種群數(shù)量和能量計算問題歸納

1、標準化文件發(fā)布號：（9312EUATWWMWUB-WUNNINNULDDQTYKII如何分析種群數(shù)量變化引發(fā)的“連鎖反應”由于生態(tài)系統(tǒng)中的各種生物之間總存在一定的營養(yǎng)關系，導致 生態(tài)系統(tǒng)內的生物與生物之間始終存在著相互依存、相互制約的關 系。如果某種群的個體數(shù)量發(fā)生變化，就會導致與其相關的其他種 群個體數(shù)量發(fā)生變化，從而引發(fā)連鎖反應。現(xiàn)將分析連鎖反應導致 的種群變化要點歸納如下：1單條食物鏈中生物數(shù)量變化引起的連鎖反應單條食物鏈中的生物，因只存在捕食與被捕食的關系，故其數(shù) 量變化關系容易確認，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，則食物方會增 多。例2如果一個生態(tài)系統(tǒng)有4種生物，并構成一條食物鏈。在某 一時間分別測得這4種生物（甲、乙、丙、丁）所含有機物的總量 如圖所示。在一段時間內，如果乙的種群數(shù)量增加，則會引起（）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，營養(yǎng)級越低，所占有的能量越多；反 之，營養(yǎng)級越高，所占有的能量越少。據此可以推出甲、乙、丙、 丁 4種生物構成的食物鏈為：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，則其前一營養(yǎng)級甲種群的數(shù)量必然下降， 后一營養(yǎng)級丁種群的數(shù)量必然增加，

3、而甲種群數(shù)量的下降又會導致 丙種群數(shù)量增加?！敬鸢浮緿o2復雜食物網中某種群數(shù)量變化引起的連鎖反應在一個復雜的食物網中，當某種群生物困某種原因而發(fā)生變化 時，對另一種群生物數(shù)量的影響沿不同的線路分析會有不同的結果，因此，為了更準確地分析其連鎖反應的結果，應遵循以下原 則:（1）生產者相對穩(wěn)定，即生產者比消費者穩(wěn)定得多，所以當某 一種群數(shù)量發(fā)生變化時，一般不用考慮生產者數(shù)量的增加或減小。（2）處于最高營養(yǎng)級的種群且食物有多種來源時，若其中一條 食物鏈中斷.則該種群的數(shù)量不會發(fā)生較大變化。（3）分析時以中間環(huán)節(jié)少的作為分析依據，考慮方向和順序 時，應從高營養(yǎng)級到低營養(yǎng)級依次進行。例2試根據圖2南極

4、食物網圖回答下列問題：假設由于某種原因使大魚全部死亡，鱗蝦的數(shù)量會如何變化【解析】木食物網中共有6條食物鏈，均從生產者浮游植物開 始至虎鯨結束。當大魚全部死亡時，中間這條食物鏈中斷，虎鯨只 能從兩側的食物鏈捕食，對左側食物鏈來說，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，所以 分析時應以鱗蝦一須鯨為準，故鱗蝦數(shù)量增多?！敬鸢浮吭龆唷Ｉ鷳B(tài)系統(tǒng)中能量計算問題歸納能量流動是生態(tài)系統(tǒng)的主要功能之一。關于能量流動的計算問 題也是高中生物教材中的一個重點，筆者就此談點自己在教學中的 經驗和體會，供同仁參考。1流經生態(tài)系統(tǒng)的總能量流經生態(tài)系統(tǒng)的總能量是指生產者固定的太陽能的總量

5、，這部 分能量是生產者體內的能量、生產者呼吸消耗的能量、下一營養(yǎng)級 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)能量流動的定量分析圖解。圖 中A、B、C代表了 3個營養(yǎng)級，其中的數(shù)字均為實際測得的能量 數(shù)，單位為GJ。己知該生態(tài)系統(tǒng)一年內接受到太陽輻射能為218 872 GJ,但其中118 761 GJ的能量未被利用。請將流經該生態(tài)系統(tǒng)的總能量數(shù)填寫在圖的方框內。【分析】流經該生態(tài)系統(tǒng)的總能量為118 872 GJ （太陽輻射能 量）-118 761GJ （未被生產者固定能量）=111 GJo另外還可以將其 按流動途徑相加，即：流經該生態(tài)系統(tǒng)的總能量二（分解者利用）+（流入下一營

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

7、存在于象糞中的一部分能量，并不是 在這段時間內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。因此答案為A。3能量的分流每一營養(yǎng)級的生物獲得的能量分配情況為：一部分被該營養(yǎng)級生 物呼吸作用分解消耗，其中ATP用于生命括動，熱能從生物群落中散 失到大氣中；另一部分進入下一營養(yǎng)級生物（最高營養(yǎng)級生物除 外）；還有一部分動植物遺體、殘枝落葉等被分解者利用。能量的傳 遞效率（20%20%）強調的是兩個營養(yǎng)級之間的能量傳遞效率而不 是個體之間的傳遞效率。例3當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C.大部分物質和能量D.少部分物質和能量【分析】學生很容

8、易誤選D。原因是沒有辨清傳遞效率指的是兩 個相鄰營養(yǎng)級之間的傳遞效率而錯誤地認為是兩個個體之間的能量 傳遞。在狐和兔子之間，因為兔子大部分的營養(yǎng)物質被孤消化吸收， 因此獲得了兔子的大部分物質和能量。答案應選擇C。4流入消費者體內的能量流入消費者體內的能量是指該級消費者生物的同化量而非攝入 量。攝入量和同化量的關系是：攝入量二同化量+糞便中的能量。另外 還可以用保留在體內的能量和呼吸消耗的能量之和來表示例4假設圖中某初級消費者攝人的能量為3,存在于糞便中的能 量為b,初級消費者呼吸消耗的能量為c,用于生長、發(fā)育和繁殖的 能量為d,則流人次級消費者的能量最多為?！痉治觥苛魅胍粋€營養(yǎng)級的能量是指該營

9、養(yǎng)級生物的同化量。同 化量二攝入量-糞便中的能量。木題中初級消費者同化量為（a- b）； 一個營養(yǎng)級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%計算，流入次級消費者體內的能 量最多，即（a b） X20%或（c + d） X20%o5兩非相鄰營養(yǎng)級之間的能量傳遞效率能量在非相鄰的兩個營養(yǎng)級之間的傳遞效率等于其中每兩個相 鄰營養(yǎng)級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，若各營養(yǎng)級生物所攝取的食物全轉化成能量的話，那么 這

10、只鷹轉化綠色植物的百分比為（）D. %【分析】此題涉及的食物鏈是：綠色植物一昆蟲一小鳥一鷹。 根據各營養(yǎng)級之間的能量傳遞效率可以計算出鷹所轉化綠色植物的 百分比：100/1000X2X2/10X 100% = %o 答案應選擇 C。6涉及多條食物鏈的某營養(yǎng)級食物量的計算例6如果一個人的食物中有1/2來自綠色植物，1/4來自小型 肉食動物，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 物一植食動物一小型肉食動物一人，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答案應選擇D。例7如圖為溫帶草原食物網簡圖，請據圖回答下列問題：（己知各營養(yǎng)級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營養(yǎng)級，若蛇為kg,該生態(tài)系統(tǒng)共需要提供生產者kg。（2）若一種生物的能量是由它的上一營養(yǎng)級的生物平均提供，若蛇為kg,該生態(tài)系統(tǒng)共需要生產者為kg?！痉治觥渴紫壤砬迨澄锞W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）設該生態(tài)系統(tǒng)共需要生產者（草）為A kg,根據食物鏈中 每種生物分配到下一個營養(yǎng)級是平均的，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）設該生態(tài)系統(tǒng)共需生產者Xkg,根據每一種生物的能量是 由它的上一營養(yǎng)級的生物平均提供，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“至少”和“最多”問題的計算如遇“至少需要”“最多使用”等字眼時，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”時傳遞效率則選20%,在食物鏈中選最長鏈。具體規(guī)律如圖：例8如圖所示食物網中，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】能量在逐級流動中傳遞效率為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%計算，設最多消耗匕，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，在計算某營養(yǎng)級能量或生物量時，要注意：