2020高中生物 第4章 微专题突破5 能量流动的相关计算学案 苏教版必修33页

(五)能量流动的相关计算

1．设食物链A→B→C→D，分情况讨论如下：已知D营养级的能量M，则至少需要A营养级的能量＝M÷(20%)3；最多需要A营养级的能量＝M÷(10%)3。
已知A营养级的能量N，则D营养级获得的最多能量＝N×(20%)3；最少能量＝N×(10%)3。
2．在食物网中分析如确定生物量变化的“最多”或“最少”时，还应遵循以下原则：
(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，生态系统消耗的能量越少，如已知D营养级的能量M，计算至少需要A营养级的能量时，应取最短食物链A→D，并以20%的效率进行传递，即等于M÷20%；计算最多需要A营养级的能量时，应取最长的食物链A→B→C→D，并以10%的效率进行传递，即等于M÷(10%)3。
3．如果是在食物网中，同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相等，则按照各单独的食物链进行计算后合并。

1．有一食物网如下图所示。如果能量传递效率为10%，各条食物链传递到庚的能量相等，则庚增加1 kJ的能量，丙最少含多少能量(  )

A．550 kJ    B．500 kJ
C．400 kJ D．100 kJ
A [设丙的能量为x，根据题意，经丙→丁→己→庚传递到庚的能量为0.5 kJ，则需要丙0.5÷(10%)3＝500(kJ)，经丙→戍→庚传递到庚的能量为0.5 kJ，则需要丙0.5÷(10%)2＝50(kJ)，即丙最少含有500＋50＝550(kJ)的能量。]
2．在如图所示的食物网中，假如猫头鹰的食物有2/5来自兔子，2/5来自鼠，1/5来自蛇。那么猫头鹰的体重若增加10 g，最少需要消耗植物(  )
【导学号：85732182】

A．300 g B．450 g
C．900 g D．1 800 g
B [先将食物网拆分成3条食物链：①植物→兔→猫头鹰；②植物→鼠→猫头鹰；③植物→鼠→蛇→猫头鹰。根据猫头鹰的食物比例可知，增加的10 g体重中4 g来自①、4 g来自②、2 g来自③，计算最少消耗植物量，则按照能量最大传递效率20%计算，则①需要消耗植物量为：4×5×5＝100，②需要消耗植物量为：4×5×5＝100，③需要消耗植物量为：2×5×5×5＝250。总共消耗植物为450 g。]
3．在如图食物网中，a表示动物性食物所占比例，若要使鸟体重增加x，至少需要生产者的量为y，那么x与y的关系可表示为(  )

A．y＝90ax＋10x    B．y＝25ax＋5x
C．y＝20ax＋5x D．y＝100ax＋10x
C [已知鸟的增重为x，求至少需要生产者的量y，应选择最大传递率20%，又知动物性食物所占比例为a，可列出：ax÷20%÷20%＋(1－a)x÷20%＝y，整理后得：y＝20ax＋5x，故选C。]
4．某生态系统中存在如图所示的食物网，如将C的食物比例由A∶B＝1∶1调整为2∶1，能量传递效率按10%计算，该生态系统的承载量是原来的(  )

A．1.875倍    B．1.273倍
C．1.375倍 D．0.575倍
C [解题时应该从C出发，当食物比例A∶B为1∶1时，C的能量为x，需要的A为x÷10%＋x÷10%÷10%＝55x。当食物比例A∶B为2∶1时，C的能量为y，需要的A为y÷10%＋y÷10%÷10%＝40y。由于两种情况下，生产者的数量是一定的，所以55x＝40y，则y＝1.375x。]
5．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。试回答下列有关问题[单位：103kJ/(m2·y)]：

(1)图中①代表的生理过程是________，图中②代表的能量主要以________形式贮存。
(2)该生态系统中生产者固定的总能量是________kJ/(m2·y)。
(3)能量从该生态系统的第二营养级到第三营养级传递的效率为________。
(4)试分析图中植食动物、肉食动物和顶位肉食动物随营养级的升高需要的有机物输入越来越多的原因：____________________。
[解析] (1)据图分析，①表示呼吸作用，②表示贮存在有机物中的能量。(2)该生态系统中肉食动物从植食动物同化的能量为：0.25＋0.05＋5.1＋2.1－5.0＝2.5[103kJ/(m2·y)]，植食动物从生产者同化的能量为2.5＋4＋9＋0.5－2＝14[103kJ/(m2·y)]，该生态系统中生产者固定的总能量为23＋70＋3＋14＝110[103kJ/(m2·y)]＝1.1×105 kJ/(m2·y)。(3)根据(2)的分析可知，能量从该生态系统的第二营养级到第三营养级传递的效率为[(2.1＋5.1＋0.25＋0.05－5)÷(4＋9＋0.5＋2.5)]×100%≈15.6%。(4)由于能量流动逐级递减以及为了维持各营养级较高的输出量，所以图中植食动物、肉食动物和顶位肉食动物随营养级的升高需要的有机物输入越来越多。
[答案] (1)呼吸作用 (有机物中)稳定的化学能 (2)1.1×105 (3)15.6% (4)能量流动逐级递减以及维持各营养级较高的输出量
3