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1、能量流动的计算2014年高考生物备考专题生态系统的主要功能是进行能量流动和物质循环，生物考试中一般以计算题的形式考査生态系统的能量流动这部分知识。下面就常见的一些类型进行归类，总结该类题的解题技巧。一.求能量传递效率下一个营养级的同化量求能量传递效率=X100%上一个营养级的同化量例1下表是对某一水生生态系统营养级和能量流动的调查结果，其中A、B、C、D分别表示不同 的营养级，E为分解者。p为生物同化作用固定能量的总量，Pn为生物体储存的能量(Pg=Pn+R) R 为生物呼吸消耗的能量。请分析回答。生物PgPnRA15. 92.813.1B870.73 6 9.45 0 1.3C0 . 90
2、. 30 . 6D14 1.06 1.97 9.1E211.520.119 1.41 .能量流动是从A、B、C、D中的那个营养级开始的？为什么？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是多少？3.从能量输入和输出的角度看，该生态系统的总能量是否增加？为什么？【解析】(1 )因为B营养级的能量最多，储存的能量和呼吸消耗的能量也最多故B是生产者。(2)已知E是分解者，按照生态系统中能量逐级递减的特点，食物链为B - D- A- C。从第 三营养级传递到第四营养级的效率为(0.9/15.9)x 100%=5.7%(3 )因为在该生态系统中，输入的总能量为生产者固定的总能量870.7，
3、输出的总能量=13.1+501.3+0.6+79.1+191.4=785.5, 870.7 785.5。所以生态系统输入的总能量大于输出的总能 量之和。答案 (1) B因为B营养级含能量最多，是生产者。(2) 5.7%(3) 增加。因为该生态系统输入的总能量大于输出的总能量之和。例2某一生态系统中，已知一只鹰增重2千克要吃10千克小鸟，小鸟增重0.25千克要吃2千克 昆虫；而昆虫增重100千克要吃1000千克绿色植物。在此食物链中鹰对绿色植物的能量利用率为 A 0.05 % B 0 . 5 %C 0.25 %D 0.0 2 5 %【解析】能量传递效率在各营养级之间不一样，逐步计算。或以植物为基
4、准，在食物链的基础上推 出 2.5/1000 X 100%=0.25%二求营养级的生物量(一)已知能量传递效率求生物量例3在植物昆虫一鸟的营养结构中，若能量传递效率为10%,以鸟类同化的总能量第1页共1页CxDx【解析】设鸟类同化的总能量为A。则鸟通过植物 一昆虫 鸟获得总能量X需要的植物 为100X,通过植物 鸟获得的能量(A-X)需要的植物为10( A-X),则Y=100X+10( AX)=10A+90x, 据此判断正确的图像时D例4如果一个人的食物有1/2来自绿色植物，1/4来自小型肉食动物，1/4来自羊肉，假设能量传 递效率为10%,那么此人每增加1kg体重，约消耗植物 A 10kg
5、B 28Kg C 100Kg D 280Kg【解析】 根据题意我们可以写出三条食物链：植扌 人，在此食物链中人增重0.5kg,需消耗0.5/0.1=5kg;植物，羊 人，在此食物链中，人增重0.25kg，需消耗0.250.1 0.1=25kg植物植物 植食动物 小型肉食动物 人，在此食物链中，人增重0.25kg，需消耗0.25-0.1-0.1- 0.1=250kg植物。所以人要增重1kg体重， 共要消耗植物280kg。例5.在一条食物链中，如果生产者固定的全部太阳能为105kJ,若能量传递效率10%，那么第四 营养级同化的能量为A . 1 0 k JB . 1 0 0 k JC . 1 0 0
6、 0 k J【解析】第四营养级的同化量可用公式a =a qn-1求得为100kJ.n 1(二)未知能量传递效率求生物量1.隐含在题干数据中例6下图是对某生态系统一年内能量流动状况的调查情况(单位：kJ)请据图回答:呼吸 未利用 呼吸 未利用呼吸 未利用D(1) 流经该生态系统的总能量是 kJ.(2) 欲使C增加3kg,至少需要Akg【解析】流经该生态系统的总能量是该生态系统生产者所固定的太阳能的总量，A是生产者。其 固定的总能量为97+256+63+50=466kJ。这部分能量通过生产者流向三个方向：一是每个营养级 呼吸作用所消耗，一部分用于生命活动，另一部分以热能散失；二是营养级生物的遗体、
7、残枝败叶中的能量被分解者分解而释放出来；三是被下一营养级所同化。在计算C增加3kg时应先计算A B、B C的能量传递效率： B的传递效率为63/(97+256+63+50)=13.5%;B C的传递效率为13/(18+30+13+2)=20.5%。所以欲使C增加3kg,至少需要A为3-13.5%-20.5%=109kg.例7以一头牛和300只兔进E行实验，下表为实验数据：项目1头牛300只兔总体重(kg)600600日均食物消耗(kg)7.530.0日均热量散失(kJ)82000129000日均体重增加(kg)1.87.2(1)若牛和兔均摄食It饲料干草，分别计算两种动物的体重增加量(2) 如
8、何解释两种动物日均热量散失量的不同(3) 若市场上牛肉和兔肉价格比为1 ： 1.5,则养殖哪种动物的经济效益高？为什么？【解析】要计算牛和兔摄食1t饲料干草的体重增加量，必须先根据表中的实验数据求出它们的 能量利用效率：牛的利用效率为1.8/7.5 x 100%=24%兔的能量利用效率为7.2/30.0 X 100%=24%, 所以它们的体重增加量均为24% x 1000=240kg.答案：(2)兔的个体小，运动性强，因此单位体重散热多(兔的体表面积/体积比值大)(3)兔 的经济效益高：因为兔的体重增加快，产肉量多，有利于缩短企业生产周期，且投入和产出相等 的情况下，兔肉价格高，因此经济效益高
9、。C2隐含在题干的叙述中(1)已知较高营养级生物的能量求较低营养级生物的能量 求最多量时，食物链按最长，传递效率按10%计算。例8右图为某生态系统中的食物网示意图。若A生物种群含有总能量7.1 X 109kJ,则从理论上讲，D生物种群含有的总能量最多是A 7.1X1012 B 3.55X 1012 C 5.95X IO11 D 8.875X IO11【解析】由图可知D为生产者，要使D的能量最多，则必须这样分析，一是能量传递效率最低，二 是食物链最长，D贮存的总能量最多的食物链是D E . C . 亠_传递效率按10%计算。 即D生物种群含有的总能量最多为7.1 x 109 - 10% - 10
10、% - 10%=7.1 x 1012kJ.求最少量时，食物链按最短、传递效率按20%计算例9在硅藻小甲壳动物小鱼大鱼食物链中，若大鱼增重1kg,至少需要小甲壳动物 kg【解析】据题意可知，能量传递效率应取20%，所以应为25例10下图表示某生态系统食物网的图解，若一种生物摄取两种下一营养级的生物，且它们被摄 食的生物量相等，则猫头鹰体重增加1kg，至少消耗A约为-20% - 2=6.25kg,2.5kgD 至少需要 C 为 2.5 - 20%=12.5kg,则(12.5+6.25 )kgC 至少需要 A 为 18.75-20%=93.75kg,则 A=(6.25+93.75)=100kg 已知
11、较低营养级的生物的能量求较高营养级生物的能量求量最多时，食物链按最短，传递效率按20%计算例11在某湖泊生态系统的一条食物链中，若生产者通过光合作用产生了 60mol的。2,则其所 固定的太阳能中，流入初级消费者体内的能量最多可达2A 1225kJB 2510kJC 2870kJD 5740kJ【解析】生产者通过光合作用产生了 60mol的0则制造的葡萄糖是10mol,即生产者固定的太阳2 ,能为10 x 2870kJ.计算流入初级消费者体内的能量最多为多少，应按传递效率最高计算，即10x 2870 x 20%=5740kJ求最少量时，食物链按最长，传递效率按最低10%计算例12右图为某生态系
12、统食物网简图，若E生物种群总能量为7.1X109KJ，B生物种群总能量 为2.3X108KJ,从理论上计算，A贮存的总能量最少为（）A 7.1X108KJB4.8X107 KJC 5.95X 107KJD2.3X107 KJ【解析】由图可知D为生产者，要使A获得的能量最少，则必须保证三个条件：一是能量来源途 径最少；二是能量传递效率最低(按10%计算)；三是食物链要最长。故从理论上讲，与A贮存的 总能量最少相关的食物链不可能是D A,也不可能是D-A、D-E-C-A同时存在，只能是D-E f C f A。为此，E的能量在传递给A的途径中，只有确保：E在传递给B时用去的能量最多；E的总能 量减去
13、传递给B的后再传给C时效率最低；C在传递给A时效率最低，结果才能使A获得的能量 最少。所以据此计算得A贮存的总能量最少为：(7.1X 109-2.3X 108 宁 10%)X10%X10%=4.8X107KJ三、综合应用类例13某海滩黄泥螺种群现存量为20001,正常情况下，每年该种群最多可增加3001,为充分利 用黄泥螺资源，又不影响可持续发展，理论上每年最多捕捞黄泥螺的量为A 3001B 16501C 15001D 不超过 3001【解析】根据题意，在在正常情况下黄泥螺每年最多可增加300t，为保证不影响可持续发展，又 充分利用资源，最多捕捞量应小于或等于最大增长量。例14某地区初级消费者
14、和次级消费者的总能量分别为W2，当下列哪种情况发生时，就可能 使生态系统发生破坏？12A W 10W B W 5 WC W V 10 WD W V 5 W1 2 1 2 1 2 1 2【解析】生态系统的能量传递效率为10%20%，即一般情况下上一营养级传递到下一营养级的能量 不超过自身同化量的20%，否则会影响上网的可持续发展，就会使生态系统的稳定性遭到破坏，A 选项 W/W V1/10； B 选项 W/W V1/5； C 选项 W/W 1/10； D 选项 W/W 1/52 1 2 1 2 1 2 1故选D例15在一个生态系统中，A种群有50个个体，B种群有500个个体，C种群有5000个个体，则 它们的食物链的关系是A A BCDBD CBAC C DBAD不能确定【解析】本题初看起来选B,但题目中只提供个体的数量，没有提供个体的大小或个体拥有的能量， 所以仅凭个体的数量无法判断能量的多少。故选D
