生态系统的能量流动是指生态系统中能量的输入、传递和散失的过程。它是必修3中同学们理解的难点也是高考常考点。对该部分的要求主要有以下几点:①能运用能量流动的特点,分析能量流动的过程;②具有通过实例分析和处理能量流动中有关数据的技能;③运用相关知识,尝试分析农业生态系统的设计合理性,说出能量流动的实践意义。
例1 下***为某生态系统的能量流动简***,下列叙述错误的是( )
[太阳能][甲][乙][分解者][能 量]
A.甲是生产者,乙是消费者
B.该生态系统是一个开放的系统
C.能量通过光合作用固定并进入系统,可以热能形式输出
D.甲、乙和分解者所贮存的能量之和是输入该生态系统的总能量
解析 考查能量流动的过程。根据题中简***可知,甲能够固定太阳能,为生产者,乙从甲获取能量,为消费者,A正确;该生态系统需要从外界获得能量,同时能量也可以扩散到外界,是一个开放的生态系统,B正确;能量通过光合作用进入生态系统,经过生产者、消费者和分解者的呼吸作用后有一部分以热能的形式散失,C正确;输入该生态系统的总能量是生产者甲固定的太阳能总量,D不正确。
答案 D
点拨 (1)能量流动的起点:从生产者固定太阳能开始;(2)流经生态系统的总能量:生产者所固定的太阳能总量;(3)能量流动的渠道:沿食物链和食物网逐级流动;(4)能量的转变过程:太阳能生物体中的化学能一部分以热能的形式散失,另一部分用于生物体的各项生命活动。
例2 如***所示生态系统中能量流动***解部分示意***,①②③④⑤⑥⑦各代表一定的能量值,下列各项不正确的是( )
[分解者][生产者][初级消费者][次级消费者][三级消费者][①][②][③][④][⑤][⑥][⑦]
A.次级消费者的粪便中的能量去路包括在④途径中
B.从能量关系看②>③+④
C.一般情况下,三级消费者增加1kg,至少需要生产者125kg
D.由于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
解析 此题考查足够长的时间内生态系统中各营养级能量的来源和去向,以及能量流动的特点。次级消费者的粪便中的能量并没有被次级消费者同化,因此不能包括在④途径中;②是由第二营养级传递给第三营养级的能量,也就是次级消费者同化的能量,该能量的去向除了③由第三营养级传递给第四营养级的能量,④次级消费者被分解者分解利用的能量以外还包括次级消费者自身呼吸消耗,因此②>③+④;三级消费者增加1kg,至少需要生产者1×(20%)3=125kg;由于食物链的相邻营养级之间都是捕食关系,因此能量流动不可逆转,具有单向性。
答案 A
点拨 (1)能量是以有机物为载体沿食物链流动的。但食物被被某营养级捕食并不代表其中能量被该营养级全部获得。某营养级生物的食物摄入量=本营养级同化量(即输入量)+粪便量;(2)某营养级生物的粪便并未被该营养级同化,所以该营养级生物的粪便中的能量仍应属于上一营养级,去向是最终被分解者分解;(3)能量在相邻两个营养级间的传递效率一般在10%~20%。问高营养级增重至少需要多少低营养级生物,则取最短食物链,最高传递效率;最多则反之;(4)能量流动的特点:单向流动、逐渐递减。既不能逆向流动,又不能循环流动。
例3 一片 [鸟] [树] [昆虫]树林中,树、昆虫和食虫鸟类的数量比例关系如右***所示。下列选项能正确表示树、昆虫、食虫鸟之间的能量流动关系的是(选项方框面积表示能量的大小)( )
[昆虫] [鸟] [树] [鸟] [昆虫] [树] [树] [鸟] [昆虫] [鸟] [树] [昆虫][A B C D]
解析 本题考查能量金字塔。生态系统的能量金字塔是将单位时间内各个营养级所得到的能量数值绘制成的***,由于能量逐级递减,所以树、昆虫、鸟所得到的能量依次减少。
答案 B
点拨 在生态系统中,由低营养级到高营养级推算,前一营养级比后一营养级含量一定多的指标是“能量”,而“数量”和“生物量”均可能出现反例。
例4 下***是某人工鱼塘生态系统能量流动过程中部分环节涉及的能量值(单位为103kJ/m3・y)。试回答下列有关问题:
[生产者][植食动物][肉食动物][顶级肉食动物][分解者][有机物输入][阳光] [输出][贮存] [2] [5][12][0.25][0.5][3][4][2.1][5.1] [9][70][23][0.05][①][②] [①][①][①]
(1)该生态系统中生产者固定的总能量是 kJ/m3・y。
(2)能量从该生态系统的第一营养级到第二营养级的传递效率 ,从第二营养级到第三营养级传递的效率为 。
(3)顶级肉食动物的能量去路和其它各营养级的不同之处在于为 。
(4)试分析***中植食动物、肉食动物和顶位肉食动物随营养级的升高需要的有机物输入越来越多的原因 。
解析 此题考查通过实例分析和处理能量流动中有关数据的技能。
流经生产者的能量来源于生产者的光合作用,去向主要有四个方面:呼吸消耗(23)、贮存(70)、流向分解者(3)和流向初级消费者(待计算X)。植食动物的能量来源,除了从生产者处同化的能量(x)外,还有人工饲喂同化的能量(2)。能量去向也是四个方面,即呼吸(4)、贮存(9)、流向分解者(0.5)、流向下一营养级(等计算Y)。同理肉食动物同化的能量来源有摄取(Y)、人工饲喂(5),能量去向包括呼吸(2.1)、贮存(5.1)、流向分解者(0.05)、流向下一营养级(0.25)。从高营养级向前推算可知,Y=(2.1+5.1+0.05+0.25)-5=2.5,同理X=14。第(2)小题根据生产者的能量去向可以推算出生产者固定的总能量为(23+70+3+14)×103 kJ/m3・y。第(2)小题,第二营养级从第一营养级处同化的能量为14,故第一营养级到第二营养级的传递效率为:14÷110×100%=12.7%。同理,从第二营养级到第三营养级的能量传递效率为2.5÷(4+9+2+0.5+2.5)×100%=15.6%。
答案 (1) 1.1×105 (2) 12.7% 15.6%
(3)没有传递给下一营养级这一去路
(4)能量流动逐级递减以及维持各营养级较高的输出量
点拨 (1)除第一营养级外,每一营养级的能量来源可从以下两个角度分析:
①自然生态系统各营养级的能量来源=本营养级从上一营养级同化的能量。
②人工生态系统有人工有机物输入,故各营养级的能量来源=本营养级从上一级同化的能量+人工饲喂同化的能量。
(2)流入每一营养级的能量去向可从以下两个角度分析:
①定量不定时分析(如例2***):流入某一营养级的一定量的能量,在足够长的时间内的去路有三条:自身呼吸散热消耗;流入下一营养级;被分解者分解利用。注意最高营养级能量去路只有2个方面,少了传递给下一营养级这一去路。
②定量定时分析(如例4***):流入某一营养级的一定量的能量,在一定时间内的去路可有四条:自身呼吸散热消耗;流入下一营养级;被分解者分解利用;未被自身呼吸消耗,也未被下一营养级和分解者利用,即“未利用”或“贮存输出”。如果是以年为单位研究,第4部分的能量将保留给下一年或输出被人类利用。最高营养级能量去路少了传递给下一营养级这一去路。
(3)能量传递效率=某营养级从上―营养级同化的能量÷上一营养级的同化总能量。计算传递效率要特别注意理解同化量之比的实质。在人工生态系统中,分子上的能量数值不包括人工输入(即有机物输入)的能量,而分母上的能量值应为其从上一营养级同化的能量值和有机物输入的值之和。
1.下列有关生态系统能量流动的叙述中,正确的是( )
A.一种蜣螂专以大象粪为食,则该种蜣螂最多能获取大象所同化能量的20%
B.根据能量流动的特点,一只狼捕食兔子,能获得兔子能量的10%-20%
C.生产者通过光合作用合成有机物,能量就从非生物环境流入生物群落
D.生态系统的能量是伴随物质而循环利用的
2.如***为生态系统中能量流动***解部分示意***(字母表示能量的多少),下列选项中正确的是( )
[生产者固定
的太阳能a][初级消费
者摄入b][甲c][乙d][丙g][次级消费
者摄入e] [f][h]
A.***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×100%
C.“草兔狼”这一关系中,狼粪便的能量属于d
D.缩短食物链可以提高能量传递效率
3.下***是一个农业生态系统模式***,关于该系统的叙述,错误的是( )
[农作物][家畜][人][沼气池][沼气][类便][食物][秸秆][食物][类便][饲料][沼渣
沼液]
A.微生物也能利用农作物通过光合作用储存的能量
B.多途径利用农作物可提高该系统的能量利用效率
C.沼渣、沼液作为肥料还田,使能量能够循环利用
D.沼气池中的微生物也是该生态系统的分解者
4.某种植玉米的农场,其收获的玉米子粒既作为鸡的饲料,也作为人的粮食,玉米的秸秆则加工成饲料喂牛,生产的牛和鸡供人食用。人、牛、鸡的粪便经过沼气池发酵产生的沼气作为能源,沼渣、沼液作为种植玉米的肥料。据此回答(不考虑空间因素):
(1)流经该农场生态系统的总能量来自 所固定的 。
(2)假设该农场将生产玉米的1/3作为饲料养鸡,2/3供人食用,生产出的鸡供人食用。现调整为2/3的玉米养鸡,1/3供人食用,生产出的鸡仍供人食用。理论上,该农场供养的人数将会 (增多、不变、减少),理由是 。
1.C 2.C 3.C
4.(1)玉米 太阳能
(2)减少 改变用途的1/3玉米被鸡食用后,在鸡这一环节散失了一部分能量,导致人获得的总能量减少
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