能量流动计算题

有关能量流动的计算题的解题技巧有关能量流动的计算题的解题技巧 生态系统的主要功能是进行能量流动和物质循环 生物考试中一般以计算题的形式考 查生态系统的能量流动这部分知识 下面就常见的一些类型进行归类 总结该类题的解题 技巧 一 求能量传递效率 求能量传递效率 例 1 下表是对某一水生生态系统营养级和能量流动的调查结果 其中 A B C D 分别 表示不同的营养级 E 为分解者 pg 为生物同化作用固定能量的总量 Pn 为生物 体储存的能量 Pg Pn R R 为生物呼吸消耗的能量 请分析回答 生物 PgPnR A15 92 813 1 B870 7369 4501 3 C0 90 30 6 D141 061 979 1 E211 520 1191 4 能量流动是从 A B C D 中的那个营养级开始的 为什么 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是多少 从能量输入和输出的角度看 该生态系统的总能量是否增加 为什么 解析 1 因为 B 营养级的能量最多 储存的能量和呼吸消耗的能量也最多故 B 是生产者 2 已知 E 是分解者 按照生态系统中能量逐级递减的特点 食物链为 B D A C 从第三营养级传递到第四营养级的效率为 0 9 15 9 100 5 7 3 因为在该生态系统中 输入的总能量为生产者固定的总能量 870 7 输出的总 能量 13 1 501 3 0 6 79 1 191 4 785 5 870 7 785 5 所以生态系统输入的总能 量大于输出的总能量之和 答案 1 B 因为 B 营养级含能量最多 是生产者 2 5 7 3 增加 因为该生态系统输入的总能量大于输出的总能量之和 下一个营养级的同化量 上一个营养级的同化量 100 例 2 某一生态系统中 已知一只鹰增重 2 千克要吃 10 千克小鸟 小鸟增重 0 25 千克 要吃 2 千克昆虫 而昆虫增重 100 千克要吃 1000 千克绿色植物 在此食物链中鹰对绿色植 物的能量利用率为 A 0 05 B 0 5 C 0 25 D 0 025 解析 能量传递效率在各营养级之间不一样 逐步计算 或以植物为基准 在食物链 的基础上推出 2 5 1000 100 0 25 二 求营养级的生物量 一 已知能量传递效率求生物量 例 3 在植物 昆虫 鸟 的营养结构中 若能量传递效率为 10 以鸟类 同化的总量为 BA Y X DC X XX Y YY 解析 设鸟类同化的总能量为 A 则鸟通过植物 昆虫 鸟获得总能量 X 需 要的植物为 100X 通过植物 鸟获得的能量 A X 需要的植物为 10 A X 则 Y 100X 10 A X 10A 90 x 据此判断正确的图像时 D 例 4 如果一个人的食物有 1 2 来自绿色植物 1 4 来自小型肉食动物 1 4 来自羊肉 假设能量传递效率为 10 那么此人每增加 1kg 体重 约消耗植物 A 10kg B 28Kg C 100Kg D 280Kg 解析 根据题意我们可以写出三条食物链 植物 人 在此食物链中人增重 0 5kg 需消耗 0 5 0 1 5kg 植物 羊 人 在此食物链中 人 增重 0 25kg 需消耗 0 25 0 1 0 1 25kg 植物 植物 植食动物 小型肉食动物 人 在此食物链中 人增重 0 25kg 需消耗 0 25 0 1 0 1 0 1 250kg 植物 所以人要增重 1kg 体重 共要消耗植物 280kg 例 5 在一条食物链中 如果生产者固定的全部太阳能为 105kJ 若能量传递效率 10 那 么第四营养级同化的能量为 A 10kJ B100kJ C1000kJ D10000kJ 解析 第四营养级的同化量可用公式an a1qn 1求得为 100kJ 二 未知能量传递效率求生物量 隐含在题干数据中 例 6 下图是对某生态系统一年内能量流动状况的调查情况 单位 kJ 请据图回答 太 阳 能 ABC D 97256183084 5 6313 50 2 0 5 呼吸未利用呼吸呼吸未利用未利用 1 流经该生态系统的总能量是 kJ 2 欲使 C 增加 3kg 至少需要 A kg 解析 流经该生态系统的总能量是该生态系统生产者所固定的太阳能的总量 A 是生 产者 其固定的总能量为 97 256 63 50 466kJ 这部分能量通过生产者流向三个方向 一是每个营养级呼吸作用所消耗 一部分用于生命活动 另一部分以热能散失 二是 营养级生物的遗体 残枝败叶中的能量被分解者分解而释放出来 三是被下一营养级 所同化 在计算 C 增加 3kg 时应先计算 A B B C 的能量传递效率 A B 的传递效率为 63 97 256 63 50 13 5 B C 的传递效率为 13 18 30 13 2 20 5 所以欲使 C 增加 3kg 至少需要 A 为 3 13 5 20 5 109kg 例 7 以一头牛和 300 只兔进行实验 下表为实验数据 项目1 头牛300 只兔 总体重 kg 600600 日均食物消耗 kg 7 530 0 日均热量散失 kJ 82000129000 日均体重增加 kJ 1 87 2 1 若牛和兔均摄食 1t 饲料干草 分别计算两种动物的体重增加量 2 如何解释两种动物日均热量散失量的不同 3 若市场上牛肉和兔肉价格比为 1 1 5 则养殖哪种动物的经济效益高 为什么 解析 要计算牛和兔摄食 1t 饲料干草的体重增加量 必须先根据表中的实验数据求出 它们的能量利用效率 牛的利用效率为 1 8 7 5 100 24 兔的能量利用效率为 7 2 30 0 100 24 所以它们的体重增加量均为 24 1000 240kg 参考答案 2 兔的个体小 运动性强 因此单位体重散热多 兔的体表面积 体积比值大 3 兔的经济效益高 因为兔的体重增加快 产肉量多 有利于缩短企业生产周期 且投入和产出相等的情况下 兔肉价格高 因此经济效益高 2 隐含在题干的叙述中 1 已知较高营养级生物的能量求较低营养级生物的能量 求最多量时 食物链按最长 传递效率按 10 计算 例 8 右图为某生态系统中的食物网示意图 若 A 生物 种群含有总能量 7 1 109kJ 则从理 论上讲 D 生物种群含有的总能量最多是 A 7 1 1012 B 3 55 1012 C 5 95 1011 D 8 875 1011 解析 由图可知 D 为生产者 要使 D 的能量最多 则必须这样分析 一是能量传递效率最 低 二是食物链最长 D 贮存的总能量最多的食物链是 D E C A 传递效 率按 10 计算 即 D 生物种群含有的总能量最多为 7 1 109 10 10 10 7 1 1012kJ 求最少量时 食物链按最短 传递效率按 20 计算 例 9 在硅藻 小甲壳动物 小鱼 大鱼食物链中 若大鱼增重 1kg 至 少需要小甲壳动物 kg 解析 据题意可知 能量传递效率应取 20 所以应为 25 例 10 下图表示某生态系统食物网的图解 若一种生物摄取两种下一营养级的生物 且它 们被摄食的生物量相等 则猫头鹰体重增加 1kg 至少消耗 A 约为 A 100kg B 312 5kg C 25kg D 15kg A C D B 解析 猫头鹰增重 1kg 则至少需要 B D 各为 1 20 2 2 5kg 2 5kgB 至少需要 A C 各 为 2 5 20 2 6 25kg 2 5kgD 至少需要 C 为 2 5 20 12 5kg 则 12 5 6 25 kgC 至少 需要 A 为 18 75 20 93 75kg 则 A 6 25 93 75 100kg 2 已知较低营养级的生物的能量求较高营养级生物的能量 求量最多时 食物链按最短 传递效率按 20 计算 例 11 在某湖泊生态系统的一条食物链中 若生产者通过光合作用产生了 60mol 的 C A E B D 猫头鹰 则其所固定的太阳能中 流入初级消费者体内的能量最多可达 A 1225kJ B 2510kJ C 2870kJ D 5740kJ 解析 生产者通过光合作用产生了 60mol 的 则制造的葡萄糖是 10mol 即生产者固定 的太阳能为 10 2870kJ 计算流入初级消费者体内的能量最多为多少 应按传递效率最高 计算 即 10 2870 20 5740kJ 求最少量时 食物链按最长 传递效率按最低 10 计算 例 12 右图为某生态系统食物网简图 若 E 生物种群总能量为 7 1 109 KJ B 生物种群总能量为 2 3 108KJ 从理论上计算 A 贮存的总能量最少为 A 7 1 108KJ B 4 8 107KJ C 5 95 107KJ D 2 3 107 KJ 解析 由图可知 D 为生产者 要使 A 获得的能量最少 则必须保证三个条件 一是能量来 源途径最少 二是能量传递效率最低 按 10 计算 三是食物链要最长 故从理论上讲 与 A 贮存的总能量最少相关的食物链不可能是 D A 也不可能是 D A D E C A 同时 存在 只能是 D E C A 为此 E 的能量在传递给 A 的途径中 只有确保 E 在传递给 B 时用去的能量最多 E 的总能量减去传递给 B 的后再传给 C 时效率最低 C 在传递给 A 时效率最低 结果才能 使 A 获得的能量最少 所以据此计算得 A 贮存的总能量最少为 7 1 109 2 3 108 10 10 10 4 8 107KJ 三 综合应用类 例 13 某海滩黄泥螺种群现存量为 2000t 正常情况下 每年该种群最多可增加 300t 为 充分利用黄泥螺资源 又不影响可持续发展 理论上每年最多捕捞黄泥螺的量为 A 300t B 1650t C 1500t D 不超过 300t 解析 根据题意 在在正常情况下黄泥螺每年最多可增加 300t 为保证不影响可持续发展 又充分利用资源 最多捕捞量应小于或等于最大增长量 C A E B D 例 14 某地区初级消费者和次级消费者的总能量分别为 W1 W2 当下列哪种情况发生时 就可能使生态系统发生破坏 A W1 10W2 B W1 5 W2 C W1 10 W2 D W1 5 W2 解析 生态系统的能量传递效率为 10 20 即一般情况下上一营养级传递到下一营养 级的能量不超过自身同化量的 20 否则会影响上网的可持续发展 就会使生态系统的稳 定性遭到破坏 A 选项 W2 W1 1 10 B 选项 W2 W1 1 5 C 选项 W2 W1 1 10 D 选项 W2 W1 1 5 故选 D 例 15 在一个生态系统中 A 种群有 50 个个体 B 种群有 500 个个体 C 种群有 5000 个个 体 则它们的食物链的关系是 A A B C D B D C B A C C D B A D 不能确定 解析 本题初看起来选 B 但题目中只提供个体的数量 没有提供个体的大小或个体拥有 的能量 所以仅凭个体的数量无法判断能量的多少 故选 D 生态系统中能量流动的计算方法生态系统中能量流动的计算方法 生态系统中能量流动的计算是近几年高考的热点 考生常因缺乏系统总结和解法归纳 而容易出错 下面就相关问题解法分析如下 一 食物链中的能量计算一 食物链中的能量计算 1 已知较低营养级生物具有的能量 或生物量 求较高营养级生物所能获得能量 或生物量 的最大值 例 1 若某生态系统固定的总能量为 24000kJ 则该生态系统的第四营养级生物最多能 获得的能量是 A 24kJ B 192kJ C 96kJ D 960kJ 解析 据题意 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 24000kJ 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 因而第四营养级所获得能量的最大值为 24000 20 20 20 192kJ 答案 D 规律 已知较低营养级的能量 或生物量 不知道传递效率 计算较高营养级生物 获得能量 或生物量 的最大值时 可按照最大传递效率 20 计算 即较低营养级能量 或生物量 20 n n 为食物链中由较低营养级到所需计算的营养级的箭头数 2 已知较高营养级的能量 或生物量 求较低营养级应具备的能量 或生物量 的 最小值 例 2 在一条有 5 个营养级的食物链中 若第五营养级的生物体重增加 1 kg 理论上至 少要消耗第一营养级的生物量为 A 25 kg B 125 kg C 625 kg D 3125 kg 解析 据题意 要计算消耗的第一营养级的生物量 应按照能量传递的最大效率 20 计算 设需消耗第一营养级的生物量为 X kg 则 X 1 20 4 625 kg 答案 C 规律 已知能量传递途径和较高营养级生物的能量 或生物量 时 若需计算较低营 养级应具有的能量 或生物量 的最小值 即至少 时 按能量传递效率的最大值 20 进 行计算 即较低营养级的生物量至少是较高营养级的能量 或生物量 5n n 为食物链 中 由较低营养级到所需计算的营养级的箭头数 3 已知能量的传递途径和传递效率 根据要求计算相关生物的能量 或生物量 例 3 在能量金字塔中 生产者固定能量时产生了 240molO2 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 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 40mol 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计算 次级 消费者获得的能量最多相当于 40 15 15 0 9mol 葡萄糖 答案 C 规律 已知能量传递效率及其传递途径时 可在确定能量传递效率和传递途径的基础 上 按照相应的能量传递效率和传递途径计算 二 食物网中能量流动的计算二 食物网中能量流动的计算 1 已知较高营养级从各食物链中获得的比例 未告知传递效率时的能量计算 例 4 右图食物网中 在能量传递效率为 10 20 时 假设每个营养级的生物从前一营 养级的不同生物处获得的能量相等 则人的体重每增加 1 kg 至少需要消耗水藻 kg 解析 由题意知 人从大鱼和小鱼处获得的能量是相等的 小鱼从虾和水藻处获得的 能量是相等的 而且 题中 至少 需要多少 应按能量传递的最大效率计算 计算方法 如下 在 小鱼 大鱼 人 的传递途径中 大鱼的生物量至少为 0 5 20 2 5 kg 小鱼 的生物量至少为 2 5 20 12 5 kg 在 小鱼 人 的传递途径中 小鱼的生物量至少 是 0 5 20 2 5 kg 因此 小鱼的生物量总量至少为 12 5 2 5 15 kg 同理 在 水藻 水蚤 虾 小鱼 的传递过程中 水藻的生物量至少是 15 2 20 20 20 937 5 kg 在 水藻 小鱼 的传递过程中 水藻的生物量至少 是 15 2 20 37 5 kg 因此 水藻的生物量总量至少为 937 5 37 5 975 kg 答案 975 规律 对于食物网中能量流动的计算 先应根据题意写出相应的食物链并确定各营养 级之间的传递效率 按照从不同食物链获得的比例分别进行计算 再将各条食物链中的值 相加即可 2 已知较高营养级从各食物链中获得的比例 在特定传递效率时的计算 例 5 若人的食物 1 2 来自植物 1 4 来自小型食肉动物 1 4 来自羊肉 若各营养级 之间的能量传递效率为 10 时 人增重 1 kg 需要消耗的植物为 kg 解析 根据题意可画出食物网 右图 从题目要求可以判断能量的传递效率为 10 根据人增重从不同途径获得能量的比例可计算如下 植物 人 0 5 10 5 kg 植物 羊 人 0 5 10 10 50 kg 植物 羊 小型肉食动物 人 0 5 10 10 10 500 kg 因此 人增重 1 kg 共消耗植物 5 50 500 555 kg 答案 555 规律 对于食物网中能量流动的计算 先应根据题意写出相应的食物网 根据特定的 传递效率 按照从不同食物链获得的比例分别计算 再将各条食物链中的值相加即可 三 已知各营养级的能量 或生物量 计算特定营养级间能量的传递效率三 已知各营养级的能量 或生物量 计算特定营养级间能量的传递效率 例 6 在某生态系统中 1 只 2 kg 的鹰要吃 10 kg 的小鸟 0 25 kg 的小鸟要吃 2 kg 的昆虫 而 100 kg 的昆虫要吃 1000 kg 的绿色植物 若各营养级生物所摄入的食物全转化 成能量的话 那么 绿色植物到鹰的能量传递效率为 A 0 05 B 0 5 C 0 25 D 0 025 解析 根据题意 可根据能量传递效率的概念计算出各营养级之间的能量传递效率 再计算出绿色植物转化为鹰的食物链中各营养级的生物量 即 10 kg 的小鸟需要昆虫的 生物量 10 0 25 2 80 kg 80 kg 的昆虫需要绿色植物的生物量 80 100 1000 800 kg 因此 从绿色植物 昆虫 小鸟 鹰的生物量依次为 800 kg 80 kg 10 kg 2 kg 则鹰转化绿色植物的百分比为 2 800 100 0 25 答案 C 规律 要计算能量传递效率 可先根据各营养级的生物量计算出各营养级的传递效率 并推算出不同营养级的生物量 最后 计算出所需计算转化效率的较高营养 级 本 题中 的鹰 的生 物量 或能量 占较低营养级 本题 中的植物 的比例即可 四 巩固练习四 巩固练习 1 某人捕得一条重 2 kg 的杂食海鱼 若此鱼的食物有 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 则该鱼至少需要海洋植物 kg 2 在浮游植物 浮游动物 鱼这条食物链中 如果鱼要增加 1000 kg 那么 至少需 要浮游动物和浮游植物分别是 A 10000 kg 和 50000 kg B 5000 kg 和 25000 kg C 50000 kg 和 50000 kg D 10000 kg 和 10000 kg 3 某个生态系统中 生产者和次级消费者的总能量分别是 E1和 E3 在下列几种情况中 可能导致生态平衡被破坏的是 A E1 100E3 B E1 100E3 C E1 25E3 D E1 25E3 4 有一食物网如右图所示 假如猫头鹰的食物 2 5 来自兔子 2 5 来自老鼠 其余来 自蛇 那么猫头鹰要增加 20g 体重 最多消耗植物 克 5 右图为美国生态学家林德曼于 1942 年对一个天然湖泊 赛达伯格湖的能量流动进 行测量时所得结果 请据图中相关数据 则第二营养级向第三营养级的能量传递效率是 6 下图所示的食物网中 C 生物同化的总能量为 a 其中 A 生物直接供给 C 生物的比例 为 x 则按最低的能量传递效