生物必修三能量流動(dòng)計(jì)算

1、一、食物鏈中的能量計(jì)算 1.已知較低營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物具有的能量（或生物量），求較高營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物所能獲得能量（或生物量）的最大值。 例1.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     

2、0;   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：24000×20%×20%×20%=192kJ。 答案：D 規(guī)律：已知較低營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量（或生物量），不知道傳遞效率，計(jì)算較高營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物獲得能量（或生物量）的最大值時(shí)，可按照

3、最大傳遞效率20%計(jì)算，即較低營(yíng)養(yǎng)級(jí)能量（或生物量）×(20%)n（n為食物鏈中由較低營(yíng)養(yǎng)級(jí)到所需計(jì)算的營(yíng)養(yǎng)級(jí)的箭頭數(shù)）。 2.已知較高營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量（或生物量），求較低營(yíng)養(yǎng)級(jí)應(yīng)具備的能量（或生物量）的最小值。 例2.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

4、       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：已知能量傳遞途徑和較高營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物的能量（或生物量）時(shí)，若需計(jì)算較低營(yíng)養(yǎng)級(jí)應(yīng)具有的能量（或生物量）的最小值（即至少）時(shí)，按能量傳遞效率的最大值20%進(jìn)行計(jì)算，即較低營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物量至少是較高營(yíng)

5、養(yǎng)級(jí)的能量（或生物量）×5n（n為食物鏈中，由較低營(yíng)養(yǎng)級(jí)到所需計(jì)算的營(yíng)養(yǎng)級(jí)的箭頭數(shù)）。 3.已知能量的傳遞途徑和傳遞效率，根據(jù)要求計(jì)算相關(guān)生物的能量（或生物量）。 例3.在能量金字塔中，生產(chǎn)者固定能量時(shí)產(chǎn)生了240molO2，若能量傳遞效率為10%15%時(shí)，次級(jí)消費(fèi)者獲得的能量最多相當(dāng)于多少mol葡萄糖？（    ） A.0.04            B. 0.4  

6、0;      C.0.9          D.0.09 解析：結(jié)合光合作用的相關(guān)知識(shí)可知：生產(chǎn)者固定的能量相當(dāng)于240÷640mol葡萄糖；生產(chǎn)者的能量傳遞給次級(jí)消費(fèi)者經(jīng)過(guò)了兩次傳遞，按最大的能量傳遞效率計(jì)算，次級(jí)消費(fèi)者獲得的能量最多相當(dāng)于40×15%×15%0.9mol葡萄糖。 答案：C 規(guī)律：已知能量傳遞效率及其傳遞途徑時(shí)，可在確定能量傳遞效率和傳遞途徑的基礎(chǔ)上，按照相應(yīng)的能量傳遞效率和傳

7、遞途徑計(jì)算。 二、食物網(wǎng)中能量流動(dòng)的計(jì)算 1.已知較高營(yíng)養(yǎng)級(jí)從各食物鏈中獲得的比例，未告知傳遞效率時(shí)的能量計(jì)算。 例4.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。 解析：由題意知：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，

8、大魚的生物量至少為0.5÷20%2.5 kg，小魚的生物量至少為2.5÷20%12.5 kg；在“小魚人”的傳遞途徑中，小魚的生物量至少是0.5÷20%2.5 kg。因此，小魚的生物量總量至少為12.5+2.5=15 kg。 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15÷2÷20%÷20%÷20%937.5 kg；在“水藻小魚”的傳遞過(guò)程中，水藻的生物量至少是15÷2÷20%37.5 kg。因此，水藻的生物量總量至少為937.5+37.5=975 kg。 答案：975

9、 規(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。 2.已知較高營(yíng)養(yǎng)級(jí)從各食物鏈中獲得的比例，在特定傳遞效率時(shí)的計(jì)算。 例5.若人的食物1/2來(lái)自植物，1/4來(lái)自小型食肉動(dòng)物，1/4來(lái)自羊肉，若各營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間的能量傳遞效率為10%時(shí)，人增重1 kg需要消耗的植物為 kg。 解析：根據(jù)題意可畫出食物網(wǎng)（右圖），從題目要求可以判斷能量的傳遞效率為10%，根據(jù)人增重從不同途徑獲得能量的比例可計(jì)算如下： 植物人：0.5÷1

10、0%5 kg； 植物羊人：0.5÷10%÷10%50 kg； 植物羊小型肉食動(dòng)物人：0.5÷10%÷10%÷10%500 kg； 因此：人增重1 kg共消耗植物5+50+500=555 kg。 答案：555 規(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)的食物網(wǎng)，根據(jù)特定的傳遞效率，按照從不同食物鏈獲得的比例分別計(jì)算，再將各條食物鏈中的值相加即可。 三、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6.在某生態(tài)系統(tǒng)中，1只2 kg的鷹要吃10 kg

11、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)能量傳遞效率的概念計(jì)算出各營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間

12、的能量傳遞效率，再計(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：10 kg的小鳥需要昆蟲的生物量=10÷（0.25÷2）=80 kg；80 kg的昆蟲需要綠色植物的生物量=80÷（100÷1000）=800 kg。 因此，從綠色植物昆蟲小鳥鷹的生物量依次為800 kg80 kg10 kg2 kg，則鷹轉(zhuǎn)化綠色植物的百分比為2/800×100%=0.25%。 答案：C 規(guī)律：要計(jì)算能量傳遞效率，可先根據(jù)各營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物量計(jì)算出各營(yíng)養(yǎng)級(jí)的傳遞效率，并推算出不同營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物量，最后計(jì)算出所需計(jì)算轉(zhuǎn)化效率的較高營(yíng)養(yǎng)級(jí)

13、（本題中的鷹）的生物量（或能量）占較低營(yíng)養(yǎng)級(jí)（本題中的植物）的比例即可。 四、鞏固練習(xí) 1.某人捕得一條重2 kg的雜食海魚，若此魚的食物有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，則該魚至少需要海洋植物 kg。 2.在浮游植物浮游動(dòng)物魚這條食物鏈中，如果魚要增加1000 kg，那么，至少需要浮游動(dòng)物和浮游植物分別是 （  ） A.10000 kg和50000 kg    B.5000 kg和25000 kg C.50000 kg和

14、50000 kg    D.10000 kg和10000 kg 3.某個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中，生產(chǎn)者和次級(jí)消費(fèi)者的總能量分別是E1和E3，在下列幾種情況中，可能導(dǎo)致生態(tài)平衡被破壞的是 A. E1100E3        B. E1100E3        C. E125E3 D. E125E3 4.有一食物網(wǎng)如右圖所示。假如貓頭鷹的食物2/5來(lái)自兔

15、子，2/5來(lái)自老鼠，其余來(lái)自蛇，那么貓頭鷹要增加20g體重，最多消耗植物克。 5.右圖為美國(guó)生態(tài)學(xué)家林德曼于1942年對(duì)一個(gè)天然湖泊賽達(dá)伯格湖的能量流動(dòng)進(jìn)行測(cè)量時(shí)所得結(jié)果。請(qǐng)據(jù)圖中相關(guān)數(shù)據(jù)，則第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)向第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量傳遞效率是。 6.下圖所示的食物網(wǎng)中，C生物同化的總能量為a，其中A生物直接供給C生物的比例為x，則按最低的能量傳遞效率計(jì)算，需要A生物的總能量（y）與x的函數(shù)關(guān)系式為。 五、鞏固練習(xí)答案與解析 1.80 kg   解析：由題意可知，這條魚的食物來(lái)源于三條食物鏈，即：植物雜食魚；植物草食魚類雜食魚；植物草食魚

16、類小型肉食魚類雜食魚，由較高營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物量求其對(duì)較低營(yíng)養(yǎng)級(jí)的需要量時(shí)，應(yīng)按能量傳遞效率20%計(jì)算。通過(guò)三條食物鏈消耗植物分別是5 kg、12.5 kg和62.5 kg，因此，消耗植物的最少量是512.562.580 kg。 2.B  解析：較高營(yíng)養(yǎng)級(jí)獲得參量一定時(shí)，能量傳遞效率越大，則所需較低營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物量越少，應(yīng)按20%的能量傳遞效率計(jì)算。所以需要浮游動(dòng)物的生物量為1000÷20%=5000 kg，所需浮游植物為1000÷20%÷20%=25000 kg。 3.D  解析：生態(tài)系統(tǒng)的能量傳遞效率為10%2

17、0%，當(dāng)生產(chǎn)者的能量小于次級(jí)消費(fèi)者能量的25倍，則說(shuō)明該生態(tài)系統(tǒng)中，在生產(chǎn)者、初級(jí)消費(fèi)者和次級(jí)消費(fèi)者之間的能量流動(dòng)效率已經(jīng)高于20%，此時(shí)，次級(jí)消費(fèi)者對(duì)于初級(jí)消費(fèi)者的捕食強(qiáng)度會(huì)加大，可能使生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性受到破壞，影響生生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)性發(fā)展，導(dǎo)致生態(tài)平衡破壞。 4.5600  解析：該食物網(wǎng)中有三條食物鏈，最高營(yíng)養(yǎng)級(jí)為鷹。據(jù)題意，應(yīng)按最低能量傳遞效率（10%）計(jì)算，可得到三條鏈消耗的植物分別為800g、800g、4000g，共消耗植物5600克。 5.20.06%  解析：能量傳遞效率為下一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)所獲得的能量占上一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)獲得能量的比例