2023届 二轮复习 高考命题热点八 营养结构和能量传递相关计算 学案

[高考命题热点八]营养结构和能量传递相关计算1．食物链(网)的构建(1)依据捕食关系曲线构建食物链(网)根据先上升先下降者为被捕食者，后上升后下降者为捕食者，可以确定图中食物链为乙→丙→甲。(2)依据所同化能量的多少构建食物链(网)生态系统中能量流动逐级递减，且相邻营养级之间的传递效率为10%～20%。能量值大者为被捕食者，小者为捕食者。若相邻两者能量值相差不大，不足以构成10%～20%的比例，则二者应为同一营养级。营养级ABCD能量/kJ15.9870.70.9141.0可以确定图1食物链为丙→甲→乙→丁；图2食物网为；上表中的食物链为B→D→A→C。(3)依据生物体内残留农药的浓度构建食物链(网)生物体ABCDE有机汞浓度/(×10－6mol/L)0.05770.51680.39生态系统中存在生物富集现象，即营养级越高，体内相关农药的浓度越高，二者在数值上呈正相关。可以确定下表中的食物网为。2．能量传递的相关“最值”计算(1)如食物链A→B→C→D①已知D营养级的能量为M，则至少需要A营养级的能量为M÷(20%)3，最多需要A营养级的能量为M÷(10%)3。②已知A营养级的能量为N，则D营养级获得的能量最多为N×(20%)3，D营养级获得的能量最少为N×(10%)3。(2)在某食物网中，确定生物量变化的“最多”或“最少”时，应遵循以下原则eq\a\vs4\al(①知低营养级,求高营养级)eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(获能量最多\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(选最短食物链,按×20%计算)),获能量最少\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(选最长食物链,按×10%计算))))eq\a\vs4\al(②知高营养级,求低营养级)eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(需能量最多\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(选最长食物链,按÷10%计算)),需能量最少\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(选最短食物链,按÷20%计算))))(2021·山东卷)海水立体养殖中，表层养殖海带等大型藻类，海带下面挂笼养殖滤食小型浮游植物的牡蛎，底层养殖以底栖微藻、生物遗体残骸等为食的海参。某海水立体养殖生态系统的能量流动示意图如下，M、N表示营养级。(1)估算海参种群密度时常用样方法，原因是______________________________________。(2)图中M用于生长、发育和繁殖的能量为________kJ/(m2·a)。由M到N的能量传递效率为________%(保留一位小数)，该生态系统中的能量________(填：“能”或“不能”)在M和遗体残骸间循环流动。(3)养殖的海带数量过多，造成牡蛎减产，从生物群落的角度分析，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)海水立体养殖模式运用了群落的空间结构原理，依据这一原理进行海水立体养殖的优点是______________。在构建海水立体养殖生态系统时，需考虑所养殖生物的环境容纳量、种间关系等因素，从而确定每种生物之间的合适比例，这样做的目的是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)海参由于活动范围小，活动能力弱，所以常用样方法测定种群密度。(2)生长、发育和繁殖的能量＝同化的能量－呼吸作用消耗的能量＝3281＋2826－3619＝2488kJ/(m2·a)；由M到N的能量传递效率为386÷(3281＋2826)≈6.3%，能量流动的方向是单向的不能循环。(3)牡蛎以浮游植物为食，由于海带的竞争，浮游植物数量下降，牡蛎的食物减少，所以产量降低。(4)海水立体养殖利用了群落结构的特点，优点是能充分利用空间和资源；由于空间和资源是有限的，所以在构建海水立体养殖生态系统时，需考虑所养殖生物的环境容纳量、种间关系等因素，从而确定每种生物之间的合适比例，维持生态系统的稳定性，保持养殖产品的持续高产。答案：(1)海参活动能力弱，活动范围小(2)24886.3不能(3)由于海带的竞争，浮游植物数量下降，牡蛎的食物减少，产量降低(4)能充分利用空间和资源维持生态系统的稳定性，保持养殖产品的持续高产(实现生态效益和经济效益的可持续发展)1．(2022·广东模拟预测)下表是某湖泊生态系统中甲～戊各个种群能量数值(单位：102kJ/m2·a)，且每个种群只处于一个营养级，己为分解者。下列叙述正确的是()项目甲乙丙丁戊己种群储存的能量66.22.1408.50.81.921.1呼吸作用消耗的能量84.69.7554.31.69.5211.0A．丙属于生产者，己位于第二营养级B．乙与戊的种间关系为捕食和竞争C．第二营养级到第三营养级能量的传递效率约为15%D．若湖泊受到重度污染，可能通过物理沉降、化学分解等很快消除解析：己为分解者，不属于捕食链中的营养级，A错误；根据分析中的食物网，乙和戊只有竞争，没有捕食关系，B错误；第三营养级是乙和戊，同化的能量为11.4＋11.8＝23.2，第二营养级是甲，同化的能量是150.8，所以第二营养级到第三营养级能量的传递效率为23.2÷150.8≈15%，C正确；若湖泊受到重度污染，超过生态系统的自我调节能力，则可能该生态系统会崩溃，不会恢复，D错误。答案：C2．(2022·云南昆明模拟)如图是某人工鱼塘生态系统的能量流动过程图解，数字表示能量值[单位为103kJ/(m2·y)]。下列相关叙述错误的是()A．肉食性动物同化的总能量为7.5×103kJ/(m2·y)B．植食性动物与肉食性动物的能量传递效率约为15.6%C．图中“输出”的能量是指各营养级在呼吸作用中以热能形式散失的能量D．流经该鱼塘生态系统的总能量不只是生产者固定的全部太阳能解析：肉食性动物同化的能量为(0.05＋0.25＋2.1＋5.1)×103kJ/(m2·y)＝7.5×103kJ/(m2·y)，A正确；肉食性动物从植食性动物同化的能量为(0.05＋0.25＋2.1＋5.1－5)×103kJ/(m2·y)＝2.5×103kJ/(m2·y)，植食性动物同化的能量为(0.05＋0.25＋2.1＋5.1－5＋4＋9＋0.5)×103kJ/(m2·y)，＝16×103kJ/(m2·y)，所以由第二营养级到第三营养级的能量传递效率为2.5÷16×100%≈15.6%，B正确；图中“输出”的能量是指各营养级储存在有机物中的能量，C错误；流经该鱼塘生态系统的总能量不只是生产者固定的全部太阳能，还包括人工输入的，D正确。答案：C3．(2022·济北中学高三阶段检测)下图表示生态系统中各营养级能量的类型和去向(d表示该营养级未被利用的能量)。下列叙述正确的是()A．在食物链中，各营养级获得能量的方式及能量的用途相同B．图中a1、a2可表示生产者与消费者的呼吸量，且所占比例基本相符C．生产者到初级消费者的能量传递效率为eq\f(b1,（a1＋b1＋c1＋d1）)×100%D．消费者从生产者摄取的能量数值可用b1表示，且此部分能量存在于有机物中解析：据图分析，生产者固定的太阳能只是辐射到生态系统中的太阳能的一小部分，生产者固定的太阳能大部分被呼吸作用消耗，生产者的残枝败叶可以流向分解者，少量的可以被初级消费者所捕食，还有一部分是未被利用的能量。初级消费者的数量＝该营养级的同化量＋粪便量，粪便量是生产者的同化量，消费者的大部分能量被呼吸作用消耗。在食物链中，各营养级获得能量的方式及能量的用途不完全相同，如生产者是通过光合作用和化能合成作用利用光能或化学能将无机物转变为储存能量的有机物，而消费者是通过捕食获得储存能量的有机物进而同化作用得到能量，A错误；生产者固定的太阳能大部分被呼吸作用消耗，图中a1、a2可表示生产者与消费者的呼吸量，但所占比例不符，B错误；b1为摄入量，生态系统中生产者到初级消费者的能量传递效率为：(a2＋b2＋c2＋d2)÷(a1＋b1＋c1＋d1)×100%，C错误；消费者从生产者摄取的能量数值(a2＋b2＋c2＋d2＋粪便量)即可用b1表示，且此部分能量存在于有机物中，D正确。答案：D4．(2022·光明区模拟)生态平衡是一种动态平衡，包括结构和功能上的稳定。如图中“置位点”为生态系统所具有的某个理想状态，其中P、A、B、C、D、E表示其生物成分，箭头表示物质的传递方向。请分析回答：(1)P、A、B、C、D构成了生态系统的________，这是实现生态系统____________________________________________等功能的主渠道。(2)若B中的能量不变，将D的食物比例由B∶C＝1∶1调整为2∶1，能量传递效率按10%计算，该生态系统传递给D的能量是原来的____________倍。(3)图中碳元素在B、E间以____________形式传递。虽然氮元素也是不断循环的，但农田生态系统中仍需不断施加氮肥，主要原因是________________________________________________________________________。(4)某研究小组考察了一个位于置位点的湖泊中处于食物链最高营养级的某鱼种群的年龄结构，结果如表所示：年龄0＋1＋2＋3＋4＋5＋6＋个体数9218712170696263年龄7＋8＋9＋10＋11＋≥12个体数7264554239264注：表中“1＋”表示鱼的年龄大于等于1，小于2，其他以此类推。①研究表明：该鱼在3＋时达到性成熟(进入成年)，9＋时丧失繁殖能力(进入老年)，根据表中数据推测该鱼种群数量变化趋势是________________。②如果引入该湖泊本没有的鲶鱼并大量繁殖后，导致原鱼种减少，从而改变了此湖泊群落演替的方向和速度，此演替类型属于______________。③在湖泊下游生活有大量的动植物，其中沉水植物大量繁殖后，部分浮游植物的数量下降，大型底栖动物的数量有所增加，这是在____________(填“群落”“种群”或“生态系统”)水平上研究的结果。沉水植物通过一定的信息传递吸引浮游动物栖息在其叶表面，从而抚育出高密度的浮游动物。浮游动物能够大量捕食浮游藻类，也间接地控制了浮游藻类的数量。这体现出信息传递的作用是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)P、A、B、C、D构成了生态系统的营养结构，生态系统的营养结构是食物链和食物网，食物链和食物网是实现能量流动、物质循环、信息传递等功能的主渠道。(2)当D的食物比例为B∶C＝1∶1时，设传递给D的能量为x，则eq\f(1,2)x来自B，eq\f(1,2)x来自C，能量传递效率按10%计算，需要B的能量为eq\f(1,2)x÷10%＋eq\f(1,2)x÷10%÷10%＝55x；当D的食物比例为B∶C＝2∶1时，设传递给D的能量为y，则eq\f(2,3)y来自B，eq\f(1,3)y来自C，能量传递效率按10%计算，需要B的能量为eq\f(2,3)y÷10%＋eq\f(1,3)y÷10%÷10%＝40y；B中的能量不变，则55x＝40y，该生态系统传递给D的能量是原来的y÷x＝55÷40＝1.375倍。(3)题图中碳元素在B、E间以含碳有机物形式传递。虽然氮元素也是不断循环的，但农田生态系统中仍需不断施加氮肥，主要原因是氮元素不断通过产品输出生态系统，因此还要往农田中不断施加氮肥。(4)①该鱼在3＋时达到性成熟(进入成年)，处于幼年时期的个体数为92＋187＋121＝400，处于成年期的个体数为70＋69＋62＋63＋72＋64＝400，9＋时丧失繁殖能力(进入老年)，处于老年期的个体数为55＋42＋39＋264＝400，各年龄期个体数相等，表明该种群的年龄结构为稳定型，推测该鱼种群数量在一定时期内将保持稳定。②引入该湖泊本没有的鲶鱼并大量繁殖后，导致原鱼种减少，从而改变了此湖泊群落演替的方向和速度，此演替在具有一定生物的前提