第34讲生态系统的能量流动与物质循环

1、以下表示动物利用食物的过程。以下表示动物利用食物的过程。正确的分析是正确的分析是A恒温动物的恒温动物的/值一般高于变温动物值一般高于变温动物B哺乳动物的哺乳动物的/值一般为值一般为10%20%C提高圈养动物生长量一般需提高提高圈养动物生长量一般需提高/值值D食肉哺乳动物的食肉哺乳动物的/值一般低于食草哺乳动物值一般低于食草哺乳动物解析恒温动物相对于变温动物来说，代谢强，所以呼吸解析恒温动物相对于变温动物来说，代谢强，所以呼吸代谢消耗量相对多，有机物积累少，代谢消耗量相对多，有机物积累少，/ /值一般低于变值一般低于变温动物；相邻两个营养级的能量传递效率是温动物；相邻两个营养级的能量传递效率是1

2、0%10%20%20%，哺乳动物与其上一个营养级哺乳动物与其上一个营养级( (食物食物) )之间的传递效率表示为之间的传递效率表示为/( /(未获取量未获取量) )；提高圈养动物的生长量应该提高；提高圈养动物的生长量应该提高/ /值，这样才能促使有机物积累；食肉哺乳动物与食值，这样才能促使有机物积累；食肉哺乳动物与食草哺乳动物的草哺乳动物的/ /值无法比较。值无法比较。如图甲表示某生态系统的能量锥体图，如图甲表示某生态系统的能量锥体图，P P为生产者，为生产者，Q1Q1为初级消费为初级消费者，者，Q2Q2为次级消费者。现对图中的各营养级所含有的能量进行分为次级消费者。现对图中的各营养级所含有的

3、能量进行分类剖析，其中分析不正确的是类剖析，其中分析不正确的是( (注：图乙中注：图乙中a a、a1a1、a2a2表示上一年表示上一年留下来的能量，留下来的能量，e e、e1e1、e2e2表示呼吸消耗量表示呼吸消耗量) )A Ab bc cd de e为本年度流入该生态系统的总能量为本年度流入该生态系统的总能量B Bc1c1表示初级消费者中被次级消费者所同化的能量表示初级消费者中被次级消费者所同化的能量C Cb b和和d d之一可代表生产者传递给分解者的能量之一可代表生产者传递给分解者的能量D D初级消费者产生的粪便中所含的能量是包含在初级消费者产生的粪便中所含的能量是包含在c c中的中的由图

4、可知，由图可知，c c、c1c1分别是生产者流入初级消费者、初级消费者流入分别是生产者流入初级消费者、初级消费者流入次级消费者的能量，即初级消费者、次级消费者同化的能量。次级消费者的能量，即初级消费者、次级消费者同化的能量。b bc cd de e为生产者固定的能量，即本年度流入该生态系统的总能量；为生产者固定的能量，即本年度流入该生态系统的总能量；b b和和d(b1d(b1和和d1d1、b2b2和和d2)d2)之一可代表粪便、遗体残骸等传递给分之一可代表粪便、遗体残骸等传递给分解者的能量；初级消费者产生的粪便中所含的能量属于生产者同化解者的能量；初级消费者产生的粪便中所含的能量属于生产者同化

5、的能量，应包含在的能量，应包含在b b或或d d中中 生态系统能量流动的分析方法生态系统能量流动的分析方法（1 1）定时不定量分析：流入某一营养级的一定量能量）定时不定量分析：流入某一营养级的一定量能量在足够长的时间内的去路可有三条：在足够长的时间内的去路可有三条：自身呼吸消耗，自身呼吸消耗，占绝大部分；占绝大部分；流入下一营养级；流入下一营养级；被分解者分解利被分解者分解利用。但这一定量的能量不管如何传递，最终都以热能用。但这一定量的能量不管如何传递，最终都以热能的形式从生物群落中散失（符合能量守恒定律），生的形式从生物群落中散失（符合能量守恒定律），生产者源源不断地固定太阳能，以保证生态系

6、统能正常产者源源不断地固定太阳能，以保证生态系统能正常存在。存在。（2 2）定量定时分析：流入某一营养级的一定量能量在）定量定时分析：流入某一营养级的一定量能量在一定的时间内的去路可有四条：一定的时间内的去路可有四条：自身呼吸消耗，占自身呼吸消耗，占绝大部分；绝大部分；流入下一营养级；流入下一营养级；被分解者分解利用；被分解者分解利用；未利用，即未被自身呼吸消耗，也没有被下一营养未利用，即未被自身呼吸消耗，也没有被下一营养级和分解者利用的。如果以年为单位，级和分解者利用的。如果以年为单位，中的能量将中的能量将被保留到下一年被保留到下一年如图表示能量流经该生态系统某一营养级的变化示意图，其如图表

7、示能量流经该生态系统某一营养级的变化示意图，其中中a ag g表示能量值。若图中表示能量值。若图中A A表示某食物网中第二营养级所表示某食物网中第二营养级所摄入的全部能量，则下列说法不正确的是摄入的全部能量，则下列说法不正确的是( () )A A图中图中A A表示同化的能量表示同化的能量B B图中图中C C表示流入下一营养级的能量表示流入下一营养级的能量C C图中图中D D表示通过呼吸作用散失的能量表示通过呼吸作用散失的能量D D图中图中a a值与值与c cd de e的值相同的值相同若图中若图中A A表示某食物网中第二营养级所摄入的全部能量，则表示某食物网中第二营养级所摄入的全部能量，则B

8、B表示该营养级所同化的能量，表示该营养级所同化的能量，C C表示其用于自身生长、发表示其用于自身生长、发育和繁殖的能量，育和繁殖的能量，D D表示呼吸作用散失的能量，表示呼吸作用散失的能量，E E表示分解表示分解者利用的能量，者利用的能量，F F表示流入下一营养级的能量。该营养级的表示流入下一营养级的能量。该营养级的摄入量摄入量(a)(a)该营养级的同化量该营养级的同化量(b)(b)粪便量粪便量(c)(c)，其中，其中b bd de e，所以，所以a ac cd de e。 如图为草原生态系统的能量流动图解模型，如图为草原生态系统的能量流动图解模型，A A、B B、C C分别表分别表示流入各营

9、养级生物的能量，示流入各营养级生物的能量，D D、E E、F F分别表示各营养级生分别表示各营养级生物用于生长、发育和繁殖的能量，物用于生长、发育和繁殖的能量，GG、HH、I I分别表示草、兔分别表示草、兔子、狼呼吸作用消耗的能量，子、狼呼吸作用消耗的能量，J J、KK、L L分别表示流入分解者分别表示流入分解者的能量。下列说法中，正确的是的能量。下列说法中，正确的是A A图中图中A AD D，B BE E，C CF FB BKK中能量包括兔子尸体及狼粪便中的能量中能量包括兔子尸体及狼粪便中的能量C C食物链中能量最少的是分解者所处的营养级食物链中能量最少的是分解者所处的营养级D D第一营养级

10、与第二营养级间的能量传递效率是第一营养级与第二营养级间的能量传递效率是B/AB/A图中应是图中应是ADAD，BEBE，CFCF；食物链中能量；食物链中能量最少的是狼所处的营养级；第一营养级与第二最少的是狼所处的营养级；第一营养级与第二营养级间的能量传递效率是营养级间的能量传递效率是B/AB/A。 近年来在防治稻田虫害方面进行了多种尝试，如近年来在防治稻田虫害方面进行了多种尝试，如构建构建稻一萍一鱼生态系统，在该系统中，虽有危害水稻的病稻一萍一鱼生态系统，在该系统中，虽有危害水稻的病菌、害虫和杂草，但鱼的活动可起到除虫、松土和增氧菌、害虫和杂草，但鱼的活动可起到除虫、松土和增氧的作用，红萍叶片内

11、的蓝藻固氮可促进红萍和水稻生长。的作用，红萍叶片内的蓝藻固氮可促进红萍和水稻生长。(4)(4)画出稻一萍一鱼生态系统的能量流动图（不考虑与画出稻一萍一鱼生态系统的能量流动图（不考虑与人的联系）人的联系）概括能量流动的特点概括能量流动的特点单向流动单向流动：能量只能沿着食物链由低营养级流向高营养级。：能量只能沿着食物链由低营养级流向高营养级。逐级递减逐级递减：相邻两个营养级的能量传递效率约为：相邻两个营养级的能量传递效率约为10%10%20%20%。写出能量传递效率的计算公式写出能量传递效率的计算公式相邻两个营养级的传递效率相邻两个营养级的传递效率100%。如图为一食物网。若要使丙体重增加如图为

12、一食物网。若要使丙体重增加x x，已知其食用的动物性食，已知其食用的动物性食物物( (乙乙) )所占比例为所占比例为a a，则至少需要的生产者，则至少需要的生产者( (甲甲) )的量为的量为y y，那么，那么x x与与y y的关系可表示为的关系可表示为A Ay y90ax90ax10 x B10 x By y25ax25ax5x5xC Cy y20ax20ax5x D5x Dy y10ax10ax10 x10 x由题干中的由题干中的“至少至少”可知，应该按最大传递效可知，应该按最大传递效率率20%20%计算，计算，a a表示动物性食物表示动物性食物( (乙乙) )所占比例，所占比例，则则1 1

13、a a表示直接从生产者表示直接从生产者( (甲甲) )获得食物所占获得食物所占比例，故有比例，故有(1(1a)xa)x20%20%axax20%20%20%20%y y，即，即y y20ax20ax5x5x。 1 1、生态系统中的能量传递效率是特指两个相邻的营养级之间的、生态系统中的能量传递效率是特指两个相邻的营养级之间的传递效率，不是生物个体之间的传递效率，不是生物个体之间的例题例题1 1：下图所示是某温带草原生态系统食物网简图，流入兔体：下图所示是某温带草原生态系统食物网简图，流入兔体内的能量至少占绿色植物总能量的内的能量至少占绿色植物总能量的( () )。A A10%10% B B20%

14、 C20% C10%10%20%20% D D无法确定无法确定 分析分析 第二营养级的生物个体包括兔、鼠、食草籽鸟、食草昆第二营养级的生物个体包括兔、鼠、食草籽鸟、食草昆虫四种动物，它们共同拥有的能量占绿色植物的虫四种动物，它们共同拥有的能量占绿色植物的10%10%，流入兔体，流入兔体内的能量不会达到绿色植物总能量的内的能量不会达到绿色植物总能量的10%10%。本题答案。本题答案D D。生态系统能量的传递效率的误区生态系统能量的传递效率的误区2 2、相邻营养级间的能量传递不包括流向分解者部分、相邻营养级间的能量传递不包括流向分解者部分例例2 2 大象是植食性动物，有一种蜣螂则专以象粪为食，设一

15、头大大象是植食性动物，有一种蜣螂则专以象粪为食，设一头大象在某段时间内所同化的能量为象在某段时间内所同化的能量为10107 7 KJ KJ，则这部分能量中可，则这部分能量中可流入蜣螂体内的约为（）流入蜣螂体内的约为（）A.A.几乎为几乎为0KJ0KJ B.B.1010KJ KJ C.C.2 21010KJKJ D.D.3 31010KJKJ 分析分析 大象同化的能量大象同化的能量= =大象摄取的能量大象摄取的能量- -大象粪便的能量，所大象粪便的能量，所以，蜣螂以大象粪便为食，蜣螂没有获得大象同化的能量。本以，蜣螂以大象粪便为食，蜣螂没有获得大象同化的能量。本题答案题答案A A。3 3、有关能

16、量流动的、有关能量流动的“极值极值”的计算的计算例例3 3：甲、乙两个水池中各有由：甲、乙两个水池中各有由5 5个物种构成的食物网，如图所示，个物种构成的食物网，如图所示，且这两个水池的生态系统在没有人为干扰的情况下均达到相对稳且这两个水池的生态系统在没有人为干扰的情况下均达到相对稳定平衡状态。请据图回答：定平衡状态。请据图回答： （2 2）假如鲫鱼的）假如鲫鱼的1/41/4食物来自绿藻，食物来自绿藻，1/21/2来自轮虫，且该系统能来自轮虫，且该系统能量从生产者到消费者的传递效率为量从生产者到消费者的传递效率为10%10%，从消费者到消费者的能，从消费者到消费者的能量传递效率为量传递效率为2

17、0%20%。如果鲫鱼种群增加的能量为。如果鲫鱼种群增加的能量为200kJ200kJ，那么，那么其中来自绿藻和轮虫的能量分别为其中来自绿藻和轮虫的能量分别为 kJkJ和和 kJkJ。 分析分析 （2 2）如果鲫鱼种群增加的能量为）如果鲫鱼种群增加的能量为200KJ200KJ，来自绿藻提供，来自绿藻提供的就是的就是50KJ50KJ，从生产者到消费者的传递效率为，从生产者到消费者的传递效率为10%10%，那么需要，那么需要绿藻绿藻500KJ500KJ；其中轮虫提供的就是；其中轮虫提供的就是100KJ100KJ，从消费者到消费者，从消费者到消费者的能量传递效率为的能量传递效率为20%20%，那么就需要

18、轮虫，那么就需要轮虫500KJ500KJ。某草原生态系统的食物网如图所示。某草原生态系统的食物网如图所示。 （2）如果图中草能提供）如果图中草能提供10000KJ的能量，营养级间的能量的能量，营养级间的能量传递效率为传递效率为10% 20%，那么鹰占据的营养级能得到的最低，那么鹰占据的营养级能得到的最低和最高能量值分为是和最高能量值分为是 KJ和和 KJ。 在某一食物网中，一个消费者往往同时占有多个营养级，当该在某一食物网中，一个消费者往往同时占有多个营养级，当该消费者增加了某一值时，若要计算最少消耗生产者多少时，应消费者增加了某一值时，若要计算最少消耗生产者多少时，应选最短的食物链和最大传递

19、效率选最短的食物链和最大传递效率2020进行计算；若要计算最多进行计算；若要计算最多消耗生产者多少时，应选最长的食物链和最小传递效率消耗生产者多少时，应选最长的食物链和最小传递效率1010进进行计算。行计算。10400某一生态系统中，已知一只鹰增重某一生态系统中，已知一只鹰增重2 kg2 kg要吃要吃10 kg10 kg小鸟，小鸟，小鸟增重小鸟增重0.25 kg0.25 kg要吃要吃2 kg2 kg昆虫，而昆虫增重昆虫，而昆虫增重100 kg100 kg要要吃吃1 000 kg1 000 kg绿色植物。在此食物链中这只鹰对绿色植物的绿色植物。在此食物链中这只鹰对绿色植物的能量利用百分率为能量利

20、用百分率为A A0.05% 0.05% B B0.5%0.5%C C0.25% 0.25% D D0.025%0.025%答案答案C C解析据该生态系统的能量传递效率可知，鹰增重解析据该生态系统的能量传递效率可知，鹰增重1 kg1 kg需需要小鸟要小鸟5 kg5 kg，需要昆虫，需要昆虫(5/0.25)(5/0.25)2 240 (kg)40 (kg)，需要绿色，需要绿色植物植物400 kg400 kg，因此鹰对绿色植物的能量利用百分率为，因此鹰对绿色植物的能量利用百分率为1/4001/4000.25%0.25%。如图是某森林生态系统物质和能量流向示意图，如图是某森林生态系统物质和能量流向示意

21、图，h h、i i、j j、k k表示表示不同用途的有机物不同用途的有机物(j (j是未利用部分是未利用部分) )，方框大小表示使用量，下列，方框大小表示使用量，下列叙述正确的是叙述正确的是( () )A A进入该生态系统的进入该生态系统的COCO2 2量与各量与各h h产生的产生的COCO2 2总量相等总量相等B B生产者生产者i i的量大于被初级消费者同化有机物的量的量大于被初级消费者同化有机物的量C C流向分解者的流向分解者的k k可被生产者直接吸收利用可被生产者直接吸收利用D D流经该生态系统的物质和能量可循环利用流经该生态系统的物质和能量可循环利用生态系统能量流动的分析方法生态系统能

22、量流动的分析方法（1 1）定时不定量分析：流入某一营养级的一定量能量在）定时不定量分析：流入某一营养级的一定量能量在足够长足够长的时间内的去路可有三条：的时间内的去路可有三条： ，占绝大部分；，占绝大部分； ； 。但这一定量的能量不管如。但这一定量的能量不管如何传递，最终都以何传递，最终都以热能热能的形式从生物群落中散失（符合能量的形式从生物群落中散失（符合能量守恒定律），守恒定律），生产者源源不断地固定太阳能，以保证生态系生产者源源不断地固定太阳能，以保证生态系统能正常存在。统能正常存在。（2 2）定量定时分析：流入某一营养级的一定量能量在）定量定时分析：流入某一营养级的一定量能量在一定的一

23、定的时时间内的去路可有四条：间内的去路可有四条： ，占绝大部分；，占绝大部分； ； ； ，即未被自身呼吸消耗，也没有被下一营养级，即未被自身呼吸消耗，也没有被下一营养级和分解者利用的。和分解者利用的。如果以年为单位，如果以年为单位，中的能量将被保留到下一年中的能量将被保留到下一年自身呼吸消耗自身呼吸消耗流入下一营养级流入下一营养级被分解者分解利用被分解者分解利用自身呼吸消耗自身呼吸消耗流入下一营养级流入下一营养级被分解者分解利用被分解者分解利用未利用未利用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

24、示）。下列有关叙述正确的是建了新型农业生态系统（如图所示）。下列有关叙述正确的是 在农作物在农作物家禽、家畜家禽、家畜人这条食物链中，家禽、家畜含有的人这条食物链中，家禽、家畜含有的能量越多，人获得的能量越多能量越多，人获得的能量越多在农作物在农作物家禽、家畜家禽、家畜人这条食物链中，家禽、家畜含有的人这条食物链中，家禽、家畜含有的能量越多，人获得的能量越少能量越多，人获得的能量越少该生态系统的建立，提高了各营养级间的能量传递效率该生态系统的建立，提高了各营养级间的能量传递效率该生态系统的建立，提高了能量利用效率该生态系统的建立，提高了能量利用效率A A B B C C D D 分析分析 生态

25、农业利用生物种群间的相互依生态农业利用生物种群间的相互依存、相互制约关系，实现物质的多级循环存、相互制约关系，实现物质的多级循环利用和能量的多级充分利用，产生的废物利用和能量的多级充分利用，产生的废物少，污染小，提高了能量的利用率，但是少，污染小，提高了能量的利用率，但是生态系统的能量传递效率生态系统的能量传递效率(10%(10%20%)20%)不不会因此改变，所以，上一个营养级能量多会因此改变，所以，上一个营养级能量多（或个体多），下一个营养级获得的总能（或个体多），下一个营养级获得的总能量也相应增加。本题答案量也相应增加。本题答案C C。研究意义研究意义(1)(1)帮助人们科学规划、设计帮

26、助人们科学规划、设计人工生态系统人工生态系统，使能量得到，使能量得到最最有效有效的利用。的利用。(2)(2)帮助人们合理地调整生态系统中的能量流动关系，使能帮助人们合理地调整生态系统中的能量流动关系，使能量持续高效地流向量持续高效地流向对人类最有益的部分。对人类最有益的部分。 类型类型 项目项目能量金字塔能量金字塔数量金字塔数量金字塔生物量金字塔生物量金字塔含义含义各营养级生物各营养级生物所含能量所含能量各营养级生物的各营养级生物的“个体数量个体数量”各营养级各营养级“现存生现存生物的总质量物的总质量”形状形状图形图形特点特点呈正金字塔形呈正金字塔形一般一般呈正金字塔呈正金字塔形，有时会出现形

27、，有时会出现倒金字塔形，如倒金字塔形，如树上昆虫与树的树上昆虫与树的数量关系数量关系一般一般呈正金字塔形，呈正金字塔形，某一时期内会出现某一时期内会出现倒金字塔形，如某倒金字塔形，如某一时间浮游植物的一时间浮游植物的生物量可能低于浮生物量可能低于浮游动物的生物量游动物的生物量(1)(1)物质循环的物质循环的“物质物质”和和“范围范围”参与物质循环的参与物质循环的“物质物质”是指是指 。循环的范围是循环的范围是 而不是具体的某一生态系统。而不是具体的某一生态系统。(2)(2)碳循环及存在形式碳循环及存在形式在生物群落和无机环境间：以在生物群落和无机环境间：以 形式循环。形式循环。在生物群落内部：

28、以在生物群落内部：以 形式传递。形式传递。在无机环境中：主要以在无机环境中：主要以 形式存在。形式存在。组成生物体的化学元素组成生物体的化学元素生物圈，生物圈，COCO2 2含碳有机物含碳有机物COCO2 2和碳酸盐和碳酸盐A A：生产者：生产者B B：无机环境（：无机环境（COCO2 2）C C：消费者：消费者D D：分解者：分解者A A：生产者：生产者B B：初级消费者：初级消费者C C：无机环境（：无机环境（COCO2 2）D D：次级消费者：次级消费者E E：分解者：分解者甲：甲：乙：乙：丙：丙：丁：丁：a:a:b:b:c:c:d:d:e:e:f: f:g:g:生产者生产者消费者消费者

29、分解者分解者无机环境（无机环境（COCO2 2）捕食捕食光合作用（化能合成作用）光合作用（化能合成作用）呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用遗体、残枝败叶等遗体、残枝败叶等分解作用分解作用尸体、粪便尸体、粪便如图为碳元素在生态系统中循环的模式图，图中甲、乙、如图为碳元素在生态系统中循环的模式图，图中甲、乙、丙表示生态系统的生物成分，部分箭头表示生理过程。丙表示生态系统的生物成分，部分箭头表示生理过程。 若甲代表生产者，乙代表消费者，丙代表分解者，丁代若甲代表生产者，乙代表消费者，丙代表分解者，丁代表大气中的表大气中的COCO2 2库，则图中能正确表示甲、乙、丙、丁库，则图中能正确表示甲、乙、丙、丁在碳循环中的关系的是在碳循环中的关系的是B能量流动和物质循环