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2019版生物高考大一轮复习热点题型十五能量流动计算的相关题型讲义北师大版

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高中生物审核员

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                热点题型十五 能量流动计算的相关题型

一、能量流动传递效率的计算
    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103 kJ·m-2·a-1)。
顶位肉食动物从上一营养级获得的能量为                 0.25,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________。


审题关键
(1)因顶位肉食动物从上一营养级获得的能量为                  0.25(103 kJ·m-2·a-1),流入肉食动物的
总能量=0.25+0.05+5.1+2.1=7.5(103           kJ·m-2·a-1),又因为有机物输入为            5(103 
kJ·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(103     kJ·m-2·a-
1)。
(2)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(103                        kJ·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%。
(3)第一营养级流入到第二营养级的能量=16-2=14(103                  kJ·m-2·a-1),第一营养级的能
量=14+3+70+23=110(103        kJ·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 2.5 15.6% 12.7%


                               计算能量传递效率 
(1)生态系统的总能量=生产者固定的全部太阳能=第一营养级的同化量
                某一个营养级的同化量
(2)能量传递效率=下一个营养级的同化量
特别注意:必须是两个营养级的同化量之比。


1.下表是对某水生生态系统营养级和能量流动情况的调查结果,表中                            A、B、C、D   分别表示
不同的营养级,E       为分解者。Pg     表示生物同化作用固定能量的总量,Pn               表示生物体贮存的
能量(Pn=Pg-R),R     表示生物呼吸消耗的能量。 
单位:102 kJ/(m2·a)
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                                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

回答下列问题:
(1)能量流动是从      A、B、C、D   中的哪个营养级开始的__________。判断依据是
____________________________________________。
(2)该生态系统中能量从第三营养级传递到第四营养级的效率约为__________。
(3)从能量输入和输出角度看,该生态系统的总能量是否增加?__________(填“是”或“否”
),原因是________________________________________________________________。
答案 (1)B B    营养级含能量最多,B         为生产者       (2)5.7% (3)是 该生态系统输入的总能
量大于所有生物消耗的能量之和
解析 首先根据表格、题干分析可知,B                营养级固定的能量最多,故            B 为生产者,又因为
E 为分解者,所以食物链为          B→D→A→C,再根据公式②计算从第三营养级到第四营养级的传
递效率是    0.9/15.9×100%≈5.7%。输入的总能量即为生产者固定的总能量=870.7,输出的
总能量=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,因为
870.7>785.5,所以生态系统输入的总能量大于所有生物消耗的能量之和。
2.如图是以种植玉米为主的某农田生态系统整个生长季节能量流动示意图,数值单位为
kJ/cm2,输入该农田生态系统的总能量________(填“小于”“等于”或“大于”)玉米固定
的太阳能总量。已知图中生产者同化的能量有                   160  kJ/cm2 未被利用,由此可知,生产者用
于生长、发育和繁殖的能量有__________              kJ/cm2,由初级消费者到次级消费者的能量传递
效率为________。


答案 大于 460 10%
解析 生态系统的总能量为生产者固定的太阳能总量,该生态系统中生产者不止有玉米,还
有其他的绿色植物,因此输入该农田生态系统的总能量大于玉米所固定的太阳能总量。已知
图中生产者同化的能量尚有            160  kJ/cm2 未被利用,由此可知,生产者用于生长、发育和繁
殖的能量有     160+200+100=460      kJ/cm2,由初级消费者到次级消费者的能量传递效率为
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20/200×100%=10%。
二、能量流动中的最值计算
    若某生态系统固定的总能量为             24  000  kJ,则该生态系统的第三和第四营养级所获得
的能量最多是(  )
A.540 kJ 和 81 kJ               B.600 kJ 和 960 kJ
C.240 kJ 和 24 kJ               D.960 kJ 和 192 kJ
审题关键
据题意可知,该生态系统固定的总能量是生态系统中生产者(第一营养级)所固定的能量,即
24 000 kJ,当能量的传递效率为         20%时,每一个营养级从前一个营养级获得的能量是最多
的。因而第三和第四营养级所能获得的最大能量分别是:24 000×20%×20%=960 kJ、24 
000 ×20%×20%×20%=192 kJ。
答案 D


                                  在食物链中


    下图所示的食物网中,若人的体重增加                 1  kg,最少需消耗水藻________kg,最多消耗
水藻________kg。


审题关键
能量在相邻两个营养级间的传递效率是                10%~20%。求最少消耗水藻量时,选最短的食物链,
即水藻→小鱼→人,传递效率按             20%计算,设最少消耗水藻为           x,则   x×20%×20%=1     kg,
x=25 kg;求最多消耗水藻量时,选最长的食物链,即水藻→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%=1        kg,y=
100 000 kg。
答案 25 100 000


在食物网中
                          正推:知低营养级求高营养级
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                    获能量最多                选最短食物链,按×20%计算
                    获能量最少                选最长食物链,按×10%计算
                          逆推:知高营养级求低营养级
                    需能量最多                选最长食物链,按÷10%计算
                    需能量最少                选最短食物链,按÷20%计算


3.在能量金字塔中,生产者固定能量时产生了                  240 mol O2,若能量传递效率为        10%~15%时,
次级消费者获得的能量最多相当于多少                mol 葡萄糖?(  )

A.0.04  B.0.4  C.0.9  D.0.09
答案 C
解析 结合光合作用的相关知识可知:生产者固定的能量相当于                           240÷6=40   mol 葡萄糖;
生产者的能量传递给次级消费者经过了两次传递,按最大的能量传递效率                              15%计算,次级消
费者获得的能量最多相当于            40×15%×15%=0.9 mol  葡萄糖。
4.在植物→昆虫→蛙→蛇这条食物链中,若蛇增加                    1 g 生物量,至少要消耗植物的生物量是

(  )
A.1 000 g  B.500 g  C.250 g  D.125 g
答案 D
解析 在植物→昆虫→蛙→蛇这条食物链中,若蛇增加                       1 g 生物量,按最高传递率         20%计算,
至少要消耗植物的生物量是            1÷20%÷20%÷20%=125 g。
5.(原创)某生态系统中存在下列食物网,若                A 固定的太阳能总量为         M,则  C 获得的能量范围
大约是(  )


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 获得的最多能量,按最高传递效率、最短食物链计算,为
1/25·M;求   C 获得的最少能量,按最低传递效率、最长食物链计算,为                       1/10   000·M;所
以 C 获得的能量范围大约是          1/10 000· M~1/25·M。
6.如图食物网中的猫头鹰每增加            20 kJ 的能量,至少需要消耗的植物所含的能量为(  )
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A.200 kJ  B.250 kJ  C.500 kJ  D.1 000 kJ
答案 C
解析 至少消耗多少能量按照最高传递效率计算。
三、能量流动中的定值计算
    如图食物网中,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
头鹰若要增加      20 g 体重,最少需要消耗的植物为(  )


A.80 g  B.900 g  C.800 g  D.600 g
审题关键
依图中食物关系分析可知,猫头鹰处于第三、四营养级。在食物链“植物→鼠(兔)―→猫头
鹰”中,猫头鹰属第三营养级,最少消耗植物20 g×4/5÷20%÷20%=400 g。在食物链“植物
→鼠→蛇―→猫头鹰”中,猫头鹰属第四营养级,最少消耗植物                          20 g×1/5÷20%÷20%÷20%=
500 g,所以最少需要消耗的植物为            400 g+500 g=900 g。
答案 B


(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的多种生物获得能量,且各途径所获
得的生物量比例确定,则需按照各单独的食物链进行计算后合并。


7.某生态系统中存在如图所示的食物网,如将丙的食物比例由甲∶乙=1∶1                             调整为    2∶1,
能量传递效率按       10%计算,该生态系统能承载丙的数量是原来的(  )


A.1.375 倍                      B.1.875 倍
C.1.273 倍                      D.0.575 倍
答案 A
解析 由于生产者没有改变,所以流向该生态系统的总能量没有变化,设丙原来的能量为
a,则需要甲提供的能量为(1/2)a×10×10+(1/2)a×10=55a;改变食物比例后的丙的能量
设为  b,则需要甲提供的能量为(2/3)b×10+(1/3)b×10×10=40b,根据题意可得:55a=
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40b,b/a=1.375。
8.在右图所示的食物网中,已知各营养级之间的能量传递效率为                          10%,若一种生物摄食两种
上一营养级的生物时,两种被摄食的生物量相等,则丁每增加                          10 kg 生物量,需消耗生产者
多少千克?(  )

A.250  B.500  C.2 500  D.3 250
答案 D
解析 据题意,与丁食物来源相关的食物链有三条:戊→庚→丁,戊→甲→丁,戊→己→甲
→丁。丁以甲和庚为食,则按能量传递效率为                   10%计算:各需甲、庚        10    kg÷10%÷2=50 
kg。甲增加    50 kg,需摄食己和戊共        50 kg÷10%=500 kg,则己、戊各       250 kg,己增加     250 
kg 则需摄食戊    250  kg÷10%=2  500  kg,庚增加    50 kg 则需戊   50 kg÷10%=500   kg。共需
戊:500+2 500+250=3 250 kg。
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