2024-2025學(xué)年高中生物第四章生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)素能提升課四食物鏈網(wǎng)中各營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物數(shù)量的變化分析與能量流動(dòng)的相關(guān)計(jì)算學(xué)案蘇教版必修3

PAGE4-素能提升課（四）食物鏈（網(wǎng)）中各養(yǎng)分級(jí)生物數(shù)量的改變分析與能量流淌的相關(guān)計(jì)算[核心精要]一、食物鏈(網(wǎng))中各養(yǎng)分級(jí)生物數(shù)量的改變分析1．處于食物鏈中第一養(yǎng)分級(jí)的生物削減而導(dǎo)致的其他物種數(shù)量的改變?cè)谀呈澄镦溨?，若處于第一養(yǎng)分級(jí)的生物削減，則該食物鏈中的其他生物都將削減。這是因?yàn)榈谝火B(yǎng)分級(jí)是其他各種生物賴以生存的干脆或間接的食物來(lái)源。2．“天敵”削減對(duì)被捕食者數(shù)量變動(dòng)的影響若一條食物鏈中處于“天敵”地位的生物數(shù)量削減，則被捕食者數(shù)量會(huì)因此而快速增加。但這種增加并不是無(wú)限的，隨著數(shù)量的增加，種群密度加大，種內(nèi)斗爭(zhēng)勢(shì)必加劇，再加上沒(méi)有了天敵的“壓力”，被捕食者自身素養(yǎng)(如奔跑速度、警惕靈敏性等)必定下降，會(huì)導(dǎo)致流行病擴(kuò)散、老弱病殘者增多，最終造成密度減小，直至相對(duì)穩(wěn)定。即“天敵”削減，造成被捕食者數(shù)量先增加后削減，最終趨向穩(wěn)定。3．困難食物網(wǎng)中某種群數(shù)量改變引起的連鎖反應(yīng)分析(1)在食物網(wǎng)中當(dāng)某種生物因某種緣由而大量削減對(duì)另一種生物的影響沿不同的線路分析結(jié)果不同時(shí)，應(yīng)以中間環(huán)節(jié)少的為分析依據(jù)?？紤]方向和依次為從高養(yǎng)分級(jí)依次到低養(yǎng)分級(jí)。(2)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)生改變時(shí)，一般不需考慮生產(chǎn)者數(shù)量的增加或削減。(3)處于最高養(yǎng)分級(jí)的種群有多種食物來(lái)源時(shí)，若其中一條食物鏈中斷，則該種群可能通過(guò)多食其他食物來(lái)維持其數(shù)量基本不變。4．同時(shí)占有兩個(gè)養(yǎng)分級(jí)的種群數(shù)量改變連鎖反應(yīng)分析食物鏈中某一種群的數(shù)量改變，會(huì)導(dǎo)致另一種群的養(yǎng)分級(jí)發(fā)生連鎖性改變，因?yàn)槟芰吭谑澄镦?網(wǎng))中流淌時(shí)只有10%～20%流到下一個(gè)養(yǎng)分級(jí)，且能量流淌的環(huán)節(jié)越多損耗越多，所以該類型連鎖改變的規(guī)律：當(dāng)a種群的數(shù)量改變導(dǎo)致b種群的養(yǎng)分級(jí)降低時(shí)，則b種群的數(shù)量將增加；若導(dǎo)致b種群的養(yǎng)分級(jí)上升時(shí)，則b種群的數(shù)量將削減。二、能量流淌的相關(guān)計(jì)算1．設(shè)有食物鏈A→B→C→D，現(xiàn)分狀況探討如下：已知D養(yǎng)分級(jí)的能量M，則至少須要A養(yǎng)分級(jí)的能量＝M÷(20%)3；最多須要A養(yǎng)分級(jí)的能量＝M÷(10%)3。已知A養(yǎng)分級(jí)的能量N，則D養(yǎng)分級(jí)獲得的最多能量＝N×(20%)3；最少能量＝N×(10%)3。2．在食物網(wǎng)中分析，如確定生物量改變的“最多”或“最少”時(shí)，還應(yīng)遵循以下原則：(1)食物鏈越短，最高養(yǎng)分級(jí)獲得的能量越多。(2)生物間的取食關(guān)系越簡(jiǎn)潔，生態(tài)系統(tǒng)消耗的能量越少，如已知D養(yǎng)分級(jí)的能量M，計(jì)算至少須要A養(yǎng)分級(jí)的能量時(shí)，應(yīng)取最短食物鏈A→D，并以20%的效率進(jìn)行傳遞，即等于M÷20%；計(jì)算最多須要A養(yǎng)分級(jí)的能量時(shí)，應(yīng)取最長(zhǎng)的食物鏈A→B→C→D，并以10%的效率進(jìn)行傳遞，即等于M÷(10%)3。3．假如是在食物網(wǎng)中，同一養(yǎng)分級(jí)同時(shí)從上一養(yǎng)分級(jí)的多種生物中獲得能量，且各途徑所獲得的生物量相等，則依據(jù)各單獨(dú)的食物鏈進(jìn)行計(jì)算后合并。特殊提示：,已確定養(yǎng)分級(jí)間能量傳遞效率的，不能按“最值”法計(jì)算，而需按詳細(xì)數(shù)值計(jì)算。例如，在食物鏈A→B→C→D中，能量傳遞效率分別為a%、b%、c%，若A的能量為M，則D獲得的能量為M×a%×b%×c%。eq\o([對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練])1．如圖是一個(gè)陸地生態(tài)系統(tǒng)食物網(wǎng)的結(jié)構(gòu)模式圖，下列敘述中不正確的是()A．在該食物網(wǎng)中，共有5條食物鏈B．在該食物網(wǎng)中，H處于3個(gè)不同的養(yǎng)分級(jí)C．若B種群中各年齡段的個(gè)體數(shù)目比例適中，則該種群的密度在一段時(shí)間內(nèi)會(huì)明顯變大D．在該食物網(wǎng)中，假如C種群的數(shù)量下降10%，則H的數(shù)量不會(huì)發(fā)生明顯改變C[在該食物網(wǎng)中，共有5條食物鏈，A正確；H處于第三、第四、第五3個(gè)不同的養(yǎng)分級(jí)，B正確；若B種群中各年齡段的個(gè)體數(shù)目比例適中，則該種群的密度在一段時(shí)間內(nèi)會(huì)保持穩(wěn)定，C錯(cuò)誤；在該食物網(wǎng)中，假如C種群的數(shù)量下降10%，由于H的食物來(lái)源有多種，所以H的數(shù)量不會(huì)發(fā)生明顯改變，D正確。]2．如圖表示某生態(tài)系統(tǒng)中各種生物成分之間的關(guān)系，下列敘述正確的是()A．在這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中，共有5條具有捕食關(guān)系的食物鏈B．該生態(tài)系統(tǒng)的生物群落是由生產(chǎn)者和消費(fèi)者組成的C．假如丁的種群數(shù)量急劇削減，在最初的一段時(shí)間內(nèi)，乙的種群數(shù)量也可能削減D．假如該生態(tài)系統(tǒng)受到重金屬離子的污染，受害最大的將是甲種群C[在生態(tài)系統(tǒng)中分解者沒(méi)有進(jìn)入食物鏈，所以該生態(tài)系統(tǒng)共有1條食物鏈，即甲→乙→丙→丁→戊，A錯(cuò)誤；生物群落是由生產(chǎn)者、消費(fèi)者和分解者構(gòu)成的，B錯(cuò)誤；假如丁的種群數(shù)量急劇削減，丙沒(méi)有了天敵，種群數(shù)量會(huì)快速增加，導(dǎo)致被丙捕食的乙種群數(shù)量可能削減，C正確；假如該生態(tài)系統(tǒng)受到重金屬離子的污染，由于重金屬離子難以降解，會(huì)隨著食物鏈在高養(yǎng)分級(jí)的生物體內(nèi)富集積累，受害最大的種群是戊種群，D錯(cuò)誤。]3．有一食物網(wǎng)如下圖所示。假如能量傳遞效率為10%，各條食物鏈傳遞到庚的能量相等，則庚增加1kJ的能量，最少消耗丙的能量為()A．550kJ B．500kJC．400kJ D．100kJA[依據(jù)題意，經(jīng)甲→丙→丁→己→庚食物鏈傳遞到庚的能量為0.5kJ，則須要丙的能量為0.5÷(10%)3＝500(kJ)，經(jīng)甲→丙→戍→庚食物鏈傳遞到庚的能量為0.5kJ，則須要丙的能量為0.5÷(10%)2＝50(kJ)，即庚增加1kJ的能量最少須要丙的能量為500＋50＝550(kJ)。]4．在如圖所示的食物網(wǎng)中，假如貓頭鷹的食物有2/5來(lái)自兔子，2/5來(lái)自鼠，1/5來(lái)自蛇。那么貓頭鷹的體重若增加10g，最少須要消耗植物()A．300g B．450gC．900g D．1800gB[先將食物網(wǎng)拆分成3條食物鏈：①植物→兔→貓頭鷹；②植物→鼠→貓頭鷹；③植物→鼠→蛇→貓頭鷹。依據(jù)貓頭鷹的食物比例可知，增加的10g體重中4g來(lái)自①、4g來(lái)自②、2g來(lái)自③，計(jì)算最少消耗植物量，則依據(jù)能量最大傳遞效率20%計(jì)算，則①須要消耗植物量為4×5×5＝100(g)，②須要消耗植物量為4×5×5＝100(g)，③須要消耗植物量為2×5×5×5＝250(g)?？偣残柘闹参锪繛?50g。]5．某生態(tài)系統(tǒng)中存在如圖所示的食物網(wǎng)，若將C的食物比例由A∶B＝1∶1調(diào)整為2∶1，能量傳遞效率按10%計(jì)算，則該生態(tài)系統(tǒng)的承載量是原來(lái)的()A．1.875倍 B．1.273倍C．1.375倍 D．0.575C[解題時(shí)應(yīng)當(dāng)從C動(dòng)身，當(dāng)食物比例為A∶B＝1∶1時(shí)，設(shè)C的能量為x，須要的A的能量為eq\f(1,2)x÷10%＋eq\f(1,2)x÷10%÷10%＝55x。當(dāng)食物比例為A∶B＝2∶1時(shí)，設(shè)C的能量為y，須要的A的能量為eq\f(2,3)y÷10%＋eq\f(1,3)y÷10%÷10%＝40y。由于兩種狀況下，生產(chǎn)者的數(shù)量是肯定的，所以55x＝40y，則y＝1.375x。]6．如圖是某人工魚(yú)塘生態(tài)系統(tǒng)能量流淌過(guò)程中部分環(huán)節(jié)涉及的能量值[單位：103kJ/(m2·a)]。試回答下列有關(guān)問(wèn)題：(1)圖中①代表的生理過(guò)程是________，圖中②代表的能量主要以________形式貯存。(2)該生態(tài)系統(tǒng)中生產(chǎn)者固定的總能量是________kJ/(m2·a)。(3)能量從該生態(tài)系統(tǒng)的其次養(yǎng)分級(jí)到第三養(yǎng)分級(jí)傳遞的效率為_(kāi)_______。(4)試分析圖中植食動(dòng)物、肉食動(dòng)物和頂位肉食動(dòng)物隨養(yǎng)分級(jí)的上升須要的有機(jī)物輸入越來(lái)越多的緣由：________________________________________________________________________________________________________。[解析](1)據(jù)圖分析，①表示呼吸作用，②表示貯存在有機(jī)物中的能量。(2)該生態(tài)系統(tǒng)中肉食動(dòng)物從植食動(dòng)物同化的能量為0.25＋0.05＋5.1＋2.1－5.0＝2.5×103[kJ/(m2·a)]，植食動(dòng)物從生產(chǎn)者同化的能量為2.5＋4＋9＋0.5－2＝14×103[kJ/(m2·a)]，該生態(tài)系統(tǒng)中生產(chǎn)者固定的總能量為23＋70＋3＋14＝110×103[kJ/(m2·a)]＝1.1×105kJ/(m2·a)。(3)依據(jù)(2)的分析可知，能量從該生態(tài)系統(tǒng)的其次養(yǎng)分級(jí)到第三養(yǎng)分級(jí)傳遞的效率為[(2.1＋5.1＋0.