2018-2019學(xué)年高中生物 第四章 第二節(jié) 第1課時 生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動和物質(zhì)循環(huán)學(xué)案（含解析）蘇教版必修3.doc

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第1課時　生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動和物質(zhì)循環(huán) 1.生態(tài)系統(tǒng)中的能量的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失的過程稱 為生態(tài)系統(tǒng)的能量流動。 2．生態(tài)系統(tǒng)的能量流動從生產(chǎn)者固定太陽能開始。 3．能量流動具有單向流動和逐級遞減的特點。 4．生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)是指在生態(tài)系統(tǒng)中組成生物體的 C、H、O、N、P、Ca等元素，從無機(jī)環(huán)境到生物群落， 再回到無機(jī)環(huán)境的循環(huán)過程。 5．在無機(jī)環(huán)境中，碳主要以CO2和碳酸鹽的形式存在。 6．碳循環(huán)是指碳元素在生物圈中的循環(huán)過程。CO2在綠色 植物和大氣之間循環(huán)往復(fù)的過程是碳循環(huán)最簡單的途徑。 7．大氣中CO2濃度升高導(dǎo)致溫室效應(yīng)增強(qiáng)。 8．在生物圈中，物質(zhì)循環(huán)與能量流動同時進(jìn)行，兩者相互 依存，不可分割。 一、生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動 1．能量流動的概念 生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失的過程，稱為生態(tài)系統(tǒng)的能量流動。 2．能量流動的過程 (1)起點：太陽能被生產(chǎn)者通過光合作用轉(zhuǎn)化為化學(xué)能固定在有機(jī)物中，從而輸入到生態(tài)系統(tǒng)的第一營養(yǎng)級。 (2)各營養(yǎng)級的能量去向： ①在呼吸作用中以熱能的形式散失。 ②儲存在各營養(yǎng)級生物體內(nèi)，用于自身的生命活動。這部分能量又有兩個去向： a．通過下一營養(yǎng)級的取食而流入下一營養(yǎng)級。 b．流向分解者。 3．能量流動的特點 (1)單向流動：沿食物鏈的方向流動。 (2)逐級遞減：傳遞效率為10%～20%。 4．研究能量流動的意義 (1)可以幫助人們在設(shè)計人工生態(tài)系統(tǒng)時充分考慮能量的有效利用。 (2)可以合理調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動關(guān)系，使能量流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠帧? 二、生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán) 1．物質(zhì)循環(huán)的概念 (1)別稱：生物地球化學(xué)循環(huán)。 (2)循環(huán)主體：組成生物體的C、H、O、N、P、Ca等元素。 (3)循環(huán)范圍：無機(jī)環(huán)境和生物群落之間。 2．水循環(huán) (1)概念：水以固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)在陸地、海洋和大氣之間不斷循環(huán)的過程。 (2)主要環(huán)節(jié)：降水和蒸發(fā)。 (3)影響因素：太陽能和大氣環(huán)流等因素。 3．碳循環(huán) (1)概念：碳元素在生物圈中的循環(huán)過程。 (2)主要存在形式：CO2和碳酸鹽。 (3)循環(huán)形式：CO2、碳水化合物。 (4)過程： ①光合作用：大氣中CO2通過生產(chǎn)者的光合作用進(jìn)入生物群落。 ②呼吸作用：生產(chǎn)者、消費者、分解者的呼吸作用把生物群落中的碳以CO2形式返回大氣中。 ③燃燒：化石燃料的燃燒使非生物的有機(jī)物中的碳以CO2形式返回大氣中。 1．判斷下列敘述的正誤 (1)生態(tài)系統(tǒng)中能量的初始來源只有太陽能() (2)在“植物→鼠→鷹”這條食物鏈中，第三營養(yǎng)級含能量最少(√) (3)生態(tài)系統(tǒng)中生產(chǎn)者固定的能量必然大于消費者得到的能量(√) (4)沼渣、沼液作為肥料還田，使能量能夠循環(huán)利用() (5)光合作用推動碳循環(huán)過程，促進(jìn)了生物群落中的能量循環(huán)() (6)碳在生物群落與無機(jī)環(huán)境之間的循環(huán)主要以CO2的形式進(jìn)行(√) (7)植物可通過呼吸作用和光合作用參與生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)(√) (8)由于過度的人工碳排放，破壞了生態(tài)系統(tǒng)的碳平衡，導(dǎo)致大氣中CO2濃度增加并引起全球氣候變化(√) 2．假若在一個與外界隔絕、沒有食物的荒島上，給你3只雞(其中2只為母雞)和20 kg玉米，理論上分析，如何利用它們使你在此荒島上生存的時間最長(　　) A．先吃掉3只雞，然后再吃玉米 B．先吃盡玉米，然后再吃雞 C．用玉米喂養(yǎng)母雞使之產(chǎn)蛋，再吃雞蛋 解析：選A　先吃掉3只雞，然后再吃玉米，可以減少能量的散失。 3．下圖為某生態(tài)系統(tǒng)能量流動的部分示意圖，其中數(shù)字為能量值，單位是kJ/(m2a)。能量在第二營養(yǎng)級和第三營養(yǎng)級間的傳遞效率為(　　) A．16%　　　　　　　　 B．15% C．12% D．10% 解析：選B　傳遞效率為各營養(yǎng)級同化量之比，所以第二營養(yǎng)級和第三營養(yǎng)級間的傳遞效率為20.4/136＝15%。 4．在下列食物鏈中，假設(shè)初級消費者從生產(chǎn)者獲得的能量數(shù)值相同，提供給貓頭鷹能量最多的食物鏈?zhǔn)?　　) A．綠色植物→蚱蜢→青蛙→蛇→貓頭鷹 B．綠色植物→鼠→蛇→貓頭鷹 C．綠色植物→鼠→貓頭鷹 解析：選C　食物鏈越短，能量在流動過程中散失越少。 5．某河流生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)共有4個營養(yǎng)級，分別以a、b、c、d表示。一年內(nèi)輸入這4個營養(yǎng)級的能量數(shù)值如下表所示。該生態(tài)系統(tǒng)中初級消費者所屬營養(yǎng)級是(　　) 營養(yǎng)級 a b c d 能量(Jm－2) 141.10105 15.91105 0.88105 871.27105 A．a(chǎn) B．b C．c D．d 解析：選A　在生態(tài)系統(tǒng)中含能量最多的是生產(chǎn)者，即d；其次是初級消費者，即a。 6．肉類和雞蛋的價格比糧食和蔬菜高，從生態(tài)學(xué)的觀點看，這是由于(　　) A．動物飼養(yǎng)麻煩、花工夫、投資大 B．動物性食物營養(yǎng)價值高 C．食物鏈延長，能量流失多，動物性食品成本高 解析：選C　動物都是直接或間接以植物為食，相比吃糧食和蔬菜，食物鏈延長，導(dǎo)致能量散失增多，故在生產(chǎn)過程中成本也提高了。 7．生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)的特點不包括下列的(　　) A．帶有全球性 B．物質(zhì)是指組成生物體的元素 C．在群落的各營養(yǎng)級之間循環(huán)往復(fù) 解析：選C　組成生物體的C、H、O、N、P、S等元素，都不斷進(jìn)行著從無機(jī)環(huán)境到生物群落的循環(huán)，而在生物群落的各營養(yǎng)級之間是單向流動的。 8．從碳循環(huán)的角度看，人體內(nèi)有機(jī)物中的碳元素究其根源是來自(　　) A．食物中的碳 B．大氣中CO2中的碳 C．非生物環(huán)境中的碳酸鹽 解析：選B　人體內(nèi)有機(jī)物直接或間接地來自植物，而植物的有機(jī)物是通過光合作用形成的，其來自大氣中的CO2和水。 1．能量流動的過程 生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動過程，可以表示為下圖。 (1)來源：太陽能。 (2)起點： 從生產(chǎn)者(主要是植物)固定太陽能開始。 (3)渠道：食物鏈和食物網(wǎng)。 (4)能量變化：太陽光能→生物體中有機(jī)物的化學(xué)能→熱能(最終散失)。 (5)能量在食物鏈中流動的形式：有機(jī)物(食物)中的化學(xué)能。 (6)能量散失的主要途徑：細(xì)胞呼吸(包括各營養(yǎng)級生物本身及分解者的細(xì)胞呼吸)；能量散失的主要形式是熱能。 2．每個營養(yǎng)級的能量來源和去向 (1)來源 (2)去向： ①自身呼吸消耗，轉(zhuǎn)化為其他形式的能量和熱能。 ②流向下一營養(yǎng)級。 ③殘體、落葉等被分解者分解。 ④未被利用：包括生物每年的積累量，也包括動植物殘體以化石燃料形式被儲存起來的能量。 即一個營養(yǎng)級同化的能量＝呼吸消耗的能量＋被下一營養(yǎng)級同化的能量＋分解者利用的能量＋未被利用的能量＝攝入量－糞便中所含能量。 3．能量流動的特點 (1)單向流動： ①食物鏈中各營養(yǎng)級的順序是不可逆轉(zhuǎn)的，因為捕食關(guān)系不可逆轉(zhuǎn)，這是長期自然選擇的結(jié)果。 ②各營養(yǎng)級的能量大部分以呼吸作用產(chǎn)生的熱能的形式散失，這部分能量是不能被重復(fù)利用的。 (2)逐級遞減： ①每個營養(yǎng)級的生物總有一部分能量不能被下一營養(yǎng)級利用。 ②各個營養(yǎng)級的生物都會因呼吸作用消耗相當(dāng)大的一部分能量。 ③各營養(yǎng)級中的能量都要有一部分流入分解者。 (3)傳遞效率約為10%～20%。計算方法為： 能量傳遞效率＝100%。 [思考探究] 1．(1)維持生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)的動力是什么？ 提示：是能量。 (2)初級消費者取食攝入的能量就是其同化的能量嗎？ 提示：不是。同化量＝攝入量－糞便量。 (3)初級消費者糞便中的能量最終流向分解者，這部分能量包括在“初級消費者流向分解者”的能量中嗎？ 提示：不包括，這部分能量包括在“生產(chǎn)者流向分解者”的能量中。 (4)從能量流動的特點分析，為什么一條食物鏈的營養(yǎng)級一般不超過五個？ 提示：能量通過四個左右的營養(yǎng)級傳遞，已減少到不足以維持下一個營養(yǎng)級的生命活動的程度，所以一條食物鏈中營養(yǎng)級一般不超過五個。 [題組沖關(guān)] 1．下圖為某生態(tài)系統(tǒng)的能量流動簡圖，下列敘述錯誤的是(　　) A．甲是生產(chǎn)者，乙是消費者 B．該生態(tài)系統(tǒng)是一個開放的系統(tǒng) C．能量通過光合作用固定并進(jìn)入系統(tǒng)，以熱能形式輸出 D．甲、乙和分解者所貯存的能量之和是輸入該生態(tài)系統(tǒng)的總能量 解析：選D　根據(jù)題中簡圖可知，甲能夠固定太陽能，為生產(chǎn)者，乙從甲獲取能量，為消費者；該生態(tài)系統(tǒng)需要從外界獲得能量，同時能量也可以擴(kuò)散到外界，是一個開放的生態(tài)系統(tǒng)；能量通過光合作用進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)，經(jīng)過生產(chǎn)者、消費者和分解者的呼吸作用后以熱能的形式散失；輸入該生態(tài)系統(tǒng)的總能量是生產(chǎn)者甲固定的太陽能總能量。 2．以下表示動物利用食物的過程，分析正確的是(　　) 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：選C　恒溫動物與變溫動物消耗有機(jī)物的量在不同溫度下是不同的，因此不能確定在不同溫度條件下恒溫動物的④/③一般高于變溫動物。哺乳動物的③/①值應(yīng)大于20%。肉食動物的③/②值一般高于食草哺乳動物，③/②越高，說明有更多的食入量轉(zhuǎn)變成動物的同化量，有利于提高動物的生長量。 不同的生態(tài)金字塔能形象地說明營養(yǎng)級與能量、生物量、數(shù)量之間的關(guān)系，是定量研究生態(tài)系統(tǒng)的直觀體現(xiàn)。歸納如下： 項目 能量金字塔 數(shù)量金字塔 生物量金字塔 形狀 特點 正金字塔形 一般為正金字塔形，有時會出現(xiàn)倒金字塔形，如樹與樹上昆蟲的數(shù)量關(guān)系 正金字塔形 象征含義 能量沿食物鏈傳遞過程中具有逐級遞減的特點 生物個體數(shù)目在食物鏈中隨營養(yǎng)級升高而逐級遞減 生物量(現(xiàn)存生物中有機(jī)物的總質(zhì)量)沿食物鏈流動逐級遞減 每一級含義 食物鏈中每一營養(yǎng)級生物所含能量的多少 每一營養(yǎng)級生物個體的數(shù)目 每一營養(yǎng)級生物的總生物量 [名師點撥]　能量金字塔也有倒置的 人工生態(tài)系統(tǒng)中因能量可人為補(bǔ)充，可能會使能量金字塔呈現(xiàn)倒置狀況。如人工魚塘中生產(chǎn)者的能量未必比消費者(魚)的多。 [題組沖關(guān)] 3.一片樹林中，樹、昆蟲和食蟲鳥的個體數(shù)比例關(guān)系如右圖所示。下列選項能正確表示樹、昆蟲、食蟲鳥之間能量關(guān)系的是(方框面積表示能量的大小)(　　) 解析：選C　從生物的個體數(shù)來看，一棵大樹上可能有成百上千個昆蟲生活著；但是從能量的角度來考慮，一棵大樹的總能量要比成百上千個昆蟲的總能量多很多。 4.右圖表示某一生態(tài)系統(tǒng)的能量金字塔，其Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、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和Ⅳ是實現(xiàn)物質(zhì)循環(huán)的關(guān)鍵生態(tài)成分 B．該圖所示的食物網(wǎng)只有1條食物鏈：Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ C．E1表示的能量主要是通過光合作用所固定的能量 D．能量可在食物鏈中循環(huán)利用 解析：選C　圖中Ⅰ代表生產(chǎn)者，則E1表示的能量主要是生產(chǎn)者通過光合作用固定的能量。Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ都代表消費者，實現(xiàn)物質(zhì)循環(huán)的關(guān)鍵生態(tài)成分是生產(chǎn)者和分解者。每一營養(yǎng)級的生物種類可能有很多，該圖所示的食物網(wǎng)可能由很多條食物鏈組成。生態(tài)系統(tǒng)中能量流動是單向的，能量不能循環(huán)利用。 1．碳循環(huán) (1)碳循環(huán)圖示 (2)碳循環(huán)解讀 ①自然界中碳的存在形式：CO2和碳酸鹽。碳在生物群落中的存在形式：含碳有機(jī)物。 ②碳在生物群落和無機(jī)環(huán)境之間循環(huán)是以CO2的形式進(jìn)行的。碳元素在生物群落中的傳遞，主要靠食物鏈和食物網(wǎng)，傳遞形式為含碳有機(jī)物。 ③大氣中的碳元素進(jìn)入生物群落，是通過光合作用或化能合成作用而實現(xiàn)的。 ④大氣中CO2的主要來源 ⑤特點：具有全球性；反復(fù)循環(huán)利用。 ⑥大氣中CO2濃度升高，會導(dǎo)致溫室效應(yīng)的發(fā)生。 2．物質(zhì)循環(huán)與能量流動的比較 項目 能量流動 物質(zhì)循環(huán)(以碳循環(huán)為例) 形式 以有機(jī)物為載體 (CO2―→含碳有機(jī)物―→CO2) 特點 單向流動、逐級遞減 全球性、循環(huán)性 范圍 生態(tài)系統(tǒng)各營養(yǎng)級 生物圈(全球性) 聯(lián)系 同時進(jìn)行、相互依存，不可分割 ①能量的固定、儲存、轉(zhuǎn)移和釋放，離不開物質(zhì)的合成和分解 ②物質(zhì)是能量沿食物鏈(網(wǎng))流動的載體 ③能量是物質(zhì)在生態(tài)系統(tǒng)中往復(fù)循環(huán)的動力 圖示 [名師點撥]　有關(guān)碳循環(huán)示意圖中生態(tài)系統(tǒng)成分的判斷 (1)首先判斷雙箭頭的兩端是生產(chǎn)者和大氣中的CO2庫，除雙箭頭外生產(chǎn)者(A)只有發(fā)出箭頭，大氣(B)只有接受箭頭。 (2)消費者(C)接受一個箭頭而發(fā)出兩個，分解者(D)則接受兩個發(fā)出一個，兩者之間物質(zhì)流動方向是從消費者(C)到分解者(D)。 [思考探究] 2．(1)水循環(huán)為什么在一定程度上影響著物質(zhì)在地球上的分布呢？ 提示：水是良好溶劑，生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的許多物質(zhì)都能溶解其中。 (2)溫室效應(yīng)是由于CO2排放量的迅速增加所致，你認(rèn)為控制溫室效應(yīng)應(yīng)采取哪些措施？ 提示：采取措施：①減少煤、石油等化石燃料的燃燒；②大力植樹造林；③開發(fā)新能源。 (3)既然物質(zhì)是循環(huán)的，為什么人們還不斷向農(nóng)田中施加氮肥？ 提示：物質(zhì)在生物圈范圍內(nèi)是循環(huán)的，農(nóng)田中不斷有糧食產(chǎn)出，所以要不斷施加氮肥。 [題組沖關(guān)] 5．關(guān)于水循環(huán)的敘述，不正確的是(　　) A．水在陸地、海洋和大氣之間不斷循環(huán) B．降水和蒸發(fā)是水循環(huán)中的兩個主要環(huán)節(jié) C．水循環(huán)受太陽能、大氣環(huán)流等因素的影響 D．水循環(huán)不影響其他物質(zhì)的循環(huán) 解析：選D　水能溶解其他物質(zhì)，水循環(huán)在一定程度上影響著其他物質(zhì)在地球上的分布。 6.右圖為碳元素在生態(tài)系統(tǒng)中循環(huán)的模式圖，圖中甲、乙、丙表示生態(tài)系統(tǒng)的生物成分，箭頭表示生理過程。相關(guān)敘述，不正確的是(　　) A．d過程代表光合作用，b過程代表呼吸作用 B．甲所示的營養(yǎng)級在食物鏈中占有的碳元素最多 C．碳元素在甲、乙、丙之間以有機(jī)物的形式傳遞 D．碳元素可在無機(jī)環(huán)境和生物群落之間反復(fù)流動 解析：選A　丁為無機(jī)環(huán)境，甲為生產(chǎn)者，乙為消費者，丙為分解者；d過程為呼吸作用，b 過程為光合作用；生產(chǎn)者所含有機(jī)物最多，占有的碳元素也最多；碳元素在生物群落內(nèi)部以有機(jī)物 的形式進(jìn)行傳遞，在無機(jī)環(huán)境與生物群落間主要以CO2的形式進(jìn)行傳遞；碳元素可以在生態(tài)系統(tǒng)中 反復(fù)流動。 在解決有關(guān)能量傳遞的計算問題時，首先要確定相關(guān)的食物鏈，理清生物在營養(yǎng)級上的差別，能量傳遞效率為10%～20%，解題時注意題目中是否有“最多”“最少”“至少”等特殊的字眼，從而確定使用10%或20%來解題。 (1)設(shè)食物鏈為A→B→C→D，分情況討論如下： 已知D營養(yǎng)級的能量為M，則至少需要A營養(yǎng)級的能量等于M(20%)3；最多需要A營養(yǎng)級的能量＝M(10%)3。 已知A營養(yǎng)級的能量為N，則D營養(yǎng)級獲得的最多能量等于N(20%)3；最少能量＝N(10%)3。 (2)如果是在食物網(wǎng)中，同一營養(yǎng)級同時從上一營養(yǎng)級多種生物獲得能量，且各途徑所獲得的生物量相等，則按照各單獨的食物鏈進(jìn)行計算后合并。 (3)在食物網(wǎng)中分析，如 確定生物量變化的“最多”或“最少”時，還應(yīng)遵循以下原則： ①食物鏈越短，最高營養(yǎng)級獲得的能量越多； ②生物間的取食關(guān)系越簡單，生態(tài)系統(tǒng)消耗的能量越少，如已知D營養(yǎng)級的能量為M，計算至少需要A營養(yǎng)級的能量時，應(yīng)取最短食物鏈A→D，并以20%的效率進(jìn)行傳遞，即等于M20%；計算最多需要A營養(yǎng)級的能量時，應(yīng)取最長的食物鏈A→B→C→D，并以10%的效率進(jìn)行傳遞，即等于M(10%)3。 (4)已知較低營養(yǎng)級生物的能量求解較高營養(yǎng)級生物的能量時，若求解“最多”值，則說明較低營養(yǎng)級的能量按“最高”效率傳遞；若求解“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。具體規(guī)律如下： 生產(chǎn)者 消費者 [題組沖關(guān)] 1.右圖所示為某生態(tài)系統(tǒng)中的食物網(wǎng)簡圖，若E種群中的總能量為5.8109 kJ，B種群的總能量為1.6108 kJ，從理論上分析，A種群獲得的總能量最多是(　　) A．2.0108 kJ　　　　　 B．2.32108 kJ C．4.2108 kJ D．2.26108 kJ 解析：選A　從圖中可以看出，E的能量傳遞有三條途徑，但只有兩條途徑能傳遞到A。所以C和D獲得的總能量為(5.8109－1.610820%)20%＝1109 kJ，所以A獲得的總能量最多為110920%＝2.0108 kJ。 2．某同學(xué)繪制了如下圖所示的能量流動圖解，下列敘述不正確的是(　　) A．生產(chǎn)者固定的總能量可表示為(A1＋B1＋C1＋A2＋B2＋C2＋D2) B．由生產(chǎn)者到初級消費者的能量傳遞效率為D1/W1 C．初級消費者攝入的能量為(A2＋B2＋C2＋D2) D．W1＞D1＋D2 解析：選C　由圖可知，W1為生產(chǎn)者固定的太陽能，W1＝A1＋B1＋C1＋D1；D1為初級消費者同化的能量，D1＝A2＋B2＋C2＋D2；由于細(xì)胞呼吸消耗部分能量，所以W1＞D1＋D2。 3.在右圖所示的食物網(wǎng)中，a表示動物性食物所占比例，若鳥要使體重增加x，至少需要生產(chǎn)者的量為y，那么x與y的關(guān)系可表示為(　　) A．y≥90xa＋10x B．y≤20xa＋5x C．y≥20xa＋5x D．y≥100xa＋10x 解析：選C　根據(jù)能量傳遞效率為10%～20%，如果能量傳遞效率為20%，則y為xa/(20%)2＋x(1－a)/20%＝20xa＋5x；如果能量傳遞效率為10%，則y為xa/(10%)2＋x(1－a)/10%＝90xa＋10x；所以20xa＋5x≤y≤90xa＋10x。 4.右圖食物網(wǎng)中，假如貓頭鷹的食物有2/5來自兔，2/5來自鼠，1/5來自蛇，能量傳遞效率按10%計算，那么，貓頭鷹若要增加5 g體重需要消耗的植物是(　　) A．900 B．1 400 C．1 200 D．1 600 解析：選B　在植物、鼠、兔、貓頭鷹食物網(wǎng)中，貓頭鷹屬第三營養(yǎng)級，可把此食物鏈簡化為一條，即植物―→兔(鼠)貓頭鷹，則消耗植物54/510%10%＝400 g；另一條食物鏈中貓頭鷹為第四營養(yǎng)級，則消耗植物為51/510%10%10%＝1 000 g，所以總共消耗植物為1 400 g。 5.對右圖所示的一個食物網(wǎng)(能量傳遞效率按10%計算)，相關(guān)敘述正確的是(　　) A．昆蟲屬于第一營養(yǎng)級，鳥屬于第二營養(yǎng)級 B．該食物網(wǎng)中初級消費者只有昆蟲，次級消費者只有鳥 C．在鳥類的食物構(gòu)成中，若動物性食物和植物性食物各占一半，則鳥類增加能量a時，生產(chǎn)者提供的能量為50a D．若綠色植物固定的太陽能總量為M，昆蟲獲得的總能量為m1，鳥類獲得的總能量為m2，則必有M＞m1＋m2　 解析：選D　由圖可知該食物網(wǎng)有兩條食物鏈：①植物→鳥，②植物→昆蟲→鳥。昆蟲處在第二營養(yǎng)級，鳥占有第二、三兩個營養(yǎng)級；若鳥類能量增加a時，由題意①中消耗植物的能量為0.5a10%＝5a，②中消耗植物的能量為0.5a10%10%＝50a，即共需生產(chǎn)者提供5a＋50a＝55a的能量；綠色植物所固定的太陽能M是系統(tǒng)所獲得的總能量，必有M ＞m1＋m2。 6．有一食物網(wǎng)如下圖所示。如果能量傳遞效率為10%，各條食物鏈傳遞到庚的能量相等，則庚增加1 kJ的能量，丙最少含多少能量(　　) A．550 kJ B．500 kJ C．400 kJ D．100 kJ 解析：選A　設(shè)丙的能量為x，根據(jù)題意，經(jīng)丙→丁→己→庚傳遞到庚的能量為0.5 kJ，則需要丙0.5(10%)3＝500(kJ)，經(jīng)丙→戌→庚傳遞到庚的能量為0.5 kJ，則需要丙0.5(10%)2＝50(kJ)，即丙最少含有500＋50＝550(kJ)的能量。 一、選擇題 1．生態(tài)系統(tǒng)能量流動主要是研究系統(tǒng)內(nèi)各營養(yǎng)級及之間的(　　) ①能量輸入　②能量傳遞?、勰芰哭D(zhuǎn)化?、苣芰可⑹? A．①②③　　　　　　　 B．①②④ C．①③④ D．①②③④ 解析：選D　生態(tài)系統(tǒng)的能量流動是系統(tǒng)內(nèi)各種群的能量輸入、能量轉(zhuǎn)化和能量散失，以及種群間的能量傳遞過程。 2．生態(tài)系統(tǒng)中，能量形式轉(zhuǎn)變的順序是(　　) A．光能→化學(xué)能→熱能 B．熱能→光能→化學(xué)能 C．化學(xué)能→光能→熱能 D．光能→熱能→化學(xué)能 解析：選A　生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動應(yīng)從生產(chǎn)者固定太陽能開始，將光能轉(zhuǎn)化為有機(jī)物中的化學(xué)能，然后依次再被各級消費者利用，最終以熱能的形式散失于無機(jī)環(huán)境中。 3．在“水藻→小魚→大魚”組成的食物鏈中，小魚不會吃大魚，但大魚可以吃小魚，該食物鏈的不可逆性，說明在一個生態(tài)系統(tǒng)中(　　) A．物質(zhì)循環(huán)是單向的 B．能量流動是單向的 C．碳循環(huán)是單向的 D．水循環(huán)是單向的 解析：選B　在一條食物鏈中，大魚吃小魚，即意味著能量由一個營養(yǎng)級流向下一個營養(yǎng)級，這種流動方向是不可逆的，說明能量流動是單向的。 4．下圖為某生態(tài)系統(tǒng)的能量流動過程，下列敘述錯誤的是(　　) A．該生態(tài)系統(tǒng)中食草昆蟲屬于初級消費者 B．該生態(tài)系統(tǒng)中能量的最終來源是太陽光能 C．該生態(tài)系統(tǒng)中的能量在傳遞過程中是逐級遞減的 D．該生態(tài)系統(tǒng)中的第一營養(yǎng)級是太陽能 解析：選D　該生態(tài)系統(tǒng)中的第一營養(yǎng)級是水稻等植物。 5．a(chǎn)→b→c→d是某生態(tài)系統(tǒng)的一條食物鏈，測得a、b、c、d四種生物所含能量分別為m1、m2、m3、m4。對這一食物鏈中能量流動的敘述，錯誤的是(　　) A．a(chǎn)所固定的太陽能為流入食物鏈的總能量 B．m1、m2、m3、m4之和為該食物鏈的總能量 C．四種生物所含能量的關(guān)系是a＞b＞c＞d D．四種生物呼吸所消耗的能量的關(guān)系是a＞b＞c＞d 解析：選B　流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的總能量是生產(chǎn)者a固定的太陽能總量。由于能量流動逐級遞減，所以a、b、c、d同化的能量越來越少，其呼吸作用釋放的能量也是逐級遞減的。 6．大象是植食性動物，有一種蜣螂則專以象糞為食。設(shè)大象在某段時間所同化的能量為107 kJ，則這部分能量可流入蜣螂體內(nèi)的約為(　　) A．0 kJ B．106 kJ C．2106 kJ D．106～2106 kJ 解析：選A　象糞中的能量，是大象取食植物后未消化的能量，屬于生產(chǎn)者的同化能量的一部分，而大象同化的能量沒有流入蜣螂體內(nèi)。 7.右面是自然界碳循環(huán)的簡圖，對圖中甲、乙、丙的分析正確的是(　　) A．甲為生產(chǎn)者，乙為分解者，丙為消費者 B．甲為消費者，乙為分解者，丙為生產(chǎn)者 C．甲為分解者，乙為生產(chǎn)者，丙為消費者 D．甲為生產(chǎn)者，乙為消費者，丙為分解者 解析：選A　無機(jī)環(huán)境中的碳進(jìn)入哪一營養(yǎng)級，哪一營養(yǎng)級即是生產(chǎn)者，則甲為生產(chǎn)者；生產(chǎn)者、消費者均有所指向的那一類生物應(yīng)為分解者，則乙為分解者，丙為消費者；且分解者、生產(chǎn)者、消費者均有指向無機(jī)環(huán)境的箭頭，即它們通過呼吸作用產(chǎn)生CO2。 8．下列關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)能量流動和物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系的敘述，不正確的是(　　) A．二者是密切聯(lián)系的兩個過程 B．在能量流動過程中，物質(zhì)是能量的載體 C．能量是物質(zhì)循環(huán)的動力 D．從能量流動和物質(zhì)循環(huán)的角度來看，生態(tài)系統(tǒng)是一個自給自足的系統(tǒng) 解析：選D　組成生物體的各種元素不斷進(jìn)行著從無機(jī)環(huán)境到生物群落，再回到無機(jī)環(huán)境的循環(huán)，循環(huán)的動力來自能量，而物質(zhì)又是能量的載體，以保證能量從一種形式轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N形式；在全球范圍(生物圈)內(nèi)，物質(zhì)是循環(huán)的，但能量是不循環(huán)的。生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)可以自給自足，但能量需來自系統(tǒng)外。 9．圖示某生態(tài)系統(tǒng)中，四種生物所同化的有機(jī)物的量占該生態(tài)系統(tǒng)有機(jī)物總量的比例，則這四種生物之間的食物關(guān)系最可能的是(　　) A．甲乙丙丁 B．丁甲乙丙 C．甲乙丙乙 D．甲乙丙丁 解析：選A　圖示中，甲含能量最多，丁含能量最少，乙、丙所含能量相近。所以甲處在第一營養(yǎng)級，丁處在最高營養(yǎng)級，乙、丙處在同一營養(yǎng)級。 二、非選擇題 10．下面為測定某湖泊能量流動情況圖解(單位：J/cm2a)，據(jù)圖回答問題： (1)流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的總能量是__________________________________________ _____________________________________________________________________。 (2)生態(tài)系統(tǒng)中的能量從第一營養(yǎng)級傳遞到第二營養(yǎng)級，從第二營養(yǎng)級傳遞到第三營養(yǎng)級，能量傳遞效率依次是_______，_______，其余的能量最終通過生物的_____________散失。由于生物不能在代謝中利用______，因此，能量流動具有________________的特點。 (3)從生態(tài)系統(tǒng)的成分看，D屬于________，其分解方式是______________________。 (4)假如A為一片草原，那么最好使能量流向下列4種動物中的________。(填選項) A．狼 B．羊 C．黃鼬 D．虎 解析：在生態(tài)系統(tǒng)中，流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量是生產(chǎn)者所固定的太陽能總量。生態(tài)系統(tǒng)的能量流動過程中從上一個營養(yǎng)級傳遞給下一個營養(yǎng)級的能量，實際上等于下一個營養(yǎng)級生物同化能量，據(jù)此可以進(jìn)行能量傳遞效率的計算。研究生態(tài)系統(tǒng)能量流動的意義就在于提高能量利用的效率，使能量更多地流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠帧? 答案：(1)生產(chǎn)者所固定的全部太陽能即464.6 J/(cm2a) (2)13.5%　20%　呼吸作用　熱能　逐級遞減、單向流動　(3)分解者　有氧呼吸和發(fā)酵　(4)B 一、選擇題 1．下列有關(guān)生態(tài)系統(tǒng)中能量流動的說法，正確的是(　　) ①能量的最終來源是太陽光能?、谀芰恐饕ㄟ^生產(chǎn)者的光合作用輸入生態(tài)系統(tǒng)　③能量流動的主要渠道是食物鏈或食物網(wǎng)?、苣芰可⑹У倪^程是“光→生產(chǎn)者→消費者→分解者”?、菽芰苛鲃拥奶攸c是單向流動、逐級遞減，傳遞效率一般是10%～20%　⑥位于第一營養(yǎng)級的生物個體數(shù)目應(yīng)比位于第二營養(yǎng)級的生物個體數(shù)目多?、哐芯可鷳B(tài)系統(tǒng)能量流動，就是要讓能量都進(jìn)入人體內(nèi) A．①②③④　　　　　　　 B．①②③⑤ C．①②⑥⑦ D．②③⑤⑦ 解析：選B　輸入生態(tài)系統(tǒng)的最終能量來源是太陽光能，主要是生產(chǎn)者通過光合作用將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能進(jìn)入生物群落；食物鏈和食物網(wǎng)是能量流動的渠道；各營養(yǎng)級通過呼吸作用以熱能的形式散失能量；能量的流動特點是單向流動、逐級遞減，傳遞效率平均為10%～20%；位于第一營養(yǎng)級的生物量比第二營養(yǎng)級的多，但生物個體數(shù)量不一定多；研究生態(tài)系統(tǒng)能量流動是研究生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失的過程。 2．下列有關(guān)生態(tài)系統(tǒng)能量流動的敘述，錯誤的是(　　) A．當(dāng)狼捕食兔子并轉(zhuǎn)化為自身的有機(jī)物時，能量就從第一營養(yǎng)級流入第二營養(yǎng)級 B．當(dāng)狼吃掉一只兔子時，狼不可能獲得兔子的全部能量 C．生產(chǎn)者通過光合作用合成有機(jī)物，能量就從非生物環(huán)境流入生物群落 D．生態(tài)系統(tǒng)的能量流動是單向的，逐級遞減的 解析：選A　兔子為初級消費者，屬于第二營養(yǎng)級，此時狼位于第三營養(yǎng)級，即狼捕食兔子，使能量由第二營養(yǎng)級流入第三營養(yǎng)級。 3．下列關(guān)于碳循環(huán)的敘述，不正確的是(　　) A．生物群落中的碳元素主要是依靠光合作用固定的 B．溫室效應(yīng)主要是由化石燃料的燃燒造成的 C．光合作用固定的CO2與呼吸作用釋放的CO2相等時，大氣中的CO2即可維持穩(wěn)定 D．碳循環(huán)過程中伴隨著能量的流動 解析：選C　大氣中CO2的來源除了生物的呼吸作用外，化石燃料的燃燒等也是重要的來源，所以光合作用固定的CO2與呼吸作用釋放的CO2相等時，大氣中的CO2也不一定能維持穩(wěn)定。 4．下圖表示某水生生態(tài)系統(tǒng)的能量金字塔，相關(guān)敘述正確的是(　　) A．此水生生態(tài)系統(tǒng)的能量傳遞效率不足10% B．該生態(tài)系統(tǒng)的全部食肉動物構(gòu)成一個種群 C．該生態(tài)系統(tǒng)的浮游生物、食草動物、食肉動物構(gòu)成群落 D．該生態(tài)系統(tǒng)能量流動和物質(zhì)循環(huán)彼此獨立 解析：選A　據(jù)圖中數(shù)據(jù)計算，可知能量傳遞效率不足10%；種群是同一種生物的所有個體，全部食肉動物應(yīng)包括多個種群；群落是各種生物的總和，還包括微生物、植物；能量流動和物質(zhì)循環(huán)是同時進(jìn)行、相互依存的。 5．下圖表示生態(tài)系統(tǒng)四種成分之間的關(guān)系，以下相關(guān)敘述，正確的是(　　) A．甲和乙所包含的所有種群構(gòu)成群落 B．丙代表的一定是原核生物 C．丁可以表示大氣中的CO2 D．①代表光合作用，②代表呼吸作用 解析：選C　由圖可知，甲是生產(chǎn)者，乙是消費者，丙是分解者，丁可以表示大氣中的CO2；①表示捕食關(guān)系，②表示呼吸作用，③表示光合作用。 二、非選擇題 6．下面為生物圈中碳循環(huán)示意圖，請根據(jù)圖回答問題： (1)碳在大氣圈中的主要存在形式是_____，在生物群落中的主要存在形式是________。 (2)碳從無機(jī)環(huán)境中進(jìn)入生物群落的途徑①表示__________過程，②表示的是_______關(guān)系，過程③表示的生理活動主要是在細(xì)胞內(nèi)_______中完成的。④表示的是_______作用。 (3)若圖示虛線框中的種群及相互間的關(guān)系如右圖所示，假設(shè)E種群中的能量是5.8109 kJ，其中有1.3109 kJ的能量傳遞給B種群。若能量的傳遞效率為10%～20%，則A種群的能量至少是____________ kJ。 (4)碳循環(huán)的進(jìn)行伴隨著______________，但由于各營養(yǎng)級生物不能利用在代謝中產(chǎn)生的________能，因而能量流動具有____________________的特點。 (5)如果大氣層中的CO2增多，則會加劇________效應(yīng)。減緩此效應(yīng)的措施有：_______________________________(答出一項即可)。 解析：碳在無機(jī)環(huán)境和生物群落之間以CO2的形式循環(huán)，通過光合作用轉(zhuǎn)變?yōu)楹加袡C(jī)物進(jìn)入生物群落，通過生物的呼吸作用和分解者的分解作用又以CO2的形式進(jìn)入大氣圈。碳在生物群落內(nèi)部主要通過食物鏈以含碳有機(jī)物的形式流動。由圖可知，若E的能量中1.3109 kJ傳遞給B，則E的能量中4.5109 kJ傳遞給D和C，又因為E到A的兩條食物鏈中，A都是第三營養(yǎng)級，所以A至少得到的是4.510910%10%＝4.5107 kJ。物質(zhì)的循環(huán)伴隨著能量的流動，能量流動的特點是單向流動、逐級遞減。 答案：(1)CO2　含碳有機(jī)物　(2)光合作用　捕食　線粒體　分解者的分解(或分解者的呼吸)　(3)4.5107 (4)能量流動　熱　逐級遞減(或單向流動逐級遞減)　(5)溫室　保護(hù)植被，大力植樹造林；提高森林覆蓋率，嚴(yán)格控制化石燃料的燃燒，并提高能量利用率；開發(fā)除化石燃料以外的新能源，如水能、核能、太陽能等，減少CO2的排放量(答案合理或?qū)懗錾鲜鰞?nèi)容中的任意一項即可) 7．近年來，黃河中下游流域水質(zhì)富營養(yǎng)化嚴(yán)重，水體發(fā)綠發(fā)臭時有發(fā)生，對漁業(yè)和居民生活用水構(gòu)成嚴(yán)重威脅。請回答： (1)黃河中下游流域水質(zhì)惡化主要是由藍(lán)藻、綠藻引起的，從生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)看，藍(lán)藻屬于____________。 (2)下表是對黃河中下游流域生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)級和能量流動情況的調(diào)查結(jié)果，表中A、B、C、D分別表示不同的營養(yǎng)級，E為分解者。Pg表示生物同化作用固定能量的總量，Pn表示生物體貯存的能量(Pn＝Pg－R)，R表示生物呼吸消耗的能量[單位：102 kJ/(m2a)]。該生態(tài)系統(tǒng)中能量從第二營養(yǎng)級傳遞到第三營養(yǎng)級的效率是________%(保留一位小數(shù))。 A B C D E Pg 15.9 870.7 0.9 141.0 211.5 Pn 2.8 369.4 0.3 61.9 20.1 R 13.1 501.3 0.6 79.1 191.4 (3)有人認(rèn)為黃河中下游流域水體富營養(yǎng)化與水質(zhì)中富含N、P等礦質(zhì)元素有關(guān)。為了證明水體富營養(yǎng)化是由N和P引起的，因此設(shè)計了下面實驗。從泛著綠色的池塘中取水，并進(jìn)行如下處理： A．靜置4 h，倒去上清液，留下藻類，加清水。如此重復(fù)3次。 B．再加水至1 000 mL，混勻后分裝于甲、乙、丙、丁四個燒杯中。 C．在甲燒杯中加0.3 g洗衣粉(含P)；在乙燒杯中____________；在丙燒杯中加0.15 g洗衣粉和0.15 g尿素；丁燒杯中________________。 D．將甲、乙、丙、丁四個燒杯置于向陽的窗臺上培養(yǎng)5 d，取得水樣。 ①“A”步驟處理的目的是__________________________________________________。 ②你預(yù)計甲、乙、丙、丁四個燒杯中藻類密度最大的是________，理由是______________________。 解析：(1)藍(lán)藻為自養(yǎng)型生物，在生態(tài)系統(tǒng)中為生產(chǎn)者，處于第一營養(yǎng)級。(2)根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)能量單向流動、逐級遞減的特點可以得出，B、D、A、C分別處于第一、二、三、四營養(yǎng)級，再根據(jù)能量的傳遞效率＝一個營養(yǎng)級同化的能量/上一營養(yǎng)級同化的能量，可得出該生態(tài)系統(tǒng)中能量從第二營養(yǎng)級傳遞到第三營養(yǎng)級的效率是15.9/141.0100%≈11.3%。(3)本實驗的自變量為N和P的有無，可設(shè)置不含N也不含P，既含N又含P，含N不含P，含P不含N四種處理；在進(jìn)行實驗前，應(yīng)除去原來水中的N和P，排除對實驗結(jié)果的干擾。N、P都是藍(lán)藻生長所必需的礦質(zhì)元素，故含有N和P的燒杯中藻類生長最好。 答案：(1)第一營養(yǎng)級　(2)11.3%　(3)加0.3 g尿素　不加任何物質(zhì)(或加0.3 g蒸餾水)(注意乙和丁所加物質(zhì)可互換)　①除去樣品水體中原有的礦質(zhì)元素?、诒≡孱惿L所需的礦質(zhì)元素N、P等含量豐富