最高营养级的能量占生产者能量的比值，或考虑分解者的参与，以实现能量的多级利用。

视角2　生态金字塔图示分析

4．下列关于图示的说法不正确的是（　　）

A．若图中A、B、C依次表示同一个种群中的老、中、幼年龄段个体数量，则此种群为衰退型种群

B．若A、B、C为某生态系统的三个营养级，则B、C可能含有同一个生物种群

C．若A、B、C为某生态系统的三个种群，并且形成了A→B→C的食物链，那么A、B、C不一定符合能量金字塔

D．若A、B、C为某生态系统的三个营养级，则A、B、C构成该生态系统的生物群落

不同的生态金字塔能形象地说明各营养级与能量、生物量（有机物的质量）、数量之间的关系，是定量研究生态系统的直观体现，但并非均为正金字塔形，如由树→昆虫→鸟的数量金字塔如右图：

解题技巧类5|能量流动的相关计算

[典例导悟2]

（1）若人类获取植物性食物与动物性食物的比例是1∶1，将此食物结构改为4∶1，能量流动效率按10%计算，则调整后可供养的人口是前者的________倍。

（2）若植物向动物及向人提供的能量比例由1∶1调整为1∶4，则调整后供养的人口是前者的________倍。

（3）如图所示的食物网中，戊的食物有

来自于乙，

来自于丙，

来自于丁，且能量从生产者到消费者的传递效率为10%，从消费者到消费者的能量传递效率为20%。

若戊体重增加20g，需要消耗植物（　　）

A．1125gB．1600g

C．2000gD．6500g

【解析】　

（1）若人类获取植物性食物与动物性食物的比例是1∶1，如下左图，共需植物性食物的相对值为55；

如果动物性食物与植物性食物的比例是1∶4，则共需植物性食物的相对值是28（如下右图）。

前者对食物的消耗量是后者的1.96倍，这也就说明后者可供养的人数是前者的1.96倍。

（2）设植物能量为M，则调整前，人所得能量为：

M×

×

10%＋M×

（10%）2＝

＋

＝

，调整后人所得能量为M×

，则调整后∶调整前比值为

/

≈1.49，即调整后供养的人口是调整前的1.49倍。

（3）甲为生产者，戊共有以下食物链：

①甲→乙→戊，戊增加20g×

＝10g，需要乙10×

5＝50g，需要甲50×

10＝500g；

②甲→丙→戊，戊增加20g×

＝5g，需要丙5×

5＝25g，需要甲25×

10＝250g；

③甲→丙→丁→戊，戊增加20g×

＝5g，需要丁5×

5＝25g，需要丙25×

5＝125g，需要甲125×

10＝1250g，故共需要甲500g＋250g＋1250g＝2000g，C正确。

【答案】　

（1）1.96　

（2）1.49　（3）2000

[拓展升华]

1．设食物链为A→B→C→D，分情况讨论如下

已知D营养级增加的能量为M，则至少需要A营养级的能量＝M÷

（20%）3，最多需要A营养级的能量＝M÷

（10%）3。

已知A营养级的能量为N，则D营养级最多可获得的能量＝N×

（20%）3，最少可获得的能量＝N×

2．在类似

的食物网中，计算生物量变化的“最多”或“最少”时，应遵循的原则

（1）食物链越短，最高营养级获得的能量越多。

（2）生物间的取食关系越简单，生态系统的能量流动过程中消耗的能量越少。

具体计算方法总结如下：

如已知D营养级的能量为M，计算至少需要A营养级的能量时，应取最短食物链A→D，并以20%的能量传递效率进行计算，即为M÷

20%；

计算最多需要A营养级的能量时，应取最长的食物链A→B→C→D，并以10%的能量传递效率分别计算，即为M÷

（3）如果在食物网中，某一营养级同时从上一营养级的多种生物中获得能量，计算某一生物获得的能量或需要某一生物提供的能量时，首先，要注意某一生物“从不同食物链中获得能量的比例”，或某一生物“给不同生物提供能量的比例”，然后按照各个单独的食物链分别计算后合并。

[题组对练]

1．如图为一食物网。

若要使丙体重增加x，已知其食用的动物性食物（乙）所占比例为a，则至少需要的生产者（甲）的量为y，那么x与y的关系可表示为（　　）

A．y＝90ax＋10x　　　　　B．y＝25ax＋5x

C．y＝20ax＋5xD．y＝10ax＋10x

【解析】　由题干中的“至少”可知，应该按最大传递效率20%计算，a表示动物性食物（乙）所占比例，则1－a表示直接从生产者（甲）获得食物所占比例，故有（1－a）x÷

20%＋ax÷

20%÷

20%＝y，即y＝20ax＋5x。

2．下图甲是某草原生态系统中碳循环模式图，图中A、B、C、D表示生态系统的成分，图乙为其中部分营养结构。

请据图回答。

甲　　　　　　　　　　　　　乙

（1）若草固定的总能量为6.8×

109kJ，食草昆虫和鼠同化的总能量是1.3×

108kJ，则人最多能获得能量________kJ。

（2）若蛇取食鼠的比例由

调整到

，从理论上分析，改变取食比例后蛇体重增加1kg，人能比原来多增重________kg（能量传递效率按20%计算）。

【解析】　

（1）（6.8×

109－1.3×

108÷

20%）×

（20%）2＝2.46×

108（kJ）。

（2）改变前：

1kg蛇消耗草为

÷

（20%）3＋

（20%）2＝100（kg）；

改变后，1kg蛇消耗草为

（20%）2＝50（kg），所以改变后与改变前相比节余的50kg草可流向人。

故人比原来增重了50×

20%×

20%＝2（kg）。

【答案】　

（1）2.46×

108　

（2）2

当堂验收|提升高考考能

1．（2016·

全国乙卷）在漫长的历史时期内，我们的祖先通过自身的生产和生活实践，积累了对生态方面的感性认识和经验，并形成了一些生态学思想，如：

自然与人和谐统一的思想。

根据这一思想和生态学知识，下列说法错误的是

（　　）

A．生态系统的物质循环和能量流动有其自身的运行规律

B．若人与自然和谐统一，生产者固定的能量便可反复利用

C．“退耕还林、还草”是体现自然与人和谐统一思想的实例

D．人类应以保持生态系统相对稳定为原则，确定自己的消耗标准

【解析】　生态系统的物质循环和能量流动有其自身的运行规律，人类只能认识并利用其运行规律，不能改变它，故A项正确。

生产者固定的能量可多级利用，但不能反复利用，故B项错误。

“退耕还林、还草”可防风固沙、涵养水源等，是体现自然与人和谐统一思想的实例，故C项正确。

人类应以保持生态系统相对稳定为原则，确定自己的消耗标准，避免过度消耗，破坏生态环境，故D项正确。

2．（2016·

全国丙卷）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】　根据文字信息写出食物链：

植物→蝉→螳螂→黄雀→鹰，鹰的迁入会导致黄雀减少、螳螂增加、蝉减少等系列变化，故A项错误。

细菌一般是生态系统的分解者，分解者从动植物遗体遗物中获得的能量大部分会通过分解作用以热能的形式散失，不会再被生产者利用，故B项错误。

鹰的迁入使该生态系统的食物链由4个营养级变为5个营养级，增加了该生态系统能量消耗的环节，故C项正确。

鹰的迁入使该生态系统的食物链营养级增加，但食物链还是只有一条，所以能量流动的方向未改变，故D项错误。

3．如图表示植物光合作用积累的有机物被植食动物利用的过程。

下列有关叙述正确的是（　　）

A．植物的呼吸消耗量包含在⑤中

B．植食动物粪便中的能量包含在③中

C．④用于植食动物生长、发育和繁殖

D．⑤⑥⑦⑧之和为植物有机物积累量

4．一个池塘中含有生产者、初级消费者、次级消费者、分解者，其中生产者固定的全部能量为a，流入初级消费者、次级消费者、分解者的能量依次为b、c、d，三者呼吸消耗的能量依次是e、f、g。

下列表述正确的是（　　）

A．第二营养级到第三营养级的能量传递效率为

100%

B．能量大小关系为a>

b＋c

C．初级消费者粪便中的能量属于其同化量的一部分

D．流入该生态系统中的总能量为a＋b＋c＋d