人教版 (2019)选择性必修2第2节 生态系统的能量流动一课一练

第2节　生态系统的能量流动

基础过关练

题组一　明晰能量流动的概念和过程

1.(2022云南师大附中检测)下列有关生态系统能量流动的叙述,正确的是(　　)

A.生态系统的能量流动是指能量的输入和散失的过程

B.流经生态系统的总能量是照射在生产者上的太阳能

C.流经第二营养级的总能量是指初级消费者同化的能量

D.各营养级同化的能量都会沿着食物链和食物网流向下一个营养级

2.(2022江苏苏州期中)如图表示某一生态系统中的能量流动过程,其中甲、乙、丙代表生物成分,A、B、C、D、E、F代表能量。下列叙述错误的是(　　)

A.A流入甲是通过光合作用实现的

B.生态系统中乙的个体数量可能大于甲

C.E表示的是各营养级呼吸作用散失的能量

D.C/B的数值可代表能量由第二营养级流向第三营养级的传递效率

3.(2022甘肃武威期末)如图为生态系统中能量流动的部分过程。相关叙述不正确的是(　　)

A.①中的能量来自生产者的同化作用

B.应在a处加上细胞呼吸散失的热能箭头

C.b为初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量

D.分解者利用的能量一定比a小

题组二　理解能量流动的特点与能量传递效率

4.有关生态系统能量流动的叙述中,错误的是(　　)

A.任何生态系统都需要不断得到来自系统外的能量补充,以便维持生态系统的正常功能

B.生态系统的能量沿食物链和食物网流动,营养级越多越利于能量的流动

C.能量流动是单向的、不循环的

D.能量流动是逐级递减的,相邻两个营养级间的能量传递效率是10%~20%

5.(2022福建三明期末)如图是某生态系统的能量流动图解,N1~N6表示能量数值。下列有关叙述正确的是(　　)

A.蜣螂同化的能量属于第二营养级的能量

B.流经该生态系统的总能量为N1

C.草食动物N5/N4的值大于肉食动物的这一值

D.能量由第一营养级传递到第二营养级的效率为(N5/N2)×100%

6.(2021安徽安庆一模)如图表示能量流经某生态系统的过程,甲、乙、丙表示连续的三个营养级,字母表示能量。回答下列问题:

(1)乙→丙的能量传递效率为　　　×100%(用图中字母构建表达式)。 

(2)经检测乙中某些动物的尿液中存在少量有机物,则其中所储存的能量属于　　　　(填“D1”或“D2”)。 

(3)甲固定的能量除A1、B1、D1去向外,还有　　　　　　　这一去向,长期协同进化使生态系统营养结构中的　　　　　　　　是能量在生态系统中单向流动的原因之一。 

题组三　识别与分析生态金字塔

7.(2021辽宁沈阳郊联体开学考试)如果食物链上各营养级均以生物个体的数量来表示,并以食物链起点的生物个体数作底层来绘制数量金字塔,则只有两个营养级的夏季草原生态系统(假设第一营养级是牧草,第二营养级是羊)和森林生态系统(假设第一营养级是乔木,第二营养级是昆虫)的数量金字塔的形状最可能是(　　)

A.前者为金字塔形,后者为倒置的金字塔形

B.前者为倒置的金字塔形,后者为金字塔形

C.前者为金字塔形,后者为金字塔形

D.前者为倒置的金字塔形,后者为倒置的金字塔形

8.(2022四川绵阳模拟)在能量金字塔中,每层代表单位时间内本营养级生物所得到的能量,如图为某湖泊生态系统的能量金字塔。下列叙述正确的是(　　)

A.营养级A、B、C、D中的全部生物构成该湖泊的生物群落

B.通过科学规划,可显著提高各营养级之间的能量传递效率

C.同一营养级内的各生物间均存在捕食关系和竞争关系

D.生态系统中营养级越多,能量在传递过程中的消耗越多

题组四　研究能量流动的实践意义

9.“猪—草—鱼”生态种养模式是将猪粪尿经过发酵处理后种植优质高产牧草,再用牧草养鱼的一种生态高效种养模式。下列描述正确的是(　　)

A.该模式实现了能量的循环利用

B.能量流动的渠道是“猪→草→鱼”

C.猪粪尿发酵主要依靠微生物的分解作用

D.草固定的太阳能是流经该生态系统的总能量

10.(2022广西玉林检测)某稻区为了充分利用冬闲田,在9月中下旬水稻收获后,种植豆科固氮植物紫云英,次年1至4月,采摘紫云英嫩梢部分作为菜用,剩余部分继续留在田里,在盛花期翻压作稻田绿肥。这种做法不仅提高了稻田的利用率,还有效提高了水稻的产量。下列相关说法正确的是　(　　)

A.在该稻田生态系统中,紫云英与水稻构成竞争关系

B.翻压作稻田绿肥后,紫云英仍是稻田生态系统的组成成分

C.紫云英中的能量一部分流向了水稻,使水稻产量得以提高

D.研究农田生态系统中能量流动的主要目的是使能量尽可能多地保留在生产者体内

能力提升练

题组一　分析能量流动的模型变式及特点

1.(2021山东烟台莱州一中开学考试改编)碎屑是指水体中植物的残枝败叶、动物遗体及其粪便,可直接被部分动物或分解者利用,或者经分解者分解后被部分动物摄食。如图是某海域生态系统能量流动图解(图中数字为能量数值,单位是×1010 kJ·km-2·a-1),下列说法不正确的是(　　)

A.图中R表示各营养级呼吸作用散失的能量

B.较高营养级的能量可重新被第二营养级利用

C.第二营养级到第三营养级的能量传递效率约为5.9%

D.增投摄食碎屑的鱼类可提高该生态系统能量的利用率

2.(2021辽宁盘锦育才学校开学考试改编)如图表示桑基鱼塘生态系统局部能量流动示意图,图中字母代表相应的能量。下列有关叙述不正确的是(　　)

A.图中D1表示第三营养级摄入的能量

B.图中B表示桑树呼吸作用散失的能量

C.图中C可表示桑树用于生长、发育、繁殖等生命活动的能量

D.如果C1表示蚕传递给分解者的能量,则B1表示未利用的能量P147定点1

3.(2022山东潍坊检测)如图表示某生态系统能量流动的部分过程,其中①~⑩代表能量值,单位为J/(m2·a)。下列有关叙述正确的是(　　)

A.⑧所代表的能量值是由初级消费者流向分解者的部分

B.①、②与植物通过呼吸散失的能量之和即输入该生态系统的总能量

C.⑦表示的同化量全部用于初级消费者的生长、发育和繁殖

D.⑦占植物光合作用积累量的百分比为两个营养级间的能量传递效率

题组二　能量流动的相关计算

4.(2022安徽安庆期中)某生态系统部分组成成分之间的关系,以及部分营养级的部分能量值(单位:J·m-2·a-1)如图。下列判断正确的是(　　)

A.①同化的能量中只有约3.11%用于①的生长、发育和繁殖

B.在能量流动过程中X表示的能量为热能和光能

C.肉食性动物①属于初级消费者,由草食性动物到①的能量传递效率是3%

D.草→草食性动物→肉食性动物①→肉食性动物②是含有四个营养级的食物链

5.(2022江西南城检测)在如图所示的食物网中,假如猫头鹰的食物有1/5来自兔,2/5来自鼠,2/5来自蛇,那么猫头鹰若体重增加10 g,最少需要消耗植物(　　)

A.600 g　　　　　B.4 600 g

C.650 g　　　　　D.5 600 g

6.(多选)(2022江苏徐州开学考试)如表是某农田生态系统中田鼠种群摄食植物后能量流动情况,下列有关叙述正确的是(　　)

A.田鼠同化的能量中有35%用于其生长、发育和繁殖

B.田鼠粪便中的能量不属于其同化能量中流向分解者能量的一部分

C.以田鼠为食的天敌最多可获得的能量为1.4×109 J·(hm2·a)-1

D.田鼠的上一个营养级同化的能量至少为7×1010 J·(hm2·a)-1P148定点2

7.(不定项)(2022辽宁建平检测)假设某棉田生态系统只存在“棉花→棉铃虫→食虫鸟”一条食物链,其能量流动关系如图所示(字母表示能量数值)。下列分析正确的是(　　)

A.食虫鸟粪便中的能量属于食虫鸟的同化量

B.用于棉铃虫生长、发育和繁殖的能量等于b-d-e

C.若食虫鸟增加1 kg,则需要消耗棉花的生物量为(a/g)kg

D.d是棉铃虫遗体残骸中的能量

8.(2022广东汕头模拟)如图表示某微山湖生态系统中某些生物间的关系。请据图分析回答下列问题:

(1)图中只表示出淡水生态系统的部分生物成分,没有表示出的生物成分有　　　　;该生态系统中,小鱼和杂食性大鱼的种间关系是　　　　;杂食性大鱼属于　　　　营养级。 

(2)若人体重增加1 kg,最少需要消耗水藻　　　　kg,最多消耗水藻　　　　kg。 

(3)一条杂食性大鱼,假如其食物1/3来自水藻,1/3来自虾,1/3来自小鱼,那么按能量传递效率为20%来计算,该杂食性大鱼增重9 kg,共需要水藻　　　　kg。 

(4)现在,政府引导农民将玉米秸秆等庄稼茎秆作牲畜饲料,牲畜粪便作沼气原料。根据生态学原理分析这样做的意义是　　　　　　　　　　。 

答案全解全析

基础过关练

1.C　生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程,称为生态系统的能量流动(见教材P54),A错误;地球上几乎所有的生态系统所需要的能量都来自太阳能,生产者固定的太阳能是流经生态系统的总能量,B错误;初级消费者是第二营养级,故流经第二营养级的总能量是指初级消费者同化的能量,C正确;最高营养级的生物同化的能量不会流向“下一个营养级”,D错误。

2.D　图中甲是生产者,A是其固定的能量,是通过光合作用实现的,A正确;图中甲是生产者,乙是初级消费者,后者的数量可能大于前者,如昆虫的数量大于树的数量,B正确;乙、丙分别处于第二、第三营养级,同化的能量分别为B+F、C,则能量由第二营养级流向第三营养级的传递效率=C/(B+F)×100%,D错误。

3.D　①是指初级消费者粪便中所含的能量,来自生产者的同化作用,A正确;a是初级消费者所同化的总能量,b是初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量,因此应在a处加上细胞呼吸散失的热能箭头,B、C正确;分解者可利用各个营养级同化的能量的一部分,故分解者利用的能量不一定比a小,D错误。

4.B　任何生态系统都需要不断得到系统外的能量补充,以维持其正常功能,A正确;食物链(网)是能量流动的渠道,并不是营养级越多越好,营养级越多,能量流动过程中消耗的能量就越多,B错误;能量流动具有单向流动的特点,不能循环,C正确;能量流动具有逐级递减的特点,相邻两个营养级间的能量传递效率是10%~20%,D正确。

5.D　蜣螂以初级消费者粪便为食,其同化的能量(初级消费者粪便中的能量)属于第一营养级同化的能量,A错误;流经该生态系统的总能量是生产者同化的能量N2,B错误;不同营养级的生物同化量与摄入量的比值无法判断,C错误;生产者同化的能量是N2,初级消费者同化的能量是N5,因此能量由第一营养级传递给第二营养级的效率是(N5/N2)×100%,D正确。

6.答案　(1)B2/(B1+C1)　(2)D2　(3)(暂时)未利用　营养关系不可逆转

解析　(1)据图分析,甲为生产者,乙为植食性动物,丙为肉食性动物,A代表的是呼吸作用散失的能量,D表示流向分解者的能量,B表示流向下一个营养级的能量,C表示饲料中的能量。丙同化的能量为B2,乙同化的总能量为B1+C1,根据能量传递效率的计算公式推出,乙→丙的能量传递效率为B2/(B1+C1)×100%。(2)乙中某些动物尿液中的少量有机物来自其内环境,是乙同化量的一部分,所以其中所储存的能量属于D2。(3)甲固定的能量的去向有通过呼吸作用以热能形式散失、传递给下一个营养级、传递给分解者、(暂时)未利用。营养关系不可逆转决定能量在生态系统中流动的方向是单向的。

7.A　结合题干信息,只有牧草和羊两个营养级的夏季草原生态系统中,第一营养级牧草的数量比第二营养级羊的数量多,则绘制的该生态系统数量金字塔为上窄下宽的金字塔形;只有乔木和昆虫两个营养级的森林生态系统中,由于一棵树上可以有很多昆虫,第二营养级昆虫的数量比第一营养级乔木的数量多,则绘制的该生态系统数量金字塔为倒置的金字塔形。综上分析,A正确。

8.D　营养级D中的生物为生产者,营养级A、B、C中的生物为消费者,该金字塔中不包括分解者,因此图中营养级A、B、C、D中的全部生物不能构成该湖泊的生物群落,A错误;相邻两个营养级间能量的传递效率为10%~20%,能量传递效率一般不能提高,B错误;同一营养级内的各生物间一般存在竞争关系,不一定存在捕食关系,C错误。

陷阱分析

生态金字塔的几个易错点

(1)生态金字塔同食物链(网)一样,只包含生产者和消费者两种生态系统的组成成分。

(2)生态金字塔的最底层为第一营养级,往上一层则营养级+1。

(3)能量金字塔通常是上窄下宽的金字塔形,生物量金字塔和数量金字塔可能会呈现倒置的金字塔形。

9.C　能量流动的特点是单向流动、逐级递减,能量不能循环利用,A错误;能量流动是从生产者固定的太阳能开始的,是沿着食物链(网)进行的,食物链的起点是生产者,B错误;猪粪尿发酵主要依靠微生物的分解作用,将有机物分解为植物可吸收利用的无机物,C正确;题述生态系统需要人工投喂饲料,则草固定的太阳能和饲料中有机物含有的能量是流经该生态系统的总能量,D错误。

10.B　紫云英与水稻在不同时期种植,不存在竞争关系,A错误;紫云英剩余部分翻压作稻田绿肥后,可作为稻田生态系统的非生物的物质和能量,B正确;紫云英剩余部分翻压作稻田绿肥,其中的有机物被分解者分解,部分能量流向分解者,但紫云英的能量不能流向水稻,C错误;研究农田生态系统中能量流动的主要目的是使能量持续高效地流向对人类最有益的部分,而不是保留在生产者体内,D错误。

能力提升练

1.B　图中各营养级都有一部分能量流向R,结合能量流动的过程分析,R应为各营养级呼吸作用以热能形式散失的能量,A正确;生态系统中能量流动是单向的,只能从低营养级流向高营养级,不可逆转,也不能循环流动,B错误;能量传递效率=某一营养级的同化量÷上一个营养级的同化量×100%,则第二营养级到第三营养级的能量传递效率为116÷(1 316+635)×100%≈5.9%,C正确;摄食碎屑的鱼类可利用碎屑中有机物的能量,从而提高该生态系统能量的利用率,D正确。

2.A　分析题图,D为蚕的同化量,且D=A1+B1+C1+D1,蚕为第二营养级,则D1为第三营养级同化的能量,A错误;图中C(净光合作用)=A(总光合作用)-B(呼吸作用),C可表示桑树用于自身生长、发育和繁殖等生命活动的能量,B、C正确;蚕的同化量=呼吸作用散失的能量+流向分解者的能量+流向下一个营养级的能量+未利用的能量,所以如果C1表示蚕传递给分解者的能量,则B1表示未利用的能量,D正确。

3.B　根据能量流动的过程和流入某一营养级的能量的来源和去路,由⑤吃进的=⑦同化的+⑧,判断⑧代表的能量值是初级消费者的粪便中流向分解者的能量(属于生产者同化量的一部分),A错误;①可利用的能量和②不可利用的能量之和为植物光合作用积累量,其与植物通过呼吸散失的能量之和为植物光合作用总量,即为输入该生态系统的总能量,B正确;⑦表示初级消费者的同化量,一部分用于初级消费者的生长、发育和繁殖,还有一部分通过自身的呼吸作用散失,C错误;⑦初级消费者的同化量占植物光合作用总量的百分比为两个营养级间的能量传递效率,D错误。

4.A　根据能量流动的过程,可知X代表各营养级呼吸作用以热能形式散失的能量;摄入量=粪便量+同化量;用于生长、发育和繁殖的能量=同化量-呼吸量。①同化的能量中用于①的生长、发育和繁殖的能量=同化量-呼吸量=(2.25×107)-(2.18×107)=0.7×106[J/(m2·a)],占同化量的比例为(0.7×106)÷(2.25×107)×100%≈3.11%,A正确;在能量流动中,X表示以热能形式散失的能量,B错误;草食性动物为初级消费者,肉食性动物①属于次级消费者,由草食性动物到①的能量传递效率是(2.25×107)÷(7.50×108)×100%=3%,C错误;草食性动物与肉食性动物都不止一种,因此草→草食性动物→肉食性动物①→肉食性动物②不一定是含有四个营养级的食物链,D错误。

5.C　已知高营养级的能量,求低营养级能量时,求最少能量应按照传递效率为20%来计算。猫头鹰的食物有1/5来自兔,2/5来自鼠,2/5来自蛇,那么猫头鹰若体重增加10 g,植物→兔→猫头鹰,至少需要消耗植物1/5×10÷20%÷20%=50(g);植物→鼠→猫头鹰,至少需要消耗植物2/5×10÷20%÷20%=100(g);植物→鼠→蛇→猫头鹰,至少需要消耗植物2/5×10÷20%÷20%÷20%=500(g)。根据以上分析,至少需要消耗植物50+100+500=650(g),C正确。

6.ABC　据题表计算,田鼠同化量=摄食量-粪便量=1.05×1010-3.50×109=7×109[J·(hm2·a)-1],用于生长、发育和繁殖的能量=同化量-呼吸作用散失量=7×109-4.55×109=2.45×109[J·(hm2·a)-1],则用于生长、发育和繁殖的能量占其同化量的比例为(2.45×109)÷(7×109)×100%=35%,A正确;田鼠粪便中的能量不属于田鼠的同化量,属于上一个营养级流向分解者的能量的一部分,B正确;一般情况下,相邻两个营养级间的能量传递效率为10%~20%,计算以田鼠为食的天敌可获得的能量最大值,能量传递效率要按20%进行计算,则天敌最多可获得的能量为7×109×20%=1.4×109[J·(hm2·a)-1],C正确;计算田鼠上一个营养级同化量最小值时,能量传递效率按20%进行计算,则上一个营养级同化量至少为7×109÷20%=3.5×1010[J·(hm2·a)-1],D错误。

7.BC　食虫鸟是第三营养级生物,第三营养级生物粪便中的能量属于第二营养级生物同化量的一部分,A错误;用于棉铃虫生长、发育和繁殖的能量=同化量c-呼吸作用散失量e=摄入量b-粪便量d-呼吸作用散失量e=b-d-e,B正确;第一到第二、第二到第三营养级的能量传递效率分别是c/a×100%、g/c×100%,若食虫鸟增加1 kg,则需要消耗棉花的生物量=1 kg/(g/c×100%)/(c/a×100%)=(a/g)kg,C正确;d是棉铃虫粪便中的能量,属于棉花植株同化量的一部分,D错误。

8.答案　(1)分解者　捕食和种间竞争　第二、三、四　(2)25　10 000　(3)465　(4)实现对能量的多级利用,从而提高能量利用率

解析　(1)图中的生物成分有生产者(水藻)、消费者(人和各种动物),缺少分解者;小鱼在被杂食性大鱼捕食的同时,还与其共同捕食水藻(竞争食物资源),因此两者的种间关系为捕食和种间竞争;图示食物网中共有4条食物链,分别是水藻→小鱼→人;水藻→小鱼→杂食性大鱼→人;水藻→杂食性大鱼→人;水藻→水蚤→虾→杂食性大鱼→人。杂食性大鱼在不同食物链中分别处于不同的营养级,在题图中处于第二、三、四营养级。(2)求人体重增加1 kg消耗的最少水藻量时,应选最短的食物链,即水藻→小鱼→人,且能量传递效率按20%计算,即1÷20%÷20%=25(kg);求消耗的最多水藻量时,应选最长的食物链,即水藻→水蚤→虾→杂食性大鱼→人,且能量传递效率按10%计算,即1÷10%÷10%÷10%÷10%=10 000(kg)。(3)杂食性大鱼有3种食物来源(水藻、小鱼、虾),相关食物链为①水藻→杂食性大鱼→人;②水藻→小鱼→杂食性大鱼→人;③水藻→水蚤→虾→杂食性大鱼→人。因此,该杂食性大鱼增重9 kg,消耗的水藻为3÷20%+3÷20%÷20%+3÷20%÷20%÷20%=465(kg)。