1、生态系统的结构与能量流动一、选择题1在美国西海岸的一个基岩质海岸的潮间带栖息着藤壶、贻贝、帽贝和石鳖等几种动物，这些动物被海星所捕食。科学家将海星从实验小区中移除一段时间后，调查小区中被捕食物种的数量，由15种迅速下降到8种，同时发现藤壶和贻贝种群数量明显增加。相关叙述错误的是()A小区中藤壶、贻贝、帽贝和石鳖等动物构成一个生物群落B海星可以位于第三营养级C海星移除后，小区物种数量下降的原因是被捕食者之间竞争加剧D实验结果说明捕食者的存在有利于维持生态系统物种多样性解析：选A小区中所有的生物构成一个生物群落，A错误；贻贝等动物可以属于初级消费者，海星以这些动物为食，海星可以位于第三营养级，B正
2、确；海星移除后，由于被捕食者数量增加，种间竞争加剧，导致部分物种被淘汰，物种数量下降，C正确；通过海星的捕食可以调节被捕食者之间的关系，有利于维持生态系统物种多样性，D正确。2(2019全国卷)如果食物链上各营养级均以生物个体的数量来表示，并以食物链起点的生物个体数作底层来绘制数量金字塔，则只有两个营养级的夏季草原生态系统(假设第一营养级是牧草，第二营养级是羊)和森林生态系统(假设第一营养级是乔木，第二营养级是昆虫)数量金字塔的形状最可能是()A前者为金字塔形，后者为倒金字塔形B前者为倒金字塔形，后者为金字塔形C前者为金字塔形，后者为金字塔形D前者为倒金字塔形，后者为倒金字塔形解析：选A夏季草
3、原生态系统中牧草的数量远多于羊的数量，该生态系统的数量金字塔呈金字塔形；森林生态系统中乔木的数量远少于昆虫的数量，该生态系统的数量金字塔呈倒金字塔形，A正确。3.如图表示某生态系统的营养结构，ae代表各营养级的生物。下列叙述错误的是()A共有3条食物链，a属于第三营养级B各营养级中，所含能量最多的是cC若该生态系统的水源受有机磷农药轻度污染，受害最严重的是aD图中的所有生物再加上非生物的物质和能量就构成了一个完整的生态系统解析：选D据图分析，图中食物链有cba、cea、cd 3条，A正确；能量流动具有逐级递减的特点，所以第一营养级生物c含有的能量最多，B正确；若该生态系统的水源受有机磷农药轻度
4、污染，由于食物链的富集作用，受害最严重的是a，C正确；生态系统的组成成分包括生产者、消费者、分解者、非生物的物质和能量，而图中只含有生产者和消费者，D错误。4(2020浙江选考)下列关于生态系统能量流动的叙述，正确的是()A营养级数量越多，相邻营养级之间的能量传递效率就越低B呼吸消耗量在同化量中所占比例越少，生物量增加就越多C生产者的净初级生产量越大，各级消费者的体型就越大D营养级所处的位置越高，该营养级所具有的总能量就越多解析：选B相邻营养级之间的能量传递效率的高低与营养级数量无关， A错误；净生产量同化量呼吸消耗量，生物量实际是净生产量在某一调查时刻前的积累量，所以，呼吸消耗量在同化量中所
5、占比例越少，生物量增加就越多，B正确；生产者的净初级生产量越大，各级消费者的体型不一定越大，C错误；食物链越长，在能量流动中损失的能量就越多，所以营养级所处的位置越高，该营养级所具有的总能量就越少，D错误。5下列有关农田生态系统结构与功能的叙述中，正确的是()A非生物的物质和能量、生产者、消费者和分解者组成了农田生态系统的结构B除去田间杂草，有利于实现该生态系统中能量的多级利用C增施农家肥能提高作物产量，是因为其促进了该生态系统中物质和能量的循环利用D防治农业害虫，使能量尽量流向对人类最有益的部分解析：选D生态系统的结构包括生态系统的组成成分、食物链和食物网，其中生态系统的组成成分包括非生物的
6、物质和能量、生产者、消费者、分解者，A错误；农田中除去杂草，使能量尽可能多地流向对人类最有益的部分，没有实现能量的多级利用，B错误；能量不能循环利用，只能单向流动，C错误；除去农田中的害虫，是为了调整该生态系统中的能量流动关系，使能量尽可能多地流向对人类最有益的部分，D正确。6(2021年1月新高考8省联考广东卷)1942年，美国生态学家林德曼对赛达伯格湖的能量流动分析，是生态系统能量流动定量研究的开创性工作。下图是赛达伯格湖的能量流动图解(图中数字为能量数值，单位是Jcm2a1)。下列关于该生态系统能量利用和传递特征的叙述，错误的是()A太阳能被生态系统固定的效率小于0.1%B流经生态系统的
7、总能量为464.6 Jcm2a1C呼吸作用消耗能量的比例随营养级的提高而降低D相邻营养级之间的能量传递效率范围是13%20%解析：选C被生态系统固定的能量为464.6 Jcm2a1，太阳辐射总量为497 693.2 Jcm2a1，太阳能被生态系统固定的效率为464.6/497 693.2100%0.09%，小于0.1%，A正确；生产者所固定下来的太阳能，就是流经该生态系统的总能量，因此流经生态系统的总能量为464.6 Jcm2a1，B正确；第一营养级呼吸作用消耗能量的比例为96.3/464.6100%20.7%，第二营养级呼吸作用消耗能量的比例为18.8/62.8100%29.9%，第三营养级
8、呼吸作用消耗能量的比例为7.5/12.6100%59.5%，则呼吸作用消耗能量的比例随营养级的提高而提高，C错误；能量传递效率是相邻两个营养级同化量之比，第一营养级到第二营养级能量传递效率约为13.5%，第二营养级到第三营养级能量传递效率约为20.1%，相邻营养级之间的能量传递效率范围是13%20%，D正确。7科学家对生活在某生态系统的一个蜘蛛种群的能量进行定量分析，得出了能量流经这种肉食动物的有关数据(能量以种群的质量表示)，如图所示。下列叙述错误的是()A在食物链中，蜘蛛至少位于第三营养级B蜘蛛吃下的未被同化的能量属于上一营养级同化量中的一部分C图中X代表用于蜘蛛生长、发育和繁殖的能量D根
9、据图中的数据可以计算出猎物种群与蜘蛛间的能量传递效率解析：选D蜘蛛是肉食动物，在食物链中，至少位于第三营养级，A正确；未同化的能量属于上一营养级同化量的一部分，B正确；同化的能量一部分用于生长、发育和繁殖，还有一部分被呼吸代谢消耗，C正确；分析图示，并不知道上一营养级的同化量，因此不能计算能量的传递效率，D错误。8.某地土壤和水体中镉超标，镉进入生态系统后蓄积在动物肝、肾中引发“痛痛病”。某生态系统有甲、乙、丙、丁四个营养级，在某一时间测得所含镉的相对浓度如图所示。下列相关叙述中，正确的是()A当地人预防“痛痛病”要少吃动物肝、肾等内脏B丙营养级所含能量最多C该生态系统肯定没有分解者D四个营养
10、级所同化的能量值的关系可表示为：丁甲乙丙，D错误。9如图表示某池塘生态系统中饲养草鱼时的能量流动过程示意图，ai表示能量值，关于该过程的叙述正确的是()A流经该生态系统的总能量为aB第一、二营养级之间的能量传递效率为(gh)/aC第一、二营养级之间的能量传递效率为h/bD可通过投放消化酶提高第一、二营养级之间的能量传递效率解析：选D流经该生态系统的总能量是生产者所固定的太阳能加上人工输入的能量，A错误；第一营养级的同化量是a，第二营养级的同化量为h，故第一、二营养级之间的能量传递效率为h/a，B、C错误；投放消化酶可提高动物的消化吸收量，从而提高从第一营养级到第二营养级的能量传递效率，D正确。
11、10如表所示为有机物从植物传递到植食动物鳞翅目幼虫过程中部分能量流动的情况，根据表中数据不能得出的结论是()项目被鳞翅目幼虫吃掉的植物鳞翅目幼虫粪便含有的能量鳞翅目幼虫呼吸消耗的能量用于鳞翅目幼虫生长的能量能量(J)419.00209.50146.6562.85A鳞翅目幼虫的同化量为209.50 JB食物中的能量只有15%用于幼虫自身的生长C鳞翅目幼虫从第一营养级获取的能量有一部分以热能的形式散失，因此能量在生态系统中的流动是不可循环的D能量由植物传递到植食动物鳞翅目幼虫的效率为50%解析：选D鳞翅目幼虫的同化量摄入量粪便量419.00209.50209.50(J)，A正确。用于幼虫自身生长的
12、能量209.50146.6562.85(J)，占食物中的能量比例为62.85/419.000.15，B正确。鳞翅目幼虫从第一营养级获取的能量有一部分以热能的形式散失，因此能量在生态系统中的流动是不可循环的，即能量单向流动，C正确。由于不知道植物固定的太阳能有多少，因此无法计算能量由植物传递到植食动物鳞翅目幼虫的效率，而且能量传递效率一般为10%20%，D错误。二、非选择题11生态环境的改变与生态农业有关。“桑基鱼塘”是我国古代发展的简单的生态农业生产方式：桑叶喂蚕，蚕沙(蚕粪)养鱼，鱼塘泥肥桑，在桑、蚕、鱼之间形成良性循环。回答下列问题：(1)蚕摄食桑叶后，桑叶中的能量去向：一是_，二是_，其
13、中前者除用于呼吸消耗以热能形式散失外，其余用于_。有同学认为“鱼塘泥肥桑”的道理是鱼塘泥中含有大量的有机物和能量可以被桑树直接吸收利用，你认为这种说法对吗？_。请简述理由_。(2)某兴趣小组对某地桑基鱼塘的能量流动进行了调查，调查结果如下表，能量单位：J/(cm2a)。同化能量呼吸消耗分解者利用桑7.51054.251052.84105蚕2.251041.31045.5103鱼1.81041.11041.4103根据上述调查结果分析，能量流动逐级递减的原因是生物同化的能量大部分用于自身呼吸消耗，还有一部分因未被吸收而被_利用。从提高经济效益和维持生态平衡的角度分析，该生态系统需改进的做法是_。
14、解析：(1)蚕摄食桑叶后，桑叶中的能量大部分被蚕吸收同化，少部分以粪便形式排出，被蚕同化的能量除用于呼吸消耗以热能形式散失外，其余用于生长发育和繁殖；植物不能直接利用有机物，鱼塘泥中的有机物被分解为无机物后被桑吸收利用，同时能量以热能形式散失，散失的热能不能被利用。(2)根据调查结果分析，能量流动逐级递减的原因是生物同化的能量大部分用于自身呼吸消耗，还有一部分被分解者利用。从提高经济效益和维持生态平衡的角度分析，该生态系统需适量增加蚕和鱼的养殖量。答案：(1)被蚕吸收同化随蚕的粪便排出生长发育和繁殖不对植物不能直接利用有机物，鱼塘泥中的有机物被分解为无机物后被桑吸收利用，同时能量以热能形式散失
15、，植物不能利用热能(2)分解者适量增加蚕和鱼的养殖量12如图是某天然湖泊中能量流动的简图(单位：103 kJ)。请回答下列问题：(1)该湖泊的不同水层分布不同的生物，这属于群落的_结构，该结构的意义是_。(2)浮游植物等生产者在该湖泊生态系统中的功能主要是_。(3)由图可知，能量由第二营养级到第三营养级的传递效率是_。已知每一营养级的生物都有部分能量未被利用，若由第一营养级到第二营养级的能量传递效率为20%，则浮游植物中未被利用的能量是_kJ。(4)与天然湖泊相比，人工养殖的高产鱼塘中，鱼类所同化的能量可能大于生产者固定的能量，分析其原因是_。解析：(1)湖泊的不同水层分布不同的生物，这是群落
16、在垂直方向上具有的分层现象的体现，属于群落的垂直结构。群落中植物的垂直结构明显提高了植物利用阳光等环境资源的能力，而植物的垂直结构又为动物创造了多种多样的栖息空间和食物条件，因此垂直结构的意义在于充分利用空间和资源。(2)浮游植物等生产者可以通过光合作用固定太阳能，合成有机物。(3)分析图示可知：第二营养级即浮游动物的同化量为160103 kJ，第三营养级的同化量为30103 kJ，因此能量由第二营养级到第三营养级的传递效率(第三营养级的同化量第二营养级的同化量)100%(30103)(160103)100%18.75%。若由第一营养级到第二营养级的能量传递效率为20%，则浮游植物的同化量(1
17、60103)20%800103 (kJ)，所以浮游植物中未被利用的能量800103(200420160)1032104 (kJ)。(4)与天然湖泊相比，人工养殖的高产鱼塘中，生产者较少，需适时不断投放饵料才能获得持续的产量，即鱼类同化的能量大部分来自人工投放的饵料，因此同化的能量可能大于生产者固定的能量。答案：(1)垂直充分利用空间和资源(2)固定太阳能，合成有机物(3)18.75%2104(4)鱼类同化的能量大部分来自人工投放的饵料13图甲是某草原生态系统中碳循环模式图，图中A、B、C、D表示生态系统的成分，为特定的生理过程，图乙表示该系统中部分生物间的食物关系。而图丙表示该生态系统中三个物
18、种1、2、3的环境容纳量和某时刻的实际大小。请据图分析回答：(1)该生态系统中每种生物在生长发育过程中不断地与其他生物进行着信息交流，其作用在于调节生物的_(填“种内”或“种间”)关系，以维持生态系统的稳定。(2)在图甲过程中碳主要以_形式进行循环。图乙中的生物对应图甲中的_(用字母表示)。(3)图乙中，若鼠和昆虫被分解者分解的能量为a，呼吸作用消耗的能量为b，用于自身生长、发育和繁殖等生命活动的能量为c，则图中第二营养级的同化量可表示为_。(4)假设蛇从鼠处直接获得的食物占其食物总量的60%。则蛇增加10 kg，至少需要植物_kg。(5)从图丙中可知，_物种的种内斗争最剧烈，1、2、3三个物
19、种的环境容纳量不同是因为_(从营养级或能量流动角度分析)。解析：图甲中，根据A与D之间的双箭头和指向A的箭头最多，可知A是二氧化碳库，D是生产者，由B、C、D的箭头关系可知，B是消费者，C是分解者。图乙食物网中有两条食物链：植物鼠蛇；植物昆虫蛙蛇。图丙中物种2的种群数量远高于环境容纳量，种内斗争激烈。(1)生态系统的信息交流功能，可以调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定。(2)图甲中分别表示植物的光合作用和分解者的分解作用，两个过程中碳主要以CO2的形式进行循环。图乙中只有生产者和消费者，对应图甲中的D和B。(3)某一个营养级的同化量其用于生长、发育和繁殖的能量呼吸散失的能量，因此图乙中第
20、二营养级的同化量bc。(4)已知蛇从鼠处直接获得的食物占其食物总量的60%，则蛇增加10 kg，至少需要植物的质量1060%20%20%10(160%)20%20%20%650(kg)。(5)图丙中物种2的种群数量远高于环境容纳量，种内斗争最剧烈；1、2、3三个物种的环境容纳量不同，是因为三个物种的营养级不同，营养级越高，能量越少，环境容纳量越小。答案：(1)种间(2)CO2B、D(3)bc(4)650(5)21、2、3三个物种的营养级不同，营养级越高，能量越少，环境容纳量越小14如图表示某生态系统食物网，表中是食物链ABC中，各种群一年内能量单位：109 J/(m2a)的同化、利用和传递等的
21、统计数据。请分析回答下列问题：种群输入的总能量生长发育和繁殖的能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A65.53.015.041.5B15.050.52.5C20.61.4微量(不计)无(1)研究小组要估算该生态系统中某种双子叶植物的种群密度，常采取_法；取样的关键是_。(2)图中食物网有_条食物链；在整个食物网中，猫头鹰占有_个营养级；此图缺少生态系统组成成分中的_和_两种成分。(3)当看到青草明显减少时，鸟和田鼠会另觅食地，这体现了信息传递在生态系统中的作用是_。(4)由表可知，输入到种群A的总能量为_，种群B呼吸消耗的能量为_，能量从种群B到种群C的传递效率约为_。解析：
22、(1)调查双子叶植物种群密度的常用方法是样方法，取样的关键是随机取样。(2)题图食物网中有5条食物链；在整个食物网中，猫头鹰占有第三、四、五3个营养级。食物网包括生产者和消费者，缺少生态系统组成成分中的分解者以及非生物的物质和能量两种成分。(3)当看到青草明显减少时，鸟和田鼠会另觅食地，这体现了信息传递可以调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定。(4)由表可知，输入的总能量生长发育和繁殖的能量呼吸消耗的能量，种群A用于生长发育和繁殖的能量(3.015.041.5)1095.951010J/(m2a)，呼吸消耗的能量6.551010 J/(m2a)，所以输入到种群A的总能量为1.251011 J/(m2a)；种群B呼吸消耗的能量(15.05)1091.01010J/(m2a)；能量从种群B到种群C的传递效率2/15.0100%13.3%。答案：(1)样方随机取样(2)53分解者非生物的物质和能量(3)调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定(4)1.251011 J/(m2a)1.01010 J/(m2a)13.3%
