種群數(shù)量和能量計(jì)算問題歸納

1、標(biāo)準(zhǔn)化文件發(fā)布號(hào)：（9312EUATWWMWUB-WUNNINNULDDQTYKII如何分析種群數(shù)量變化引發(fā)的“連鎖反應(yīng)”由于生態(tài)系統(tǒng)中的各種生物之間總存在一定的營(yíng)養(yǎng)關(guān)系，導(dǎo)致 生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的生物與生物之間始終存在著相互依存、相互制約的關(guān) 系。如果某種群的個(gè)體數(shù)量發(fā)生變化，就會(huì)導(dǎo)致與其相關(guān)的其他種 群個(gè)體數(shù)量發(fā)生變化，從而引發(fā)連鎖反應(yīng)?，F(xiàn)將分析連鎖反應(yīng)導(dǎo)致 的種群變化要點(diǎn)歸納如下：1單條食物鏈中生物數(shù)量變化引起的連鎖反應(yīng)單條食物鏈中的生物，因只存在捕食與被捕食的關(guān)系，故其數(shù) 量變化關(guān)系容易確認(rèn)，即若食物方（被捕食者一方）減少則天敵方（捕食者一方）也減少；食物方增多，天敵方也會(huì)隨之增多。同 理，若

2、天敵方增多，則食物方減少；天敵方減少，則食物方會(huì)增 多。例2如果一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)有4種生物，并構(gòu)成一條食物鏈。在某 一時(shí)間分別測(cè)得這4種生物（甲、乙、丙、丁）所含有機(jī)物的總量 如圖所示。在一段時(shí)間內(nèi)，如果乙的種群數(shù)量增加，則會(huì)引起（）甲、丙、丁的種群數(shù)量均增加甲、丁的種群數(shù)量下降，丙的種群數(shù)量增加甲的種群數(shù)量下降，丙、丁種群數(shù)量增加【解析】在生態(tài)系統(tǒng)中，營(yíng)養(yǎng)級(jí)越低，所占有的能量越多；反 之，營(yíng)養(yǎng)級(jí)越高，所占有的能量越少。據(jù)此可以推出甲、乙、丙、 丁 4種生物構(gòu)成的食物鏈為：丙一甲一乙一丁。由上述變化規(guī)律可 知，乙種群數(shù)量的增加，則其前一營(yíng)養(yǎng)級(jí)甲種群的數(shù)量必然下降， 后一營(yíng)養(yǎng)級(jí)丁種群的數(shù)量必然增加，

3、而甲種群數(shù)量的下降又會(huì)導(dǎo)致 丙種群數(shù)量增加?！敬鸢浮緿o2復(fù)雜食物網(wǎng)中某種群數(shù)量變化引起的連鎖反應(yīng)在一個(gè)復(fù)雜的食物網(wǎng)中，當(dāng)某種群生物困某種原因而發(fā)生變化 時(shí)，對(duì)另一種群生物數(shù)量的影響沿不同的線路分析會(huì)有不同的結(jié)果，因此，為了更準(zhǔn)確地分析其連鎖反應(yīng)的結(jié)果，應(yīng)遵循以下原 則:（1）生產(chǎn)者相對(duì)穩(wěn)定，即生產(chǎn)者比消費(fèi)者穩(wěn)定得多，所以當(dāng)某 一種群數(shù)量發(fā)生變化時(shí)，一般不用考慮生產(chǎn)者數(shù)量的增加或減小。（2）處于最高營(yíng)養(yǎng)級(jí)的種群且食物有多種來源時(shí)，若其中一條 食物鏈中斷.則該種群的數(shù)量不會(huì)發(fā)生較大變化。（3）分析時(shí)以中間環(huán)節(jié)少的作為分析依據(jù)，考慮方向和順序 時(shí)，應(yīng)從高營(yíng)養(yǎng)級(jí)到低營(yíng)養(yǎng)級(jí)依次進(jìn)行。例2試根據(jù)圖2南極

4、食物網(wǎng)圖回答下列問題：假設(shè)由于某種原因使大魚全部死亡，鱗蝦的數(shù)量會(huì)如何變化【解析】木食物網(wǎng)中共有6條食物鏈，均從生產(chǎn)者浮游植物開 始至虎鯨結(jié)束。當(dāng)大魚全部死亡時(shí)，中間這條食物鏈中斷，虎鯨只 能從兩側(cè)的食物鏈捕食，對(duì)左側(cè)食物鏈來說，虎鯨較多地捕食須 鯨，使須鯨數(shù)目減少，這里又以中間環(huán)節(jié)（須鯨）少為依據(jù)，所以 分析時(shí)應(yīng)以鱗蝦一須鯨為準(zhǔn)，故鱗蝦數(shù)量增多。【答案】增多。生態(tài)系統(tǒng)中能量計(jì)算問題歸納能量流動(dòng)是生態(tài)系統(tǒng)的主要功能之一。關(guān)于能量流動(dòng)的計(jì)算問 題也是高中生物教材中的一個(gè)重點(diǎn)，筆者就此談點(diǎn)自己在教學(xué)中的 經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)，供同仁參考。1流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量是指生產(chǎn)者固定的太陽(yáng)能的總量

5、，這部 分能量是生產(chǎn)者體內(nèi)的能量、生產(chǎn)者呼吸消耗的能量、下一營(yíng)養(yǎng)級(jí) 攝取的能量以及未利用能量之和。例2如圖所示是某湖泊生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的定量分析圖解。圖 中A、B、C代表了 3個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)，其中的數(shù)字均為實(shí)際測(cè)得的能量 數(shù)，單位為GJ。己知該生態(tài)系統(tǒng)一年內(nèi)接受到太陽(yáng)輻射能為218 872 GJ,但其中118 761 GJ的能量未被利用。請(qǐng)將流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的總能量數(shù)填寫在圖的方框內(nèi)?！痉治觥苛鹘?jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的總能量為118 872 GJ （太陽(yáng)輻射能 量）-118 761GJ （未被生產(chǎn)者固定能量）=111 GJo另外還可以將其 按流動(dòng)途徑相加，即：流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的總能量二（分解者利用）+（流入下一營(yíng)

6、養(yǎng)級(jí)）+ （未利用）+ （呼吸消耗）=111 GJo2能量的傳遞途徑能量是以物質(zhì)的形式沿著食物鏈或食物網(wǎng)這一主要渠道向前傳 遞的，流入某一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量就是本營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化的能量。例2大象是植食性動(dòng)物，有一種嵯螂則專以象糞為食。設(shè)大象 在某段時(shí)間所同化的能量為kJ,則這部分能量中可流入到嵯螂體 內(nèi)的約為（）A. OkJC. 2 X 106 kJB 106 kJD. 106 Kj2X 106 kJ【分析】被某一種營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物攝人體內(nèi)的能量，一部分存在于該 營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物排出的糞便中，另一部分能量被該營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物同化。此題 中大象攝人體內(nèi)的能量.一部分存在于象糞中，另一部分被大象同 化，其中流人蚯螂體內(nèi)的能量是

7、存在于象糞中的一部分能量，并不是 在這段時(shí)間內(nèi)大象所同化能量的一部分，故大象所同化的能量并未流 人嵯螂體內(nèi)。因此答案為A。3能量的分流每一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物獲得的能量分配情況為：一部分被該營(yíng)養(yǎng)級(jí)生 物呼吸作用分解消耗，其中ATP用于生命括動(dòng)，熱能從生物群落中散 失到大氣中；另一部分進(jìn)入下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物（最高營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物除 外）；還有一部分動(dòng)植物遺體、殘枝落葉等被分解者利用。能量的傳 遞效率（20%20%）強(qiáng)調(diào)的是兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間的能量傳遞效率而不 是個(gè)體之間的傳遞效率。例3當(dāng)一只狐吃掉一只兔子，它獲得了這只兔子的（）A僅是大部分能量B.僅是大部分物質(zhì)C.大部分物質(zhì)和能量D.少部分物質(zhì)和能量【分析】學(xué)生很容

8、易誤選D。原因是沒有辨清傳遞效率指的是兩 個(gè)相鄰營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間的傳遞效率而錯(cuò)誤地認(rèn)為是兩個(gè)個(gè)體之間的能量 傳遞。在狐和兔子之間，因?yàn)橥米哟蟛糠值臓I(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被孤消化吸收， 因此獲得了兔子的大部分物質(zhì)和能量。答案應(yīng)選擇C。4流入消費(fèi)者體內(nèi)的能量流入消費(fèi)者體內(nèi)的能量是指該級(jí)消費(fèi)者生物的同化量而非攝入 量。攝入量和同化量的關(guān)系是：攝入量二同化量+糞便中的能量。另外 還可以用保留在體內(nèi)的能量和呼吸消耗的能量之和來表示例4假設(shè)圖中某初級(jí)消費(fèi)者攝人的能量為3,存在于糞便中的能 量為b,初級(jí)消費(fèi)者呼吸消耗的能量為c,用于生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖的 能量為d,則流人次級(jí)消費(fèi)者的能量最多為?！痉治觥苛魅胍粋€(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量是指該營(yíng)

9、養(yǎng)級(jí)生物的同化量。同 化量二攝入量-糞便中的能量。木題中初級(jí)消費(fèi)者同化量為（a- b）； 一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的同化量還可以是呼吸散失量與自身保留量之和， 即（c + d）；本題按傳遞效率為20%計(jì)算，流入次級(jí)消費(fèi)者體內(nèi)的能 量最多，即（a b） X20%或（c + d） X20%o5兩非相鄰營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間的能量傳遞效率能量在非相鄰的兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間的傳遞效率等于其中每?jī)蓚€(gè)相 鄰營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間的傳遞效率的積。例5在某生態(tài)系統(tǒng)中，己知一只鷹增重2 kg要吃10 kg的小鳥，小鳥增重0.25 kg要吃2 kg昆蟲，昆蟲增重200 kg要吃1 000 kg 綠色植物，若各營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物所攝取的食物全轉(zhuǎn)化成能量的話，那么 這

10、只鷹轉(zhuǎn)化綠色植物的百分比為（）D. %【分析】此題涉及的食物鏈?zhǔn)牵壕G色植物一昆蟲一小鳥一鷹。 根據(jù)各營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間的能量傳遞效率可以計(jì)算出鷹所轉(zhuǎn)化綠色植物的 百分比：100/1000X2X2/10X 100% = %o 答案應(yīng)選擇 C。6涉及多條食物鏈的某營(yíng)養(yǎng)級(jí)食物量的計(jì)算例6如果一個(gè)人的食物中有1/2來自綠色植物，1/4來自小型 肉食動(dòng)物，1/4來自羊肉。假如傳遞效率為10%,那么該人每增加1 kg體重，約消耗植物（）A. 10 kgB 28 kgC. 100 kgD. 280 kg【分析】據(jù)題意可以寫出3條食物鏈：植物一人，在此食物 鏈中人要增重kg,需消耗4-10% = 5 kg植物；植物一

11、羊一人，在 此食物鏈中人要增重kg,需消耗4-10%4-10% = 250 kg植物；植 物一植食動(dòng)物一小型肉食動(dòng)物一人，在此食物鏈中人要增重kg,需 消耗三10%寧10%F10%二250 kg植物。所以，人要增重lkg共消耗 植物280 kgo答案應(yīng)選擇D。例7如圖為溫帶草原食物網(wǎng)簡(jiǎn)圖，請(qǐng)據(jù)圖回答下列問題：（己知各營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間能量傳遞效率為10%）（1）若一種生物通過食物鏈平均分配至下一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)，若蛇為kg,該生態(tài)系統(tǒng)共需要提供生產(chǎn)者kg。（2）若一種生物的能量是由它的上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物平均提供，若蛇為kg,該生態(tài)系統(tǒng)共需要生產(chǎn)者為kg?！痉治觥渴紫壤砬迨澄锞W(wǎng)中蛇共占有3條食物鏈：草f鼠f 蛇；

12、草一食草昆蟲一蟾賒一蛇；草一食草昆蟲一蜘蛛一蟾賒一 蛇。（1）設(shè)該生態(tài)系統(tǒng)共需要生產(chǎn)者（草）為A kg,根據(jù)食物鏈中 每種生物分配到下一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)是平均的，則有：第一條食物鏈 A/4xl/10 xl/3xl/10,加上第二條食物鏈 A/4xl/10 xl/3xl/10 xl/10,再加上第三條食物鏈A/4xl/10 xl/3xl/10 xl/2xl/10 xl/10,三者之和等于 kg,解得：A =48 000 kgo（2）設(shè)該生態(tài)系統(tǒng)共需生產(chǎn)者Xkg,根據(jù)每一種生物的能量是 由它的上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物平均提供，則有第一條食物鏈xl/2- 10%4-10%,加上第二條食物鏈xl/24- 10%xl/

13、24-10%4-10%,再 加上第三條食物鏈X 1/24- 10%xl/24-10%4-10%4-10%等于X,解 得 X=223 760 kgo7有關(guān)“至少”和“最多”問題的計(jì)算如遇“至少需要”“最多使用”等字眼時(shí)，所選用的傳遞效率為20%,在食物鏈中選最短鏈；如遇“最大消耗”“最少利用”時(shí)傳遞效率則選20%,在食物鏈中選最長(zhǎng)鏈。具體規(guī)律如圖：例8如圖所示食物網(wǎng)中，若人的體重增加lkg,最少消耗水藻 多少千克最多消耗水藻多少千克【分析】能量在逐級(jí)流動(dòng)中傳遞效率為10% 20%,求能量的最少消耗，就要選擇最短的食物鏈和最大的傳遞效率（20%）,則水藻一小魚一人，傳遞效率20%。設(shè)最少消耗為X,則XX20%X20%二I,所以一20%寧20% 二25 kg；求最多消耗，要選擇最長(zhǎng)的食物鏈和最小的傳遞效率（10%）,則有水藻一水蚤一蝦一小魚一大魚一人，傳遞效率按io%計(jì)算，設(shè)最多消耗匕，則y x io%x io%x 10%x 10%x 10% =1.所以 y =14-10%4-10%4-10%4-10%4-10% =100 000 kgo總之，在計(jì)算某營(yíng)養(yǎng)級(jí)能量或生物量時(shí)，要注意：