高中生物专题10 能量流动的过程分析及计算（原卷版）

2020届高考生物难点及易错题精讲精练专题10能量流动的过程分析及计算【难点精讲】一、能量流动的过程分析例题：(2019·内蒙古赤峰二中第三次月考)生态系统中存在食物链“马尾松→松毛虫→杜鹃”，如图表示松毛虫摄入能量的流动方向，下列叙述正确的是()A．该食物链中的生物在数量上呈正金字塔模型B．松毛虫和杜鹃之间的能量传递效率可用E/A×100%表示C．由松毛虫流入分解者的能量可用C＋D＋F表示D．若迁走全部杜鹃，松毛虫的种群数量将呈“J”型增长【难点突破】不同营养级能量流动示意图构建能量流动过程模型方法一：说明:两个等量关系：同化量（b）＝呼吸作用消耗量（d）＋用于生长发育和繁殖的能量（e）；摄入量（a）＝同化量（b）＋粪便量（c）方法二：说明:三个去向（不定时分析）：同化量＝呼吸作用消耗量＋分解者分解量＋下一营养级的同化量（最高营养级除外）方法三：说明:四个去向（定时分析）：同化量＝自身呼吸作用消耗量（A）＋未利用（B）＋分解者的分解量（C）＋下一营养级的同化量（D）（最高营养级除外）变式训练1：（2019·山西实验中学质量监测）某同学绘制了如下图所示的能量流动图解（其中W1为生产者固定的太阳能），下列叙述中错误的是（）A.生产者固定的总能量可表示为（A1＋B1＋C1＋A2＋B2＋C2）B.由第一营养级到第二营养级的能量传递效率为（D1/W1）×100%C.流入初级消费者的能量为（A2＋B2＋C2＋D2）D.图解表明能量流动的特点是单向流动、逐级递减变式训练2：下图1为某湖泊生态系统的能量金字塔简图，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别代表不同的营养级，M1、M2代表不同的能量形式；图2表示能量流经该生态系统某一营养级的流动途径示意图，其中a～g表示能量值。请据图作答：(1)图1中，M2表示的能量形式为__________________。通常情况下，位于营养级Ⅳ的生物个体数量一般远远少于营养级Ⅲ，主要原因是_______________________________________。(2)图2中，若A表示图1中营养级Ⅱ所摄入的全部能量，则B表示________________________，C表示_________________________________________________________________________。(3)图2中有两处不同的能量散失途径，其中E处散失的能量是通过________________实现的。能量流动传递效率的计算例题：下表是对某水生生态系统营养级和能量流动情况的调查结果，表中A、B、C、D分别表示不同的营养级，E为分解者。Pg表示生物同化作用固定能量的总量，Pn表示生物体储存的能量(Pn＝Pg－R)，R表示生物呼吸消耗的能量。单位：102kJ/(m2·a)PgPnRA15.92.813.1B870.7369.4501.3C0.90.30.6D14161.979.1E211.520.1191.4回答下列问题：(1)能量流动是从A、B、C、D中的哪个营养级开始的？__________。判断依据是____________________________________________。(2)该生态系统中能量从第三营养级传递到第四营养级的效率约为__________。(3)从能量输入和输出角度看，该生态系统的总能量是否增加？__________(填“是”或“否”)，原因是________________________________________________________________。【难点突破】计算能量传递效率(1)生态系统的总能量＝生产者固定的全部太阳能＝第一营养级的同化量。(2)能量传递效率＝eq\f(某一个营养级的同化量,下一个营养级的同化量)×100%。特别注意：必须是两个营养级的同化量之比。人工能量输入的能量传递效率计算人为输入到某一营养级的能量是该营养级同化量的一部分，但却不是从上一营养级流入的能量。如求第二营养级至第三营养级传递效率时，应为第三营养级从第二营养级同化的能量（不包括人工输入到第三营养级的能量）/第二营养级的同化量（包括人工输入到第二营养级的能量）×100%变式训练1：如图是以种植玉米为主的某农田生态系统整个生长季节能量流动示意图，数值单位为kJ/cm2，输入该农田生态系统的总能量________(填“小于”“等于”或“大于”)玉米固定的太阳能总量。已知图中生产者同化的能量有160kJ/cm2未被利用，由此可知，生产者用于生长、发育和繁殖的能量有__________kJ/cm2，由初级消费者到次级消费者的能量传递效率为________。变式训练2：顶位肉食动物从上一营养级获得的能量为0.25，则肉食动物从上一营养级获得的能量为________；能量从该生态系统的第二营养级到第三营养级的传递效率约为________。第一营养级到第二营养级的传递效率约为________。能量流动中的最值计算例题：下图所示的食物网中，若人的体重增加1kg，最少需消耗水藻________kg，最多消耗水藻________kg。【难点突破】食物链中能量最值的计算规律变式训练：某生态系统中存在如下图所示，食物网，若A固定的太阳能总量为M，则C获得的能量范围大约是()A．1/100·M～1/10·MB．1/250·M～1/25·MC．1/10000·M～1/25·MD．M～1000M能量流动中的定值计算例题：某生态系统中存在如图所示的食物网，如将丙的食物比例由甲∶乙＝1∶1调整为2∶1，能量传递效率按10%计算，该生态系统能承载丙的数量是原来的()A．1.375倍B．1.875倍C．1.273倍D．0.575倍【难点突破】能量流动中的定值计算(1)已确定营养级间能量传递效率的，不能按“最值”法计算，而需按具体数值计数。例如，在食物链A→B→C→D中，能量传递效率分别为a%、b%、c%，若A的能量为M，则D获得的能量为M×a%×b%×c%。(2)如果是在食物网中，某一营养级同时从上一营养级的多种生物获得能量，且各途径所获得的生物量比例确定，则需按照各单独的食物链进行计算后合并。变式训练：如图食物网中，假如猫头鹰的食物有2/5来自兔，2/5来自鼠，1/5来自蛇。那么，猫头鹰若要增加20g体重，最少需要消耗的植物为()A．80g B．900gC．800g D．600g【真题回顾】1．(2019·全国Ⅱ，6)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2．(2018·海南，20)某地在建设池塘时，设计了如图所示的食物网，鲫鱼和鲢鱼生活在不同水层。关于该池塘生态系统的叙述，错误的是()A．鲫鱼既是初级消费者又是次级消费者B．消耗等量藻类时，鳜鱼的生长量少于鲢鱼C．通气可促进水体中生物残骸分解为无机物D．藻类固定的能量小于流入次级消费者的能量3．(2016·全国Ⅰ，5)在漫长的历史时期内，我们的祖先通过自身的生产和生活实践，积累了对生态方面的感性认识和经验，并形成了一些生态学思想，如：自然与人和谐统一的思想。根据这一思想和生态学知识，下列说法错误的是()A．生态系统的物质循环和能量流动有其自身的运行规律B．若人与自然和谐统一，生产者固定的能量便可反复利用C．“退耕还林、还草”是体现自然与人和谐统一思想的实例D．人类应以保持生态系统相对稳定为原则，确定自己的消耗标准4．(2016·全国Ⅲ，5)我国谚语中的“螳螂捕蝉，黄雀在后”体现了食物链的原理。若鹰迁入了蝉、螳螂和黄雀所在的树林中，捕食黄雀并栖息于林中。下列叙述正确的是()A．鹰的迁入增加了该树林中蝉及其天敌的数量B．该生态系统中细菌产生的能量可流向生产者C．鹰的迁入增加了该生态系统能量消耗的环节D．鹰的迁入改变了该生态系统能量流动的方向5．(2018·全国Ⅱ，31)大型肉食性动物对低营养级肉食性动物与植食性动物有捕食和驱赶作用，这一建立在“威慑”与“恐惧”基础上的种间关系会对群落或生态系统产生影响，此方面的研究属于“恐惧生态学”范畴。回答下列问题：(1)当某种大型肉食性动物迁入到一个新的生态系统时，原有食物链的营养级有可能增加。生态系统中食物链的营养级数量一般不会太多，原因是_________________________________________________________________________________________________________________。(2)如果将顶级肉食性动物引入食物网只有三个营养级的某生态系统中，使得甲、乙两种植食性动物间的竞争结果发生了反转，即该生态系统中甲的数量优势地位丧失。假定该反转不是由于顶级肉食性动物的直接捕食造成的，那么根据上述“恐惧生态学”知识推测，甲的数量优势地位丧失的可能原因是________________________________________(答出一点即可)。(3)若某种大型肉食性动物在某地区的森林中重新出现，会减轻该地区野猪对农作物的破坏程度。根据上述“恐惧生态学”知识推测，产生这一结果的可能原因有_____________________________________________________(答出两点即可)。【新题精练】一、单选题1．（2020·浙江省高三二模）下图表示动物利用食物的过程。结合此图判断，下列叙述正确的是（）A．次级生产量在某时刻前的积累量即为该动物的生物量B．动物产生粪便中的能量属于它对食物的同化量C．植食性动物对食物的获取量不属于生产者的净初级生产量D．次级生产量不需要依靠植物在光合作用中产生的有机物质2．（2020·四川外国语大学附属外国语学校高二期中）如果一个人食物有1/2来自绿色植物，1/2来自羊肉，假如传递效率为10%，那么该人每增加1千克体重，约消耗植物()A．10千克 B．55千克 C．100千克 D．110千克3．（2020·全国高三一模）下图是某生态农业的模式图，下列关于该生态系统的叙述正确的是（）A．“水稻→鸡→猪”是该生态系统的一条食物链B．沼渣、塘泥可以为水稻、大豆提供物质和能量C．鸡粪中的能量不属于鸡同化的能量D．该生态系统提高了各营养级之间的能量传递效率4．（2020·浙江省高三一模）图表示某果园生态系统两个营养级之间能量流动过程，①〜④代表不同能量，下列叙述正确的是（）A．生产者营养级的生物量是①的积累量B．人类从果园收获的果实属于②的一部分C．减少③/摄入的比值，有利于提高果园的产量D．增加植食动物呼吸，将使两营养级间能量传递效率下降5．（2020·甘肃省西北师大附中高三一模）如图为生态系统中某两个营养级（甲、乙）的能量流动示意图，其中a～e表示能量，以下说法正确的（）A．乙粪便中食物残渣的能量包含在d中B．乙用于生长、发育及繁殖的能量值可表示为a-b-dC．甲摄入的能量为e+a+cD．一般a约占甲同化量的10%～20%6．（2020·贵州省贵阳一中高三其他）下为能量流经某生态系统中第二营养级的示意图（单位J/cm2·a），下列说法正确的是（）A．图中B表示用于生长、发育和繁殖的能量是80B．该生态系统第一营养级同化的能量至少为400C．能量由第二营养级到第三营养级的传递效率是20%D．畜牧业中，放养与圈养相比，可提高图中C/B的比值7．（2020·浙江省高三一模）如图为生态系统能量流动示意图，下列叙述错误的是（）A．流经该生态系统的总能量是图中的N2B．N3是生产者用于生长和繁殖的能量C．蜣螂所利用的能量N6属于初级消费者同化的能量D．第一和第二营养级之间的能量传递效率为N5/N2×100%8．（2020·北京高二期末）图1表示某河流的能量金字塔（甲、乙、丙为3种鱼，丁为以这3种鱼为食1种水鸟，甲不摄食藻类，箭头指示能量流动方向），图2表示部分能量流动关系（图中数字表示同化的能量）。下列有关该河流生态系统的描述正确的是A．图1所示食物网中，丁与丙之间的种间关系只有捕食关系B．图1所示食物网中，遗漏的一条能量流动途径是水草→甲→丁C．图2所示的能量流动关系中，乙的部分同化量以粪便的形式流向了分解者D．据图2可知，图1食物网中第一到第二营养级能量的传递效率小于7.6%9．（2020·江西省高三二模）如图是生态系统中某两个营养级（甲、乙）的能量流动示意图，其中a—e表示能量值。下列相关叙述不正确的是A．乙可能是次级消费者，第三营养级B．乙粪便中食物残渣的能量包含在c中C．乙用于生长、发育及繁殖的能量值可表示为a-b-dD．甲、乙两营养级之间的能量传递效率可以表示为a/（a+c+e）10．（2020·山东省高三一模）某生态系统中，除分解者外，仅有甲、乙、丙、丁、戊5个种群。调查得知，该生态系统有4个营养级，相邻营养级之间的能量传递效率为10%~20%，且每个种群只处于一个营养级。一年内输入各种群的能量数值如表所示，表中能量数值的单位相同。下列叙述正确的是（）种群甲乙丙丁戊能量3．5612．8010．300．48226．50A．表中所示的能量总和是流经该生态系统的总能量B．若土壤中含有一定浓度的重金属铬，则甲生物比乙生物体内污染物浓度铬含量低C．该生态系统中第二营养级与第三营养级之间的能量传递效率约为15．4%D．该生态系统内实现了物质循环，碳元素在各种群间循环的主要存在形式是CO2二、多选题11．（2020·山东省高三其他）下图为某生态系统的能量流动模型，其中P代表生产者固定的太阳能，A代表呼吸作用释放的能量，B代表未被利用的能量，C代表流向分解者的能量。下列相关叙述错误的是（）A．P大于A1、A2、A3之和B．若该生态系统一年内干物质总量基本不变，则其抵抗力稳定性也不变C．上图中B1+C1+D1的总能量为生产者储存在植物体中用于生长、发育、繁殖的能量D．生产者到植食性动物的能量传递效率为（B2+C2+D2）/D1×100%三、综合题12．（2020·江苏省江浦高级中学高三二模）下图甲是青海湖生态系统部分食物网示意图，图乙是裸鲤和鸬鹚两个营养级的能量流动示意图，其中a～e表示能量值。请回答下列问题：（1）图甲中，底栖动物处于第__________营养级，若过度捕捞裸鲤，短期内会导致____________数量减少。（2）用标志重捕法调查裸鲤种群密度时，若标记个体易被再次捕获，则种群密度的估计值_______(填偏高、偏低或不变)。通过调查发现，该食物网中体形较大的鸬鹚数量比裸鲤的少，从生态系统能量流动的特点分析其原因是___________________________________________________________________。（3）图乙中，鸬鹚粪便中食物残渣的能量包含在_______________（填图中字母）中，鸬鹚用于生长、发育和繁殖的能量值可表示为___________________（用图中相应的字母和数学运算符号表示）。（4）青海湖是我国最大的高原咸水湿地，具有丰富的生物多样性。繁殖季节，青海湖中雌雄鸟上下翻飞，互相追逐，彼此通过飞翔来了解对方，这就是鸟类中的“戏飞”求偶现象，“戏飞”属于生态系统的______信息。该事实说明信息传递具有_________________________________________的功能。13．（2020·浙江省高三二模）我国某湖泊中有鳜鱼、鲫鱼和鲢鱼，该湖泊从上至下可分为甲、乙、丙、丁四层，某兴趣小组在某个季节对其温度和氧气进行空间结构分析，同时也调查出部分生物所构成的食物网，结果见下图：（1）该湖泊中__________________层水的密度最大。（2）该湖泊不同水层中分布了不同种类的生物，形成了群落的__________________结构，其中鲫鱼和鲢鱼生活在不同水层，可能的原因是__________________；随着水深增加，与甲层相比，丁层含氧量非常低，其生物方面的原因是__________________。（3）在该湖泊中，若后一个营养级均匀捕食前一个营养级的多种生物，能量传递效率为10%，则鳜鱼增重1kg，需要消耗藻类__________________kg；仅从能量流动角度考虑，除适当增加投放饵料外，还可采取减少__________________的方法增加鱼类的数量。（4）近年来随着人类活动，使该湖泊水体污染日趋严重，需大力建设__________________的生态工程，以实施对工业废水和生活污水的减量、回收、再生和再循环等措施。14．（2020·宁夏回族自治区银川一中高三三模）在某森林生态系统中存在食物链马尾松→松毛虫→杜鹃，下图表示松毛虫摄入能量的流动方向（图中字母表示相应能量），回答下列问题：（1）生态系统能量流动的特点是__________、__________。（2）松毛虫的摄入量为______，图中B表示____________________，能量在松毛虫→杜鹃的两个营养级之间的传递效率可表示为________。（3）若要调查杜鹃的种群密度，一般用__________法进行调查。（4）杜鹃经常活跃在林冠层，而中层生活着啄木鸟等，鸟类的分层现象与植物所提供的______和_________有关。15．（2020·云南省高三二模）如图表示某生态系统中的能量流动过程，其中甲、乙、丙代表该生态系统的各营养级，A、B、C、D、E、F代表能量（A、B、C、D表示同化量）。请据图回答下列问题：（1）生态系统中的能量流动是指__________。图中第二营养级到第三营养级的能量传递效率为_____________（用图中字母表示）。（2）菟丝子是一种叶退化的植物，常生长于甲中某些生物的体表，菟丝子与甲中这些生物的种间关系最可能是_____________；调查某一植物的种群密度一般采用___________法。（3）图中所示生物可构成一个生物群落，区别不同群落的重要特征是____________。（4）与草原生态系统相比，冻原生态系统的抵抗力稳定性_____，土壤________（填“更容易”或“更不容易”）积累有机物质。16．（2020·吉林省高三三模）某地大力发展池塘养殖业，其中浮游植物、白鲢鱼、黑鱼构成了一定的营养结构。下图表示该池塘能量流动的部分示意图，a、b、c、d表示鱼类同化的能量值。请分析回答：（1）若人工定量定时投放饲料，该池塘中黑鱼种群的数量变化应呈现__________型增长，为验证这一推测，研究者可采用__________法调查不同时间的黑鱼种群数量，并构建种群增长的__________模型。（2）池塘中生长的浮游植物有明显的分层现象，体现了群落的__________结构，这种结构为鱼类的生长提供了__________。（3）流经该生态系统的总能量包括________，根据图示，第二、三营养级之间的能量传递效率是___×100%（用字母表示）。17．（2020·陕西省高三二模）某池塘生态系统中部分生物间的食物关系如图甲所示，其碳循环模式图如图乙所示，其中字母表示生态系统的成分，数字为特定的生理过程据图分析回答下列问题。（1）图甲包含了生态系统成分中的____________和____________，它们构成生态系统的__________结构。（2）图甲中，第二营养级的生物有____________，若它们粪便中的能量为M，呼吸作用消耗的能量为R，用于自身生长、发育和繁殖等生命活动的能量为N，则第二营养级的同化量可表示为____________。（3）图乙中，碳以CO2的形式在____________（填字母）之间循环，以含碳有机物的形式在__________之间流动。（4）该池塘由于田间肥水流入造成水体富营养化导致水体发绿发臭，生物大量死亡，经过治理后又慢慢恢复，该过程属于____________（填“初生演替”或“次生演替”）。（5）该池塘中的鲢鱼、鳙鱼等为经济性鱼类，鱼塘中不慎混入的少量肉食性鱼在人工养殖中，要及时清除这些鱼，其目的是________________________。18．（2020·福建省高三二模）下图为某湿地生态系统的碳循环模式图，其中甲、乙、丙、丁代表生物，①～⑦代表生理过程，W代表物质；该生态系统中的能量流动调查结果如下表所示（单位：×103kJ）。请回答下列相关问题：食物链植物植食性动物肉食性动物同化量465XY呼吸消耗量9622．8．3．8未被利用29033．52．6分解者分解142．2微量（1）图中W表示__________________。碳从甲到乙以__________________形式流动。（2）图中属于肉食性动物的生物是__________________。甲、乙、丙同化的能量大部分通过_______（填序号）过程散失，其余能量用于甲、乙、丙的__________________。（3）该生态系统中植食性动物与肉食性动物之间的能量传递效率为__________________。植食性动物粪便中的能量_______（填“属于”或“不属于”）植食性动物同化量（X）的一部分。（4）若该湿地生态系统所在的地区长期遭遇干旱，则在湿地完全干涸后发生的群落演替类型属于__________________。专家指出该湿地生态系统的自我调节能力弱，生态平衡很容易受到破坏，原因是__________________。19．（2020·全国高三一模）库布其沙漠盘踞于黄河内蒙古段“几”字弯南岸，经人们几十年治理，书写了从“死亡之海”变为“经济绿洲”的绿色传奇，为中国生态文明建设树起一面旗，也为世界荒漠化治理蹚出一条新路。草方格沙障是沙漠治理中一种常见的治沙方法，先将干的麦草、稻草、芦苇等扎成方格形状固定于沙漠中，然后在方格中播撒固沙植物的种子，以此来防风固沙、涵养水分。请分析回答：（1）从“死亡之海”变为“经济绿洲”，此过程中发生的演替类型为________，经人们几十年治理，采用“草方格沙障”、“飞机播种造林”等方式控制沙漠蔓延，从群落角度分析说明了人类活动对群落产生的影响是________。（2）草方格沙障能蓄积降水促进固沙植物生长，提高治理地区的丰富度，丰富度指________，白沙蒿是沙地的“先锋”植物，也能固沙改变环境，油蒿因此也能生长，并在竞争中处于优势。这说明生态系统中的________之间在相互影响中不断进化和发展。（3）沙漠中有一种神奇的植物—复活草，该植物有着较强的储水能力，科学研究发现复活草的储水与其体内的糖基海藻糖有关，据此研究出的化妆品体现了复活草的________价值。（4）沙漠中的常见动物沙蜥主要以蚂蚁等各类小昆虫为食。下图表示能量流向沙蜥所处的营养级示意图[单位：J/（cm2a）]，其中B表示________，若蚂蚁所处的营养级的同化量为XJ/（cm2a），两营养级的传递效率为________%，若研究一个月内沙蜥所处营养级的能量去向，图中缺少的能量去向为________。20．（2020·湖北省高三其他）生态学家林德曼（R．L．Lindeman，1915~1942）对一个结构相对简单的天然湖泊－赛达伯格湖的能量流动进行了定量分析，得出了生态系统能量流动的特点。请回答下列相关问题：（1）生态系统能量单向流动的原因是_______（2）食物链上一般不超过五个营养级的原因是_______（3）太阳每天输送到地球的能量约为1019KJ，这些能量大约只有1%被生产者通过光合作用转化成__________，固定在它们所制造的有机物中。在农业生产中，可通过______方法提高太阳能利用效率。（至少答出两条）（4）我国古代的“桑基鱼塘”生产方式是用桑叶喂蚕，再用蚕粪和蚕蛹喂鱼，以鱼塘底泥施肥桑树。请画出三者构成的食物链_______。21．（2020·全国高三二模）某人工池塘内养殖白鲢、黑鱼等。塘主为探究投料量对池塘能量流动的影响，进行了如下调查。请回答问题。（1）如无人为干扰，黑鱼的生长曲线呈现_______型；若适当投放饲料，池塘中黑鱼的环境容纳量________（增加/不变/减少）。（2）塘主宜采用_________________方法调查黑鱼种群数量，若第一次捕鱼的网眼偏大，第二次网眼正常，则调查结果可能________________（偏大、偏小、不变）。（3）下图表示该鱼塘生物之间能量流动示意图，a、b、c、d表示能量值。流经该生态系统的总能量包括_____________________，根据图示，第二、三营养