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生態(tài)系統(tǒng)的能量流動 【高考目標定位】 生態(tài)系統(tǒng)中能量流動的基本規(guī)律及應用 【考綱知識梳理】 一、能量流動的概念和過程 1、概念：生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失的過程。 2、能量流動的過程： （1）輸入 ①源頭：太陽能。 ②總值：生產(chǎn)者所固定的太陽能。 （2）傳遞 ①途徑：食物鏈和食物網(wǎng)。 ②形式：有機物中的化學能。 ③過程： a.通過生產(chǎn)者的呼吸作用以熱能形式散失。 b.用于生產(chǎn)者的生長、發(fā)育和繁殖等生命活動，儲存在生產(chǎn)者的有機物中。 c.隨著殘枝敗葉等被分解者分解而被釋放出來。 d.被初級消費者攝入體內(nèi)，流入第二營養(yǎng)級。 （3）轉(zhuǎn)化 太陽能→有機物中的化學能→熱能 （4）熱量散失 ①形式：熱能 ②過程： 二、能量流動的特點 1、單向流動 能量流動只能沿食物鏈由低營養(yǎng)級流向高營養(yǎng)級，不可逆轉(zhuǎn)，也不能循環(huán)流動；同時各營養(yǎng)級通過呼吸作用所產(chǎn)生的熱能不能被生物群落重復利用，因此能量流動無法循環(huán)。 2、逐級遞減 輸入到某一營養(yǎng)級的能量中，只有10%～20%的能量能夠傳遞到下一營養(yǎng)級。 三、研究能量流動的實踐意義 1、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。 2、幫助人們合理的調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動關系，使能量持續(xù)高效的流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠帧? 【要點名師精解】 一、能量流動的相關分析 能量是維持生態(tài)系統(tǒng)存在和發(fā)展的動力，是生態(tài)系統(tǒng)的基本功能之一，應特別注意以下內(nèi)容： 1、能量流動的起點是生產(chǎn)者，能量的源頭是太陽能。 2、能量的輸入總量是生產(chǎn)者通過光合作用固定的太陽能總量。 3、散失的能量是通過生產(chǎn)者、消費者和分解者呼吸作用分解有機物時產(chǎn)生的，最終以熱能的形式散失掉。 4、能量流動特點的原因分析 （1）單向流動：食物鏈相鄰營養(yǎng)級生物的吃和被吃關系不可逆轉(zhuǎn)，能量不能倒流。 （2）逐級遞減：每個營養(yǎng)級的生物總有一部分不能被下一營養(yǎng)級利用；每個營養(yǎng)級生物都經(jīng)自身呼吸而消耗一部分能量。 【例1】生態(tài)系統(tǒng)的能量流動是指 （ ） A．太陽能被綠色植物固定的過程 B．系統(tǒng)內(nèi)生物體能量被利用的過程 C．系統(tǒng)內(nèi)伴隨物質(zhì)循環(huán)的能量轉(zhuǎn)移的過程 D．能量從生物體進入無機環(huán)境的過程 【解析】生態(tài)系統(tǒng)的能量流動是指能量的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失的過程，能量流動是隨著物質(zhì)的循環(huán)而完成的。 【答案】C 二、能量傳遞效率及應用 1、能量傳遞效率 相鄰兩營養(yǎng)級之間的傳遞效率＝，一般能量傳遞效率大約為10%～20%。 2、能量流動的極值計算 （1）在能量流動的相關問題中，若題干中未作具體說明，則一般認為能量傳遞的最低效率為10%，最高效率是20%。 （2）在已知較高營養(yǎng)級生物的能量求較低營養(yǎng)級生物的能量時，若求“最多”值，則說明較低營養(yǎng)級的能量按“最低”效率傳遞；若求“最（至）少”值，則說明較低營養(yǎng)級生物的能量按“最高”效率傳遞。 （3）已知較低營養(yǎng)級生物的能量求較高營養(yǎng)級生物的能量時，若求“最多”值，則說明較低營養(yǎng)級的能量按“最高”效率傳遞；若求“最（至）少”值，則說明較低營養(yǎng)級生物的能量按“最低”效率傳遞。 【例2】右圖食物網(wǎng)中的貓頭鷹體重每增加20g，至少需要消耗植物 A．200g B．250g C．500g D．1000g 【解析】本題考查生態(tài)系統(tǒng)能量流動過程中的傳遞效率問題，至少消耗多少是按照最高傳遞效率計算。 【答案】C 【感悟高考真題】 （2010山東高考）6．以下表示動物利用食物的過程。 正確的分析是 A．恒溫動物的④/③值一般高于變溫動物 B．哺乳動物的③/①值一般為10%-20% C．提高圈養(yǎng)動物生長量一般需提高③/②值 D．食肉哺乳動物的③/②值一般低于食草哺乳動物 【解析】恒溫動物需要消耗更多的能量維持體溫，所以有機物的積累量（④）較少，其④/③一般高于變溫動物。哺乳動物與其食物之間的能量傳遞效率應為：③/（①+未獲取量）。肉食動物與草食動物的③/②大小無法比較。③/②越高，說明有更多的食入量轉(zhuǎn)變成飼養(yǎng)動物的同化量，有利于提高動物的生長量。 【答案】C （2010江蘇高考）11.有人發(fā)起“多吃素食、少吃肉食”的運動，以支援糧食短缺地區(qū)的災民。運用生態(tài)學知識對此的合理解釋是[ks5u.com] A.多吃肉食會增加心血臂病的發(fā)病率 B.直接以低營養(yǎng)級的生物為食將消耗生態(tài)系統(tǒng)更多的能量 C.多吃肉食比多吃素食消耗的糧食總量更多 D.節(jié)省的肉食可以幫助災民提高營養(yǎng)水平 【解析】本題借助食物結(jié)構(gòu)改變考查生態(tài)系統(tǒng)的能量傳遞規(guī)律。生態(tài)系統(tǒng)能量傳遞具有逐級遞減的特點，吃肉時人的營養(yǎng)級比吃素食時的營養(yǎng)級高，因此能量消耗多，消耗的糧食多。 【答案】C （2009廣東高考）51．圖11為某一生態(tài)系統(tǒng)的能量金字塔，其中Ⅰ、Ⅱ、11、Ⅳ分別代表不同的營養(yǎng)級，E1、E2代表能量的形式。下列敘述正確的是 A．Ⅰ是初級消費者 B．Ⅳ為分解者 C．E1為太陽能，E2為熱能 D．能量可在食物鏈中循環(huán)利用 【解析】依題意Ⅰ是生產(chǎn)者，Ⅱ是初級消費者，Ⅲ是次級消費者，Ⅳ三級消費者，E1為生產(chǎn)者利用的能量，應是太陽能，E2為各營養(yǎng)級的生物釋放出的能量，應為熱能，故C正確。 【答案】C （2009江蘇高考）17．下列4種現(xiàn)象中，不適宜用生態(tài)系統(tǒng)中能量流動規(guī)律進行合理分析的是 A．虎等大型肉食動物容易成為瀕危物種 B．藍藻易在富營養(yǎng)化水體中爆發(fā) C．飼養(yǎng)牛、羊等動物，成本低、產(chǎn)量高 D．巨大的藍鯨以微小的浮游動物為食 【解析】本題考查的是生態(tài)系統(tǒng)的能量流動。能力流動的特點是單向性和逐漸遞減。A中虎等大型肉食動物處在最高營養(yǎng)級，獲得的能量最少，因此容易成為瀕危物種。藍藻爆發(fā)是因為水體中含有大量的N、P等元素，給藍藻提供營養(yǎng)物質(zhì)，利于藍藻的生長，因此沒有能量流動。C中牛、羊等屬于第二營養(yǎng)級，獲得的能量較多，因此成本低，產(chǎn)量高。D中藍鯨以浮游動物為食，能量便由浮游動物流向了藍鯨。 【答案】B （2008上海高考）32．右圖表示某生態(tài)系統(tǒng)中，四種生物所同化的有機物的量占該生態(tài)系統(tǒng)有機物總量的比例，則這四種生物之間的食物關系最可能的是 【解析】能量傳遞效率是以各營養(yǎng)級所同化能量的數(shù)值為研究對象的，大約在10%--20%之間，乙、丙相差不多，可能是同一營養(yǎng)級。 【答案】A （2008上海高考）38．（10分）下圖中甲圖表示一個海灘濕地生態(tài)系統(tǒng)中部分生物的食物關系。請據(jù)圖回答問題。 （1）在該生態(tài)系統(tǒng)中，既是分解者又可作為消費者食物的生物是 。 （2）請根據(jù)甲圖中的生態(tài)系統(tǒng)，寫出乙圖中能量金字塔各營養(yǎng)級的所有生物名稱：① ；② ；③ 。 （3）有人研究該生態(tài)系統(tǒng)中食草蟲個體存活數(shù)與發(fā)育期的關系，結(jié)果如丙圖。從中可推知食草蟲死亡率最大的時期是 。 （4）沼蟹會破壞大米草根系，土壤中的磷可促進藻類生長。若在食草蟲幼蟲期噴灑只殺滅該蟲的含磷殺蟲劑，則蜘蛛數(shù)量將 。一段時間后大米草數(shù)量不增反降，造成此結(jié)果的可能原因是大米草死亡導致細菌數(shù)量增加，通過甲圖的 食物關系，引起沼蟹數(shù)量增加；同時因含磷殺蟲劑的使用，導致藻類數(shù)量增加，通過食物鏈 也會引起沼蟹數(shù)量增加，從而造成大米草數(shù)量不增反降。 （5）上述事實說明，人類活動會引起生態(tài)系統(tǒng)中生物種類減少，從而導致生態(tài)系統(tǒng)的自動調(diào)節(jié)能力 ， 容易受到破壞。 【解析】能量金字塔的研究對象是營養(yǎng)級，死亡率最大的時期應該是種群數(shù)量下降最快的時期。蜘蛛會隨食物食草蟲的減少而減少。 【答案】（1）細菌 （2）藻類、大米草 食草蟲、線蟲、海螺 沼蟹、蜘蛛 （3）一齡幼蟲 （4）減少 細菌→線蟲→沼蟹（言之有理即給分） 藻類→線蟲→沼蟹 （5）下降 生態(tài)平衡（生態(tài)系統(tǒng)） 【考點精題精練】[高考資源網(wǎng)] 1. 在一個光照和水肥充足的小島上，各種植物生長茂盛。在樹上有飛翔的小型益鳥、貓頭鷹，地上有鼠、蛇及蛙等動物在活動，還有許多昆蟲、真菌和腐爛的動植物尸體。下列對此說法錯誤的是 （ C ) A.這個小島能構(gòu)成一個生態(tài)系統(tǒng) B.小型益鳥是第三營養(yǎng)級 C.在該島上的食物網(wǎng)中，貓頭鷹獲得能量最多的食物鏈是“草→鼠→蛇→貓頭鷹” D.這個小島上的分解者是營腐生生活的微生物 2. 下列4種現(xiàn)象中，不適宜用生態(tài)系統(tǒng)中能量流動規(guī)律進行合理分析的是（ B ） A.虎等大型肉食動物容易成為瀕危物種 B.藍藻易在富營養(yǎng)化水體中爆發(fā) C.飼養(yǎng)牛、羊等動物，成本低、產(chǎn)量高 D.巨大的藍鯨以微小的浮游動物為食 3. 研究人員在對甲乙兩個不同的生太系統(tǒng)調(diào)查后發(fā)現(xiàn)，兩個 生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)者總能量相同，甲生態(tài)系統(tǒng)只有初級消費者和次級消費者，乙生態(tài)系統(tǒng)則有初級、次級、三級和四級消費者。如果其他的因素都一樣，則下列選項敘述正確的是 A. 甲生態(tài)系統(tǒng)的消費者總能量都小于生產(chǎn)者同化的總能量，但乙生態(tài)系統(tǒng)則相反 B. 甲、乙生態(tài)系統(tǒng)的消費者總能量都大于生產(chǎn)者同化的總能量 C. 甲生態(tài)系統(tǒng)中現(xiàn)存的消費者的總能量大于乙生態(tài)系統(tǒng)中現(xiàn)存的消費者的總能量[高考資源網(wǎng)] D. 乙生態(tài)系統(tǒng)的消費者總能量都大于甲生態(tài)系統(tǒng)的消費者總能量 答案C 4. 下列有關生態(tài)系統(tǒng)功能的描述，錯誤的是（ C ） A、物質(zhì)循環(huán)的關鍵環(huán)節(jié)是分解者的分解作用 B、物質(zhì)流是循環(huán)的，能量流是單向的，信息流往往是雙向的 C、一個生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)級越多，消耗的能量就越多，人類可利用的能量就越少 D、信息傳遞有利于溝通生物群落與非生物環(huán)境之間、生物與生物之間的關系，具有調(diào)節(jié)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的作用 5. 如圖為某生態(tài)系統(tǒng)示意圖，下列相關敘述中不正確的是（ D ） A、圖中蛇處于最高營養(yǎng)級，該營養(yǎng)級所含的能量最少 B、圖中全部生物稱為生物群落 C、綠色植物固定的能量至少是流入黃雀體內(nèi)能量的125倍 D、圖中共有4條食物鏈 6. 在右圖所示的食物網(wǎng)中，如果每個營養(yǎng)級能量傳遞效率均為20%，且下一營養(yǎng)級從上一營養(yǎng)級各種生物中獲得的能量相等?；⒁@得1KJ能量，則需要消耗草的能量為 D A．150KJ　　　　 B．125 KJ　 　 C．100 KJ　 　 　 D．75 KJ 7. 下圖表示某草原生態(tài)系統(tǒng)中能量流動圖解，①～④ 表示相關過程的能量流動。下列有關敘述正確的是 D A．①是流入該生態(tài)系統(tǒng)的總能量[高考資源網(wǎng)] B．分解者獲得的能量最少 C．圖中②與①的比值代表草→兔的能量傳遞效率 D．③和④分別屬于草和兔同化量的一部分 8. （2010北京市昌平區(qū)高三二模）下圖表示生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式圖，①、②、③、④代表生理過程。有關說法正確的是： B A．圖中屬于生物群落的是A、C、D、E B．若C的食物中D占1/4，假設各營養(yǎng)級之間的能量傳遞效率為10%，要使C體重增加10kg，至少需要A為325kg C．若火山爆發(fā)將上述生態(tài)系統(tǒng)毀滅，在火山灰上發(fā)生的群落演替類型屬于次生演替[高考資源網(wǎng)] D．此圖示可以表示該生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)和能量流動的過程 9. 下圖表示某生態(tài)系統(tǒng)組成及物質(zhì)和能量流動情況（禿鷲以動物的尸體為食），該生態(tài)系統(tǒng)中 D A．M僅代表光能，N僅代表熱能，P僅代表無機鹽、水、CO2等物質(zhì) B．共有4條捕食食物鏈，禿鷲所占有的營養(yǎng)級最多 C．圖中狼與蚊子之間能量傳遞效率一般為10～20% D．群落內(nèi)部的負反饋調(diào)節(jié)維持著該生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性 10. （2010安徽省巢湖市高三二模）如圖所示生態(tài)系統(tǒng)中能量流動圖解部分示意圖，①②③④⑤⑥⑦各代表一定的能量值，下列各項不正確的是 B A．從能量關系看②﹥③+④ks5u.com B．農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中能量是可以循環(huán)利用的 C．次級消費者糞便中的能量去路包括在⑥途徑中 D．生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動一般不超過4—5個營養(yǎng)級 11. 下圖是生態(tài)系統(tǒng)能量流動的圖解。有關敘述錯誤的是（多選） AD 分　解　者 dD 光 A B C D dD 呼吸 dD 呼　　　　吸 dD A．方框的大小可表示該營養(yǎng)級生物個體數(shù)量的多少 B．通常情況下，C所獲得的能量不會超過B的20% C．A固定的能量為流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的總能量 D．A固定的能量是B、C、D的能量之和 12. （2010天津市和平區(qū)高三二模）下表是有機物從植物傳遞到植食動物鱗翅目幼蟲過程中能量流動的情況，根據(jù)表中數(shù)據(jù)不能得出的結(jié)論是 A A.上一營養(yǎng)級能量的50%被鱗翅目幼蟲同化 B．食物中的能量只有15%用于幼蟲自身的生長 C．鱗翅目幼蟲攝入419J的能量至少需要消耗第一營養(yǎng)級1047.5的能量 D.鱗翅目幼蟲從第一營養(yǎng)級獲取的能量有一部分以呼吸熱的形式散失，因此能量在生態(tài)系統(tǒng)中的流動是不可循環(huán)的 13. 有關下圖的敘述不正確的是 ( B ) ①圖中只有兩條食物鏈 ②細菌與狐之間既是捕食關系又是競爭關系 ③細菌占有第二、三、四、五營養(yǎng)級 ④該生態(tài)系統(tǒng)的能量流動是從草固定太陽能開始的 A.①②③ B.②③ C.②③④ D.③④ 14. （2010山東省臨沂市高三一模）下圖為某生態(tài)系統(tǒng)能量傳遞示意圖。有關敘述不正確的是（ A ） A．生態(tài)系統(tǒng)的功能包括物質(zhì)循環(huán)和能量流動 B．A固定的太陽能是流經(jīng)此生態(tài)系統(tǒng)的總能量 C．由B到C的能量傳遞率是15% D．生態(tài)系統(tǒng)能量流動的渠道是食物鏈、食物網(wǎng) 15. 如圖所示生態(tài)系統(tǒng)中能量流動圖解部分示意圖，①②③④⑤⑥⑦各代表一定的能量值，下列各項不正確的是（ A ） A．次級消費者的糞便中的能量去路包括在④途徑中 B．從能量關系看②﹥③+④ C．一般情況下，②為①的10%~20% D．由于生物與生物之間吃與被吃的關系不可逆轉(zhuǎn)的，所以能量流動具有單向性 16. （2010江蘇省南通、揚州、泰州三市高三二模）某生態(tài)學家對某水生生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)和能量流動情況調(diào)查后，得到了甲圖所示的食物網(wǎng)和乙表中的能量數(shù)據(jù)，請分析回答： （1）該生態(tài)系統(tǒng)中有食物鏈 條，雙翅目幼蟲和太陽魚的種間關系是 。 （2）浮游植物同化的能量，除了一部分流向下一營養(yǎng)級外，還有的去向有 。 （3）能量在第一營養(yǎng)級和第二營養(yǎng)級之間的傳遞效率為 。 （4）如果去除該生態(tài)系統(tǒng)中的浮游動物和雙翅目幼蟲，則鱸魚的產(chǎn)量將 ，生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性將 。 （5）該地區(qū)為了發(fā)展經(jīng)濟，開辦了一個采礦場，土體、土壤和植被遭到嚴重的破壞，采礦中的混濁黏土水排放到該水域生態(tài)系統(tǒng)中。經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)，水中的含氧量大幅度下降，原因是 。 答案：（7分） （1）3 捕食和競爭 （2）自身呼吸釋放、流向分解者、未被利用 （3）18.52% （4）增加 下降 （5）水變渾濁，妨礙了浮游植物的光合作用，使氧氣的釋放量減少 17. 某大麥田中長有許多狗尾草，還有食草昆蟲、青蛙、蜘蛛和蛇類等動物。請回答： （1）該農(nóng)田中的所有生物稱為 ，其中大麥與狗尾草的關系稱為___________。 （2）某研究性學習小組擬調(diào)查該農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的組成成分。其調(diào)查項目包括： 非生物因素：__________________________________________。 生物成分： ①__________________________________________________； ②__________________________________________________； ③分解者：細菌、真菌等。 （3）該生態(tài)系統(tǒng)能量流動的特點是______________________________。 （4）科學家在溫室中進行大麥和燕麥的混種，在樣方中以各種比例進行播種，從純大麥到純燕麥種子，在生長季末收獲種子，計算大麥/燕麥的輸入比率和輸出比率，結(jié)果如下表。 ①對表中數(shù)據(jù)進行分析，可見輸入比率計算方法是：輸入比率=_________________。 ②如果溫室條件繼續(xù)不變，任其連續(xù)繁殖多代，結(jié)果是___________________。 答案 （1）生物群落 競爭 （2）非生物因素：溫度、光照強度、土壤pH等（至少回答兩項） 生物成分：①生產(chǎn)者：大麥、狗尾草等 ②消費者：食草昆蟲、青蛙、蜘蛛和蛇類 （3）單向流動、逐級遞減 （4）①大麥播種種子數(shù)燕麥播種的種子數(shù) ②大麥將燕麥完全排擠掉