能量流动的计算

生态系统中能量流动计算的几种题型能量流动的知识，是高中生物教材中为数不多的几个D级知识点之一，由于一般情况下能量在两个相邻营养级之间的传递效率是10%~20%。故在能量流动的相关问题中，若题干中未做具体说明，则一般认为能量传递的最低效率为10%，最高效率为20%。所以，在已知较高营养级生物的能量求消耗较低营养级生物的能量时，若求“最多”值，则说明较低营养级生物的能量按“最低”效率传递，若求“最（至）少”值，则说明较低营养级生物的能量按“最高”效率传递。反之，已知较低营养级生物的能量求传递给较高营养级生物的能量时，若求“最多”值，则说明较低营养级生物的能量按“最高”效率传递，若求“最少”值，则说明较低营养级生物的能量按“最低”效率传递。这一关系可用下图来表示。（已知）％流动“最高”值②求“最少”则能量按％流动“最低”值①求“最多”则能量按（未知）较高营养级较低营养级（未知）％流动“最低”值②求“最少”则能量按％流动“最高”值①求“最多”则能量按（已知）20101020关于能量流动的计算问题，是一种重要的题型。常见的计算题型大致可分为如下几种：1.根据能量流动效率直接计算例1某生态系统中初级消费者和次级消费者的总能量分别是W1和W2，当下列哪种情况发生时，最有可能使生态平衡遭到破坏（）A.2110WWB.215WWC.2110WWD.215WW例2有5个营养级的一条食物链，若第五营养级的生物体重增加1kg，理论上至少要消耗第一营养级的生物（）A.25kgB.125kgC.625kgD.3125kg2.根据隐含的能量流动数量关系进行计算例3在某生态系统中，已知1只2kg的鹰要吃10kg的小鸟，0.25kg的小鸟要吃2kg的昆虫，而100kg的昆虫要吃1000kg的绿色植物。若各营养级生物所摄入的食物全转化成能量的话，那么，这只鹰转化绿色植物的百分比应为（）A.0.05%B.0.5%C.0.25%D.0.025%3.根据规定的能量流动效率计算例4有一食物网如右图所示。假如猫头鹰的食物2/5来自兔子，2/5来自老鼠，其余来自蛇，那么猫头鹰要增加20g体重，最多消耗植物多少克？图1例5在如右图2所示的食物网中，已知各营养级之间的能量转化效率为10%，若一种生物摄食两种上一营养级的生物时，两种被摄食的生物量相等，则丁每增加10千克生物量，需消耗生产者多少千克？例6.已知某营养级生物同化的能量为1000kJ，其中95%通过呼吸作用以热能的形式散失，则其下一营养级生物获得的能量最多为（）A.200kJB.40kJC.50kJD.10kJ4.根据变化的能量流动效率计算例7已知在如下图3所示的食物网中，C生物同化的总能量为a，其中A生物直接供给C生物的比例为x，则按最低的能量传递效率计算，需要A生物的总能量（y）与x的函数关系式为____________。5.根据特定的能量流动要求计算例8下图为某生态系统食物网简图，若E生物种群总能量为kJ107.19，B生物种群总能量为kJ103.28，从理论上计算，A贮存的总能量最少为（）A.kJ101.78B.kJ108.47C.kJ1095.57D.kJ103.27例9．如右图所示某生态系统的食物网，请回答：若该生态系统的能量流动效率平均为10%，同一营养级的每种生物获得的能量是均等的，第一营养级的同化能量为KJ7102，则鹰最终获得的能量是________。例10．右图是某生态系统中食物网简图。图中甲---庚代表各种不同的生物。已知各营养级之间的能量转化效率均为10%，若一种生物摄食两种下一营养级的生物，且它们被摄食的生物量相等，则丁每增加10千克生物量，需消耗生产者__千克。6、能量值的几种不同表示方式及相关计算“能量值”除了用“焦耳”等能量单位表示外，在许多生物资料中，其还可用生物量、数量、面积、体积单位等形式来表示，因而使能量流动关系有了更加丰富的内涵，但是不管用何种单位形式表示，通常情况下能量的传递效率都遵循“10%~20%”的规律，下面结合一些例子分别加以阐述。（1）能量（单位）表示法及计算1.1以生物体同化量的总量为特征的计算（如例8）1.2以ATP为特征的计算例11：在能量金字塔中，如果生产者在光合作用过程中产生240mol的氧气，其全部用于初级消费者分解血糖，则其释放并贮存在ATP中的能量最多有（）可被三级消费者捕获？A.J10008.16B.J10016.56C.J10858.16D.J10008.26图2CDAEB图3（2）生物量（质量单位）表示法及计算例12：如果一个人食物有1/2来自绿色植物，1/4来自小型肉食动物，1/4来自羊肉，假如传递效率为10%，那么该人每增加1千克体重，约消耗植物（）A.10千克B.28千克C.100千克D.280千克（3）数量（生物体数目）表示法及计算例13：在一片草原上，假如一年中，至少有70000只昆虫生活才可养活一只食虫鸟，而食虫鸟若按10%的能量传递率将能量传给鹰，则理论上每年大约需要3000只食虫鸟才能维持一只鹰的生存，那么如果鹰只靠捕食食虫鸟来生活，则每年至少需要（）只昆虫才能保证一只鹰的生存？A.8101.2B.8108.2C.81005.1D.无法统计（4）面积（单位）表示法及计算例14.在“棉花→棉蚜→食蚜蝇→瓢虫→麻雀→鹰”这条食物链中，如果食蚜蝇要有5m2的生活空间才能满足自身的能量需求，则一只鹰的生活空间至少是（）A.23m105B.24m105C.23m5D.24m5（5）体积（单位）表示法及计算例15：具有三个营养级的能量金字塔，最上层的体积是最下层的（）A.10%~20%B.1%~4%C.0.1%~1%D.1%~10%生态系统中能量流动计算的几种题型（答题页）姓名班别学号123456789101112131415生态系统中能量流动计算的几种题型参考答案例1：D。解析：一般情况下，生态系统的能量在两个相邻营养级之间传递效率大约是10%~20%。小于或等于20%则不会导致其稳定性的破坏，而大于20%则有可能引起某些营养级生物量的大起大落或生态环境的改变，导致生态系统抵抗力稳定性被破坏。纵观本题的四个选项，A选项反映的能量传递效率小于10%，B选项反映的能量传递效率小于20%，C选项反映的能量传递效率大于10%（但不一定大于20%），只有D选项反映的能量传递效率大于20%。例2、C例3、C例4、5600g。(补充条件：其中2/5的食物来自于鼠。)例5、3250kg。例6、C。解析：本题具有较大的迷惑性，极易错选A项。由于该营养级的能量95%通过呼吸作用以热能的形式散失，故积累的能量只有5%，因而其最多也只有5%（即5%×1000＝50kJ）的能量传递给下一营养级。例7、y=100a-90ax。例8、B。解析：由图可知D为生产者，要使A获得的能量最少，则必须保证三个条件，即：一是能量来源途径最少；二是能量传递效率最低（按10%算）；三是食物链要最长。故从理论上讲，与A贮存的总能量最少相关的食物链不可能是D→A，也不可能是D→A、D→E→C→A同时存在，只能是D→E→C→A。为此，E的能量在传递给A的途径中，只有确保：①E在传递给B时用去的能量最多；②E的总能量减去传递给B的后再传给C时效率最低；③C在传递给A时效率最低，结果才能使A获得的能量最少。所以据此计算得A贮存的总能量最少为例9、6.05×104KJ。例10、3250kg。例11：C。解析：依据有氧呼吸反应式，可知240mol的氧气能分解40mol的葡萄糖，又由于每摩尔葡萄糖彻底氧化分解产生的能量有1161kJ转移到ATP中，故初级消费者产生的ATP中的能量最多有“”被三级消费者捕获。例12：D。解析：解答本题时，首先应画出食物网，然后依据食物网和题干信息来解答。①通过“植物→人”这条链计算出消耗植物的量为0.5÷10%＝5千克；②通过“植物→植食动物→小型肉食动物→人”这条链计算出消耗植物的量为0.25÷10%÷10%÷10%＝250千克；③通过“植物→羊→人”这条链计算出植物的量为0.25÷10%÷10%＝25千克。故要消耗植物的总量为280千克。例13：C。解析：生物体的数量通常能够反映出生物体能量的多少，一般情况下其间成正相关，故常可用生物体的数量来表示能量的多少。由题意可知，昆虫与食虫鸟之间、食虫鸟与鹰之间的能量传递效率只有保证为20%，才能实现“至少”维持一只鹰生存所需的能量供应。故维持一只鹰生存至少需要食虫鸟1500只，由此可计算出维持一只鹰生存至少需要昆虫的量为1500×70000＝1.05×108只。答案选C项。例14.D。解析：本题以生物的生活范围来反映所具能量的大小。由题意可知鹰处于最高营养级，按能量最高传递效率可求出一只鹰至少所需的生活空间为：（1÷20%÷20%÷20%）×5m2＝54m2。例15：B。解析：具有三个营养级的能量金字塔，若用体积表示能量值的大小，则能量按最低传递效率传递时，最上层体积应为10%×10%＝1%，按最高传递效率传递时，最上层体积应为20%×20%＝4%。