專題13 能量流動的相關(guān)計算 解答食物網(wǎng)中能量流動的相關(guān)計算題時，注意以下兩種情況即可： （1）知高營養(yǎng)級求低營養(yǎng)級時，求“最多”值——選最長食物鏈按10%計算，求“最少”值——選最短食物鏈按20%計算。 （2）知低營養(yǎng)級求高營養(yǎng)級時，求“最多”值——選最短食物鏈按20%計算；求“最少”值——選最長食物鏈按10%計算。 另外，要注意某一生物“從不同食物鏈中獲得能量的比例”或某一生物“給不同生物提供能量的比例”，然后按照各個單獨的食物鏈分別計算后合并。 1．下圖表示某生態(tài)系統(tǒng)食物網(wǎng)的圖解，貓頭鷹體重每增加1 kg，至少消耗A A．100 kg B．44.5 kg C．25 kg D．15 kg 【答案】C 2．下圖是一個食物網(wǎng)，假如鷹的食物有2/5來自兔，2/5來自鼠，1/5來自蛇，那么鷹若要增加20克體重，至少需要消耗植物 A．900克 B．500克 C．200克 D．600克 【答案】A 【解析】當能量傳遞效率為最大值即20%時，消耗的植物量最少。鷹經(jīng)兔途徑消耗的植物量為20(2/5)20%20%＝200(g)；鷹經(jīng)鼠途徑消耗的植物量為20(2/5)20%20%＝200(g)；鷹經(jīng)蛇、鼠途徑消耗的植物量為20(1/5)20%20%20%＝500(g)，共計消耗植物量為200＋200＋500＝900(g)。 3．有一食物網(wǎng)如圖所示，如果能量傳遞效率為10%，各條食物鏈傳遞到庚的能量相等，則庚增加1 kJ的能量，丙最少含多少能量 A．550 kJ B．500 kJ C．400 kJ D．100 kJ 【答案】A 【解析】根據(jù)題意知，經(jīng)丙→丁→己→庚傳遞到庚的能量為0.5 kJ，則需要丙0.5(10%)3＝500(kJ)；經(jīng)丙→戊→庚傳遞到庚的能量為0.5 kJ，則需要丙0.5(10%)2＝50(kJ)，即丙最少含500＋50＝550(kJ)的能量。 4．某生態(tài)系統(tǒng)中存在如圖所示的食物網(wǎng)，若將C的食物比例由A∶B＝1∶1調(diào)整為2∶1，能量傳遞效率按10%計算，則該生態(tài)系統(tǒng)能承載C的數(shù)量是原來的 A．1.875倍 B．1.375倍 C．1.273倍 D．0.575倍 【答案】B 5．假設某初級消費者攝入的能量為a，其糞便中的能量為b，通過呼吸消耗的能量為c，用于生長、發(fā)育和繁殖的能量為d，則流入次級消費者的能量最多為 A．(a＋b)20% B．(c＋d)20% C．(a－c)20% D．(b＋d)20% 【答案】B 【解析】糞便是初級消費者未能消化吸收的部分，初級消費者的同化量＝攝入量－糞便量，即同化量為(a－b)，其中一部分被自身呼吸消耗掉，其余部分用于自身生長、發(fā)育和繁殖，所以初級消費者的同化量＝呼吸消耗量＋生長、發(fā)育和繁殖的能量，即a－b＝c＋d。按能量的最高傳遞效率20%計算，流入次級消費者的能量最多應為(a－b)20%或(c＋d)20%。正確答案為B。 6．如圖甲表示某生態(tài)系統(tǒng)的能量錐體圖，P為生產(chǎn)者，Q1為初級消費者，Q2為次級消費者?，F(xiàn)對圖中的各營養(yǎng)級所含有的能量進行分類剖析，其中分析不正確的是(注：圖乙中a、a1、a2表示上一年留下來的能量，e、e1、e2表示呼吸消耗量) A．b＋c＋d＋e為本年度流入該生態(tài)系統(tǒng)的總能量 B．c1表示初級消費者中被次級消費者所同化的能量 C．b和d之一可代表生產(chǎn)者傳遞給分解者的能量 D．初級消費者產(chǎn)生的糞便中所含的能量包含在c中 【答案】D 7．下表是某營養(yǎng)級昆蟲攝食植物或能量流動的情況，下列說法不正確的是 A．呼吸作用有能量散失使能量傳遞效率不能達到100% B．昆蟲同化的能量中約有40%用于其生長發(fā)育和繁殖 C．昆蟲的后一個營養(yǎng)級能夠獲得的能量最多為24 kJ D．昆蟲的前一個營養(yǎng)級同化的能量至少有1 500 kJ 【答案】C 【解析】傳遞效率不能達到100%的原因主要是呼吸作用散失了一部分能量，A正確；昆蟲的同化量為520-220=300（kJ），生長發(fā)育和繁殖的能量所占比例為120300100%=40%，B正確；昆蟲的后一個營養(yǎng)級獲得的能量最多是30020%=60（kJ），C錯誤；昆蟲的前一個營養(yǎng)級的能量最小值是30020%=1 500（kJ），D正確。 8．下圖是某草原生態(tài)系統(tǒng)的能量流動模型。a、b、c表示流入各營養(yǎng)級生物的能量，d、e、f表示用于各營養(yǎng)級生物生長、發(fā)育、繁殖的能量，j、k、l表示流入分解者的能量。下列分析正確的是 A．生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)包括非生物的物質(zhì)和能量、生產(chǎn)者、消費者與分解者 B．狼同化的能量可表示為c=f+i+l C．若一段時間內(nèi)草所固定的太陽能總量為1106kJ，那么圖中最高營養(yǎng)級所獲得的能量為c/a106kJ D．食物鏈中處在最高營養(yǎng)級的生物是分解者 【答案】C 【解析】生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)包括生態(tài)系統(tǒng)的組成成分和營養(yǎng)結(jié)構(gòu)，組成成分包括非生物的物質(zhì)和能量、生產(chǎn)者、消費者與分解者，A錯誤；狼同化的能量可表示為c，小于f+i+l，B錯誤；若一段時間內(nèi)草所固定的太陽能總量為1106kJ，那么圖中最高營養(yǎng)級生物所獲得的能量為1106b/ac/b=c/a106kJ，C正確；食物鏈中只有生產(chǎn)者和消費者，沒有分解者，D錯誤。 9．如圖為某生態(tài)系統(tǒng)能量流動示意圖[單位：J/（cm2a)]，以下分析不正確的是 A．甲的數(shù)值是1 250 J/（cm2a) B．乙的個體數(shù)目一定比甲少 C．乙到丙的能量傳遞效率為15% D．每一營養(yǎng)級的能量大部分用于細胞呼吸和被丁利用 【答案】B 【解析】分析題圖：圖示為某生態(tài)系統(tǒng)能量流動示意圖，其中甲是生產(chǎn)者，其固定的太陽能是流入該生態(tài)系統(tǒng)的總能量，即175+200+875=1250J/（cm2?a），A正確；乙的個體數(shù)目不一定比甲少，如一棵樹上有多個害蟲，B錯誤；乙同化的總能量為200J/（cm2?a），丙同化的總能量為30J/（cm2?a），因此乙到丙的能量傳遞效率為30200100%=15%，C正確；據(jù)圖分析可知，每個營養(yǎng)極流向下一營養(yǎng)級的能量較少，而大部分的能量用于細胞呼吸和被丁利用，D正確。 10．如圖表示能量流經(jīng)某生態(tài)系統(tǒng)第二營養(yǎng)級示意圖[單位J/(cm2a)]，據(jù)圖分析，有關(guān)說法正確的是 A．該生態(tài)系統(tǒng)第二營養(yǎng)級同化的能量是80 B．第二營養(yǎng)級用于生長、發(fā)育和繁殖的能量是100 C．能量由第二營養(yǎng)級到第三營養(yǎng)級的傳遞效率是20% D．該生態(tài)系統(tǒng)第一營養(yǎng)級同化的能量至少為500 【答案】A 【解析】圖中的A是第二營養(yǎng)級的能量來源，其中有20被分解者利用，所以被第二營養(yǎng)級所同化的能量是80，A正確；第二營養(yǎng)級同化的能量是80，其中有50通過呼吸作用以熱能的形式散失，所以用于生長、發(fā)育和繁殖的能量是30，B錯誤；圖中只有第三營養(yǎng)級的攝入量，無法得知第三營養(yǎng)級的同化量，所以無法計算由第二營養(yǎng)級到第三營養(yǎng)級的能量傳遞效率，C錯誤；第二營養(yǎng)級同化的能量為80，根據(jù)能量傳遞效率可知，第一營養(yǎng)級同化的能量至少為80/20%＝400，D錯誤。 11．如圖是某人工魚塘生態(tài)系統(tǒng)能量流動過程中部分環(huán)節(jié)涉及的能量值[單位為：103kJ/(m2y)]。下列說法錯誤的是 A．圖中A代表的生理過程是呼吸作用 B．第二營養(yǎng)級到第三營養(yǎng)級的能量傳遞效率為15．625% C．該生態(tài)系統(tǒng)中生產(chǎn)者固定的總能量是9．6104kJ/(m2y) D．捕食關(guān)系一般不可逆轉(zhuǎn)，所以能量流動具有單向性 【答案】C 【解析】每一營養(yǎng)級的能量去向包括流向下一營養(yǎng)級、被分解者分解和呼吸作用中以熱能形式散失三個途徑。因此，圖中A代表的是各種生物的呼吸作用，A正確；肉食性動物從植食性動物獲得的且同化的能量＝5．1＋2．1＋0．25＋0．05－5＝2．5103kJ/(m2y)，植食性動物的同化量＝2．5＋4＋9＋0．5＝16103kJ/(m2y)，能量傳遞效率＝2．5/16100%＝15．625%，B正確；該生態(tài)系統(tǒng)中能量的來源有兩個，生產(chǎn)者固定的能量和有機物輸入，生產(chǎn)者固定的總能量＝9．6104kJ/(m2y)＋流入植食性動物的能量，C錯誤；食物鏈是以食物關(guān)系形成的聯(lián)系，捕食關(guān)系的單向性決定了能量流動的單向性，D正確。 12．某人對某一湖泊進行了生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)級和能量流動情況的調(diào)查，下表是調(diào)查結(jié)果。表中的①、②、③、④分別表示不同的營養(yǎng)級，⑤為分解者。GP表示生物同化作用所固定的能量，NP表示生物體儲存的能量（NP =GP—R），R表示生物呼吸消耗的能量。下列敘述中不正確的是 GP NP R ① 15.91 2.81 13.10 ② 871.27 369.69 501.58 ③ 0.88 0.34 0.54 ④ 141.20 62.07 79.13 ⑤ 211.85 19.26 192.59 A．生態(tài)系統(tǒng)能量流動的渠道可能是②→④→①→③ B．能量在第三營養(yǎng)級和第四營養(yǎng)級間的傳遞效率約為5.5% C．若本生態(tài)系統(tǒng)維持現(xiàn)在的能量輸入、輸出水平，則有機物的總量會增多 D．④營養(yǎng)級GP的去向中，未被利用的能量有一部分殘留在該營養(yǎng)級的糞便中 【答案】D 13．如圖為某生態(tài)系統(tǒng)的食物網(wǎng)，表中是B、A、E種群的能量（單位：J/hm2．a(chǎn)），下列針對圖表的分析中錯誤的是 B A E 固定的太陽能 攝入量 同化量 呼吸量 攝入量 同化量 呼吸量 2.451011 8.9108 5.5108 5.15108 7.44107 7.25107 7.18107 A．種群A糞便中的能量為3.4108J/hm2a B．種群E用于生長、發(fā)育和繁殖的能量為7105J/hm2．a(chǎn) C．若種群D的數(shù)量大量減少，則種群E的數(shù)量也會減少 D．依圖表信息不能計算出能量從種群A到種群E的傳遞效率 【答案】C 14．如圖所示是某草原生態(tài)系統(tǒng)中部分營養(yǎng)結(jié)構(gòu)。請據(jù)圖回答下列問題： （1）若草固定的總能量為6．8109kJ，食草昆蟲和鼠同化的總能量是1．3108kJ，則人最多能獲得能量是_________kJ。 （2）若蛇捕食鼠的比例由1/4調(diào)整到3/4，從理論上分析，改變?nèi)∈潮壤笊唧w重增加1kg，人能比原來多增重________kg(能量傳遞效率按20%計算)。 【答案】（1）2.46108　 （1）2 【解析】（1）求“最多”獲得能量時按20%計算。草固定的太陽能最多有6．810920%kJ傳遞到初級消費者，故羊最多可獲得(6．810920%－1．3108)kJ能量，最多傳遞到人的能量為(6．810920%－1．3108)20%＝2．46108(kJ)。（2）蛇捕食鼠的比例調(diào)整之前，蛇體重增加1kg需要消耗草(1/4)20%20%＋(3/4)20%20%20%＝100(kg)，調(diào)整比例之后蛇體重增加1kg需要消耗草(3/4)20%20%＋(1/4)20%20%20%＝50(kg)，即可節(jié)省草100－50＝50(kg)，可使人多增重5020%20%＝2(kg)。 15．某地出現(xiàn)了較為嚴重的自然災害，導致此區(qū)域的自然保護區(qū)生態(tài)環(huán)境被破壞，如圖為被毀的自然保護區(qū)在人為干預下恢復過程中的能量流動圖(單位：103 kJm－2a－1)。請分析并回答下列問題： （1）由圖中數(shù)據(jù)可知，生產(chǎn)者固定的能量值為________________，肉食動物需補償輸入的能量值為________________。由圖可知，營養(yǎng)級________________(填“較高”或“較低”)的生物在這場災害中受到的影響較大。 （2）在人為干預下，能量在第二營養(yǎng)級到第三營養(yǎng)級、第三營養(yǎng)級到第四營養(yǎng)級之間的傳遞效率分別為________________、________________。 （3）由圖可知：用于植食動物自身的生長、發(fā)育、繁殖等的能量值是________________。 【答案】（1）1.1105 kJm－2a－1　 5103 kJm－2a－1　 較高 （2）15.6%　 3.33% （3）1.2104 kJm－2a－1 【解析】（1）由圖中數(shù)據(jù)可知，生產(chǎn)者固定的能量包括：①自身呼吸消耗、轉(zhuǎn)化為其他形式的能量和熱能；②流向下一營養(yǎng)級；③殘體、糞便等被分解者分解；④未被利用的，所以為(23＋70＋14＋3)103 kJm－2a－1＝110103 kJm－2a－1＝1.1105 kJm－2a－1；據(jù)圖分析，流入到肉食動物的能量＝植食動物的能量－熱能－未利用－分解者＝(14＋2－4－9－0.5)103＝2.5103，肉食動物同化的能量＝頂位肉食動物＋熱能＋未利用＋分解者＝(0.25＋2.1＋5.1＋0.05)103＝7.5103，來源于植食動物的能量為2.5103，則補償輸入為5103 kJm－2a－1，由圖可知，營養(yǎng)級越高，補償輸入的能量越多，所以營養(yǎng)級較高的生物在這場災害中受到的影響較大。（2）圖中食物鏈中第二營養(yǎng)級同化的能量是14103 kJm－2a－1，加上補償?shù)哪芰?103 kJm－2a－1，第二營養(yǎng)級的總能量是16103 kJm－2a－1，第三營養(yǎng)級從第二營養(yǎng)級同化的能量是2.5103 kJm－2a－1，所以能量在第二營養(yǎng)級到第三營養(yǎng)級之間的傳遞效率為2.516100%＝15.6%。能量在第三營養(yǎng)級到第四營養(yǎng)級之間的傳遞效率為第四營養(yǎng)級從第三營養(yǎng)級同化的能量0.25103 kJm－2a－1第三營養(yǎng)級總的同化量7.5103100%＝0.257.5100%＝3.33%。（3）第二營養(yǎng)級的總能量是16103 kJm－2a－1，用于呼吸消耗的能量為4103 kJm－2a－1，則用于植食動物自身的生長、發(fā)育、繁殖等的能量值是同化能量－呼吸消耗＝16103 kJm－2a－1－4103 kJm－2a－1＝12103 kJm－2a－1＝1.2104 kJm－2a－1。 16．圖甲是某草原生態(tài)系統(tǒng)中碳循環(huán)模式圖，圖中A、B、C、D表示生態(tài)系統(tǒng)的成分，圖乙為其中部分營養(yǎng)結(jié)構(gòu)。請據(jù)圖回答下列問題： （1）圖甲中過程①表示__________________________，圖乙中的生物對應圖甲中哪些成分？____________(用字母表示)。 （2）圖甲②③過程中碳的傳遞形式分別是__________、__________。 （3）乙圖中的蛇由于某種原因數(shù)量下降，蟾蜍的數(shù)量先增多后減少，最后趨于穩(wěn)定，這屬于____________調(diào)節(jié)，說明生態(tài)系統(tǒng)具有____________能力。 （4）若草固定的總能量為6.8109 kJ，食草昆蟲和鼠同化的總能量是1.3108 kJ，則人最多能獲得能量__________kJ。 （5）若蛇取食鼠的比例由1/4調(diào)整到3/4，從理論上分析，改變?nèi)∈潮壤笊唧w重增加1 kg，人能比原來多增重________kg(能量傳遞效率按20%計算)。 【答案】（1）光合作用和化能合成作用　 D、B （2）含碳有機物　 CO2 （3）負反饋(反饋)　 自我調(diào)節(jié)　 （4）2.46108　 （5）2 17．科學家對一個以槭樹、山毛櫸和樺樹為主要樹種的溫帶森林生態(tài)系統(tǒng)的能量流動進行了定量分析，結(jié)果如圖。請回答問題。 （1）調(diào)查槭樹這些樹種的種群密度常采用的方法是______，而調(diào)查活動能力強的動物的種群密度常采用的方法是_______。槭樹、山毛櫸和樺樹等樹種之間的關(guān)系是______。 （2）這個溫帶森林中，每年每平方米大約有6.28105 J/（cm2.a）的有機殘屑來不及被各種分解者所分解，推測影響分解者分解效率的主要環(huán)境因素是_____。 （3）該生態(tài)系統(tǒng)的能量輸入_____（填“大于”“等于”或“小于”）輸出。這個森林生態(tài)系統(tǒng)中，能量由生產(chǎn)者流到初級消費者的傳遞效率約為_____%（保留小數(shù)點后2位）。據(jù)圖中的能量值分析，生態(tài)系統(tǒng)的各種成分中，_____的呼吸作用是能量流動的主要渠道。 （4）太陽能的不斷輸入是推動該系統(tǒng)_______、_______、______功能實現(xiàn)的基礎。 （5）少量動物的遷入和遷出，不會使森林中的生物種類和數(shù)量發(fā)生明顯變化，這說明生態(tài)系統(tǒng)具有一定的_______能力。 【答案】（1）樣方法 標志重捕法 競爭 （2）溫度 （3）大于 0.85 分解者 （4）物質(zhì)循環(huán) 能量流動 信息傳遞 （5）自我調(diào)節(jié) 【解析】（1）調(diào)查槭樹等植物的種群密度常采用樣方法。調(diào)查活動能力強的動物的種群密度常采用標志重捕法。槭樹、山毛櫸和樺樹等樹種之間因爭奪陽光等資源而存在競爭關(guān)系。（2）在該溫帶森林中，每年每平方米大約有6.28105 J/（cm2?a）的有機殘屑來不及被各種分解者所分解，說明分解者的分解能力是有限的，影響分解者分解效率的主要環(huán)境因素是溫度。(3)輸入該生態(tài)系統(tǒng)的總能量為2.31107J/（cm2.a），由于有5.01106J/（cm2.a）的能量用于植物的生長、發(fā)育和繁殖，因此該生態(tài)系統(tǒng)的能量輸入大于輸出。已知生產(chǎn)者固定的太陽能總量為2.31107J/（cm2.a），輸入到初級消費者的能量為3.27105－1.31105＝1.96105 J/（cm2.a），所以傳遞效率約為（1.96105）（2.31107）≈0.85%。據(jù)圖中的能量值分析，分解者的呼吸作用是能量流動的主要渠道。（4）流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的總能量是生產(chǎn)者固定的全部太陽能，太陽能的不斷輸入是推動該系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)、能量流動、信息傳遞這三大功能實現(xiàn)的基礎。（5）因為生態(tài)系統(tǒng)具有一定的自我調(diào)節(jié)能力，所以少量動物的遷入和遷出、出生或死亡都不會使森林中的生物種類和數(shù)量發(fā)生明顯變化。 18．據(jù)調(diào)查云南某鎮(zhèn)有總量5 000余噸的重毒化工廢料鉻渣由于非法丟放，鉻渣中的廢水被直接排放到南盤江中，水中的鉻會通過食物鏈最終危害到人類健康，使人中毒身亡。請回答下列問題： （1）水體中的鉻使人中毒身亡，說明生態(tài)系統(tǒng)的______________能力是有限的。 （2）南盤江附近的某池塘中生長著浮游植物、浮游動物、蝦、水草、鯽魚、草魚、烏魚（肉食性魚類）等水生動植物，雨季來臨時，南盤江中的水會流到該池塘中，經(jīng)檢測池塘中的鉻等重金屬嚴重超標。該池塘中的所有生物構(gòu)成_____________。在池塘中，各個生物種群分別占據(jù)了不同的空間，體現(xiàn)了群落的___________________結(jié)構(gòu)。該池塘中，體內(nèi)重金屬含量最高的生物是___________。 （3）下表為某科學家對南盤江附近某生態(tài)系統(tǒng)進行調(diào)查繪制的相關(guān)圖表，請回答下列問題。 種群 同化量 凈同 化量 呼吸 消耗 傳遞給 分解者 傳遞給下 一營養(yǎng)級 未被利用 的能量 草 65.5 3.0 15.0 41.5 羊 14.0 5 0.5 2 2.5 人 2 0.6 1.4 微量(不計) 無 ①調(diào)查農(nóng)田中鼠的種群數(shù)量，應采用_________________法。 ②如表是某科學家對該生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈“草→羊→人”進行調(diào)查后繪制了食物鏈中三個營養(yǎng)級對能量的同化、利用、傳遞等數(shù)量關(guān)系。已知該生態(tài)系統(tǒng)受到的太陽輻射為150 000百萬千焦，但大部分能量不能被生產(chǎn)者固定，根據(jù)表中數(shù)據(jù)計算能量從第一營養(yǎng)級到第二營養(yǎng)級的傳遞效率為_____________。若羊的糞便被迅速分解，則糞便中的能量屬于表中的___________（填表中數(shù)值）百萬千焦的一部分。 【答案】（1）自我調(diào)節(jié) （2）生物群落 水平結(jié)構(gòu)和垂直 烏魚 （3）①標志重捕 ②11.2% 3 【解析】（1）水體中的鉻使人中毒身亡，說明生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力是有限的。（2）該池塘中的所有生物構(gòu)成生物群落；在池塘中，各個生物種群分別占據(jù)了不同的空間，使群落形成一定的空間結(jié)構(gòu)，體現(xiàn)了群落的水平結(jié)構(gòu)和垂直結(jié)構(gòu)；根據(jù)生物富集作用原理可知，該池塘中，體內(nèi)重金屬含量最高的生物是營養(yǎng)級最高的生物，即烏魚。（3）①鼠的活動能力強，活動范圍大，所以調(diào)查農(nóng)田中鼠的種群數(shù)量，應采用標志重捕法。②生產(chǎn)者草同化的能量有4條去路：生產(chǎn)者自身呼吸消耗、傳遞給分解者、傳遞給下一營養(yǎng)級、未被利用。所以第一營養(yǎng)級生產(chǎn)者同化的能量為65.5＋3.0＋15.0＋41.5＝125百萬千焦。第二營養(yǎng)級羊同化的能量是14.0百萬千焦，則能量從第一營養(yǎng)級到第二營養(yǎng)級的傳遞效率為第二營養(yǎng)級同化的能量第一營養(yǎng)級同化的能量100%＝14.0125100%＝11.2%；羊的糞便中的能量屬于生產(chǎn)者同化的能量中傳遞給分解者的部分，所以羊糞便中的能量屬于表中的3.0百萬千焦的一部分。