生态系统的能量流动
一、选择题
1．在生态系统的能量流动中，能量形式的转变顺序是( )
A．光能→化学能→热能 B．热能→光能→化学能
C．化学能→光能→热能 D．光能→热能→化学能
解析：选A 绿色植物通过光合作用把光能转化为有机物中的化学能，生物群落中的化学能最终以热能的形式散失。
2．下列有关生态系统能量流动的叙述，错误的是( )
A．能量流动是单向的，不可逆转的
B．食物链越短，可供最高营养级消费的能量越多
C．初级消费者越多，次级消费者获得的能量越少
D．营养级越多，散失的能量越多
解析：选C 由于相邻两个营养级之间的能量传递效率为10%～20%，无论初级消费者多少，次级消费者获得的能量都是初级消费者的10%～20%。
3．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．通过鼠呼吸作用释放的能量
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的能量
解析：选B 鼠为第二营养级，同化的能量一部分通过呼吸作用以热能的形式散失；其余的用于生长、发育和繁殖等生命活动，其中一部分以遗体残骸的形式被分解者利用，一部分被狐摄入，被狐摄入的能量中一部分以粪便的形式被分解者利用，剩下的被狐所同化；由于鼠的同化量等于摄入的能量减去粪便中的能量，因此鼠的粪便中的能量属于草的同化量。
4．下列关于生态系统的能量流动的叙述，错误的是( )
A．由于生态系统的能量流动是逐级递减的，所以营养级越高所同化的能量就越少
B．由于散失的热能不能被生产者重新固定，所以生态系统的能量流动是单向不可循环的
C．充分利用作物秸秆等可以提高能量传递的效率
D．能量流动和物质循环的渠道都是食物链和食物网
解析：选C 生态系统中的能量沿食物链流动时，部分能量以热能的形式散失，部分能量被分解者所利用，所以营养级越高其同化的能量就越少；生产者只能固定光能或化学能，而不能固定每个营养级及分解者所散失的热能，所以生态系统的能量流动是单向的；生态系统的能量传递效率一般不能人为改变，充分利用作物秸秆只能提高能量利用率而不能提高能量传递效率；能量流动和物质循环的渠道都是食物链和食物网。
5．清除田间杂草和鱼塘中肉食性的“黑鱼”，用生态学观点分析，其目的是( )
A．保持生物群落的单一性
B．使物质和能量尽快地流动
C．保持生态平衡
D．调整能量在生态系统中的流动方向
解析：选D 清除田间杂草和鱼塘中肉食性的“黑鱼”，让能量更多地流向农作物和鱼塘中所养殖的鱼类，即持续高效地流向对人类最有益的部分。
6．如图是麻风树林中两个营养级的能量流动图解，已知麻风树同化的总能量为n，方框中字母代表能量。下列叙述错误的是( )
A．从麻风树输入下一营养级的能量传递效率为b/n
B．d是指呼吸作用消耗的能量
C．b是第二营养级用于生长、发育和繁殖的能量
D．a指第二营养级的摄入量
解析：选C 从图示看出，a代表第二营养级的摄入量，b代表第二营养级的同化量，其中d代表呼吸作用消耗的能量，c是指第二营养级用于生长、发育和繁殖的能量，e则是流入分解者的能量。所以从麻风树输入下一营养级的能量传递效率为b/n。
7．如图所示为生态系统中能量流动图解部分示意图，①②③④⑤⑥⑦各代表一定的能量值，下列选项正确的是( )
A．从能量关系看②＝③＋④
B．农业生态系统中能量是可以循环利用的
C．次级消费者粪便中的能量去路包括在⑥途径中
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
解析：选C 图中①②③分别表示第二、第三、第四营养级的同化量，④⑤⑥⑦表示分解者利用的能量；各营养级生物同化量＝呼吸量＋下一营养级的同化量＋分解量，故②>③＋④；热能不能被生物同化利用，故能量单向流动而不能循环利用；次级消费者以初级消费者为食，其粪便中含有未被利用的“初级消费者”的能量，粪便排出后将被分解者分解利用；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。
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
摄食量
粪便量
呼吸消耗量
用于生长发育和繁殖的能量
能量(kJ)
530
330
X
80
A．流向第三营养级生物的能量最多为40 kJ
B．该植食性动物同化的能量中有25%以热能的形式散失掉
C．生产者固定的能量传递给该植食性动物过程中的能量传递效率约为37.7%
D．X表示的能量大小不能确定
解析：选A 根据“摄食量＝粪便量＋同化量”这个公式可求出：该动物种群的同化量＝530－330＝200 (kJ)，故流向第三营养级的能量最多为200×20%＝40 (kJ)；根据“同化量＝呼吸消耗量＋用于生长发育繁殖的能量”这个公式可知，呼吸消耗量＝200－80＝120 (kJ)，呼吸消耗量占同化量的120/200×100%＝60%，呼吸作用产生的能量大约有40%储存在ATP中，大约有60%以热能的形式散失，故同化的能量中约有60%×60%＝36%以热能的形式散失掉；从表格信息无法知道生产者的同化量，所以无法计算生产者到该动物的能量传递效率；由B项分析可知，X＝120 kJ。
9．若一个相对封闭的生态系统中共有五个种群，其能量调查如下表所示：
种群
甲
乙
丙
丁
戊
能量(107 kJ·m－2)
2.50
13.30
9.80
0.28
250.00
根据表格数据，能得出的结论是( )
A．甲的生物量一定比乙小
B．5种生物形成的食物链是：戊→乙→丙→甲→丁
C．甲一定是初级消费者
D．乙和丙是竞争关系
解析：选D 分析表中的数据：戊的能量最多，乙和丙其次，甲第三，丁最少。结合能量流动的特点可知乙和丙都处于第二营养级，两者最可能是竞争关系，所以这5种生物所形成的食物链是：，其中戊是生产者，甲属于次级消费者，丁是最高营养级。生物量是指某一时间单位面积或体积栖息地内所含一个或一个以上生物中，或所含一个生物群落中所有生物种的总个数或总干重(包括生物体内所存食物的重量)，因为乙只是第二营养级中的部分生物个体，所以甲的生物量不一定小于乙。
二、非选择题
10．下面是某湖泊生态系统能量流动的定量分析图解。图中A、B、C代表三个营养级，数字均为实际测得的能量数，单位是百万千焦。已知该生态系统接受的太阳辐射为118
872百万千焦，但其中118 761百万千焦的能量未被利用。请回答下列问题：
(1)请将流经该生态系统的总能量数填写在图中的方框内，这部分能量是____________所固定的太阳能。
(2)能量从第一营养级到第二营养级的转化效率为______从第二营养级到第三营养级的转化效率为________。
(3)次级消费者通过异化作用消耗的能量占其同化作用所得到能量的百分比是____________。
(4)由图可知，下一营养级不能得到上一营养级的全部能量，原因有：①各营养级生物体内的大量能量被__________消耗；②上一营养级的部分能量______________________；③少数能量被____________利用。
解析：从图中A、B、C三者关系分析得出：A是第一营养级(生产者)；B是第二营养级(初级消费者)；C是第三营养级(次级消费者)，分解者不参与食物链构成，A、B、C框内的数值分别是其同化的能量值。(1)流经该生态系统的总能量为：118 872－118 761＝111百万千焦，该部分是生产者所固定的总能量。(2)A到B的能量转化效率为15.0÷111×100%≈13.5%，从B到C的能量转化效率为3.0÷15.0×100%＝20%。(3)次级消费者通过异化作用消耗的能量占其同化作用所得到能量的百分比为1.8÷3.0×100%＝60%。(4)能量在传递过程中逐级递减，主要是由于每一营养级的生物都会因呼吸作用而消耗相当大的一部分能量，并且各个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，还有少部分能量随着残枝、败叶或遗体等直接流向了分解者。
答案：(1)111 生产者 (2)13.5% 20% (3)60%
(4)呼吸作用 未被下一营养级利用 分解者
一、选择题
1．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，能量就从无机环境流入生物群落
D．生态系统的能量是伴随着物质循环而被循环利用的
解析：选C 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%指的是营养级与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，而太阳能来自无机环境；生态系统中的能量是单向流动的，最终都会以热能的形式散失。
2．如图为某鱼塘中能量流动图解部分示意图，①②③④⑤各代表一定的能量值，下列各项中正确的是( )
A．在人工饲养的高密度鱼塘中⑤一定大于①
B．图中④包含了次级消费者粪便中的能量
C．在食物链中各个营养级能量输入的方式和形式是完全相同的
D．第三营养级到第四营养级的能量传递效率为(③/②)×100%
解析：选D ⑤为生产者固定的太阳能，在人工饲养的高密度鱼塘中，需要人工投入大量饲料，因此能量⑤不一定大于①；图中④为次级消费者同化量的一部分即其遗体被分解者分解，而次级消费者的粪便中的能量为初级消费者同化量的一部分，不包括次级消费者粪便中的能量；食物链中的生产者的能量是通过光合作用固定的能量，而消费者不能通过光合作用获得能量；第三营养级到第四营养级的能量传递效率为相邻两营养级的同化量之比即(③/②)×100%。
3．如图表示某草原生态系统中的能量流动图解，①～④表示相关过程的能量数值。有关叙述正确的是( )
A．①是流入该生态系统的总能量
B．分解者获得的能量最少
C．图中(②/①)×100%的值代表草→兔的能量传递效率
D．③和④分别属于草和兔同化量的一部分
解析：选D 流入该生态系统的总能量应该是草同化的总能量，①代表的是兔摄入的总能量；能量流动的特点是单向流动、逐级递减，所以食物链中营养级别最高的狐获得的能量最少；图中②代表的是狐摄入的总能量，由于不知道草同化的能量，也就无法计算草→兔的能量传递效率；兔粪便中的能量并不是兔同化量的一部分，而是草同化量的一部分，兔遗体、残骸中的能量属于兔同化量的一部分。
4．下图所示桑基鱼塘生态系统局部的能量流动，图中字母代表相应的能量。下列有关叙述错误的是( )
A．如果c1表示蚕传递给分解者的能量，则b1表示未被利用的能量
B．图中b表示桑树呼吸作用散失的能量
C．图中的c可表示桑树用于生长、发育、繁殖的能量
D．图中d1/d可以表示第一营养级到第二营养级的能量传递效率
解析：选D 图中d表示蚕同化的能量，a1表示蚕通过呼吸作用散失的热能，如果c1表示蚕传递给分解者的能量，则b1表示未被利用的能量；流经该生态系统的总能量为桑树通过光合作用所固定的太阳能总量，即a，生产者桑树所固定的太阳能总量中有一部分通过生产者的呼吸作用以热能的形式散失，即图中的b，另一部分则储存在生产者体内的有机物中，用于生产者的生长、发育和繁殖等生命活动，即图中的c；d1/d可以表示第二营养级到第三营养级的能量传递效率。
5．如图是某生态系统中组成食物链的三个种群(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)一年内能量流动统计的部分数据(图中数值单位是万 kJ)。下列有关叙述错误的是( )
A．三个种群组成的食物链是Ⅱ→Ⅰ→Ⅲ
B．种群Ⅱ全部生物的呼吸消耗量约为69.50万 kJ
C．不同营养级之间能量以有机物形式流动
D．第二营养级到第三营养级的能量传递效率约为20%
解析：选B 由题图中同化的能量的数据分析得出三个种群组成的食物链是Ⅱ→Ⅰ→Ⅲ；种群Ⅱ生物同化的能量有四个去向：呼吸消耗、流向分解者、流入下一营养级和未利用，呼吸作用消耗的能量少于69.50万 kJ；能量在营养级之间以有机物的形式流动；第二营养级到第三营养级的能量传递效率约为3.0÷15.0×100%＝20%。
二、非选择题
6．如表是对某水生生态系统营养级和能量流动情况的调查结果。表中A、B、C、D、E分别表示不同的营养级，F为分解者；Pg表示生物同化作用固定能量的总量；Pn表示生物储存的能量；R表示生物呼吸消耗的能量；能量单位为102 kJ/(m2·a)。请分析回答下列问题：
A
B
C
D
E
F
Pg
15.9
870.7
1.9
89.2
94.7
211.5
Pn
2.8
369.4
0.8
33.9
33.0
20.1
R
13.1
501.3
1.1
55.3
61.7
191.4
(1)流入该生态系统的总能量为________kJ/(m2·a)。
(2)写出该生态系统中的食物链(或食物网)：__________________________。
(3)据表中数据推出Pg、Pn和R之间的关系是：Pn＝________________。
(4)第三营养级到第四营养级的能量传递效率是________。
(5)能量流动的特点是________________。
(6)如果D作为该湖泊中的经济鱼类，生产上既要获得最大捕捞量，又不破坏其种群稳定，通常将捕捞量控制在D的环境容纳量一半的水平上，原因是此时种群的________________最大。
解析：(1)流入该生态系统的总能量为生产者B固定的全部太阳能，即870.7×102 kJ/(m2·a)。(2)(5)食物网中只有生产者和消费者，能量流动的特点是单向流动、逐级递减，相邻两个营养级之间的能量传递效率是10%～20%。从Pg表示生物同化作用固定能量的总量分析可知，A、B、C、D、E构成了两条食物链，分别是B→D→A→C、B→E→A→C，故该生态系统中的食物网为：BDACE。(3)由于Pg表示生物同化作用固定能量的总量，Pn表示生物贮存的能量，R表示生物呼吸消耗的能量，因此Pg＝Pn＋R，即Pn＝Pg－R。(4)第三营养级到第四营养级的能量传递效率是1.9÷15.9×100%≈
11．9%。(6)在种群的“S”型增长曲线中，种群数量为环境容纳量一半时，种群的增长速率最大，最有利于种群的增长，所以在某湖泊生态系统中的经济鱼类的捕捞上，通常将捕捞量控制在环境容纳量一半的水平上。
答案：(1)870.7×102 (2)BDACE (3)Pg－R
(4)11.9% (5)单向流动，逐级递减 (6)增长速率
7．如图1为某湖泊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为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。请据图回答问题：
(1)图1中，m1、m2表示的能量形式分别为________、________。位于营养级Ⅳ的生物个体数量一般远远少于营养级Ⅲ，主要原因是_________________________________。
(2)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____________________，e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)。
(3)若图1中营养级Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ各有一种生物甲、乙、丙，它们构成的食物关系如图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为________kJ(用含所给字母的表达式表示)。
解析：(1)图中m1表示植物利用的太阳能，m2为各级生物呼吸作用散失的热能；由于能量流动逐级耗损，故流入Ⅳ的能量很少，其数量一般也较少。(2)依据“摄入量－粪便量＝同化量，同化量－呼吸消耗量＝用于生长、发育和繁殖的量”公式可得，b表示营养级Ⅱ同化的能量，e表示营养级Ⅱ用于生长、发育和繁殖的能量。营养级Ⅱ同化的能量为b，营养级Ⅰ固定的能量为y，营养级Ⅰ、Ⅱ间的能量传递效率是b/y×100%。(3)设至少需要消耗甲的能量为m kJ，则m(1－x)×20%×20%＋mx×20%＝A，即m＝25A/(1＋4x)。
答案：(1)太阳能(或同化固定的能量) 热能(或呼吸作用散失的热量) 营养级越高，可利用的能量越少
(2)营养级Ⅱ同化的能量 营养级Ⅱ用于生长、发育和繁殖的能量 b/y×100% (3)25A/(1＋4x)
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