?專題09 能量流動的相關(guān)計算


1. 食物鏈中能量的“最值”計算
設(shè)食物鏈A→B→C→D，分情況討論( 如下表 )：
(1) 能量傳遞效率未知時( 按20% 即1/5、10% 即1/10計算 )
已知
問題
思路求解
由D“逆推”A
(D凈增重M)
用“除法”
至少需要A的量Y
＝Y(jié)
最多需要A的量Y
＝Y(jié)
由A“順推”D
(A凈增重N)
用“乘法”
D最多增重的量Y
N(1/5)3＝Y(jié)
D至少增重的量Y
N(1/10)3＝Y(jié)

(2) 已確定營養(yǎng)級間能量傳遞效率的，不能按“最值”法計算。例如，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%。
2. 在食物網(wǎng)中分析
在解決有關(guān)能量傳遞的計算問題時，需要確定相關(guān)的食物鏈，能量傳遞效率約為10%～20%，一般從兩個方面考慮：

3. 利用“拼圖法”巧解能量流動
(1) 輸入第一營養(yǎng)級的能量(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、流向下一營養(yǎng)級的D1。

(2) 第一營養(yǎng)級向第二營養(yǎng)級的能量傳遞效率＝(D1/W1)×100%，第二營養(yǎng)級向第三營養(yǎng)級的能量傳遞效率＝(D2/D1)×100%。

在具體計算時務(wù)必先澄清分流比例求解中應(yīng)“順推(用乘法)”還是“逆推(用除法)”，以為例。
①若已知“植物同化量(A)”，并告知其“傳向動物與直接傳向人比例由1∶1調(diào)整為1∶2”，求解人最多增重變化(M)，計算時宜“順推(用乘法)”
調(diào)整前：A··＋A··()2＝M1
調(diào)整后：A··＋A··()2＝M2
②若已知“人同化量(M)”并告知人的食物來源“素食、肉食由1∶1調(diào)整為2∶1”，求解最少需要植物量(A)，計算時應(yīng)“逆推(用除法)”
調(diào)整前：＋＝A1
調(diào)整后：＋＝A2　　　

【典例1】 下圖所示的食物網(wǎng)中，若人的體重增加1 kg，最少需消耗水藻________kg，最多消耗水藻________kg。

審題指導(dǎo)　能量在相鄰兩個營養(yǎng)級間的傳遞效率是10%～20%。求最少消耗水藻量時，選最短的食物鏈，即水藻→小魚→人，能量傳遞效率按20%計算，設(shè)最少消耗水藻為x，則x×20%×20%＝1 kg，x＝25 kg；求最多消耗水藻量時，選最長的食物鏈，即水藻→水蚤→蝦→小魚→大魚→人，能量傳遞效率按10%計算，設(shè)最多消耗水藻為y，則y×10%×10%×10%×10%×10%＝1 kg，y＝100 000 kg。
答案　25　100 000
【典例2】 如圖是某人工魚塘生態(tài)系統(tǒng)能量流動過程中部分環(huán)節(jié)涉及的能量值(單位為103 kJ·m－2·a－1)。頂位肉食動物從上一營養(yǎng)級獲得的能量為0.25，則肉食動物從上一營養(yǎng)級獲得的能量為________；能量從該生態(tài)系統(tǒng)的第二營養(yǎng)級到第三營養(yǎng)級的傳遞效率約為________。第一營養(yǎng)級到第二營養(yǎng)級的傳遞效率約為________。

審題指導(dǎo)　(1)因頂位肉食動物從上一營養(yǎng)級獲得的能量為0.25(103 kJ·m－2·a－1)，流入肉食動物的總能量＝0.25＋0.05＋5.1＋2.1＝7.5(103 kJ·m－2·a－1)，又因為有機(jī)物輸入為5(103 kJ·m－2·a－1)，則肉食動物從上一營養(yǎng)級獲得的能量為7.5－5＝2.5(103 kJ·m－2·a－1)。
(2)該生態(tài)系統(tǒng)的第二營養(yǎng)級(植食動物)的能量＝2.5＋0.5＋9＋4＝16(103 kJ·m－2·a－1)，能量從該生態(tài)系統(tǒng)的第二營養(yǎng)級到第三營養(yǎng)級的傳遞效率＝2.5÷16×100%≈15.6%。
(3)第一營養(yǎng)級流入到第二營養(yǎng)級的能量＝16－2＝14(103 kJ·m－2·a－1)，第一營養(yǎng)級的能量＝14＋3＋70＋23＝110(103 kJ·m－2·a－1)，則第一營養(yǎng)級到第二營養(yǎng)級的傳遞效率＝14÷110×100%≈12.7%。
答案　2.5　15.6%　12.7%
【典例3】 (1)若人類獲取植物性食物與動物性食物的比例是1∶1，將此食物結(jié)構(gòu)改為4∶1，能量傳遞效率按10%計算，則調(diào)整后可供養(yǎng)的人口是前者的________倍。
(2)若植物向動物及向人提供的能量比例由1∶1調(diào)整為1∶4，能量傳遞效率按10%計算，則調(diào)整后供養(yǎng)的人口是前者的________倍。
審題指導(dǎo)

(1)若人類獲取植物性食物與動物性食物的比例是1∶1，如下左圖，共需植物性食物的相對值為55；如果動物性食物與植物性食物的比例是1∶4，則共需植物性食物的相對值是28(如下右圖)。前者對食物的消耗量是后者的1.96倍，這也就說明后者可供養(yǎng)的人數(shù)是前者的1.96倍。

(2)設(shè)植物能量為M，則調(diào)整前，人所得能量為：M××10%＋M××(10%)2＝＋＝，調(diào)整后人所得能量為M××10%＋M××(10%)2＝＋＝，則調(diào)整后∶調(diào)整前為/≈1.49，即調(diào)整后供養(yǎng)的人口是調(diào)整前的1.49倍。
答案　(1)1.96　(2)1.49

1.若某草原生態(tài)系統(tǒng)只存在下面的食物關(guān)系，嘗試完成問題。

(1)假如貓頭鷹的食物有來自兔，來自鼠，來自蛇，那么，貓頭鷹若要增加20 g體重，最少需要消耗的植物為________。
(2)假如植物有被兔所食，有被鼠所食；鼠有直接被貓頭鷹捕食，有被蛇捕食后流入貓頭鷹體內(nèi)。那么，貓頭鷹若要增加20 g體重，最少需要消耗的植物為________。(精確到個位數(shù))
解析　(1)在生態(tài)系統(tǒng)中，能量傳遞效率為20%時，能量在流動過程中損失最小，可消耗最少的植物，為最高營養(yǎng)級提供最多的能量。因此，若計算使貓頭鷹增加20 g體重至少消耗的植物質(zhì)量，則能量按20%傳遞。設(shè)貓頭鷹從不同食物鏈消耗的植物分別為a、b、c，可寫出：

列方程式得：a×20%×20%＝20×2/5，b×20%×20%＝20×2/5，c×20%×20%×20%＝20×1/5。
解得：a＝200(g)、b＝200(g)、c＝500(g)，a＋b＋c＝900(g)。
(2)設(shè)貓頭鷹從三條食物鏈中獲得的能量依次為e、f、g，植物固定的總能量為h。根據(jù)題意，可繪圖如下：

列方程式得：2h/5×20%×20%＝e，(3/5)×(2/3)h×20%×20%＝f，(3/5)×(1/3)h×20%×20%×20%＝g，e＋f＋g＝20 g。解得：h≈595(g)。
答案　(1)900 g　(2)595 g
2.如圖為一食物網(wǎng)。若要使丙體重增加x，已知其食用的動物性食物(乙)所占比例為a，則至少需要的生產(chǎn)者(甲)的量為y，那么x與y的關(guān)系可表示為(　　)


A.y＝90ax＋10x B.y＝25ax＋5x
C.y＝20ax＋5x D.y＝10ax＋10x
解析　由題干中的“至少”可知，應(yīng)該按最大傳遞效率20%計算，a表示動物性食物(乙)所占比例，則1－a表示直接從生產(chǎn)者(甲)獲得食物所占比例，故有(1－a)x÷20%＋ax÷20%÷20%＝y(tǒng)，即y＝20ax＋5x。
答案　C

一、 選擇題：
1.某相對封閉的生態(tài)系統(tǒng)中除分解者外共有五個種群(每個種群只占一個營養(yǎng)級)，其能量調(diào)查如下表所示：
種群
甲
乙
丙
丁
戊
同化量(102 kJ/m2)
7
50
20
0.98
500
下列對該表數(shù)據(jù)作出的分析，正確的是(　　)
A．該生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)可表示為戊→乙→丙→甲→丁
B．當(dāng)甲與丙無捕食關(guān)系時，每相鄰兩營養(yǎng)級之間能量的傳遞效率都相等
C．該生態(tài)系統(tǒng)中甲的數(shù)量增加以后，會導(dǎo)致丙的數(shù)量減少，乙的數(shù)量增加
D．去除甲和丁后，丙增多乙減少
【答案】 B
【解析】 由題意可知，每個種群只占一個營養(yǎng)級，則五種生物所構(gòu)成的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)應(yīng)為：；若甲與丙無捕食關(guān)系，則食物網(wǎng)為，則相鄰兩個營養(yǎng)級之間的能量傳遞效率依次為×100%、×100%、×100%，都等于14%；甲捕食乙、丙，若甲數(shù)量增加，則乙、丙的數(shù)量減少；除去甲和丁后，則乙、丙的數(shù)量先增加、后減少，最后趨于穩(wěn)定。
2.在能量金字塔中，生產(chǎn)者固定能量時產(chǎn)生了240 mol O2，若能量傳遞效率為10%～15%時，次級消費者獲得的能量最多相當(dāng)于多少mol葡萄糖？(　　)
A.0.04 B.0.4 C.0.9 D.0.09
【答案】 B
【解析】 結(jié)合光合作用的相關(guān)知識可知：生產(chǎn)者固定的能量相當(dāng)于240÷6＝40 mol葡萄糖；生產(chǎn)者的能量傳遞給次級消費者經(jīng)過了兩次傳遞，按最大的能量傳遞效率15%計算，次級消費者獲得的能量最多相當(dāng)于40×15%×15%＝0.9 mol葡萄糖。
3.(原創(chuàng))某生態(tài)系統(tǒng)中存在下列食物網(wǎng)，若A固定的太陽能總量為M，則C獲得的能量范圍大約是(　　)

A.1/100·M～1/10·M B.1/250·M～1/25·M
C.1/10 000·M～1/25·M D.M～1 000 M
【答案】 C
【解析】 A的能量是M，求C獲得的最多能量，按最高傳遞效率、最短食物鏈計算，為1/25·M；求C獲得的最少能量，按最低傳遞效率、最長食物鏈計算，為1/10 000·M；所以C獲得的能量范圍大約是1/10 000· M～1/25·M。
4．下面為能量流經(jīng)某生態(tài)系統(tǒng)第二營養(yǎng)級的示意圖(單位J·cm－2·a－1)，據(jù)圖分析，有關(guān)說法正確的是(　　)

A．第二營養(yǎng)級用于生長、發(fā)育和繁殖的能量是100J·cm－2·a－1
B．該生態(tài)系統(tǒng)第一營養(yǎng)級同化的能量至少為400J·cm－2·a－1
C．能量由第二營養(yǎng)級到第三營養(yǎng)級的傳遞效率是20%
D．該生態(tài)系統(tǒng)第三營養(yǎng)級同化的能量是15J·cm－2·a－1
【答案】 B
【解析】 a表示第二營養(yǎng)級攝入的能量，其中20J·cm－2·a－1是第二營養(yǎng)級生物通過糞便流向分解者的能量，b是第二營養(yǎng)級同化的能量，即50＋30＝80 (J·cm－2·a－1)，其中50J·cm－2·a－1是通過自身呼吸作用散失的能量，30J·cm－2·a－1是用于自身生長、發(fā)育和繁殖的能量，A錯誤；第一營養(yǎng)級同化的能量至少為80÷20%＝400(J·cm－2·a－1)，B正確；根據(jù)圖中信息只能推算出第三營養(yǎng)級(次級消費者)的攝入量為15J·cm－2·a－1，但不能得出其同化量，因此無法計算從第二營養(yǎng)級到第三營養(yǎng)級的能量傳遞效率，C、D錯誤。
5．下表是有機(jī)物從植物傳遞到植食性動物鱗翅目幼蟲過程中能量流動的情況，根據(jù)表中數(shù)據(jù)不能得出的結(jié)論是(　　)
項目
被鱗翅目幼蟲吃掉的植物
鱗翅目幼蟲糞便含有的能量
鱗翅目幼蟲呼吸消耗的能量
用于鱗翅目幼蟲生長的能量
能量(J)
419
209.5
146.6
62.9

A.從植物流入鱗翅目幼蟲的能量是419J
B．食物中的能量有約15%用于幼蟲自身的生長
C．鱗翅目幼蟲從第一營養(yǎng)級獲取的能量有一部分在呼吸作用中以熱能的形式散失，因此能量在生態(tài)系統(tǒng)中的流動是不可循環(huán)的
D．鱗翅目幼蟲攝入419J的能量，第一營養(yǎng)級至少需同化1047.5J的能量
【答案】 A
【解析】 從植物流入鱗翅目幼蟲的能量是419－209.5＝209.5 (J)，A項錯誤；食物中用于幼蟲自身的生長的能量占62.9÷419×100%≈15%，B項正確；能量流動是不可循環(huán)的，因為能量有一部分以呼吸作用中熱能的形式散失了，C項正確；鱗翅目幼蟲攝入419J的食物至少需要第一營養(yǎng)級同化的能量為(419－209.5)÷20%＝1047.5 (J)，D項正確。
6．如圖所示的食物網(wǎng)中，戊的食物有1/2來自乙，1/4來自丙，1/4來自丁，且能量從生產(chǎn)者到消費者的傳遞效率為10%，從消費者到消費者的能量傳遞效率為20%。若戊體重增加20g，需要消耗植物(　　)

A．1125g B．1600g 　C．2000g D．6500g
【答案】 C
【解析】 甲為生產(chǎn)者，從甲到戊共有以下食物鏈：①甲→乙→戊，戊增加20g，來自乙20×1/2＝10(g)，需要乙10÷20%＝50(g)，需要甲50÷10%＝500(g)；②甲→丙→戊，戊增加20g，來自丙20×1/4＝5(g)，需要丙5÷20%＝25(g)，需要甲25÷10%＝250(g)；③甲→丙→丁→戊，戊增加20g，來自丁20×1/4＝5(g)，需要丁5÷20%＝25(g)，需要丙25÷20%＝125(g)，需要甲125÷10%＝1250(g)，故共需要甲500＋250＋1250＝2000 (g)，C項正確。
7．下表是某生態(tài)系統(tǒng)中能量流動情況的調(diào)查結(jié)果，表中甲、乙、丙、丁、戊分別代表構(gòu)成該生態(tài)系統(tǒng)食物網(wǎng)的主要種群[表中數(shù)據(jù)單位：×102kJ/(m2·a)]。下列說法錯誤的是(　　)
種群
同化固定的能量
體內(nèi)儲存的能量
呼吸消耗的能量
甲
16.74
4.54
12.2
乙
70
15.8
54.2
丙
930
229
701
丁
69.5
20
49.5
戊
1.674
0.4
1.274
A.表中的丙為生產(chǎn)者
B．表中的種群構(gòu)成2條食物鏈
C．當(dāng)某種原因?qū)е乱掖罅繙p少時，戊的數(shù)量仍能保持相對穩(wěn)定
D．第一營養(yǎng)級和第二營養(yǎng)級之間的能量傳遞效率約為18%
【答案】 B
【解析】　 根據(jù)各種群同化量可判斷甲、乙、丙、丁、戊能形成食物網(wǎng)：，其中丙為生產(chǎn)者，A、B項正確；當(dāng)乙大量減少時，戊可以通過丙→丁→甲→戊食物鏈獲得能量進(jìn)而保持?jǐn)?shù)量相對穩(wěn)定，C項正確；乙和丁處于第二營養(yǎng)級，同化的能量是70＋69.5＝139.5×102[kJ/(m2·a)]，丙處于第一營養(yǎng)級，同化的能量是930×102kJ/(m2·a)，則能量由第一營養(yǎng)級到第二營養(yǎng)級的傳遞效率是(139.5×102)/(930×102)×100%＝15%，D項錯誤。
8．如圖是某人工魚塘生態(tài)系統(tǒng)能量流動過程中部分環(huán)節(jié)涉及的能量值[單位為：103kJ/(m2·a)]。下列說法錯誤的是(　　)

A．圖中A代表的生理過程是細(xì)胞呼吸
B．第二營養(yǎng)級到第三營養(yǎng)級的能量傳遞效率為15.625%
C．該生態(tài)系統(tǒng)中生產(chǎn)者固定的總能量是9.6×104kJ/(m2·a)
D．捕食關(guān)系一般不可逆轉(zhuǎn)，所以能量流動具有單向性
【答案】 B
【解析】 每一營養(yǎng)級的能量去向包括流向下一營養(yǎng)級、被分解者分解和細(xì)胞呼吸中以熱能形式散失及用于自身生長、發(fā)育和繁殖四個途徑。因此，圖中A代表的是各種生物的細(xì)胞呼吸，A正確；肉食性動物從植食性動物獲得且同化的能量＝(5.1＋2.1＋0.25＋0.05－5)×103＝2.5×103 [kJ/(m2·a)]，植食性動物的同化量＝(2.5＋4＋9＋0.5)×103＝16×103 [kJ/(m2·a)]，能量傳遞效率＝2.5/16×100%＝15.625%，B正確；該生態(tài)系統(tǒng)中能量的來源有兩個，生產(chǎn)者固定的能量和有機(jī)物輸入的能量，生產(chǎn)者固定的總能量＝9.6×104 [kJ/(m2·a)]＋流入植食性動物的能量，C錯誤；食物鏈?zhǔn)且允澄镪P(guān)系形成的聯(lián)系，捕食關(guān)系的單向性決定了能量流動的單向性，D正確。
9．圖甲表示某自然保護(hù)區(qū)的能量流動過程[單位：×103kJ/(m2·a)]，A、B、C、D代表不同類型的生物，每一營養(yǎng)級所同化的能量都被分為E1、E2兩部分；圖乙表示某一種野生動物的數(shù)量變化曲線。下列敘述正確的是(　　)

A．圖甲中C代表分解者，E1表示流入下一營養(yǎng)級的能量
B．為了保證各營養(yǎng)級能量的需求，隨著營養(yǎng)級升高，人為輸入的有機(jī)物應(yīng)該增加，圖中第二營養(yǎng)級到第三營養(yǎng)級的能量傳遞效率約為16.7%
C．圖乙ab段表示地震后該動物數(shù)量驟減，決定其數(shù)量變化的主要因素是出生率和死亡率
D．為了保護(hù)該物種不至于被滅絕，在b點應(yīng)采取就地保護(hù)措施，為其提供最后的生存機(jī)會
【答案】 B
【解析】 E1表示用于生長、發(fā)育、繁殖的能量，A項錯誤；第二營養(yǎng)級的同化量為16＋2＝18×103[kJ/(m2·a)]，第二營養(yǎng)級到第三營養(yǎng)級的能量傳遞效率為3/18×100%≈16.7%，B項正確；ab段表示地震后該動物數(shù)量驟減，決定其數(shù)量變化的主要因素是死亡率，C項錯誤；據(jù)圖乙“野外回放”可知，在b點采取了易地保護(hù)，D項錯誤。
10.某生態(tài)系統(tǒng)中存在如圖所示的食物網(wǎng)，如將丙的食物比例由甲∶乙＝1∶1調(diào)整為2∶1，能量傳遞效率按10%計算，該生態(tài)系統(tǒng)能承載丙的數(shù)量是原來的(　　)

A.1.375倍 B.1.875倍 C.1.273倍 D.0.575倍
【答案】 A
【解析】 由于生產(chǎn)者沒有改變，所以流向該生態(tài)系統(tǒng)的總能量沒有變化，設(shè)丙原來的能量為a，則需要甲提供的能量為(1/2)a×10×10＋(1/2)a×10＝55a；改變食物比例后的丙的能量設(shè)為b，則需要甲提供的能量為(2/3)b×10＋(1/3)b×10×10＝40b，根據(jù)題意可得：55a＝40b，b/a＝1.375。
11.在右圖所示的食物網(wǎng)中，已知各營養(yǎng)級之間的能量傳遞效率為10%，若一種生物攝食兩種上一營養(yǎng)級的生物時，兩種被攝食的生物量相等，則丁每增加10 kg生物量，需消耗生產(chǎn)者多少千克？(　　)
A.250 B.500 C.2 500 D.3 250
【答案】 D
【解析】　據(jù)題意，與丁食物來源相關(guān)的食物鏈有三條：戊→庚→丁，戊→甲→丁，戊→己→甲→丁。丁以甲和庚為食，則按能量傳遞效率為10%計算：各需甲、庚10 kg÷10%÷2＝50 kg。甲增加50 kg，需攝食己和戊共50 kg÷10%＝500 kg，則己、戊各250 kg，己增加250 kg則需攝食戊250 kg÷10%＝2 500 kg，庚增加50 kg則需戊50 kg÷10%＝500 kg。共需戊：500＋2 500＋250＝3 250 kg。
12．如圖是某人工魚塘生態(tài)系統(tǒng)能量流動過程中部分環(huán)節(jié)涉及的能量值[單位為103 kJ/(m2·a)]，下列說法錯誤的是(　　)

A．圖中A代表的生理過程是呼吸作用
B．第二營養(yǎng)級到第三營養(yǎng)級的能量傳遞效率約為15.6%
C．該生態(tài)系統(tǒng)中生產(chǎn)者固定的總能量是9.6×104 kJ/(m2·a)
D．捕食關(guān)系一般不可逆轉(zhuǎn)，所以能量流動具有單向性
【答案】 C
【解析】 每一營養(yǎng)級的能量去向包括流向下一營養(yǎng)級、被分解者分解和呼吸作用中以熱能形式散失及未利用的能量四個途徑。因此，圖中A代表的是各種生物的呼吸作用。肉食性動物從植食性動物獲得的且同化的能量＝(5.1＋2.1＋0.25＋0.05－5)×103＝2.5×103 [kJ/(m2·a)]，植食性動物的同化量＝(2.5＋4＋9＋0.5)×103＝16×103 [kJ/(m2·a)]，傳遞效率＝2.5/16×100%＝15.625%。該生態(tài)系統(tǒng)中能量的來源有兩個，生產(chǎn)者固定的能量和有機(jī)物輸入，生產(chǎn)者固定的總能量＝9.6×104 kJ/(m2·a)＋流入植食性動物的能量。食物鏈?zhǔn)且允澄镪P(guān)系形成的聯(lián)系，捕食關(guān)系的單向性決定了能量流動的單向性。
二、非選擇題
13．如 圖是某人工魚塘生態(tài)系統(tǒng)能量流動過程中部分環(huán)節(jié)涉及的能量值(單位為103 kJ·m－2·a－1)。頂位肉食動物從上一營養(yǎng)級獲得的能量為0.25，則肉食動物從上一營養(yǎng)級獲得的能量為________；能量從該生態(tài)系統(tǒng)的第二營養(yǎng)級到第三營養(yǎng)級的傳遞效率約為________。第一營養(yǎng)級到第二營養(yǎng)級的傳遞效率約為________。

【答案】 　2.5　 15.6%　 12.7%
【解析】 (1) 因頂位肉食動物從上一營養(yǎng)級獲得的能量為0.25(103 kJ·m－2·a－1)，流入肉食動物的總能量＝0.25＋0.05＋5.1＋2.1＝7.5(103 kJ·m－2·a－1)，又因為有機(jī)物輸入為5(103 kJ·m－2·a－1)，則肉食動物從上一營養(yǎng)級獲得的能量為7.5－5＝2.5(103 kJ·m－2·a－1)。 (2)該生態(tài)系統(tǒng)的第二營養(yǎng)級(植食動物)的能量＝2.5＋0.5＋9＋4＝16(103 kJ·m－2·a－1)，能量從該生態(tài)系統(tǒng)的第二營養(yǎng)級到第三營養(yǎng)級的傳遞效率＝2.5÷16×100%≈15.6%。 (3)第一營養(yǎng)級流入到第二營養(yǎng)級的能量＝16－2＝14(103 kJ·m－2·a－1)，第一營養(yǎng)級的能量＝14＋3＋70＋23＝110(103 kJ·m－2·a－1)，則第一營養(yǎng)級到第二營養(yǎng)級的傳遞效率＝14÷110×100%≈12.7%。
14.下表是對某水生生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)級和能量流動情況的調(diào)查結(jié)果，表中A、B、C、D分別表示不同的營養(yǎng)級，E為分解者。Pg表示生物同化作用固定能量的總量，Pn表示生物體貯存的能量(Pn＝Pg－R)，R表示生物呼吸消耗的能量。
單位：102 kJ/(m2·a)

Pg
Pn
R
A
15.9
2.8
13.1
B
870.7
369.4
501.3
C
0.9
0.3
0.6
D
141
61.9
79.1
E
211.5
20.1
191.4

回答下列問題：
(1)能量流動是從A、B、C、D中的哪個營養(yǎng)級開始的__________。判斷依據(jù)是____________________________________________。
(2)該生態(tài)系統(tǒng)中能量從第三營養(yǎng)級傳遞到第四營養(yǎng)級的效率約為__________。
(3)從能量輸入和輸出角度看，該生態(tài)系統(tǒng)的總能量是否增加？__________(填“是”或“否”)，原因是________________________________________________________________。
【答案】 (1)B　B營養(yǎng)級含能量最多，B為生產(chǎn)者 (2)5.7% 　(3)是　該生態(tài)系統(tǒng)輸入的總能量大于所有生物消耗的能量之和
【解析】 　首先根據(jù)表格、題干分析可知，B營養(yǎng)級固定的能量最多，故B為生產(chǎn)者，又因為E為分解者，所以食物鏈為B→D→A→C，再根據(jù)公式②計算從第三營養(yǎng)級到第四營養(yǎng)級的傳遞效率是0.9/15.9×100%≈5.7%。輸入的總能量即為生產(chǎn)者固定的總能量＝870.7，輸出的總能量＝所有生物呼吸消耗的能量之和＝13.1＋501.3＋0.6＋79.1＋191.4＝785.5，因為870.7＞785.5，所以生態(tài)系統(tǒng)輸入的總能量大于所有生物消耗的能量之和。
15.如圖是以種植玉米為主的某農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)整個生長季節(jié)能量流動示意圖，數(shù)值單位為kJ/cm2，輸入該農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的總能量________(填“小于”“等于”或“大于”)玉米固定的太陽能總量。已知圖中生產(chǎn)者同化的能量有160 kJ/cm2未被利用，由此可知，生產(chǎn)者用于生長、發(fā)育和繁殖的能量有__________ kJ/cm2，由初級消費者到次級消費者的能量傳遞效率為________。

【答案】 大于 　460 　10%
【解析】 生態(tài)系統(tǒng)的總能量為生產(chǎn)者固定的太陽能總量，該生態(tài)系統(tǒng)中生產(chǎn)者不止有玉米，還有其他的綠色植物，因此輸入該農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的總能量大于玉米所固定的太陽能總量。已知圖中生產(chǎn)者同化的能量尚有160 kJ/cm2未被利用，由此可知，生產(chǎn)者用于生長、發(fā)育和繁殖的能量有160＋200＋100＝460 kJ/cm2，由初級消費者到次級消費者的能量傳遞效率為20/200×100%＝10%。
16.下圖所示的食物網(wǎng)中，若人的體重增加1 kg，最少需消耗水藻________kg，最多消耗水藻________kg。

【答案】　25 100000
【解析】 能量在相鄰兩個營養(yǎng)級間的傳遞效率是10%～20%。求最少消耗水藻量時，選最短的食物鏈，即水藻→小魚→人，傳遞效率按20%計算，設(shè)最少消耗水藻為x，則x×20%×20%＝1 kg，x＝25 kg；求最多消耗水藻量時，選最長的食物鏈，即水藻→水蚤→蝦→小魚→大魚→人，傳遞效率按10%計算，設(shè)最多消耗水藻為y，則y×10%×10%×10%×10%×10%＝1 kg，y＝100 000 kg。
17．圖甲是某生態(tài)農(nóng)業(yè)的結(jié)構(gòu)模式圖，圖乙表示能量流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)某一營養(yǎng)級的變化示意圖，其中a～g表示能量值。據(jù)圖回答下列問題：

(1)圖甲中的________是生態(tài)系統(tǒng)的基石，從生態(tài)學(xué)角度分析，人們建立圖示的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的最大優(yōu)點是_____________________________________________________________。
(2)一般地說，農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的__________穩(wěn)定性較低，若此生態(tài)系統(tǒng)遭到酸雨危害，首先受到影響的是____________，從而影響生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
(3)沼氣池中的微生物在生態(tài)系統(tǒng)中的成分屬于________。
(4)若圖乙中A表示某食物網(wǎng)中第二營養(yǎng)級所攝入的全部能量，則B表示________________；C表示_______________________________________________________；F表示_________________________________________________________________________。圖乙中的a＝_______________________________________________(填能量值的符號)。
【答案】 (1)農(nóng)作物　實現(xiàn)物質(zhì)的循環(huán)利用和能量的多級利用，減少環(huán)境污染，提高農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量　(2)抵抗力　農(nóng)作物　(3)分解者　(4)第二營養(yǎng)級(初級消費者)的同化量　用于生長、發(fā)育和繁殖的能量　下一營養(yǎng)級攝入的能量　b＋c或c＋d＋e或c＋d＋g＋f
【解析】 (1)生產(chǎn)者通過光合作用將太陽能固定在有機(jī)物中，從而可以被生物所利用，因此，生產(chǎn)者是生態(tài)系統(tǒng)的基石，即圖甲中的農(nóng)作物；建立農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的最大優(yōu)點是實現(xiàn)物質(zhì)的循環(huán)利用和能量的多級利用、減少環(huán)境污染、提高農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量。(2)生態(tài)系統(tǒng)的生物種類越多，營養(yǎng)結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，抵抗力穩(wěn)定性越高，恢復(fù)力穩(wěn)定性越低，農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的生物種類單一、營養(yǎng)結(jié)構(gòu)簡單，所以抵抗力穩(wěn)定性低；若此生態(tài)系統(tǒng)遭到酸雨危害，首先受到影響的是農(nóng)作物。(3)沼氣池中的微生物在生態(tài)系統(tǒng)中屬于分解者，其主要作用是分解有機(jī)物，產(chǎn)生沼氣。(4)圖乙中A表示某食物網(wǎng)中第二營養(yǎng)級所攝入的全部能量，則B表示該營養(yǎng)級(初級消費者)同化的能量，C表示初級消費者用于生長、發(fā)育和繁殖的能量，D表示呼吸作用散失的能量，E表示分解者利用的能量，F(xiàn)表示下一營養(yǎng)級攝入的能量。該營養(yǎng)級的攝入量(a)＝該營養(yǎng)級的同化量(b)＋糞便量(c)；其中b＝d＋e，e＝g＋f，所以，a＝c＋d＋e＝c＋d＋g＋f。
18．某草原生態(tài)系統(tǒng)中的食物鏈如圖甲所示，部分能量去向統(tǒng)計數(shù)據(jù)如圖乙所示單位是kJ/(m2·a)，回答下列問題：

甲
草
食草昆蟲
固定的太陽能
攝入量
同化量
呼吸散失量
流入下一營養(yǎng)級
4.8×104
6.8×103
3.6×103
2.0×103
0.9×103

乙
(1)圖甲種間關(guān)系中同時具有捕食和競爭關(guān)系的生物是____________。
(2)若圖中蜘蛛種群數(shù)量大量減少，則蛇的種群數(shù)量會________。
(3)從長遠(yuǎn)的能量去向來看，據(jù)圖乙推算，食草昆蟲用于生長、發(fā)育、繁殖的能量為______________kJ/(m2·a)，其中被分解者分解利用的能量為______________kJ/(m2·a)。
(4)研究生態(tài)系統(tǒng)能量流動對人類的意義：①幫助人們科學(xué)規(guī)劃、設(shè)計人工生態(tài)系統(tǒng)，提高能量利用率；②_____________________________________________________________。
【答案】 (1)蜘蛛和青蛙　(2)增加　(3)1.6×103　0.7×103　(4)幫助人們合理調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動關(guān)系，使能量持續(xù)高效地流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠?br /> 【解析】　(1)據(jù)圖中食物網(wǎng)分析可知，青蛙以蜘蛛為食，同時青蛙與蜘蛛都取食食草昆蟲，因此二者之間同時具有捕食和競爭關(guān)系。(2)圖中蜘蛛種群數(shù)量大量減少后，會引起食草昆蟲增加。青蛙的食物來源有蜘蛛與食草昆蟲，由于蜘蛛大量減少，青蛙的食物來源轉(zhuǎn)為主要以營養(yǎng)級更低的食草昆蟲，其獲得的能量更多，導(dǎo)致其數(shù)量也增加，這樣會使蛇的食物增多，其數(shù)量也會增多(食草昆蟲的增多，對第一營養(yǎng)級草的數(shù)量影響不大，進(jìn)而對鼠的影響也不大)。(3)食草昆蟲用于生長、發(fā)育、繁殖的能量＝食草昆蟲的同化量－食草昆蟲呼吸作用散失的能量＝3.6×103－2.0×103＝1.6×103[kJ/(m2·a)]，其中被分解者分解利用的能量＝食草昆蟲的同化量－食草昆蟲呼吸作用散失的能量－流入下一營養(yǎng)級的能量＝3.6×103－2.0×103－0.9×103＝0.7×103 [kJ/(m2·a)]。(4)研究生態(tài)系統(tǒng)能量流動對人類的意義：①幫助人們科學(xué)規(guī)劃、設(shè)計人工生態(tài)系統(tǒng)，提高能量利用率；②幫助人們合理調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動關(guān)系，使能量持續(xù)高效地流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠帧?br /> 19．某種植玉米的農(nóng)場，其收獲的玉米子粒既可作為雞的飼料，也可作為人的糧食，玉米的秸稈加工成飼料喂牛，生產(chǎn)的牛和雞供人食用，人、牛、雞的糞便經(jīng)過沼氣池發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣作為能源，沼渣、沼液作為種植玉米的肥料。據(jù)此回答(不考慮空間因素)：
(1)請繪制由上述動植物組成的食物網(wǎng)。____________
(2)牛與雞之間 ________(有、無)競爭關(guān)系，理由是__________________________。 人與雞的種間關(guān)系是________________。
【答案】 (1) 　(2)無　它們所需食物資源不同(或牛食玉米秸稈、雞吃玉米子粒)　　捕食與競爭
【解析】 (1)在該生態(tài)系統(tǒng)中，雞、牛、玉米和人組成的食物網(wǎng)如圖：
(2)根據(jù)對種間關(guān)系的認(rèn)識，容易判斷出牛與雞之間不具有競爭關(guān)系，因為牛食玉米秸稈而雞吃玉米籽粒；人與雞之間則既有捕食關(guān)系又有競爭關(guān)系，因為玉米籽粒既作為雞的飼料，也作為人的糧食。
20．下表是對巢湖某水域生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)級和能量流動情況的調(diào)查結(jié)果。表中A、B、C、D、E分別表示不同的營養(yǎng)級，F(xiàn)為分解者；Pg表示生物同化作用固定能量的總量；Pn表示生物貯存的能量；R表示生物呼吸消耗的能量；能量單位為102kJ/(m2·a)。請分析回答：

Pg
Pn
R
A
15.9
2.8
13.1
B
870.7
369.4
501.3
C
1.9
0.8
1.1
D
79.2
28.9
50.3
E
84.7
28
56.7
F
211.5
20.1
191.4
(1)流入該生態(tài)系統(tǒng)的總能量為___________；該生態(tài)系統(tǒng)中食物鏈(或食物網(wǎng))的構(gòu)成為_____________。
(2)據(jù)表中數(shù)據(jù)推出Pg、Pn和R之間的關(guān)系是：Pn＝_________。
(3)次級消費者到三級消費者之間的能量傳遞效率是_______________。
(4)除A、B、C、D、E、F外，再加上__________________就構(gòu)成了完整的生態(tài)系統(tǒng)。
【答案】 (1)B(生產(chǎn)者)所固定的太陽能 (或870.7×102 kJ/m2·a)　 　(2)Pg－R　(3)11.9%　(4)非生物的物質(zhì)和能量

【解析】 (1)流入該生態(tài)系統(tǒng)的總能量為生產(chǎn)者即B固定的太陽能；該生態(tài)系統(tǒng)中食物鏈(或食物網(wǎng))的構(gòu)成為。(2)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，可知Pn＝Pg－R。 (3)A是次級消費者，C是三級消費者，次級消費者到三級消費者之間的能量傳遞效率＝1.9÷15.9×100%＝11.9%。 (4)B是生產(chǎn)者，A、C、D、E都是消費者，F(xiàn)是分解者，生態(tài)系統(tǒng)成分還包括非生物的物質(zhì)和能量。

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