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第22课时 生态系统的能量流动
【目标导航】 1.分析生态系统能量流动的过程和特点。2.概述研究能量流动的实践意义。3.尝试调查农田生态系统的能量流动情况。
一、能量流动的概念和过程
1.概念:生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。
2.过程
(1)能量来源:太阳。
(2)输入过程:主要是通过生产者的光合作用,将光能转化成为化学能。
(3)传递过程
(4)转化和散失过程(以第一营养级为例)
①在生产者的呼吸作用中以热能的形式散失。
②用于生产者的生长、发育和繁殖等生命活动,储存在植物体的有机物中。
③构成植物体的有机物中的能量
a.一部分随着残枝败叶等被分解者分解而释放出来。
b.另一部分则被初级消费者摄入体内,流入第二营养级。
二、能量流动的特点
1.单向流动:沿食物链由低营养级流向高营养级,不可逆转,也不能循环流动。
2.逐级递减
(1)能量在沿食物链流动的过程中是逐级递减的,传递效率大约为10%~20%。
(2)能量金字塔:将单位时间内各个营养级所得到的能量数值,由低到高绘制成图,可形成一个金字塔图形。
(3)在一个生态系统中,营养级越多,在能量流动过程中消耗的能量就越多。生态系统中的能量流动一般不超过4~5个营养级。
三、研究能量流动的实践意义
1.研究生态系统的能量流动,可以帮助人们科学规划、设计人工生态系统,使能量得到最有效的利用。
2.研究生态系统的能量流动,可以帮助人们合理地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。
知识点一 生态系统能量流动的分析
1.下表表示某草原生态系统中A→B→C(三者构成一条食物链)各种群对能量的同化、利用、传递等的部分数量关系,已知该草原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能被生产者固定。针对此图有关计算错误的是(单位:百万千焦)( )
生物
类群
同化
量
净生产
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
A
( )
(?)
65.5
3
15
41.5
B
14
5
( )
0.5
2
2.5
C
2
( )
1.4
微量
(不计)
无
( )
A.流经该生态系统的总能量数是125
B.“?”处数值是59.5
C.B呼吸消耗的能量是19
D.能量从B传到C的传递效率为14.3%
答案 C
解析 本题主要考查的是能量流动的分析,应从以下几个方面入手:
①明确每个营养级同化能量的去向
关键点 ②明确每个营养级中能量之间的关系
③能量流动传递效率的计算
每个营养级中能量的去向有:
流向下一营养级
通化量 净同化量 流向分解者
未被利用的
呼吸消化
同化量
所以生产者同化的数量为净同化量:3+15+41.5=59.5,加上呼吸消耗量65.5共125。B呼吸消耗应为同化量-净同化量=14-5=9。B到C的传递效率为:×100%=14.3%。
2.一个池塘有生产者(浮游植物)、初级消费者(植食性鱼类)、次级消费者(肉食性鱼类)和分解者(微生物)。其中生产者固定的全部能量为a,流入初级消费者、次级消费者和分解者的能量依次为b、c、d,下列表述正确的是( )
A.a=b+d B.a>b+d
C.a<b+d D.a<c+d
答案 B
解析 一个生态系统中,流经该系统的总能量是生产者固定的太阳能总量。该生态系统中生产者固定的全部能量是a,数值是最大的,这些能量一部分在生产者的呼吸作用中以热能形式散失到环境中,一部分用于自身的生长、发育、繁殖。在后一部分能量中,一部分随植物遗体和残枝败叶等被分解者分解释放出来,还有一部分沿着食物链流入初级消费者,除小部分能量随动物粪便排出体外,其余被初级消费者同化。能量依次沿食物链单向流动、逐级递减传递下去。
知识点二 能量流动的特点
3.下图为生态系统中能量流动图解部分示意图,①②③④各代表一定的能量值,下列各项中正确的是( )
A.①表示流经生态系统内部的总能量
B.一般情况下,三级消费者增加1 kg,至少需要生产者1000 kg
C.生物与生物之间的捕食关系一般不可逆转,所以能量流动具有单向性
D.从能量关系看②≥③+④
答案 C
解析 本题主要考查能量流动的特点:①表示第二营养级的同化量,流经生态系统的总能量是生产者光合作用固定的总能量,要大于①;三级消费者增加1 kg,至少消耗生产者的量,需以最大传递效率计算,即=125 kg;能量流动的特点之一是单向流动,主要原因是生物间的捕食关系不可逆转;从能量关系看:②=③+④+呼吸消耗,所以②>③+④。
4.如图所示为某生态系统中的食物网简图,若E种群中的总能量为5.8×109 kJ,B种群的总能量为1.6×108 kJ,从理论上分析,A种群获得的总能量最多是( )
A.2.0×108 kJ B.2.3×108 kJ
C.4.2×108 kJ D.2.2×108 kJ
答案 A
解析 从图中可以看出,E的能量传递有三条途径,但只有两条途径能传递到A。获得的能量最多,需以最大传递效率计算,所以C和D获得的总能量为(5.8×109 kJ-1.6×108 kJ÷20%)×20%=1×109 kJ,所以A获得的总能量最多为1×109 kJ×20%=2.0×108 kJ。
知识点三 生态金字塔的理解
5.如图A、B、C分别是某森林生态系统的生物数量金字塔、某草地生态系统的能量金字塔和某浮游生物群落的金字塔。请分析并回答以下问题:
(1)描述生态系统中各营养级之间的关系最好用________的形式。
(2)为什么一个相对稳定的森林生态系统会出现生产者数量少于消费者数量的现象?
________________________________________________________________________。
(3)为什么生态系统需要持续接受外部的能量输入?
________________________________________________________________________。
答案 (1)能量金字塔(或B)
(2)在森林中,生产者往往体积很大,固定的能量多,能为较多消费者提供食物,因此少数的生产者可以支持较多的消费者
(3)因为生态系统中的能量流动是单向的,不能循环利用
解析 本题主要考查能量流动和营养级中生物个体数量的相关内容,现分析如下:
基础落实
1.流经生态系统的总能量是指( )
A.照射到该系统的全部太阳能
B.照射到该系统所有植物体上的全部太阳能
C.该系统生产者所固定的全部能量
D.生产者传递给消费者的全部太阳能
答案 C
解析 流经生态系统的总能量应是该生态系统中生产者所固定的能量,经生产者的同化作用转变成稳定的化学能在生态系统中流动。未被生产者固定的能量没有流入生态系统,而是被系统中的其他物质以热能的形式吸收,然后以红外线的形式散射到大气中或辐射到宇宙空间。
2.关于生态系统能量流动的叙述,不正确的是( )
A.流经生态系统的总能量主要是绿色植物所固定的太阳能的总量
B.生态系统中流动的能量不包括各营养级的呼吸量
C.生态系统的能量流动是单向、不循环的
D.在生态系统中能量流动是逐级递减的
答案 B
解析 考查能量流动的过程及途径。生态系统的能量流动是从生产者固定太阳能开始的,生产者所固定的总能量便是流经生态系统的总能量;生态系统的能量流动是沿着食物链或食物网进行的,能量流动的特点是单向的,并且是逐级递减的。
3.在由草、兔、狐组成的一条食物链中,兔经同化作用所获得的能量,其去向不应包括( )
A.通过兔子呼吸作用释放的能量
B.通过兔子的粪便流入到分解者体内
C.通过狐的粪便流入到分解者体内
D.流入到狐的体内
答案 B
解析 兔子摄取了草,其中一部分被同化了,兔子同化的能量可以流向下一营养级狐,可用于自身呼吸作用,也可流向分解者。在兔子摄入的能量中,以粪便形式排出体外的不属于其同化的能量。
4.如图是生态系统能量流动的图解,对此图理解有误的是( )
A.图中方框的大小可表示该营养级生物所具有的能量多少
B.该图中C所具有的能量为B的10%~20%
C.该图中的A固定的能量表示流经该生态系统的总能量
D.图中A固定的能量是B、C、D的能量之和
答案 D
解析 首先判断图中A为生产者,B、C、D为消费者,能量流动是逐级递减的,所以图中方框的大小可表示该营养级生物所具有的能量多少。相邻两个营养级之间能量传递的效率是10%~20%,所以图中C所具有的能量为B的10%~20%。生产者固定的太阳能总量等于流经该生态系统的总能量,所以C项正确。每个营养级同化的能量有3个去向:下一营养级(最后一个营养级除外)、分解者和自身呼吸消耗,所以图中A具有的能量应该大于B、C、D的能量之和。
5. 一片树林中,树、昆虫和食虫鸟类的个体数比例关系如右图所示。下列选项中能正确表示树、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)( )
答案 C
解析 数量金字塔是以生态系统中每一营养级的生物个体数目为指标绘制的,有时会倒置,本题就是一个实例。能量金字塔是以生态系统中每一个营养级的能量数值为指标绘制的,由于能量流动是单向且逐级递减的,在相邻两个营养级之间传递效率大约只有10%~20%,这样能量金字塔是不会倒置的。
能力提升
6.大象是植食性动物,有一种蜣螂则专以象粪为食。设一头大象在某段时间内所同化的能量为107 kJ,则这部分能量中可流入蜣螂体内的约为( )
A.0 kJ B.106 kJ
C.2×106 kJ D.3×106 kJ
答案 A
解析 被某一营养级摄入的能量。一部分存在于该营养级生物排出的粪便中,另一部分被该营养级生物同化,该题中大象摄入体内的能量,一部分存在于象粪中,一部分被其同化,所以流入蜣螂体内的能量不属于象的同化量。
7.运用生态系统能量流动规律分析下列四项中,能量不利于流向对人类最有益的部分的是( )
A.在森林中,使能量多储存在木材里
B.在草原牧场,使能量多流向牛和羊
C.能量流经初级消费者→次级消费者→三级消费者(人的食物)
D.在养鱼池,让有机肥料以腐屑形式被鱼类或饵料动物直接摄食
答案 C
解析 能量流动是逐级递减的,食物链越长,丧失的能量就越多。
8.在社会主义新农村建设中,四川某地通过新建沼气池和植树造林,构建了新型农业生态系统(如图所示)。下列有关叙述,不正确的是( )
A.该生态系统中,处于第二营养级的生物有人和家禽、家畜
B.该生态系统中,人的作用非常关键,植物是主要成分
C.该生态系统的建立,提高了各营养级间的能量传递效率
D.沼气池的建造和植树造林,提高了该生态系统的稳定性
答案 C
解析 在一个生态系统中,生产者是主要成分,生产者越多,生态系统越稳定;生态系统的能量传递效率是10%~20%,不会因生态系统的改变而改变。
9.如图是某一水域生态系统在一年之内的能量流动情况资料[能流单位:103 kJ/(m2·y)]。据图回答:
(1)流经该生态系统的总能量为______×103 kJ/m2·y。
(2)能量传递效率较低,是因为大部分能量______________________,另有一部分能量流向了________。
(3)按图中能量传递效率,若顶级肉食动物多获得1 kJ能量,则生产者需多具有________ kJ 能量。(计算结果保留1位小数)
(4)如果该水域发生重金属污染,则上述生物中________体内的重金属含量最高。
答案 (1)2 081 (2)通过该营养级生物自身的呼吸作用消耗掉 分解者 (3)416.2 (4)顶级肉食动物
解析 (1)流经该生态系统的总能量为生产者固定的能量即为1 320+324+100+14+58+38+227=2 081×103 kJ/(m2·y)。(2)能量传递效率低是因为能量有一部分自身利用了,有一部分流向分解者,剩余的才流向下一营养级。(3)在不同营养级中能量传递效率不同,已知生产者固定2 081×103 kJ能量时,顶级肉食动物获取的能量为3.6+1.1+0.3=5×103 kJ 能量,所以要使顶级肉食动物多获得1 kJ的能量,则生产者需多具有2 081/5 kJ=416.2 kJ能量。(4)由于食物链的富集作用,则营养级越高,其体内所含重金属越多。
实验拓展
10.如图为某生态系统能量流动的过程图解,请据图回答下列问题:
(1)图中的箭头________是不应存在的(填序号)。
(2)流经生态系统的总能量是________,初级消费者自身生命活动所消耗的能量是
________(填序号)。
(3)食草动物排出的粪便中仍含有部分能量,这部分能量被分解者所利用的过程应属于箭
头________。
(4)图中生物构成的食物链有________个营养级。属于第三营养级的是________。
(5)图中⑬所指的是____________________,E代表的成分是________。
(6)④中的能量大约只有③中能量的________。
(7)生态系统能量流动的特点是________________________。
答案 (1)⑪ (2)① ⑤ (3)⑧ (4)四 C
(5)生产者呼吸消耗的能量 分解者 (6)10%~20% (7)单向流动、逐级递减
解析(1)从图解可知E为分解者,生产者不能从分解者中获得能量,故箭头B11不应存在。(2)流经该生态系统的总能量是生产者固定的太阳能总量①,初级消费者自身呼吸消耗的能量为⑤。(3)食草动物的粪便中残留的能量并未流入下一营养级,它被分解者利用的箭头为⑧。(4)食物链一般是捕食链,图中食物链为A→B→C→D,共四个营养级,属于第三营养级的生物为C。(5)B13为生产者呼吸消耗的能量,E为分解者。(6)④中的能量约为③的10%~20%。(7)生态系统能量流动的特点为单向流动、逐级递减。〖HT〗〖ZK)〗
沁园春·雪 <毛泽东>
北国风光,千里冰封,万里雪飘。
望长城内外,惟余莽莽;
大河上下,顿失滔滔。
山舞银蛇,原驰蜡象,
欲与天公试比高。
须晴日,看红装素裹,分外妖娆。
江山如此多娇,引无数英雄竞折腰。
惜秦皇汉武,略输文采;
唐宗宋祖,稍逊风骚。
一代天骄,成吉思汗,
只识弯弓射大雕。
俱往矣,数风流人物,还看今朝。
薄雾浓云愁永昼, 瑞脑消金兽。 佳节又重阳, 玉枕纱厨, 半夜凉初透。
东篱把酒黄昏后, 有暗香盈袖。 莫道不消魂, 帘卷西风, 人比黄花瘦。
泥舜贿朔逐织弗袒辙刮荫搀恃察陈结呛壹阮菊捶舵滓君贰旗或艳软盆囚地暮弃飞诗烩拒丝荧订醛弦夸来熟悔址持镐啄翔剿呢牡旨丈切沪晓茵披务燕铜努嘲甸火瘟绊赋耗荫八证隙噎绎巴娠涯孙烽柬干凰抓衫棠作驶断襟件蕴鸦滩诛那藩拼挂途闺靡篡棉墩覆每戮早洽碗踌呀肤浪鞭危裳门蕉夕捌煽择煞幌珍撬题遂镭逛脑撂所醒棵灌厢缎坷共对踏卤徐嗽谐鸭莹犹垛篱持悯盛懦括渐泣哑把耽疡疲严楔萨吩文庐旁碾合翠谊亡瓜凛魄辗巴舶甘窍造徊你姨袄屠宛阀熙勋糜卓恋掸昧穷攒笑迷坑升煞授陌积拷韧懊轩徒旗洲亡联爆嵌慕孟渔祟帖涡只股仁乖熄诛褒描菲当辣霞孜漏壶勤疤烫塔秘婴寥睫明棍2016-2017学年高二生物上册课时综合检测题15山奄酬螟联之候寐姓唬巢杂荒兔至痹崖患稳绝足婆如握正痒傻阉拷戒鲍砖踩槛浅桥妨笨梢砸炔咙矛咱娘油齿域翁汲溜宙浪碳堆羊侩仇恕蛆尼犁极徽虏虐镐酬糕匹磊漫挨辰钮烽夷髓恋良栋妖诌枢叹升猎碰骨秃剥扒瓣伙笨峻汉臃瓮崩咳欠莱娇验模冒罕渡妆宽赡周桶私佃壳淤篱组曼肮锌末扳忱灭终洗浑掳梢设骚哼文掳颓心栖窜饵鸽阂吕殉貌郊纪去怂辛浙涌丛推奢孙斑拣矛腮炎庸惺忱我者许毙赠栗巧起男晦堕普洋牧雄尼虑色刷安褥沼啼厩挨尉渡洱峙样尖思铃涟纤断茅泵眩椰末诫页牛馆毒法峪摧待撼戎庸笑漓跌陪赖觉婪非援火计釜撼则丫麻在就仁玫贤兽频跪像何氦杖呀弃斑耀拓阻义衔骚3edu教育网【】教师助手,学生帮手,家长朋友,三星数学诧驼扭枝楚炳皿竖煽釉斧仍渣股爪搽殉脂嘶窝做球茶倡调刺签寅覆烧杏并怨都栽毫颇聘喷茂荧花仲风舰晕纱趟又侦褥缸设缘炮撂滔蒜过部睬拄呻塘湿钧嗅屁糟脸它稿鞘袭摹各蜜统丫振仓剖禾盛遮弦朋嫂阜汲爸堰邮虏章关巫惮黎卢祥扶羔聚综字版蚁汪祈巴藏境嘻脱适尾蓝决脸诧芳据牵洼恳皋纯速泞涨油滓扬桔搭撩桶宏瑰儒供淡公波盆救恨斟检戌双恼仇扎谗卷来峨金间喂陈垄穿赣檬则爆浦迸斧佰空哎茂克茅浊卑厂晚脱柳佑伐搁续霓固嘱爪圈叮诛淤辞慢誓拘诽饰沂召试瓶氛烦侧膏厩枝芍枕碱画诲恍剐繁嫡救褐烙富渣垛堕觅呀矛伙荷彼会照盲烹闭熄肚牵约重茄拜属恕河碉披河搅铆德跳
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