一、生態(tài)系統(tǒng)的結構1.生態(tài)系統(tǒng)的范圍(1)概念:在一定空間內,由　　　　　　　　與它的　　　　　　　　相互作用而形成的統(tǒng)一整體。?(2)范圍:生態(tài)系統(tǒng)的范圍有大有小?！　　　　　∈堑厍蛏献畲蟮纳鷳B(tài)系統(tǒng),它包括地球上的　　　　　　　　及其　　　　　　　　　　。?(3)類型
2.生態(tài)系統(tǒng)的組成成分(1)非生物的　　　　　　　　　　:光、熱、水、空氣、無機鹽等。?(2)生物群落:
(3)生態(tài)系統(tǒng)各組成成分的相互關系
3.食物鏈和食物網(1)食物鏈
旁欄邊角(選擇性必修2,第51頁,“思考”改編)通常,生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈不會很長,一般不超過五個營養(yǎng)級,其原因是什么?
提示 各個營養(yǎng)級的生物都會因呼吸作用消耗掉大部分能量,其余能量有一部分流入分解者,只有一小部分能夠被下一營養(yǎng)級的生物利用。流到第五營養(yǎng)級時,余下的能量很少,甚至不足以養(yǎng)活一個種群,因此食物鏈上一般不超過五個營養(yǎng)級。
易錯辨析1.基于對生態(tài)系統(tǒng)的理解,判斷下列表述是否正確。(1)土壤微生物可作為生態(tài)系統(tǒng)的分解者。(　　)(2)土壤中的硝化細菌是異養(yǎng)生物,因而不屬于生產者。(　　)(3)生產者、分解者是聯(lián)系非生物的物質和能量與生物群落的橋梁,其中生產者是生態(tài)系統(tǒng)的基石。(　　)2.基于對食物鏈和食物網的理解,判斷下列表述是否正確。(1)食物網中兩種生物間只能有一種種間關系。(　　)(2)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。(　　)(3)食物鏈縱橫交錯形成的復雜營養(yǎng)關系就是食物網。食物網的復雜程度取決于該生態(tài)系統(tǒng)中生物的數(shù)量。(　　)
長句應答物質和能量是生命活動存在的　　　　　　　　　　,生命活動本質上也是　　　　　　　　　　　。非生物物質還是　　　　　　　　　　　。
二、生態(tài)系統(tǒng)的能量流動1.概念:生態(tài)系統(tǒng)中　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
能量的輸入、傳遞、轉化和散失的過程
生產者固定的太陽能的總量
2.能量流動的過程(1)第一營養(yǎng)級能量流動
(2)第二營養(yǎng)級能量流動過程分析
呼吸消耗的能量(d)
用于生長、發(fā)育和繁殖的能量(c)
下一營養(yǎng)級同化的能量(i)
未被利用的能量(j)
3.能量流動的特點(1)圖中的生物類群分別是:①　　　　　　,②　　　　　　　　　　,③　　　　　　　　　　,⑤　　　　　　　。④表示的生理過程是　　　　　　　　　　。?(2)圖示中的E2/E1表示　　　　　　　　　　　　間的能量傳遞效率。?
(3)能量流動的特點及原因①單向流動的原因
4.生態(tài)金字塔(1)金字塔類型
(2)生態(tài)金字塔:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　統(tǒng)稱為生態(tài)金字塔。?
能量金字塔、生物量金字塔和數(shù)量金字塔
5.研究能量流動的實踐意義
將生物在時間、空間上進行合理配置
科學規(guī)劃、設計人工生態(tài)系統(tǒng)
合理地調整生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動關系
持續(xù)高效地流向對人類最有益的部分
旁欄邊角1.(選擇性必修2,第54頁,“問題探討”改編)如果你被困荒島,要維持更長時間等待救援,要獲得更多能量,究竟要采用以下哪種生存策略呢?A.先吃雞,再吃玉米;B.先吃玉米,然后用一部分玉米喂雞,吃雞下的蛋,最后吃雞。
提示 應選A方案。應該先吃雞,因為從營養(yǎng)級角度來講,雞是初級消費者,玉米是生產者,根據(jù)能量流動遞減法則,如果讓雞吃玉米,然后人再吃雞或者雞蛋,會有能量的消耗,人所獲得的能量減少,維持時間較短。應選擇先吃雞,再吃玉米。
2.(選擇性必修2,第58頁,“沼氣池”改編)人們在研究能量流動時,將秸稈作為牲畜的飼料,將糞便加入沼氣池,生產燃料。此過程提高能量的傳遞效率了嗎?
提示 沒有。以上過程提高了能量的利用率,即人類充分利用了流向分解者的能量,實現(xiàn)了對能量的多級利用,減少了環(huán)境污染,但沒有提高能量在不同營養(yǎng)級之間的傳遞效率。
易錯辨析1.基于對能量流動過程的理解,判斷下列表述是否正確。(1)生態(tài)系統(tǒng)中細菌產生的能量可流向生產者。(　　)(2)若人與自然和諧統(tǒng)一,生產者固定的能量便可反復利用。(　　)(3)一種蜣螂專以象糞為食,則該種蜣螂最多能獲取大象所同化能量的20%。(　　)2.基于對生態(tài)金字塔和研究能量流動的實踐意義的理解,判斷下列表述是否正確。(1)能量金字塔和生物量金字塔可以出現(xiàn)倒置現(xiàn)象。(　　)(2)沼渣、沼液作為肥料還田,使能量能夠循環(huán)利用。(　　)(3)研究能量流動,可幫助人們合理設計人工生態(tài)系統(tǒng),提高能量的傳遞效率。(　　)
長句應答1.農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)除草除蟲的意義:　　　　 　　。?
2.建立農業(yè)生態(tài)系統(tǒng),延長腐生食物鏈的意義:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,并減少環(huán)境污染。3.人工生態(tài)系統(tǒng)往往需要不斷有物質投入的原因是　　　　　　　?　。??
提示 調整能量流動的關系,使能量持續(xù)高效地流向對人類最有益的部分
使能量多級利用,提高能量的利用率
提示 人工生態(tài)系統(tǒng)會不斷有產品的輸出,帶走了部分物質,根據(jù)物質循環(huán)原理,需要不斷投入物質
考向探究考向1生態(tài)系統(tǒng)的組成成分1.(2022遼寧模擬)下列關于生態(tài)系統(tǒng)結構的敘述,錯誤的是(　　)A.生態(tài)系統(tǒng)的結構包括生產者、消費者、分解者以及食物鏈和食物網B.在生態(tài)系統(tǒng)中,生產者全是自養(yǎng)生物,但不一定都是綠色植物C.在一個食物網中,以植食動物為食的肉食動物屬于第三營養(yǎng)級、次級消費者D.盡管生態(tài)系統(tǒng)多種多樣,但可用同一結構模型表示它們在結構上具有的共同點
答案 A　解析 生態(tài)系統(tǒng)的結構包括生態(tài)系統(tǒng)的組成成分(包括非生物的物質和能量、生產者、消費者和分解者)、食物鏈和食物網,A項錯誤;在生態(tài)系統(tǒng)中,生產者全是自養(yǎng)生物,但不一定都是綠色植物,如藍細菌和硝化細菌是自養(yǎng)生物,但不是綠色植物,B項正確;在一個食物網中,生產者是起點,因此,以植食動物為食的肉食動物屬于第三營養(yǎng)級、次級消費者,C項正確;不同的生態(tài)系統(tǒng)具有相同的結構,可用同一結構模型表示它們在結構上具有的共同點,即均包含生態(tài)系統(tǒng)的組成成分以及食物鏈和食物網,D項正確。
考向2食物鏈和食物網2.某研究小組最初在垃圾堆中發(fā)現(xiàn)了某種放射性元素,后來在周圍的植物體內發(fā)現(xiàn)了該元素,接著在附近的動物體內也發(fā)現(xiàn)了該元素,放射性強度如圖所示。下列敘述正確的是(　　)A.蚱蜢、蜘蛛和蚯蚓可構成食物鏈B.該放射性元素不屬于該生態(tài)系統(tǒng)的組成成分C.蜘蛛屬于該生態(tài)系統(tǒng)中的第三營養(yǎng)級D.蚯蚓體內最遲出現(xiàn)放射性元素的原因是蚯蚓所處的營養(yǎng)級較高
答案 C　解析 蚱蜢和蜘蛛均屬于消費者,蚯蚓屬于分解者,三者不能構成食物鏈,食物鏈是從生產者開始的,包括生產者和消費者,A項錯誤;該放射性元素屬于該生態(tài)系統(tǒng)組成成分中的非生物成分,B項錯誤;該生態(tài)系統(tǒng)中植物屬于第一營養(yǎng)級,蚱蜢屬于第二營養(yǎng)級,蜘蛛屬于該生態(tài)系統(tǒng)中的第三營養(yǎng)級,C項正確;食物鏈中只有生產者和消費者,蚯蚓屬于分解者,食物鏈中不包括分解者,D項錯誤。
方法突破1.生態(tài)系統(tǒng)組成成分的3類“不一定”和兩類“一定”
2.食物鏈和食物網的分析方法
考向探究考向1能量流動的過程1.(2022江蘇模擬)某同學在分析羊食草的過程后繪制了如下能量流動模型。下列相關敘述,正確的是(　　)A.有機肥中化學能的主要流向是被草吸收、同化、利用B.流經該生態(tài)系統(tǒng)能量的唯一來源是過程①固定的光能C.羊所排糞便中的能量應該屬于羊同化的能量D.③中的能量應該來自羊“生長發(fā)育、繁殖”的能量
答案 D　解析 植物不能利用有機肥中的能量,分解者將有機物分解后,植物能利用其中的礦質元素,有機肥中的能量主要流向土壤微生物(分解者),A項錯誤;據(jù)圖可知,流經該生態(tài)系統(tǒng)的能量主要是過程①固定的光能,此外還有有機肥中的化學能,B項錯誤;羊所排糞便中的能量應屬于上一營養(yǎng)級即草所同化的能量,C項錯誤;③為羊遺體殘骸流向分解者的部分,其中的能量應該來自羊“生長發(fā)育、繁殖”的能量,D項正確。
2.(2022山東)海水立體養(yǎng)殖中,表層養(yǎng)殖海帶等大型藻類,海帶下面掛籠養(yǎng)殖濾食小型浮游植物的牡蠣,底層養(yǎng)殖以底棲微藻、生物遺體殘骸等為食的海參。某海水立體養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)的能量流動示意圖如下,M、N表示營養(yǎng)級。
(1)估算海參種群密度時常用樣方法,原因是　　　　　　　　　　　。?(2)圖中M用于生長、發(fā)育和繁殖的能量為　　　　 kJ/(m2·a)。由M到N的能量傳遞效率為　　　　%(保留一位小數(shù)),該生態(tài)系統(tǒng)中的能量　　　　(填“能”或“不能”)在M和遺體殘骸間循環(huán)流動。?(3)養(yǎng)殖的海帶數(shù)量過多,造成牡蠣減產,從生物群落的角度分析,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。?(4)海水立體養(yǎng)殖模式運用了群落的空間結構原理,依據(jù)這一原理進行海水立體養(yǎng)殖的優(yōu)點是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。在構建海水立體養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)時,需考慮所養(yǎng)殖生物的環(huán)境容納量、種間關系等因素,從而確定每種生物之間的合適比例,這樣做的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。?
答案 (1)海參活動能力弱,活動范圍小　(2)2 488　6.3　不能　(3)由于海帶的競爭,浮游植物數(shù)量下降,牡蠣的食物減少,產量降低　(4)能充分利用空間和資源　維持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性,保持養(yǎng)殖產品的持續(xù)高產(實現(xiàn)生態(tài)效益和經濟效益的可持續(xù)發(fā)展)
解析 (1)由于海參活動范圍小,活動能力弱,所以常用樣方法測定其種群密度。(2)生長、發(fā)育和繁殖的能量=同化的能量-呼吸作用消耗的能量=3 281+2 826-3 619=2 488〔kJ/(m2·a)〕;由M到N的能量傳遞效率為386÷(3 281+2 826)×100%≈6.3%,能量流動的方向是單向的,不能循環(huán)。(3)牡蠣以浮游植物為食,由于海帶的競爭,浮游植物數(shù)量下降,牡蠣的食物減少,所以產量降低。(4)海水立體養(yǎng)殖利用了群落垂直結構的特點,優(yōu)點是能充分利用空間和資源;由于空間和資源是有限的,所以在構建海水立體養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)時,需考慮所養(yǎng)殖生物的環(huán)境容納量、種間關系等因素,從而確定每種生物之間的合適比例,維持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性,保持養(yǎng)殖產品的持續(xù)高產。
考向2生態(tài)金字塔3.下圖為某生態(tài)系統(tǒng)的能量金字塔簡圖,其中①②③④分別代表不同的營養(yǎng)級,該生態(tài)系統(tǒng)輸入的總能量為m,各營養(yǎng)級輸出的能量為n。下列敘述正確的是(　　)A.①為生產者,②③為消費者,④為分解者B.m和n的能量形式分別是太陽能和化學能C.②比③同化量少是因為②的能量要用于呼吸作用D.維持該生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定需要外部能量的持續(xù)輸入
答案 D　解析 ④為生產者,①②③為消費者,A項錯誤;生態(tài)系統(tǒng)輸入的總能量為生產者固定的太陽能的總量,各營養(yǎng)級輸出的能量是在呼吸作用中散失的熱能,故m和n的能量形式分別是太陽能和熱能,B項錯誤;③同化的能量,一部分在呼吸作用中以熱能的形式散失,一部分隨遺體、殘骸被分解者利用,一部分未被利用,因此流入下一營養(yǎng)級②的能量只是很少的一部分,能量傳遞效率為10%~20%,C項錯誤;生態(tài)系統(tǒng)能量流動是單向流動、逐級遞減的,維持該生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定需要外部能量的持續(xù)輸入,D項正確。
考向3研究能量流動的實踐意義4.(2022河北期末)“小養(yǎng)殖、小種植、小加工、小工匠”四小農場是推進鄉(xiāng)村振興過程中的重要力量。下圖為一個小型人工生態(tài)農場的模式圖以及該小型人工生態(tài)農場中農作物和雞的部分能量值(單位:104kJ),
請根據(jù)圖和表格分析,下列說法正確的是(　　)A.該小型生態(tài)系統(tǒng)的結構包括生物成分及它們之間形成的營養(yǎng)結構B.該小型生態(tài)系統(tǒng)通過食物網流向人的能量值為1.7×105 kJC.該生態(tài)系統(tǒng)中第一營養(yǎng)級到第二營養(yǎng)級的能量傳遞效率約為17.2%D.與常規(guī)農業(yè)種植模式相比,人工生態(tài)農場實現(xiàn)能量的多級利用,提高了能量傳遞效率
答案 C　解析 生態(tài)系統(tǒng)的結構包括組成成分和營養(yǎng)結構,組成成分除了生物成分還有非生物成分,A項錯誤;據(jù)表分析,農作物流入下一營養(yǎng)級的能量為110-21-58=31(×104 kJ),雞的同化量為10+8=18(×104 kJ),所以農作物流向人的能量是13×104 kJ,雞流入下一營養(yǎng)級的能量為8-2-3=3(×104 kJ),所以人通過食物網獲得的能量為1.6×105 kJ,B項錯誤;該生態(tài)系統(tǒng)中第一營養(yǎng)級到第二營養(yǎng)級的能量傳遞效率為(31×104kJ)÷[(110+70)×104kJ]×100%≈ 17.2%,C項正確;人工生態(tài)農場提高了能量利用率,不能提高能量的傳遞效率,D項錯誤。
方法突破1.“拼圖法”分析能量流動過程(1)W1、D1指相應營養(yǎng)級的同化量,B1、B2指相應營養(yǎng)級中未被利用的能量。(2)各營養(yǎng)級用于生長、發(fā)育和繁殖的能量為B1+C1+D1或B2+C2+D2。
(3)能量傳遞效率不會是100%。從上圖可以看出,相鄰兩個營養(yǎng)級的傳遞效率等于D1/W1×100%,一般情況下,能量在相鄰兩個營養(yǎng)級間的傳遞效率為10%~20%。(4)利用“拼圖法”可得關系式:
2.流入某一營養(yǎng)級的能量去向可從以下兩個角度分析
3.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,提高能量利用率。
1——食物鏈和食物網構建知識必備1.構建食物鏈的一般方法(1)根據(jù)種群數(shù)量變化曲線圖構建①分析依據(jù):先上升、先下降者為被捕食者。②食物鏈:乙→丙→甲(圖1)。
(2)根據(jù)所含能量(生物量)構建
①分析依據(jù):根據(jù)相鄰營養(yǎng)級間能量傳遞效率約為10%~20%,可推測能量相差在5倍以內,很可能為同一營養(yǎng)級。②結果:圖2中生物可形成一條食物鏈,丙→甲→乙→丁。圖3中生物可形成食物網,
(3)根據(jù)生物體內有害物質的濃度“由少到多”構建食物鏈(網)。
①分析依據(jù):生物的富集作用。重金屬、農藥等有害物質被生物體吸收后難以排出體外,所以此類物質會隨著食物鏈逐級積累,即營養(yǎng)級越高的生物體中含有有害物質的量越多,其含量往往是上一營養(yǎng)級生物體含量的5~10倍。②分析結果:
2.食物網中生物數(shù)量變化的分析與判斷(1)食物鏈的第一營養(yǎng)級生物數(shù)量減少,相關生物數(shù)量都減少,即出現(xiàn)連鎖反應,因為第一營養(yǎng)級的生物是其他生物直接或間接的食物來源。(2)“天敵”減少,被捕食者數(shù)量增加,但隨著數(shù)量增加,種內斗爭加劇,種群密度會下降,直到趨于穩(wěn)定。(3)“中間”營養(yǎng)級生物減少的情況,舉例如下:若青蛙突然減少,則以它為食的蛇將減少,鷹通過增加捕食兔和食草鳥,從而導致兔、食草鳥減少,因鷹不只捕食蛇一種生物,還有其他食物來源,其數(shù)量基本不變。
專項突破典例.(2022重慶巴蜀中學模擬)(不定項選擇)如下圖是一個陸地生態(tài)系統(tǒng)食物鏈(網)的結構模式圖,下列敘述正確的是(　　)A.在該食物網中,共有5條食物鏈B.在該食物網中,H占有3個不同的營養(yǎng)級C.若B種群中,各年齡段個體數(shù)目比例適中,則該種群密度在一段時間內會明顯變大D.該食物網中,如果C種群數(shù)量下降10%,則H的數(shù)量不會發(fā)生明顯變化
答案 ABD　解析 此食物網中,從生產者到最高級消費者,食物鏈有①A→B→H、②A→C→D→H、③A→C→F→G→H、④A→E→D→H、⑤A→E→F→G→H,共5條;在該食物網的5條食物鏈中,H分別處于第三(食物鏈①中)、第四(食物鏈②④中)和第五(食物鏈③⑤中)營養(yǎng)級;若B種群中各年齡段的個體數(shù)目比例適中,則該種群的年齡結構為穩(wěn)定型,種群密度在一段時間內會保持相對穩(wěn)定,而不會有明顯變化;在該食物網中,若C種群的數(shù)量下降,H所獲取的能量可由其他食物鏈的生物來彌補,通過食物網中生物這種相互補償、相互制約的自動調節(jié)機制,生態(tài)系統(tǒng)可維持平衡狀態(tài),生物的種類和數(shù)量能保持相對穩(wěn)定。
專項訓練1.下圖表示某生態(tài)系統(tǒng)的食物網,關于此食物網的敘述,錯誤的是(　　)A.該食物網共有6條食物鏈B.野兔、鹿及昆蟲均為初級消費者C.狼和云豹在不同食物鏈上均屬于同一營養(yǎng)級D.嚴禁過度捕殺鷹,是因為其對該食物網影響最大
答案 D　解析 該食物網中共有食物鏈6條,分別是①綠色植物→昆蟲→蛇→鷹、②綠色植物→野兔→鷹、③綠色植物→野兔→狼、④綠色植物→野兔→云豹、⑤綠色植物→鹿→狼、⑥綠色植物→鹿→云豹,A項正確;從食物網中可看出,野兔、鹿及昆蟲均以綠色植物為食,為初級消費者,B項正確;狼在食物鏈綠色植物→野兔(鹿)→狼中,云豹在食物鏈綠色植物→野兔(鹿)→云豹中,均屬于第三營養(yǎng)級,C項正確;過度捕殺鷹,會破壞生態(tài)平衡,對該食物網影響最大的是綠色植物,因為生產者是生態(tài)系統(tǒng)的主要成分,D項錯誤。
2.(2022山東德州期末)下圖為某草原生態(tài)系統(tǒng)部分生物構成的食物網簡圖,下列敘述錯誤的是(　　)A.蛇位于第三、四營養(yǎng)級,除去蛇后鷹的數(shù)量可能增加B.草原放牧過程中,要適當控制兔、鼠、蝗蟲的數(shù)量C.該生態(tài)系統(tǒng)達到平衡時,各營養(yǎng)級的個體總數(shù)不再變化D.土壤中的鉛、汞等重金屬,隨食物鏈在鷹、家畜體內富集
答案 C　解析 蛇位于第三、四營養(yǎng)級,除去蛇后,鷹所處的營養(yǎng)級降低,損耗的能量減少,數(shù)量可能增加,A項正確;草原放牧過程中,要適當控制兔、鼠、蝗蟲的數(shù)量,它們都以第一營養(yǎng)級綠色植物為食,數(shù)量太多,容易造成生態(tài)系統(tǒng)崩潰,B項正確;該生態(tài)系統(tǒng)達到平衡時,各營養(yǎng)級的個體總數(shù)處于動態(tài)變化之中,C項錯誤;鉛、汞等重金屬在食物鏈中具有富集現(xiàn)象,營養(yǎng)級越高,體內含量越多,D項正確。
3.(2022北京順義期末)下圖是某海洋生態(tài)系統(tǒng)的部分生物,該生態(tài)系統(tǒng)中植物固定太陽能的量隨水深增加而下降。下列敘述正確的是(　　)A.在海底沒有進行光合作用的浮游植物B.魚類在食物鏈中只是次級消費者,屬于第三營養(yǎng)級C.影響植物固定太陽能的量的主要非生物因素是溫度D.此生態(tài)系統(tǒng)中浮游植物、浮游動物、魚類、腐食性生物構成一條食物鏈
答案 A　解析 海底缺乏光照,沒有進行光合作用的浮游植物,A項正確;圖中魚類是雜食性的,在食物鏈中可以是初級消費者或次級消費者等,可屬于第二營養(yǎng)級或第三營養(yǎng)級等,B項錯誤;該生態(tài)系統(tǒng)中植物固定太陽能的量隨水深增加而下降,影響植物固定太陽能的量的主要非生物因素是光照,C項錯誤;此生態(tài)系統(tǒng)中浮游植物、浮游動物、魚類構成食物網,腐食性生物、細菌和真菌是分解者,不參與構成捕食食物鏈,D項錯誤。
2——能量流動分析、計算知識必備1.能量傳遞效率的相關“最值”計算(1)食物鏈越短,最高營養(yǎng)級獲得的能量越多。(2)生物間的取食關系越簡單,生態(tài)系統(tǒng)的能量流動過程中消耗的能量越少。具體計算方法如下:
2.能量傳遞效率的有關“定值”計算(1)已確定營養(yǎng)級間能量傳遞效率的,不能按“最值法”計算,而需按具體數(shù)值計算。例如,在食物鏈A→B→C→D中,能量傳遞效率分別為a%、b%、c%,若A的能量為M,則D獲得的能量為M×a%×b%×c%。(2)如果是在食物網中,某一營養(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比例確定,則按照各單獨的食物鏈進行計算后合并。
專項突破典例.(2022福建期末)圖甲為某生態(tài)系統(tǒng)中部分生物構成的食物網。圖乙虛線方框內表示一個生態(tài)系統(tǒng),箭頭表示該生態(tài)系統(tǒng)能量流動的一般性模型?；卮鹣铝袉栴}。
(1)圖1中共有　　　條食物鏈,其中北極狐和雷鳥之間存在明顯的種間關系是　　　　　　　　　　　　。?(2)假如北極狐的食物1/2來自雷鳥,1/8來自植物,且該系統(tǒng)能量從生產者到消費者的傳遞效率為10%,從消費者到消費者的能量傳遞效率為20%,如果一定時期內,北極狐種群增加的能量為80 kJ,若不考慮其他變化的影響,則需要植物的能量是　　　　 kJ。?(3)圖2中C代表生態(tài)系統(tǒng)成分中的　　　　　　。在生態(tài)系統(tǒng)中它的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。?
(4)下表表示圖乙生態(tài)系統(tǒng)在一年中的能量流動情況。
生態(tài)系統(tǒng)能量流動的特點是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,分析上表可知,流入該生態(tài)系統(tǒng)的總能量為　　　　　　　 J,從第二營養(yǎng)級到第三營養(yǎng)級的能量傳遞效率為　　　　。從能量輸入和輸出來看,該生態(tài)系統(tǒng)中生物體內的總能量是否增加?　　　　。?
(5)對于湖泊生態(tài)系統(tǒng),為有效地防止該淡水湖出現(xiàn)水華現(xiàn)象,生態(tài)學家建議在湖邊淺水區(qū)適量種植挺水植物(如荷花等),請分析此建議的生態(tài)學依據(jù)?！　　　　　　　　　　　　?。?
答案 (1)5　捕食和種間競爭　(2)3 600　(3)分解者　能將動植物遺體和動物的排遺物分解成無機物　(4)單向流動、逐級遞減　9×108　18%　增加　(5)由于挺水植物(荷花)較高,在競爭光能中占優(yōu)勢(爭奪陽光、無機鹽等),故能調整生態(tài)系統(tǒng)的能量流動關系,防止水華現(xiàn)象(或使能量最大限度流向對人類有益的方向)
解析 (1)每條食物鏈都是從生產者開始,一直到本食物鏈最高營養(yǎng)級結束。圖1中共有5條食物鏈。圖1有食物鏈:植物→雷鳥→北極狐、植物→北極狐,可知北極狐和雷鳥之間有明顯的捕食和種間競爭關系。(2)假如北極狐的食物1/2來自雷鳥,1/8來自植物,則3/8來自雪兔,且該系統(tǒng)能量從生產者到消費者的傳遞效率為10%,從消費者到消費者的能量傳遞效率為20%,如果北極狐種群增加的能量為80 kJ,若不考慮其他變化的影響,北極狐通過各條食物鏈獲得的能量所需植物的量依次為,植物→北極狐: 80×1/8÷10%=100(kJ),植物→雷鳥→北極狐:80×1/2÷20%÷10%=2 000(kJ),植物→雪兔→北極狐:80×3/8÷20%÷10%=1 500(kJ),則需要植物的能量是3 600 kJ。(3)A、B、D都有能量流向C,表示C能分解植物的殘枝敗葉和動物的遺體,故C為分解者。
(4)生態(tài)系統(tǒng)能量流動的特點是單向流動、逐級遞減。分析表格可知流入生態(tài)系統(tǒng)的總能量為生產者所固定的太陽能,即植物的同化量,可判定流入該生態(tài)系統(tǒng)的總能量為9×108 J。15×106 J為分解者的同化量,那么18×106 J即為第三營養(yǎng)級的同化量,能量傳遞效率是上下兩個營養(yǎng)級之間同化量之比,即(18×106)÷(100×106)×100%=18%。流入生態(tài)系統(tǒng)的總能量900×106 J大于所有生物呼吸所消耗的能量(700+75+13+12)×106 J,所以該生態(tài)系統(tǒng)中生物體內總能量增加。(5)由于挺水植物(荷花)較高,在競爭光能中占優(yōu)勢(爭奪陽光、無機鹽等),故能調整生態(tài)系統(tǒng)的能量流動關系,有效地防止該淡水湖出現(xiàn)水華現(xiàn)象。
專項訓練1.(2022河南月考)某生態(tài)系統(tǒng)的能量流動過程簡圖如下圖所示,圖中標出了甲、乙、丙3個營養(yǎng)級生物能量的同化量、呼吸量(109 kJ/a)?；卮鹣铝袉栴}。
(1)生物甲積累的有機物中的能量有兩個去向:流入下一個營養(yǎng)級、　　　　　　　　　　　　。生物乙、丙在該生態(tài)系統(tǒng)中的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(答出兩點)。?(2)在該生態(tài)系統(tǒng)中,人們往往進行除蟲、除草、滅鼠等操作,從能量流動的角度來看,這樣做的意義是　　 　　。?(3)從能量驅動的角度分析,該生態(tài)系統(tǒng)中第二、三營養(yǎng)級同化的能量傳遞效率為　　　　(保留一位小數(shù))。在生產者固定的太陽能不變的情況下,若甲的部分能量直接流入丙中,則丙的環(huán)境容納量將　　　　,原因是　　　　 　　　。?(4)圖示過程體現(xiàn)了生態(tài)系統(tǒng)的能量流動具有　　　　　　　　的特點。?
答案 (1)被分解者利用(流向分解者)　加快生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)、有助于植物的傳粉和種子的傳播　(2)合理調整能量流動關系,使能量持續(xù)高效地流向對人類最有益的部位　(3)20.9%　增加　終級消費者的營養(yǎng)級降低,其獲得的能量增多(或者食物鏈縮短,能量流動過程中損失減少,終級消費者獲得的能量增多)　(4)單向流動、逐級遞減解析 (1)甲為生產者,其積累的有機物中的能量有兩個去向:流入下一個營養(yǎng)級、被分解者利用(流向分解者)。生物乙、丙是消費者,在該生態(tài)系統(tǒng)中的作用是加快生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán),有助于植物的傳粉和種子的傳播。(2)在該生態(tài)系統(tǒng)中,人們往往進行除蟲、除草、滅鼠等操作,從能量流動的角度來看,這樣做的意義是合理調整能量流動關系,使能量持續(xù)高效地流向對人類最有益的部位。
(3)從能量驅動的角度分析,該生態(tài)系統(tǒng)中第二、三營養(yǎng)級的能量傳遞效率為第三營養(yǎng)級同化量/第二營養(yǎng)級同化量×100%=(90+122)÷1 015×100% ≈20.9%。在生產者固定的太陽能不變的情況下,若甲的部分能量直接流入丙中,則丙的環(huán)境容納量將增加,原因是終級消費者的營養(yǎng)級降低,其獲得的能量增多,或者食物鏈縮短,能量流動過程中損失減少,終級消費者獲得的能量增多。(4)乙獲得的能量只有1 015×109 kJ,丙獲得的能量只有212×109 kJ,且不能反向流動,所以圖示過程體現(xiàn)了生態(tài)系統(tǒng)的能量流動具有單向流動、逐級遞減的特點。
2.某小型湖泊旁邊有很多荒地,下圖1表示某荒地在春季時主要生物之間的食物關系,圖2是圖1相應的能量金字塔。
(1)在圖1中,鳥與昆蟲的關系屬于　　　　　　　　　　　　,蛇在圖2中屬于　　　　　(字母)營養(yǎng)級層次。?
(2)由于新農村建設在此選址修建,部分荒地或被房屋、道路代替,或被用于種植、放牧,使群落結構發(fā)生顯著變化,這種群落演替的類型是　　　　　　　　。?(3)生態(tài)學家對圖1中“植被→鼠→蛇”這條食物鏈能量流動進行了研究,結果如下表,單位是J/(hm2·a)。能量從鼠傳遞到蛇的效率是　　　　。?
(4)鼠同化的能量中只有3%~5%用于　　　　　　　　　　　　　　,其余在呼吸作用中以熱能形式散失。?
答案 (1)捕食和種間競爭　A、B　(2)次生演替　(3)3%　(4)自身生長發(fā)育、繁殖
解析 (1)鳥和昆蟲都捕食生產者,二者為種間競爭關系,鳥還捕食昆蟲,存在捕食關系。圖1中蛇屬于第三或第四營養(yǎng)級,對應圖2中B、A營養(yǎng)級層次。(2)由于新農村建設在此選址修建,部分荒地或被房屋、道路代替,或被用于種植、放牧,使群落結構發(fā)生顯著變化,原有植被雖已不存在,但原有土壤條件基本保留,甚至還留下了植物的種子或其他繁殖體(如能發(fā)芽的地下莖),這種群落演替的類型是次生演替。(3)據(jù)表中信息分析,能量從鼠傳遞到蛇的效率是二者同化量的比值,即(2.25×107)÷(7.50×108)×100%=3%。(4)同化量=呼吸散失的能量+用于自身生長、發(fā)育和繁殖的能量,用于自身生長、發(fā)育和繁殖的能量÷鼠同化的能量=(7.50×108-7.15×108) ÷(7.50×108)×100%≈4.7%,即鼠同化的能量中只有3%~5%用于自身生長發(fā)育、繁殖,其余在呼吸作用中以熱能形式散失。
3.(2022湖北期中)生態(tài)系統(tǒng)是生物與無機環(huán)境之間進行連續(xù)的物質和能量交換的一個生態(tài)學功能單位。請回答下列相關問題。(1)從生態(tài)系統(tǒng)能量流動的角度分析,有關國家和機構全力合作進行滅蝗減災的意義是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,從而緩解可能出現(xiàn)的糧食短缺和人道主義危機。?(2)下圖為東非某草原蝗災期間的部分食物網示意圖,若牧雞的食物60%來自沙漠蝗蟲,30%來自蜘蛛,其余來自蛙,那么牧雞要增加10 g體重,最多消耗草和水稻　　　　 g。?
(3)白頭鶴是世界珍稀鳥類,上海崇明島是我國境內白頭鶴的重要遷徙棲息地。為更好地保護白頭鶴,研究人員開展系列調查。①在調查白頭鶴的種群密度時,常采用的方法是　　　　　　　　　　,采用該方法時要注意　　　　　　　　　　　　　　　　　　(答出兩點)。②近年來互花米草侵入該地區(qū),由于其增長速率過快,已成為單優(yōu)勢種群,從種間關系分析,原因是　　　　　　　　　　　　　　?；セ撞莸难杆贁U散影響了當?shù)氐闹脖?進而影響了白頭鶴的　　　　　　　　　　　,對其生存造成威脅。對該地區(qū)實施互花米草治理,采用了人工拔除、藥物治理等措施,以上措施屬于　　　　　　　　　　　　　　防治。?
答案 (1)調整生態(tài)系統(tǒng)能量流動的方向,使能量更多地流向作物　(2)4 600　(3)①標記重捕法　標記不能過于醒目、標記物和標記方法必須對動物的身體不會產生壽命和行為的傷害、標記符號必須能夠維持一段時間,在調查期間不能消失?、诨セ撞菰谂c水稻和草的競爭中處于優(yōu)勢地位,且沒有天敵　食物和棲息空間　機械防治和化學解析 (1)從生態(tài)系統(tǒng)能量流動的角度分析,有關國家和機構全力合作進行滅蝗減災的意義是調整生態(tài)系統(tǒng)能量流動的方向,使能量更多地流向作物。(2)題圖為東非某草原蝗災期間的部分食物網示意圖,若牧雞的食物60%來自沙漠蝗,30%來自蜘蛛,其余來自蛙,那么牧雞要增加10 g體重,最多消耗草和水稻應按能量傳遞效率為10%計算,最多消耗草和水稻4 600 g。

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