生物一轮复习 专题9 生物与环境 素养培优讲座9 与能量流动相关的计算教学案

专题9 生物与环境

与能量流动相关的计算

[热考解读]

在解决有关能量传递的计算问题时，首先要确定相关的食物链，理清生物在营养级上的差别，能量传递效率为约10%，解题时注意题目中是否有“最多”“最少”“至少”等特殊的字眼。

(1)能量传递效率的相关“最值”计算

①食物链越短，最高营养级获得的能量越多。

②生物间的取食关系越简单，生态系统的能量流动过程中消耗的能量越少。具体计算方法如下：

知低营养级求高营养级

知高营养级求低营养级

获能量最多选最短食物链按

×10%计算

需能量

最多

选最长食物链按

÷10%计算

获能量最少选最长食物链按

×10%计算

需能量

最少

选最短食物链按

÷10%计算

①已确定营养级间能量传递效率的，不能按10%计算，而需按具体数值计算。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多种生物获得能量，且各途径所获得的生物量比例确定，则按照各单独的食物链进行计算后合并。

(3)具有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%。

[题组冲关]

1．(最值类)下图所示的食物网中，若人的体重增加1 kg，最少消耗水藻________kg，最多消耗水藻________kg。

解析：能量在相邻两个营养级间的传递效率约是10%。求最少消耗水藻时，选最短的食

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物链，如水藻→小鱼→人，传递效率按10%计算，设最少消耗水藻为x，则x×10%×10%＝1 kg，x＝100 kg；求最多消耗水藻时，选最长的食物链，如水藻→水蚤→虾→小鱼→大鱼→人，传递效率按10%计算，设最多消耗水藻为y，则y×10%×10%×10%×10%×10%＝1 kg，y＝100 000 kg。

答案：100 100 000

2.(定值类)如图所示的食物网中，戊的食物有1/2来自乙，1/4来

自丙，1/4来自丁，且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%。若戊体重增加20 g，需要消耗植

物( )

A．1 125 g B．1 600 g

C．2 000 g D．6 500 g

解析：选C。甲为生产者，戊共有以下食物链：①甲→乙→戊，戊增加20 g×(1/2)＝10 g，需要乙10×5＝50 g，需要甲50×10＝500 g；②甲→丙→戊，戊增加20 g×(1/4)＝5 g，需要丙5×5＝25 g，需要甲25×10＝250 g；③甲→丙→丁→戊，戊增加20 g×(1/4)＝5 g，需要丁5×5＝25 g，需要丙25×5＝125 g，需要甲125×10＝1 250 g，故共需要甲500＋250＋1 250＝2 000 g。

3．(人工能量输入类)如图是某人工鱼塘生态系统能量流动过程中部分环节涉及的能量值[单位为103 kJ/(m2·a)]，下列说法错误的是( )

A．图中A代表的生理过程是呼吸作用

B．第二营养级到第三营养级的能量传递效率约为15.6%

C．该生态系统中生产者固定的总能量是9.6×104 kJ/(m2·a)

D．捕食关系一般不可逆转，所以能量流动具有单向性

解析：选C。每一营养级的能量去向包括流向下一营养级、被分解者分解和呼吸作用中以热能形式散失及未被利用四个途径。因此，图中A代表的是各种生物的呼吸作用。肉食性动物从植食性动物获得的且同化的能量＝5.1＋2.1＋0.25＋0.05－5＝2.5×103kJ/(m2·a)，植食性动物的同化量＝2.5＋4＋9＋0.5＝16×103 kJ/(m2·a)，传递效率＝2.5/16×100%＝15.625%。该生态系统中能量的来源有两个，生产者固定的能量和有机物输入，生产者固定的总能量＝9.6×104kJ/(m2·a)＋流入植食性动物的能量。食物链是以食物关系形成的联系，捕食关系的单向性决定了能量流动的单向性。

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