能量流动的模型分析与计算
题型一 能量流动的模型分析
1.拼图法分析能量流向
提醒：①W1、D1、D2指相应营养级的同化量，B1、B2指相应营养级中未利用的能量。
②各营养级用于生长和繁殖的能量为B1＋C1＋D1或B2＋C2＋D2。
③利用“拼图法”可得关系式：
2.两种研究方法下的能量流动模型分析
(1)定量不定时的研究方法
①模型
②特点：因为时间足够长，因此不存在“未被利用的能量”。
③流入某一个营养级的能量(同化量)的去路
(2)定量定时的研究方法
①模型
②特点：因为研究时间较短，因此存在“未被利用的能量”。
③流入某一个营养级的能量(同化量)的去路
提醒：“未被利用的能量”是指暂时既未被自身呼吸消耗，又未被下一个营养级和分解者利用的能量，从长时间来看，这部分能量最终要么被自身呼吸消耗，要么被下一个营养级或分解者利用。
例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)，下列叙述错误的是( )
A.图中f代表初级消费者通过呼吸作用消耗的能量
B.在“草→兔→狼”这一条食物链中，狼粪便中的能量属于d
C.若有未被利用的能量，则在g和i中有一处表示未被利用的能量
D.初级消费者与次级消费者之间的能量传递效率为e/b×100%
例2 生态学家研究了某草原生态系统的能量流动情况，其局部能量流动情况如图所示，字母代表能量。下列分析正确的是( )
A.能量D1的最终去向是流向下一个营养级和分解者
B.生产者用于生长和繁殖等生命活动的能量是C1＋D1＋E1
C.第一、二个营养级间的能量传递效率为×100%
D.应尽可能多地增加草原牲畜的放牧量以提高能量传递效率
题型二 具有人工输入有机物的生态系统中能量传递效率的计算
1.计算公式
＝ ×100%
2.注意事项
在具有人工输入有机物(化学能)的生态系统的能量传递效率计算时，根据能量传递效率的含义，上一个营养级的同化量包含从其他营养级获得的同化量和人工输入有机物量，下一个营养级的同化量只包含由上一个营养级传递来的同化量，不包含人工输入有机物量，这是因为该部分能量不是上一个营养级传递来的。
例3 (2024·慈溪期末)在人为干预下，对遭到地震破坏的某生态系统进行恢复。恢复过程中的能量流动关系如图所示[单位为103 kJ/(m2·a)]。请据图分析，下列说法错误的是( )
A.在这场地震中营养级较高的生物受到的影响较大
B.能量在第二个营养级到第三个营养级之间传递效率约为15.6%
C.流经该生态系统的总能量是生产者固定的太阳能
D.肉食动物需补偿输入的能量值为5×103 kJ/(m2·a)
例4 (2024·杭州二中期末)下图为某人工鱼塘中第二个营养级食物及其能量的来源和去路示意图，字母代表能量值。
下列叙述正确的是( )
A.流经该人工生态系统的总能量为生产者固定的总能量a
B.第一个营养级与第二个营养级之间的能量传递效率为(c/a)×100%
C.分解者利用的能量部分来自初级消费者同化的能量
D.初级消费者、次级消费者的生物量之和一定小于生产者
题型三 能量传递效率的“定值”计算
1.已确定营养级间能量传递效率的，需按具体数值计算。例如，在食物链A→B→C→D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.如果在食物网中，某一个营养级同时从上一个营养级的多种生物获得能量，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分别进行计算后再合并。
例5 如果一个人的食物中有1/2来自绿色植物、1/4来自小型肉食动物、1/4来自羊肉，假如能量传递效率为10%，那么此人每增加1千克体重，需消耗植物( )
A.10千克 B.5千克 C.100千克 D.280千克
例6 某生态系统中存在如图所示的食物网，如将C的食物比例由A∶B＝1∶1调整为A∶B＝2∶1，其他条件不变，相邻两个营养级之间的能量传递效率按10%计算，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
微专题2 能量流动的模型分析与计算
例1 D [图中f代表初级消费者(第二个营养级生物)通过呼吸作用消耗的能量，A正确；在“草→兔→狼”这一食物链中，狼粪便中的能量未被狼(次级消费者)同化，仍属于其上一个营养级兔(初级消费者)的能量，即属于d，B正确；g或i表示的是未被利用的能量或被分解者利用的能量，C正确；初级消费者与次级消费者之间的能量传递效率＝(次级消费者同化量/初级消费者同化量)×100%，而图中b表示初级消费者的摄入量，c表示初级消费者的同化量，e表示次级消费者的摄入量，但不清楚次级消费者的同化量，所以无法计算能量传递效率，D错误。]
例2 B [能量D1的最终去向要么被自身呼吸消耗，要么被下一个营养级或分解者利用，A错误；生产者用于生长和繁殖等生命活动的能量是同化量减去呼吸消耗，即A1－B1或C1＋D1＋E1，B正确；第一、二个营养级间的能量传递效率为第二个营养级的同化量/第一个营养级的同化量＝×100%，C错误；能量传递效率不能提高，只能提高能量的利用率，D错误。]
例3 C [根据图中信息可知，地震毁损的某自然保护区恢复过程中，补偿输入到植食动物的能量是2×103 kJ/(m2·a)，肉食动物是[(2.1＋5.1＋0.05＋0.25)－(14＋2－9－4－0.5)]×103＝5×103[kJ/(m2·a)]，顶级肉食动物是12×103 kJ/(m2·a)，因此，在这场地震中营养级较高的生物受到的影响较大，A、D正确；第二个营养级的固定能量是(14＋2)×103 kJ/(m2·a)，传给第三个营养级的能量是(14＋2)×103－(14＋2－9－4－0.5)×103＝2.5×103[kJ/(m2·a)]，能量在第二个营养级到第三个营养级之间传递效率为2.5×103÷[(14＋2)×103]×100%≈15.6%，B正确；流经该生态系统的总能量是生产者固定的太阳能及外界补偿输入有机物的化学能，C错误。]
例4 C [流经该人工生态系统的总能量＝生产者固定的总能量＋饵料中的能量，A错误；由于第二个营养级的能量输入＝第一个营养级的部分能量＋饵料中的能量，所以第一营养级与第二营养级之间的能量传递效率小于(c/a)×100%，B错误；因有人工投入饵料的能量f，初级消费者、次级消费者的生物量之和不一定小于生产者，D错误。]
例5 D [根据题意可以写出三条食物链：①植物→人，在此食物链中人要增重0.5千克，消耗植物：0.5÷10%＝5(千克)；②植物→羊→人，在此食物链中，人要增重0.25千克，消耗植物：0.25÷10%÷10%＝25(千克)；③植物→植食动物→小型肉食动物→人，在此食物链中，人要增重0.25千克，消耗植物：0.25÷10%÷10%÷10%＝250(千克)。所以人要增重1千克，需消耗植物280千克。]
例6 B [当C的食物比例A∶B为1∶1时，设C获得的能量为x，则需要A的能量为(1/2)x÷10%＋(1/2)x÷10%÷10%＝55x；当C的食物比例A∶B调整为2∶1时，设C获得的能量为y，需要A的能量为(2/3)y÷10%＋(1/3)y÷10%÷10%＝40y。两种情况下，生产者的数量是一定的，所以55x＝40y，则y＝1.375x，即该生态系统能承载C的数量是原来的1.375倍。](共20张PPT)
微专题2
能量流动的模型分析与计算
题型一 能量流动的模型分析
1.拼图法分析能量流向
提醒：①W1、D1、D2指相应营养级的同化量，B1、B2指相应营养级中未利用的能量。
②各营养级用于生长和繁殖的能量为B1＋C1＋D1或B2＋C2＋D2。
③利用“拼图法”可得关系式：
2.两种研究方法下的能量流动模型分析
(1)定量不定时的研究方法
①模型
②特点：因为时间足够长，因此不存在“未被利用的能量”。
③流入某一个营养级的能量(同化量)的去路
(2)定量定时的研究方法
①模型
②特点：因为研究时间较短，因此存在“未被利用的能量”。
③流入某一个营养级的能量(同化量)的去路
提醒：“未被利用的能量”是指暂时既未被自身呼吸消耗，又未被下一个营养级和分解者利用的能量，从长时间来看，这部分能量最终要么被自身呼吸消耗，要么被下一个营养级或分解者利用。
例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)，下列叙述错误的是( )
D
A.图中f代表初级消费者通过呼吸作用消耗的能量
B.在“草→兔→狼”这一条食物链中，狼粪便中的能量属于d
C.若有未被利用的能量，则在g和i中有一处表示未被利用的能量
D.初级消费者与次级消费者之间的能量传递效率为e/b×100%
解析：图中f代表初级消费者(第二个营养级生物)通过呼吸作用消耗的能量，A正确；
在“草→兔→狼”这一食物链中，狼粪便中的能量未被狼(次级消费者)同化，仍属于其上一个营养级兔(初级消费者)的能量，即属于d，B正确；
g或i表示的是未被利用的能量或被分解者利用的能量，C正确；
初级消费者与次级消费者之间的能量传递效率＝(次级消费者同化量/初级消费者同化量)×100%，而图中b表示初级消费者的摄入量，c表示初级消费者的同化量，e表示次级消费者的摄入量，但不清楚次级消费者的同化量，所以无法计算能量传递效率，D错误。
A.图中f代表初级消费者通过呼吸作用消耗的能量
B.在“草→兔→狼”这一条食物链中，狼粪便中的能量属于d
C.若有未被利用的能量，则在g和i中有一处表示未被利用的能量
D.初级消费者与次级消费者之间的能量传递效率为e/b×100%
例2 生态学家研究了某草原生态系统的能量流动情况，其局部能量流动情况如图所示，字母代表能量。下列分析正确的是( )
B
解析：能量D1的最终去向要么被自身呼吸消耗，要么被下一个营养级或分解者利用，A错误；
生产者用于生长和繁殖等生命活动的能量是同化量减去呼吸消耗，即A1－B1或C1＋D1＋E1，B正确；
能量传递效率不能提高，只能提高能量的利用率，D错误。
题型二 具有人工输入有机物的生态系统中能量传递效率的计算
1.计算公式
2.注意事项
在具有人工输入有机物(化学能)的生态系统的能量传递效率计算时，根据能量传递效率的含义，上一个营养级的同化量包含从其他营养级获得的同化量和人工输入有机物量，下一个营养级的同化量只包含由上一个营养级传递来的同化量，不包含人工输入有机物量，这是因为该部分能量不是上一个营养级传递来的。
例3 (2024·慈溪期末)在人为干预下，对遭到地震破坏的某生态系统进行恢复。恢复过程中的能量流动关系如图所示[单位为103 kJ/(m2·a)]。请据图分析，下列说法错误的是( )
C
A.在这场地震中营养级较高的生物受到的影响较大
B.能量在第二个营养级到第三个营养级之间传递效率约为15.6%
C.流经该生态系统的总能量是生产者固定的太阳能
D.肉食动物需补偿输入的能量值为5×103 kJ/(m2·a)
解析：根据图中信息可知，地震毁损的某自然保护区恢复过程中，补偿输入到植食动物的能量是2×103 kJ/(m2·a)，肉食动物是[(2.1＋5.1＋0.05＋0.25)－(14＋2－9－4－0.5)]×103＝5×103[kJ/(m2·a)]，顶级肉食动物是12×103 kJ/(m2·a)，因此，在这场地震中营养级较高的生物受到的影响较大，A、D正确；
第二个营养级的固定能量是(14＋2)×103 kJ/(m2·a)，传给第三个营养级的能量是(14＋2)×103－(14＋2－9－4－0.5)×103＝2.5×103[kJ/(m2·a)]，能量在第二个营养级到第三个营养级之间传递效率为2.5×103÷[(14＋2)×103]×100%≈15.6%，B正确；
流经该生态系统的总能量是生产者固定的太阳能及外界补偿输入有机物的化学能，C错误。
A.在这场地震中营养级较高的生物受到的影响较大
B.能量在第二个营养级到第三个营养级之间传递效率约为15.6%
C.流经该生态系统的总能量是生产者固定的太阳能
D.肉食动物需补偿输入的能量值为5×103 kJ/(m2·a)
例4 (2024·杭州二中期末)下图为某人工鱼塘中第二个营养级食物及其能量的来源和去路示意图，字母代表能量值。
下列叙述正确的是( )
A.流经该人工生态系统的总能量为生产者固定的总能量a
B.第一个营养级与第二个营养级之间的能量传递效率为(c/a)×100%
C.分解者利用的能量部分来自初级消费者同化的能量
D.初级消费者、次级消费者的生物量之和一定小于生产者
C
解析：流经该人工生态系统的总能量＝生产者固定的总能量＋饵料中的能量，A错误；
由于第二个营养级的能量输入＝第一个营养级的部分能量＋饵料中的能量，所以第一营养级与第二营养级之间的能量传递效率小于(c/a)×100%，B错误；
因有人工投入饵料的能量f，初级消费者、次级消费者的生物量之和不一定小于生产者，D错误。
A.流经该人工生态系统的总能量为生产者固定的总能量a
B.第一个营养级与第二个营养级之间的能量传递效率为(c/a)×100%
C.分解者利用的能量部分来自初级消费者同化的能量
D.初级消费者、次级消费者的生物量之和一定小于生产者
题型三 能量传递效率的“定值”计算
1.已确定营养级间能量传递效率的，需按具体数值计算。例如，在食物链A→B→C→D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.如果在食物网中，某一个营养级同时从上一个营养级的多种生物获得能量，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分别进行计算后再合并。
例5 如果一个人的食物中有1/2来自绿色植物、1/4来自小型肉食动物、1/4来自羊肉，假如能量传递效率为10%，那么此人每增加1千克体重，需消耗植物( )
A.10千克 B.5千克 C.100千克 D.280千克
D
解析：根据题意可以写出三条食物链：①植物→人，在此食物链中人要增重0.5千克，消耗植物：0.5÷10%＝5(千克)；②植物→羊→人，在此食物链中，人要增重0.25千克，消耗植物：0.25÷10%÷10%＝25(千克)；③植物→植食动物→小型肉食动物→人，在此食物链中，人要增重0.25千克，消耗植物：0.25÷10%÷10%÷10%＝250(千克)。所以人要增重1千克，需消耗植物280千克。
例6 某生态系统中存在如图所示的食物网，如将C的食物比例由A∶B＝1∶1调整为A∶B＝2∶1，其他条件不变，相邻两个营养级之间的能量传递效率按10%计算，该生态系统能承载C的数量是原来的( )
B
A.1.875倍 B.1.375倍 C.1.273倍 D.0.575倍
解析：当C的食物比例A∶B为1∶1时，设C获得的能量为x，则需要A的能量为(1/2)x÷10%＋(1/2)x÷10%÷10%＝55x；当C的食物比例A∶B调整为2∶1时，设C获得的能量为y，需要A的能量为(2/3)y÷10%＋(1/3)y÷10%÷10%＝40y。两种情况下，生产者的数量是一定的，所以55x＝40y，则y＝1.375x，即该生态系统能承载C的数量是原来的1.375倍。专题特训2 能量流动的模型分析与计算
(时间:30分钟分值:50分)
选择题:第1～10题,每小题3分,共30分。
题型1 能量流动的模型分析
1.如图表示能量流经某生态系统第二个营养级的示意图[单位:Ｊ/(ｃｍ2·ａ)],据图分析,下列有关说法正确的是 ( )
ｅ表示分解者利用的能量
第二个营养级用于生长和繁殖的能量是100 Ｊ/(ｃｍ2·ａ)
能量由第二个营养级到第三个营养级的传递效率是20%
该生态系统第三个营养级同化的能量是15 Ｊ/(ｃｍ2·ａ)
2.(2024·宁波九校高二联考)下图表示生态系统中各营养级能量的类型和去向(ｄ表示该营养级未被利用的能量)。下列叙述正确的是 ( )
生态系统中各营养级的能量类型和去向示意图
在食物链中,各营养级获得能量的方式及能量的用途相同
图中ａ1、ａ2可表示生产者与消费者的呼吸量,且所占比例基本相符
生产者到初级消费者的能量传递效率为ｂ1/(ａ1+ｂ1+ｃ1+ｄ1)×100%
消费者从生产者摄取的能量数值可用ｂ1表示,且此部分能量存在于有机物中
3.(2024·三贤联盟联考)如图是一个处于平衡状态生态系统的能量流动示意图,其中Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ分别代表不同营养级的生物类群,以下叙述正确的是 ( )
Ｂ同化的能量要大于Ｂ、Ｃ、Ｄ呼吸消耗的能量之和
Ｃ的遗体残骸及其产生的粪便都是Ｃ流入分解者的能量
Ｄ现存能量与Ｃ现存能量之比就是能量从Ｃ传递到Ｄ的效率
由于流经该生态系统的总能量是一定的,所以Ｂ获得的能量越多,留给Ｃ、Ｄ的能量就越少
4.如图为某鱼塘中能量流动图解部分示意图,①②③④⑤各代表一定的能量值,下列各项中正确的是 ( )
在人工饲养的高密度鱼塘中⑤一定大于①
图中④包含了次级消费者粪便中的能量
在食物链中各个营养级能量输入的方式和形式是完全相同的
第三个营养级到第四个营养级的能量传递效率为(③/②)×100%
5.下图表示能量流经第二个营养级的情况,有关叙述正确的是 ( )
图中粪便量属于生产者经光合作用所固定的太阳能
呼吸作用以热能形式散失的能量占同化量的比例较小
流入下一个营养级的能量占摄入量的10%左右
由图示可知,能量在营养级之间不具有单向流动的特点
题型2 具有人工输入有机物的生态系统中能量传递效率的计算
6.(2024·精诚联盟高二联考)下图是某人工池塘中的能量流动示意图,其中ａ、ｂ、ｃ表示生物同化的能量,ｄ、ｅ、ｆ表示用于生物生长和繁殖的能量,ｇ、ｈ、ｉ表示呼吸消耗的能量。下列分析正确的是 ( )
第三个营养级与第二个营养级之间的能量传递效率为ｃ/ｂ×100%
流经该生态系统的总能量可表示为ｇ+ｂ+ｊ,即初级生产量
初级消费者同化的能量除图示流向外,还存在部分暂未利用的能量
生态系统营养级越多,则流向人类的能量就越少
7.(2024·七彩阳光联盟)某人工鱼塘中存在如下图所示的能量流动关系,其中字母表示能量(单位ｋＪ),据图分析错误的是 ( )
草鱼和生产者之间的能量传递效率为ｃ/ａ×100%
ｄ是草鱼用于生长和繁殖的能量
草鱼同化的能量ｃ除图示流向外,还存在部分未利用的能量
ｇ中含有部分植物通过光合作用固定的能量
题型3 能量传递效率的“定值”计算
8.某生态系统中存在右图生物关系,Ｅ生物种群含有的总能量为5．8×109 ｋＪ,Ｂ生物种群含有的总能量为1．6×108 ｋＪ,则理论上Ａ生物种群含有的总能量是(能量传递效率按20%计算) ( )
4．2×107 ｋＪ 2．0×108 ｋＪ
1．0×108 ｋＪ 2．32×108 ｋＪ
9.在右图所示的食物网中,假如猫头鹰的食物有2/5来自兔子,2/5来自鼠,1/5来自蛇,那么猫头鹰若增加20 ｇ体重,最少需要消耗植物(能量传递效率按20%计算) ( )
600 ｇ 900 ｇ
1 600 ｇ 5 600 ｇ
10.如图表示某生态系统食物网的图解,猫头鹰体重每增加1 ｋｇ,至少消耗Ａ约(能量传递效率按20%计算) ( )
100 ｋｇ 44．5 ｋｇ
25 ｋｇ 15 ｋｇ
11.(10分)(2024·浙南联盟联考)生态学家对相同环境条件下的退耕造林生境和弃耕农田生境中的林下草本植物的种类和生物量进行了调查分析,发现弃耕生境下草本植物的种类和生物量远大于退耕还林生境。下图表示弃耕生境下能量流经昆虫的部分途径,请分析:
(1)(2分)生态恢复一段时间后,生态学家应采用 法调查某双子叶植物的种群密度,为减少误差,调查时要注意______________________________________________________________________
___________________________________________ (写出两点)。
(2)(2分)若忽略演替中人为因素的影响,同一地区两种生境最终达到的稳定平衡阶段的群落类型 (填“相同”或“不同”),原因是____________________________________________________________
___________________________________________________________________________________ 。
(3)(2分)图中Ｂ表示 的能量。除了图中所示,第二个营养级同化的能量还有一部分的流向是___________________________________________。
(4)(4分)两种生境下形成的森林群落中, (填“退耕造林生境”或“弃耕农田生境”)下形成的森林群落初级生产量更高,原因是_________________________________________________________
___________________________________________________________________________________。
12.(10分)(2024·诸暨期末)某城市河流由于生活污水和工业废水的排入,水质逐渐恶化。经过治理后,河水又恢复了清澈。图1表示该河流的能量金字塔(甲、乙、丙为3种鱼,丁为1种水鸟,甲不摄食藻类,箭头指示能量流动方向),图2表示部分能量流动关系(图中数字表示同化的能量)。请回答下列问题:
(1)(4分)图1所示食物网中,次级消费者是 ,丁与丙之间的种间关系为 ,图中可能遗漏的一条能量流动渠道是____________________________________________________。
(2)(4分)据图1分析,图2中除已经标出的能量去向和暂时未利用的能量之外,乙的能量去向还有
_________________________________________________________________________________。
结合图2分析,图1所示食物网中第一个营养级到第二个营养级的能量传递效率 (填“大于”“小于”或“等于”)7．6%。
(3)(2分)经检测,水体中还存在某种可被生物富集的农药,推测此农药含量最高的物种是 。
专题特训2 能量流动的模型分析与计算
1.A [题图为能量流经某生态系统第二个营养级的示意图，其中a表示该营养级摄入的能量，b表示该营养级同化的能量，c表示该营养级用于生长和繁殖的能量，d表示该营养级通过呼吸消耗以热能的形式散失的能量，e表示分解者利用的能量，A正确，B错误；题图仅表示能量流经第二个营养级的过程，并不能得出第三个营养级的同化量，因此无法计算由第二个营养级到第三个营养级的能量传递效率，C、D错误。]
2.D [在食物链中，各营养级获得能量的方式及能量的用途不完全相同，如生产者是通过光合作用和化能合成作用利用光能或化学能将无机物转变为储存能量的有机物，而消费者是通过捕食获得储存能量的有机物进而经过同化作用得到能量，A错误；生产者固定的太阳能大部分被呼吸作用消耗，图中a1、a2可表示生产者与消费者的呼吸量，但所占比例不符，B错误；b1为摄入量，生态系统中生产者到初级消费者的能量传递效率为(a2＋b2＋c2＋d2)÷(a1＋b1＋c1＋d1)×100%，C错误；消费者从生产者摄取的能量数值(a2＋b2＋c2＋d2＋粪便量)即可用b1表示，且此部分能量存在于有机物中，D正确。]
3.A [B同化的能量有三个去向：呼吸消耗、传给C和传给分解者，由于生态系统处于平衡状态，所以整体上看B同化的能量等于B、C、D的呼吸量加三者传给分解者的能量，所以B的同化量大于三者呼吸消耗的能量，A正确；C产生的粪便中的能量是B流入分解者的能量，B错误；能量的传递效率是指相邻两个营养级群体中同化量之比，即下一个营养级中所有生物的同化量与上一个营养级所有生物的同化量之比，故D同化量与C同化量之比就是能量从C传递到D的效率，C错误；若B获得的能量越多，按照传递效率10%～20%计算，C、D获得的能量相对较多，D错误。]
4.D [在人工鱼塘中，人们可通过投放饲料等措施来饲养更多的鱼类，所以⑤可能比①小，A错误；粪便中的能量属于上个营养级，所以④应包含三级消费者粪便中的能量，B错误；在食物链中各个营养级能量输入的方式和形式不完全相同，C错误；能量传递效率＝一个营养级的同化量/上一个营养级的同化量，所以第三个营养级到第四个营养级的能量传递效率为(③/②)×100%，D正确。]
5.A [由于摄入量＝流入第二个营养级的能量(同化量)＋粪便量，所以图中粪便量属于生产者经光合作用所固定的太阳能，A正确；呼吸作用以热能形式散失的能量占同化量的比例较大，B错误；流入下一个营养级的能量占同化量的10%左右，C错误；由图示可知，能量在营养级之间具有单向流动的特点，D错误。]
6.C [第三个营养级与第二个营养级之间的能量传递效率为第二个营养级传递给第三个营养级的能量/第二个营养级的同化量＝c/(b＋m)×100%，这里要注意第二个营养级同化的能量包括从上一个营养级同化的能量(b)和有机物输入的能量(m)，A错误；流经该生态系统的总能量可表示为a＋m，a为生产者固定的能量，为初级生产量，B错误；初级消费者同化的能量为b＋m，流向途径有呼吸消耗(h)、流向分解者(k)、流向下一营养级(c)，还存在部分暂未利用的能量，C正确；生态系统营养级越多，则流向人类的能量不一定就越少，如人吃水稻，人为第二个营养级，与生态系统中营养级的多少无关，D错误。]
7.A [草鱼的同化量(c)中一部分是来自有机物输入(饲料)，一部分是植物固定的太阳能a，所以草鱼和生产者之间的能量传递效率小于c/a×100%，A错误。]
8.B [E为第一个营养级，B、C、D均为第二个营养级，三者获得的来自E的总能量为5.8×109×20%＝11.6×108(kJ)，再减去B的能量1.6×108 kJ，C、D含有的能量为1×109 kJ，A既可捕食C，又可捕食D，其获得的总能量为1×109×20%＝2.0×108(kJ)。]
9.B [依图中食物关系分析，猫头鹰处于第三、四个营养级。在食物链中，猫头鹰属第三个营养级时，可把此食物链简化为一条，即植物→鼠(兔)→猫头鹰，最少消耗植物20 g×4/5÷20%÷20%＝400(g)。另一食物链“植物→鼠→蛇→猫头鹰”中，猫头鹰属第四个营养级，最少消耗植物20 g×1/5÷20%÷20%÷20%＝500(g)，所以最少需要消耗植物500 g＋400 g＝900(g)。]
10.C [图中共含有三条食物链，而题中所求为至少消耗的A，根据能量流动规律分析可知，食物链越短损耗越少，能量传递效率以20%计算。故食物链A→B→猫头鹰为最短，消耗的A为1÷20%÷20%＝25(kg)。]
11.(1)样方 样方的大小、样方数量、随机取样、取各样方平均数(任意两点，答案合理即可)
(2)相同 顶极群落类型取决于该地平均温度和年降雨量
(3)昆虫用于生长和繁殖(净次级生产量) 通过呼吸作用以热能形式散失
(4)弃耕农田生境 垂直分层(垂直结构)明显，对光能利用率高
解析 (1)一般植物和个体小、活动能力小的动物以及虫卵等种群密度的调查方式常用的是样方法。因此调查某双子叶植物的种群密度常采用样方法。为减少误差，调查时要注意样方的大小、样方数量、随机取样、取各样方平均数。(2)顶极群落类型取决于该地平均温度和年降雨量，所以同一地区两种生境下最终达到的稳定平衡阶段的群落类型应该是相同的。(3)摄入量包括粪便量和同化量，同化量又包括呼吸作用以热能形式散失的能量和用于生长和繁殖的能量，生长和繁殖的能量又分为流向下一个营养级的能量和被分解者利用的能量，因此图中A表示昆虫的同化量，B表示昆虫用于生长和繁殖的能量。同化的能量除用于生长和繁殖外，还有一部分通过呼吸作用以热能形式散失。(4)弃耕农田生境下森林垂直分层明显，对光能利用率高，能合成更多有机物，初级生产量更高。
12.(1)丙和丁 捕食和竞争 水草→甲→丁
(2)传递给丙、通过自身呼吸作用以热能形式散失 大于 (3)丁
解析 (1)图1中丙、丁都可以作为第三个营养级即次级消费者。丁捕食丙，且丙、丁都捕食乙，所以丁与丙之间的种间关系是捕食和竞争。根据题中信息可知，甲不摄食藻类，水草是第一个营养级，甲是第二个营养级，丁是第三、第四个营养级，甲和丁未体现出食物联系，所以还可能有的一条食物链是水草→甲→丁。(2)图1中乙可以被丙和丁捕食，所以乙的能量去向除了流向分解者和丁之外，还可以传递给丙以及通过自身呼吸作用以热能形式散失。根据图2可知，第一个营养级到乙的能量传递效率是1 900/25 000×100%＝7.6%，但是因为第二个营养级包括甲和乙，再加上甲的能量，第一个营养级到第二个营养级的能量传递效率大于7.6%。(3)农药不易被分解，营养级级别越高的生物体内积累的农药越多，因此体内农药含量最高的物种是丁。(共27张PPT)
专题特训2
能量流动的模型分析与计算
(时间：15分钟 满分：50分)
A
题型1 能量流动的模型分析
1.如图表示能量流经某生态系统第二个营养级的示意图[单位：J/(cm2·a)]，据图分析，下列有关说法正确的是( )
A.e表示分解者利用的能量
B.第二个营养级用于生长和繁殖的能量是100 J/(cm2·a)
C.能量由第二个营养级到第三个营养级的传递效率是20%
D.该生态系统第三个营养级同化的能量是15 J/(cm2·a)
解析：题图为能量流经某生态系统第二个营养级的示意图，其中a表示该营养级摄入的能量，b表示该营养级同化的能量，c表示该营养级用于生长和繁殖的能量，d表示该营养级通过呼吸消耗以热能的形式散失的能量，e表示分解者利用的能量，A正确，B错误；
题图仅表示能量流经第二个营养级的过程，并不能得出第三个营养级的同化量，因此无法计算由第二个营养级到第三个营养级的能量传递效率，C、D错误。
A.e表示分解者利用的能量
B.第二个营养级用于生长和繁殖的能量是100 J/(cm2·a)
C.能量由第二个营养级到第三个营养级的传递效率是20%
D.该生态系统第三个营养级同化的能量是15 J/(cm2·a)
2.(2024·宁波九校高二联考)下图表示生态系统中各营养级能量的类型和去向(d表示该营养级未被利用的能量)。下列叙述正确的是( )
D
生态系统中各营养级的能量类型和去向示意图
A.在食物链中，各营养级获得能量的方式及能量的用途相同
B.图中a1、a2可表示生产者与消费者的呼吸量，且所占比例基本相符
C.生产者到初级消费者的能量传递效率为b1/(a1＋b1＋c1＋d1)×100%
D.消费者从生产者摄取的能量数值可用b1表示，且此部分能量存在于有机物中
解析：在食物链中，各营养级获得能量的方式及能量的用途不完全相同，如生产者是通过光合作用和化能合成作用利用光能或化学能将无机物转变为储存能量的有机物，而消费者是通过捕食获得储存能量的有机物进而经过同化作用得到能量，A错误；
生产者固定的太阳能大部分被呼吸作用消耗，图中a1、a2可表示生产者与消费者的呼吸量，但所占比例不符，B错误；
b1为摄入量，生态系统中生产者到初级消费者的能量传递效率为(a2＋b2＋c2＋d2)÷(a1＋b1＋c1＋d1)×100%，C错误；
消费者从生产者摄取的能量数值(a2＋b2＋c2＋d2＋粪便量)即可用b1表示，且此部分能量存在于有机物中，D正确。
A.在食物链中，各营养级获得能量的方式及能量的用途相同
B.图中a1、a2可表示生产者与消费者的呼吸量，且所占比例基本相符
C.生产者到初级消费者的能量传递效率为b1/(a1＋b1＋c1＋d1)×100%
D.消费者从生产者摄取的能量数值可用b1表示，且此部分能量存在于有机物中
3.(2024·三贤联盟联考)如图是一个处于平衡状态生态系统的能量流动示意图，其中A、B、C、D分别代表不同营养级的生物类群，以下叙述正确的是( )
A
A.B同化的能量要大于B、C、D呼吸消耗的能量之和
B.C的遗体残骸及其产生的粪便都是C流入分解者的能量
C.D现存能量与C现存能量之比就是能量从C传递到D的效率
D.由于流经该生态系统的总能量是一定的，所以B获得的能量越多，留给C、D的能量就越少
解析：B同化的能量有三个去向：呼吸消耗、传给C和传给分解者，由于生态系统处于平衡状态，所以整体上看B同化的能量等于B、C、D的呼吸量加三者传给分解者的能量，所以B的同化量大于三者呼吸消耗的能量，A正确；
C产生的粪便中的能量是B流入分解者的能量，B错误；
能量的传递效率是指相邻两个营养级群体中同化量之比，即下一个营养级中所有生物的同化量与上一个营养级所有生物的同化量之比，故D同化量与C同化量之比就是能量从C传递到D的效率，C错误；
若B获得的能量越多，按照传递效率10%～20%计算，C、D获得的能量相对较多，D错误。
A.B同化的能量要大于B、C、D呼吸消耗的能量之和
B.C的遗体残骸及其产生的粪便都是C流入分解者的能量
C.D现存能量与C现存能量之比就是能量从C传递到D的效率
D.由于流经该生态系统的总能量是一定的，所以B获得的能量越多，留给C、D的能量就越少
4.如图为某鱼塘中能量流动图解部分示意图，①②③④⑤各代表一定的能量值，下列各项中正确的是( )
D
A.在人工饲养的高密度鱼塘中⑤一定大于①
B.图中④包含了次级消费者粪便中的能量
C.在食物链中各个营养级能量输入的方式和形式是完全相同的
D.第三个营养级到第四个营养级的能量传递效率为(③/②)×100%
解析：在人工鱼塘中，人们可通过投放饲料等措施来饲养更多的鱼类，所以⑤可能比①小，A错误；
粪便中的能量属于上个营养级，所以④应包含三级消费者粪便中的能量，B错误；
在食物链中各个营养级能量输入的方式和形式不完全相同，C错误；
能量传递效率＝一个营养级的同化量/上一个营养级的同化量，所以第三个营养级到第四个营养级的能量传递效率为(③/②)×100%，D正确。
A.在人工饲养的高密度鱼塘中⑤一定大于①
B.图中④包含了次级消费者粪便中的能量
C.在食物链中各个营养级能量输入的方式和形式是完全相同的
D.第三个营养级到第四个营养级的能量传递效率为(③/②)×100%
5.下图表示能量流经第二个营养级的情况，有关叙述正确的是( )
A
A.图中粪便量属于生产者经光合作用所固定的太阳能
B.呼吸作用以热能形式散失的能量占同化量的比例较小
C.流入下一个营养级的能量占摄入量的10%左右
D.由图示可知，能量在营养级之间不具有单向流动的特点
解析：由于摄入量＝流入第二个营养级的能量(同化量)＋粪便量，所以图中粪便量属于生产者经光合作用所固定的太阳能，A正确；
呼吸作用以热能形式散失的能量占同化量的比例较大，B错误；
流入下一个营养级的能量占同化量的10%左右，C错误；
由图示可知，能量在营养级之间具有单向流动的特点，D错误。
A.图中粪便量属于生产者经光合作用所固定的太阳能
B.呼吸作用以热能形式散失的能量占同化量的比例较小
C.流入下一个营养级的能量占摄入量的10%左右
D.由图示可知，能量在营养级之间不具有单向流动的特点
题型2 具有人工输入有机物的生态系统中能量传递效率的计算
6.(2024·精诚联盟高二联考)下图是某人工池塘中的能量流动示意图，其中a、b、c表示生物同化的能量，d、e、f表示用于生物生长和繁殖的能量，g、h、i表示呼吸消耗的能量。下列分析正确的是( )
C
A.第三个营养级与第二个营养级之间的能量
传递效率为c/b×100%
B.流经该生态系统的总能量可表示为g＋b＋j，即初级生产量
C.初级消费者同化的能量除图示流向外，还存在部分暂未利用的能量
D.生态系统营养级越多，则流向人类的能量就越少
解析：第三个营养级与第二个营养级之间的能量传递效率为第二个营养级传递给第三个营养级的能量/第二个营养级的同化量＝c/(b＋m)×100%，这里要注意第二个营养级同化的能量包括从上一个营养级同化的能量(b)和有机物输入的能量(m)，A错误；
流经该生态系统的总能量可表示为a＋m，a为生产者固定的能量，为初级生产量，B错误；
初级消费者同化的能量为b＋m，流向途径有呼吸消耗(h)、流向分解者(k)、流向下一营养级(c)，还存在部分暂未利用的能量，C正确；
生态系统营养级越多，则流向人类的能量不一定就越少，如人吃水稻，人为第二个营养级，与生态系统中营养级的多少无关，D错误。
A.第三个营养级与第二个营养级之间的能量
传递效率为c/b×100%
B.流经该生态系统的总能量可表示为g＋b＋j，即初级生产量
C.初级消费者同化的能量除图示流向外，还存在部分暂未利用的能量
D.生态系统营养级越多，则流向人类的能量就越少
7.(2024·七彩阳光联盟)某人工鱼塘中存在如下图所示的能量流动关系，其中字母表示能量(单位kJ)，据图分析错误的是( )
A
A.草鱼和生产者之间的能量传递效率为
c/a×100%
B.d是草鱼用于生长和繁殖的能量
C.草鱼同化的能量c除图示流向外，还存在部分未利用的能量
D.g中含有部分植物通过光合作用固定的能量
解析：草鱼的同化量(c)中一部分是来自有机物输入(饲料)，一部分是植物固定的太阳能a，所以草鱼和生产者之间的能量传递效率小于c/a×100%，A错误。
题型3 能量传递效率的“定值”计算
8.某生态系统中存在右图生物关系，E生物种群含有的总能量为5.8×109 kJ，B生物种群含有的总能量为1.6×108 kJ，则理论上A生物种群含有的总能量是(能量传递效率按20%计算)( )
B
A.4.2×107 kJ B.2.0×108 kJ C.1.0×108 kJ D.2.32×108 kJ
解析：E为第一个营养级，B、C、D均为第二个营养级，三者获得的来自E的总能量为5.8×109×20%＝11.6×108(kJ)，再减去B的能量1.6×108 kJ，C、D含有的能量为1×109 kJ，A既可捕食C，又可捕食D，其获得的总能量为1×109×20%＝2.0×108(kJ)。
9.在右图所示的食物网中，假如猫头鹰的食物有2/5来自兔子，2/5来自鼠，1/5来自蛇，那么猫头鹰若增加20 g体重，最少需要消耗植物(能量传递效率按20%计算)( )
B
A.600 g B.900 g C.1 600 g D.5 600 g
解析：依图中食物关系分析，猫头鹰处于第三、四个营养级。在食物链中，猫头鹰属第三个营养级时，可把此食物链简化为一条，即植物→鼠(兔)→猫头鹰，最少消耗植物20 g×4/5÷20%÷20%＝400(g)。另一食物链“植物→鼠→蛇→猫头鹰”中，猫头鹰属第四个营养级，最少消耗植物20 g×1/5÷20%÷20%÷20%＝500(g)，所以最少需要消耗植物500 g＋400 g＝900(g)。
10.如图表示某生态系统食物网的图解，猫头鹰体重每增加1 kg，至少消耗A约(能量传递效率按20%计算)( )
C
A.100 kg B.44.5 kg C.25 kg D.15 kg
解析：图中共含有三条食物链，而题中所求为至少消耗的A，根据能量流动规律分析可知，食物链越短损耗越少，能量传递效率以20%计算。故食物链A→B→猫头鹰为最短，消耗的A为1÷20%÷20%＝25(kg)。
11.(2024·浙南联盟联考)生态学家对相同环境条件下的退耕造林生境和弃耕农田生境中的林下草本植物的种类和生物量进行了调查分析，发现弃耕生境下草本植物的种类和生物量远大于退耕还林生境。下图表示弃耕生境下能量流经昆虫的部分途径，请分析：
(1)生态恢复一段时间后，生态学家应采用________法调查某双子叶植物的种群密度，为减少误差，调查时要注意______________________________________
____________________________________________________________________
(写出两点)。
样方
样方的大小、样方数量、随机取样、取各样方平均数(任意两点，答案合理即可)
(2)若忽略演替中人为因素的影响，同一地区两种生境最终达到的稳定平衡阶段的群落类型________(填“相同”或“不同”)，原因是_____________________
____________________________________________________________________。
(3)图中B表示____________________________________的能量。除了图中所示，第二个营养级同化的能量还有一部分的流向是____________________________________________________________________。
相同
顶极群落类型取决于
该地平均温度和年降雨量
昆虫用于生长和繁殖(净次级生产量)
通过呼吸作用以热能形式散失
(4)两种生境下形成的森林群落中，_________________(填“退耕造林生境”或“弃耕农田生境”)下形成的森林群落初级生产量更高，原因是
____________________________________________________________________。
弃耕农田生境
垂直分层(垂直结构)明显，对光能利用率高
解析：(1)一般植物和个体小、活动能力小的动物以及虫卵等种群密度的调查方式常用的是样方法。因此调查某双子叶植物的种群密度常采用样方法。为减少误差，调查时要注意样方的大小、样方数量、随机取样、取各样方平均数。
(2)顶极群落类型取决于该地平均温度和年降雨量，所以同一地区两种生境下最终达到的稳定平衡阶段的群落类型应该是相同的。
(3)摄入量包括粪便量和同化量，同化量又包括呼吸作用以热能形式散失的能量和用于生长和繁殖的能量，生长和繁殖的能量又分为流向下一个营养级的能量和被分解者利用的能量，因此图中A表示昆虫的同化量，B表示昆虫用于生长和繁殖的能量。同化的能量除用于生长和繁殖外，还有一部分通过呼吸作用以热能形式散失。
(4)弃耕农田生境下森林垂直分层明显，对光能利用率高，能合成更多有机物，初级生产量更高。
12.(2024·诸暨期末)某城市河流由于生活污水和工业废水的排入，水质逐渐恶化。经过治理后，河水又恢复了清澈。图1表示该河流的能量金字塔(甲、乙、丙为3种鱼，丁为1种水鸟，甲不摄食藻类，箭头指示能量流动方向)，图2表示部分能量流动关系(图中数字表示同化的能量)。请回答下列问题：
(1)图1所示食物网中，次级消费者是________，丁与丙之间的种间关系为________________，图中可能遗漏的一条能量流动渠道是____________________________________________________________________。
丙和丁
捕食和竞争
水草→甲→丁
(2)据图1分析，图2中除已经标出的能量去向和暂时未利用的能量之外，乙的能量去向还有________________________________________________________。
结合图2分析，图1所示食物网中第一个营养级到第二个营养级的能量传递效率________(填“大于”“小于”或“等于”)7.6%。
传递给丙、通过自身呼吸作用以热能形式散失
大于
(3)经检测，水体中还存在某种可被生物富集的农药，推测此农药含量最高的物种是________。
丁
解析：(1)图1中丙、丁都可以作为第三个营养级即次级消费者。丁捕食丙，且丙、丁都捕食乙，所以丁与丙之间的种间关系是捕食和竞争。根据题中信息可知，甲不摄食藻类，水草是第一个营养级，甲是第二个营养级，丁是第三、第四个营养级，甲和丁未体现出食物联系，所以还可能有的一条食物链是水草→甲→丁。
(2)图1中乙可以被丙和丁捕食，所以乙的能量去向除了流向分解者和丁之外，还可以传递给丙以及通过自身呼吸作用以热能形式散失。根据图2可知，第一个营养级到乙的能量传递效率是1 900/25 000×100%＝7.6%，但是因为第二个营养级包括甲和乙，再加上甲的能量，第一个营养级到第二个营养级的能量传递效率大于7.6%。
(3)农药不易被分解，营养级级别越高的生物体内积累的农药越多，因此体内农药含量最高的物种是丁。
