高中生物人教版 (2019)选择性必修2第2节 生态系统的能量流动课堂检测

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第2节　生态系统的能量流动
基础过关练
题组一　明晰能量流动的概念和过程
1.下列关于自然生态系统能量流动的叙述,正确的是(　　)
A.生态系统所接收的太阳能就是流经该生态系统的总能量
B.光合作用、呼吸作用中能量的转化过程是生态系统中能量转化的重要形式
C.一只狼捕食了一只兔子,则这只兔子中约有10%~20%的能量流入狼的体内
D.食物链越长,最高营养级获得的能量越多
2.在生态系统中,消费者的同化量是指(　　)
A.消费者摄入食物中的所有能量
B.被消费者消化、吸收的所有有机物中所含有的能量
C.消费者用于生长、发育和繁殖的所有能量
D.消费者通过呼吸作用散失的所有能量
3.(2020河北保定高二上期末联考)下图为生态系统的能量流动简图,下列叙述正确的是(　　)

A.甲是生产者,乙是非生物环境
B.图中的“能量”可以被甲再次利用
C.图中“能量”以热能形式散失
D.一年中生产者同化的能量不可能小于群落输出的总能量
4.(2020辽宁盘锦辽河油田二中高二上期末)下图表示某生态系统能量流动过程,甲、乙、丙、丁代表生态系统的生物成分,①~⑦代表过程。相关叙述正确的是(　易错　)

A.甲、乙、丙构成生物群落
B.过程⑥⑦中流动的能量以有机物为载体
C.过程②③④⑤是指生物的有氧呼吸
D.从个体角度分析,丙个体体内储存的能量最少
题组二　理解能量流动的特点与能量传递效率
5.有关生态系统能量流动的叙述中,错误的是(　　)
A.任何生态系统都需要不断得到来自系统外的能量补充,以便维持生态系统的正常功能
B.生态系统的能量沿食物链和食物网流动,营养级越多越利于能量的流动
C.能量流动是单向的、不循环的
D.能量流动是逐级递减的,相邻两个营养级间的能量传递效率是10%~20%
6.(2020吉林梅河口五中高二月考)如图所示桑基鱼塘生态系统局部的能量流动,图中字母代表相应的能量,下列有关叙述不正确的是(　　)

A.图中的B可表示桑树呼吸作用散失的能量
B.图中的C可表示桑树用于生长、发育和繁殖的能量
C.图中的D1/D可表示第一营养级到第二营养级的能量传递效率
D.图中的C1若表示蚕传递给分解者的能量,则B1表示未被利用的能量
7.(2020河南驻马店高二上期末联考改编)下图为某生态系统中能量传递示意图,以下叙述错误的是(　　)

A.能量流动是从甲固定的太阳能开始的,流入该生态系统的总能量为1 250 kJ
B.从第二营养级到第三营养级的能量传递效率为16%
C.甲、乙、丙、丁加上非生物的物质和能量即生态系统的组成成分
D.食物链的营养关系一般不可逆,这决定了能量流动的单向性
8.(2020河北邢台高二上期末)假设某生态系统的A、B、C、D、E 5个种群组成4个营养级的食物网,一年内输入各种群的能量数值如表所示。请回答下列问题:
种群
A
B
C
D
E
能量
1.5
22.8
2.1
0.4
210.2

(1)A和D的种间关系是　　　　。若D数量增加,一段时间后,　　　　的数量最可能增加。 
(2)E属于生态系统生物组成成分中的　　　　,一年中流入E的能量的去向除了用于呼吸作用和流入下一营养级外,还包括　　　　　　和　　　　　。 
(3)生态系统的能量流动的特点是　　　　　　　　。第二营养级流向第三营养级的能量传递效率约为　　　　(小数点后保留一位小数)。 
题组三　识别与分析生态金字塔
9.(2020湖南衡阳八中高二上月考)如图为某一生态系统的能量金字塔,其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别代表不同营养级,E1、E2代表能量的形式。下列叙述正确的是(　　)

A.图中Ⅲ代表三级消费者,属于第四营养级
B.E1与E2表示的能量形式是一致的
C.图中Ⅳ所具有的能量最少,因此代表分解者
D.图中Ⅰ代表生产者,属于第一营养级
10.(原创)甲、乙、丙、丁是某同学绘制的生态金字塔,下列与之相关的说法,错误的是(　　)


A.生态金字塔包括能量金字塔、生物量金字塔和数量金字塔,基本呈现图丙所示形态
B.由于能量流动具有逐级递减的特征,能量金字塔通常呈现丙图所示形态
C.可用图乙表示某些生物数量金字塔
D.生态金字塔中每一层代表一个营养级,分解者不包含在其中
11.生态学中常以金字塔形象地说明营养级与能量、生物个体数量、生物量之间的关系,是定量研究生态系统的直观体现。生态金字塔有能量金字塔、数量金字塔、生物量金字塔三种类型。下列有关叙述正确的是(　易错　)

A.该金字塔可表示树林中树(①)、害虫(②)和食虫鸟(③)之间的个体数量关系
B.如果图示表示能量金字塔,则能量的流动方向只能是③→②→①
C.该金字塔可表示浮游植物(①)和浮游动物(②)的生物量之间的关系
D.在城市生态系统中该金字塔中的①表示生产者固定的太阳能
题组四　研究能量流动的实践意义
12.(2020河北邢台高二上期末联考)将田地里的杂草清除后,农田生态系统中最可能发生的变化是(　　)
A.流向人类的能量增加
B.群落物种丰富度增加
C.食物网的营养级数增加
D.害虫和庄稼的种间关系发生变化
13.某些地区大力发展“稻—萍—鱼”立体农业,下列与该生态系统有关的叙述,正确的是(　　)
A.“稻—萍—鱼”空间立体养殖体现了群落的水平结构,可充分利用空间和资源
B.按照自然规律设计的生态农业,可合理配置时间和空间,增大流入该生态系统的总能量
C.稻、萍、鱼可构成该生态系统的一条食物链
D.稻田中鱼的引入可加快该生态系统的能量流动,提高能量传递效率
14.(2020山东济宁高二上期末改编)在社会主义新农村建设中,某地通过新建沼气池和植树造林,构建了新型农业生态系统(如图所示)。下列有关叙述中,不正确的是(　易错　)

A.该生态系统中,处于第二营养级的生物有人和家禽、家畜
B.该生态系统中,人的作用非常关键
C.该生态系统的建立,提高了相邻两个营养级之间的能量传递效率
D.若沼渣、沼液中含有有机物,这部分有机物也不能直接被农作物吸收
能力提升练
题组一　分析运用能量流动的模型变式及特点
1.(2020北京东城高二上期末改编,)如图是一个生态系统的能量流动简图,甲、乙、丙、丁构成生态系统的生物群落。下列有关说法正确的是(　　)

A.流入该生态系统的总能量为8.5×108 J/(m2·a)
B.能量在第二营养级和第三营养级之间的传递效率为20%
C.图示表明生态系统能量逐级递减的原因之一是每营养级中有部分能量流入丁
D.图示展现的是能量沿食物链(网)传递这一路径
2.(不定项)(2020江苏扬州高二上期末联考改编,)如图为某生态系统中流经第二营养级的能量示意图,其中a表示该营养级食物的摄入量,f表示流向第三营养级的能量。下列叙述正确的是(　深度解析　)

A.图中b表示用于生长、发育和繁殖的能量
B.图中e表示生物体内储存的有机物中的能量
C.图中d蕴含的能量均未被第二营养级同化
D.畜牧业中,与放养相比,圈养可提高图中c/b的值
3.(2020江苏省启东中学高二上期中,)如图所示生态系统中能量流动图解部分示意图,①②③④⑤⑥⑦各代表一定的能量值,下列各项中不正确的是(　易错　)

A.一般情况下,②为①的10%~20%
B.从能量关系看②>③+④
C.次级消费者的粪便中的能量去路包括在④途径中
D.生物与生物之间吃与被吃的关系一般不可逆转,所以能量流动具有单向性
4.(2020广东广州高二上月考改编,)如图为生态系统中能量流动图解部分示意图(字母表示能量的多少),下列选项中正确的是(　　)

A.图中b=h+c+d+e+f+i
B.生产者与初级消费者之间的能量传递效率为c/a×100%
C.“草→兔→狼”这一关系中,狼粪便中的能量属于e,不属于c
D.缩短食物链可以提高能量传递效率
5.(2020湖南衡阳八中高二上月考,)某农场中甲、乙、丙三种生物归属于三个营养级,三者的数量变化曲线(不都是消费者)如图1所示;该农场中的能量流动简图如图2所示,其中a2和b3分别为第二、第三营养级从上一营养级同化的能量,d1和d2为摄入饲料的能量。下列相关叙述,正确的是(　　)


A.甲、乙、丙构成了农场的营养结构
B.图1中丙、乙分别属于第二、第三营养级,且乙和丙的种间关系为捕食
C.图2中第二、第三营养级粪便中的能量分别属于a3+d1、b2+d2
D.该农场中第一和第二营养级之间的能量传递效率为(a2+d1)/(a1+a2+a3)×100%
6.(2020北京四中高二上期末,)科研人员对某湖泊能量流动情况进行了一年的研究,调查结果如下表。请回答问题:
项目
能量[kJ/(m2·a)]
太阳辐射
4 969 635.4
生产者
固定的太阳能
30 244
呼吸消耗
14 290
被分解和未被利用
13 563
植食性动物
同化量(总生产量)
2 391
呼吸消耗
1 467
被分解和未被利用
479
肉食性动物
同化量(总生产量)
445
呼吸消耗
270
被分解和未被利用
175

(1)流经该生态系统的总能量是　　　kJ/(m2·a)。 
(2)第二营养级到第三营养级的能量传递效率是　　　　　　%(小数点后保留一位数字)。 
(3)图中“被分解”部分指的是　　　　通过呼吸作用消耗的能量;“未被利用”部分存在的形式是　　　　　　　　。 
(4)若用能量金字塔来表示此生态系统的能量流动,则　　　　　　位于金字塔的最顶层。 
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
7.(2019山东淄博高二月考,)某地出现了较为严重的自然灾害,导致此区域的自然保护区生态环境被破坏,如图为被破坏的自然保护区在人为干预下恢复过程中的能量流动图(单位:103 kJ·m-2·a-1)。请分析并回答下列问题:

(1)由图中数据可知,生产者固定的能量值为　　　　　　　　,肉食性动物需补偿输入的能量值为　　　　　　　　。由图可知,营养级　　　　(填“较高”或“较低”)的生物在这场灾害中受到的影响较大。 
(2)在人为干预下,能量从第二营养级到第三营养级,第三营养级到第四营养级之间的传递效率分别约为　　　　、　　　　。 
(3)由图可知:用于植食性动物自身生长、发育和繁殖的能量值是　　　　　　　　。 
题组二　能量流动的相关计算
8.(2020安徽合肥六校高二上期末联考,)如果一个人的食物有1/2来自绿色植物,1/4来自小型肉食性动物,1/4来自羊肉。假如能量传递效率为10%,那么该人每增加1千克体重,约消耗植物(　　)
A.10千克 B.28千克
C.100千克 D.280千克
9.(2020辽宁沈阳高二上期中改编,)下表是某农田生态系统中田鼠种群摄食植物后能量流动情况,下列有关叙述错误的是(　　)
项目
摄食量
粪便量
呼吸作用散失量
能量
[J·(hm2·a)-1]
1.05×1010
3.50×109
4.55×109

A.田鼠同化的能量中有35%用于其生长、发育和繁殖
B.田鼠粪便量不属于其同化能量中流向分解者能量的一部分
C.以田鼠为食的天敌最多可获得的能量为1.4×109[J·(hm2·a)-1]
D.田鼠的上一营养级同化的能量至少为7×1010[J·(hm2·a)-1]
10.()某自然保护区地震后,据不完全统计,植被毁损达到30%以上。如图1为该地区人为干预下恢复过程的能量流动图[单位为103 kJ/(m2·a)],图2为该地区恢复后部分食物网示意图。请回答:

图1

图2
(1)如图1所示,输入该生态系统的能量包括　　　　　　　　　　　　,第二营养级到第三营养级的能量传递效率为　　　　(保留一位小数)。 
(2)图1中A表示　　　　　　　　,除生产者外其他营养级需要补偿能量输入的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。计算可知,肉食性动物需补偿输入的能量值至少为　　　　×103 kJ/(m2·a)。 
(3)图2所示食物网中,若鹰增重1 kg,则最多消耗植物　　　　kg,最少消耗植物　　　　kg。 
(4)已知该生态系统恢复后,能量从生产者到消费者的传递效率为10%,从消费者到消费者的能量传递效率为20%,且各营养级流向下一营养级的能量平均分配给各不同的种群(举例:草、树流向下一营养级的能量中50%进入兔种群,50%进入鼠种群)。若该生态系统一段时间内生产者固定的太阳能为1.5×1012 kJ,理论上狐可获得的能量为　　　　kJ,鹰可获得的能量为　　　　kJ。 
第2节　生态系统的能量流动
基础过关练
1.B
2.B
3.C
4.B
5.B
6.C
7.B
9.D
10.C
11.C
12.A
13.B
14.C




1.B　一般来说,生产者固定的太阳能是流入自然生态系统的总能量,A错误;光合作用中能量的转化过程是将光能转化为化学能储存在有机物中,呼吸作用中能量的转化过程是将有机物中的化学能释放,B正确;能量流动的研究以种群或营养级为对象,而非个体,能量传递效率10%~20%同样是以种群或营养级为整体研究得出的,不能用于个体,C错误;能量流动具有逐级递减的特点,食物链越长,最高营养级获得的能量越少,D错误。
2.B　消费者摄入食物中的所有能量为消费者的摄入量,A错误;消费者的同化量是被消费者消化、吸收的所有有机物中所含有的能量,B正确;消费者的同化量一部分用于生长、发育和繁殖等生命活动,一部分通过呼吸作用散失,C、D错误。
3.C　图中乙是分解者,A错误;图中“能量”指通过呼吸作用以热能形式散失到非生物环境中的能量,不能被生产者再次利用,B错误,C正确;一些人工生态系统如鱼塘等,一年中生产者同化的能量小于群落输出的总能量,因此需要人为投放饲料等,以维持生态系统的正常运转,D错误。
4.B　图示中,甲、乙、丙分别表示生产者、初级消费者、次级消费者,丁为分解者。甲、乙、丙、丁共同构成生物群落,A错误;生态系统的生产者通过光合作用将光能转化成化学能,固定在它们制造的有机物中,由此可知,能量沿食物链传递时以有机物为载体,B正确;过程②③④⑤指生物的呼吸作用,可能存在无氧呼吸,C错误;单向流动、逐级递减是生态系统能量流动的特点,所以从种群的角度分析,丙种群储存的能量最小,但从个体角度分析,丙个体体内储存的能量不一定最少,D错误。
易错提示
研究生态系统的能量流动是以种群或营养级为整体进行的。一般从营养级或种群的角度分析,营养级越高,则该营养级储存的能量越少,但从个体角度分析,高营养级生物单个个体体内储存的能量不一定最少。
5.B　任何生态系统都需要不断得到系统外的能量补充,以维持其正常功能,A正确;食物链(网)是能量流动的渠道,并不是营养级越多越好,营养级越多,能量流动过程中消耗的能量就越多,B错误;能量流动具有单向流动的特点,不能循环,C正确;能量流动具有逐级递减的特点,相邻两个营养级间的能量传递效率是10%~20%,D正确。
6.C　桑树光合作用固定的能量一部分用于呼吸作用,另一部分为净光合作用量,A正确;净光合作用量也可表示桑树用于生长、发育和繁殖的能量,B正确;D1表示流入第三营养级的能量,即第三营养级的同化量,D为流入第二营养级的能量,即第二营养级的同化量,则D1/D可表示第二营养级到第三营养级的能量传递效率,C错误;蚕同化的能量一部分用于呼吸作用(A1),一部分流向分解者(C1),一部分传递到下一营养级(D1),还有一部分未被利用(B1),D正确。
7.B　图示生态系统的能量流动是从生产者(甲)固定的太阳能开始的,生产者固定的太阳能一部分用于呼吸作用,一部分流向分解者,一部分流向初级消费者,则流入该生态系统的总能量为175+200+875=1 250(kJ),A正确;流入乙(第二营养级)的能量为200 kJ,流入丙(第三营养级)的能量为30 kJ,则乙到丙的能量传递效率为30/200×100%=15%,B错误;甲为生产者,乙、丙为消费者,丁为分解者,生产者、消费者、分解者、非生物的物质和能量构成生态系统的组成成分,C正确;生物之间吃与被吃的关系一般不可逆,这种关系决定了能量流动具有单向流动的特点,D正确。
8.答案　(1)捕食　B　(2)生产者　流向分解者　未被利用　(3)单向流动、逐级递减　15.8%
解析　(1)根据能量传递效率可推知,表中E为处于第一营养级的生产者,B位于第二营养级,A、C(能量值接近)位于第三营养级,D为第四营养级。结合营养级关系可知,A、D间为捕食关系,若D数量增加,第三营养级A、C的数量减少,从而使被捕食者B的数量增加。(2)E表示第一营养级,为生产者,该生态系统一年内生产者固定的能量一部分用于呼吸作用,一部分流向分解者,一部分传递到下一营养级,还有一部分未被利用。(3)能量流动具有单向流动、逐级递减的特点。表中第二营养级流向第三营养级的能量传递效率为[(1.5+2.1)/22.8]×100%≈15.8%。
9.D　图中Ⅲ代表第三营养级,为次级消费者,A错误;E1表示输入第一营养级的太阳能或化学能,E2表示各营养级通过呼吸作用散失的热能,B错误;Ⅳ代表第四营养级,为三级消费者,C错误;金字塔最底端,即Ⅰ属于第一营养级,代表生产者,D正确。
10.C　生态金字塔包括能量金字塔、生物量金字塔和数量金字塔,大多数情况下呈现图丙所示的正金字塔形,A正确;能量沿食物链(网)流动时逐级递减,因此能量金字塔通常呈现正金字塔形,B正确;某些食物链,如树→虫→鸟,其数量金字塔可能如图甲,C错误;生态金字塔表示不同营养级上能量、生物量或数量的关系,不包含分解者,D正确。
11.C　树林中害虫的个体数量比树、食虫鸟的多,其数量金字塔不符合图示金字塔,A错误;营养级越高,含有的能量越少,如果图示表示能量金字塔,则能量的流动方向只能是①→②→③,B错误;生物量金字塔中,营养级越低,含有的生物量越多,浮游植物处于第一营养级,含有的生物量最多,浮游动物处于第二营养级,生物量比第一营养级少,特殊情况下二者可倒置,C正确;城市生态系统是特殊的人工生态系统,生产者数量少,流经城市生态系统的总能量大于该生态系统中所有生产者固定的太阳能总量,D错误。
易错点拨
生态金字塔的几个易错点
①生态金字塔同食物链(网)一样,只包含生产者和消费者两种生态系统的组成成分。
②生态金字塔的最底层为第一营养级,往上一层则营养级+1。
③能量金字塔通常是正金字塔形,生物量金字塔和数量金字塔的第一、二营养级可能会出现倒置,具体事例为:生物量金字塔中浮游植物和浮游动物的生物量可能在某时间段出现倒置;若用数量金字塔表示昆虫和树,则也是倒置的。
12.A　农田除草,可使能量尽可能多地被农作物利用,最终流向人类的能量(收获的农作物)增加,A正确;农田除草,群落物种丰富度减少,B错误;除草后,生产者种类减少,但农田中还存在其他生产者,食物网的营养级数基本不变,C错误;害虫和庄稼的种间关系是捕食,不发生变化,D错误。
13.B　“稻—萍—鱼”空间立体养殖体现了群落的垂直结构,可充分利用空间和资源,A错误;生态农业是按照自然规律设计的,合理配置时间和空间,增大流入该生态系统的总能量,B正确;稻和萍都属于该生态系统的生产者,稻、萍、鱼不能构成一条食物链,C错误;稻田中鱼的引入可加快能量流动,提高能量利用率,但不能提高能量传递效率,D错误。
14.C　题述生态系统中,人可以农作物和林产品为食,家禽、家畜可以农作物和林地产生的饲料为食,处于第二营养级,A正确;该新型农业生态系统是人工生态系统,人的作用非常关键,B正确;新型农业生态系统可实现能量的多级利用,提高能量利用率,但不能提高能量传递效率,C错误;沼渣、沼液中的有机物必须经过分解者分解为无机物后,才能被农作物吸收,D正确。
易错警示
①能量传递效率是自然规律,不能人为提高,只能人为提高能量利用率。
②有机肥更利于农作物生长,是因为土壤中的微生物可将其分解成多种无机盐供农作物吸收利用;农作物不能直接从有机肥中吸收有机物。
能力提升练
1.C
2.D
3.C
4.B
5.C
8.D
9.D


1.C　图示甲、乙、丙、丁构成生态系统的生物群落,则甲为生产者,乙、丙为消费者,丁为分解者。流入该生态系统的总能量是甲(生产者)固定的太阳能,即7.5×106 J/(m2·a),A错误;能量在第二营养级(乙)和第三营养级(丙)之间的传递效率是(2.7×105)/(1.5×106)×100%=18%,B错误;图示表明各营养级都有一部分能量流向丁(分解者),这是能量逐级递减的原因之一,C正确;图示不仅展示了能量沿食物链(网)传递(即甲→乙→丙),也展示了能量以遗体残骸等形式流向分解者(丁),D错误。
2.D　b为第二营养级的同化量,A错误;e为第二营养级通过呼吸作用散失的能量,B错误;d表示流向分解者的能量,“a→d”表示以第二营养级粪便的形式流向分解者的能量,该部分能量未被第二营养级同化,“c→d”表示以第二营养级遗体残骸等形式流向分解者的能量,该部分能量属于第二营养级同化量的一部分,C错误;圈养时家禽、家畜的活动量减少,通过呼吸作用散失的能量(e)减少,更多的能量用于自身生长、发育和繁殖(c),c/b的值增大,D正确。
重点剖析
理清与能量有关的几个词语之间的从属关系
某营养级
摄入量同化量呼吸量用于自身生长、发育和繁殖的能量传递到下一营养级的能量流向分解者的能量未被利用的能量(部分图解包括)粪便量(流向分解者,这部分能量不属于该营养级)
3.C　①②③分别表示初级消费者、次级消费者、三级消费者的同化量,一般情况下,根据能量传递效率,②为①的10%~20%,A正确;次级消费者的同化量(②),除部分流向分解者(④)、部分传递到下一营养级(③)外,还有部分用于自身呼吸作用,故②>③+④,B正确;次级消费者粪便中的能量不属于次级消费者的同化量,而属于上一营养级(即初级消费者)流向分解者的能量,为⑥途径,C错误;生物间的捕食关系一般不可逆转,决定了能量的单向流动,D正确。
易错警示
本营养级粪便中的能量不属于本营养级的同化量,属于上一营养级流向分解者的能量。
4.B　初级消费者的摄入量=初级消费者的同化量+粪便中的能量,即b=c+h,A错误;c为初级消费者的同化量,a为生产者固定的能量,两者间的能量传递效率为c/a×100%,B正确;狼粪便中的能量是狼摄入能量(e)的一部分,也属于兔(初级消费者)同化量(c)的一部分,C错误;缩短食物链可以减少能量的散失,提高能量利用率,但不能提高能量传递效率,D错误。
5.C　甲、乙、丙仅代表该农场中的三种生物,未代表全部的生产者和消费者,A错误;据图1可知,乙、丙为捕食关系,乙数量变动早于丙,则乙为被捕食者,丙为捕食者,丙所处的营养级高于乙,B错误;第二营养级粪便中的能量属于第一营养级流向分解者的能量(a3),d1为第二营养级摄入的人工饲料中的能量,部分未同化的以粪便形式排出,即第二营养级粪便中的能量属于a3+d1,同理分析第三营养级粪便中的能量属于b2+d2,C正确;第一营养级流入第二营养级的能量为a2,第一营养级的同化量为a1+a2+a3,则第一和第二营养级之间的能量传递效率为a2/(a1+a2+a3)×100%,D错误。
6.答案　(1)30 244　(2)18.6　(3)分解者　有机物中的化学能　(4)肉食性动物
解析　(1)流经题述生态系统的总能量是生产者固定的太阳能,即30 244 kJ/(m2·a)。(2)流经第二营养级即植食性动物的能量是2 391 kJ/(m2·a),流经第三营养级即肉食性动物的能量是445 kJ/(m2·a),则第二营养级到第三营养级的能量传递效率为445/2 391×100%≈18.6%。(3)“被分解”表示流向分解者的能量,最终被分解者的呼吸作用消耗;“未被利用”指暂时储存在生物体有机物中的化学能。(4)将单位时间内各营养级所得到的能量数值转换为相应面积(或体积)的图形,并将图形按照营养级的次序排列,形成一个金字塔图形,即能量金字塔。第一营养级位于金字塔的最底层,位于金字塔最顶层的是最高营养级。
7.答案　(1)1.1×105 kJ·m-2·a-1　5×103 kJ·m-2·a-1　较高　(2)15.6%　3.33%　(3)1.2×104 kJ·m-2·a-1
解析　(1)由题图数据可知,生产者固定的能量包括:自身呼吸消耗转化为的热能,流向下一营养级的能量,残体粪便等被分解者分解的能量,未被利用的能量,所以生产者固定的能量为(23+70+14+3)×103=1.1×105(kJ·m-2·a-1);据图分析,流入肉食性动物的能量为2.5×103 kJ·m-2·a-1,肉食性动物同化的总能量=呼吸作用消耗的能量+流入顶位肉食性动物的能量+流入分解者的能量+未被利用的能量=(2.1+0.25+0.05+5.1)×103=7.5×103(kJ·m-2·a-1),则需补偿输入的能量为5×103 kJ·m-2·a-1。由图可知,营养级越高,补偿输入的能量越多,所以营养级较高的生物在这场灾害中受到的影响较大。(2)图中食物链中第二营养级同化的能量是14×103 kJ·m-2·a-1,加上补偿的能量2×103 kJ·m-2·a-1,第二营养级同化的总能量是16×103 kJ·m-2·a-1,第三营养级从第二营养级同化的能量是2.5×103 kJ·m-2·a-1,所以能量在第二营养级到第三营养级之间的传递效率为(2.5×103)÷(16×103)×100%≈15.6%。第四营养级从第三营养级同化的能量是0.25×103 kJ·m-2·a-1,第三营养级总的同化量为7.5×103 kJ·m-2·a-1,则第三营养级到第四营养级的能量传递效率为(0.25×103)÷(7.5×103)×100%≈3.33%。(3)第二营养级同化的总能量是16×103 kJ·m-2·a-1,用于呼吸消耗的能量为4×103 kJ·m-2·a-1,则用于植食性动物自身生长、发育和繁殖的能量=同化的总能量-呼吸消耗的能量=16×103-4×103=1.2×104(kJ·m-2·a-1)。
8.D　人获取食物的比例为植物∶植食性动物(羊)∶肉食性动物=2∶1∶1时,人增重1 kg,则1/2增重来源于取食植物、1/4增重来源于取食植食性动物、1/4增重来源于取食肉食性动物。在能量传递效率为10%的情况下,取食植物增重1/2 kg,需直接消耗植物1/2÷10%=5(kg);取食植食性动物增重1/4 kg,需直接消耗植食性动物1/4÷10%=2.5(kg),而植食性动物增重2.5 kg,需要消耗植物2.5÷10%=25(kg);同理,取食肉食性动物增重1/4 kg,需消耗植物1/4÷10%÷10%÷10%=250(kg)。3条食物链共需要消耗植物5+25+250=280(kg)。
9.D　据题表计算,田鼠同化量=摄食量-粪便量=1.05×1010-3.50×109=7×109[J·(hm2·a)-1],用于生长、发育和繁殖的能量=同化量-呼吸作用散失量=7×109-4.55×109=2.45×109[J·(hm2·a)-1],则用于生长、发育和繁殖的能量占其同化量的比例为(2.45×109)/(7×109)×100%=35%,A正确;田鼠粪便量不属于田鼠的同化量,属于上一营养级流向分解者能量的一部分,B正确;一般情况下,相邻两个营养级间的能量传递效率为10%~20%,计算田鼠的天敌可获得的能量最大值,能量传递效率要按20%进行计算,则其天敌最多可获得的能量为7×109×20%=1.4×109[J·(hm2·a)-1],C正确;计算田鼠上一营养级同化量最小值时,能量传递效率按20%进行计算,则其上一营养级同化量至少为7×109÷20%=3.5×1010[J·(hm2·a)-1],D错误。
10.答案　(1)生产者光合作用固定的太阳能和人为有机物输入的能量　15.6%　(2)细胞呼吸(或呼吸作用)　植被受损,流入该生态系统的能量减少(减轻植被恢复的压力)　5　(3)1 000　25　(4)12.5×109　13.5×109
解析　(1)图1中,流入该生态系统的能量包括生产者光合作用固定的太阳能和人为有机物输入的能量。分析图1可知,第二营养级的同化量=2×103+14×103=16×103[kJ/(m2·a)],由第二营养级流向第三营养级的能量为16×103-0.5×103-9×103-4×103=2.5×103[kJ/(m2·a)],两营养级间能量传递效率约为15.6%。(2)在一定时间段内,除最高营养级外,各营养级能量的去向包括呼吸消耗、传递到下一营养级、流向分解者、未利用四个方面,故A表示呼吸作用。该地地震导致植被受损,生产者固定的太阳能(流入该生态系统的能量)减少,故需要对其他营养级补偿能量输入。根据图1中肉食性动物能量去向分析,肉食性动物的能量为2.1×103+5.1×103+0.25×103+0.05×103=7.5×103[kJ/(m2·a)],其能量来自上一营养级和人为有机物投入,其中,来自上一营养级的能量为2.5×109 kJ/(m2·a),则需要补偿输入的能量值至少为5×103 kJ/(m2·a)。(3)图2所示食物网中,鹰所处的食物链有草(树)→兔→鹰、草(树)→鼠→鹰、草(树)→鼠→蛇→鹰,计算鹰增重1 kg消耗植物的最大值时,应选择最长的食物链且能量传递效率按10%进行计算,求得消耗植物最大值为1÷10%÷10%÷10%=1 000(kg);计算鹰增重1 kg消耗植物的最小值时,应选择最短的食物链且能量传递效率按20%进行计算,求得消耗植物最小值为1÷20%÷20%=25(kg)。(4)该生态系统中,各营养级流向下一营养级的能量平均分配给各不同的种群,从生产者到消费者的能量传递效率为10%,则流向第二营养级(兔和鼠)的能量为1.5×1012×10%=1.5×1011(kJ),兔、鼠种群获得的能量均为7.5×1010 kJ。从消费者到消费者的能量传递效率为20%,则兔种群流向下一营养级(鹰和狐)的能量为7.5×1010×20%=1.5×1010(kJ),鹰和狐因捕食兔获得的能量均为7.5×109 kJ;同理,鼠流向下一营养级(狐、蛇、鹰)的能量为1.5×1010 kJ,狐、蛇、鹰因捕食鼠获得的能量均为5.0×109 kJ;蛇进一步被鹰捕食,则蛇种群流向鹰的能量为5.0×109×20%=1.0×109(kJ)。最终狐可获得的能量为7.5×109+5.0×109=12.5×109(kJ),鹰最终可获得的能量为7.5×109+5.0×109+1.0×109=13.5×109(kJ)。