生态系统的能量流动
【基础题组】
1．某海岛国家粮食严重不足，需增加新的食物，从能量流动的角度看，下列哪种方式最合理( )
A．开发某种可食用藻类
B．远洋船队大量捕鲸
C．用粮食酿酒，喝酒提神
D．捕杀以前不吃的野兽或保护动物
解析：选A 以生产者为食，可减少能量流动的环节，使人类直接获得更多的能量，有利于解决粮食不足的问题。
2．已知某生态系统内有甲、乙、丙、丁四种生物，其中乙、丙和丁之间的营养级关系是乙→丙→丁，甲和乙之间的关系如图所示。请据图分析下列叙述错误的是( )
A．O～a时间段内，丙和丁的数量变化都增多
B．如果该生态系统内还有硝化细菌等原核生物存在，则流经该生态系统的总能量大于绿色植物固定的太阳能
C．该生态系统至少有4个种群，由这些种群组成了生物群落
D．a～b时间段内，从食物链的角度分析导致甲、乙数量减少的原因可能是丙数量增多
解析：选C 甲与乙是互利共生关系，在O～a时间段内，随甲、乙增多，丙、丁食物来源增多，所以数量也增多；硝化细菌能进行化能合成作用，流经该生态系统的总能量是硝化细菌进行化能合成作用固定的能量和绿色植物固定的太阳能之和，即流经该生态系统的总能量大于绿色植物固定的太阳能；该生态系统内有甲、乙、丙、丁四种生物，还有硝化细菌等原核生物存在，因此，该生态系统至少有5个种群，由这些种群组成了生物群落；a～b时间段内，由于丙的增多，乙的天敌增多，导致甲、乙数量减少。
3．下列有关生态系统能量流动的叙述，错误的是( )
A．生态系统所接收的全部太阳能是流经这个生态系统的总能量
B．生态系统中的能量是沿着食物链和食物网流动的
C．能量流动的特点是单向的、不循环的
D．能量流动是逐级递减的，其传递效率是10%～20%
解析：选A 生态系统中生产者所固定的太阳能是流经这个生态系统的总能量，而不是所接收的全部太阳能。
8
4.如图所示为某一生态系统的能量金字塔，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别代表不同的营养级，E1、E2代表两种不同形式的能量。下列叙述正确的是( )
A．Ⅰ可代表初级消费者
B．Ⅳ可代表分解者
C．E1可代表太阳能，E2可代表热能
D．能量可在食物链中循环利用
解析：选C 依题意可知，Ⅰ代表生产者，Ⅱ代表初级消费者，Ⅲ代表次级消费者，Ⅳ代表三级消费者，E1可表示生产者利用的能量，应是太阳能，E2可表示各营养级的生物释放出的能量，应为热能。
5．如图为某生态系统食物网简图，若E生物种群的总能量为7.1×109 kJ，B生物种群的总能量为2.3×108 kJ，从理论上计算，A储存的总能量最少为( )
A．7.1×108 kJ B．4.8×107 kJ
C．5.95×107 kJ D．2.3×107 kJ
解析：选B 根据题意，A储存的总能量最少需要按最长食物链，最低能量传递效率计算，所以食物链是D→E→C→A，所以，E的能量在传递给A的途径中，只有确保：①E在传递给B时用去的能量最多；②E的总能量减去传递给B的后再传给C时效率最低；③C在传递给A时效率最低，结果才能使A获得的能量最少，所以据此计算可得A储存的总能量最少为：(7.1×109－2.3×108÷10%)×10%×10%＝4.8×107 (kJ)。
6．下表是有机物从植物传递到植食动物鳞翅目幼虫过程中的能量流动情况，根据表中数据不能得出的结论是( )
项目
能量(J)
被鳞翅目幼虫吃掉的植物
419
鳞翅目幼虫粪便含有的能量
209.5
鳞翅目幼虫呼吸消耗的能量
146.65
用于鳞翅目幼虫生长的能量
62.85
8
A．食物中的能量15%用于了幼虫自身的生长
B．鳞翅目幼虫摄入419 J的食物至少需要第一营养级同化1 047.5 J的能量
C．某一只最高营养级消费者与一只低营养级消费者相比，获得的能量较少
D．鳞翅目幼虫从第一营养级获取的能量有一部分以呼吸热的形式散失，因此能量在生态系统中的流动是不可循环的
解析：选C 由表中数据可知，食物中的能量是419 J，用于生长的能量是62.85 J，只有15%用于了幼虫自身的生长；每摄入419 J能量，便有419－209.5＝209.5(J)的能量被同化，按照最大能量传递效率20%计算，鳞翅目幼虫每同化209.5 J(即摄入419 J)的能量，至少需要第一营养级同化1 047.5 J的能量；能量随营养级的升高而逐级递减是指高营养级的能量要少于低营养级，并非高营养级的每个个体的能量都要少于低营养级的能量，如一只兔子获得的能量要远远大于一株草获得的能量；生物体不能利用热能进行同化作用，因此，能量在生态系统中的流动是不可循环的。
7．如图表示某生态系统食物网的图解，若一种生物摄食两种前一营养级的生物，且它们被摄食的生物量相等，则猫头鹰体重增加1 kg，至少需要消耗甲( )
A．100 kg B．312.5 kg
C．25 kg D．15 kg
解析：选A 猫头鹰体重增加1 kg，至少需要消耗乙、丁各1÷20%÷2＝2.5(kg)，2.5 kg 乙至少需要消耗甲、丙各2.5÷20%÷2＝6.25(kg)，2.5 kg 丁至少需要消耗丙 2.5÷20%＝12.5(kg)，而(12.5＋6.25)kg C至少需要消耗甲 18.75÷20%＝93.75(kg)，则猫头鹰体重增加1 kg，至少需要消耗甲 6.25＋93.75＝100(kg)。
8．在植物→昆虫→鸟的营养结构中，若能量传递效率为10%，以鸟同化的总能量中从昆虫获得的总能量为x轴，植物供能总量为y轴，下图中绘制的相关曲线是( )
解析：选D 设鸟获得的总能量为常数a，则鸟从昆虫获得的能量为x，从植物直接获得的能量为a－x，可列式为x×10×10＋(a－x)×10＝y，即y＝10a＋90x。根据此方程式可知，D项图示正确。
【能力题组】
9．下列有关农田生态系统结构与功能的叙述，正确的是( )
A．非生物的物质和能量、生产者、消费者和分解者组成了农田生态系统的结构
B．除去田间杂草，有利于实现该生态系统中能量的多级利用
8
C．增施农家肥能提高作物产量，是因为其促进了该生态系统中物质和能量的循环利用
D．防治农业害虫，使能量尽量流向对人类最有益的部分
解析：选D 生态系统的结构包括生态系统的组成成分、食物链和食物网，其中生态系统的组成成分包括非生物的物质和能量、生产者、消费者、分解者；农田中除去杂草，使能量尽可能多地流向对人类最有益的部分，没有实现能量的多级利用；能量不能循环利用，只能单向流动；除去农田中的害虫，是为了调整该生态系统中的能量流动关系，使能量尽可能多地流向对人类最有益的部分。
10．如图为生态系统中能量流动图解部分示意图(字母表示能量的多少)，下列叙述正确的是( )
A．图中b＝h＋c＋d＋e＋f＋i
B．生产者与初级消费者之间的能量传递效率为b/a×100%
C．“草→兔→狼”这一关系链中，狼粪便中的能量属于d
D．缩短食物链可以提高能量传递效率
解析：选C 首先，生产者固定的能量应该是流经生态系统的总能量，摄入量＝同化量＋粪便中的能量，因此c为同化量，h为粪便中的能量，同化量＝呼吸作用中以热能形式散失的能量＋用于生长、发育和繁殖的能量，因此d是初级消费者用于自身生长、发育和繁殖的能量，f是呼吸作用中以热能形式散失的能量，i是流入分解者的能量，e是下一营养级摄入的能量，所以b＝h＋c＝f＋d＋h＝f＋e＋g。能量传递效率是相邻营养级同化量之间的比值，生产者与初级消费者之间的能量传递效率为c/a×100%。缩短食物链可以提高能量利用率，但不能提高能量传递效率。狼粪便中的能量应该属于初级消费者兔子的同化量中用于生长、发育和繁殖的能量。
11．如图表示甲、乙两个特定生态系统的能量金字塔，有关解释正确的是( )
A．一个吃玉米的人所获得的能量一定比一个吃牛肉的人获得的能量多
B．能量沿食物链单向流动，传递效率随营养级的升高而逐级递减
C．若甲和乙中玉米的数量相同，能量传递效率均为10%，且甲能养活10 000人，则乙能养活500人
D．若土壤中含相同浓度的DDT，则甲中的人比乙中的人体内DDT浓度低
8
解析：选D 生态系统中能量流动的特点是单向流动、逐级递减。但是一个吃玉米的人所获得的能量不一定比一个吃牛肉的人获得的能量多。能量在相邻两个营养级间的传递效率为10%～20%。若甲和乙中玉米的数量相同，能量传递效率为10%，且甲能养活10 000人，则乙能养活1 000人。DDT在沿食物链流动时，出现富集现象，即营养级越高，生物体内积累的DDT越多。
12．某草原生态系统一条食物链甲→乙→丙中，各种群对能量的同化、利用、传递等数量关系如表所示。已知该生态系统受到的太阳辐射为150 000百万千焦，但其中149 875 百万千焦的能量未被生产者固定。下列有关叙述正确的是(单位：百万千焦)( )
种群
同化量
净同化量
呼吸消耗
传递给分解者
传递给下
一营养级
未被利用
的能量
甲
65.5
3.0
15.0
41.5
乙
14.0
5
0.5
2
2.5
丙
2
0.6
1.4
微量
(不计)
无
A.种群甲、乙、丙构成了该生态系统的生物群落
B．种群乙个体数量的变化是由于种群丙对其有选择捕食的结果
C．能量从乙到丙的传递效率为12%
D．种群甲的净同化量为59.5 百万千焦
解析：选D 群落是同一时间内聚集在一定区域中各种生物种群的集合，种群甲、乙、丙不能包含该生态系统的所有生物；通过食物链甲→乙→丙可以看出，种群乙个体数量的变化有两方面原因：一是种群丙对其有选择捕食的结果，二是受它的食物种群甲的变化影响；相邻两营养级的能量传递效率等于相邻两营养级的同化量之比，所以能量从乙到丙的传递效率为2/14.0×100%＝14.3%；种群甲的净同化量＝传递给分解者的能量＋传递给下一营养级的能量＋未被利用的能量＝3.0＋15.0＋41.5＝59.5(百万千焦)。
13．如图所示为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，单位为：106 kJ。已知该生态系统受到的太阳辐射为118 872×106 kJ，但其中118 761×106 kJ的能量未被利用。
请回答下列问题：
(1)流经该生态系统的总能量数为________，这部分能量是________所固定的太阳能。
8
(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获得的能量的百分比是________。
(4)由图可知，下一个营养级不能得到上一个营养级的全部能量，原因有：①各营养级生物体内的大量能量被________；②上一个营养级的部分能量____________；③还有少数能量被________利用。
解析：(1)因为流经生态系统的总能量是生产者——绿色植物所固定的太阳能的总量，即总量为118 872×106－118 761×106＝111×106 (kJ)。(2)能量从第一营养级到第二营养级的转化效率为15/111×100%≈13.5%。从第二营养级到第三营养级的转化效率为3/15×100%＝20%。(3)次级消费者通过异化作用所消耗的能量占其同化作用所得到的能量的百分比为1.8/3×100%＝60%。(4)在生态系统中，下一个营养级不能得到上一个营养级的全部能量，其原因有：①各个营养级的生物体内的能量很大一部分被呼吸作用所消耗；②上一个营养级的部分能量未被下一个营养级利用；③还有少数能量被分解者利用。所以生态系统中的能量流动是单向的、逐级递减的。
答案：(1)111×106 kJ 生产者 (2)13.5 20
(3)60%
(4)呼吸作用消耗 未被下一个营养级利用 分解者
14．图甲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。图乙表示能量流经该生态系统某一营养级的流动途径示意图，其中a～g表示能量值。请据图作答：
(1)图甲中，M2表示的能量形式为________。通常情况下，位于营养级Ⅳ的生物个体数量一般远远少于Ⅲ，主要原因是____________________________________________。
(2)图乙中，若A表示图甲中营养级Ⅱ所摄入的全部能量，则B表示________________________________________________________________________，
C表示________________________________________________________。
(3)图乙中有两处不同的能量散失途径，其中E处散失的能量是通过________________实现的。
8
(4)若图甲中营养级Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ各有一种生物甲、乙、丙，它们构成的食物关系如图。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)M1是输入到生态系统中的能量，是太阳光能。M2是系统散失的能量，是热能。在能量传递中由于大量能量以热能形式散失，故最高营养级获得的能量最少，位于营养级Ⅳ的生物个体数量一般远远少于营养级Ⅲ。(2)图乙中，若A表示图甲中营养级Ⅱ所摄入的全部能量，摄入的能量中有一部分(c)未被同化，B表示被同化的能量，同化的能量去掉呼吸散失的，即是用于生长、发育和繁殖的能量(C)。(3)由图乙可看出，生态系统能量散失的途径有两条：①通过自身的呼吸作用散失；②通过微生物(或分解者)的呼吸作用散失。(4)设至少需要消耗甲的能量为m kJ，则(m—mx)×1/5×1/5＋mx×1/5＝A，m＝25A/(1＋4x)。
答案：(1)热能(或通过呼吸作用散失的热量) 在食物链中能量传递逐级递减，Ⅳ的营养级高，可利用的能量少 (2)Ⅱ所同化固定的能量 Ⅱ用于生长、发育和繁殖的能量 (3)分解者的分解作用 (4)25A/(1＋4x)
15．如图所示为桑基鱼塘农业生态系统局部的能量流动，图中字母代表相应能量。请据图回答以下问题：
(1)流经图中生态系统的总能量为________(填字母)，桑树呼吸作用所散失的热能可用图中的______(填字母)来表示，图中的c和b1＋c1＋d1可分别表示桑树和蚕用于__________________________________的能量。
(2)蚕同化的能量d＝________(填字母)。正常情况下d/c的比值________(填“大于”“小于”或“等于”)10%。将蚕沙(粪便)投入鱼塘供给鱼食用，蚕沙中所含的能量属于第________营养级所含的能量，桑树到蚕的能量传递效率是________。
(3)人工建立该生态系统的目的是实现对能量的________，从而提高能量的________________________________________________________________________。
解析：(1)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；图中d表示蚕同化的能量，d＝a1＋(b1＋c1＋d1)，a1表示蚕以呼吸作用散失的热能，b1＋c1＋d1表示蚕用于自身生长、发育和繁殖等生命活动的能量。(2)能量从第一营养级桑树流向第二营养级蚕的传递效率为d/a，一般来说，d/a在10%～20%之间，而d/c的比值要大于d/a，因此，d/c大于10%；蚕粪便中的能量属于生产者(第一营养级)所含的能量。桑到蚕的能量传递效率是d/a
8
×100%。(3)桑叶可以喂蚕，蚕沙可以喂鱼，蚕和鱼可以供人类利用，该人工生态系统实现了能量的多级利用，提高了能量的利用率。
答案：(1)a b 自身生长、发育和繁殖等生命活动 (2)a1＋b1＋c1＋d1 大于 一 d/a×100%
(3)多级利用 利用率
8
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