辽宁省2020学年高中生物第5章生态系统及其稳定性素能提升课能量流动的相关计算学案

能量流动的相关计算

[核心精要]

在解决有关能量流动的计算时，首先要确定相关的食物链，然后注意题目中的“最多”、“最少”、“至多”、“至少”等词语，从而确定是使用10%或20%来解决相关问题。

(1)设食物链为A→B→C→D，分情况讨论： 实现 D营养 级净增 重(M) A营养级的需要量 (N) 提醒 D营养级至少增重的量(X) 问题思路求解 至少需要A营养级的量(X) 最多需要A营养级的量(X) D营养级最多增重的量(X) 计算过程 X×20%×20%×20%＝M X×10%×10%×10%＝M N×20%×20%×20%＝X N×10%×10%×10%＝X “最多”“至少”与“10%”“20%”的对应关系 (2)同一条食物链不同环节间能量传递效率不同时，相关问题解决思路： 设在食物链A→B→C→D中，各营养级间的传递效率分别为a%、b%、c%，若现有A营养级生物的总质量为M，能使D营养级生物增重多少？

列式计算：M·a%·b%·c%＝X

此时不再涉及“最多”“至少”的问题。

(3)在食物网中分析时，确定生物量变化的“最多”或“最少”时，具体规律总结如下：

(4)如果是在食物网中，同一生物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不等，则按照各自单独的食物链进行计算后合并。

[对点训练]

1．根据图示的食物网，若黄雀的全部同化量来自两种动物，蝉和螳螂各占一半，则当绿色植物增加G千克时，黄雀增加体重最多是( )

绿色植物→蝉→螳螂→黄雀

A．G/75千克 C．6G/125千克

B．3G/125千克 D．G/550千克

A [根据生态系统能量流动的最高传递效率20%，设黄雀增加体重X千克，则根据题意可列出计算式：X/2÷20%÷20%＋X/2÷20%÷20%÷20%＝G，X＝G/75千克。]

2.如图食物网中，猫头鹰的食物有2/5来自兔，2/5来自鼠，1/5来自蛇，则猫头鹰的体重若增加20 g，至少需要消耗植物的重量为( )

A．600 g C．1 600 g

B．900 g D．5 600 g

B [已知高营养级求至少需要低营养级的能量时需按照最大传递效率进行计算，即20×2/5÷20%÷20%＋20×2/5÷20%÷20%＋20×1/5÷20%÷20%÷20%＝900(g)。]

3.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，该生态系统能承载C的数量是原来的( )

A．1.375倍 C．1.273倍

B．1.875倍 D．0.575倍

A [由于生产者没有改变，所以流向该生态系统的总能量没有变化，设C原来的能量为

a，则需要A提供的能量为1/2a÷10%÷10%＋1/2a÷10%＝55a；改变食物比例后的C的能量设

为b，则需要A提供的能量为2/3b÷10%＋1/3b÷10%÷10%＝40b。根据题意可知：55a＝40b，即：b/a＝1.375。]

4．有一食物网如图所示。如果能量传递效率为10%，各条食物链传递到庚的能量相等，则庚同化1 kJ的能量，丙最少需同化的能量为 ( )

A．550 kJ C．400 kJ

B．500 kJ D．100 kJ

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A [设丙的能量为x，经丙→丁→己→庚传递到庚的能量为0.5 kJ，则需要丙0.5÷(10%)

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＝500(kJ)，经丙→戌→庚传递到庚的能量为0.5 kJ，则需要丙0.5÷(10%)＝50(kJ)，即丙最少含500＋50＝550(kJ)的能量。]

5.如图所示为某生态系统中的食物网示意图，若E同化的总能量为5.8×10kJ，B同化的总能量为1.6×10kJ，则理论上A同化的能量最多为( )

A．4.2×10kJ C．1.0×10kJ

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B．2.0×10kJ D．2.3×10kJ

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B [E为第一营养级，B、C、D均为第二营养级，三者获得的来自E的总能量最多为5.8×10×20%＝11.6×10(kJ)，再减去B同化的总能量1.6×10kJ，C、D同化的能量为1.0×10kJ，A既可捕食C，又可捕食D，其同化的能量最多为1.0×10×20%＝2.0×10(kJ)。]

6．下图是某种草原生态系统部分营养结构，请根据图回答：

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若草固定的总能量为6.8×10 kJ，食草昆虫和鼠同化的总能量是1.3×10 kJ，则人最多能获得能量________ kJ。若蛇取食鼠的比例由1/4调整到3/4，从理论上分析，改变取食比例后，蛇体重每增加1 kg，人比原来增重________(能量传递效率按20%计算)。

解析：若草固定的总能量为6.8×10 kJ，食草昆虫和鼠同化的总能量是1.3×10 kJ，则人最多能获得的能量为(6.8×10×20%－1.3×10)× 20%＝2.46×10 kJ。根据题意，改变取食前蛇体重每增加1 kg需要消耗草的重量为(1/4÷20%÷20%)＋(3/4÷20%÷20%÷20%)＝100 kg，改变取食后蛇体重每增加1 kg需要消耗草的重量为(1/4÷20%÷20%÷20%)＋(3/4÷20%÷20%)＝50 kg，所以改变取食后可以节约100－50＝50 kg的草的能量流向人，则人可以增重50×20%×20%＝2 kg。

答案：2.46×10 2 kg

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