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热点题型十四能量流动相关计算1．食物链中能量的“最值”计算设食物链A→B→C→D，分情况讨论(如下表)：(1)能量传递效率未知时(按20%即1/5、10%即1/10计算)已知问题至少需要A的量YM（15）3＝Y由D“逆推”A(D净增重M)用“除法”最多需要A的量YM（110）3＝YD最多增重的量YN(1/5)3＝Y由A“顺推”D(A净增重N)用“乘法”D至少增重的量YN(1/10)3＝Y(2)已确定营养级间能量传递效率的，不能按“最值”法计算。例如，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．在食物网中分析在解决有关能量传递的计算问题时，需要确定相关的食物链，能量传递效率约为10%～20%，一般从两个方面考虑：如图是某人工鱼塘生态系统能量流动过程中部分环节涉及的能量值(单位为103kJ·m－2·a－1)。顶位肉食动物从上一营养级获得的能量为0.25×103kJ·m－2·a－1，则肉食动物从上一营养级获得的能量为________；能量从该生态系统的第二营养级到第三营养级的传递效率约为________。第一营养级到第二营养级的传递效率约为________。【解析】因顶位肉食动物从上一营养级获得的能量为0.25×103kJ·m－2·a－1，流入肉食动物的总能量＝0.25＋0.05＋5.1＋2.1＝7.5×103kJ·m－2·a－1，又因为有机物为5×103kJ·m－2·a－1，则肉食动物从上一营养级获得的能量为7.5－5＝2.5×103kJ·m－2·a－1。该生态系统的第二营养级(植食动物)的能量＝2.5＋0.5＋9＋4＝16×103kJ·m－2·a－1，能量从该生态系统的第二营养级到第三营养级的传递效率＝2.5÷16×100%≈15.6%。第一营养级流入第二营养级的能量＝16－2＝14×103kJ·m－2·a－1，第一营养级的能量＝14＋3＋70＋23＝110×103kJ·m－2·a－1，则第一营养级到第二营养级的传递效率＝14÷110×100%≈12.7%。【答案】2.5kJ·m－2·a－115.6%12.7%根据能量传递效率，计算种群能量：(1)在如图所示的食物网中，E是生产者，共含有7.1×109kJ的能量，B生物种群总能量为2.3×108kJ，从理论上计算A最多获得的能量是________。(2)在如图所示的食物网中，假如猫头鹰的食物有2/5来自兔，2/5来自鼠，1/5来自蛇，那么猫头鹰若增加20g体重，最少需要消耗植物________。【解析】(1)解题流程如下：A最多获取的能量为(7.1×109kJ－1.15×109kJ)×20%×20%＝2.38×108kJ(2)设最少需要消耗植物xg，则x＝20×2/5÷(20%)2＋20×2/5÷(20%)2＋20×1/5÷(20%)3＝900g。【答案】2.38×108kJ900g科学家对生活在某生态系统的一个蜘蛛种群的能量进行定量分析，得出了能量流经这种肉食动物的有关数据如下图所示(能量以有机物的质量表示)，下列叙述正确的是()①被蜘蛛吃下未被蜘蛛同化的能量属于上一营养级同化量中的一部分②在食物链中，蜘蛛至少位于第三营养级③图中X代表用于蜘蛛生长、发育和繁殖的能量④根据图中的数据不能算出猎物种群和蜘蛛间的能量传递效率A．①②③④B．①②④C．②③D．③④解析本题考查生态系统的能量流动过程。理解能量传递效率的概念、理清能量的传递过程是正确解答该题的关键；对④进行判断时，要特别注意同化的含义。被蜘蛛吃下未被蜘蛛同化的能量属于上一营养级残体中储存的能量，是上一营养级同化量中用于自身生长、发育和繁殖中的能量的一部分，①正确。在食物链中，蜘蛛以小动物为食，至少位于第三营养级，②正确。被某一营养级同化的能量一部分用于自身呼吸消耗，一部分用于生长、发育和繁殖；后者有一部分流到下一营养级，一部分被分解者分解和暂不被利用，③正确。能量传递效率指的是下一营养级同化量和上一营养级同化量之比，由于题目中没给出上一营养级同化量值(储存值为同化量减去消耗量)，不能算出猎物种群和蜘蛛间的能量传递效率，④正确。答案A(多选)美国的生态学家奥德姆对佛罗里达州的银泉进行了生态系统营养级和能量流动的调查，下表是调查结果。表中的①－④分别表示不同的营养级，⑤为分解者。表中NP＝GP－R。下列叙述中不正确的是()营养级生物同化作用所固定的能量(GP)生物体贮存着的能量(NP)生物呼吸消耗的能量(R)①15.912.6813.23②871.27369.69501.58③0.880.340.54④141.2062.0779.13⑤211.8519.26192.59A.②→⑤→④→①→③构成了唯一一条食物链B．由NP可知被调查时刻该生态系统的能量输入大于输出C．能量在第三、四营养级间的传递效率约为5.5%，低于10%，也是有可能的D．④的粪便中所含能量是其GP的一部分解析⑤是分解者，不参与构成食物链，A项错误；题干中NP＝GP－R，NP都大于零，故能量的输入大于输出，B项正确；能量的传递效率一般是10%－20%，但是有些营养级之间能量传递的效率可低于10%，或高于20%，C项正确；生物体粪便中的能量是未被自身同化的能量，属于上一营养级的能量，D项错误。答案AD如图为一食物网。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。答案C下图是某草原生态系统中部分营养结构。请据图回答下列问题：(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为________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)2某自然保护区地震后，据不完全统计，植被毁损达到30%以上。图1为该地区在人为干预下恢复过程的能量流动图[单位为103kJ/(m2·y)]，图2表示恢复过程中某种群的种群密度对种群的出生率和死亡率的影响。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·y)。(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：输入的太阳能和人为输入的有机物，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·y)，输入的有机物能量为7×103kJ/(m2·y)[见(3)小题解析]，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物体内的存在形式是有机物中的化学能。(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·y)，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·y)。(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)。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)有机物中的化学能(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