資源簡介

第3章　第2節(jié)
對點訓練
題組一　能量流動的過程和特點
1．下圖所示為一般生態(tài)系統(tǒng)的結構模式圖。下列敘述正確的是(　　)
A．消費者將有機物轉化為無機物后又被生產(chǎn)者重新利用
B．能量主要以太陽能的形式在生態(tài)系統(tǒng)內部傳遞
C．農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入量和輸出量總是相等的
D．組分1、2、3可分別代表生產(chǎn)者、消費者和分解者
答案：A
解析：消費者能通過自身代謝，將有機物轉化為無機物排出體外，這些無機物又可以被生產(chǎn)者重新利用，A項正確；流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量是生產(chǎn)者固定的太陽能，生態(tài)系統(tǒng)內部能量的傳遞形式是有機物中的化學能，B項錯誤；在一個幼苗茁壯成長的農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入量大于輸出量，C項錯誤；據(jù)圖可知，生態(tài)系統(tǒng)的組分1、2、3可分別代表生產(chǎn)者、分解者和消費者，D項錯誤。
2．假設某初級消費者攝入的能量為a，其糞便中的能量為b，通過呼吸消耗的能量為c，用于生長、發(fā)育和繁殖的能量為d，則流入次級消費者的能量最多為(　　)
A．(a＋b)×20%　　　 B．(c＋d)×20%
C．(a－c)×20% D．(b－d)×20%
答案：B
解析：在該生態(tài)系統(tǒng)中，假設初級消費者攝入的能量為a，其中存在于糞便中的能量為b，說明初級消費者的同化量是a－b；而生態(tài)系統(tǒng)中的能量傳遞效率在10%～20%之間，因此，流入次級消費者的能量最多為(a－b)×20%。初級消費者通過呼吸消耗的能量為c，用于生長、發(fā)育和繁殖的能量為d，說明初級消費者同化的能量是c＋d；因此，流入次級消費者的能量最多也可以表示為(c＋d)×20%。
3．下圖為桑基魚塘農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)局部的能量流動圖解，圖中字母代表相應能量。下列敘述正確的是(　　)
A．流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的總能量是桑樹凈光合作用儲存的能量C
B．蠶用于自身生長、發(fā)育、繁殖的能量可表示為B1＋C1＋D1
C．桑樹和蠶之間的能量傳遞效率可用D/C表示，一般小于20%
D．將蠶沙(糞便)投入魚塘供給魚食用，流入魚體內的能量屬于D1
答案：B
解析：流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的總能量是生產(chǎn)者固定的太陽能總量A，C為桑樹用于自身生長、發(fā)育和繁殖的能量，A項錯誤；蠶同化的能量一部分通過呼吸作用散失(A1)，另一部分用于自身生長、發(fā)育和繁殖(B1＋C1＋D1)，B項正確；蠶同化的能量為D＝A1＋B1＋C1＋D1，桑樹同化的能量為A，故桑樹和蠶之間的能量傳遞效率可用D/A表示，相鄰兩個營養(yǎng)級的能量傳遞效率一般為10%～20%，C項錯誤；蠶沙(糞便)中的能量屬于上一營養(yǎng)級(桑樹)同化的能量，不屬于D1中的能量，D項錯誤。
4．下列有關生態(tài)系統(tǒng)能量流動的敘述，正確的是(　　)
A．在食物鏈中，能量的傳遞形式是光能
B．生態(tài)系統(tǒng)的能量流動是指生物體內的能量代謝過程
C．生態(tài)系統(tǒng)的能量流動是指生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、傳遞、轉化和散失的過程
D．流經(jīng)任何生態(tài)系統(tǒng)的總能量都是生產(chǎn)者固定的太陽能
答案：C
解析：在食物鏈中，能量的傳遞形式是有機物中的化學能，A項錯誤；生態(tài)系統(tǒng)的能量流動是指生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、傳遞、轉化和散失的過程，B項錯誤、C項正確；流經(jīng)某些人工生態(tài)系統(tǒng)(如人工塘)的總能量除生產(chǎn)者固定的太陽能外，還包括人工投喂的飼料等有機物中的能量，D項錯誤。
5．在一個草原生態(tài)系統(tǒng)中，如果要研究被第二營養(yǎng)級羊同化的能量的去向，不應包括下列選項中的(　　)
A．羊的呼吸消耗量
B．羊的糞便量
C．羊的生長量
D．部分死亡羊含有的能量
答案：B
解析：生產(chǎn)者所固定的能量被第二營養(yǎng)級攝入后，一部分被第二營養(yǎng)級的生物同化，用于生長、發(fā)育和繁殖及通過呼吸作用消耗，還有一部分未被同化，通過糞便等排出體外。因此羊的糞便量不是被羊同化的能量。
題組二　生態(tài)金字塔和研究能量流動的實踐意義
6．用各營養(yǎng)級生物的能量、數(shù)量構建的金字塔分別稱為能量金字塔、數(shù)量金字塔。在某一櫟林中，第一營養(yǎng)級生物為櫟樹，第二營養(yǎng)級生物為昆蟲，第三營養(yǎng)級生物為蛙、蜥蜴和鳥，第四營養(yǎng)級生物為蛇。該櫟林數(shù)量金字塔的示意圖是(　　)
答案：B
解析：由于一棵櫟樹可以為較大數(shù)量的昆蟲提供食物，故在數(shù)量金字塔中昆蟲的數(shù)量遠遠大于櫟樹的數(shù)量，第三營養(yǎng)級生物的數(shù)量小于昆蟲的數(shù)量，第四營養(yǎng)級生物的數(shù)量小于第三營養(yǎng)級生物的數(shù)量，B項符合題意。
7．下圖是一個農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)模式圖，關于該系統(tǒng)的敘述，錯誤的是(　　)
A．微生物也能利用農(nóng)作物通過光合作用儲存的能量
B．沼氣池中的微生物也是該生態(tài)系統(tǒng)的分解者
C．沼渣、沼液作為肥料還田，使能量能夠循環(huán)利用
D．多途徑利用農(nóng)作物可提高該系統(tǒng)的能量利用率
答案：C
解析：該生態(tài)系統(tǒng)中，沼氣池中的微生物能利用農(nóng)作物固定的太陽能，屬于分解者，A、B項正確；在生態(tài)系統(tǒng)中，能量是單向流動的，不能循環(huán)利用，C項錯誤；物質和能量的多級利用，減少了能量的流失，提高了能量的利用率，D項正確。
8．農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)是隨著人類的發(fā)展而出現(xiàn)的，其主要功能是滿足人們對糧食的需求。下列有關敘述錯誤的是(　　)
A．農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中生物群落的空間結構有季節(jié)規(guī)律
B．輸入農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的能量主要是農(nóng)作物固定的太陽能
C．農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中物種的數(shù)目少，營養(yǎng)結構簡單
D．滅蟲和除草能提高農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中能量的傳遞效率
答案：D
解析：除草、治蟲的目的是調整生態(tài)系統(tǒng)能量流動關系，人類可提高生態(tài)系統(tǒng)的能量利用率，但不能提高能量的傳遞效率，D錯誤。
綜合強化
一、選擇題
1．下圖表示在一個生態(tài)系統(tǒng)中，植物光合作用積累的有機物被植食性動物利用的過程。下列有關敘述正確的是(　　)
A．①⑤之和為輸入生態(tài)系統(tǒng)的全部能量
B．植食性動物糞便中的能量包含在⑦中
C．⑤⑥⑦⑧之和為流向分解者的能量
D．④占②的百分比為能量傳遞效率
答案：B
解析：輸入生態(tài)系統(tǒng)的總能量為生產(chǎn)者固定的太陽能，一部分用于植物呼吸消耗，一部分儲存在植物體內的有機物中，A項錯誤；植食性動物糞便中的能量屬于植物同化量的一部分，并未被植食性動物同化，B項正確；⑧表示植食性動物呼吸消耗的能量，并沒有流向分解者，C項錯誤；能量傳遞效率為相鄰兩營養(yǎng)級間同化量的比值，植物同化量未知，無法計算能量傳遞效率，D項錯誤。
2．從健康的角度考慮，提倡素食可以減少脂肪和膽固醇等的攝入，能降低心血管等疾病的發(fā)病率。從生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結構和生態(tài)系統(tǒng)的功能的角度考慮，下列對提倡素食的好處的描述，不正確的是(　　)
A．提倡素食能使人類的食物鏈縮短
B．提倡素食能提高能量傳遞效率
C．提倡素食能減少生態(tài)系統(tǒng)中能量的散失
D．提倡素食能使人類從生產(chǎn)者中獲得更多的能量
答案：B
解析：素食是指人類直接吃生產(chǎn)者，可以使食物鏈縮短，A項正確；能量傳遞效率是該營養(yǎng)級的同化量與上一個營養(yǎng)級同化量的比值，一般在10%到20%之間，所以提倡素食不能提高能量傳遞效率，B項錯誤；提倡素食縮短了食物鏈，所以能減少能量的散失，C項正確；提倡素食能使人的營養(yǎng)級降低，縮短了食物鏈，減少了能量的散失，所以人能獲得更多的能量，D項正確。
3．“草→兔子→狐貍→狼”為某草原上的一條食物鏈，下列關于該食物鏈的敘述正確的是(　　)
A．該食物鏈中狐貍是初級消費者、第三營養(yǎng)級
B．兔子產(chǎn)生的糞便中的能量不屬于兔子的同化量，而是草的同化量
C．根據(jù)能量金字塔可知，處于塔尖的狼，其個體體內的能量少于兔子個體體內的能量
D．狐貍捕食一只兔子，則該兔子體內的能量全部流向狐貍
答案：B
解析：該食物鏈中狐貍是次級消費者，屬于第三營養(yǎng)級，A錯誤；兔子的同化量＝攝入量－糞便量，兔子產(chǎn)生的糞便中的能量不屬于兔子的同化量，而是草所同化的能量，B正確；從營養(yǎng)級上看，狼屬于最高級消費者，屬于第四營養(yǎng)級，兔子處于第二營養(yǎng)級，第二營養(yǎng)級中的能量要大于第四營養(yǎng)級的能量，但從個體來說，狼體內的能量要大于兔子體內的能量，C錯誤；狐貍捕食一只兔子，因為同化量＝攝入量－糞便量，因此該兔子體內能量只有一部分流向狐貍，D錯誤。
4．如圖1表示某生態(tài)系統(tǒng)一條食物鏈中三個種群一年內的數(shù)量變化，圖2為該食物鏈中三個種群一年內能量流動統(tǒng)計的部分數(shù)據(jù)，下列有關敘述正確的是(　　)
A．6月時，種群Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的年齡結構分別是衰退型、增長型、增長型
B．鉛等重金屬在甲種群(種群Ⅲ)含量最高
C．圖2中種群Ⅱ全部生物的呼吸消耗能量約為6.95×107 kJ
D．甲到丙的能量傳遞效率約為20%
答案：B
解析：根據(jù)捕食關系中種群數(shù)量變化的特點，即先增先減為被捕食者，圖1中的食物鏈可表示為乙→丙→甲，根據(jù)能量流動具有逐級遞減的特點可知，圖2中的食物鏈可表示為Ⅱ→Ⅰ→Ⅲ。6月，種群Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ即種群丙、乙、甲的年齡結構分別為衰退型、增長型、衰退型，A錯誤；鉛等重金屬沿食物鏈積累，最高營養(yǎng)級含量最高，即甲種群(種群Ⅲ)含量最高，B正確；種群Ⅱ全部生物同化的能量包括呼吸消耗的能量、流向分解者的能量、流入下一營養(yǎng)級的能量和未被利用的能量，故其呼吸作用消耗的能量少于(111.0－41.5)×106＝6.95×107(kJ)，C錯誤；丙為第二營養(yǎng)級，甲為第三營養(yǎng)級，能量由丙傳遞到甲，D錯誤。
5．下圖為某生態(tài)系統(tǒng)能量流動示意圖[單位：J/(cm2·a)]，下列分析不正確的是(　　)
A．甲為1 250 J/(cm2·a)
B．乙到丙的能量傳遞效率為15%
C．每一營養(yǎng)級的能量大部分用于呼吸作用和被丁利用
D．乙的個體數(shù)目一定比甲少
答案：D
解析：一般情況下，隨著營養(yǎng)級的增加，動物個體的數(shù)量會減少，個體的體積會增大，但是也存在特殊情況，如樹上的昆蟲與樹之間的關系。
二、非選擇題
6．調查發(fā)現(xiàn)小型湖泊中的綠藻、藍細菌是露斯塔野鯪魚和羅氏沼蝦的食物，羅氏沼蝦又是露斯塔野鯪魚的食物。分析回答：
(1)該湖泊中露斯塔野鯪魚與羅氏沼蝦的關系是_________________。
(2)露斯塔野鯪魚的食性相對值如下圖1所示，若使體長為2.8 cm的露斯塔野鯪魚增重2 kg，至少需要藻類______kg。
(3)調查露斯塔野鯪魚的種群密度時，若標記個體更易被發(fā)現(xiàn)而被捕食，則會導致種群密度估算結果______(填“偏高”“偏低”或“不變”)。
(4)該湖泊受到富含P元素的生活用水的污染，某科研小組提出生態(tài)治污的方案：首先培養(yǎng)藻類去除水體中的P元素。結合下圖2分析，選擇的藻類是______，理由是________________________。然后投放體長大于4.2 cm的露斯塔野鯪魚控制藻類的數(shù)量。過一段時間后，可以捕撈露斯塔野鯪魚供人們食用。選擇體長大于4.2 cm的露斯塔野鯪魚，其原因是__________________________。
(5)科研小組又對羅氏沼蝦的能量流動情況進行分析，結果如下表[數(shù)字為能量值，單位是kJ/(cm2·a)]：
攝入食物中的能量 糞便中的能量 用于生長、發(fā)育和繁殖的能量 呼吸作用散失的能量
51.6 27.0 1.5 23.1
據(jù)表結果分析，羅氏沼蝦的同化量為_______________________________。
答案：(1)種間競爭和捕食　(2)30　(3)偏高　(4)綠藻　綠藻體內的藻毒素含量低　植食性比例高，食物鏈短，能量利用率高　(5)24.6 kJ/(cm2·a)
解析：(1)由題意可知，露斯塔野鯪魚與羅氏沼蝦既有共同的食物綠藻和藍細菌，這屬于種間競爭關系，而又有直接的捕食關系。(2)由題圖1可知，體長為2.8 cm的露斯塔野鯪魚的食物來源植食性∶肉食性＝1∶1，則增重2 kg，至少需要的藻類重量按傳遞效率為20%計算：1÷20%＋1÷(20%×20%)＝30 kg。(3)標記重捕法的計算公式是：種群數(shù)量＝初次捕獲數(shù)×再次捕獲數(shù)÷再次捕獲中帶標記數(shù)，由題意可知被標記的個體容易被捕食，導致分母減少，所以種群數(shù)量的估計值偏高。(4)由題圖2可知藍細菌和綠藻對P元素的吸收相當，但綠藻體內的藻毒素含量低，所以用綠藻除去磷元素。由題圖1可知體長大于4.2 cm的露斯塔野鯪魚其植食性比例較高，即食物鏈短，而能量流動具有單向流動、逐級遞減的特點，食物鏈越短能量利用的越多。(5)羅氏沼蝦同化量＝攝入食物中的能量－糞便中的能量＝51.6－27.0＝24.6 kJ/(cm2·a)。
7．下圖是生態(tài)系統(tǒng)的能量流動圖解，N1～N6表示能量數(shù)值。請回答下列有關問題。
(1)流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的總能量為_______(用N1～N6中的字母表示)。
(2)由初級消費者傳遞給蜣螂的能量為_____。
(3)圖中N3表示___________________________________。
(4)能量由生產(chǎn)者傳遞給初級消費者的傳遞效率為___________。(用N1～N6中的字母表示)。
答案：(1)N2　(2)0　(3)生產(chǎn)者用于生長、發(fā)育和繁殖的能量　(4)N5/N2×100%
解析：生產(chǎn)者的同化量是N2，可分為兩部分，一部分能量用于呼吸消耗，一部分能量用于生長、發(fā)育和繁殖，儲存在生物體內(圖中N3表示)；初級消費者攝入量(N4)－糞便量＝初級消費者同化量(N5)，N6是分解者蜣螂的同化量。食物鏈之間的能量傳遞不包括分解者，因此初級消費者傳遞給蜣螂的能量為0；能量傳遞效率是相鄰兩個營養(yǎng)級之間同化量的比值，能量由生產(chǎn)者傳遞給初級消費者的傳遞效率為N5/N2×100%。
21世紀教育網(wǎng)(www.21cnjy.com)(共56張PPT)
第3章　生態(tài)系統(tǒng)及其穩(wěn)定性
第2節(jié)　生態(tài)系統(tǒng)的能量流動
1．分析生態(tài)系統(tǒng)能量流動的過程和特點。(生命觀念、科學思維)
2．概述研究能量流動的實踐意義。(科學思維、社會責任)
3．嘗試調查農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動情況。(科學探究)
1．能量流動的概念：生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、傳遞、轉化和散失的過程。
2．初級消費者攝入的能量＝初級消費者同化的能量＋糞便中的能量，即動物糞便中的能量不屬于該營養(yǎng)級同化的能量，應為上一個營養(yǎng)級固定或同化的能量。
3．初級消費者同化的能量＝呼吸作用散失的能量＋用于生長、發(fā)育和繁殖的能量。
4．初級消費者用于生長、發(fā)育和繁殖的能量＝遺體殘骸中的能量＋次級消費者攝入的能量＋未被利用的能量。
5．未被利用的能量：包括生物每年的積累量和動植物殘體以化石燃料的形式被儲存起來的能量。
6．能量單向流動的原因
(1)能量流動是沿食物鏈進行的，食物鏈中各營養(yǎng)級之間的捕食關系是長期自然選擇的結果，是不可逆轉的。
(2)各營養(yǎng)級通過呼吸作用所散失的熱能不能被生物群落重復利用，因此能量無法循環(huán)。
7．能量逐級遞減的原因
(1)各營養(yǎng)級生物都會因呼吸作用消耗一部分能量。
(2)各營養(yǎng)級的能量都會有一部分流入分解者，包括未被下一營養(yǎng)級生物利用的部分。
8．生態(tài)金字塔有能量金字塔、數(shù)量金字塔、生物量金字塔三種類型。
9．研究能量流動的意義
(1)研究能量流動，可以幫助人們將生物在時間、空間上進行合理配置，增大流入某個生態(tài)系統(tǒng)的總能量。
(2)幫助人們科學規(guī)劃、設計人工生態(tài)系統(tǒng)，使能量得到最有效的利用。
(3)幫助人們合理地調整生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動關系，使能量持續(xù)高效地流向對人類最有益的部分。
教材梳理
1.概念
生態(tài)系統(tǒng)的能量流動是指生態(tài)系統(tǒng)中能量的________、________、________和________的過程。
2．基本研究思路
研究生態(tài)系統(tǒng)的能量流動時，通常將一個種群或一個____________ ________________作為一個整體來研究，我們一般研究這個整體的能量輸入、能量儲存和能量散失。
知識點一　生態(tài)系統(tǒng)能量流動的過程及特點
輸入
傳遞
轉化
散失
營養(yǎng)級中的
所有種群
一、能量流動的過程
1．第一營養(yǎng)級能量的輸入和輸出
(1)輸入：生產(chǎn)者通過______________將光能轉化為化學能，固定在有機物中。
(2)輸出
a．在生產(chǎn)者的______________中以熱能形式散失。
光合作用
呼吸作用
分解者分解
第二營養(yǎng)級
2．第二營養(yǎng)級能量的輸入和輸出
(1)輸入：初級消費者的___________。
(2)輸出
a．通過______________以熱能形式散失。
b．用于自身生長、
同化量
呼吸作用
分解者
3．在某個生態(tài)系統(tǒng)中能量流動的過程圖解
二、能量流動的特點
1．生態(tài)系統(tǒng)的能量流動具有____________、____________的特點。一般來說，能量在相鄰兩個營養(yǎng)級間的傳遞效率為___________， 其計算公式為__________________________________________。
2．在一個生態(tài)系統(tǒng)中，營養(yǎng)級越多，在能量流動過程中消耗的能量就越_____，一般不超過_____個營養(yǎng)級。任何生態(tài)系統(tǒng)都需要不斷得到來自系統(tǒng)外的______________，以便維持生態(tài)系統(tǒng)的正常功能。
單向流動
逐級遞減
10%～20%
多
5
能量補充
判斷正誤
1.流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量是照射在生產(chǎn)者上的太陽能。(　　 )
2．流經(jīng)第二營養(yǎng)級的總能量指次級消費者攝入體內的能量。(　　 )
3．兔吃草后排出的糞便中的能量是兔同化量的一部分。(　　 )
4．生長、發(fā)育和繁殖的能量＝分解者分解利用的能量＋下一營養(yǎng)級同化的能量＋未被利用的能量。(　　 )
5．生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動是單向的。(　　 )
×
√
×
×
√
6．能量只能沿著食物鏈傳遞，捕食關系是不能逆轉的。(　　 )
7．能量流動是逐級遞減的，其原因是一部分能量未被下一營養(yǎng)級利用，一部分能量以熱能的形式散失，還有一部分能量被分解者利用。(　　 )
8．生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈中營養(yǎng)級越高的生物，其體型必然越大。(　　 )
×
√
√
核心探討
一、研究能量流動的基本思路
1．研究能量流經(jīng)一個種群的情況，可以列舉該種群中每一個個體的情況：
如果以個體為單位研究能量流動，有什么問題？
提示：以個體為研究對象，有很大的局限性和偶然性，如個體會死亡、數(shù)據(jù)可能不準確、不同個體之間的差異過大等。
2．如果將種群看作一個整體去研究能量流動，則可概括為下圖形式，又會遇到什么問題？
提示：種群存在于復雜的食物網(wǎng)內，可能因食物網(wǎng)的復雜性而影響結果的準確性。
3．如果以一個營養(yǎng)級的所有種群作為一個整體來研究，下圖表示能量流動的情況，這種方式有什么優(yōu)點？
提示：能很好地避免以個體和種群為研究對象帶來的不足，提高結果的準確性。
二、能量流動的過程
1．地球上幾乎所有生態(tài)系統(tǒng)的能量都來自哪里？這些能量是如何輸入生態(tài)系統(tǒng)的？
提示：來自太陽。生產(chǎn)者通過光合作用將光能轉化為化學能，固定在有機物中。
2．繪圖表示第一營養(yǎng)級的能量來源是什么，去路有哪些？并回答第一營養(yǎng)級的能量怎樣傳遞到第二營養(yǎng)級？
提示：如圖所示
儲存在植物體中的能量，有一部分被初級消費者攝入體內，能量就流入了第二營養(yǎng)級。
3．下圖為能量流經(jīng)第二營養(yǎng)級的示意圖，其中攝入量指植食性動物取食的總量，即食物總量；同化量是指該動物經(jīng)過消化和吸收后轉化為自身的能量。請據(jù)圖寫出二者之間的關系。
提示：同化量＝攝入量－糞便量。
4．分析、比較分別流入第一、第二營養(yǎng)級的能量的去路，歸納二者的共同點。
提示：輸入這兩個營養(yǎng)級的能量，一部分在呼吸作用中以熱能的形式散失，另一部分用于其自身的生長、發(fā)育和繁殖等生命活動，儲存在自身的有機物中。這些有機物中的能量一部分流向分解者，另一部分則被下一營養(yǎng)級攝入體內。
5．在生態(tài)系統(tǒng)中，能量流動大致可以概括為下圖：
請思考：(1)初級消費者糞便中的能量是哪個箭頭？
提示：由生產(chǎn)者流向分解者的箭頭。
(2)哪個或哪些箭頭代表初級消費者的同化量？
提示：①或②＋③＋④。
(3)哪些箭頭代表初級消費者用于生長、發(fā)育和繁殖的能量？
提示：①－③或②＋④。
(4)生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動和轉化是否遵循能量守恒定律？
提示：遵循能量守恒定律。能量在生態(tài)系統(tǒng)中流動、轉化后，一部分儲存在生態(tài)系統(tǒng)(生物體的有機物)中，另一部分在呼吸作用中以熱能的形式散失，兩者之和與流入生態(tài)系統(tǒng)的能量相等。
三、定量研究能量流動的特點
1．閱讀教材P56“思考·討論”，設計表格，整理賽達伯格湖能量流動圖解中的數(shù)據(jù)，計算“流出”該營養(yǎng)級的能量占“流入”該營養(yǎng)級能量的百分比(“流出”的能量不包括呼吸作用散失的能量)。
營養(yǎng)級 流入能量
[J/(cm2·a)] 流出能量
[J/(cm2·a)] 出入比
生產(chǎn)者 __________ ________ _________
植食性動物 ___________ ________ ________
肉食性動物 _________ — —
464.6
62.8
13.5%
62.8
12.6
20.1%
12.6
2.流入某一營養(yǎng)級的能量，為什么不會百分之百地流入下一個營養(yǎng)級？
提示：流入某一營養(yǎng)級的能量除了流入下一營養(yǎng)級之外，還有：(1)一部分通過該營養(yǎng)級的呼吸作用散失；(2)一部分作為排遺物、遺體或殘枝敗葉被分解者利用；(3)一部分未被利用。
3．通過以上分析，請總結生態(tài)系統(tǒng)中能量流動的特點。
提示：生態(tài)系統(tǒng)中能量流動是單向的；能量在流動過程中逐級遞減。
4．能量在流動過程中逐級遞減，與能量守恒定律矛盾嗎？為什么？
提示：不矛盾。能量在流動過程中逐級遞減，指的是流入各個營養(yǎng)級的能量。能量守恒定律可以用于衡量流入某個生態(tài)系統(tǒng)的總能量，總能量＝儲存在生態(tài)系統(tǒng)(生物體的有機物)中的能量＋被各個營養(yǎng)級的生物利用、散發(fā)至非生物環(huán)境中的能量。因此，雖然能量在流動過程中逐級遞減，但總能量依然遵循能量守恒定律。
5．任何生態(tài)系統(tǒng)都需要不斷得到能量補充，以便維持生態(tài)系統(tǒng)的正常功能，如人工魚塘需要投喂飼料，此時流入魚塘生態(tài)系統(tǒng)的總能量如何表示？
提示：生產(chǎn)者固定的太陽能＋人工投入的有機物中的化學能。
核心歸納
1.能量流經(jīng)某一營養(yǎng)級的模型分析
(2)能量去向：流入某一營養(yǎng)級的能量去向可從以下兩個角度分析：
①“定量不定時”(在足夠長的時間內能量的最終去向)
a．自身呼吸消耗；b.流入下一營養(yǎng)級(最高營養(yǎng)級除外)；c.被分解者分解利用。
②“定量定時”
流入某一營養(yǎng)級的一定量的能量在一定時間內的去向可有四條：a.自身呼吸消耗；b.流入下一營養(yǎng)級；c.被分解者分解利用；d.未被自身呼吸消耗，也未被下一營養(yǎng)級和分解者利用，即“未利用”。
(3)相關能量值
①攝入量(a)＝同化量(b)＋糞便量(c)
②同化量(b)＝用于生長、發(fā)育和繁殖的能量(e)＋呼吸散失量(d)
③用于生長、發(fā)育和繁殖的能量(e)＝流向分解者的能量(f)＋流向下一營養(yǎng)級的能量＋未被利用的能量(g)
2．能量沿食物鏈(網(wǎng))流動的模型分析
(1)能量流動的不定時分析
由圖可知，除最高營養(yǎng)級外，每一營養(yǎng)級的能量去向有：
①呼吸作用散失的能量。
②流向下一營養(yǎng)級的能量。
③流向分解者的能量。
(2)能量流動的定時分析
由圖可知，除最高營養(yǎng)級外，每一營養(yǎng)級的能量去向有：
①呼吸作用散失的能量。
②流向下一營養(yǎng)級的能量。
③流向分解者的能量。
④暫時未利用的能量。
典題應用
1.下圖是某生態(tài)系統(tǒng)的部分能量流動示意圖，其中E1是流入生產(chǎn)者的總能量，下列敘述錯誤的是(　　 )
A．第一營養(yǎng)級傳遞給分解者的總能量是E4＋E7
B．E1、E2、E6中的能量主要以穩(wěn)定化學能的形式存在
C．初級消費者糞便中的能量包括在E2中
D．E7可直接為綠色植物提供物質和能量
答案：D
解析：第二營養(yǎng)級糞便中的能量屬于第一營養(yǎng)級同化的能量，因此第一營養(yǎng)級傳遞給分解者的總能量是E4＋E7，A項正確；E1、E2、E6中的能量儲存在有機物中，主要以穩(wěn)定化學能的形式存在，B項正確；初級消費者糞便中的能量屬于上一營養(yǎng)級的同化量，即E2，C項正確；E7是糞便中的能量，不能直接為綠色植物提供物質和能量，綠色植物光合作用的能量來自光能，D項錯誤。
2．(2023·全國卷甲)在生態(tài)系統(tǒng)中，生產(chǎn)者所固定的能量可以沿著食物鏈傳遞，食物鏈中的每個環(huán)節(jié)即為一個營養(yǎng)級。下列關于營養(yǎng)級的敘述，錯誤的是(　　 )
A．同種動物在不同食物鏈中可能屬于不同營養(yǎng)級
B．作為生產(chǎn)者的綠色植物所固定的能量來源于太陽
C．作為次級消費者的肉食性動物屬于食物鏈的第二營養(yǎng)級
D．能量從食物鏈第一營養(yǎng)級向第二營養(yǎng)級只能單向流動
答案：C
解析：雜食動物既會捕食植物，又會捕食動物，如果捕食植物，就是第二營養(yǎng)級，如果捕食動物，就是第三營養(yǎng)級或更高營養(yǎng)級，所以不同食物鏈中的動物會處于不同的營養(yǎng)級，A正確；綠色植物進行的是光合作用，能量來源于太陽，B正確；次級消費者是第三營養(yǎng)級，初級消費者是第二營養(yǎng)級，第一營養(yǎng)級是生產(chǎn)者，C錯誤；因為第一營養(yǎng)級是植物，第二營養(yǎng)級是動物，食物鏈是單向的，能量流動也就是單向的，D正確。
教材梳理
1.________金字塔：將單位時間內______________所得到的能量數(shù)值轉換為相應面積(或體積)的圖形，并將圖形按照營養(yǎng)級的次序排列，可形成一個金字塔圖形，通常呈現(xiàn)上窄下寬的金字塔形。
2．___________金字塔：反映各營養(yǎng)級生物量之間的關系。生物量指每個營養(yǎng)級所容納的___________的總干重，這種生態(tài)金字塔一般也呈正金字塔形。
3．________金字塔：反映各營養(yǎng)級的生物個體的數(shù)目比值關系，一般呈正金字塔形，但也可能呈倒金字塔形，如______________。
知識點二　生態(tài)金字塔和研究能量流動的實踐意義
能量
各營養(yǎng)級
生物量
有機物
數(shù)量
昆蟲和樹
4．研究能量流動的實踐意義
(1)幫助人們將生物在時間、空間上進行合理配置，增大流入某個生態(tài)系統(tǒng)的___________，如間種套作、稻→萍→蛙等立體農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式。
(2)幫助人們科學地規(guī)劃和設計____________________，使能量______________，提高能量的___________，如沼氣池的應用。
(3)幫助人們合理地調整生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動關系，使能量持續(xù)高效地流向對__________________________，如草場載畜量的確定。
總能量
人工生態(tài)系統(tǒng)
多級利用
利用率
人類最有益的部分
判斷正誤
1.研究能量流動，可調整能量流動關系，使生產(chǎn)者固定的能量全部流向人類。(　　 )
2．稻田生態(tài)系統(tǒng)中，防治稻田害蟲可提高生產(chǎn)者和消費者之間的能量傳遞效率。(　　 )
3．生物量金字塔、數(shù)量金字塔同能量金字塔一樣都是正立的。(　　 )
4．相鄰兩個營養(yǎng)級的能量傳遞效率不會小于10%，也不會大于20%。(　　 )
×
×
×
×
核心探討
1.(1)分析數(shù)量金字塔出現(xiàn)上寬下窄倒置的金字塔形的原因。
提示：當生產(chǎn)者個體比消費者個體大得多時，數(shù)量金字塔經(jīng)常是倒置的。
(2)分析生物量金字塔出現(xiàn)上寬下窄倒置的金字塔形的原因。
提示：海洋生態(tài)系統(tǒng)中，浮游植物個體小，世代周期短，又不斷被捕食，因而某一時間調查到的生物量可能低于浮游動物的生物量。當然，總的來看，一年中浮游植物的總的生物量還是比浮游動物的多。
2．下圖是兩個農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的模式圖。圖a中農(nóng)作物為人類提供的食物、為家禽和家畜提供的飼料，都與圖b相同。
(1)分析這兩幅圖，完成這兩個生態(tài)系統(tǒng)的能量流動圖解。
提示：如圖所示
(2)分析能量流動圖解，總結圖b所示生態(tài)系統(tǒng)的優(yōu)勢：_________ ___________________________________________________。
實現(xiàn)了能
量的多級、充分利用，提高了能量的利用率
3．以農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)為例，思考回答以下問題：
(1)哪些措施能增加流入農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的總能量？
提示：間作套種等立體農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式充分利用了空間和資源，能增加流入農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的總能量。
(2)及時清除農(nóng)田中雜草的意義是什么？
提示：除草可以調整農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動關系，使能量更多地流向對人類最有益的部分。
核心歸納
1.三種生態(tài)金字塔的比較
項目 能量金字塔 數(shù)量金字塔 生物量金字塔
形狀
每一層
的含義 各營養(yǎng)級生物同化量的多少 各營養(yǎng)級生物個體數(shù)目 各營養(yǎng)級生物有機物總量
項目 能量金字塔 數(shù)量金字塔 生物量金字塔
特點 天然生態(tài)系統(tǒng)一定呈正金字塔形 通常為正金字塔形，有時會出現(xiàn)倒金字塔形 一般呈正金字塔形
象征
意義 能量沿食物鏈流動過程中具有逐級遞減的特點 一般情況下，生物個體數(shù)目在食物鏈中隨營養(yǎng)級升高而逐級減少 一般情況下，生物量(現(xiàn)存生物有機物的總質量)在食物鏈中隨營養(yǎng)級的升高而逐級減少
項目 能量金字塔 數(shù)量金字塔 生物量金字塔
特殊
形狀 某些人工生態(tài)系統(tǒng)(如人工魚塘)可呈現(xiàn)倒金字塔形 一棵樹與樹上的昆蟲和鳥的數(shù)量關系：
海洋生態(tài)系統(tǒng)中，生產(chǎn)者浮游植物個體小，壽命短，又會不斷被浮游動物吃掉，因而某一時間調查到的浮游植物生物量可能會低于其捕食者——浮游動物的生物量
2.能量傳遞效率與能量利用率的區(qū)別
(1)能量傳遞效率
①含義：生態(tài)系統(tǒng)中能量傳遞效率約為10%～20%，即輸入某一營養(yǎng)級的能量中，只有10%～20%的能量流到下一營養(yǎng)級(最高營養(yǎng)級除外)。
②計算公式
(2)能量利用率
①一般指流入最高營養(yǎng)級(或人類)的能量占生產(chǎn)者固定總能量的比值。
②一般來說，食物鏈越短，能量利用率越高。
③有時考慮分解者的參與，使營養(yǎng)結構更復雜，以實現(xiàn)能量的多級利用，從而提高能量的利用率。
典題應用
3.某草原生態(tài)系統(tǒng)中能量金字塔由最下面一層到最上面一層共四層，分別為甲、乙、丙、丁(如下圖)，若有外來生物戊入侵，且會與丙競爭食物，但不會被丁所捕食。下列有關說法不正確的是(　　 )
A．甲可能為綠色植物，甲固定的能量大于乙、丙、丁同化的能量之和
B．甲、乙、丙、丁構成該生態(tài)系統(tǒng)的生物群落
C．丁生物的種群數(shù)量很可能會逐漸減少
D．戊在生態(tài)系統(tǒng)中處于第三營養(yǎng)級
答案：B
解析：處于能量金字塔最底層的是生產(chǎn)者，所以甲可能為綠色植物，生產(chǎn)者甲固定的能量大于乙、丙、丁同化的能量之和；能量金字塔包含生產(chǎn)者和消費者，不包含分解者，而生物群落應該包含該生態(tài)系統(tǒng)中的所有生物，可見甲、乙、丙、丁不能構成該生態(tài)系統(tǒng)的生物群落；由于生物戊入侵，與丙(丁的食物)競爭食物，所以丙的數(shù)量會下降，又由于戊不會被丁所捕食，所以丁生物的種群數(shù)量很可能會因食物減少而逐漸減少；戊與丙競爭食物，所以在生態(tài)系統(tǒng)中處于第三營養(yǎng)級。
4．(2024·山東卷，12)某穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)某時刻第一、第二營養(yǎng)級的生物量分別為6 g/m2和30 g/m2，據(jù)此形成上寬下窄的生物量金字塔。該生態(tài)系統(tǒng)無有機物的輸入與輸出，下列說法錯誤的是(　　)
A．能量不能由第二營養(yǎng)級流向第一營養(yǎng)級
B．根據(jù)生物體內具有富集效應的金屬濃度可輔助判斷不同物種所處營養(yǎng)級的高低
C．流入分解者的有機物中的能量都直接或間接來自于第一營養(yǎng)級固定的能量
D．第一營養(yǎng)級固定的能量可能小于第二營養(yǎng)級同化的能量
答案：D
解析：能量流動的特點是單向流動、逐級遞減，能量不能由第二營養(yǎng)級流向第一營養(yǎng)級，A正確；依據(jù)生物富集，金屬濃度沿食物鏈不斷升高，故可輔助判斷不同物種所處營養(yǎng)級的高低，B正確；第一營養(yǎng)級植物的殘枝敗葉中的有機物流入分解者、消費者的遺體殘骸中的有機物流入分解者，流入生態(tài)系統(tǒng)的總能量來自于生產(chǎn)者固定的太陽能總量，消費者通過捕食生產(chǎn)者獲取能量，故流入分解者的有機物中的能量都直接或間接來自于第一營養(yǎng)級固定的能量，C正確；該生態(tài)系統(tǒng)是穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)，第一營養(yǎng)級固定的能量大于第二營養(yǎng)級同化的能量，D錯誤。
網(wǎng)絡構建

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