人教版生物选择性必修第二册 第3章 特色微专题 能量流动的模型分析与相关计算 习题课件（共41张PPT）

(共41张PPT)
第3章 生态系统及其稳定性
特色微专题 能量流动的模型分析与相关计算
一、能量流动模型分析
模型一：用流程图表示不同营养级能量流动
模型二：用关系图法分析某营养级的能量流向
（1）两个去向：同化量(b)=呼吸作用消耗量(d)+用于生长、发育和繁殖的能量(e)；摄入量(a)=同化量(b)+粪便量(c)。
（2）三个去向：同化量=呼吸作用消耗量+分解者分解量+下一营养级的同化量。
在短期内，流入某一营养级的能量在一定时间内的去路有四条:
①自身呼吸作用消耗以热能形式散失；
②流入下一营养级（最高营养级除外）；
③被分解者分解利用；
④未被利用，即未被自身呼吸作用消耗，也未被下一营养级和分解者利用。
模型三：用拼图法分析某营养级能量的流向
四个去向：同化量=自身呼吸作用消耗量(A)+未利用(B)+分解者的分解量(C)+下一营养级的同化量(D)。
1. 如图为生态系统中能量流动图解部分示意图（字母表示能量的多少）。下列选项中正确的是( )
A. 图中b=h+c+d+e+f
B. 生产者与初级消费者之间的能量传递效率为
C. “草→兔→狼”这一关系中，狼粪便的能量属于d
D. 缩短食物链可以提高能量传递效率
C
[解析] 图中初级消费者的摄入量b=粪便量h+同化量c，A错误；生产者与初级消费者之间的能量传递效率应为初级消费者的同化量c除以生产者固定的太阳能a，再乘以百分之百，即，B错误；“草→兔→狼”这一关系中，狼粪便中的能量是没有被狼同化的能量，仍然属于第二营养级用于生长、发育、繁殖的能量，即属于d，C正确；缩短食物链可以使能量更多地被利用，但不能提高能量传递效率，D错误。
2. 如图是某生态系统中能量流动的图解，能量单位为，图中A、B、C、D代表该生态系统的组成成分。由图可知( )
A. 流入该生态系统的总能量是太阳辐射到该生态系统的能量
B. 流入该生态系统的总能量与流出该生态系统的总能量相等
C. 能量从第二营养级到第三营养级的传递效率约为20%
D. 该生态系统中共有4个营养级
C
[解析] 流入该生态系统的总能量是生产者A固定的太阳能，A错误；图中有些能量是未被利用的能量，所以流入该生态系统的总能量大于流出该生态系统的总能量，B错误；能量从第二营养级到第三营养级的传递效率，C正确；图示生态系统中只有三个营养级，分解者(D)不占营养级，D错误。
3. 某同学绘制了如图所示的能量流动图解（其中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
B. 由第一营养级到第二营养级的能量
传递效率为
C. 流入初级消费者的能量为
D. 图解表明能量流动的特点是单向流动、逐级递减
C
[解析] 生产者固定的总能量可表示为，而，A正确；由第一营养级到第二营养级的能量传递效率为，B正确；流入初级消费者的能量为，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。
4. 如图甲为某生态系统的能量金字塔简图，P为生产者，为初级消费者，为次级消费者。现对图甲中各营养级所含有的能量进行分类剖析，结果如图乙所示，下列分析不正确的是( )
D
注：图乙中表示上一年留下来的能量，表示呼吸消耗的能量。
A. b+c+d+e为本年度流入该生态系统的总能量
B. 表示初级消费者中被次级消费者所同化的能量
C. b和d二者之一可代表生产者传递给分解者的能量
D. 初级消费者粪便中所含的能量是包含在c中的
[解析] 由图可知，b+c+d+e代表的是生产者固定的太阳能，是本年度流入该生态系统的总能量，A正确；c代表初级消费者的同化量，代表次级消费者的同化量，B正确；已知e是呼吸消耗的能量，那么b和d中的一个表示被分解者利用的能量，一个表示未被利用的能量，C正确；初级消费者粪便中的能量不属于该营养级的同化量，不在c中，应该属于生产者流向分解者的部分，在b或d中，D错误。
5. 下图表示某一生态系统中的能量流动过程，其中甲、乙、丙代表该生态系统的生物成分A、B、C、D、E、F代表能量，请回答下列问题：
（1） 调查丙的种群密度一般采用_____________法，图中第二营养级到第三营养级的能量传递效率为__________________________（用图中字母表示）
标记重捕
[解析] 丙属于次级消费者，体型一般较大，活动范围较广，调查其种群密度一般采用标记重捕法，图中输入到第二营养级的能量是B+F，输入到第三营养级的能量是C，能量传递效率为。
（2） 乙的能量流入分解者的包括___________________________________________，请写出图中D能量被下一营养级同化后的去向：___________________________________________________________________________________________________。
乙的遗体残骸中的能量和丙的粪便中的能量
大部分通过第四营养级生物的呼吸作用以热能的形式散失，一部分用于该营养级生物的生长、发育和繁殖
[解析] 乙的能量流入分解者的包括乙的遗体残骸中的能量和丙的粪便中的能量，图中D为输入到第四营养级的能量，大部分通过第四营养级生物的呼吸作用以热能的形式散失，一部分用于该营养级生物的生长、发育和繁殖。
（3） 该生态系统中分解者分解作用产生的能量不能流入生产者再被利用的原因是__________________________________________________________。
分解者通过分解作用产生的能量是热能，热能不能被生产者再利用
[解析] 生态系统中能量是沿着食物链（网）流动的，特点是单向流动、逐级递减，分解者分解作用产生的能量不能被生产者再利用是因为分解者通过分解作用产生的能量是热能，热能不能被生产者再利用。
易错提醒 若系统中含有输入的有机物（饵料等），则总能量=生产者固定的能量+输入的有机物中的能量。
二、能量流动的相关计算
题型一 能量传递效率及相关最值计算
1.能量传递效率的计算公式
能量传递效率，应是10%~20%。
2.能量传递效率“最值”计算
设食物链，分情况讨论（如表）：
（1）能量传递效率未知时（按20%即即计算）
已知 问题 思路求解
由D“逆推”A（D净增重M）用“除法” 至少需要A的量Y
最多需要A的量Y
由A“顺推”D（A净增重N）用“乘法” D最多增重的量Z
D至少增重的量Z
（2）生物间的捕食关系越简单，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：
题型二 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M×a%×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处获得能量，且各途径所获得的能量比例确定，则按照各单独的食物链进行计算后合并。
题型三 食物来源调整类题
若在食物网中，某一营养级同时从上一营养级的多种生物中获得能量，计算某一生物获得的能量或需要某一生物提供的能量时，首先，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。
在具体计算时务必先澄清分流比例求解中应“顺推（用乘法）”还是“逆推（用除法）”，
为例。
①若已知“植物同化量(A)”，并告知其“传向动物与直接传向人比例由1:1调整为1:2”，求解人最多增重变化(M)，计算时宜“顺推（用乘法）”。
调整前：
调整后：
②若已知“人同化量(M)”并告知人的食物来源“素食、肉食由1:1调整为2:1”，求解最少需要植物量(A)，计算时应“逆推（用除法）”。
调整前：
调整后：
题型四 具有人工能量输入的能量传递效率计算
人为输入到某一营养级的能量是该营养级同化量的一部分，但却不是从上一营养级流入的能量。如求第二营养级至第三营养级传递效率时，应为第三营养级从第二营养级同化的能量（不包括人工输入到第三营养级的能量）第二营养级的同化量（包括人工输入到第二营养级的能量）×100%。
6. 某池塘生态系统的一条食物链为：浮游植物→浮游动物→鱼→水鸟。假如水鸟只依靠鱼来增加体重，那么水鸟每增加1千克体重，至少需要该生态系统内浮游植物的量为( )
A. 50千克 B. 125千克 C. 625千克 D. 1000千克
B
[解析] 据题意可知，能量由浮游植物到水鸟经过了三次传递，按最高能量传递效率可使该过程消耗的浮游植物最少，即：（千克）。
7. [2021山西太原月考] 如图为生态系统食物网简图，若E生物种群的总能量为，B生物种群的总能量为。从理论上计算，A储存的总能量最少为( )
A. B.
C. D.
B
[解析] 由图可知，D为生产者，要使A获得的能量最少，则必须保证三个条件：一是能量来源途径要最少，二是能量传递效率要最低，三是食物链要最长。故从理论上讲，与A储存的能量最少相关的食物链不可能是，只能是。为此，E的能量在传给A的途径中，只有确保：①E在传给B时用去的能量最多，②E的总能量减去传给B的后再传给C时传递效率最低，③C在传给A时效率最低，结果才能使A获得的能量最少。所以据此计算得A储存的总能量最少为。
8. 如图是一个食物网，假如鹰的食物有来自兔，来自鼠，来自蛇，那么鹰若要增加体重，至少需要消耗植物( )
A. B. C. D.
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；鹰经鼠途径消耗的植物量为；鹰经蛇、鼠途径消耗的植物量为，共计消耗植物量为200+200+500=900(g)。
9. 下表是某农田生态系统中田鼠种群摄食植物后能量流动情况，下列有关叙述错误的是( )
项目 摄取量 粪便量 呼吸作用散失量
能量
A. 田鼠同化的能量中有35%用于其生长、发育和繁殖
B. 田鼠粪便中的能量不属于其同化能量中流向分解者能量的一部分
C. 以田鼠为食的动物最多可获得的能量为
D. 田鼠的上一营养级同化的能量至少为
D
[解析] 田鼠用于其生长、发育和繁殖的能量比例为，A正确；田鼠粪便中的能量属于生产者同化能量中流向分解者能量的一部分，不属于田鼠同化能量中流向分解者能量的一部分，B正确；以田鼠为食的动物最多可获得的能量为，C正确；田鼠的同化量为，故田鼠的上一营养级同化的能量至少为，D错误。
10. [2021湖南长郡检测] 如图所示的食物网中，戊的食物有来自乙，来自丙，来自丁，且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能量传递效率为20%。若戊体重增加，需要消耗植物
( )
A. B. C. D.
C
[解析] 甲为生产者，戊共有以下食物链：①甲→乙→戊，戊增加，需要乙，需要甲50×10=500(g)；②甲→丙→戊，戊增加，需要丙，需要甲25×10=250(g)；③甲→丙→丁→戊，戊增加，需要丁，需要丙25×5=125(g)，需要甲125×10=1250(g)，故共需要甲500+250+1250=2000(g)。
11. 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
B
[解析] 解题时应该从C出发，设当食物比例为A:B=1:1时，C的能量为x，需要的A为。设当食物比例为A:B=2:1时，C的能量为y，需要的A为。由于两种情况下，生产者A的数量是一定的，所以，则，即该生态系统能承载C的数量是原来的1.375倍。
12. 某陆地生态系统中存在如图所示的食物网。请回答问题：
（1） 若人类获取植食性食物与肉食性食物的比例是1:1，将此食物结构改为3:1，能量流动效率按10%计算，则调整后可供养的人口约是调整前的_________（结果精确到小数点后两位）倍。
1.69
[解析] 设将人获取的食物比例由植食性食物：肉食性食物=1:1调整为3:1前后传递给人的能量分别为M和N，依题意则有：，解得。可见，调整后可供养的人口约是调整前的1.69倍。
（2） 若植物向动物及向人提供的能量比例由1:1调整为1:3，能量流动效率按10%计算，则调整后可供养的人口约是调整前的_________（结果精确到小数点后两位）倍。
1.41
[解析] 若植物向动物及向人提供的能量比例由1:1调整为1:3，假设植物固定的太阳能总量为X，调整前后传递给人的能量分别为M和N，依题意则有：，解得。可见，调整后可供养的人口约是调整前的1.41倍。
13. 某地出现了较为严重的自然灾害，如图为在人为干预下恢复过程中的能量流动图（单位：）。
（1） 由图可知，肉食性动物需补偿输入的能量为________________，根据图中数据可知，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。
较高
[解析] 各营养级之内，所有输入的能量和输出的能量相等。因此植食动物传递给肉食动物的能量就是，肉食动物需补偿输入的能量为。图中营养级越高，需要补偿输入的能量值越大，说明受影响较大。
（2） 流入该生态系统的总能量是__________________，用于植食性动物自身生长、发育和繁殖等生命活动的能量是_________________。
[解析] 流入该生态系统的总能量为生产者固定的总能量+补偿输入的能量，流经该生态系统的总能量。第二营养级总能量为，其中呼吸消耗的能量是，因此用于植食性动物自身生长、发育和繁殖等生命活动的能量是。
（3） 在人为干预下，能量在第二营养级与第三营养级之间的传递效率为__________（保留3位有效数字）。
15.6%
[解析] 能量传递效率=某一营养级的同化量÷上一营养级的同化量×100%。在人为干预下，传递效率=肉食动物的同化量植食动物的同化量。