素养提升课(八)能量流动的相关计算
1.能量传递效率相关“最值”计算解题时,注意题目中是否有“最多”“最少”“至少”等字眼,从而确定使用10%或20%来解题。(1)食物链为A→B→C→D:已知D营养级增加的能量为M,则至少需要A营养级的能量=M÷(20%)3;最多需要A营养级的能量=M÷(10%)3。已知A营养级的能量为N,则D营养级最多可获得的能量=N×(20%)3;最少可获得的能量=N×(10%)3。
2.关于“定值”的计算(1)同一食物链不同环节能量传递效率往往不完全相同,不涉及“最多”“最少”,计算时不能按10%或20%,而需按具体数值计算,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.利用“拼图法”巧解能量流动(1)输入第一营养级的能量(W1)即生产者的同化量被分为两部分:一部分在生产者的呼吸作用中以热能的形式散失(A1),一部分则用于生产者的生长、发育和繁殖。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。
(2)第一营养级向第二营养级的能量传递效率=(D1/W1)×100%,第二营养级向第三营养级的能量传递效率=(D2/D1)×100%。
1.下图所示的食物网中,若人的体重增加1kg,最少消耗水藻______kg,最多消耗水藻______kg。﹝对应训练﹞25105
[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,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,x=25(kg);求最多消耗水藻时,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,y=105(kg)。
2.如图所示的食物网中,戊的食物有1/2来自乙,1/4来自丙,1/4来自丁,且能量从生产者到消费者的传递效率为10%,从消费者到消费者的能量传递效率为20%。若戊体重增加20g,需要消耗植物()A.1125gB.1600gC.2000gD.6500gC
[解析]甲为生产者,戊共有以下食物链: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=1250(g),故共需要甲500+250+1250=2000(g)。
3.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/(m2·a)],
下列说法错误的是()A.图中A代表的生理过程是呼吸作用B.第二营养级到第三营养级的能量传递效率约为15.6%C.该生态系统中生产者固定的总能量是9.6×104kJ/(m2·a)D.捕食关系一般不可逆转,所以能量流动具有单向性C
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[解析]每一营养级的能量去向包括流向下一营养级、被分解者分解、呼吸作用中以热能形式散失及未被利用四个途径,因此图中A代表的是各种生物的呼吸作用。肉食性动物从植食性动物获得的且同化的能量=5.1+2.1+0.25+0.05-5=2.5×103[kJ/(m2·a)],植食性动物的同化量=2.5+4+9+0.5=16×103[kJ/(m2·a)],第二营养级到第三营养级的传递效率=2.5/16×100%=15.625%。该生态系统中能量的来源有两个,生产者固定的能量和有机物输入,生产者固定的总能量=9.6×104kJ/(m2·a)+流入植食性动物的能量。食物链是以食物关系形成的联系,捕食关系的单向性决定了能量流动的单向性。