高中生物北师大版 (2019)选择性必修2 生物与环境第3章 生态系统第二节 生态系统的能量流动随堂练习题

第二节　生态系统的能量流动

基础巩固

1.下列关于生态系统的能量流动的叙述,正确的是(　　)。　

A.稳定的生态系统不需要从外界输入能量

B.每个营养级所同化的能量都包括自身呼吸作用消耗、流入下一营养级、分解者分解、未被分解者利用这4个方向

C.蜣螂以羊的粪便为食,说明羊同化的能量部分流入了蜣螂

D.植物只能把照射到植物体上的一部分太阳能转化为化学能储存下来

答案:D

解析:由于能量流动是单向的、不可逆的,故稳定的生态系统也需要不断地从外界输入能量才能维持其正常功能,A项错误。最高营养级所同化的能量没有流入下一营养级这一去向,B项错误。粪便不属于羊的同化量,故蜣螂以羊的粪便为食,说明草同化的能量部分流入了蜣螂,C项错误。

2.调查某生态系统两个营养级的能量流动关系如图3-2-1所示(字母代表能量数值)。若能量传递效率是20%,则下列关系正确的是(　　)。

图3-2-1

A.C=20%B

B.C=20%D

C.C=20%(A+B+D+E) 

D.B=A+D+E

答案:A

解析B是生产者固定的太阳能,C是初级消费者同化的能量,能量传递效率是指同化量之比,即C/B=20%,C=20%B。

3.图3-2-2为生态系统能量流动的部分图解,①代表一定的能量值。下列相关叙述正确的是(　　)。

图3-2-2

A.生态系统的能量流动是循环进行的

B.能量在沿食物链流动时逐级递减

C.次级消费者属于第二营养级

D.图中①代表呼吸作用所消耗的能量

答案:B

解析:生态系统中的能量是单向流动、逐级递减的。次级消费者属于第三营养级。题图中①代表生产者流向分解者的能量。

4.某湖泊生态系统的食物网如图3-2-3所示。下列叙述正确的是(　　)。

图3-2-3

①丙和丁之间存在着种间竞争关系

②乙同化得到的能量一定比丁同化得到的能量多　③若湖泊受到DDT污染,则体内DDT浓度最高的生物是甲

④此食物网中占有三个营养级的生物是丁

A.①② B.②③

C.①④ D.②④

答案:C

解析:根据食物链甲→乙→丁、甲→乙→丙→丁可知,丙、丁都捕食乙,二者之间存在种间竞争关系,①正确。题图中乙处于第二营养级,丁处于第二、三、四营养级,同时题图中没有表明能量流动的比例,不能说明乙同化得到的能量一定比丁同化得到的能量多,②错误,④正确。营养级越高,体内含有的污染物越多,该湖泊中DDT浓度最高的生物是丁,③错误。

5.图3-2-4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流动量。下列有关叙述正确的是(　　)。　

图3-2-4

A.①是流入该生态系统的总能量

B.③和④分别属于草和兔同化量的一部分

C.图中②/①可代表兔到狐的能量传递效率

D.分解者获得的能量最少

答案:B

解析:流入该生态系统的总能量是生产者(草)固定的总能量。①为兔的摄入量,包括兔的同化量和粪便中的能量,②为狐的摄入量,能量传递效率指的是相邻营养级中高营养级与低营养级同化量的比值,因此②/①不能代表兔到狐的能量传递效率。所有动植物的遗体最终都被分解者分解,因此,分解者获得的能量不一定最少。③为兔的粪便中的能量,属于草的同化量;④为兔的尸体和残遗物中的能量,属于兔的同化量。

6.图3-2-5和图3-2-6表示甲、乙两个特定生态系统的能量金字塔,下列有关解释正确的是(　　)。

图3-2-5

图3-2-6

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.若生态系统甲和乙中玉米的能量相同,能量传递效率为10%,且甲能养活10 000人,则乙能养活500人

D.人作为第二营养级时,玉米中的能量可能有15%流向人

答案:D

解析:虽然人吃玉米时人属于第二营养级,吃牛肉时人属于第三营养级,但由于第一营养级的能量不一定是相同的,所以吃玉米的人获得的能量不一定比吃牛肉的人获得的能量多,A项错误。能量传递效率在相邻两个营养级之间一般是10%~20%,不会随营养级的升高而逐级递减,B项错误。若生态系统甲和乙中玉米的能量相同,能量传递效率为10%,且甲能养活10000人,则乙能养活1000人,C项错误。

7.图3-2-7为某生态系统中能量传递示意图(单位:kJ)。下列叙述错误的是(　　)。　

图3-2-7

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1 250 kJ

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

解析:由题图可知,甲为生产者,乙为初级消费者,丙为次级消费者,丁为分解者。能量流动从生产者固定的太阳能开始,流入该生态系统的总能量是生产者固定的太阳能,即175+200+875=1250(kJ),A项正确。从乙到丙的能量传递效率为(30/200)×100%=15%,B项正确。将乙和丙的粪便作为有机肥还田,可以为植物的生长提供无机盐等物质,但不能提高能量传递效率,C项错误。食物链的营养关系都是高营养级捕食低营养级,是不可逆的,这决定了能量流动的单向性,D项正确。

8.根据生态学的原理可知,要使能量流经食物链的总消耗量最少,人们应采取哪一种食物结构?(　　)

A.以家禽的蛋类为主

B.以淡水养殖的鱼、虾为主

C.以谷物和植物蛋白为主

D.以家禽及家畜的肉类为主

答案:C

解析:根据能量流动逐级递减的原理可知,食物链越长,流经食物链的总能量损失越多。由此可知,以植物性产品为食的食物链最短,能量在此种食物链中流动时损失最少。

9.某地利用人工湿地处理生活污水的过程如图3-2-8所示,并在上行池中放养了适量的鲤鱼以观察污水处理效果;图3-2-9为该人工湿地生态系统中四种生物A、B、C、D的能量流动简图[单位:J/(m2·a)]。请回答下列问题。

图3-2-8

图3-2-9

(1)图3-2-8中的湿地植物可用图3-2-9中的　　　　　　(填字母)表示。若从生态系统的成分分析,图3-2-9还缺少　　　　　　。 

(2)图3-2-8下行池中水流向下的优点是　　　　　　　　　,有利于微生物对污水中有机物的充分分解。 

(3)生态学上,通常采用标记重捕法调查鲤鱼的种群密度。用此方法调查时,种群密度估算值往往偏高。以下有关原因的分析,合理的是　　　　　　(多选)。 

①被标记个体更易被捕食　②被标记个体不易被捕捉　③被标记个体的标记物脱落　④被标记个体正常死亡

(4)依据图3-2-9所示能量数据计算,从第二营养级到第三营养级的能量传递效率为　　　　。 

答案:(1)A　非生物成分　(2)增加水体溶解氧　(3)①②③　(4)18%

解析:(1)图3-2-8中的湿地植物可用图3-2-9中的A(生产者)表示。生态系统的成分包括生产者、消费者、分解者和非生物成分。若从生态系统的成分分析,图3-2-9中只有生产者、消费者、分解者,还缺少非生物成分。(2)图3-2-8下行池中水流向下的优点是增加水体溶解氧,有利于微生物对污水中有机物的充分分解。(3)标记重捕法的计算公式为M/N=m/n,即N=M·n/m,式中M为有标记的个体数,n为重捕获得的个体数,m为重捕获得的有标记的个体数,N为种群数量。若被标记个体更易被捕食、被标记个体不易被捕捉或被标记个体的标记物脱落,都会导致重捕获得的有标记的个体数减少,种群密度估算值偏高。而被标记个体正常死亡不会导致种群密度估算值偏高。(4)能量在第二、三营养级之间的传递效率为(第三营养级同化的能量/第二营养级同化的能量)×100%=[(2.7×105)/(1.5×106)]×100%=18%。

10.太湖是我国大型浅水湖泊,研究人员对太湖生态系统的结构和功能进行了研究。图3-2-10为该生态系统中各营养级间的能量流动关系简图,相关数值用有机物总干重表示[单位:t/(km2·a)]。回答下列问题。

图3-2-10

(1)从生态系统成分的角度分析,太湖中有些浮游动物既可以作为　　　　,又可以作为　　　　　。 

(2)从食物链的角度分析,太湖生态系统中存在一种以死亡生物或有机碎屑为起点的碎屑食物链,还有一种通过生物间　　　　关系形成的食物链。植物流入浮游动物的能量仅占浮游动物总能量的　　　　%。(计算保留小数点后两位小数) 

(3)当生态系统中能量的输入与呼吸作用散失的比值逐渐接近　　　　　时,表明生态系统逐渐演变到成熟阶段。 

答案:(1)消费者　分解者

(2)捕食　13.35

(3)1

解析:(1)由题图可知,浮游动物既可以以植物为食,又可以分解有机碎屑,因此其既是消费者,也是分解者。(2)由题图可知,太湖生态系统中存在一种以死亡生物或有机碎屑为起点的碎屑食物链,还有一种通过生物间捕食关系形成的食物链。植物流入浮游动物的能量为2198t/(km2·a),浮游动物总能量为2198+14265=16463[t/(km2·a)],因此,植物流入浮游动物的能量占浮游动物总能量的比例为(2198/16463)×100%≈13.35%。(3)能量的输入与输出达到动态平衡时,生态系统达到相对稳定状态。即当生态系统能量的输入与呼吸作用散失的比值逐渐接近1时,表明生态系统逐渐演变到成熟阶段。

能力提升

1.蚜虫是棉田中的常见害虫,引入瓢虫能有效治理蚜虫。研究人员对棉田生态系统的能量流动进行了研究,结果如下表所示[单位:kJ/(cm2·a)]。下列说法错误的是(　　)。

A.蚜虫用于生长、发育和繁殖的能量为7.2 kJ/(cm2·a)

B.蚜虫和瓢虫之间的能量传递效率为15%

C.蚜虫粪便中的能量属于蚜虫流入分解者的能量

D.流经棉田生态系统的总能量大于150.6 kJ/(cm2·a)

答案:C

解析:蚜虫用于生长、发育和繁殖的能量为47.8-25.4-15.2=7.2[kJ/(cm2·a)],A项正确。蚜虫和瓢虫之间的能量传递效率=[3.36/(47.8-25.4)]×100%=15%,B项正确。蚜虫粪便中的能量属于上一营养级即棉花同化的能量,不是蚜虫流入分解者的能量,C项错误。流经棉田生态系统的总能量为生产者固定的太阳能,棉田生态系统中还有其他生产者,因此流经棉田生态系统的总能量大于150.6kJ/(cm2·a),D项正确。

2.图3-2-11表示某湖泊生态系统的生物关系(a~d表示能量数值)。下列叙述错误的是(　　)。

图3-2-11

A.流经该湖泊生态系统的总能量为a

B.图中d包含第二营养级所排粪便中的能量

C.生产者流向初级消费者的能量传递效率为(b/a)×100%

D.某有毒物质污染湖泊,次级消费者体内积累的有毒物质往往比生产者多

答案:B

解析:流经该湖泊生态系统的总能量是生产者即第一营养级固定的太阳能总量,其数值为a,A项正确。题图中d表示第二营养级的有机物残遗和尸体流向分解者的能量,第二营养级所排粪便中的能量属于a的一部分,因此不在d所包含的范围内,B项错误。生产者流向初级消费者的能量传递效率=第二营养级的同化量/第一营养级生物所固定的太阳能总量×100%=(b/a)×100%,C项正确。导致湖泊污染的某有毒物质会通过食物链的各个营养级在生物体内富集,因此次级消费者体内积累的有毒物质往往比生产者多,D项正确。

3.如果一个人的食物有1/2来自绿色植物,1/4来自小型食肉动物,1/4来自羊,那么此人每增加1 kg体重,至少消耗植物(　　)。

A.10 kg B.40 kg

C.100 kg D.280 kg

答案:B

解析:由题意可知,人的能量来源于三条食物链,分别是①绿色植物→人,②绿色植物→羊→人,③绿色植物→食植动物→食肉动物→人。设通过①②③三条食物链至少消耗植物的量分别为a、b、c,则a×20%=1×(1/2),b×20%×20%=1×(1/4),c×20%×20%×20%=1×(1/4),求出a=2.5kg,b=6.25kg,c=31.25kg,即此人每增加1kg体重,至少消耗植物a+b+c=40(kg)。

4.在某生态系统中,已知1只2 kg的鹰要吃10 kg的小鸟,0.25 kg的小鸟要吃2 kg的昆虫,而100 kg的昆虫要吃1 000 kg的绿色植物。若各营养级生物所摄入的食物全部转化成能量的话,那么,这只鹰转化绿色植物的比例应为(　　)。　

A.0.05%

B.0.5%

C.0.25%

D.0.025%

答案:C

解析:由题意可知,鹰和小鸟之间的转化效率为2/10=0.2;小鸟和昆虫之间的转化效率为0.25/2=0.125;昆虫和绿色植物之间的转化效率为100/1000=0.1。综上分析,这只鹰转化绿色植物的比例应为0.2×0.125×0.1×100%=0.25%。

5.(不定项选择题)图3-2-12是某生态系统能量流动的示意图,其中X1~X3、Y1~Y3、Z1~Z3、Z表示能量值。下列叙述正确的是(　　)。

图3-2-12

A.发生①过程的生物一定是绿色植物

B.②过程表示的是初级消费者同化的能量

C.次级消费者粪便中的能量包含于Z3中

D.第一营养级到第二营养级的能量传递效率可用(X2/X1)×100%表示

答案:BD

解析:除了绿色植物,蓝细菌和光合细菌也能利用光能将二氧化碳转化为有机物,A项错误。②过程表示的是初级消费者同化的能量,B项正确。次级消费者粪便中的能量包含于X3中,就是初级消费者流向次级消费者的那部分能量,其中没有被次级消费者同化的能量以粪便的形式流向分解者,C项错误。生产者流入初级消费者的能量X2与生产者固定的全部太阳能X1的比值表示第一营养级到第二营养级的能量传递效率,D项正确。

6.图3-2-13为某人工鱼塘食物网及其能量传递示意图[图中数字为能量数值,单位是J/(m2·a)]。请回答下列问题。

图3-2-13

(1)该生态系统中的生产者是　　　　　　;中鱼与小鱼之间的关系是　　　　　　　。由于某种原因,小鱼c大量减少,那么一定时间内中鱼d的数量会　　　　(填“增加”或“减少”)。 

(2)该食物网中的中鱼d位于第　　　　营养级。食物网中第二营养级到第三营养级的能量传递效率为　　　%(计算保留小数点后一位小数)。 

(3)研究发现大鱼f体内DDT含量明显高于中鱼d,DDT通过食物链逐级积累和　　　　,在生物体内高度　　　　　,造成危害。 

答案:(1)浮游植物　捕食和种间竞争　增加

(2)三和四(或三、四)　29.2

(3)浓缩　富集

解析:(1)由题图可知,该生态系统中的生产者是浮游植物;中鱼d会捕食小鱼c,同时还与小鱼c竞争浮游动物a,因此两者之间是捕食和种间竞争的关系;由于某种原因,小鱼c大量减少,则食物链缩短,能量消耗减少,中鱼d获得的能量更多,在一定时间内中鱼d的数量会增加。(2)该食物网中的中鱼d位于第三、四营养级;该食物网有四个营养级,其中第二营养级到第三营养级的能量传递效率为[(840+210+1260)/(3700+4200)]×100%≈29.2%。