資源簡介

(共31張PPT)
素能提升課　能量流動的相關計算
第3章　生態系統及其穩定性
提升點1　能量傳遞效率的相關“最值計算”
01
提升點2　能量傳遞效率的有關“定值”計算
02
　提升點3　具有人為能量輸入的能量傳遞效率計算
03
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淺仰芹
我仰
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團結守紀勤學春　能量傳遞效率的相關“最值計算”
在解決有關能量流動的計算時，首先要確定相關的食物鏈，然后注意題目中的“最多”“最少”“至多”“至少”等詞語，從而確定是使用10%或20%來解決相關問題。
1．設食物鏈為A→B→C→D，分情況討論
實現 問題思路求解 計算過程
D營養級凈增重(M) 至少需要A營養級的量(X) X×20%×20%×20%＝M
D營養級凈增重(M) 最多需要A營養級的量(X) X×10%×10%×10%＝M
A營養級的能量(N) D營養級最多增重的量(X) N×20%×20%×20%＝X
D營養級至少增重的量(X) N×10%×10%×10%＝X
提醒 “最多”“至少”與“10%”“20%”的對應關系
2．在食物網中分析時，確定生物量變化的“最多”或“最少”時，具體規律總結如下
(1)
(2)
1．某池塘生態系統的一條食物鏈：浮游植物→浮游動物→魚→水鳥。假如水鳥只依靠魚來增加體重，那么水鳥每增加1 kg體重，至少需要該生態系統內浮游植物的量為(　　)
A．50 kg　 　　　　 B．125 kg
C．625 kg D．1 000 kg
B　[據題意可知，能量由浮游植物到水鳥經過了三次傳遞，按最高的能量傳遞效率可使該過程消耗的浮游植物最少，即1/(20%)3＝125 (kg)。]
2．根據圖示的食物網，若黃雀的全部同化量來自兩種動物，蟬和螳螂各占一半，則當綠色植物增加G千克時，黃雀增加體重最多是(　　)
A．G/75千克 B．3G/125千克
C．6G/125千克 D．G/550千克
A　[根據生態系統能量流動的最高傳遞效率20%，設黃雀增加體重X千克，則根據題意可列出計算式：X/2÷20%÷20%＋X/2÷20%÷20%÷20%＝G，X＝G/75千克。]
3．有一食物網如圖所示。如果能量傳遞效率為10%，各條食物鏈傳遞到庚的能量相等，則庚同化1 kJ的能量，丙最少需同化的能量為(　　)
A．550 kJ B．500 kJ
C．400 kJ D．100 kJ
A　[經丙→丁→己→庚傳遞到庚的能量為0.5 kJ，則需要丙0.5÷(10%)3＝500(kJ)，經丙→戊→庚傳遞到庚的能量為0.5 kJ，則需要丙0.5÷(10%)2＝50(kJ)，即丙最少需同化500＋50＝550(kJ)的能量。]
4．如圖所示為某生態系統中的食物網示意圖，若E同化的總能量為5.8×109 kJ，B同化的總能量為1.6×108 kJ，則理論上A同化的能量最多為(　　)
A．4.2×107 kJ B．2.0×108 kJ
C．1.0×108 kJ D．2.3×108 kJ
B　[E為第一營養級，B、C、D均為第二營養級，三者獲得的來自E的總能量最多為5.8×109×20%＝11.6×108(kJ)，再減去B同化的總能量1.6×108 kJ，C、D同化的能量為1.0×109 kJ，A既可捕食C，又可捕食D，其同化的能量最多為1.0×109×20%＝2.0×108(kJ)。]
5．如圖表示某生態系統食物網的圖解，貓頭鷹體重每增加1 kg，至少消耗A約(　　)
A．100 kg B．44.5 kg
C．25 kg D．15 kg
C　[求生產者的最少消耗量，應以最短食物鏈(A→B→貓頭鷹)，最高能量傳遞效率(20%)來計算，求得至少消耗A約25 kg。]
6．如圖食物網中，貓頭鷹的食物有2/5來自兔，2/5來自鼠，1/5來自蛇，則貓頭鷹的體重若增加20 g，至少需要消耗植物的重量為(　　)
A．600 g B．900 g
C．1 600 g D．5 600 g
B　[已知高營養級求至少需要低營養級的能量時，需按照最大傳遞效率進行計算，即20×2/5÷20%÷20%＋20×2/5÷20%÷20%＋20×1/5÷20%÷20%÷20%＝900(g)。]
　能量傳遞效率的有關“定值”計算
1．同一條食物鏈不同環節間能量傳遞效率不同時，相關問題解決思路：
設在食物鏈A→B→C→D中，各營養級間的傳遞效率分別為a%、b%、c%，若現有A營養級生物的總質量為M，能使D營養級生物增重多少？
列式計算：M·a%·b%·c%＝X
此時不再涉及“最多”“至少”的問題。
2．如果是在食物網中，同一生物同時從上一營養級多種生物獲得能量，且各途徑所獲得的能量不等，則按照各自單獨的食物鏈進行計算后合并。
7．某生態系統中存在如圖所示的食物網，如將C的食物比例由A∶B＝1∶1調整為2∶1，能量傳遞效率按10%計算，該生態系統能承載C的數量是原來的(　　)
A．1.375倍　　　　 B．1.875倍
C．1.273倍 D．0.575倍
A　[由于生產者沒有改變，所以流向該生態系統的總能量沒有變化，設C原來的能量為a，則需要A提供的能量為1/2 a÷10%÷10%＋1/2 a÷10%＝55 a；改變食物比例后的C的能量設為b，則需要A提供的能量為2/3 b÷10%＋1/3 b÷10%÷10%＝40 b。根據題意可知：55 a＝40 b，即b/a＝1.375。]
8．如圖所示的食物網中，戊的食物有1/2來自乙，1/4來自丙，1/4來自丁，且能量從生產者到消費者的傳遞效率為10%，從消費者到消費者的能量傳遞效率為20%。若戊體重增加20 g，需要消耗植物(　　)
A．1 125 g B．1 600 g
C．2 000 g D．6 500 g
C　[甲為生產者，戊所在食物鏈共有以下三條：①甲→乙→戊，戊增加20 g×1/2＝10 g，需要乙10 g×5＝50 g，需要甲50 g×10＝500 g；②甲→丙→戊，戊增加20 g×1/4＝5 g，需要丙5 g×5＝25 g，需要甲25 g×10＝250 g；③甲→丙→丁→戊，戊增加20 g×1/4＝5 g，需要丁5 g×5＝25 g，需要丙25 g×5＝125 g，需要甲125 g×10＝1 250 g，故共需要甲500 g＋250 g＋1 250 g＝2 000 g。]
　具有人為能量輸入的能量傳遞效率計算
人為輸入到某一營養級的能量是該營養級同化量的一部分，但卻不是從上一營養級流入的能量。如求第二營養級至第三營養級傳遞效率時，應為第三營養級從第二營養級同化的能量(不包括人工輸入到第三營養級的能量)/第二營養級的同化量(包括人工輸入到第二營養級的能量)×100%。
9．如圖是某人工魚塘生態系統能量流動過程中部分環節涉及的能量值[單位為103 kJ/(m2·a)]，下列說法錯誤的是(　　)
A．圖中A代表的生理過程是呼吸作用
B．第二營養級到第三營養級的能量傳遞效率約為15.6%
C．該生態系統中生產者固定的總能量是9.6×104 kJ/(m2·a)
D．捕食關系一般不可逆轉，所以能量流動具有單向性
C　[每一營養級的能量去向包括流向下一營養級(最高營養級除外)、被分解者分解和呼吸作用中以熱能形式散失及未利用的能量四個途徑。因此，圖中A代表的是各種生物的呼吸作用。肉食性動物從植食性動物獲得的且同化的能量＝(5.1＋2.1＋0.25＋0.05－5)×103＝2.5×103[kJ/(m2·a)]，植食性動物的同化量＝(2.5＋4＋9＋0.5)×103＝16×103[kJ/m2·a]，傳遞效率＝2.5/16×100%＝15.625%。該生態系統中能量的來源有兩個，生產者固定的能量和有機物輸入的能量，生產者固定的能量＝(3＋70＋23)×103[kJ/(m2·a)]＋流入植食性動物的能量。食物鏈是以食物關系形成的聯系，捕食關系的單向性決定了能量流動的單向性。]
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