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1、拓展微课能量流动模型分析与计算专题讲解难点一能量流动模型分析1.模型一拼图法分析某营养级能量的流向图10-30-17输入第一营养级的能量(W1),被分为两部分:一部分在生产者的呼吸作用中以热能的形式散失了(A1),一部分则用于生产者的生长、发育和繁殖(B1+C1+D1)。而后一部分能量中,包括现存植物体的B1、流向分解者的C1、流向下一营养级的D1。【典题示导】1.2017四川德阳二诊某同学绘制了如图10-30-18所示的能量流动图解(其中W1为生产者固定的太阳能),下列叙述中不正确的是()A.生产者固定的总能量可表示为(A1+B1+C1+A2+B2+C2+D2)B.由第一营养级到第二营养级的
2、能量传递效率为D1/(A1+B1+C1+D1)C.流入初级消费者的能量为(A2+B2+C2)D.图解表明能量流动的特点是单向流动、逐级递减图10-30-18答案C解析生产者固定的总能量可表示为(A1+B1+C1+D1),A1被呼吸作用消耗,B1未被利用,C1流向分解者,而D1=A2+B2+C2+D2是流入下一营养级的能量,A正确;由第一营养级到第二营养级的能量传递效率为D1/(A1+B1+C1+D1)=D1/W1,B正确;流入初级消费者的能量为D1=A2+B2+C2+D2,C错误;图解表明能量流动的特点是单向流动、逐级递减,D正确。A.昆虫同化的能量中约有35%用于其生长、发育和繁殖B.昆虫粪
3、便量属于植物流向分解者能量的一部分C.昆虫储存在有机物中的能量属于未利用的能量D.昆虫的前一营养级的能量至少有1000kJ2.下表是某营养级昆虫摄食植物后能量流动的情况,下列说法不正确的是()项目昆虫摄食量昆虫粪便量昆虫呼吸消耗量昆虫储存在有机物中能量能量/kJ41021013070答案C解析昆虫的同化量=摄入量-粪便中所含能量,即410-210=200kJ,同化量-呼吸作用散失的能量即为用于生长、发育和繁殖的能量,所以用于生长、发育和繁殖的能量为200-130=70kJ,所占比例为70200100%=35%,A项正确。昆虫粪便量中的能量属于植物中的能量,最终流向分解者,B项正确。储存在死亡动
4、物的骨、毛发以及死亡植物的根、茎、叶中尚未被分解者利用的能量属于未利用的能量,C项错误。根据能量传递效率,昆虫的前一个营养级的能量最小值是20020%=1000kJ,D项正确。2.模型二关系图法分析某营养级的能量流向(1)长期来看,流入某一营养级的一定量的能量在足够长的时间内的去路有三条:a.自身呼吸散失;b.流入下一营养级(最高营养级除外);c.被分解者分解利用。(如图10-30-19)(2)在短期内,流入某一营养级的一定量的能量在一定时间内的去路有四条:a.自身呼吸散失;b.流入下一营养级(最高营养级除外);c.被分解者分解利用;d.未利用,即未被自身呼吸消耗,也未被下一营养级和分解者利用
5、。(如图10-30-20)图10-30-19图10-30-20【典题示导】3.如图10-30-21是麻风树林中两个营养级的能量流动图解,已知麻风树的总能量为a,其中字母代表了能量,则下列叙述不正确的是()A.从麻风树输入下一营养级的能量传递效率为a/aB.c是第二营养级用于生长、发育和繁殖的能量C.d是指呼吸作用散失的能量D.该图解中不包括非生物的物质和能量图10-30-21答案A解析由题干中的信息可知,该图只包括两个营养级,麻风树是第一营养级,则a只能代表第二营养级摄入量,b代表第二营养级的同化量,其中d代表呼吸作用散失的能量,c是指第二营养级用于生长、发育和繁殖的能量,e则是第二营养级流入
6、分解者的能量,则从麻风树输入下一营养级的能量传递效率为b/a100%;该图解中包括了生产者、消费者和分解者,不包括非生物的物质和能量。4.如图10-30-22中A为某湖泊生态系统的能量金字塔简图,其中、分别代表不同的营养级,m1、m2仅代表不同的能量形式。图B表示能量流经营养级的变化示意图,其中af表示能量值的大小。请据图作答:(1)图A中,m2表示的能量形式为,能进行次级生产的是。(2)图B中,若甲表示图A中营养级所摄入的全部能量,则e表示的能量,用于营养级生长、发育和繁殖的能量是(用所给字母表示)。若图A中营养级所同化的总能量为y,则营养级、间的能量传递效率是100%(用所给字母表示)。(
7、3)由图B可以得出生态系统的能量流动具有单方向的、和逐渐递减的特点。图10-30-22解析(1)在能量金字塔中,处于第一营养级的生物是生产者,m1表示进入该生态系统的能量光能,m2是指在生态系统食物链各营养级散失的能量热能,次级生产是指异养生物即有机营养生物的生物体的生产,而是生产者,所以能进行次级生产的是消费者、。(2)每一营养级的同化量=摄入量-粪便量,若甲表示图A中营养级所摄入的全部能量,则乙表示营养级同化的能量,戊表示的生理过程为细胞呼吸,e表示随食物残渣(粪便)排出体外的能量。而营养级同化的能量,一部分在营养级的呼吸作用中以热能的形式散失了,另一部分用于营养级的生长、发育和繁殖等生命
8、活动,因此c表示用于生长、发育和繁殖的能量;营养级、间的能量传递效率为(营养级同化量营养级同化量)100%=y/b100%。(3)由图B可以得出,生态系统能量流动的主要特点是单方向的、不可逆的、逐级递减的。难点二能量传递效率的相关“最值”和“定值”计算1.能量传递效率的相关“最值”计算(1)食物链越短,最高营养级获得的能量越多。(2)生物间的取食关系越简单,生态系统的能量流动过程中消耗得越少。具体计算方法如下:知低营养级求高营养级知高营养级求低营养级获得能量最多选最短食物链、按20%计算 需要能量最多 选最长食物链、按10%计算获得能量最少选最长食物链、按10%计算 需要能量最少 选最短食物链
9、、按20%计算2.能量传递效率的有关“定值”计算(1)已确定营养级间能量传递效率的,不能按“最值”法计算,而需按具体数值计算。例如,在食物链ABCD中,能量传递效率分别为a%、b%、c%,若A的能量为M,则D获得的能量为Ma%b%c%。(2)如果是在食物网中,某一营养级同时从上一营养级多种生物获得能量,且各途径所获得的生物量比例确定,则按照各单独的食物链进行计算后合并。【典题示导】5.如图10-30-23为一食物网。若要使丙体重增加x,已知其食用的动物性食物(乙)所占比例为a,则至少需要的生产者(甲)的量为y,那么x与y的关系可表示为()A.y=90ax+10 xB.y=25ax+5xC.y=
10、20ax+5xD.y=10ax+10 x图10-30-23 解析由题干中的“至少”可知,应该按最大传递效率20%计算,a表示丙从动物性食物(乙)获得的能量所占比例,则1-a表示直接从生产者(甲)获得的能量所占比例,故有(1-a)x20%+ax20%20%=y,即y=20ax+5x。答案C6.图10-30-24中甲是某草原生态系统中碳循环模式图,图中A、B、C、D表示生态系统的成分,图乙为其中部分营养结构。请据图回答:(1)若草固定的总能量为6.8109kJ,食草昆虫和鼠同化的总能量是1.3108kJ,则人最多能获得能量kJ。(2)若蛇取食鼠的比例由1/4调整到3/4,从理论上分析,改变取食比例
11、后蛇体重增加1kg,人能比原来多增重kg。(能量传递效率按20%计算)图10-30-24易错提醒(1)能量多级利用和逐级递减不是一回事,前者是通过能量的多级传递,每一级传递过程中都有能量流向对人有益的部分;而逐级递减是指在不断逐级传递过程中,每一营养级获得能量都比前一营养级少。(2)进行具体能量流动计算时切记“顺推”(即由“植物”下推)与“逆推”(即由高营养级前推)的计算,前者用“乘法”,后者用“除法”。跟踪训练1.在分析生态系统的能量流动时经常涉及“输入量(输入到某一营养级的能量)”“摄入量”“同化量”“粪便量”等说法,则下列说法中正确的是()A.某一营养级生物的摄入量即同化量B.某一营养级
12、生物的粪便量是该营养级生物同化量的一部分C.输入到某一营养级的能量即该营养级生物的同化量D.相邻两营养级生物中较高营养级与较低营养级生物的摄入量之比表示能量传递效率解析输入量即同化量,摄入量=同化量+粪便量,A项错误,C项正确。某一营养级生物的粪便量实际上是上一营养级生物同化量的一部分,B项错误。相邻两营养级生物中较高营养级与较低营养级生物的同化量之比表示能量传递效率,D项错误。答案C2.图10-30-25是生态系统的能量流动图解,N1N6为能量数值,下列有关叙述中正确的是()A.蜣螂同化的能量属于第二营养级的能量B.能量由第一营养级传递给第二营养级的传递效率为N4/N2100%C.流经该生态
13、系统的总能量为N2,由初级消费者流向蜣螂的能量为N6D.N5的去向之一是用于初级消费者的生长、发育和繁殖图10-30-25解析蜣螂同化的能量,即初级消费者粪便中的能量属于第一营养级的同化量,A项错误。生产者的同化量是N2,初级消费者同化的能量是N5,因此能量由第一营养级传递给第二营养级的传递效率为N5/N2100%,B项错误。据图分析:流经该生态系统的总能量为生产者固定的太阳能N2,初级消费者流向蜣螂的能量为0,C项错误。初级消费者同化的能量N5有一部分用于初级消费者的生长、发育和繁殖,一部分通过细胞呼吸以热能形式散失,D项正确。3.科学家R.L.Smith研究了不同种类动物的能量变化情况,部
14、分结果如下表所示。下列叙述不正确的是()能量数值Kcal/(m2a)动物种类摄取量(I)同化量(A)呼吸量(R)生产量(P)收割蚁(植食)34.50 31.0 30.9 0.10小蜘蛛(肉食)12.60 11.90 10.0 1.90盐沼蝗(植食)3.711.37 0.86 0.51黄鼠(植食)5.603.80 3.69 0.11A.收割蚁只有不到1%的同化量用于自身生长、发育和繁殖等生命活动B.占盐沼蝗摄入食物63%的未同化量可被分解者所利用C.黄鼠的生长效率(P/A)较低的原因是呼吸消耗的能量较多D.表中几种动物同化效率(A/I)不同是因为能量传递效率不同解析收割蚁能量的同化量为31.0k
15、cal,而呼吸量为30.9,则用于自身生长、发育和繁殖的能量为0.1kcal,则0.131.0100%0.32%,A正确;盐沼蝗的摄入量为3.71kcal,同化量为1.37kcal,则未同化量=3.71-1.37=2.34kcal,占盐沼蝗摄入量为2.343.71100%63%,B正确;黄鼠能量的同化量为3.80kcal,呼吸量为3.69kcal,因此用于生长的能量就很少,C正确;表中几种动物同化效率分别为:收割蚁31.034.50100%89.9%,小蜘蛛11.9012.6100%94.4%,盐沼蝗1.373.71100%36.9%,黄鼠3.85.6100%67.9%,由此可见,同化效率(A
16、/I)最高的为小蜘蛛,D错误。4.2017云南师大附中月考 如图10-30-26为某生态系统中能量传递示意图,以下叙述不正确的是()A.将乙和丙的粪便作为有机肥还田,可以提高能量传递效率B.从乙到丙的能量传递效率为15%C.能量流动是从甲固定的太阳能开始的,流入该生态系统的总能量为1250 kJD.食物链的营养关系一般不可逆,这决定了能量流动的单向性图10-30-26 解析由题图分析可知,甲为生产者,乙为消费者,丙为消费者,丁为分解者。将乙和丙的粪便作为有机肥还田,为植物提供了无机盐,但不能提高能量传递效率,A错误;从乙到丙的能量传递效率为30200100%=15%,B正确;能量流动从生产者固
17、定的太阳能开始,流入该生态系统的总能量是生产者固定的太阳能,为175+200+875=1250kJ,C正确;食物链的营养关系一般不可逆,这决定了能量流动的单向性,D正确。5.一只羊在一年内吃了100kg的草,排出20kg的粪,长了10kg的肉(不考虑其他散失),下列有关说法不正确的是()A.该羊一年的同化量是80kgB.第一营养级到第二营养级的能量传递效率为10%C.20kg的粪属于羊未同化的能量D.该羊一年的呼吸量是70kg解析动物同化的能量=摄入量-粪便中有机物的能量=一年内吃的草的量(100kg)-排出的粪的量(20kg)=80kg,A正确;第一营养级到第二营养级能量传递效率应该用第二营
18、养级的同化量除以第一营养级的生物总量,而题意中未说明草等生产者中生物总量,B错误;20kg的粪属于羊的摄入量,但是未消化吸收,即未同化,C正确;动物同化的能量=呼吸消耗的能量+用于生长、发育和繁殖的能量,根据题意中羊长了10kg的肉,则呼吸量为70kg,D正确。答案B6.图10-30-27为生态系统食物网简图,若E生物种群总能量为7.1109kJ,B生物种群总能量为2.3108kJ。从理论上计算,A储存的总能量最少为()A.7.1108kJB.4.8107kJC.5.95107kJD.2.3107kJ解析根据题意,A储存的总能量最少需要按最长食物链,最低能量传递效率计算,所以所选食物链是DEC
19、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的能量后,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,据此计算得A贮存的总能量最少为(7.1109-2.310810%)10%10%=4.8107kJ。答案B图10-30-27 7.图10-30-28表示某生态系统食物网的一部分,若将丙的食物比例由甲乙=21调整为31,能量传递效率按20%计算,则该生态系统能承载丙的数量是原来的()A.1.575倍B.1.275倍C.1.167倍D.0.875倍答案C图10-30-28 8.2017广西南宁一模海洋在地球上分布非常广泛,某海洋生态系统中分布有水藻、以水藻为食的食草动物、以食草动物为食的小型肉食动物,以及以食草动物和小型肉食动物为食的大型肉食动物。请回答下列问题:(1)海洋生态系统中不同的水层分布不同植物,影响这种分布的环境因素主要是。研究海洋中不同水层分布的生物类型,属于(填“种群”或“群落”)水平的研究。(2)若大型肉食动物的能量有来自小型肉食动物,有来自食草动物,则大型肉食动物每获得10kJ能量,需要水藻提供的能量至少为。生态系统的能量传递具有特点。