课后素养落实(九)　生态系统中的能量单向递减流动

题组一　生态系统中的生产量

1．下列关于次级生产量的叙述，正确的是(　　)

A．次级生产量等于初级生产量减去呼吸量

B．动物的次级生产量等于摄食量减去呼吸量

C．次级生产量的制造者包括消费者和分解者

D．海洋次级生产量只有陆地次级生产量的一半

C　[次级生产量是指在单位时间内由于动物和微生物的生长和繁殖而增加的生物量或所贮存的能量，次级生产量＝同化量－呼吸量，A、B错误；次级生产量是除生产者外的其他有机体的生产，即消费者和分解者利用初级生产量进行同化作用，C正确；海洋中植食动物利用藻类的效率比陆地动物利用植物效率高，海洋次级生产量远高于陆地次级生产量，D错误。]

2．下列关于生产量和生物量的叙述，正确的是(　　)

A．次级生产量是指生态系统中消费者用于生长繁殖的能量

B．恒温动物次级生产量与同化量的比值一般低于变温动物

C．群落演替达到顶极群落状态时，净初级生产量将长期保持零

D．若生态系统中生产者GP>R，则生产者生物量一定增加

B　[次级生产量是除生产者外的其他有机体的生产，即消费者和分解者利用初级生产量进行同化作用，表现为动物和其他异养生物生长、繁殖和营养物质的贮存，A错误；恒温动物呼吸消耗散失用于维持体温恒定的能量更多，故其次级生产量与同化量的比值一般低于变温动物，B正确；群落演替达到顶极群落状态时，要维持消费者的生存，净初级生产量要大于零，C错误；若生态系统中生产者GP>R，因为有消费者的摄食，故生产者生物量不一定增加，D错误。]

题组二　生态系统中的能量流动

3．能量流动是生态系统的主要功能。下列叙述错误的是(　　)

A．生态系统中能量流动的起点是太阳

B．研究能量沿食物链流动可以进行定量分析

C．生产者营养级转化太阳辐射能的效率远低于10%

D．与恒温动物相比，变温动物的能量利用率更高

D　[生态系统中能量流动是从太阳能开始，起点是太阳，A正确；研究能量沿食物链流动可以进行定量分析，B正确；生产者营养级转化太阳辐射能的效率远低于10%，绝大部分光能被散射、辐射，没有被生产者固定，C正确；变温动物的能量利用率不一定高，在高温环境下，变温动物能量浪费得更多，能量利用率更低，D错误。]

4．下图为某生态系统中能量流经第二营养级的过程示意图，其中a表示该营养级食物的摄入量，f表示流向第三营养级的能量。下列叙述正确的是(　　)

A．图中b表示食肉动物通过摄食同化的能量

B．图中c表示用于初级消费者生长、发育和繁殖的能量

C．图中d表示的能量均来自第二营养级

D．第二到第三营养级的能量传递效率为f/c

B　[根据图示表示能量流经某生态系统第二营养级的示意图可知，b表示植食动物通过摄食同化的能量，A错误；由分析可知：c表示初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量，B正确；d表示分解者利用的能量，有一部分能量来自第二营养级生物的粪便中的能量，属于第一营养级同化量的一部分，还有一部分来自第二营养级生物的遗体残骸中的能量，C错误；第二到第三营养级的能量传递效率为f/b的比值，D错误。]

5．如图是某生态系统中两个营养级(甲、乙)的能量流动示意图，其中a－e表示能量值。下列说法正确的是(　　)

A．乙用于生长、发育及繁殖的能量值可表示为a－b－d

B．甲含有的能量是流经该生态系统的总能量

C．乙的粪便中食物残渣的能量包含在c中

D．甲营养级同化能量的10%～20%会被乙营养级捕食

C　[乙用于生长、发育及繁殖的能量值＝乙的同化量－呼吸散失的能量＝a－b，A错误；流经生态系统的总能量为生产者固定的能量，从题干无法确实甲是生产者，因此不能确实甲含有的能量是流经该生态系统的总能量，B错误；乙粪便中食物残渣的能量是未被乙同化的能量，包含在c中，C正确；能量传递效率一般在10%～20%之间；一般情况下，甲营养级同化能量的10%～20%会被乙营养级同化，D错误。]

6．关于草原生态系统能量流动的叙述正确的是(　　)

A．分解者所需的能量仅来自粪便量

B．能量流动方向既不可逆转，也不能循环

C．能量流动是指能量的输入和传递的过程

D．流经生物圈的总能量是太阳输送到地球的总能量

B　[分解者所需的能量除可来自粪便量外，也可来自动植物的遗体残骸，A错误；能量流动的特点是单向流动，逐级递减，既不可逆转，也不能循环，B正确；生态系统中的能量流动是指能量的输入、传递、转化、散失的过程，C错误；流经草原生态系统的总能量是生产者固定的太阳能总量，D错误。]

7．下列关于生态系统能量流动的叙述，不正确的是(　　)

A．生态系统中的能量是沿着食物链和食物网流动的

B．初级消费者越多，次级消费者获得的能量越多

C．屎壳郎以羊的粪便为食，说明羊同化的能量有部分流入屎壳郎

D．任何生态系统都需要从外界输入能量，才能维持其正常功能

C　[物质是能量的载体，生态系统中的能量是沿着食物链和食物网流动的，A正确；次级消费者以初级消费者为食，初级消费者越多，次级消费者获得的能量越多，B正确；屎壳郎以羊的粪便为食，羊的粪便所含的能量不是羊同化的能量，应该属于羊上一营养级同化的能量，C错误；维持生态系统的稳定必须由人工输入能量或生产者通过光合作用(化能合成作用)从外界输入能量，D正确。]

8．某个沼泽以网茅属植物和藻类为其主要的自养生物，下图是这个沼泽每年每平方米能量流动的数据(单位：kJ)。如下的数据支持下面说法中的(　　)

A．网茅属植物大约固定了入射到那里的太阳能的2%

B．网茅属植物体内积累的能量为每年每平方米144 898千焦

C．藻类在将光合作用的产物转化为自身物质方面比网茅属植物效率更高

D．大约40%的太阳入射能量被反射了

C　[如图所示太阳能总量为2 514 000，网茅属植物固定的能量为144 898，所以网茅属植物大约固定了入射到它们那里的太阳能的144 898÷2 514 000≈5.8%，A错误；图示网茅属植物体固定的能量为每年每平方米144 898千焦，其中有117 299千焦呼吸散失了，还有流入初级消费者、分解者分解的等能量，所以网茅属植物体内每年每平方米积累的能量远小于144 898千焦，B错误；藻类将光合作用的产物转化为自身物质的比例为(7 542－754)÷7 542≈90%，网茅属植物将光合作用的产物转化为自身物质的比例为(144 898－117 299)÷144 898≈19%，所以藻类在将光合作用的产物转化为自身物质方面比网茅属植物效率更高，C正确；生产者固定的总能量占太阳能总量的比例为(144 898＋7 542)÷2 514 000≈6.1%，所以大约93.9%的太阳入射能量被反射了，D错误。]

9．有两条食物链：①玉米→人，②玉米→牛→人，下列分析正确的是(　　)

A．一个吃玉米的人获得的能量一定比一个吃牛肉的人获得的能量多

B．长期坚持吃素可缓解世界粮食短缺问题

C．能量沿食物链单向流动，传递效率随营养级升高而逐级减小

D．若土壤中含有相同浓度的某重金属盐，则②中的人体内比①中的人体内积累的重金属离子少

B　[根据能量流动特点，如果①和②中玉米所固定的能量相同，则理论上吃玉米的人(处于第二营养级)所获得的能量比吃牛肉的人(处于第三营养级)获得的能量多。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，关键看他们各自摄取的食物中所含有能量的多少，A错误；“吃素”即以第一营养级生物作为食物，这样可以获取最多的能量，充分利用了粮食中的能量，B正确；能量的传递效率不会随营养级升高而改变，C错误；重金属离子会沿着食物链(网)逐渐富集，营养级越高的生物，其体内重金属离子积累越多，D错误。]

10．下图1表示某人工高密度鱼塘生态系统的能量金字塔，图中Ⅰ～Ⅳ表示不同营养级，甲～戊表示不同种群；图2是能量流经其中一个种群的情况简图。回答下列相关问题：

图1　　　　　 　 　　图2

(1)若图2中的种群是图1中的甲，则能量输入是________________________；该能量值________(填“等于”“大于”或“小于”)流经该人工鱼塘生态系统的总能量，理由是__________________________

______________________________________________________________。

在生态系统的组成成分中，甲属于________。

(2)若图2中的种群是图1中的戊，则其能量散失是通过________(填生理过程)完成的，其储存的能量除了存在于自身体内的有机物中外，其余的会流向________。

(3)据图判断，丙粪便中有机物所含能量属于________的同化量。

[解析]　(1)甲是该生态系统的生产者，输入生态系统的能量是甲通过光合作用同化的能量，由于流经人工鱼塘生态系统的总能量包括该生态系统生产者光合作用固定的太阳能和人工投喂的饵料中的能量，所以该能量值小于流经该人工鱼塘生态系统的总能量。

(2)种群戊是顶级消费者，则其能量散失是通过呼吸作用完成的，其储存的能量的去向，一部分是存在于自身体内的有机物中(未被利用)，另一部分是被分解者分解释放出来，没有流向下一营养级这一去向。

(3)丙可能以甲或乙为食，故其粪便中有机物所含能量可属于甲和乙的同化量。

[答案]　(1)甲通过光合作用同化的能量　小于　流经人工鱼塘生态系统的总能量包括该生态系统生产者光合作用固定的太阳能和人工投喂的饵料中的能量　生产者　(2)呼吸作用　分解者　(3)甲和乙

11．如图所示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，下列各项中不正确的是(　　)

A．一般情况下，②为①的10%～20%

B．从能量关系看②＞③＋④

C．次级消费者的粪便中的能量去路包括在④途径中

D．生物与生物之间吃与被吃的关系不可逆转，所以能量流动具有单向性

C　[能量流动的特点是单向传递、逐级递减，传递效率一般在10%～20%，所以一般情况下，②为①的10%～20%，③为②的10%～20%，A正确；图中①②③分别表示各级消费者的同化量，④⑤⑥⑦表示各营养级被分解者利用的能量。各营养级生物同化的能量，除流入下一营养级、被分解者分解利用、一部分用于自身呼吸消耗外，另有一部分贮存在该营养级生物的有机物中，故②＞③＋④，B正确；图中次级消费者同化的能量是②，其粪便中的能量不包括在其同化的能量中，属于初级消费者同化的能量①，次级消费者的粪便中的能量去路包括在⑥途径中，C错误；由于生物与生物之间吃与被吃的关系是不可逆转的，所以能量流动具有单向性，只能由低营养级流向高营养级，D正确。]

12．下图表示某河流生态系统的能量金字塔及相关食物网(甲、乙、丙为3种鱼，甲不摄食藻类，箭头指示能量流动方向)。下列叙述正确的是(　　)

A．如果图示食物网遗漏了一个箭头，且甲、乙、丙、丁所处营养级不受影响，则该箭头可能起始于水草或藻类

B．图中甲和乙属于次级消费者

C．如果没有丁，生态系统中动、植物的遗体和动物的排遗物会堆积如山

D．属于三级消费者的丁与处于第三营养级的丙之间为捕食关系

D　[若缺少的箭头起始于水草或藻类，甲不摄食藻类，则缺少的是水草或藻类到丙或丁的箭头，但这样会导致丙、丁的营养级改变，应是缺少了甲到丁的箭头，A错误；图中甲和乙属于初级消费者，B错误；如果没有分解者，生态系统中动、植物的遗体和动物的排遗物会堆积如山，丁是消费者不是分解者，C错误；属于三级消费者的丁(也就是第四营养级)与处于第三营养级的丙之间为捕食关系，D正确。]

13．下图表示生物体的同化量在三个主要生命活动间分配的四种情况：①用于与其他物种争夺相同资源所消耗的能量；②用于避免捕食者捕食所需的能量；③用于产生下一代所消耗的能量。下列说法错误的是(　　)

A．与其他生物的竞争越激烈、被捕食的压力越大，种群用于繁殖的能量比例就越小

B．情况甲最可能出现在某种生物侵入一个新环境时，该种群的种群密度呈增大趋势

C．种群的同化量有四个去向：以热能形式散失，用于生长、发育和繁殖，流入下一营养级，流向分解者

D．为防治农田鼠害，可引入天敌，使鼠的能量分配向情况丙转变，从而降低鼠的环境容纳量

C　[与其他生物的竞争、被捕食的压力越大，消耗的能量就越多，导致种群用于繁殖的能量比例就越小，A正确；最可能出现在群落演替早期的是情况甲，低竞争低捕食，所以该种群的种群密度呈增大趋势，B正确；种群的同化量有四个去向：细胞呼吸以热能形式散失，未被利用的能量，流入下一个营养级，流向分解者，C错误；为防治农田鼠害，可引入天敌，使鼠的能量分配向情况丙高捕食影响转变，使种群用于繁殖的能量比例较少，从而降低鼠的环境容纳量，D正确。]

14．夏季的草原绿草如茵，牛、马、羊漫游在草原上，风吹草动，形成一幅如诗如画的景象，正如北朝民歌天苍苍，野茫茫，风吹草低见牛羊！如图为某草原生态系统能量流动的示意图，回答下列问题：

(1)生态系统的能量流动是指__________________________。有同学认为图中的生产者是绿色植物，你是否赞同他的观点，并请说明理由：__________________________________________________________________

_______________________________________________________________

(2)图中Z、Y1、Y2、Y3表示的能量是________；第二营养级到第三营养级的能量传递效率可表示为________×100%．通常情况下，位于第三营养级的生物个体数量一般远远少于第二营养级的，其主要原因是________________

_____________________________________________________________。

(3)草原上的牧民会定期对草原进行除虫和灭鼠，这样做的目的是________

_______________________________________________________________

(4)下表为该生态系统中五个种群(存在着营养关系)的能量调查。请画出它们之间的营养关系：

[解析]　(1)生态系统的能量流动是指生态系统中的能量输入、传递、转化和散失的过程。该同学的观点不完全对，因为在草原上能固定太阳能的生产者主要是绿色植物，此外还可以包括光合细菌，如蓝藻等自养生物。

(2)图中Z、Y1、Y2、Y3表示的是分解者、生产者、初级消费者和次级消费者呼吸作用散失的热能。X1是生产者(第一营养级)固定的能量，X2是初级消费者(第二营养级)同化的能量，X3是次级消费者(第三营养级)同化的能量。则第二营养级到第三营养级的能量传递效率为X3/X2×100%。通常情况下，位于第三营养级的生物个体数量一般远远少于第二营养级的，其主要原因是每一营养级的生物因呼吸作用消耗相当大一部分能量，总有一部分能量未被下一营养级利用，所以流入下一营养级的能量只有该营养级能量的10%～20%，能养活的生物个体数就会减少。

(3)牧民定期对草原除虫和灭鼠的目的是设法调整生态系统的能量流动关系，使能量持续高效流向对人类最有益的部分。

(4)根据能量流动各营养级之间的能量传递效率约为10%～20%可知，戊的能量最多为第一营养级，乙和丙的能量差不多，都为第二营养级，甲为第三营养级，丁为第四营养级。五种生物种群的营养关系为：。

[答案]　(1)生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程　不赞同，能进行光合作用的还有光合细菌，如蓝藻　(2)(通过呼吸作用散失的)热能　X3/X2　营养级越高，可利用能量越少，种群数量也就越少　(3)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　(4)

不能利用所学的知识解决现实中的热点问题

15．坚持绿色发展，就是在中国发起一次生态革命，解决人与自然和谐问题。“绿水青山”就是金山银山的理念，越来越成为全国人民的共识。发展生态农业已经在全国蔚然成风，人与自然和谐相处的模式比比皆是(如下两图所示模式)。利用你所学的生物学知识回答下列有关问题：

模式1：鸡－猪－鱼立体养殖模式：一亩鱼塘配6～8头猪，100～120只鸡，鱼塘中各种鱼的比例大致为：花白鲢占20%，草鱼占40%，鲤鱼、鲢鱼占40%，每亩投放鱼苗4 500尾。每天从鸡舍中收集新鲜的鸡粪晒干，经初步发酵后混入一定量饲料喂猪，猪粪喂鱼。科研工作者对该模式的人工鱼塘生态系统能量流动统计如下图1(单位：kJ/(m2·a))

模式2：将鸡、猪、人的粪便及玉米秸秆放入沼气池发酵，产生的沼气用于照明和做饭，沼渣用来做肥料，从而建立了一种多层次、多功能的生态农业系统如下图2。

图1

图2

(1)生态系统的能量流动是指生态系统中能量的__________________的过程。模式1输入生态系统的总能量是____________________________________

_____________________________________________________________。

(2)模式1生产者同化的能量为________kJ/(m2·a)，能量从第二营养级流到第三营养级的传递效率是________。(结果保留一位小数)

(3)调查鱼塘中草鱼的种群密度，应该采用标志重捕法。由于在鱼体采用的标记物容易脱落，因而调查结果要比实际的数量________。

(4)由于食性不同，鱼塘中鱼类等生物具有分层现象称为群落的________。

(5)模式2提示我们应该科学规划、设计人工生态系统，大大提高能量的________(填“传递效率”或“利用效率”)

[解析]　(1)能量流动是指生态系统中能量的输入、传递、转化和散失等过程。主要以生产者固定的太阳能输入、以呼吸作用的方式散失。由图分析可知模式1生态系统的总能量除了生产者固定的太阳能外还有人工输入的有机物中的化学能。

(2)植食性动物同化的能量中来自生产者的有0.5＋2.5＋4＋9－2＝14 kJ/(m2·a)，所以生产者同化的总能量＝14＋3＋23＋70＝110 kJ/(m2·a)。能量传递效率是同化量之比，计算能量从第二营养级流到第三营养级的传递效率，需要先计算第二营养级和第三营养级的同化量。分析表中数据，第三营养级一共同化的能量是2.1＋5.1＋0.25＋0.05＝7.5单位，其中从有机物中同化了5单位，说明从第二营养级同化了7.5－5＝2.5单位。第二营养级一共同化了4＋9＋0.5＋2.5＝16单位，所以从第二营养级流到第三营养级的传递效率是2.5÷16×100%＝15.6%。

(3)标志重捕法的计算公式：种群中的个体数＝第一次捕获数×第二次捕获数÷标志后重新捕获数，标记物容易脱落，则标志后重新捕获数减少，导致调查的结果比实际值偏大。

(4)由于食性不同，鱼塘中鱼类等生物具有分层现象，群落的这种空间结构称为垂直结构。

(5)模式2中将废弃物中的能量重新进行利用，提示我们应该科学规划，设计生态系统，使能量得到最有效的利用，即实现对能量的多级利用，大大提高了能量的利用效率。

[答案]　(1)输入、传递、转化和散失　生产者固定的太阳能和人工输入的化学能　(2)110　15.6%　(3)偏大(高)　(4)垂直结构　(5)利用效率