能量流動(dòng)的計(jì)算

1、生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)計(jì)算的幾種題型能量流動(dòng)的知識(shí)，是高中生物教材中為數(shù)不多的幾個(gè)D級(jí)知識(shí)點(diǎn)之一，由于一般情況下能量在兩個(gè)相鄰營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間的傳遞效率是10%20%。故在能量流動(dòng)的相關(guān)問(wèn)題中，若題干中未做具體說(shuō)明，則一般認(rèn)為能量傳遞的最低效率為10%，最高效率為20%。所以，在已知較高營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物的能量求消耗較低營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物的能量時(shí)，若求“最多”值，則說(shuō)明較低營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物的能量按“最低”效率傳遞，若求“最（至）少”值，則說(shuō)明較低營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物的能量按“最高”效率傳遞。反之，已知較低營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物的能量求傳遞給較高營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物的能量時(shí)，若求“最多”值，則說(shuō)明較低營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物的能量按“最高”效率傳遞，若求“最少”值，則說(shuō)明

2、較低營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物的能量按“最低”效率傳遞。這一關(guān)系可用下圖來(lái)表示。關(guān)于能量流動(dòng)的計(jì)算問(wèn)題，是一種重要的題型。常見(jiàn)的計(jì)算題型大致可分為如下幾種：1. 根據(jù)能量流動(dòng)效率直接計(jì)算例1 某生態(tài)系統(tǒng)中初級(jí)消費(fèi)者和次級(jí)消費(fèi)者的總能量分別是W1和W2，當(dāng)下列哪種情況發(fā)生時(shí)，最有可能使生態(tài)平衡遭到破壞（ ）A. B. C. D. 例2 有5個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的一條食物鏈，若第五營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物體重增加1kg，理論上至少要消耗第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物（ ）A. 25kg B. 125kg C. 625kg D. 3125kg2. 根據(jù)隱含的能量流動(dòng)數(shù)量關(guān)系進(jìn)行計(jì)算例3 在某生態(tài)系統(tǒng)中，已知1只2kg的鷹要吃10kg的小鳥(niǎo)，0.25kg

3、的小鳥(niǎo)要吃2kg的昆蟲(chóng)，而100kg的昆蟲(chóng)要吃1000kg的綠色植物。若各營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物所攝入的食物全轉(zhuǎn)化成能量的話，那么，這只鷹轉(zhuǎn)化綠色植物的百分比應(yīng)為（ ）A. 0.05% B. 0.5% C. 0.25% D. 0.025%3. 根據(jù)規(guī)定的能量流動(dòng)效率計(jì)算例4 有一食物網(wǎng)如右圖所示。假如貓頭鷹的食物2/5來(lái)自兔子，2/5來(lái)自老鼠，其余來(lái)自蛇，那么貓頭鷹要增加20g體重，最多消耗植物多少克？ 圖1 例5 在如右圖2所示的食物網(wǎng)中，已知各營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間的能量轉(zhuǎn)化效率為10%，若一種生物攝食兩種上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物時(shí)，兩種被攝食的生物量相等，則丁每增加10千克生物量，需消耗生產(chǎn)者多少千克？圖2例6. 已知

4、某營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物同化的能量為1000kJ，其中95%通過(guò)呼吸作用以熱能的形式散失，則其下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物獲得的能量最多為（ ）A. 200kJB. 40kJC. 50kJD. 10kJ4. 根據(jù)變化的能量流動(dòng)效率計(jì)算圖3例7 已知在如下圖3所示的食物網(wǎng)中，C生物同化的總能量為a，其中A生物直接供給C生物的比例為x，則按最低的能量傳遞效率計(jì)算，需要A生物的總能量（y）與x的函數(shù)關(guān)系式為_(kāi)。 5. 根據(jù)特定的能量流動(dòng)要求計(jì)算例8 下圖為某生態(tài)系統(tǒng)食物網(wǎng)簡(jiǎn)圖，若E生物種群總能量為，B生物種群總能量為，從理論上計(jì)算，A貯存的總能量最少為（ ）A. B. C. D. 例9如右圖所示某生態(tài)系統(tǒng)的食物網(wǎng)，請(qǐng)回答：若

5、該生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)效率平均為10%，同一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的每種生物獲得的能量是均等的，第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的同化能量為，則鷹最終獲得的能量是_。例10右圖是某生態(tài)系統(tǒng)中食物網(wǎng)簡(jiǎn)圖。圖中甲-庚代表各種不同的生物。已知各營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間的能量轉(zhuǎn)化效率均為10%，若一種生物攝食兩種下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物，且它們被攝食的生物量相等，則丁每增加10千克生物量，需消耗生產(chǎn)者_(dá)千克。6、能量值的幾種不同表示方式及相關(guān)計(jì)算 “能量值”除了用“焦耳”等能量單位表示外，在許多生物資料中，其還可用生物量、數(shù)量、面積、體積單位等形式來(lái)表示，因而使能量流動(dòng)關(guān)系有了更加豐富的內(nèi)涵，但是不管用何種單位形式表示，通常情況下能量的傳遞效率都遵循“10%20

6、%”的規(guī)律，下面結(jié)合一些例子分別加以闡述。（1） 能量（單位）表示法及計(jì)算1.1 以生物體同化量的總量為特征的計(jì)算（如例8）1.2 以ATP為特征的計(jì)算例11：在能量金字塔中，如果生產(chǎn)者在光合作用過(guò)程中產(chǎn)生240mol的氧氣，其全部用于初級(jí)消費(fèi)者分解血糖，則其釋放并貯存在ATP中的能量最多有（ ）可被三級(jí)消費(fèi)者捕獲？A. B. C. D. （2）生物量（質(zhì)量單位）表示法及計(jì)算例12：如果一個(gè)人食物有1/2來(lái)自綠色植物，1/4來(lái)自小型肉食動(dòng)物，1/4來(lái)自羊肉，假如傳遞效率為10%，那么該人每增加1千克體重，約消耗植物（ ）A. 10千克B. 28千克C. 100千克D. 280千克（3）數(shù)量（生

7、物體數(shù)目）表示法及計(jì)算例13：在一片草原上，假如一年中，至少有70000只昆蟲(chóng)生活才可養(yǎng)活一只食蟲(chóng)鳥(niǎo)，而食蟲(chóng)鳥(niǎo)若按10%的能量傳遞率將能量傳給鷹，則理論上每年大約需要3000只食蟲(chóng)鳥(niǎo)才能維持一只鷹的生存，那么如果鷹只靠捕食食蟲(chóng)鳥(niǎo)來(lái)生活，則每年至少需要（ ）只昆蟲(chóng)才能保證一只鷹的生存？A. B. C. D. 無(wú)法統(tǒng)計(jì)（4）面積（單位）表示法及計(jì)算 例14. 在“棉花棉蚜食蚜蠅瓢蟲(chóng)麻雀鷹”這條食物鏈中，如果食蚜蠅要有5m2的生活空間才能滿足自身的能量需求，則一只鷹的生活空間至少是（ ）A. B. C. D. （5）體積（單位）表示法及計(jì)算例15：具有三個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量金字塔，最上層的體積是最下層的（

8、 ）A. 10%20%B. 1%4%C. 0.1%1%D. 1%10%生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)計(jì)算的幾種題型（答題頁(yè)）姓名 班別 學(xué)號(hào) 123456789101112131415生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)計(jì)算的幾種題型 參考答案例1：D。解析：一般情況下，生態(tài)系統(tǒng)的能量在兩個(gè)相鄰營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間傳遞效率大約是10%20%。小于或等于20%則不會(huì)導(dǎo)致其穩(wěn)定性的破壞，而大于20%則有可能引起某些營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物量的大起大落或生態(tài)環(huán)境的改變，導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)抵抗力穩(wěn)定性被破壞。縱觀本題的四個(gè)選項(xiàng)，A選項(xiàng)反映的能量傳遞效率小于10%，B選項(xiàng)反映的能量傳遞效率小于20%，C選項(xiàng)反映的能量傳遞效率大于10%（但不一定大于20%），只有

9、D選項(xiàng)反映的能量傳遞效率大于20%。例2、C 例3、C 例4、5600g。(補(bǔ)充條件：其中2/5的食物來(lái)自于鼠。) 例5、3250kg。例6、 C。解析：本題具有較大的迷惑性，極易錯(cuò)選A項(xiàng)。由于該營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量95%通過(guò)呼吸作用以熱能的形式散失，故積累的能量只有5%，因而其最多也只有5%（即5%×100050kJ）的能量傳遞給下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)。例7、y=100a-90ax。 例8、B。解析：由圖可知D為生產(chǎn)者，要使A獲得的能量最少，則必須保證三個(gè)條件，即：一是能量來(lái)源途徑最少；二是能量傳遞效率最低（按10%算）；三是食物鏈要最長(zhǎng)。故從理論上講，與A貯存的總能量最少相關(guān)的食物鏈不可能是DA，也

10、不可能是DA、DECA同時(shí)存在，只能是DECA。為此，E的能量在傳遞給A的途徑中，只有確保：E在傳遞給B時(shí)用去的能量最多；E的總能量減去傳遞給B的后再傳給C時(shí)效率最低；C在傳遞給A時(shí)效率最低，結(jié)果才能使A獲得的能量最少。所以據(jù)此計(jì)算得A貯存的總能量最少為例9、6.05×104KJ。 例10、3250kg。 例11：C。解析：依據(jù)有氧呼吸反應(yīng)式，可知240mol的氧氣能分解40mol的葡萄糖，又由于每摩爾葡萄糖徹底氧化分解產(chǎn)生的能量有1161kJ轉(zhuǎn)移到ATP中，故初級(jí)消費(fèi)者產(chǎn)生的ATP中的能量最多有“”被三級(jí)消費(fèi)者捕獲。 例12：D。解析：解答本題時(shí)，首先應(yīng)畫(huà)出食物網(wǎng)，然后依據(jù)食物網(wǎng)和

11、題干信息來(lái)解答。通過(guò)“植物人”這條鏈計(jì)算出消耗植物的量為0.5÷10%5千克；通過(guò)“植物植食動(dòng)物小型肉食動(dòng)物人”這條鏈計(jì)算出消耗植物的量為0.25÷10%÷10%÷10%250千克；通過(guò)“植物羊人”這條鏈計(jì)算出植物的量為0.25÷10%÷10%25千克。故要消耗植物的總量為280千克。例13：C。解析：生物體的數(shù)量通常能夠反映出生物體能量的多少，一般情況下其間成正相關(guān)，故?？捎蒙矬w的數(shù)量來(lái)表示能量的多少。由題意可知，昆蟲(chóng)與食蟲(chóng)鳥(niǎo)之間、食蟲(chóng)鳥(niǎo)與鷹之間的能量傳遞效率只有保證為20%，才能實(shí)現(xiàn)“至少”維持一只鷹生存所需的能量供應(yīng)。故維持一只鷹生存至少需要食蟲(chóng)鳥(niǎo)1500只，由此可計(jì)算出維持一只鷹生存至少需要昆蟲(chóng)的量為1500×700001.05×108只。答案選C項(xiàng)。例14.D。解析：本題以生物的生活范圍來(lái)反映所具能量的大小。由題意可知鷹處于最高