生态系统的能量流动计算

1讲座5食物网中能量的相关计算2在高考中，食物网中能量的计算考的虽然不多，但也有涉及。下面对于这个问题我们将从“传递率的计算”、“能量传递中的极值计算”、“能量沿多条食物链传递的计算”等角度进行探讨、归纳。3一、传递率的计算二、能量传递中的极值计算三、能量沿多条食物链传递的计算本讲相关内容4一、传递率的计算【理论阐释】1.含义：传递率指能量在相邻两个营养级之间的传递效率，即能量传递效率=某一营养级的同化量/上一营养级的同化量×100%。2.常见题型（1）直接给出食物链型：这类题给出食物链，并把有关数据标出。（2）需先构建食物链型：这类题一般不直接给出食物链，而是先根据题意构建出食物链，再计算传递率。53.解题技巧方法：同化量比值法，即分别计算出两营养级的同化量→后一营养级同化量/前一营养级同化量→结论6【例1】（2010·镇江模拟）如图为某生态系统能量流动示意图〔单位：J/（cm2·a）〕，以下分析不正确的是1.直接给出食物链型甲乙丙细胞呼吸丁175588太20030阳光87511217典例导悟……7A.甲的数值是1250J/（cm2·a）B.乙到丙的传递效率为15%C.每一营养级的能量大部分用于呼吸作用和被丁利用D.乙的个体数目一定比甲少8【解析】选D。D项的错误在于：一般情况下乙的数量比甲少，但也有特殊情况，如一株树上有很多虫子。确定B项正误时，可进行如下操作：方法：同化量比值法从图示中可以看出：乙的同化量为200，丙的同化量为30→30/200→15%。9【例2】（2011·北京模拟）下面表示Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个种群在一个达到生态平衡中所含有的总能量，这四个种群的最简单的能量流动的渠道应是（）A.戊→乙→丙→甲→丁B.戊→丙→甲→丁和戊→丁C．戊→丙→甲→丁和戊→乙→甲→丁D．戊→乙→甲→丁和戊→乙→丙→丁2．需先构建食物链型种群甲乙丙丁戊能量（107kJ·m2）2.5013.3010.800.28220.0010【解析】选C。食物链中生产者含有的能量最多，因此判断戊为生产者，根据能量逐级递减的特点，食物链中各营养级排列依次为戊、乙、丙、甲、丁，再依据相邻营养级的传递效率10%～20%，其中乙、丙之间10.8/13.30=81.2%，不符合，所以二者为同一营养级，该表格中含有两条食物链，戊→丙→甲→丁和戊→乙→甲→丁。11【理论阐释】1．含义：这是一类关于能量计算的含有“最多”或“至少”等字眼的问题。2．常见题型（1）已知前面营养级的值，求后面营养级获得的至多或至少值。（2）已知后面营养级的增值，求至多或至少需要前面营养级的值。二、能量传递中的极值计算123．解题技巧方法：10%或20%取值法解题思路：确定传递率10%或20%→按确定的传递率计算每条食物链传递或消耗物质或能量的量→将几条食物链的计算结果加在一起。13【例3】有一食物网下图所示。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？典例导悟14【解析】方法：10%或20%取值法。据题意，猫头鹰的食物可来源于三条食物链，直接来源于三种不同的生物：兔、鼠、蛇，如要使其增重20g，则这种食物食用后必须使其分别增加8g、8g、4g。这样可得到下图。考虑到是最多消耗，计算时要按最低的能量流动效率即10%计算，这样这三条链消耗的植物分别为800g、800g、4000g，共消耗植物5600克。【答案】最多消耗植物5600克。15【例4】已知在如下图所示的食物网中，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____________。典例导悟16【解析】本题考查能量传递中的极值计算。解题方法为：10%或20%取值法。本题中，C获得能量的途径有二条：从A直接获得和从A经B传递间接获得，已知C从A直接获得的比例为x，则直接获得的能量为ax，需要消耗A的能量为10ax，间接获得的比例为（1－x），则间接获得的能量为（1－x）a，需要消耗A的能量为100（1－x）a，那么消耗A的总能量为10ax＋100（1－x）a＝100a－90ax，亦即y与x的函数关系式为：y＝100a－90ax。【答案】y与x的函数关系式为：y＝100a－90ax17三、能量沿多条食物链传递的计算【理论阐释】1.含义：在这类题中，能量传递涉及多条食物链。2.解题技巧方法：分合法先算一条食物链→再将结果综合→结论18典例导悟【例5】在如下图所示的食物网中，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？19【解析】本题考查能量沿多条食物链传递的计算。据题意，与丁食物来源相关的食物链有三条：戊→庚→丁，戊→甲→丁，戊→己→甲→丁。(由三条食物链可知，戊是生产者)丁以甲和庚为食，则按能量传递效率10%计算：各需甲、庚10kg÷10%÷2＝50kg。甲要增长50kg需摄食己和戊共50kg÷10%＝500kg，则己、戊各250kg，己要增长250kg则需摄食戊250kg÷10%＝2500kg，庚要增长50kg则需戊50kg÷10%＝500kg。共需戊：500＋2500＋250＝3250kg。【答案】3250kg