生态系统中能量流动题型解题方法 (2011-11-18 09:06:51)
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杂谈
生态系统中能量流动题型解题方法
能量流动的计算问题，是一种重要的题型，也是考试中经常遇到的
题型，掌握计算方法对于迅速解答题目，下面就对常遇到的题型解题方法进行归纳。
1．根据能量流动效率直接计算
例1．某生态系统中初级消费者和次级消费者的总能量分别是W 1和W 2，当
下列哪种情况发生时，最有可能使生态平衡遭到破坏（）
A ． W1>10W2 B． W1>5W2 C ． W1
W1
解析：生态系统的能量流动效率为10%～20%，即一般情况下上一营养级传递给下一营养级的能量不超过自身同化量的20%，如 ，则说明初级消费者和次级消费者之间的能量流动效率已经高于20%，初级消费者、食物链和生态系统的稳定性都受到了破坏，影响了生物的可持续性发展，因而最有可能使生态平衡遭到破坏。
答案：D
2．根据隐含的能量流动数量关系进行计算
例2．在某生态系统中，已知1只 2kg的鹰要吃10kg 的小鸟，0．25kg 的小鸟要吃2kg 的昆虫，而100kg 的昆虫要吃1000kg 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，这只鹰转化绿色植物的百分比应为（）
A ． 0．05% B． 0．5% C． 0．25% D． 0．025%
解析：该题中能量流动效率不仅用重量表示，而且其数值在各营养级之间都不一样，但以植物为基准，在食物链的基础上可推出它们间的数量转化关系：
植物 → 昆虫 → 小鸟 → 鹰
1000kg 100kg 12．5kg 2．5kg
这样，鹰转化绿色植物的百分比即为2．5/1000，也就是0．25%。
答案：C
3．根据规定的能量流动效率计算
例３．在如右图所示的食物网中，已知各营养级之间的能量转化效 率为
10%，
若一种生物摄食两种上一营养级的生物时，两种被摄食的生物量相等，
则丁每增加10千克生物量，需消耗生产者多少千克？（ ）
Ａ．２５０ Ｂ．５００
Ｃ２５００ Ｄ．３２５０
解析 据题意，与丁食物来源相关的食物链有三条：戊→庚→丁，戊→
甲→丁，戊→己→甲→丁。丁以甲和庚为食，则按能量传递效率10%计算：各需甲、庚10kg ÷10%÷2＝50kg 。甲要增长50kg 需摄食己和戊共50kg ÷10%＝500kg ，则己、戊各250kg ，己要增长250kg 则需摄食戊250kg ÷10%＝2500kg ，庚要增长50kg 则需戊50kg ÷10%＝500kg 。共需戊：500＋2500＋250＝3250kg 。 答案：
Ｄ
4．根据变化的能量流动效率计算
例４．已知在如右图所示的食物网中，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率计算，需 要A 生物
的总能量（y ）与x 的函数关系式为 （ ）
Ａ． y＝10a －9ax Ｂ． y＝100a －90ax
Ｃ． y＝10a －90ax Ｄ． y＝100a －9ax 。
解析 本题中，C 获得能量的途径有二条：从A 直接获得和从A 经B 传递
间接获得，已知C 从A 直接获得的比例为x ，则直接获得的能量为ax ，需要消耗A 的能量为10ax ，间接获得的比例为（1－x ），则间接获得的能量为（1－x ）a ，需要消耗A 的能量为100（1－x ）a ，那么消耗A 的总能量为10ax ＋100（1－x ）
a ＝100a －90ax ，亦即y 与x 的函数关系式为：y ＝100a －90ax 。
答案：Ｂ
5．根据特定的能量流动要求计算
例５．有一食物网如右图所示，设E 种群干物质量为5．8×109kJ ，B 种群
8干物质量为1．3×10kJ ，则A 种群干物质量的值至少是（）
Ａ． 4．5×10５kJ Ｂ． 4．5×107kJ Ｃ．５．８×107kJ
Ｄ．１．３×107kJ
解析 本题首先要搞清楚：由于能量寓于物质之中，所以计算干物质量
的值也就是计算能量的量值；其次，由于E 种群的干物质的最终去向有B 和A ，所以要使A 种群所得干物质的量最少，只有在E 种群以最低的传递效率传给B （这时E 种群剩余干物质最少），E 剩余部分再以最低的传递效率传给A 时才可能发生。B 种群干物质量为1．3×108kJ ，从理论上讲，至多消耗E 种群干物质为1．3×108kJ/10%＝1．3×109kJ ，由于A 与E 相隔一个营养级，因而A 种群干物质量
的值至少为（5．8－1．3）×109kJ ×10%×10%＝4．5×107kJ 。
6、若一种生物处在两条以上的食物链中，消费者已知，则求消耗生产者
最少，则按食物链最短，能量传递效率最高（20%），求消耗生产者最多，则按
食物链最长，能量传递效率最低（10%）; 若生产者已知，求消费者获得最多能量，则按食物链最短，能量传递效率最高计算，求消费者获得最少能量，则按食物链最长，能量传递效率最低计算。
7、能量传递效率=下一营养级的同化量/上一营养级的同化量
（一般为10%—20%）
8、每一营养级的粪便中的能量都属于上一营养级，如：兔子粪便中的能量，
不属于兔子的同化量，而是属于草的同化量。
9、流经生态系统中的能量根本上来自于太阳能，流经生态系统的总能量为
生产者固定的太阳能，能量流动从生产者固定太阳能开始的，能量流动途径为沿食物链和食物网方向流动，能量流动特点为单向流动，逐级递减，研究生态系统的能量流动，可以帮助人们合理调整生态系统中的能量流动关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。
10、能量流动逐级递减的原因：捕食不彻底，消化不彻底，自身呼吸消耗，
故每一营养级的同化量都包括四部分：自身呼吸消耗，积累下来用于生长发育和繁殖（被下一营养级同化，被分解者分解，未利用）
11、生态系统中各营养级所含能量多少表现为正金字塔形，而各营养级生物
数量则大多表现为正金字塔，但偶尔也会出现倒置的情况，如：一棵树上有许
多只昆虫和多只食虫鸟。
跟踪练习
1． 有5个营养级的一条食物链，若第五营养级的生物体重增加1kg ，理
论上至少要消耗第一营养级的生物（）
A ． 25kg B． 125kg C． 625kg
D． 3125kg
2． 在能量金字塔中，若生产者在固定能量时产生240molO 2，在能量传递
效率为10～15%时，二级消费者可以获得的最大能量相当于 mol葡萄糖（ ）
A ．0．04 B． 0．4 C． 0．9
D．0．09
３．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
海洋植物多少 kg？（ ）
Ａ．２０ Ｂ．５０ Ｃ．80 D ．125
4、（2008年海南高考题）甲、乙两个水池中有由5个物种构成的食物网，如图所示，且这两个水池的生态系统在没有人为干扰的情况下均达到相对平衡状态。请据图回答：
（1）每个水池生态系统中有 条食物链，流经该生态系统的总能量来自 所固定的太阳能。
（2）假如鲫鱼的1/4食物来自绿藻，1/2来自轮虫，且该系统能量从生产者到
消费者的传递效率为10%，从消费者到消费者的传递效率为20%。如果鲫鱼种群
增加的能量为200KJ ，那么其中来自绿藻和轮虫的能量分别
为 KJ和 KJ。
（3）为增加甲水池生态系统的多样性，向池中引种了大量浮萍，一段时间后，
水面长满了浮萍，水草、绿藻和轮虫相继死亡。水草死亡的主要原因是缺
少 。轮虫死亡的主要原因是缺少 。此时该水池中食物链只剩下2条，请画出这2条食物链构成的食物网。
5. 某种植玉米的农场，其收获的玉米子粒既作为鸡的饲料，也作为人的粮食，玉米的秸秆则加工成饲料喂牛，生产的牛和鸡供人食用。人，牛，鸡的粪便经过沼气池发酵产生的沼气作为能源，沼渣，沼液作为种植玉米的肥料。据此回答（不考虑空间因素）：
（1） 请绘制由鸡，牛，玉米和人组成的食物网：
（2） 牛与鸡之间 （有，无）竞争关系，理由是 。人与
鸡的种间关系是 ，人与牛的种间关系是 。
（3）流经该农场生态系统的总能量来自 所固定的 ，无机环
境中的碳以 形式进入该人工群落。
（4）假设该农场将生产玉米的1/3作为饲料养鸡，2/3供人食用，生产出的鸡供人食用，现调整为2/3的玉米养鸡，1/3供人食用，生产出的鸡仍供人食用，理论上，该农场供养的人数将会 （增多、不变、减少），理由是 。
答案：1．C 2．C 3．C 4. （1）5 绿藻和水草（2）500 500（3）光线 绿藻（或食物）5（1）
（2） 无 它们所需食物资源不同（或牛食玉米秸秆、鸡吃玉米子粒） 捕食与竞争 捕食（3）玉米（其他合理答案也给分） 太阳能 CO2
（4）减少 改变用途的1/3玉米被鸡食用后，在鸡这一环节散失了不部分能量，导致人获得的能量减少
生态系统中能量流动题型解题方法 (2011-11-18 09:06:51)
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生态系统中能量流动题型解题方法
能量流动的计算问题，是一种重要的题型，也是考试中经常遇到的
题型，掌握计算方法对于迅速解答题目，下面就对常遇到的题型解题方法进行归纳。
1．根据能量流动效率直接计算
例1．某生态系统中初级消费者和次级消费者的总能量分别是W 1和W 2，当
下列哪种情况发生时，最有可能使生态平衡遭到破坏（）
A ． W1>10W2 B． W1>5W2 C ． W1
W1
解析：生态系统的能量流动效率为10%～20%，即一般情况下上一营养级传递给下一营养级的能量不超过自身同化量的20%，如 ，则说明初级消费者和次级消费者之间的能量流动效率已经高于20%，初级消费者、食物链和生态系统的稳定性都受到了破坏，影响了生物的可持续性发展，因而最有可能使生态平衡遭到破坏。
答案：D
2．根据隐含的能量流动数量关系进行计算
例2．在某生态系统中，已知1只 2kg的鹰要吃10kg 的小鸟，0．25kg 的小鸟要吃2kg 的昆虫，而100kg 的昆虫要吃1000kg 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，这只鹰转化绿色植物的百分比应为（）
A ． 0．05% B． 0．5% C． 0．25% D． 0．025%
解析：该题中能量流动效率不仅用重量表示，而且其数值在各营养级之间都不一样，但以植物为基准，在食物链的基础上可推出它们间的数量转化关系：
植物 → 昆虫 → 小鸟 → 鹰
1000kg 100kg 12．5kg 2．5kg
这样，鹰转化绿色植物的百分比即为2．5/1000，也就是0．25%。
答案：C
3．根据规定的能量流动效率计算
例３．在如右图所示的食物网中，已知各营养级之间的能量转化效 率为
10%，
若一种生物摄食两种上一营养级的生物时，两种被摄食的生物量相等，
则丁每增加10千克生物量，需消耗生产者多少千克？（ ）
Ａ．２５０ Ｂ．５００
Ｃ２５００ Ｄ．３２５０
解析 据题意，与丁食物来源相关的食物链有三条：戊→庚→丁，戊→
甲→丁，戊→己→甲→丁。丁以甲和庚为食，则按能量传递效率10%计算：各需甲、庚10kg ÷10%÷2＝50kg 。甲要增长50kg 需摄食己和戊共50kg ÷10%＝500kg ，则己、戊各250kg ，己要增长250kg 则需摄食戊250kg ÷10%＝2500kg ，庚要增长50kg 则需戊50kg ÷10%＝500kg 。共需戊：500＋2500＋250＝3250kg 。 答案：
Ｄ
4．根据变化的能量流动效率计算
例４．已知在如右图所示的食物网中，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率计算，需 要A 生物
的总能量（y ）与x 的函数关系式为 （ ）
Ａ． y＝10a －9ax Ｂ． y＝100a －90ax
Ｃ． y＝10a －90ax Ｄ． y＝100a －9ax 。
解析 本题中，C 获得能量的途径有二条：从A 直接获得和从A 经B 传递
间接获得，已知C 从A 直接获得的比例为x ，则直接获得的能量为ax ，需要消耗A 的能量为10ax ，间接获得的比例为（1－x ），则间接获得的能量为（1－x ）a ，需要消耗A 的能量为100（1－x ）a ，那么消耗A 的总能量为10ax ＋100（1－x ）
a ＝100a －90ax ，亦即y 与x 的函数关系式为：y ＝100a －90ax 。
答案：Ｂ
5．根据特定的能量流动要求计算
例５．有一食物网如右图所示，设E 种群干物质量为5．8×109kJ ，B 种群
8干物质量为1．3×10kJ ，则A 种群干物质量的值至少是（）
Ａ． 4．5×10５kJ Ｂ． 4．5×107kJ Ｃ．５．８×107kJ
Ｄ．１．３×107kJ
解析 本题首先要搞清楚：由于能量寓于物质之中，所以计算干物质量
的值也就是计算能量的量值；其次，由于E 种群的干物质的最终去向有B 和A ，所以要使A 种群所得干物质的量最少，只有在E 种群以最低的传递效率传给B （这时E 种群剩余干物质最少），E 剩余部分再以最低的传递效率传给A 时才可能发生。B 种群干物质量为1．3×108kJ ，从理论上讲，至多消耗E 种群干物质为1．3×108kJ/10%＝1．3×109kJ ，由于A 与E 相隔一个营养级，因而A 种群干物质量
的值至少为（5．8－1．3）×109kJ ×10%×10%＝4．5×107kJ 。
6、若一种生物处在两条以上的食物链中，消费者已知，则求消耗生产者
最少，则按食物链最短，能量传递效率最高（20%），求消耗生产者最多，则按
食物链最长，能量传递效率最低（10%）; 若生产者已知，求消费者获得最多能量，则按食物链最短，能量传递效率最高计算，求消费者获得最少能量，则按食物链最长，能量传递效率最低计算。
7、能量传递效率=下一营养级的同化量/上一营养级的同化量
（一般为10%—20%）
8、每一营养级的粪便中的能量都属于上一营养级，如：兔子粪便中的能量，
不属于兔子的同化量，而是属于草的同化量。
9、流经生态系统中的能量根本上来自于太阳能，流经生态系统的总能量为
生产者固定的太阳能，能量流动从生产者固定太阳能开始的，能量流动途径为沿食物链和食物网方向流动，能量流动特点为单向流动，逐级递减，研究生态系统的能量流动，可以帮助人们合理调整生态系统中的能量流动关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。
10、能量流动逐级递减的原因：捕食不彻底，消化不彻底，自身呼吸消耗，
故每一营养级的同化量都包括四部分：自身呼吸消耗，积累下来用于生长发育和繁殖（被下一营养级同化，被分解者分解，未利用）
11、生态系统中各营养级所含能量多少表现为正金字塔形，而各营养级生物
数量则大多表现为正金字塔，但偶尔也会出现倒置的情况，如：一棵树上有许
多只昆虫和多只食虫鸟。
跟踪练习
1． 有5个营养级的一条食物链，若第五营养级的生物体重增加1kg ，理
论上至少要消耗第一营养级的生物（）
A ． 25kg B． 125kg C． 625kg
D． 3125kg
2． 在能量金字塔中，若生产者在固定能量时产生240molO 2，在能量传递
效率为10～15%时，二级消费者可以获得的最大能量相当于 mol葡萄糖（ ）
A ．0．04 B． 0．4 C． 0．9
D．0．09
３．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
海洋植物多少 kg？（ ）
Ａ．２０ Ｂ．５０ Ｃ．80 D ．125
4、（2008年海南高考题）甲、乙两个水池中有由5个物种构成的食物网，如图所示，且这两个水池的生态系统在没有人为干扰的情况下均达到相对平衡状态。请据图回答：
（1）每个水池生态系统中有 条食物链，流经该生态系统的总能量来自 所固定的太阳能。
（2）假如鲫鱼的1/4食物来自绿藻，1/2来自轮虫，且该系统能量从生产者到
消费者的传递效率为10%，从消费者到消费者的传递效率为20%。如果鲫鱼种群
增加的能量为200KJ ，那么其中来自绿藻和轮虫的能量分别
为 KJ和 KJ。
（3）为增加甲水池生态系统的多样性，向池中引种了大量浮萍，一段时间后，
水面长满了浮萍，水草、绿藻和轮虫相继死亡。水草死亡的主要原因是缺
少 。轮虫死亡的主要原因是缺少 。此时该水池中食物链只剩下2条，请画出这2条食物链构成的食物网。
5. 某种植玉米的农场，其收获的玉米子粒既作为鸡的饲料，也作为人的粮食，玉米的秸秆则加工成饲料喂牛，生产的牛和鸡供人食用。人，牛，鸡的粪便经过沼气池发酵产生的沼气作为能源，沼渣，沼液作为种植玉米的肥料。据此回答（不考虑空间因素）：
（1） 请绘制由鸡，牛，玉米和人组成的食物网：
（2） 牛与鸡之间 （有，无）竞争关系，理由是 。人与
鸡的种间关系是 ，人与牛的种间关系是 。
（3）流经该农场生态系统的总能量来自 所固定的 ，无机环
境中的碳以 形式进入该人工群落。
（4）假设该农场将生产玉米的1/3作为饲料养鸡，2/3供人食用，生产出的鸡供人食用，现调整为2/3的玉米养鸡，1/3供人食用，生产出的鸡仍供人食用，理论上，该农场供养的人数将会 （增多、不变、减少），理由是 。
答案：1．C 2．C 3．C 4. （1）5 绿藻和水草（2）500 500（3）光线 绿藻（或食物）5（1）
（2） 无 它们所需食物资源不同（或牛食玉米秸秆、鸡吃玉米子粒） 捕食与竞争 捕食（3）玉米（其他合理答案也给分） 太阳能 CO2
（4）减少 改变用途的1/3玉米被鸡食用后，在鸡这一环节散失了不部分能量，导致人获得的能量减少