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2019-2020年高考生物復(fù)習(xí) 專題六 生物與環(huán)境的相關(guān)計算 一．關(guān)于種群數(shù)量的計算： （1）用標(biāo)志重捕法來估算某個種群數(shù)量的計算方法： 種群數(shù)量[N]＝第一次捕獲數(shù)第二次捕獲數(shù)第二捕獲數(shù)中的標(biāo)志數(shù) （2）樣方法計數(shù)時，邊線上的遵循“計上不計下，計左不計右”，四角中只計夾角。 （3）據(jù)種群增長率計算種群數(shù)量： 設(shè)種群的起始數(shù)量為N0，年增長率為λ（保持不變），t年后該種群的數(shù)量為Nt，則： Nt＝N0λt 例：某生物興趣小組欲調(diào)查一塊農(nóng)田中田鼠的種群密度，調(diào)查時應(yīng)采用 法。如果該農(nóng)田范圍為1公頃，第一次捕獲并標(biāo)記了40只鼠，第二次捕獲48只，其中帶標(biāo)記的有15只，則該農(nóng)田此種鼠的種群密度是 只。 解析：鼠屬于活動范圍大的動物，所以可用標(biāo)志重捕法。依據(jù)標(biāo)志重捕法的公式可求出鼠的種群密度是128只/公頃。 右圖表示某種兔遷入新的環(huán)境后種群增長速率隨時間的變化曲線。第3年時用標(biāo)志重捕法調(diào)查該兔種群的密度，第一次捕獲50只全部標(biāo)志后釋放，一個月后進(jìn)行第二次捕捉，共捕獲未標(biāo)志的60只，標(biāo)志的20只。估算該兔種群在這一環(huán)境中的K值是 A．100只B．200只 C、200只 D、400 解析：實驗時兔子種群數(shù)量為=200只，由于實驗時該種群增長速率處于最大值，故該種群此時的種群數(shù)量為K/2值，故該種群在這一環(huán)境中的K值約為400只。所以選D。 攝入量 同化量 糞便量 用于生長、發(fā)育、繁殖的能量 呼吸消耗量 流入下一營養(yǎng)級 遺體殘骸 分解者 二．能量傳遞效率的計算： （一）能量流經(jīng)某個種群時的示意圖 由此圖可得出： 1、同化量=攝入量－糞便中包含的能量。 2、用于各營養(yǎng)級生長、發(fā)育、繁殖的能量=各營養(yǎng)級的同化量－呼吸消耗量 3、總同化量=凈積累量+呼吸消耗量=生物體儲存的能量+呼吸消耗量 注：①、凈積累量=生物體儲存的能量=生物體用于生長、發(fā)育、繁殖的能量。 ②、注意下面不同的詞：“獲得”的能量=“流入”的能量=“同化”的能量 4、能量傳遞效率=某一個營養(yǎng)級的同化量∕上一個營養(yǎng)級的同化量。 例1：在由草、兔、狐組成的食物鏈中，兔經(jīng)同化作用所獲得的能量，其去向不應(yīng)該包括（ ） A、通過兔子的呼吸作用釋放的能量 B、通過兔子的糞便流入到分解者體內(nèi)的能量 C、通過狐貍的糞便流入到分解者體內(nèi) D、流入狐貍體內(nèi) 解析：兔子糞便中的能量是沒有消化的草中包含的能量，沒有被兔子消化吸收。所以選B。 例2、下圖為某湖泊生態(tài)系統(tǒng)的能量流動分析示意圖，其中A～E表示生物成分按營養(yǎng)功能的歸類群體，Gp表示總同化量，Np表示凈積累量，R表示呼吸消耗量。請分析回答：（單位：105J∕m2∕年） 圖中生產(chǎn)者同化的總能量中有730.17未被消費者同化；第二營養(yǎng)級中被分解者利用的能量有47.64；第二營養(yǎng)級到第三營養(yǎng)級的能量傳遞效率為11.3% 解析：生產(chǎn)者同化的總能量為871.27，流向初級消費者的能量是141.10，所以生產(chǎn)者同化的總能量中有871.27－141.10=730.17；第二營養(yǎng)級同化的能量為141.10，用于呼吸消耗的能量是78.13，流向下一營養(yǎng)級的是15.51,所以被分解者利用的能量為141.10－78.13－15.51=47.64;第二營養(yǎng)級同化的總能量為141.10，第三營養(yǎng)級同化的總能量為15.91，所以兩者之間的能量傳遞效率為：15.91/141.10=11.3% 例3、大象是植食性動物，有一種蜣螂專以大象糞便為食物．設(shè)一大象在某段時間所同化的能量為１０７kj，則這部分能量中可流入蜣螂體內(nèi)的為（　　?。? Ａ．０kj　　?。拢保埃秌j　?。茫玻保埃秌j?。模保埃丁玻保埃秌j　 解析：糞便中的能量不屬于同化的能量，所以選A （二）、計算某一生物所獲得的能量的最多（最少）的能量計算規(guī)律： 已知D，求A：最少按20%，最多按10% 已知A，求D：最少按10%，最多按20% 設(shè)食物鏈為A→B→C→D： A B C D 沼氣池 養(yǎng)豬場 農(nóng)作物 果樹 蚯蚓養(yǎng)殖 養(yǎng)雞場 增溫能源 糞便 糞便 生活能源 例3、下面是一個生態(tài)農(nóng)業(yè)示意圖： 若該生態(tài)系統(tǒng)中農(nóng)作物固定了5108KJ能量，蚯蚓從農(nóng)作物獲得的總能量為1.2107KJ，那么豬和雞最多可從農(nóng)作物獲得能量 KJ。 解析：豬和雞都是第二營養(yǎng)級，最多可獲得的能量為510820%=1108KJ. 水藻 水蚤 蝦 小魚 大魚 人 （三）、涉及多條食物鏈的能量流動計算時，在不告訴傳遞效率及食物比例時，其規(guī)律如下： 生產(chǎn)者 最少消耗 最多消耗 選最短食物鏈 選最大傳遞效率20% 獲得最多 選最長食物鏈 選最小傳遞效率10% 獲得最少 消費者 例4、如圖所示的食物網(wǎng)中，若人的體重增加1kg，最少消耗水藻 kg；最多消耗水藻 kg。 解析：若求人的體重增加1kg，最少消耗水藻的量，按最短的食物鏈：水藻→小魚→人，最大的傳遞效率20%計算，可得到120%20%=25kg；最多消耗水藻的量按最長的食物鏈：水藻→水蚤→蝦→小魚→大魚→人，最小的傳遞效率10%計算，可得到110%10%10%10%10%=1105kg. 例5：有5個營養(yǎng)級的一條食物鏈，若第五營養(yǎng)級的生物質(zhì)量增加1kg，理論上至少要消耗第一營養(yǎng)級的生物（ ） A、25kg B、125kg C、625kg D、3125kg 解析：第五營養(yǎng)級生物增加1kg，至少消耗第一營養(yǎng)級的生物的量是120%20%20%20%=625kg，所以選C。 戊 己 甲 乙 丙 丁 庚 （四）、已知某營養(yǎng)級的食物比例及傳遞效率時： 已知各營養(yǎng)級之間的能量傳遞效率為10%，若一種生物攝食兩種前一營養(yǎng)級的生物，且它們被攝食的生物量相等，則丁每增加10kg生物量，需消耗→生產(chǎn)者 kg。 解析：解答該題時需注意兩條信息：傳遞效率為10%和一種生物攝食兩種前一營養(yǎng)級的生物，且它們被攝食的生物量相等。流經(jīng)丁的食物鏈有三條，即戊→庚→??；戊→甲→丁；戊→己→甲→丁，則丁增加10kg體重應(yīng)消耗2500+500+250=3250kg戊。 （五）、當(dāng)題目中不告訴傳遞效率時，不問“最多”或“最少”。 如圖為生態(tài)系統(tǒng)模式圖： CO2 A O2 C D 動植物遺體和排泄物 B 若上述生態(tài)系統(tǒng)代表農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)，若農(nóng)作物固定的太陽能總量為aKJ,那么圖中最高營養(yǎng)級所獲得的能量為 KJ. 解析：圖中各營養(yǎng)級構(gòu)成的食物鏈?zhǔn)茿→D→C，圖中沒有告訴各營養(yǎng)級間的能量傳遞效率，也沒問“最多”或“最少”，所以能量不是一個確定的值，“最少”的值是,最大值為；所以最高營養(yǎng)級所獲得的能量為～。 （六）、人工生態(tài)系統(tǒng)的能量流動問題： 下圖是某人工魚塘生態(tài)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：103KJ∕（m2y）.從此圖解讀出的信息不正確的是（ ） A、①代表的是呼吸作用，①過程中產(chǎn)生的能量主要以熱能的形式散失到無機環(huán)境中 B、流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的總能量為96103KJ（m2y） C、第二營養(yǎng)級傳遞給第三營養(yǎng)級的傳遞效率為15.6%。 D、物質(zhì)是能量流動的載體，能量是物質(zhì)循環(huán)的動力，二者是同時進(jìn)行，緊密聯(lián)系。 解析：能量在流經(jīng)某一營養(yǎng)級時，能量的輸入和輸出是守恒的。肉食動物能量的輸出值為2.1+5.1+0.05+0.25=7.5，可見來自植食動物的能量的為2.5，同理可推出植食動物來自生產(chǎn)者的能量為14，則流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的總能量為129103KJ/(m2y)。第二營養(yǎng)級傳給第三營養(yǎng)級的效率為2.5/16=15.6%。選B. 七、調(diào)整食物結(jié)構(gòu)有關(guān)的計算 1、為緩解人口增長帶來的世界性糧食緊張狀況，人類可以適當(dāng)改變膳食結(jié)構(gòu)，若將（草食）動物性與植物性食物的比例由1：1調(diào)整為1：4，地球可供養(yǎng)的人口數(shù)量是原來的 倍。（能量傳遞效率按10％計算，結(jié)果精確到小數(shù)點后兩位數(shù)字） 答案：1.96 解析：題目中隱含著的食物網(wǎng)是： 。其中人分別從食物鏈①和②獲取能量的比例為1∶1時，人要同化1kJ則要消耗植物能量：；此比例調(diào)整為1∶4，人要同化1kJ則要消耗植物能量：，所以相同的植物的量能供養(yǎng)的人口數(shù)量為原來的倍。 2、假設(shè)該農(nóng)場將生產(chǎn)玉米的1/3作為飼料養(yǎng)雞，2/3供人食用，生產(chǎn)出的雞供人食用。現(xiàn)調(diào)整為2/3的玉米養(yǎng)雞，1/3供人食用，生產(chǎn)出的雞仍供人食用。理論上，該農(nóng)場供養(yǎng)的人數(shù)將 （增多、不變、減少），理由是 。 答案：減少 改變用途的1/3玉米被雞食用后，在雞這一環(huán)節(jié)散失了不部分能量，導(dǎo)致人獲得的能量減少 解析：依題意，理論上該農(nóng)場供養(yǎng)日人數(shù)將減少，因為改變用途的1/3玉米被雞食用后，A B C 在雞這一環(huán)節(jié)散失了一部分能量，導(dǎo)致人獲得的能量減少。 3、某生態(tài)系統(tǒng)中存在如圖所示的食物網(wǎng)，如將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，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 解析：解題時應(yīng)該從C出發(fā)，設(shè)當(dāng)食物比例A:B=1:1時，C的能量為x，需要的A為（1/2）x10+(1/2)x1010=55x。設(shè)當(dāng)食物比例A:B=2:1時，C的能量為y，需要的A為（2/3）y10+(1/3)y1010=40y.由于兩種情況下，生產(chǎn)者的數(shù)量是一定的，所以55x=40y，則y=1.375x。選B。 稀釋涂布平板法： 為了篩選土壤中能夠降解某除草劑的細(xì)菌（目的菌）．有人做了如圖實驗：A、B、C培養(yǎng)基中______是唯一氮源，若三次試驗結(jié)果記錄到的菌落數(shù)分別為55、56、57，則每升土壤浸出液中含目的菌數(shù)為______個． 為了篩選土壤中能夠降解某除草劑的細(xì)菌（目的菌）．有人做了如圖實驗：A、B、C培養(yǎng)基中______是唯一氮源，若三次試驗結(jié)果記錄到的菌落數(shù)分別為55、56、57，則每升土壤浸出液中含目的菌數(shù)為______個． 答案為： 除草劑 5.61012 顯微鏡倍數(shù)的變化參考“歸納與比較”的答案