例析生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)中的有關(guān)計(jì)算規(guī)律

1、例析生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)中的有關(guān)計(jì)算規(guī)律長(zhǎng)沙市一中 楊型會(huì)生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)的計(jì)算是近幾年高考的熱點(diǎn)，考生常因缺乏系統(tǒng)總結(jié)和解法歸納而容易出錯(cuò)。下面就相關(guān)題型的規(guī)律及解法分析總結(jié)如下：一、涉及一條食物鏈的能量流動(dòng)計(jì)算1、 計(jì)算能量傳遞效率 例1.下表是對(duì)某水生生態(tài)系統(tǒng)營(yíng)養(yǎng)級(jí)和能量流動(dòng)情況的調(diào)查結(jié)果,表中A、B、C、D分別表示不同的營(yíng)養(yǎng)級(jí)，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：102千焦/m2/年P(guān)gPnRA15.92.813.1B870.7369.4501.3C0.90.30.6D14161.979.1E211

2、.520.1191.4 分析回答： （1）能量流動(dòng)是從A、B、C、D中的哪個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)開始的 ，為什么 。（2）該生態(tài)系統(tǒng)中能量從第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)傳遞到第四營(yíng)養(yǎng)級(jí)的效率是 。（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 ， 為什么 【解析】首先根據(jù)表格、題干分析，B營(yíng)養(yǎng)級(jí)固定的能量最多，故B為生產(chǎn)者，又因?yàn)镋為分解者，所以食物鏈為BDAC，再根據(jù)公式計(jì)算從第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)傳遞到第四營(yíng)養(yǎng)級(jí)的效率是0.9/15.9=5.7%。輸入的總能量即為生產(chǎn)者固定的總能量Pg(生產(chǎn)者)870.7，輸出的總能量所有生物呼吸消耗能量之和13.1+501.3+0.6+79.1+191.4=785.5；因?yàn)?70.778

3、5.5。所以生態(tài)系統(tǒng)輸入的總能量大于所有生物消耗能量之和?！敬鸢浮?1) B B營(yíng)養(yǎng)級(jí)含能量最多,B為生產(chǎn)者 (2) 5.7%。 (3)增加。該生態(tài)系統(tǒng)輸入的總能量大于所有生物消耗能量之和【規(guī)律】生態(tài)系統(tǒng)的總能量=生產(chǎn)者固定的全部太陽(yáng)能=第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)得同化量某一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)得同化量下一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)得同化量能量傳遞效率=特別注意：必須是兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的同化量作比。2、已知各營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量（或生物量），計(jì)算特定營(yíng)養(yǎng)級(jí)間能量的傳遞效率例2.在某生態(tài)系統(tǒng)中，1只2 kg的鷹要吃10 kg的小鳥，0.25 kg的小鳥要吃2 kg的昆蟲，而100 kg的昆蟲要吃1000 kg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

4、能量的話，那么，綠色植物到鷹的能量傳遞效率為（ ）A. 0.05% B. 0.5% C. 0.25% D. 0.025%【解析】根據(jù)題意，可根據(jù)食物鏈及能量傳遞效率的概念計(jì)算出各營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間的能量傳遞效率，即從綠色植物昆蟲小鳥鷹這一食物鏈中小鳥鷹的傳遞效率為2/10=0.2，昆蟲小鳥的傳遞效率為2/0.25=0.125，綠色植物昆蟲的傳遞效率為100/1000=0.1，因此綠色植物到鷹的能量傳遞效率為0.10.1250.2=0.0025，即0.25%。也可計(jì)算出綠色植物轉(zhuǎn)化為鷹的食物鏈中各營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物量。即：10kg的小鳥需要昆蟲的生物量=10（0.252）=80kg；80kg的昆蟲需要綠色植物

5、的生物量=80（1001000）=800kg。因此，從綠色植物昆蟲小鳥鷹的生物量依次為800kg80kg10kg2kg，則鷹轉(zhuǎn)化綠色植物的百分比為2/800100%=0.25%。答案：C【規(guī)律】如設(shè)ABCD食物鏈中，傳遞效率分別為a、b、c，若現(xiàn)有A營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物重為M，則能使D營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物增重的量=Mabc。3、在一條食物鏈內(nèi)，計(jì)算某一生物所獲得的最多（最少）的能量例3.若某生態(tài)系統(tǒng)固定的總能量為24000kJ，則該生態(tài)系統(tǒng)的第四營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物最多能獲得的能量是（ ）A. 24kJ B. 192kJ C.96kJ D. 960kJ【解析】據(jù)題意，生態(tài)系統(tǒng)固定的總能量是生態(tài)系統(tǒng)中生產(chǎn)者（第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)）所固

6、定的能量，即24000kJ，當(dāng)能量的傳遞效率為20%時(shí)，每一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)從前一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)獲得的能量是最多的。因而第四營(yíng)養(yǎng)級(jí)所獲得能量的最大值為：2400020%20%20%=192kJ。答案：D。例4.在一條有5個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的食物鏈中，若第五營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物體重增加1 kg，理論上至少要消耗第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物量為（ ）A. 25 kg B. 125 kg C. 625 kg D. 3125 kg【解析】據(jù)題意，要計(jì)算消耗的第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物量，應(yīng)按照能量傳遞的最大效率20%計(jì)算。設(shè)需消耗第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物量為X kg，則X=1(20%)4=625 kg。答案：C。【規(guī)律】求“最多”則按“最高”值20流動(dòng)求“最少”

7、則按“最低”值10流動(dòng)求“最多”則按“最高”值10流動(dòng)求“最少”則按“最低”值20流動(dòng)（未知）較高營(yíng)養(yǎng)級(jí)（已知）（已知）較低營(yíng)養(yǎng)級(jí)（未知）二、涉及多條食物鏈的能量流動(dòng)計(jì)算1、在能量分配比例已知且能量傳遞效率也已知時(shí)的能量計(jì)算例5.由于“赤潮”的影響，一條4kg重的雜食性海洋魚死亡，假如該雜食性的食物有1/2來(lái)自植物，1/4來(lái)自草食魚類，1/4來(lái)自以草食魚類為食的小型肉食魚類，按能量流動(dòng)效率20%計(jì)算，該雜食性魚從出生到死亡，共需海洋植物 ( )A.120kg B.160kg C.60kg D.100kg【解析】根據(jù)題干，可繪出食物網(wǎng)如下：植物草食魚類雜食性海洋魚小型肉食魚類因此共需海洋植物為4

8、1/2541/45541/4555=160kg。答案：B。【規(guī)律】在能量分配比例已知時(shí)，直接根據(jù)已知的能量傳遞效率按實(shí)際的食物鏈條數(shù)計(jì)算。2、在能量分配比例已知但能量傳遞效率未知時(shí)的能量計(jì)算例6.右圖食物網(wǎng)中，在能量傳遞效率為10%20%時(shí)，假設(shè)每個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物從前一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的不同生物處獲得的能量相等。則人的體重每增加1 kg，至少需要消耗水藻 kg?！窘馕觥坑深}意知：人從大魚和小魚處獲得的能量是相等的，小魚從蝦和水藻處獲得的能量是相等的，而且，題中“至少”需要多少，應(yīng)按能量傳遞的最大效率計(jì)算。計(jì)算方法如下：在“小魚大魚人”的傳遞途徑中，大魚的生物量至少為0.520%2.5kg，小魚的生物量至少

9、為2.520%12.5kg；在“小魚人”的傳遞途徑中，小魚的生物量至少是0.520%2.5kg。因此，小魚的生物量總量至少為12.5+2.5=15kg。同理：在“水藻水蚤蝦小魚”的傳遞過(guò)程中，水藻的生物量至少是15220%20%20%937.5kg；在“水藻小魚”的傳遞過(guò)程中，水藻的生物量至少是15220%37.5kg。因此，水藻的生物量總量至少為937.5+37.5=975kg。答案：975?！疽?guī)律】對(duì)于食物網(wǎng)中能量流動(dòng)的計(jì)算，先應(yīng)根據(jù)題意寫出相應(yīng)的食物鏈并確定各營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間的傳遞效率，按照從不同食物鏈獲得的比例分別進(jìn)行計(jì)算，再將各條食物鏈中的值相加即可。3、在能量分配比例未知時(shí)計(jì)算某一生物獲得的最多（或最少）的能量。例7.如右圖食物網(wǎng)中，若人的體重增加1kg，最少消耗水藻 kg，最多消耗水藻 kg 【解析】本題中，最短食物鏈為水蚤小魚人，傳遞效率按20計(jì)算。設(shè)最少消耗水藻為x，則x20201，所以x=25.要求最多消耗就要選擇水藻水蚤蝦小魚大魚人，傳遞率按10計(jì)