題型一、能量流動(dòng)分流模型解讀模型一:
兩個(gè)去向:同化量(b)=呼吸作用消耗量(d)+用于生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖的能量(e);攝入量(a)=同化量(b)+糞便量(c)。
三個(gè)去向:同化量=呼吸作用消耗量+分解者分解量+下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的同化量。
四個(gè)去向:同化量=自身呼吸作用消耗量(A)+未利用(B)+分解者的分解量(C)+下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的同化量(D)。
專(zhuān)項(xiàng)訓(xùn)練1.(2020全國(guó)Ⅲ)假設(shè)某種藍(lán)藻(A)是某湖泊中唯一的生產(chǎn)者, 其密度極大,使湖水能見(jiàn)度降低。某種動(dòng)物(B)是該湖泊中唯一的消費(fèi)者。 回答下列問(wèn)題。(1)該湖泊水體中A種群密度極大的可能原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　(答出2點(diǎn)即可)。?(2)畫(huà)出該湖泊生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的示意圖。??(3)假設(shè)該湖泊中引入一種僅以A 為食的動(dòng)物(C)后,C種群能夠迅速壯大,則C和B的種間關(guān)系是　　　　　　　。?
答案 (1)水體富營(yíng)養(yǎng)化,沒(méi)有其他生產(chǎn)者的競(jìng)爭(zhēng)(2)(3)競(jìng)爭(zhēng)
解析 (1)影響種群密度變化的因素有無(wú)機(jī)環(huán)境(包括水分、氧氣、無(wú)機(jī)鹽等)、競(jìng)爭(zhēng)以及捕食等。造成生產(chǎn)者A種群密度極大的原因可能是水體富營(yíng)養(yǎng)化,沒(méi)有其他生產(chǎn)者的競(jìng)爭(zhēng)以及捕食者的數(shù)量少等。(2)由題意知,某種藍(lán)藻(A)是該生態(tài)系統(tǒng)中唯一的生產(chǎn)者,某種動(dòng)物(B)是該生態(tài)系統(tǒng)中唯一的消費(fèi)者,B和A之間是捕食關(guān)系。生產(chǎn)者固定的太陽(yáng)能是該生態(tài)系統(tǒng)的能量來(lái)源,消費(fèi)者的能量來(lái)自生產(chǎn)者,生產(chǎn)者的殘枝落葉、消費(fèi)者的遺體等被分解者利用,生產(chǎn)者、消費(fèi)者和分解者通過(guò)呼吸作用釋放能量。根據(jù)以上分析畫(huà)出能量流動(dòng)示意圖,見(jiàn)答案。(3)由題意知,某種藍(lán)藻(A)是該生態(tài)系統(tǒng)中唯一的生產(chǎn)者,某種動(dòng)物(B)是該生態(tài)系統(tǒng)中唯一的消費(fèi)者,若引入一種僅以A為食的動(dòng)物(C),C和B都以A為食,則C和B的種間關(guān)系是競(jìng)爭(zhēng)。
2.(2021山東)海水立體養(yǎng)殖中,表層養(yǎng)殖海帶等大型藻類(lèi),海帶下面掛籠養(yǎng)殖濾食小型浮游植物的牡蠣,底層養(yǎng)殖以底棲微藻、生物遺體殘骸等為食的海參。某海水立體養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)示意圖如下,M、N表示營(yíng)養(yǎng)級(jí)。
(1)估算海參種群密度時(shí)常用樣方法,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。?(2)圖中M用于生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖的能量為　　　　　　kJ/(m2·a)。由M到N的能量傳遞效率為　　　　　　%(保留一位小數(shù)),該生態(tài)系統(tǒng)中的能量　　　(填“能”或“不能”)在M和遺體殘骸間循環(huán)流動(dòng)。?(3)養(yǎng)殖的海帶數(shù)量過(guò)多,造成牡蠣減產(chǎn),從生物群落的角度分析,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　。?(4)海水立體養(yǎng)殖模式運(yùn)用了群落的空間結(jié)構(gòu)原理,依據(jù)這一原理進(jìn)行海水立體養(yǎng)殖的優(yōu)點(diǎn)是　　　　　　　　　　。在構(gòu)建海水立體養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)時(shí),需考慮所養(yǎng)殖生物的環(huán)境容納量、種間關(guān)系等因素,從而確定每種生物之間的合適比例,這樣做的目的是　　　　　　　　　　　　。?
答案 (1)海參活動(dòng)能力弱,活動(dòng)范圍小　(2)2 488　6.3　不能(3)由于海帶的競(jìng)爭(zhēng),浮游植物數(shù)量下降,牡蠣的食物減少,產(chǎn)量降低　(4)能充分利用空間和資源　維持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性,保持養(yǎng)殖產(chǎn)品的持續(xù)高產(chǎn)(實(shí)現(xiàn)生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益的可持續(xù)發(fā)展)
解析 (1)海參由于活動(dòng)范圍小,活動(dòng)能力弱,所以常用樣方法測(cè)定種群密度。(2)生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖的能量=同化的能量-呼吸作用消耗的能量=3 281+2 826-3 619=2 488(kJ·m-2·a-1);由M到N的能量傳遞效率為386÷(3 281+2 826)≈6.3%,能量流動(dòng)的方向是單向的,不能循環(huán)。(3)牡蠣以浮游植物為食,由于海帶的競(jìng)爭(zhēng),浮游植物數(shù)量下降,牡蠣的食物減少,所以產(chǎn)量降低。(4)海水立體養(yǎng)殖利用了群落結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),優(yōu)點(diǎn)是能充分利用空間和資源;由于空間和資源是有限的,所以在構(gòu)建海水立體養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)時(shí),需考慮所養(yǎng)殖生物的環(huán)境容納量、種間關(guān)系等因素,從而確定每種生物之間的合適比例,維持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性,保持養(yǎng)殖產(chǎn)品的持續(xù)高產(chǎn)。
題型二、能量流動(dòng)的相關(guān)計(jì)算1.能量傳遞效率的計(jì)算公式
2.能量傳遞效率的相關(guān)“最值”計(jì)算若題干中未做具體說(shuō)明,則一般認(rèn)為能量傳遞的最低效率為10%,最高效率為20%。
(1)在食物鏈A→B→C→D中,則有:
注:①食物鏈越短,最高營(yíng)養(yǎng)級(jí)獲得的能量越多;②生物間的取食關(guān)系越簡(jiǎn)單,生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)過(guò)程中損耗的能量越少。
(2)在食物網(wǎng)中則有:
3.能量傳遞效率有關(guān)的“定值”計(jì)算(1)已確定營(yíng)養(yǎng)級(jí)間能量傳遞效率的,不能按“最值”法計(jì)算,而需按具體數(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%。(2)如果是在食物網(wǎng)中,某一營(yíng)養(yǎng)級(jí)同時(shí)從上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)多種生物獲得能量,且各途徑獲得的能量比例確定,則按照各單獨(dú)的食物鏈進(jìn)行計(jì)算后合并。4.具有人工能量輸入的能量傳遞效率計(jì)算人為輸入到某一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量是該營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化量的一部分,但卻不是從上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)流入的能量。如求第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)至第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)傳遞效率時(shí),應(yīng)為第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)從第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化的能量(不包括人工輸入到第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量)/第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)的同化量(包括人工輸入到第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量)×100%。
專(zhuān)項(xiàng)訓(xùn)練3. 下圖若黃雀的全部同化量來(lái)自兩種動(dòng)物——食草昆蟲(chóng)和螳螂,且它們各占一半,則當(dāng)綠色植物增加G kg時(shí),黃雀增加體重最多是多少kg?(　　)A.G/125B.G/100C.G/75 D.G/50
答案 C解析 假設(shè)黃雀增加體重最多(能量傳遞效率為20%)為x kg,由題意可知,黃雀的全部同化量來(lái)自兩種動(dòng)物,食草昆蟲(chóng)和螳螂各占一半,所以黃雀要吃食草昆蟲(chóng)x÷20%÷2=2.5x(kg),同理黃雀要吃螳螂也是2.5x kg,而螳螂增重2.5x kg需要消耗食草昆蟲(chóng)2.5x÷20%=12.5x(kg),加起來(lái)相當(dāng)于吃了食草昆蟲(chóng)15x kg,又相當(dāng)于吃綠色植物15x÷20%=75x(kg)。已知綠色植物增加G kg,所以75x=G,x=G/75,C項(xiàng)正確。
4.下圖所示的食物網(wǎng)中,戊的食物有1/2來(lái)自乙,1/4來(lái)自丙,1/4來(lái)自丁,且能量從生產(chǎn)者到消費(fèi)者的傳遞效率為10%,從消費(fèi)者到消費(fèi)者的能量傳遞效率為20%。若戊體重增加20 g,需要消耗植物(　　)A.1 125 gB.1 600 gC.2 000 gD.6 500 g
答案 C解析 甲為生產(chǎn)者,戊共有以下食物鏈:①甲→乙→戊,戊增加20×1/2=10(g),需要乙10×5=50(g),需要甲50×10=500(g);②甲→丙→戊,戊增加20×1/4=5(g),需要丙5×5=25(g),需要甲25×10=250(g);③甲→丙→丁→戊,戊增加20×1/4=5(g),需要丁5×5=25(g),需要丙25×5=125(g),需要甲125×10=1 250(g),故共需要甲500+250+1 250=2 000(g),C項(xiàng)正確。
5.(1)若人類(lèi)獲取植物性食物與動(dòng)物性食物的比例是1∶1,將此食物結(jié)構(gòu)改為4∶1,能量流動(dòng)效率按10%計(jì)算,則調(diào)整后可供養(yǎng)的人口是前者的　　　　倍。?(2)若植物向動(dòng)物及向人提供的能量比例由1∶1調(diào)整為1∶4,能量流動(dòng)效率按10%計(jì)算,則調(diào)整后供養(yǎng)的人口是前者的　　　　倍。?
答案 (1)1.96　(2)1.49解析 (1)若人類(lèi)獲取植物性食物與動(dòng)物性食物的比例是1∶1,共需植物性食物的相對(duì)值為55(圖1);如果植物性食物與動(dòng)物性食物的比例是4∶1,則共需植物性食物的相對(duì)值是28(圖2)。前者對(duì)食物的消耗量是后者的1.96倍,這也就說(shuō)明后者可供養(yǎng)的人數(shù)是前者的1.96倍。
共需植物性食物50+5=55圖1
共需植物性食物20+8=28圖2

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