資源簡介

能量流動的相關計算
易錯歸因
不能全面正確理解每一營養級能量的來源和去路；不能根據題干文字或圖表信息正確分析能量流動過程并進行相關計算等。
典型易錯題
例1（2022·山東·煙臺市教育科學研究院二模）某草原生態系統的食物網結構如下圖，下列說法正確的是（ ）
A．圖中屬于次級消費者的生物有3種
B．該草原生態系統的組成成分由非生物的物質和能量及圖中生物構成
C．能量傳遞效率按20%計算，若蛇取食鼠的比例由1/4調整到3/4，則蛇體重增加1kg，能為人多提供羊10kg
D．生態系統中的物質、能量和信息沿著食物鏈和食物網循環流動
【答案】C
【解析】圖中食物網只有生產者和消費者，其中生產者屬于第一營養級，而蛇和鷹均占有多個營養級。圖中屬于次級消費者的生物有鼠、人和青蛙，但鼠有多種，A錯誤；該草原生態系統的組成成分由非生物的物質和能量、分解者及圖中生物構成，B錯誤；能量傳遞效率按20%計算，若蛇取食鼠的比例為1/4時，蛇體重增加1kg，消耗鼠1.25kg，鼠消耗草6.25kg；消耗青蛙3.75kg，青蛙消耗昆蟲18.75kg，昆蟲消耗草93.75 kg，故蛇體重增加1kg，需消耗6.25+93.75=100kg。調整取食鼠的比例為3/4時，蛇體重增加1kg，消耗鼠3.75kg，鼠消耗草18.75kg；消耗青蛙1.25kg，青蛙消耗昆蟲6.25kg，昆蟲消耗草31.25kg，故蛇體重增加1kg，需消耗18.75+31.25=50kg,。節省草100 50=50kg。該草流向羊可增重50×20%=10kg，C正確；生態系統中的物質沿著食物鏈和食物網循環流動，能量不能循環，信息傳遞可在生物間、生物與無機環境間雙向傳遞，D錯誤。故選C。
例2（2022·浙江溫州·模擬預測）下圖是某湖泊生態系統能量流動的情況，字母表示相應的能量值。據圖分析，下列相關敘述正確的是（ ）
A．甲表示各個營養級用于生長、繁殖的能量
B．流入該生態系統的總能量為a1+b1+c1+d1
C．植食性魚類到肉食性魚類的能量傳遞效率為 ×100%
D．為獲得最大捕魚量，應讓捕撈的兩種魚類都保持最大自然增長率
【答案】B
【解析】生態系統的能量流動：生物系統中能量的輸入、傳遞、轉化和散失的過程，輸入生態系統總能量是生產者固定的太陽能，傳遞沿食物鏈、食物網，散失通過呼吸作用以熱能形式散失的。每一營養級能量的去路：①流向下一營養級（最高營養級除外）；②自身呼吸消耗；③分解者分解利用；④未被利用。特點：單向的、逐級遞減的。能量傳遞效率：10%～20%。圖中a表示分解者利用，b表示呼吸消耗，c表示流向下一營養級，d表示未被利用，甲表示各營養級未被利用的總和，A錯誤；流入生態系統的總能量是生產者固定的太陽能，數值上為a1+b1+c1+d1，B正確；植食性魚類從上一營養級同化的能量為c1，肉食性魚類從上一營養級同化的能量為c2，兩營養級間能量傳遞效率為（c1/c2）×100%，C錯誤；為獲得最大捕魚量，應讓捕撈的兩種魚類都保持最大自然增長速率，應使魚的種群數量保持在K/2水平，以便持續地獲得最大捕魚量，D錯誤。故選B。
解題技巧
1．分析每一營養級的能量來源和去路
（1）能量來源
生產者的能量主要來自太陽能
消費者的能量來自上一營養級同化的能量
（2）能量去向
流入某一營養級（最高營養級除外）的能量可存在如下去向：①自身呼吸消耗；②流入下一營養級；③被分解者利用；④未被利用。
2．能量流動模型（以能量流經第二營養級為例）
（1）消費者攝入的能量（a）=消費者同化的能量（b）+糞便中的能量（c）糞便中的能量不屬于該營養級同化的能量，應為上一個營養級同化的能量。
（2）消費者同化的能量（b）=呼吸消耗的能量（d）+用于生長發育和繁殖的能量（e）。
（3）用于生長發育和繁殖的能量（e）=分解者利用的能量+下一營養級同化的能量＋未被利用的能量（特殊情況需要考慮）。
3．能量傳遞的相關計算
（1）能量傳遞效率的相關“最值”計算
①相鄰兩營養級之間的能量傳遞效率計算公式：
能量傳遞效率=×100%
②求最高營養級獲得能量的“最大值”或“最小值”
a、在一條食物鏈中，若生產者（第一營養級）能量為100%，那么第二營養級所能獲得的能量最多為20%，最少為10%；第三營養級所獲得的能量最多為20%×20% =4%，最少為10%×10%=1%；第n營養級獲得的能量最多為（20%）n-1，最少為（10%）n-1。
b、在多條食物鏈中，最高營養級從不同渠道得到的能量比不定，已知較低營養級生物的能量，求較高營養級生物獲得的能量：
知低營養級求高營養級
獲得（需要）能量最多 選最短食物鏈，按×20%計算
獲得（需要）能量最少 選最長食物鏈，按×10%計算
c、在多條食物鏈中，若已知較高營養級生物的能量，且從不同渠道得到的能量比例不確定，求所需較低營養級生物的能量：
知高營養級求低營養級
獲得（需要）能量最多 選最長食物鏈，按÷10%計算
獲得（需要）能量最少 選最短食物鏈，按÷20%計算
（2）能量傳遞效率的有關“定值”計算
①已確定營養級間能量傳遞效率的，不能按“最值”法計算，而需按具體數值計算。例如，在食物鏈A→B→C→D中，能量傳遞效率分別為a%、b%、c%，若A同化的能量為M，則D獲得的能量為M×a%×b%×c%。
②如果在食物網中，某一營養級同時從上一營養級的多種生物中按一定比例獲得能量，則按照各單獨的食物鏈進行計算后合并。
（3）巧用拼圖法解決能量流動計算問題
輸入第一營養級的能量（W1），即生產者的同化量被分為兩部分：一部分在生產者的呼吸作用中以熱能的形式散失（A1），一部分則用于生產者的生長發育和繁殖（B1+C1+D1）。而后一部分能量中，包括儲存在植物體內的B1、流向分解者的C1、流向下一營養級的D1，如圖所示：
①流經整個生態系統的總能量是生產者固定的總能量，即W1。將圖中第三營養級同化的總能量D2“拼回”第二營養級，與A2、B2、C2。加起來剛好等于D1，即第二營養級同化的總能量；再將D1“拼回”第一營養級，與A1、B1、C1加起來剛好等于生產者固定的總能量W1?？梢姡谝粋€生態系統中，所有生物的能量都來自W1。
②能量傳遞效率不會是100%。從圖中可以看出，第一營養級與第二營養級之間的能量傳遞效率等于D1/W1×100%。
同類題練習
1．（2022·山東·臨沭第一中學模擬預測）為保護Y及其棲息地，國家在其棲息地建立了自然保護區。對該自然保護區鳥類豐富度的調查結果顯示，主要在森林中生活的鳥類物種數遠多于主要在灌木林和草叢中生活的鳥類物種數。某灌木林的食物網簡圖如圖所示（已知D的同化量為e；Y的攝入量，呼吸散失量、用于自身生長、發育和繁殖的能量和流向分解者的能量分別為a，b、c、d）。
下列敘述錯誤的是（ ）
A．該自然保護區需要來自系統外的能量補充
B．森林中植物的垂直結構比灌木林和草叢更為復雜
C．第三營養級和第四營養級之間能量的傳遞效率為e/（a d）
D．若因某種原因B大量遷走，Y的營養級沒有發生變化
2．（2022·山東濟南·一模）在生態系統中，能量流動和物質循環是緊密地結合在一起同時進行的，它們把各個組分有機地聯結成為一個整體，從而維持了生態系統的持續存在。下圖表示某海域能量流動簡圖，A、B、C、D表示生態系統的組成成分。下列敘述正確的是（ ）
A．圖中A是生產者，流入該生態系統的總能量為7.5×106J/（m2·a）
B．圖中B、C、D是消費者，加快了物質循環和能量流動
C．能量在第一營養級和第二營養級之間的傳遞效率為20%
D．A營養級用于生長、發育，繁殖的能量為5.6×106J/（m2·a）
3．（2022·江蘇·模擬預測）下表是某湖泊生態系統中甲～己各個種群能量數值（單位：102kJ／㎡·a），且每個種群只處于一個營養級，己為分解者。下列敘述正確的是（ ）
甲 乙 丙 丁 戊 己
種群儲存的能量 66.2 2.1 408.5 0.8 1.9 21.1
呼吸作用消耗的能量 84.6 9.7 554.3 1.6 9.5 211.0
A．丙屬于生產者，己位于第二營養級
B．乙與戊的種間關系為捕食和競爭
C．第二營養級到第三營養級能量的傳遞效率約為15％
D．若湖泊受到重度污染，可能通過物理沉降、化學分解等很快消除
4．（2022·山東·煙臺市教育科學研究院一模）為了盡快恢復遭受外來物種入侵破壞后的某生態系統，人們向該生態系統的植食性動物、肉食性動物分別補償輸入了2.3×103 kJ、3.7×103 kJ的能量。該生態系統中各營養級能量流動如下表（單位：×103 kJ）。下列說法錯誤的是（ ）
食物鏈 植物 植食性動物 肉食性動物
同化量 579 X Y
呼吸作用散失 133 37.6 8.7
未被利用 328 41.3 9.1
分解者分解 19 5.4 2.9
A．植物用于生長、發育和繁殖的能量為446×103 kJ
B．由植食性動物流入分解者的能量包括植食性動物尸體殘骸和肉食性動物糞便中的能量
C．第二營養級到第三營養級的能量傳遞效率約為17.17%
D．各營養級同化量都存在的去向是呼吸作用散失、分解者分解及未被利用
5．（2022·云南·昆明一中模擬預測）如圖是某人工魚塘生態系統的能量流動過程圖解，數字表示能量值[單位為103 kJ/（m2·y）]。下列相關敘述錯誤的是（ ）
A．肉食性動物同化的總能量為7.5×103 kJ/（m2·y）
B．植食性動物與肉食性動物的能量傳遞效率約為15.6%
C．圖中“輸出”的能量是指各營養級在呼吸作用中以熱能形式散失的能量
D．流經該魚塘生態系統的總能量不只是生產者固定的全部太陽能
6．（2022·山東·模擬預測）生態學家研究了某草原生態系統的能量流動情況，其局部能量流動情況如圖所示，字母代表能量。下列分析正確的是（ ）
A．未利用量就是指未被自身呼吸作用消耗、也未被分解者利用的能量
B．第一、第二營養級間的能量傳遞效率為C1/（A1 B1）×100%
C．生產者用于生長發育和繁殖等生命活動的能量是C1+D1+E1
D．E2屬于第一營養級流向分解者的能量，D2表示未被利用的能量
7．（2022·江蘇省木瀆高級中學模擬預測）下圖為華北地區某果園生態系統的部分食物網及其中一條食物鏈上的能量流動關系，其中字母表示能量數值。相關分析正確的是（ ）
A．圖中屬于第三營養級的生物只有黃雀和瓢蟲
B．蚜蟲用于生長、發育和繁殖的能量為（a b c）
C．蚜蟲糞便中的能量通過e途徑被分解者利用
D．d中的部分能量將來可能轉變為瓢蟲的同化量
8．（2022·天津河西·一模）下圖為某人工林的能量流動圖解，其中N1～N7表示能量值。下列敘述正確的是（ ）
A．N1與N4的能量之和可以代表流入該生態系統的總能量
B．圖示中N4和N5分別表示第一、二營養級流向蚯蚓的能量
C．第一、二營養級間的能量傳遞效率為（N2 N5）/N1×100%
D．N3代表的能量值與初級消費者從上一營養級同化的能量相等
9．（2022·山西·太原五中二模）下表是某生態系統能量流動情況的調查結果，表中甲、乙、丙、丁、戊分別代表構成各營養級的不同種群[表中數據單位：l02 kJ/（m2·年）]。請據表回答下列問題：
種群 同化固定的能量 體內貯存的能量 呼吸消耗的能量
甲 16.74 4.54 12.2
乙 70 15.8 54.2
丙 930 229 701
丁 69.5 20 49.5
戊 1.674 0.4 1.274
（1）該生態系統的基石是上表種群中的______________，若該生態系統的面積為l04 m2，那么一年中流經該生態系統的總能量是____________kJ。由于某種原因使物種乙滅絕了，但生態系統各營養級間的能量傳遞效率并未發生改變，則最終戊的數量會__________，該生態系統的抵抗力穩定性會____________________。
（2）在甲、乙、丙、丁、戊所構成的營養結構中，第一營養級和第二營養級之間的能量傳遞效率為________，假如戊種群有機物的總質量為180kg，那么丙種群有機物的總質量應有____________kg才能維持該生態系統的相對穩定。
10．（2022·山東濰坊·二模）某研究機構定量分析了一個以團頭魴為養殖對象的池塘生態系統，得到了食物矩陣圖1和能量流動示意圖2，其中圖1數據表示捕食概率，圖2數據是3個月內該池塘中的各種能量值（單位是t/km2）。
（1）據圖1分析，浮游動物2在人工池塘中屬于第 _____________營養級；浮游動物在該池塘中起著承上啟下的作用，請從能量流動的角度進行解釋__________________________
_____________________________________________________________________________。
（2）流經該生態系統的總能量是 ____________________________________________；第三營養級到第四營養級的能量傳遞效率是_______（保留小數點后1位）。
（3）構建池塘生態系統時應遵循生態工程原理，如根據自生原理要選擇多種適宜淡水池塘的品種，混養時需要考慮這些品種的_______________________（答出兩條），通過合理設計使池塘物種間進行自組織；構建人工系統要盡量提高物種多樣性的原因是_____________________________________________________________________________。
同類題練習參考答案
1．C 【解析】垂直結構是指生物在垂直方向上，群落具明顯分層現象，植物與光照強度密切相關。同化的能量=攝入的能量 糞便中的能量，同化的能量分配為：呼吸作用散失和以有機物形式貯存并用于生長發育和繁殖，用于生長發育和繁殖的能量可流入下一營養級和流入分解者體內。任何生態系統都需要得到來自系統外的能量補充，以便維持生態系統的正常功能，A正確；森林中植物的垂直結構比灌木林和草叢更為復雜，這種結構可以提高群落利用陽光等資源的能力，B正確；同化量=呼吸散失量+用于自身生長、發育和繁殖的能量，故第三營養級和第四營養級之間能量的傳遞效率為e/（b+c），C錯誤；B和C都處于第二營養級，若因某種原因B大量遷走，Y依然處于第四營養級，Y營養級沒有發生變化，D正確。故選C。
2．A 【解析】據圖分析，A表示生產者，B表示分解者，C表示次級消費者，D表示初級消費者。由圖可知，流經該生態系統的總能量是生產者固定的太陽能，A為生產者，其固定的太陽能為7.5×106J/（m2·a），A正確；C、D為消費者，消費者可以加速生態系統的物質循環，B錯誤；由圖可知，B為分解者，D為初級消費者，其能量來源除A（生產者）以外還來自于B，因此第一營養級與第二營養級之間的傳遞效率低于20%，C錯誤；A為生產者，生產者用于生長、發育，繁殖的能量為固定的總能量-其呼吸消耗的能量，其呼吸消耗的能量題目中未給出，無法計算，D錯誤。故選A。
3．C 【解析】同化的能量=儲存的能量+呼吸消耗，所以甲同化的能量=（66.2+84.6）×102 kJ／m2·a =150.8×102 kJ／m2·a，乙同化的能量=11.8×102 kJ／m2·a，丙同化的能量=962.8×102 kJ／m2·a，丁同化的能量=2.4×102 kJ／m2·a，戊同化的能量=11.4×102 kJ／m2·a，所以食物鏈是丙→甲→乙→丁和丙→甲→戊→丁。已為分解者，不屬于捕食鏈中的營養級，A錯誤；根據分析中的食物網，乙和戊只有競爭，沒有捕食關系，B錯誤；第三營養級是乙和戊，同化的能量為11.4+11.8=23.2×102 kJ／m2·a，第二營養級是甲，同化的能量是150.8×102 kJ／m2·a，所以第二營養級到第三營養級能量的傳遞效率為（23.2×102） ／（150.8×102 ）×100%≈15%，C正確；若湖泊受到重度污染，超過生態系統的自我調節能力，則可能該生態系統會崩潰，不會恢復，D錯誤。故選C。
4．C 【解析】輸入某一營養級的能量，一部分在呼吸作用中以熱能的形式散失了，一部分則用于生長、發育和繁殖（這部分能量又可以分為流入下一營養級、流向分解者、暫時未利用）。植物的同化量一部分在呼吸作用中以熱能的形式散失了，一部分則用于生長、發育和繁殖，因此等于（579 133）×103kJ=446×103 kJ，A正確；分解者分解糞便和動植物的遺體殘骸，因此由植食性動物流入分解者的能量包括植食性動物尸體殘骸和肉食性動物糞便中的能量，B正確；第二營養級到第三營養級的能量傳遞效率等于第三營養級的同化量除以第二營養級的同化量，分析上表中的數據，初級消費者同化量為X=（579 133 328 19）×103kJ=99×103 kJ，再加上人們向生態系統植食性動物補償的2.3×103 kJ，初級消費者同化量總共為101.3×103 kJ。次級消費者同化量為Y=（101.3 37.6 41.3 5.4）×103 kJ=17×103 kJ，第二營養級到第三營養級的能量傳遞效率約為17/101.3×100%=16.8%，C錯誤；某一營養級的同化量，一部分在呼吸作用中以熱能的形式散失了，一部分則用于生長、發育和繁殖（這部分能量又可以分為流入下一營養級、流向分解者、暫時未利用），D正確；故選C。
5．C 【解析】消費者同化能量=呼吸消耗+分解者分解利用+下一營養級同化+未被利用。肉食性動物從植物同化的能量為（0.05+0.25+2.1+5.1 5）×103 kJ/（m2·y）=2.5×103 kJ/（m2·y），人工輸入了5×103 kJ/（m2·y），共計7.5×103 kJ/（m2·y），A正確；肉食性動物從植物同化的能量為（0.05+0.25+2.1+5.1 5）×103 kJ/（m2·y），=2.5×103 kJ/（m2·y），植食性動物同化的能量為（0.05+0.25+2.1+5.1 5+4+9+0.5）×103 kJ/（m2·y），=16×103 kJ/（m2·y），所以由第二營養級到第三營養級的能量傳遞效率為2.5÷16×100%=15.6%，B正確；圖中“輸出”的能量是指各營養級儲存在有機物中的能量，C錯誤；流經該魚塘生態系統的總能量不只是生產者固定的全部太陽能，還包括人工輸入的，D正確。故選C。
6．C 【解析】生產者通過光合作用固定的總能量是流入生態系統的總能量，如圖中的A1，這部分能量可以被呼吸消耗以熱能形式釋放（B1），也可以用于自身生長發育繁殖（A1 B1）。用于自身生長發育繁殖的能量，一部分流入下一營養級（C1），一部分流入分解者（E1），一部分暫未利用（D1）。結合圖示可知，未利用的能量是指除去呼吸消耗、流向分解者和流向下一營養級后，剩下的能量，A錯誤；第一、第二營養級間的能量傳遞效率為C1/A1×100%，B錯誤；生產者用于生長發育和繁殖等生命活動的能量是A1 B1=C1+D1+E1，C正確；E2是第二營養級的能量，屬于第二營養級流向分解者的能量，D2表示未被利用的能量，D錯誤。
故選C。
7．D 【解析】在生態系統內，能量流動與碳循環是緊密聯系在一起的。圖中屬于第三營養級的生物有黃雀、螳螂和瓢蟲，A錯誤；用于生長、發育和繁殖的能量等于同化量-呼吸消耗的能量，因此蚜蟲用于生長、發育和繁殖的能量為a b，B錯誤；蚜蟲糞便中的能量沒有流入蚜蟲體內，屬于上一營養級的能量，而e屬于蚜蟲的能量，C錯誤；d為未被利用的能量，還有可能被瓢蟲利用，d中的部分能量將來可能轉變為瓢蟲的同化量，D正確。故選D。
8．C 【解析】分析題圖：圖為某人工林的能量流動圖解，攝入量=同化量+糞便量，同化量=呼吸消耗能量+自身生長發育和繁殖的能量，因此圖中N3表示初級消費者自身生長發育和繁殖的能量。N1為生產者同化的能量，可以代表流入該生態系統的總能量，A錯誤；由于初級消費者糞便中的能量是其未同化的能量，仍屬于上一個營養級，因此N4和N5都表示第一營養級流向蚯蚓的能量，B錯誤；第一營養級（生產者）的同化量為N1，第二營養級（初級消費者）的同化量為N3+N7=N2 N5，第一、二營養級間的能量傳遞效率為第二營養級的同化量與第一營養級的同化量的比值，即（N2 N5）/N1×100%，C正確；攝入量=同化量 糞便量，故N2 N5或N3+ N7表示初級消費者從上一營養級同化的能量，D錯誤。故選C。
9．（1）丙 9.3×108 kJ 基本不變 降低
（2）15% 105
【解析】分析表格：表中是某生態系統能量流動情況的調查結果，甲、乙、丙、丁、戊分別代表不同的營養級。由于能量在流動的過程中單向流動、逐級遞減，因此，丙是生產者，乙、丁是初級消費者，甲是次級消費者，戊是三級消費者。
（1）在生態系統中，生產者通過光合作用，把太陽能固定在有機物中（或制造有機物)，將太陽能變成化學能從而被生物利用，故該生態系統的基石是上表種群中的丙生產者；分析表格可知，生產者固定的能量為930l02kJ/（m2·年），故若該生態系統的面積為l04 m2，那么一年中流經該生態系統的總能量是9.3×108kJ。當某種原因導致乙滅絕了，甲可通過捕食丁獲得能量，戊的數量短期內仍能保持相對穩定，數量基本不變。乙滅絕了，該生態系統的物種組成減少，自我調節能力減弱，生態系統的抵抗力穩定性降低。
（2）根據上述分析可知，丙是第一營養級，乙、丁是第二營養級，故第一營養級和第二營養級之間的能量傳遞效率為（70+69.5）×100%÷930=15%。同理依次可以算的第二營養級到第三營養級的傳遞效率是12%，第三營養級到第四營養級的傳遞效率是10%。要維持該生態系統的相對穩定，丙種群有機物的總質量應有=180÷10%÷12%÷15%=100000=105kJ。
10．（1）二、三、四 一方面通過攝食將浮游植物、底泥和碎屑、飼料中的能量部分同化到自己體內，另一方面由于被團頭魴捕食又能將能量傳遞到團頭魴體內
（2）浮游植物固定的太陽能和飼料有機物中的化學能 6.4%
（3）生態位、種間關系 有助于生態系統維持自生能力（即便某個種群消亡，其他種群也能彌補上來）
【解析】根據圖1可以繪制食物網如下：
（1）結合分析的食物網可知，浮游動物2，即橈足類，在人工池塘中屬于第二、第三、第四營養級；浮游動物食性較廣，一方面通過攝食將浮游植物、底泥和碎屑、飼料中的能量部分同化到自己體內，另一方面由于被團頭魴捕食又能將能量傳遞到團頭魴體內，所以在該池塘中起承上啟下的作用。
（2）由圖1信息可知，流經該生態系統的總能量是浮游植物固定的太陽能和飼料有機物中的化學能。根據圖2，第三營養級的同化量X=90.13+557.97+756.2=1404.3 t/km2，第三營養級傳遞給第四營養級的同化量為90.13 t/km2，第三營養級到第四營養級的能量傳遞效率是90.13÷1404.3×100%≈6.4%。
（3）在選擇不同生物混養時，要考慮這些品種的生態位、種間關系，還要考慮不同物種的數量等，通過合理設計使池塘物種間進行自組織；營養結構越復雜，生態系統穩定性越高，因此構建人工系統要盡量提高物種多樣性，這有助于生態系統維持自生能力（即便某個種群消亡，其他種群也能彌補上來）。
答案第1頁，共2頁
13 / 13

展開更多......

收起↑