高考生物三輪沖刺核心考點(diǎn)透析專題09能量流動的相關(guān)計(jì)算（原卷版）

專題09能量流動的相關(guān)計(jì)算食物鏈中能量的“最值”計(jì)算設(shè)食物鏈A→B→C→D，分情況討論(如下表)：能量傳遞效率未知時(shí)(按20%即1/5、10%即1/10計(jì)算)已知問題思路求解由D“逆推”A(D凈增重M)用“除法”至少需要A的量Yeq\f(M,（\f(1,5)）3)＝Y(jié)最多需要A的量Yeq\f(M,（\f(1,10)）3)＝Y(jié)由A“順推”D(A凈增重N)用“乘法”D最多增重的量YN(1/5)3＝Y(jié)D至少增重的量YN(1/10)3＝Y(jié)已確定營養(yǎng)級間能量傳遞效率的，不能按“最值”法計(jì)算。例如，能量傳遞效率分別為a%、b%、c%，若A的能量為M，則D獲得的能量為M×a%×b%×c%。在食物網(wǎng)中分析在解決有關(guān)能量傳遞的計(jì)算問題時(shí)，需要確定相關(guān)的食物鏈，能量傳遞效率約為10%～20%，一般從兩個方面考慮：利用“拼圖法”巧解能量流動輸入第一營養(yǎng)級的能量(W1)即生產(chǎn)者的同化量被分為兩部分：一部分在生產(chǎn)者的呼吸作用中以熱能的形式散失(A1)，一部分則用于生產(chǎn)者的生長、發(fā)育和繁殖。而后一部分能量中包括現(xiàn)存的植物體B1、流向分解者的C1、流向下一營養(yǎng)級的D1。第一營養(yǎng)級向第二營養(yǎng)級的能量傳遞效率＝(D1/W1)×100%，第二營養(yǎng)級向第三營養(yǎng)級的能量傳遞效率＝(D2/D1)×100%。在具體計(jì)算時(shí)務(wù)必先澄清分流比例求解中應(yīng)“順推(用乘法)”還是“逆推(用除法)”，以為例。①若已知“植物同化量(A)”，并告知其“傳向動物與直接傳向人比例由1∶1調(diào)整為1∶2”，求解人最多增重變化(M)，計(jì)算時(shí)宜“順推(用乘法)”調(diào)整前：A·eq\f(1,2)·eq\f(1,5)＋A·eq\f(1,2)·(eq\f(1,5))2＝M1調(diào)整后：A·eq\f(2,3)·eq\f(1,5)＋A·eq\f(1,3)·(eq\f(1,5))2＝M2②若已知“人同化量(M)”并告知人的食物來源“素食、肉食由1∶1調(diào)整為2∶1”，求解最少需要植物量(A)，計(jì)算時(shí)應(yīng)“逆推(用除法)”調(diào)整前：eq\f(M·\f(1,2),\f(1,5))＋eq\f(M·\f(1,2),（\f(1,5)）2)＝A1調(diào)整后：eq\f(M·\f(2,3),\f(1,5))＋eq\f(M·\f(1,3),（\f(1,5)）2)＝A2【典例1】下圖所示的食物網(wǎng)中，若人的體重增加1kg，最少需消耗水藻________kg，最多消耗水藻________kg。審題指導(dǎo)能量在相鄰兩個營養(yǎng)級間的傳遞效率是10%～20%。求最少消耗水藻量時(shí)，選最短的食物鏈，即水藻→小魚→人，能量傳遞效率按20%計(jì)算，設(shè)最少消耗水藻為x，則x×20%×20%＝1kg，x＝25kg；求最多消耗水藻量時(shí)，選最長的食物鏈，即水藻→水蚤→蝦→小魚→大魚→人，能量傳遞效率按10%計(jì)算，設(shè)最多消耗水藻為y，則y×10%×10%×10%×10%×10%＝1kg，y＝100000kg。答案25100000【典例2】如圖是某人工魚塘生態(tài)系統(tǒng)能量流動過程中部分環(huán)節(jié)涉及的能量值(單位為103kJ·m－2·a－1)。頂位肉食動物從上一營養(yǎng)級獲得的能量為0.25，則肉食動物從上一營養(yǎng)級獲得的能量為________；能量從該生態(tài)系統(tǒng)的第二營養(yǎng)級到第三營養(yǎng)級的傳遞效率約為________。第一營養(yǎng)級到第二營養(yǎng)級的傳遞效率約為________。審題指導(dǎo)(1)因頂位肉食動物從上一營養(yǎng)級獲得的能量為0.25(103kJ·m－2·a－1)，流入肉食動物的總能量＝0.25＋0.05＋5.1＋2.1＝7.5(103kJ·m－2·a－1)，又因?yàn)橛袡C(jī)物輸入為5(103kJ·m－2·a－1)，則肉食動物從上一營養(yǎng)級獲得的能量為7.5－5＝2.5(103kJ·m－2·a－1)。(2)該生態(tài)系統(tǒng)的第二營養(yǎng)級(植食動物)的能量＝2.5＋0.5＋9＋4＝16(103kJ·m－2·a－1)，能量從該生態(tài)系統(tǒng)的第二營養(yǎng)級到第三營養(yǎng)級的傳遞效率＝2.5÷16×100%≈15.6%。(3)第一營養(yǎng)級流入到第二營養(yǎng)級的能量＝16－2＝14(103kJ·m－2·a－1)，第一營養(yǎng)級的能量＝14＋3＋70＋23＝110(103kJ·m－2·a－1)，則第一營養(yǎng)級到第二營養(yǎng)級的傳遞效率＝14÷110×100%≈12.7%。答案2.515.6%12.7%【典例3】(1)若人類獲取植物性食物與動物性食物的比例是1∶1，將此食物結(jié)構(gòu)改為4∶1，能量傳遞效率按10%計(jì)算，則調(diào)整后可供養(yǎng)的人口是前者的________倍。(2)若植物向動物及向人提供的能量比例由1∶1調(diào)整為1∶4，能量傳遞效率按10%計(jì)算，則調(diào)整后供養(yǎng)的人口是前者的________倍。審題指導(dǎo)(1)若人類獲取植物性食物與動物性食物的比例是1∶1，如下左圖，共需植物性食物的相對值為55；如果動物性食物與植物性食物的比例是1∶4，則共需植物性食物的相對值是28(如下右圖)。前者對食物的消耗量是后者的1.96倍，這也就說明后者可供養(yǎng)的人數(shù)是前者的1.96倍。(2)設(shè)植物能量為M，則調(diào)整前，人所得能量為：M×eq\f(1,2)×10%＋M×eq\f(1,2)×(10%)2＝eq\f(M,20)＋eq\f(M,200)＝eq\f(11M,200)，調(diào)整后人所得能量為M×eq\f(4,5)×10%＋M×eq\f(1,5)×(10%)2＝eq\f(2M,25)＋eq\f(M,500)＝eq\f(41M,500)，則調(diào)整后∶調(diào)整前為eq\f(41M,500)/eq\f(11M,200)≈1.49，即調(diào)整后供養(yǎng)的人口是調(diào)整前的1.49倍。答案(1)1.96(2)1.491.若某草原生態(tài)系統(tǒng)只存在下面的食物關(guān)系，嘗試完成問題。(1)假如貓頭鷹的食物有eq\f(2,5)來自兔，eq\f(2,5)來自鼠，eq\f(1,5)來自蛇，那么，貓頭鷹若要增加20g體重，最少需要消耗的植物為________。(2)假如植物有eq\f(2,5)被兔所食，有eq\f(3,5)被鼠所食；鼠有eq\f(2,3)直接被貓頭鷹捕食，有eq\f(1,3)被蛇捕食后流入貓頭鷹體內(nèi)。那么，貓頭鷹若要增加20g體重，最少需要消耗的植物為________。(精確到個位數(shù))解析(1)在生態(tài)系統(tǒng)中，能量傳遞效率為20%時(shí)，能量在流動過程中損失最小，可消耗最少的植物，為最高營養(yǎng)級提供最多的能量。因此，若計(jì)算使貓頭鷹增加20g體重至少消耗的植物質(zhì)量，則能量按20%傳遞。設(shè)貓頭鷹從不同食物鏈消耗的植物分別為a、b、c，可寫出：列方程式得：a×20%×20%＝20×2/5，b×20%×20%＝20×2/5，c×20%×20%×20%＝20×1/5。解得：a＝200(g)、b＝200(g)、c＝500(g)，a＋b＋c＝900(g)。(2)設(shè)貓頭鷹從三條食物鏈中獲得的能量依次為e、f、g，植物固定的總能量為h。根據(jù)題意，可繪圖如下：列方程式得：2h/5×20%×20%＝e，(3/5)×(2/3)h×20%×20%＝f，(3/5)×(1/3)h×20%×20%×20%＝g，e＋f＋g＝20g。解得：h≈595(g)。答案(1)900g(2)595g2.如圖為一食物網(wǎng)。若要使丙體重增加x，已知其食用的動物性食物(乙)所占比例為a，則至少需要的生產(chǎn)者(甲)的量為y，那么x與y的關(guān)系可表示為()A.y＝90ax＋10x B.y＝25ax＋5xC.y＝20ax＋5x D.y＝10ax＋10x解析由題干中的“至少”可知，應(yīng)該按最大傳遞效率20%計(jì)算，a表示動物性食物(乙)所占比例，則1－a表示直接從生產(chǎn)者(甲)獲得食物所占比例，故有(1－a)x÷20%＋ax÷20%÷20%＝y(tǒng)，即y＝20ax＋5x。答案C選擇題：1.某相對封閉的生態(tài)系統(tǒng)中除分解者外共有五個種群(每個種群只占一個營養(yǎng)級)，其能量調(diào)查如下表所示：種群甲乙丙丁戊同化量(102kJ/m2)750200.98500下列對該表數(shù)據(jù)作出的分析，正確的是()A．該生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)可表示為戊→乙→丙→甲→丁B．當(dāng)甲與丙無捕食關(guān)系時(shí)，每相鄰兩營養(yǎng)級之間能量的傳遞效率都相等C．該生態(tài)系統(tǒng)中甲的數(shù)量增加以后，會導(dǎo)致丙的數(shù)量減少，乙的數(shù)量增加D．去除甲和丁后，丙增多乙減少2.在能量金字塔中，生產(chǎn)者固定能量時(shí)產(chǎn)生了240molO2，若能量傳遞效率為10%～15%時(shí)，次級消費(fèi)者獲得的能量最多相當(dāng)于多少mol葡萄糖？()A.0.04B.0.4C.0.9D.0.093.某生態(tài)系統(tǒng)中存在下列食物網(wǎng)，若A固定的太陽能總量為M，則C獲得的能量范圍大約是()A.1/100·M～1/10·MB.1/250·M～1/25·MC.1/10000·M～1/25·MD.M～1000M4．下面為能量流經(jīng)某生態(tài)系統(tǒng)第二營養(yǎng)級的示意圖(單位J·cm－2·a－1)，據(jù)圖分析，有關(guān)說法正確的是()A．第二營養(yǎng)級用于生長、發(fā)育和繁殖的能量是100J·cm－2·a－1B．該生態(tài)系統(tǒng)第一營養(yǎng)級同化的能量至少為400J·cm－2·a－1C．能量由第二營養(yǎng)級到第三營養(yǎng)級的傳遞效率是20%D．該生態(tài)系統(tǒng)第三營養(yǎng)級同化的能量是15J·cm－2·a－15．下表是有機(jī)物從植物傳遞到植食性動物鱗翅目幼蟲過程中能量流動的情況，根據(jù)表中數(shù)據(jù)不能得出的結(jié)論是()項(xiàng)目被鱗翅目幼蟲吃掉的植物鱗翅目幼蟲糞便含有的能量鱗翅目幼蟲呼吸消耗的能量用于鱗翅目幼蟲生長的能量能量(J)419209.5146.662.9A.從植物流入鱗翅目幼蟲的能量是419JB．食物中的能量有約15%用于幼蟲自身的生長C．鱗翅目幼蟲從第一營養(yǎng)級獲取的能量有一部分在呼吸作用中以熱能的形式散失，因此能量在生態(tài)系統(tǒng)中的流動是不可循環(huán)的D．鱗翅目幼蟲攝入419J的能量，第一營養(yǎng)級至少需同化1047.5J的能量6．如圖所示的食物網(wǎng)中，戊的食物有1/2來自乙，1/4來自丙，1/4來自丁，且能量從生產(chǎn)者到消費(fèi)者的傳遞效率為10%，從消費(fèi)者到消費(fèi)者的能量傳遞效率為20%。若戊體重增加20g，需要消耗植物()A．1125gB．1600gC．2000gD．6500g7．下表是某生態(tài)系統(tǒng)中能量流動情況的調(diào)查結(jié)果，表中甲、乙、丙、丁、戊分別代表構(gòu)成該生態(tài)系統(tǒng)食物網(wǎng)的主要種群[表中數(shù)據(jù)單位：×102kJ/(m2·a)]。下列說法錯誤的是()種群同化固定的能量體內(nèi)儲存的能量呼吸消耗的能量甲16.744.5412.2乙7015.854.2丙930229701丁69.52049.5戊1.6740.41.274A.表中的丙為生產(chǎn)者B．表中的種群構(gòu)成2條食物鏈C．當(dāng)某種原因?qū)е乱掖罅繙p少時(shí)，戊的數(shù)量仍能保持相對穩(wěn)定D．第一營養(yǎng)級和第二營養(yǎng)級之間的能量傳遞效率約為18%8．如圖是某人工魚塘生態(tài)系統(tǒng)能量流動過程中部分環(huán)節(jié)涉及的能量值[單位為：103kJ/(m2·a)]。下列說法錯誤的是()A．圖中A代表的生理過程是細(xì)胞呼吸B．第二營養(yǎng)級到第三營養(yǎng)級的能量傳遞效率為15.625%C．該生態(tài)系統(tǒng)中生產(chǎn)者固定的總能量是9.6×104kJ/(m2·a)D．捕食關(guān)系一般不可逆轉(zhuǎn)，所以能量流動具有單向性9．圖甲表示某自然保護(hù)區(qū)的能量流動過程[單位：×103kJ/(m2·a)]，A、B、C、D代表不同類型的生物，每一營養(yǎng)級所同化的能量都被分為E1、E2兩部分；圖乙表示某一種野生動物的數(shù)量變化曲線。下列敘述正確的是()A．圖甲中C代表分解者，E1表示流入下一營養(yǎng)級的能量B．為了保證各營養(yǎng)級能量的需求，隨著營養(yǎng)級升高，人為輸入的有機(jī)物應(yīng)該增加，圖中第二營養(yǎng)級到第三營養(yǎng)級的能量傳遞效率約為16.7%C．圖乙ab段表示地震后該動物數(shù)量驟減，決定其數(shù)量變化的主要因素是出生率和死亡率D．為了保護(hù)該物種不至于被滅絕，在b點(diǎn)應(yīng)采取就地保護(hù)措施，為其提供最后的生存機(jī)會10.某生態(tài)系統(tǒng)中存在如圖所示的食物網(wǎng)，如將丙的食物比例由甲∶乙＝1∶1調(diào)整為2∶1，能量傳遞效率按10%計(jì)算，該生態(tài)系統(tǒng)能承載丙的數(shù)量是原來的()A.1.375倍B.1.875倍C.1.273倍 D.0.575倍11.在右圖所示的食物網(wǎng)中，已知各營養(yǎng)級之間的能量傳遞效率為10%，若一種生物攝食兩種上一營養(yǎng)級的生物時(shí)，兩種被攝食的生物量相等，則丁每增加10kg生物量，需消耗生產(chǎn)者多少千克？()A.250B.500C.2500D.325012．如圖是某人工魚塘生態(tài)系統(tǒng)能量流動過程中部分環(huán)節(jié)涉及的能量值[單位為103kJ/(m2·a)]，下列說法錯誤的是()A．圖中A代表的生理過程是呼吸作用B．第二營養(yǎng)級到第三營養(yǎng)級的能量傳遞效率約為15.6%C．該生態(tài)系統(tǒng)中生產(chǎn)者固定的總能量是9.6×104kJ/(m2·a)D．捕食關(guān)系一般不可逆轉(zhuǎn)，所以能量流動具有單向性二、非選擇題13．－1)。頂位肉食動物從上一營養(yǎng)級獲得的能量為0.25，則肉食動物從上一營養(yǎng)級獲得的能量為________；能量從該生態(tài)系統(tǒng)的第二營養(yǎng)級到第三營養(yǎng)級的傳遞效率約為________。第一營養(yǎng)級到第二營養(yǎng)級的傳遞效率約為________。14.下表是對某水生生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)級和能量流動情況的調(diào)查結(jié)果，表中A、B、C、D分別表示不同的營養(yǎng)級，E為分解者。Pg表示生物同化作用固定能量的總量，Pn表示生物體貯存的能量(Pn＝Pg－R)，R表示生物呼吸消耗的能量。單位：102kJ/(m2·a)PgPnRA15.92.813.1B870.7369.4501.3C0.90.30.6D14161.979.1E211.520.1191.4回答下列問題：(1)能量流動是從A、B、C、D中的哪個營養(yǎng)級開始的__________。判斷依據(jù)是____________________________________________。(2)該生態(tài)系統(tǒng)中能量從第三營養(yǎng)級傳遞到第四營養(yǎng)級的效率約為__________。(3)從能量輸入和輸出角度看，該生態(tài)系統(tǒng)的總能量是否增加？__________(填“是”或“否”)，原因是________________________________________________________________。15.如圖是以種植玉米為主的某農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)整個生長季節(jié)能量流動示意圖，數(shù)值單位為kJ/cm2，輸入該農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的總能量________(填“小于”“等于”或“大于”)玉米固定的太陽能總量。已知圖中生產(chǎn)者同化的能量有160kJ/cm2未被利用，由此可知，生產(chǎn)者用于生長、發(fā)育和繁殖的能量有__________kJ/cm2，由初級消費(fèi)者到次級消費(fèi)者的能量傳遞效率為________。16.下圖所示的食物網(wǎng)中，若人的體重增加1kg，最少需消耗水藻________kg，最多消耗水藻________kg。17．圖甲是某生態(tài)農(nóng)業(yè)的結(jié)構(gòu)模式圖，圖乙表示能量流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)某一營養(yǎng)級的變化示意圖，其中a～g表示能量值。據(jù)圖回答下列問題：(1)圖甲中的________是生態(tài)系統(tǒng)的基石，從生態(tài)學(xué)角度分析，人們建立圖示的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的最大優(yōu)點(diǎn)是_____________________________________________________________。(2)一般地說，農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的__________穩(wěn)定性較低，若此生態(tài)系統(tǒng)遭到酸雨危害，首先受到影響的是____________，從而影響生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。(3)沼氣池中的微生物在生態(tài)系統(tǒng)中的成分屬于________。(4)若圖乙中A表示某食物網(wǎng)中第二營養(yǎng)級所攝入的全部能量，則B表示________________；C表示_______________________________________________________；F表示_________________________________________________________________________。圖乙中的a＝_______________________________________________(填能量值的符號)。18．某草原生態(tài)系統(tǒng)中的食物鏈如圖甲所示，部分能量去向統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如圖乙所示單位是kJ/(m2·a)，回答下列問題：甲草食草昆蟲固定的太陽能攝入量同化量呼吸散失量流入下一營養(yǎng)級4.8×1046.8×1033.6×1032.0×1030.9×103乙(1)圖甲種間關(guān)系中同時(shí)具有捕食和競爭關(guān)系的生物是____________。(2)若圖中蜘蛛種群數(shù)量大量減少，則蛇的種群數(shù)量會________。(3)從長遠(yuǎn)的能量去向來看，據(jù)圖乙推算，食草昆蟲用于生長、發(fā)育、繁殖的能量為______________kJ/