新高考2024高考生物一輪復(fù)習(xí)難點(diǎn)加強(qiáng)專題六能量流動(dòng)的相關(guān)計(jì)算學(xué)案新人教版

PAGE6-難點(diǎn)加強(qiáng)專題(六)能量流淌的相關(guān)計(jì)算eq\x(重)eq\x(點(diǎn))eq\x(突)eq\x(破)1．能量傳遞效率相關(guān)“最值”計(jì)算解題時(shí)，留意題目中是否有“最多”“最少”“至少”等字眼，從而確定運(yùn)用10%或20%來解題。(1)食物鏈為A→B→C→D：已知D養(yǎng)分級(jí)增加的能量為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)的能量為N，則D養(yǎng)分級(jí)最多可獲得的能量＝N×(20%)3；最少可獲得的能量＝N×(10%)3。(2)在類似的食物網(wǎng)中，計(jì)算生物量變更的“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)系越簡潔，生態(tài)系統(tǒng)的能量流淌過程中消耗的能量越少。詳細(xì)計(jì)算方法總結(jié)如下：eq\a\vs4\al(知低養(yǎng)分級(jí),求高養(yǎng)分級(jí))eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(獲能量最多\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(選最短食物鏈,按×20%計(jì)算)),獲能量最少\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(選最長食物鏈,按×10%計(jì)算))))eq\a\vs4\al(知高養(yǎng)分級(jí),求低養(yǎng)分級(jí))eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(需最多能量\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(選最長食物鏈,按÷10%計(jì)算)),需最少能量\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(選最短食物鏈,按÷20%計(jì)算))))2．關(guān)于“定值”的計(jì)算(1)同一食物鏈不同環(huán)節(jié)能量傳遞效率往往不完全相同，不涉及“最多”“最少”，計(jì)算時(shí)不能按10%或20%，而需按詳細(xì)數(shù)值計(jì)算，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的能量為M×a%×b%×c%。(2)假如是在食物網(wǎng)中，某一養(yǎng)分級(jí)同時(shí)從上一養(yǎng)分級(jí)多種生物獲得能量，且各途徑所獲得的生物量比例確定，則依據(jù)各單獨(dú)的食物鏈進(jìn)行計(jì)算后合并。3．利用“拼圖法”巧解能量流淌(1)輸入第一養(yǎng)分級(jí)的能量(W1)即生產(chǎn)者的同化量被分為兩部分：一部分在生產(chǎn)者的呼吸作用中以熱能的形式散失(A1)，一部分則用于生產(chǎn)者的生長、發(fā)育和繁殖。而后一部分能量中包括現(xiàn)存的植物體B1、流向分解者的C1、流向下一養(yǎng)分級(jí)的D1。(2)第一養(yǎng)分級(jí)向其次養(yǎng)分級(jí)的能量傳遞效率＝(D1/W1)×100%，其次養(yǎng)分級(jí)向第三養(yǎng)分級(jí)的能量傳遞效率＝(D2/D1)×100%。eq\x(考)eq\x(能)eq\x(提)eq\x(升)例1在下圖所示的食物網(wǎng)中，假如貓頭鷹的食物有eq\f(2,5)來自兔子，eq\f(2,5)來自鼠，eq\f(1,5)來自蛇，那么貓頭鷹若增加20g體重，最少須要消耗植物(B)A．600g B．900gC．1600g D．5600g[解析]通過食物鏈(植物→兔→貓頭鷹)，貓頭鷹增重20g×(2/5)＝8g，最少須要消費(fèi)植物的量為8g×5×5＝200g；通過食物鏈(植物→鼠→貓頭鷹)，貓頭鷹增重20g×eq\f(2,5)＝8g，最少須要消耗植物的量為8g×5×5＝200g；通過食物鏈(植物→鼠→蛇→貓頭鷹)，貓頭鷹增重20g×eq\f(1,5)＝4g，最少須要消耗植物的量為4g×5×5×5＝500g。所以合計(jì)至少消費(fèi)植物200g＋200g＋500g＝900g。例2如圖為某生態(tài)系統(tǒng)中能量傳遞示意圖，以下敘述不正確的是(C)A．能量流淌是從甲固定的太陽能起先的，流入該生態(tài)系統(tǒng)的總能量為1250kJB．從乙到丙的能量傳遞效率為15%C．將乙和丙的糞便作為有機(jī)肥還田，可以提高能量傳遞效率D．食物鏈的養(yǎng)分關(guān)系一般不行逆，這確定了能量流淌的單向性[解析]本題考查生態(tài)系統(tǒng)中能量流淌的特點(diǎn)。能量流淌從生產(chǎn)者固定的太陽能起先，流入該生態(tài)系統(tǒng)的總能量是生產(chǎn)者固定的太陽能總量，即175＋200＋875＝1250kJ；從乙到丙的能量傳遞效率是30÷200×100%＝15%；將乙和丙的糞便作為有機(jī)肥還田，可以提高能量利用效率，但不能提高能量傳遞效率；食物鏈的養(yǎng)分關(guān)系一般不行逆，同時(shí)生產(chǎn)者不能利用熱能，導(dǎo)致能量流淌具有單向性。課末總結(jié)1．〔思維導(dǎo)圖〕2．〔簡答題?？奸L句分析〕1．生態(tài)系統(tǒng)都包含非生物的物質(zhì)和能量、生產(chǎn)者、消費(fèi)者和分解者四種成分。2．生產(chǎn)者通過光合作用或化能合成作用，把光能或化學(xué)能固定在它們制造的有機(jī)物中，被生物所利用，因此生產(chǎn)者是生態(tài)系統(tǒng)的基石。3．食物鏈的起先都是生產(chǎn)者，即第一養(yǎng)分級(jí)總是生產(chǎn)者，各種動(dòng)物在不同的食物鏈中所處的養(yǎng)分級(jí)可能不同；食物鏈的最末都是最高養(yǎng)分級(jí)(消費(fèi)者)，中間不能斷，且一般不超過5個(gè)養(yǎng)分級(jí)。4．食物鏈和食物網(wǎng)是生態(tài)系統(tǒng)的養(yǎng)分結(jié)構(gòu)，是生態(tài)系統(tǒng)能量流淌和物質(zhì)循環(huán)的渠道。5．(1)生態(tài)系統(tǒng)的能量來自生產(chǎn)者固定的太陽能，經(jīng)食物鏈和食物網(wǎng)的傳遞，最終以熱能形式散失。(2)能量流淌是單向的；能量在流淌過程中逐級(jí)遞減，有效傳遞效率只有10%～20%。3．〔探究高考·明確考向〕1．(2024·全國卷Ⅱ，6)假如食物鏈上各養(yǎng)分級(jí)均以生物個(gè)體的數(shù)量來表示，并以食物鏈起點(diǎn)的生物個(gè)體數(shù)作底層來繪制數(shù)量金字塔，則只有兩個(gè)養(yǎng)分級(jí)的夏季草原生態(tài)系統(tǒng)(假設(shè)第一養(yǎng)分級(jí)是牧草，其次養(yǎng)分級(jí)是羊)和森林生態(tài)系統(tǒng)(假設(shè)第一養(yǎng)分級(jí)是喬木，其次養(yǎng)分級(jí)是昆蟲)數(shù)量金字塔的形態(tài)最可能是(A)A．前者為金字塔形，后者為倒金字塔形B．前者為倒金字塔形，后者為金字塔形C．前者為金字塔形，后者為金字塔形D．前者為倒金字塔形，后者為倒金字塔形[解析]夏季草原生態(tài)系統(tǒng)中牧草的數(shù)量遠(yuǎn)多于羊的數(shù)量，該生態(tài)系統(tǒng)的數(shù)量金字塔呈金字塔形；森林生態(tài)系統(tǒng)中喬木的數(shù)量遠(yuǎn)少于昆蟲的數(shù)量，該生態(tài)系統(tǒng)的數(shù)量金字塔呈倒金字塔形，A項(xiàng)正確。2．(全國卷Ⅲ，5)我國諺語中的“螳螂捕蟬，黃雀在后”體現(xiàn)了食物鏈的原理。若鷹遷入了蟬、螳螂和黃雀所在的樹林中，捕食黃雀并棲息于林中。下列敘述正確的是(C)A．鷹的遷入增加了該樹林中蟬及其天敵的數(shù)量B．該生態(tài)系統(tǒng)中細(xì)菌產(chǎn)生的能量可流向生產(chǎn)者C．鷹的遷入增加了該生態(tài)系統(tǒng)能量消耗的環(huán)節(jié)D．鷹的遷入變更了該生態(tài)系統(tǒng)能量流淌的方向[解析]鷹遷入前，食物鏈為植物→蟬→螳螂→黃雀；鷹遷入后，食物鏈為植物→蟬→螳螂→黃雀→鷹；故鷹的遷入會(huì)使該樹林中螳螂(蟬的天敵)的數(shù)量增加，蟬的數(shù)量削減，A錯(cuò)誤。題干所述的食物鏈?zhǔn)遣妒虫?，?xì)菌是分解者，不參加該食物鏈的構(gòu)成，即細(xì)菌產(chǎn)生的能量不能流向生產(chǎn)者，流向生產(chǎn)者的能量是太陽能，B錯(cuò)誤。鷹的遷入使得最高養(yǎng)分級(jí)由第四養(yǎng)分級(jí)增加到第五養(yǎng)分級(jí)，增加了能量消耗的環(huán)節(jié)，C正確。能量流淌是沿著食物鏈進(jìn)行的，鷹的遷入沒有變更該生態(tài)系統(tǒng)能量流淌的方向，D錯(cuò)誤。3．(2024·全國卷Ⅱ，31)大型肉食性動(dòng)物對(duì)低養(yǎng)分級(jí)肉食性動(dòng)物與植食性動(dòng)物有捕食和驅(qū)逐作用，這一建立在“威懾”與“恐驚”基礎(chǔ)上的種間關(guān)系會(huì)對(duì)群落或生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生影響，此方面的探討屬于“恐驚生態(tài)學(xué)”范疇。回答下列問題：(1)當(dāng)某種大型肉食性動(dòng)物遷入到一個(gè)新的生態(tài)系統(tǒng)時(shí)，原有食物鏈的養(yǎng)分級(jí)有可能增加。生態(tài)系統(tǒng)中食物鏈的養(yǎng)分級(jí)數(shù)量一般不會(huì)太多，緣由是生產(chǎn)者固定的能量在沿食物鏈流淌過程中大部分都損失了，傳遞到下一養(yǎng)分級(jí)的能量較少。(2)假如將頂級(jí)肉食性動(dòng)物引入食物網(wǎng)只有三個(gè)養(yǎng)分級(jí)的某生態(tài)系統(tǒng)中，使得甲、乙兩種植食性動(dòng)物間的競爭結(jié)果發(fā)生了反轉(zhuǎn)，即該生態(tài)系統(tǒng)中甲的數(shù)量優(yōu)勢地位丟失。假定該反轉(zhuǎn)不是由于頂級(jí)肉食性動(dòng)物的干脆捕食造成的，那么依據(jù)上述“恐驚生態(tài)學(xué)”學(xué)問推想，甲的數(shù)量優(yōu)勢地位丟失的可能緣由是甲對(duì)頂級(jí)肉食性動(dòng)物的恐驚程度比乙高，頂級(jí)肉食性動(dòng)物引入后甲逃離該生態(tài)系統(tǒng)的數(shù)量比乙多(答出一點(diǎn)即可)。(3)若某種大型肉食性動(dòng)物在某地區(qū)的森林中重新出現(xiàn)，會(huì)減輕該地區(qū)野豬對(duì)農(nóng)作物的破壞程度。依據(jù)上述“恐驚生態(tài)學(xué)”學(xué)問推想，產(chǎn)生這一結(jié)果的可能緣由有大型肉食性動(dòng)物捕食野豬；野豬因恐驚削減了采食(答出兩點(diǎn)即可)。[解析](1)生態(tài)系統(tǒng)中能量沿食物鏈的傳遞特點(diǎn)是單向流淌、逐級(jí)遞減。食物鏈中生產(chǎn)者固定的能量在沿食物鏈流淌過程中大部分都損失了，傳遞到下一個(gè)養(yǎng)分級(jí)的能量較少，所以一條食物鏈的養(yǎng)分級(jí)數(shù)量一般不會(huì)太多。(2)依據(jù)題中信息可知，頂級(jí)肉食性動(dòng)物對(duì)環(huán)境中的植食性動(dòng)物有驅(qū)逐作用，這種作用是建立在“威懾”與“恐驚”基礎(chǔ)上的。甲的數(shù)量優(yōu)勢地位丟失的緣由可能是其對(duì)頂級(jí)肉食性動(dòng)物的恐驚程度比乙高，導(dǎo)致甲逃離該生態(tài)系統(tǒng)的數(shù)量比乙多。(3)大型肉食性動(dòng)物捕食野豬或野豬因恐驚削減了采食，從而減輕了野豬對(duì)該地區(qū)農(nóng)作物的破壞。4．(2024·北京理綜，31)因含N、P元素的污染物大量流入，我國某大型水庫曾連續(xù)爆發(fā)“水華”。為防治“水華”，在限制上游污染源的同時(shí)，探討人員依據(jù)生態(tài)學(xué)原理嘗試在水庫中投放以藻類和浮游動(dòng)物為食的鰱魚和鳙魚，對(duì)該水庫生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行修復(fù)，取得了明顯效果。(1)在該水庫生態(tài)系統(tǒng)組成中，引起“水華”的藻類屬于生產(chǎn)者。水庫中各種生物共同構(gòu)成(生物)群落。(2)為確定鰱、鳙的投放量，應(yīng)依據(jù)食物網(wǎng)中的養(yǎng)分級(jí)，調(diào)查投放區(qū)鰱、鳙的捕食對(duì)象/食物的生物積累量(在本題中指單位面積中生物的總量，以t·hm－2表示)：為保證鰱、鳙的成活率，應(yīng)捕殺鰱、鳙的捕食者/天敵。(3)藻類汲取利用水體中的N、P元素，浮游動(dòng)物以藻類為食，銀魚主要以浮游動(dòng)物為食。由下圖可知，將鰱、鳙魚苗以肯定比例投放到該水庫后，造成銀魚生物積累量明顯下降，引起該變更的緣由是鰱、鳙與銀魚在食物上存在競爭關(guān)系。(4)投放鰱、鳙這一方法是通過人為干預(yù)，調(diào)整了該生態(tài)系統(tǒng)食物網(wǎng)中相關(guān)物種生物積累量的比例，從而達(dá)到改善水質(zhì)的目的。(5)鰱魚和鳙魚是人們?nèi)粘Ｊ秤玫聂~類。為接著將投放鰱、鳙的方法綜合應(yīng)用，在保持良好水質(zhì)的同時(shí)增加漁業(yè)產(chǎn)量，以實(shí)現(xiàn)生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益的雙贏，請(qǐng)?zhí)岢鰞蓷l詳細(xì)措施定期適度捕撈鰱、鳙；定期合理投放鰱、鳙；限制性捕殺鰱、鳙的捕食者；限制人類活動(dòng)(工業(yè)、農(nóng)業(yè)、旅游等)對(duì)該水庫生態(tài)環(huán)境的負(fù)面影響。[解析](1)引起水庫生態(tài)系統(tǒng)中“水華”的藻類，可利用太陽能合成有機(jī)物，屬于生產(chǎn)者。生物群落是指同一時(shí)間內(nèi)聚集在肯定區(qū)域中的各種生物種群的集合。(2)欲確定鰱、鳙的投放量，需考慮投放區(qū)鰱、鳙的捕食對(duì)象(即上一養(yǎng)分級(jí))的生物積累量，然后依據(jù)能量傳遞效率計(jì)算出鰱、鳙的投放量。為保證鰱、鳙的成活率，應(yīng)捕殺水庫中鰱、鳙的捕食者(天敵)。(3)分析柱狀圖，將鰱、鳙魚苗以肯定比例投放后，銀魚的生物積累量明顯下降，可能緣由是鰱、鳙和銀魚都以浮游動(dòng)物為食，三者之間存在競爭關(guān)系。(4)通過在水庫中人為投放鰱、鳙這一方法，調(diào)整水庫中相關(guān)物種(如浮游動(dòng)物、藻類)生物積累量的比例，從而達(dá)到改善水質(zhì)的目的。(5)為了實(shí)現(xiàn)生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益的雙贏，要留意限制鰱、鳙的數(shù)量，如定期適度捕撈鰱、鳙，定期合理投放鰱、鳙，限制性捕殺鰱、鳙的捕食者等，還要留意限制人類活動(dòng)(工業(yè)、農(nóng)業(yè)、旅游等)對(duì)該水庫生態(tài)環(huán)境的負(fù)面影響。5．(2024·江蘇卷，26)某地因采礦導(dǎo)致地表下沉，成為無法利用的荒地。為了變更這種狀況，有關(guān)部門因地制宜，通過引水等措施，將該地改造成濕地生態(tài)公園，一些生物接連遷入，并漸漸形成相對(duì)穩(wěn)定的生物群落。下圖是該公園生態(tài)系統(tǒng)食物網(wǎng)的一部分，請(qǐng)回答下列問題：(1)該公園生物群落的變更屬于次生演替。(2)圖中昆蟲與雜食性魚類之間的種間關(guān)系有捕食和競爭。(3)在黑斑蛙的繁殖季節(jié)，雄蛙通過叫聲這種物理信息求偶；雌蛙通常在近岸水深10～30cm的草叢間產(chǎn)卵，可采納等距取樣法了解該蛙卵塊的密度。(4)因該水域有些滲漏，補(bǔ)水時(shí)曾不慎引入含除草劑的水，導(dǎo)致一些水草死亡。水草腐爛后，圖中所示的生物類群中最先快速增殖的是浮游生物類。(5)圖中既含有初級(jí)消費(fèi)者，又含有次級(jí)消費(fèi)者的生物類群有底棲動(dòng)物類、雜食性魚類、濾食性魚類。若蛙類與猛禽之間還存在1個(gè)養(yǎng)分級(jí)，請(qǐng)寫出該養(yǎng)分級(jí)中2類不同綱的生物：蛇類、肉食性魚類、鼠類(任寫其中兩類)。[解析](1)荒地改造成濕地生態(tài)公園屬于次生演替。(2)雜