第3章 素养提升3 能量流动模型及相关计算（Word教参）-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年高中生物选择性必修2 生物与环境（人教版2019）

素养提升三　能量流动模型及相关计算 1．某一个营养级的能量在一定时间内的去路 (1)自身呼吸作用消耗； (2)流入下一营养级； (3)被分解者分解利用； (4)“未利用”(指未被自身呼吸作用消耗，也未被下一营养级和分解者利用)。 2．能量流动的1个流程图和3个关系式 (1)摄入量＝同化量＋粪便中的能量。 (2)同化量＝用于生长、发育和繁殖的能量＋呼吸作用消耗的能量。 (3)用于生长、发育和繁殖的能量＝分解者分解利用的能量＋下一个营养级同化量＝同化量－呼吸作用消耗的能量。 (4)某营养级“粪便”中能量，应属其上一营养级的同化量，如兔粪便中的能量不属于兔的同化量，而是草的同化量的一部分。 3．利用“拼图法”巧析能量流动 (1)输入第一营养级的能量(W1)即生产者的同化量被分为两部分：一部分在生产者的呼吸作用中以热能的形式散失(A1)，一部分则用于生产者的生长、发育和繁殖。而后一部分能量中包括现存的植物体B1、流向分解者的C1、流向下一营养级的D1。 (2)第一营养级到第二营养级的能量传递效率＝(D1/W1)×100%，以及第二营养级到第三营养级的能量传递效率＝(D2/D1)×100%。 【例1】 如图是生态系统的能量流动图解，N1～N6表示能量数值。回答下列问题： (1)流经该生态系统的总能量为________(用N1～N6中的字母表示)。 (2)由初级消费者传递给蜣螂的能量为________。 (3)图中N3表示_____________________________________________________ ________________________。 (4)生产者到初级消费者的能量传递效率为________(用N1～N6中的字母表示)。 解析 分析如下： 答案 (1)N2　(2)0　(3)生产者用于生长、发育和繁殖的能量　(4)N5/N2×100% 1．如图表示桑基鱼塘农业生态系统局部的能量流动过程，图中字母代表相应能量。下列分析错误的是(　　) A．流经图中生态系统的总能量为A B．图中的C和B1＋C1＋D1可分别表示桑树和蚕用于自身生长、发育和繁殖的能量 C．正常情况下D/C的值大于10% D．人工建立该生态系统的目的是实现对能量的多级利用，从而提高能量的传递效率 答案　D 解析　流经生态系统的总能量是生产者所固定的太阳能，应是图中的A，A项正确；总光合作用A分为呼吸作用散失的能量B和净光合作用C两部分，图中的C和B1＋C1＋D1分別是桑树和蚕用于自身生长、发育和繁殖等生命活动的能量，B项正确；由图可知，D＝A1＋B1＋C1＋D1，即图中D表示被蚕同化的能量，因此桑树到蚕的能量传递效率为D/A，该传递效率应为10%～20%，故D/C应大于10%，C项正确；人工建立该生态系统的目的是实现对能量的多级利用，提高能量的利用率，而不能提高能量的传递效率，D项错误。 2．下图为某养殖池塘能量流动的部分过程图解，其中字母表示能量(单位：kJ)。下列相关叙述正确的是(　　) A．流经该生态系统的总能量是a B．从植物到大闸蟹的能量传递效率为(c/a)×100% C．大闸蟹排出的尿液中的有机物中的能量属于c D．若对该池塘的营养结构进行优化，可提高从植物到大闸蟹的能量传递效率 答案　C 解析　流经该养殖池塘的总能量为a与输入的有机物中的能量之和，A项错误；由于大闸蟹的同化量是在消耗植物和有机物输入的能量的基础上获得的，因此大闸蟹从植物处获得的同化量会小于c，B项错误；图中大闸蟹的同化量为c，大闸蟹排出的尿液中的有机物属于其同化量的一部分，即属于c，C项正确；若对该池塘的营养结构进行优化，可以提高池塘空间、资源的利用率，但不能提高从植物到大闸蟹的能量传递效率，D项错误。 3．下图为某人工鱼塘食物网及其能量传递示意图(图中数字为能量数值，单位是J·m－2·a－1)。下列叙述正确的是(　　) A．该食物网中最高营养级为第六营养级 B．太阳鱼呼吸作用消耗的能量为1 357 J·m－2·a－1 C．该食物网中第一到第二营养级的能量传递效率为25% D．该食物网中的能量在不同营养级之间循环流动 答案　C 解析　该食物网中最长的食物链是浮游植物→浮游动物→幽蚊幼虫→太阳鱼→鲈鱼，故最高营养级为第五营养级，A项错误；太阳鱼的同化能量除去自身呼吸作用消耗部分外，其他用于生长、发育、繁殖，本题只有太阳鱼和下一个营养级鲈鱼的同化量，无法计算出太阳鱼呼吸作用消耗量，B项错误；该食物网中第一营养级同化的能量是31 920 J·m－2·a－1，第二营养级包括浮游动物和摇蚊幼虫，同化的能量共有7 980 J·m－2·a－1，则第一到第二营养级的能量传递效率为7 980/31 920×100%＝25%，C项正确；该食物网中的能量在不同营养级之间单向流动，D项错误。 4．为了研究能量流经生态系统的食物链时，每一级的能量变化和能量转移效率，生态学家林德曼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分析，得出了下图所示的数据。请据图回答有关问题： 图中的数字为能量数值，单位是J/(cm2·a)(焦每平方厘米年) (1)由上图可知，生态系统的能量流动是指生态系统中能量的______________ _______的过程。 (2)上图是生态学家林德曼对赛达伯格湖的能量流动进行________(填“定性”或“定量”)分析所得的结果，其中“未利用”的能量是指________，也未被后一个营养级和分解者利用的能量。 (3)图中植食性动物流向分解者的能量中，除了植食性动物遗体残骸的能量，还包含________中的能量。 (4)图中第二营养级和第三营养级之间的能量传递效率是________(精确到小数点后一位数)，其传递效率不能达到百分之百的原因是_____________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 解析 (1)由题图可知，生态系统的能量流动是指生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。(2)题图中是生态学家林德曼对赛达伯格湖的能量流动进行定量分析所得的结果，其中“未利用”的能量是指未被自身呼吸作用消耗，也未被后一个营养级和分解者利用的能量。(3)图中植食性动物流向分解者的能量中，除了植食性动物遗体残骸的能量，还包含肉食性动物的粪便(下一营养级的粪便)中的能量。(4)相邻两个营养级的能量传递效率是相邻两个营养级同化量之比，图中第二营养级和第三营养级之间的能量传递效率是12.6/62.8×100%＝20.1%，其传递效率不能达到百分之百的原因是一部分能量通过呼吸作用以热能的形式散失，一部分能量流向分解者，还一部分能量未被利用。 答案 (1)输入、传递、转化和散失　(2)定量　未被自身呼吸作用消耗　(3)肉食性动物的粪便(下一营养级的粪便)　(4)20.1%　一部分能量通过呼吸作用以热能的形式散失，一部分能量流向分解者，还一部分能量未被利用 学科网（北京）股份有限公司 $$