备战高考生物热点题型提分策略专题13能量流动的相关计算学案.docx

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备战高考生物热点题型提分策略专题13能量流动的相关计算学案

专题13能量流动的相关计算

解答食物网中能量流动的相关计算题时，注意以下两种情况即可：

（1）知高营养级求低营养级时，求“最多”值——选最长食物链按10%计算，求“最少”值——选最短食物链按20%计算。

（2）知低营养级求高营养级时，求“最多”值——选最短食物链按20%计算；求“最少”值——选最长食物链按10%计算。

另外，要注意某一生物“从不同食物链中获得能量的比例”或某一生物“给不同生物提供能量的比例”，然后按照各个单独的食物链分别计算后合并。

1．下图表示某生态系统食物网的图解，猫头鹰体重每增加1kg，至少消耗A

A．100kgB．44.5kgC．25kgD．15kg

【答案】C

2．下图是一个食物网，假如鹰的食物有2/5来自兔，2/5来自鼠，1/5来自蛇，那么鹰若要增加20克体重，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】当能量传递效率为最大值即20%时，消耗的植物量最少。

鹰经兔途径消耗的植物量为20×（2/5）÷20%÷20%＝200（g）；鹰经鼠途径消耗的植物量为20×（2/5）÷20%÷20%＝200（g）；鹰经蛇、鼠途径消耗的植物量为20×（1/5）÷20%÷20%÷20%＝500（g），共计消耗植物量为200＋200＋500＝900（g）。

3．有一食物网如图所示，如果能量传递效率为10%，各条食物链传递到庚的能量相等，则庚增加1kJ的能量，丙最少含多少能量

A．550kJB．500kJ

C．400kJD．100kJ

【答案】A

【解析】根据题意知，经丙→丁→己→庚传递到庚的能量为0.5kJ，则需要丙0.5÷（10%）3＝500（kJ）；经丙→戊→庚传递到庚的能量为0.5kJ，则需要丙0.5÷（10%）2＝50（kJ），即丙最少含500＋50＝550（kJ）的能量。

4．某生态系统中存在如图所示的食物网，若将C的食物比例由A∶B＝1∶1调整为2∶1，能量传递效率按10%计算，则该生态系统能承载C的数量是原来的

A．1.875倍B．1.375倍C．1.273倍D．0.575倍

【答案】B

5．假设某初级消费者摄入的能量为a，其粪便中的能量为b，通过呼吸消耗的能量为c，用于生长、发育和繁殖的能量为d，则流入次级消费者的能量最多为

A．（a＋b）×20%

B．（c＋d）×20%C．（a－c）×20%

D．（b＋d）×20%

【答案】B

【解析】粪便是初级消费者未能消化吸收的部分，初级消费者的同化量＝摄入量－粪便量，即同化量为（a－b），其中一部分被自身呼吸消耗掉，其余部分用于自身生长、发育和繁殖，所以初级消费者的同化量＝呼吸消耗量＋生长、发育和繁殖的能量，即a－b＝c＋d。

按能量的最高传递效率20%计算，流入次级消费者的能量最多应为（a－b）×20%或（c＋d）×20%。

正确答案为B。

6．如图甲表示某生态系统的能量锥体图，P为生产者，Q1为初级消费者，Q2为次级消费者。

现对图中的各营养级所含有的能量进行分类剖析，其中分析不正确的是（注：

图乙中a、a1、a2表示上一年留下来的能量，e、e1、e2表示呼吸消耗量）

A．b＋c＋d＋e为本年度流入该生态系统的总能量

B．c1表示初级消费者中被次级消费者所同化的能量

C．b和d之一可代表生产者传递给分解者的能量

D．初级消费者产生的粪便中所含的能量包含在c中

【答案】D

7．下表是某营养级昆虫摄食植物或能量流动的情况，下列说法不正确的是

A．呼吸作用有能量散失使能量传递效率不能达到100%

B．昆虫同化的能量中约有40%用于其生长发育和繁殖

C．昆虫的后一个营养级能够获得的能量最多为24kJ

D．昆虫的前一个营养级同化的能量至少有1500kJ

【答案】C

【解析】传递效率不能达到100%的原因主要是呼吸作用散失了一部分能量，A正确；昆虫的同化量为520-220=300（kJ），生长发育和繁殖的能量所占比例为120÷300×100%=40%，B正确；昆虫的后一个营养级获得的能量最多是300×20%=60（kJ），C错误；昆虫的前一个营养级的能量最小值是300÷20%=1500（kJ），D正确。

8．下图是某草原生态系统的能量流动模型。

a、b、c表示流入各营养级生物的能量，d、e、f表示用于各营养级生物生长、发育、繁殖的能量，j、k、l表示流入分解者的能量。

下列分析正确的是

A．生态系统的结构包括非生物的物质和能量、生产者、消费者与分解者B．狼同化的能量可表示为c=f+i+lC．若一段时间内草所固定的太阳能总量为1×106kJ，那么图中最高营养级所获得的能量为c/a×106kJ

D．食物链中处在最高营养级的生物是分解者

【答案】C

【解析】生态系统的结构包括生态系统的组成成分和营养结构，组成成分包括非生物的物质和能量、生产者、消费者与分解者，A错误；狼同化的能量可表示为c，小于f+i+l，B错误；若一段时间内草所固定的太阳能总量为1×106kJ，那么图中最高营养级生物所获得的能量为1×106×b/a×c/b=c/a×106kJ，C正确；食物链中只有生产者和消费者，没有分解者，D错误。

9．如图为某生态系统能量流动示意图[单位：

J/（cm2·a）]，以下分析不正确的是

A．甲的数值是1250J/（cm2·a）

B．乙的个体数目一定比甲少

C．乙到丙的能量传递效率为15%

D．每一营养级的能量大部分用于细胞呼吸和被丁利用

【答案】B

【解析】分析题图：

图示为某生态系统能量流动示意图，其中甲是生产者，其固定的太阳能是流入该生态系统的总能量，即175+200+875=1250J/（cm2•a），A正确；乙的个体数目不一定比甲少，如一棵树上有多个害虫，B错误；乙同化的总能量为200J/（cm2•a），丙同化的总能量为30J/（cm2•a），因此乙到丙的能量传递效率为30÷200×100%=15%，C正确；据图分析可知，每个营养极流向下一营养级的能量较少，而大部分的能量用于细胞呼吸和被丁利用，D正确。

10．如图表示能量流经某生态系统第二营养级示意图[单位J/（cm2·a）]，据图分析，有关说法正确的是

A．该生态系统第二营养级同化的能量是80

B．第二营养级用于生长、发育和繁殖的能量是100

C．能量由第二营养级到第三营养级的传递效率是20%

D．该生态系统第一营养级同化的能量至少为500

【答案】A

【解析】图中的A是第二营养级的能量来源，其中有20被分解者利用，所以被第二营养级所同化的能量是80，A正确；第二营养级同化的能量是80，其中有50通过呼吸作用以热能的形式散失，所以用于生长、发育和繁殖的能量是30，B错误；图中只有第三营养级的摄入量，无法得知第三营养级的同化量，所以无法计算由第二营养级到第三营养级的能量传递效率，C错误；第二营养级同化的能量为80，根据能量传递效率可知，第一营养级同化的能量至少为80/20%＝400，D错误。

11．如图是某人工鱼塘生态系统能量流动过程中部分环节涉及的能量值[单位为：

103kJ/（m2·y）]。

下列说法错误的是

A．图中A代表的生理过程是呼吸作用B．第二营养级到第三营养级的能量传递效率为15．625%C．该生态系统中生产者固定的总能量是9．6×104kJ/（m2·y）

D．捕食关系一般不可逆转，所以能量流动具有单向性

【答案】C

【解析】每一营养级的能量去向包括流向下一营养级、被分解者分解和呼吸作用中以热能形式散失三个途径。

因此，图中A代表的是各种生物的呼吸作用，A正确；肉食性动物从植食性动物获得的且同化的能量＝5．1＋2．1＋0．25＋0．05－5＝2．5×103kJ/（m2·y），植食性动物的同化量＝2．5＋4＋9＋0．5＝16×103kJ/（m2·y），能量传递效率＝2．5/16×100%＝15．625%，B正确；该生态系统中能量的来源有两个，生产者固定的能量和有机物输入，生产者固定的总能量＝9．6×104kJ/（m2·y）＋流入植食性动物的能量，C错误；食物链是以食物关系形成的联系，捕食关系的单向性决定了能量流动的单向性，D正确。

12．某人对某一湖泊进行了生态系统营养级和能量流动情况的调查，下表是调查结果。

表中的①、②、③、④分別表示不同的营养级，⑤为分解者。

GP表示生物同化作用所固定的能量，NP表示生物体储存的能量（NP=GP—R），R表示生物呼吸消耗的能量。

下列叙述中不正确的是

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．生态系统能量流动的渠道可能是②→④→①→③

B．能量在第三营养级和第四营养级间的传递效率约为5.5%

C．若本生态系统维持现在的能量输入、输出水平，则有机物的总量会增多

D．④营养级GP的去向中，未被利用的能量有一部分残留在该营养级的粪便中

【答案】D

13．如图为某生态系统的食物网，表中是B、A、E种群的能量（单位：

J/hm2．a），下列针对图表的分析中错误的是

B

A

E

固定的太阳能

摄入量

同化量

呼吸量

摄入量

同化量

呼吸量

2.45×1011

8.9×108

5.5×108

5.15×108

7.44×107

7.25×107

7.18×107

A．种群A粪便中的能量为3.4×108J/hm2·aB．种群E用于生长、发育和繁殖的能量为7×105J/hm2．aC．若种群D的数量大量减少，则种群E的数量也会减少

D．依图表信息不能计算出能量从种群A到种群E的传递效率

【答案】C

14．如图所示是某草原生态系统中部分营养结构。

请据图回答下列问题：

（1）若草固定的总能量为6．8×109kJ，食草昆虫和鼠同化的总能量是1．3×108kJ，则人最多能获得能量是_________kJ。

（2）若蛇捕食鼠的比例由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）。

【答案】

（1）2.46×108　

（1）2

【解析】

（1）求“最多”获得能量时按20%计算。

草固定的太阳能最多有6．8×109×20%kJ传递到初级消费者，故羊最多可获得（6．8×109×20%－1．3×108）kJ能量，最多传递到人的能量为（6．8×109×20%－1．3×108）×20%＝2．46×108（kJ）。

（2）蛇捕食鼠的比例调整之前，蛇体重增加1kg需要消耗草（1/4）÷20%÷20%＋（3/4）÷20%÷20%÷20%＝100（kg），调整比例之后蛇体重增加1kg需要消耗草（3/4）÷20%÷20%＋（1/4）÷20%÷20%÷20%＝50（kg），即可节省草100－50＝50（kg），可使人多增重50×20%×20%＝2（kg）。

15．某地出现了较为严重的自然灾害，导致此区域的自然保护区生态环境被破坏，如图为被毁的自然保护区在人为干预下恢复过程中的能量流动图（单位：

103kJ·m－2·a－1）。

请分析并回答下列问题：

（1）由图中数据可知，生产者固定的能量值为________________，肉食动物需补偿输入的能量值为________________。

由图可知，营养级________________（填“较高”或“较低”）的生物在这场灾害中受到的影响较大。

（2）在人为干预下，能量在第二营养级到第三营养级、第三营养级到第四营养级之间的传递效率分别为________________、________________。

（3）由图可知：

用于植食动物自身的生长、发育、繁殖等的能量值是________________。

【答案】

（1）1.1×105kJ·m－2·a－1　5×103kJ·m－2·a－1　较高

（2）15.6%　3.33%

（3）1.2×104kJ·m－2·a－1

【解析】

（1）由图中数据可知，生产者固定的能量包括：

①自身呼吸消耗、转化为其他形式的能量和热能；②流向下一营养级；③残体、粪便等被分解者分解；④未被利用的，所以为（23＋70＋14＋3）×103kJ·m－2·a－1＝110×103kJ·m－2·a－1＝1.1×105kJ·m－2·a－1；据图分析，流入到肉食动物的能量＝植食动物的能量－热能－未利用－分解者＝（14＋2－4－9－0.5）×103＝2.5×103，肉食动物同化的能量＝顶位肉食动物＋热能＋未利用＋分解者＝（0.25＋2.1＋5.1＋0.05）×103＝7.5×103，来源于植食动物的能量为2.5×103，则补偿输入为5×103kJ·m－2·a－1，由图可知，营养级越高，补偿输入的能量越多，所以营养级较高的生物在这场灾害中受到的影响较大。

（2）图中食物链中第二营养级同化的能量是14×103kJ·m－2·a－1，加上补偿的能量2×103kJ·m－2·a－1，第二营养级的总能量是16×103kJ·m－2·a－1，第三营养级从第二营养级同化的能量是2.5×103kJ·m－2·a－1，所以能量在第二营养级到第三营养级之间的传递效率为2.5÷16×100%＝15.6%。

能量在第三营养级到第四营养级之间的传递效率为第四营养级从第三营养级同化的能量0.25×103kJ·m－2·a－1÷第三营养级总的同化量7.5×103×100%＝0.25÷7.5×100%＝3.33%。

（3）第二营养级的总能量是16×103kJ·m－2·a－1，用于呼吸消耗的能量为4×103kJ·m－2·a－1，则用于植食动物自身的生长、发育、繁殖等的能量值是同化能量－呼吸消耗＝16×103kJ·m－2·a－1－4×103kJ·m－2·a－1＝12×103kJ·m－2·a－1＝1.2×104kJ·m－2·a－1。

16．图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。

请据图回答下列问题：

（1）图甲中过程①表示__________________________，图乙中的生物对应图甲中哪些成分？

____________（用字母表示）。

（2）图甲②③过程中碳的传递形式分别是__________、__________。

（3）乙图中的蛇由于某种原因数量下降，蟾蜍的数量先增多后减少，最后趋于稳定，这属于____________调节，说明生态系统具有____________能力。

（4）若草固定的总能量为6.8×109kJ，食草昆虫和鼠同化的总能量是1.3×108kJ，则人最多能获得能量__________kJ。

（5）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）。

【答案】

（1）光合作用和化能合成作用　D、B

（2）含碳有机物　CO2

（3）负反馈（反馈）　自我调节　

（4）2.46×108　

（5）2

17．科学家对一个以槭树、山毛榉和桦树为主要树种的温带森林生态系统的能量流动进行了定量分析，结果如图。

请回答问题。

（1）调查槭树这些树种的种群密度常采用的方法是______，而调查活动能力强的动物的种群密度常采用的方法是_______。

槭树、山毛榉和桦树等树种之间的关系是______。

（2）这个温带森林中，每年每平方米大约有6.28×105J/（cm2.a）的有机残屑来不及被各种分解者所分解，推测影响分解者分解效率的主要环境因素是_____。

（3）该生态系统的能量输入_____（填“大于”“等于”或“小于”）输出。

这个森林生态系统中，能量由生产者流到初级消费者的传递效率约为_____%（保留小数点后2位）。

据图中的能量值分析，生态系统的各种成分中，_____的呼吸作用是能量流动的主要渠道。

（4）太阳能的不断输入是推动该系统_______、_______、______功能实现的基础。

（5）少量动物的迁入和迁出，不会使森林中的生物种类和数量发生明显变化，这说明生态系统具有一定的_______能力。

【答案】

（1）样方法标志重捕法竞争

（2）温度

（3）大于0.85分解者

（4）物质循环能量流动信息传递

（5）自我调节

【解析】

（1）调查槭树等植物的种群密度常采用样方法。

调查活动能力强的动物的种群密度常采用标志重捕法。

槭树、山毛榉和桦树等树种之间因争夺阳光等资源而存在竞争关系。

（2）在该温带森林中，每年每平方米大约有6.28×105J/（cm2•a）的有机残屑来不及被各种分解者所分解，说明分解者的分解能力是有限的，影响分解者分解效率的主要环境因素是温度。

（3）输入该生态系统的总能量为2.31×107J/（cm2.a），由于有5.01×106J/（cm2.a）的能量用于植物的生长、发育和繁殖，因此该生态系统的能量输入大于输出。

已知生产者固定的太阳能总量为2.31×107J/（cm2.a），输入到初级消费者的能量为3.27×105－1.31×105＝1.96×105J/（cm2.a），所以传递效率约为（1.96×105）÷（2.31×107）≈0.85%。

据图中的能量值分析，分解者的呼吸作用是能量流动的主要渠道。

（4）流经该生态系统的总能量是生产者固定的全部太阳能，太阳能的不断输入是推动该系统物质循环、能量流动、信息传递这三大功能实现的基础。

（5）因为生态系统具有一定的自我调节能力，所以少量动物的迁入和迁出、出生或死亡都不会使森林中的生物种类和数量发生明显变化。

18．据调查云南某镇有总量5000余吨的重毒化工废料铬渣由于非法丢放，铬渣中的废水被直接排放到南盘江中，水中的铬会通过食物链最终危害到人类健康，使人中毒身亡。

请回答下列问题：

（1）水体中的铬使人中毒身亡，说明生态系统的______________能力是有限的。

（2）南盘江附近的某池塘中生长着浮游植物、浮游动物、虾、水草、鲫鱼、草鱼、乌鱼（肉食性鱼类）等水生动植物，雨季来临时，南盘江中的水会流到该池塘中，经检测池塘中的铬等重金属严重超标。

该池塘中的所有生物构成_____________。

在池塘中，各个生物种群分别占据了不同的空间，体现了群落的___________________结构。

该池塘中，体内重金属含量最高的生物是___________。

（3）下表为某科学家对南盘江附近某生态系统进行调查绘制的相关图表，请回答下列问题。

种群

同化量

净同

化量

呼吸

消耗

传递给

分解者

传递给下

一营养级

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（不计）

无

①调查农田中鼠的种群数量，应采用_________________法。

②如表是某科学家对该生态系统的食物链“草→羊→人”进行调查后绘制了食物链中三个营养级对能量的同化、利用、传递等数量关系。

已知该生态系统受到的太阳辐射为150000百万千焦，但大部分能量不能被生产者固定，根据表中数据计算能量从第一营养级到第二营养级的传递效率为_____________。

若羊的粪便被迅速分解，则粪便中的能量属于表中的___________（填表中数值）百万千焦的一部分。

【答案】

（1）自我调节

（2）生物群落水平结构和垂直乌鱼

（3）①标志重捕②11.2%3

【解析】

（1）水体中的铬使人中毒身亡，说明生态系统的自我调节能力是有限的。

（2）该池塘中的所有生物构成生物群落；在池塘中，各个生物种群分别占据了不同的空间，使群落形成一定的空间结构，体现了群落的水平结构和垂直结构；根据生物富集作用原理可知，该池塘中，体内重金属含量最高的生物是营养级最高的生物，即乌鱼。

（3）①鼠的活动能力强，活动范围大，所以调查农田中鼠的种群数量，应采用标志重捕法。

②生产者草同化的能量有4条去路：

生产者自身呼吸消耗、传递给分解者、传递给下一营养级、未被利用。

所以第一营养级生产者同化的能量为65.5＋3.0＋15.0＋41.5＝125百万千焦。

第二营养级羊同化的能量是14.0百万千焦，则能量从第一营养级到第二营养级的传递效率为第二营养级同化的能量÷第一营养级同化的能量×100%＝14.0÷125×100%＝11.2%；羊的粪便中的能量属于生产者同化的能量中传递给分解者的部分，所以羊粪便中的能量属于表中的3.0百万千焦的一部分。