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生态系统中能量传递效率的相关计算高考常考的微专题之(五)能量传递效率＝下一营养级的同化量本营养级的同化量×100%＝10%～20%在解决有关能量传递的计算问题时，首先要确定相关的食物链，理清生物在营养级上的差别，能量传递效率为10%～20%，解题时注意题目中是否有“最多”、“最少”、“至少”等特殊的字眼，从而确定使用10%或20%来解题。1．能量传递效率的相关“最值”计算(1)食物链越短，最高营养级获得的能量越多。(2)生物间的取食关系越简单，生态系统的能量流动过程中消耗的越少。具体计算方法如下：选最短食物链按÷20%计算选最长食物链按×10%计算获得(需要)能量最少选最长食物链按÷10%计算选最短食物链按×20%计算获得(需要)能量最多知高营养级求低营养级知低营养级求高营养级2．能量传递效率的有关“定值”计算(1)已确定营养级间能量传递效率的，不能按“最值”法计算，而需按具体数值计数。例如，在食物链A→B→C→D中，能量传递效率分别为a%、b%、c%，若A的能量为M，则D获得的能量为M×a%×b%×c%。(2)如果是在食物网中，某一营养级同时从上一营养级多种生物获得能量，且各途径所获得的生物量比例确定，则按照各单独的食物链进行计算后合并。3．巧用拼图法解决能量流动计算难点输入第一营养级的能量(W1)，被分为两部分：一部分在生产者的呼吸作用中以热能的形式散失了(A1)，一部分则用于生产者的生长、发育和繁殖(B1＋C1＋D1)。而后一部分能量中，包括现存的植物体B1、流向分解者的C1、流向下一营养级的D1，如下图所示：(1)流经整个生态系统的总能量是生产者固定的总能量，即W1。将图中第三营养级同化的总能量D2“拼回”第二营养级，则刚好等于D1，即第二营养级同化的总能量；再将D1“拼回”第一营养级，则刚好等于生产者固定的总能量W1。可见，在一个生态系统中，所有生物的总能量都来自W1，所有生物总能量之和都小于W1(呼吸作用消耗的缘故)。(2)能量传递效率不会是100%。从上图可以看出，从第一营养级向第二营养级能量的传递效率等于D1W1×100%，一般情况下，能量在相邻两个营养级间的传递效率为10%～20%。1．一只羊在一年内吃了100kg的草，排出20kg的粪，长了10kg的肉(不考虑其他散失)，下列有关说法不．正确的是()A．该羊一年的同化量是80kgB．第一营养级到第二营养级的能量传递效率为10%C．20kg的粪属于羊未同化的能量D．该羊一年的呼吸量是70kg解析：羊一年的同化量＝摄入量－粪便量＝80(kg)。粪便中的能量是羊未同化的能量。羊一年的呼吸量＝同化量－有机物积累量＝70(kg)。题干中未指出草的同化量，故不能计算出第一营养级到第二营养级的能量传递效率。2．有一食物网如下图所示。如果能量传递效率为10%，各条食物链传递到庚的能量相等，则庚增加1kJ的能量，丙最少含多少能量()A．550kJB．500kJC．400kJD．100kJ解析：设丙的能量为x，经丙→丁→己→庚传递到庚的能量为0.5kJ，则需要丙0.5÷(10%)3＝500(kJ)，经丙→戊→庚传递到庚的能量为0.5kJ，则需要丙0.5÷(10%)2＝50(kJ)，即丙最少含500＋50＝550(kJ)的能量。3．右图为一食物网。若要使丙体重增加x，已知其食用的动物性食物(乙)所占比例为a，则至少需要的生产者(甲)的量为y，那么x与y的关系可表示为()A．y＝90ax＋10xB．y＝25ax＋5xC．y＝20ax＋5xD．y＝10ax＋10x解析：由题干中的“至少”可知，应该按最大传递效率20%计算，a表示动物性食物(乙)所占比例，则1—a表示直接从生产者(甲)获得食物所占比例，故有(1－a)x÷20%＋ax÷20%÷20%＝y，即y＝20ax＋5x。4．由于“赤潮”，一条4kg的杂食海洋鱼死亡，假如此杂食鱼的食物有1/2来自植物，1/4来自草食鱼类，1/4来自以草食鱼类为食的小型肉食鱼类，能量传递效率按20%计算，该杂食鱼从出生到死亡，共需海洋植物()A．28kgB．280kgC．16kgD．160kg解析：依题意构建食物网，如图所示。从图中可看出，杂食海洋鱼的食物来自3条食物链，分别是①海洋植物→杂食海洋鱼，②海洋植物→草食鱼类→杂食海洋鱼，③海洋植物→草食鱼类→小型肉食鱼类→杂食海洋鱼。能量传递效率按20%计算，由①得：4×(1/2)÷20%＝10(kg)；由②得：4×(1/4)÷20%÷20%＝25(kg)；由③得：4×(1/4)÷20%÷20%÷20%＝125(kg)。故共消耗海洋植物的量为10＋25＋125＝160(kg)。答案：D5．右图所示的食物网中，若人的体重增加1kg，最少消耗水藻________kg，最多消耗水藻________kg。解析：能量在相邻两个营养级间的传递效率是10%～20%。求最少消耗水藻时，选最短的食物链，如水藻→小鱼→人，传递效率按20%计算，设最少消耗水藻为x，则x×20%×20%＝1kg，x＝25kg；求最多消耗水藻时，选最长的食物链，如水藻→水蚤→虾→小鱼→大鱼→人，传递效率按10%计算，设最多消耗水藻为y，则y×10%×10%×10%×10%×10%＝1kg，y＝100000kg。答案：251000006．若人类获取植物性食物与动物性食物的比例是1∶1，将此食物结构改为4∶1，能量流动效率按10%计算，则调整后可供养的人口是前者的________倍。解析：若人类获取植物性食物与动物性食物的比例是1∶1，如下左图，共需植物性食物的相对值为55；如果动物性食物与植物性食物的比例是1∶4，则共需植物性食物的相对值是28(如下右图)。前者对食物的消耗量是后者的1.96倍，这也就说明后者可供养的人数是前者的1.96倍。答案：1.967．(2015·济南模拟)下图是某草原生态系统中部分营养结构。请据图回答：(1)若草固定的总能量为6.8×109kJ，食草昆虫和鼠同化的总能量是1.3×108kJ，则人最多能获得的能量________kJ。(2)若蛇取食鼠的比例由1/4调整到3/4，从理论上分析，改变取食比例后蛇体重增加1kg，人能比原来多增重______kg(能量传递效率按20%计算)。解析：(1)(6.8×109－1.3×108÷20%)×(20%)2＝2.46×108kJ。(2)改变前：1kg蛇消耗草为3/4÷(20%)3＋1/4÷(20%)2＝100kg；改变后：1kg蛇消耗草为1/4÷(20%)3＋3/4÷(20%)2＝50kg，所以改变后与改变前相比节余的50kg草可流向人。故人比原来增重了50×20%×20%＝2kg。答案：(1)2.46×108(2)28．(2015·苏北四市联考)某自然保护区地震后，据不完全统计，植被毁损达到30%以上。下图1为该地区人为干预下恢复过程的能量流动图[单位为103kJ/(m2·a)]，图2表示恢复过程中某种群的种群密度与种群的出生率和死亡率的关系。请回答：(1)如图1所示，输入该生态系统的能量主要是______，第一营养级到第二营养级的能量传递效率为______(保留一位小数)。(2)图1中A表示________，图中未利用部分的能量在生物体内的存在形式是________。(3)如图1所示，除生产者外其他营养级需要补偿能量输入的原因是_______________________________________________________。计算可知，肉食性动物需补偿输入的能量值至少为________×103kJ/(m2·a)。(4)由图2可知，种群密度在_______点时，种群数量的增长速率最大；在_______点时，表示该种群已达到环境容纳量(K值)。解析：(1)生态系统的能量输入有两种方式：输入太阳能和人为输入有机物，从图可以推知，该生态系统输入的太阳能为3＋14＋70＋23＝110×103kJ/(m2·a)，输入的有机物能量[植食动物和肉食动物补偿的能量之和，肉食动物需补偿的能量分析见(3)小题解析]为7×103kJ/(m2·a)，所以输入该生态系统的能量主要是生产者光合作用固定的太阳能，第一营养级到第二营养级的能量传递效率为14/110×100%＝12.7%(保留一位小数)。(2)图1中A表示细胞呼吸(或呼吸作用)，图中未利用部分的能量在生(5)随着时间的推移，地震毁损的自然保护区内生物的种类和数量不断恢复的过程属于________演替。物体内的存在形式是有机物中化学能。(3)如图1所示，除生产者外其他营养级需要补偿能量输入的原因是植被受损，光合作用能力减弱，流入该生态系统的能量减少；补偿能量输入可以减轻植被恢复的压力。从第二营养级流入第三营养级的能量为：(14＋2)－(0.5＋4＋9)＝2.5×103kJ/(m2·a)，肉食性动物需补偿输入的能量值至少为：(0.05＋0.25＋2.1＋5.1)－2.5＝5×103kJ/(m2·a)。(4)由图2可知，种群密度在C点时，种群数量的增长速率最大；在E点时，种群数量的增长速率为0，表示该种群已达到环境容纳量(K值)。(5)随着时间的推移，地震毁损的自然保护区内生物的种类和数量不断恢复的过程属于群落(或次生)演替。答案：(1)生产者光合作用固定的太阳能12.7%(2)细胞呼吸(或呼吸作用)有机物中化学能(3)植被受损，流入该生态系统的能量减少；减轻植被恢复的压力(答出前者即可)5(4)CE(5)群落(或次生)