高考生物复习江苏补上一课6 能量流动模型解读及相关计算.docx

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高考生物复习江苏补上一课6能量流动模型解读及相关计算

高考常考,重点强化,思维建模,跨越障碍,全取高考拉分题

1.不同营养级能量流动示意图

2.构建能量流动模型（表示方法）

方法一:

说明:

两个等量关系:

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）

方法二:

说明:

三个去向（不定时分析）:

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（最高营养级除外）

方法三（拼图法）:

说明:

四个去向（定时分析）:

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）（最高营养级除外）

【典例】如图是生态系统的能量流动图解,N1～N6表示能量数值.请回答下列有关问题:

（1）流经该生态系统的总能量为　　　　（用N1～N6中的字母表示）.

（2）由初级消费者传递给蜣螂的能量为　　　　.

（3）图中N3表示_____________________________________________________.

（4）能量由生产者传递给初级消费者的传递效率为　　　　　　　　.（用N1～N6中的字母表示）.

（5）生态系统具有自我调节能力的基础是　　　　.若要提高生态系统的抵抗力稳定性,一般可采取的措施为_______________________________________.

审题指导

答案　

（1）N2　

（2）0　（3）生产者用于生长、发育和繁殖的能量　（4）N5/N2×100%　（5）负反馈调节　增加各营养级的生物种类

（1）最高营养级能量去路只有3个方面,少了“传递给下一营养级”这一去路.

（2）分解者分解作用的实质仍然是呼吸作用.

（3）流经各营养级的能量:

对生产者而言强调关键词“固定”而不能说“照射”,对各级消费者而言强调关键词“同化”而不能说“摄入”.

1.某生态系统中存在食物链“马尾松→松毛虫→杜鹃”,下图表示松毛虫摄入能量的流动方向,下列叙述正确的是（　　）

A.该食物链中的生物在数量上呈正金字塔模型

B.松毛虫和杜鹃之间的能量传递效率可用E/A表示

C.由松毛虫流入分解者的能量可用C＋D＋F表示

D.若迁走全部杜鹃,松毛虫的种群数量将呈“J”型增长

解析　许多松毛虫可以生活在一株马尾松上,在生物数量上出现倒置现象,A错误；由图可知,松毛虫的同化量是A,杜鹃的同化量是E；两者传递效率可用E/A表示,B正确；松毛虫的粪便量C属于马尾松的同化量,杜鹃的粪便量F属于松毛虫的同化量,故由松毛虫流入分解者的能量可用D＋F表示,C错误；若迁走全部杜鹃,松毛虫的数量短期内会大量增加,以后又会下降,然后保持稳定,D错误.

答案　B

2.某同学绘制了如下图所示的能量流动图解（其中W1为生产者固定的太阳能）,下列叙述中错误的是（　　）

A.生产者固定的总能量可表示为（A1＋B1＋C1＋A2＋B2＋C2）

B.由第一营养级到第二营养级的能量传递效率为（D1/W1）×100%

C.流入初级消费者的能量为（A2＋B2＋C2＋D2）

D.图解表明能量流动的特点是单向流动、逐级递减

解析　生产者固定的总能量为W1＝（A1＋B1＋C1＋D1）,而D1＝A2＋B2＋C2＋D2,是从第一营养级流入下一营养级的能量,因此生产者固定的总能量可表示为（A1＋B1＋C1＋A2＋B2＋C2＋D2）,A错误；由第一营养级到第二营养级的能量传递效率为（D1/W1）×100%或[D1/（A1＋B1＋C1＋D1）]×100%,B正确；流入初级消费者的能量为D1＝（A2＋B2＋C2＋D2）,C正确；图解表明能量流动的特点是单向流动、逐级递减,D正确.

答案　A

1.食物链中能量的“最值”计算

设食物链A→B→C→D,分情况讨论（如下表）:

（1）能量传递效率未知时（按20%即1/5、10%即1/10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

＝Y

最多需要A的量Y

＝Y

由A“顺推”D

（A净增重N）

用“乘法”

D最多增重的量Y

N（1/5）3＝Y

D至少增重的量Y

N（1/10）3＝Y

（2）已确定营养级间能量传递效率的,不能按“最值”法计算.例如,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.食物网能量的“最值”计算

在解决有关能量传递的计算问题时,需要确定相关的食物链,能量传递效率约为10%～20%,一般从两个方面考虑:

3.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%

【典例】

（1）若人类获取植物性食物与动物性食物的比例是1∶1,将此食物结构改为4∶1,能量流动效率按10%计算,则调整后可供养的人口是前者的　　　　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∶4,能量流动效率按10%计算,则调整后供养的人口是前者的　　　　倍.

审题指导

解析　

（1）若人类获取植物性食物与动物性食物的比例是1∶1,如下左图,共需植物性食物的相对值为55；如果动物性食物与植物性食物的比例是1∶4,则共需植物性食物的相对值是28（如下右图）.前者对食物的消耗量是后者的1.96倍,这也就说明后者可供养的人数是前者的1.96倍.

（2）设植物能量为M,则调整前,人所得能量为:

M×

×10%＋M×

×（10%）2＝

＋

＝

调整后人所得能量为M×

×10%＋M×

×（10%）2＝

＋

＝

则调整后∶调整前为

/

≈1.49,即调整后供养的人口是调整前的1.49倍.

答案　

（1）1.96　

（2）1.49

1.

（2019·天津和平区期中）如图是一个食物网,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20g体重,至少需要消耗植物量（　　）

A.900gB.500g

C.200gD.600g

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

答案　A

2.如图为某草原生态系统的食物网.请回答下列问题:

（1）调查草的种群密度采用的方法是　　　　,该方法的关键是要做到　　　　.

（2）该食物网中各种生物数量能保持相对稳定,是由于生态系统具有　　　　能力,该能力的基础是　　　　.

（3）若蛇的数量锐减,则猫头鹰的数量一般会　　　　,其原因是_____________________________________________________________________

____________________________________________________________________.

（4）若蛇取食蟾蜍和鼠的比例为1∶2,蛇增重a（单位:

kg）,最多需要消耗生产者b（单位:

kg）,则a和b之间的数量关系可以表示为_____________________.

解析　

（1）植物种群密度的调查方法是样方法,该方法的关键要做到随机取样.

（2）生态系统中各种生物数量能保持相对稳定,是由于生态系统具有自我调节能力,而自我调节能力的基础是负反馈调节.（3）若蛇数量锐减,猫头鹰的数量会增加,原因是蛇减少后,猫头鹰会捕食大量的鼠,食物链缩短,能量散失减少,更多能量流向猫头鹰.（4）已知高营养级生物量求低营养级生物量,若消耗生产者“最多”,传递效率按10%计算,则

a÷（10%）3＋

a÷（10%）2＝b,即b＝400a.

答案　

（1）样方法　随机取样　

（2）自我调节　负反馈调节　（3）增加　蛇的数量锐减后,猫头鹰会大量捕食第二营养级的鼠,食物链缩短,有更多的能量流向猫头鹰（4）b＝400a

亮剑高考21　生态系统的功能

（时间；15分钟）

[规律方法]

1.巧辨碳循环模式图

解读:

先找双向箭头,双向箭头两侧分别是大气中CO2库和生产者,有多个箭头指进去的是大气中CO2库（C）.

2.弄清能量流动的去向

解读:

①摄入量－粪便量＝同化量；②某一营养级的能量去路一般有3个,自身呼吸作用消耗（a）、流入下一营养级（b）、被分解者分解利用（c）；③若定时分析,某一营养级的能量去路有4个,即还有未被利用的能量（d）.

[方法体验]

1.如图是生态系统部分碳循环示意图.对其分析错误的是（　　）

A.生产者是图中的A

B.图中C能促进生态系统的物质循环和能量流动

C.碳在B、C、D、E、F之间,流动的形式是有机物

D.若完整表示碳循环,需补充化石燃料燃烧产生CO2

解析　图中A为大气中的CO2库,E为生产者,A错误；C为分解者,能将动植物遗体残骸中的有机物分解成无机物,归还到无机环境,供植物利用,因此能促进生态系统的物质循环和能量流动,B正确；B为三级消费者,D为次级消费者,F为初级消费者,碳在B、C、D、E、F之间即在生物群落内部流动的形式是有机物,C正确；化石燃料燃烧产生CO2,也是碳循环的途径之一,需补充完整,D正确.

答案　A

2.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,下列各项中不正确的是（　　）

A.在人工饲养的高密度鱼塘中,生产者同化量往往小于消费者的同化量

B.图中④包含了三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.第三营养级到第四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,人工饲养的高密度鱼塘中消费者的同化量往往大于生产者的同化量,A正确；粪便中的能量属于上个营养级流向分解者的,则④应包含三级消费者粪便中的能量,B正确；生产者通过光合作用获得能量,其他营养级生物通过捕食获得能量,且最高营养级的生物没有能量进入下一个营养级,C错误；能量传递效率利用相关营养级的同化量计算,第三营养级流向第四营养级的能量传递效率为③÷②×100%,D正确.

答案　C

3.科学家对某草原生态系统的能量流动进行研究,获得下表数据.下列有关叙述不正确的是（　　）

从上个营养级流入的能

量数/（kJ·m－2·a－1）

呼吸消耗的能量数/（kJ·m－2·a－1）

第Ⅰ营养级

501.2

第Ⅱ营养级

141.0

79.1

第Ⅲ营养级

15.9

13.2

第Ⅳ营养级

0.9

0.5

分解者

221.7

192.6

A.该生态系统从第Ⅲ营养级到第Ⅳ营养级的能量传递效率为5.66%

B.流经该生态系统的总能量是786.6kJ/（m2·a）

C.营养级之间的信息交流是双向的

D.该生态系统遭受火灾后,发生的群落演替属于次生演替

解析　分析数据可知,从第Ⅲ营养级到第Ⅳ营养级的能量传递效率为0.9kJ/（m2·a）÷15.9kJ/（m2·a）×100%＝5.66%,A正确；流经该生态系统的总能量是第一营养级固定的能量,但根据表格中的数据无法确定第一营养级的同化量,B错误；营养级之间的信息交流是双向的,C正确；该生态系统遭受火灾后,因为有土壤条件,甚至还有繁殖体,所以发生的演替是次生演替,D正确.

答案　B

4.图一是一个草原生态系统的物质循环示意图,其中甲、乙、丙为生态系统中的三种组成成分,a～d代表4种动物；图二是该生态系统中鼠摄食后能量的流向示意图,A～C代表能量.

（1）草原群落中的碳元素进入无机环境的途径主要是　　　　（填生理过程）,碳在生物群落与无机环境之间循环的主要形式是　　　　.

（2）请写出图一中存在的食物链（网）:

____________________________________

____________________________________________________________________.

（3）图二中B的含义为　　　　　　　　　　　　；若A中能量为m,B中能量为n,鼠的天敌同化的能量为p,则该生态系统中从鼠到其天敌的能量传递效率为　　　　.

（4）每年的旱季来临时,草原的部分食草动物会迁徙到水草丰富的地带,这一过程体现了生态系统的　　　　功能.

解析　

（1）草原群落中的碳元素进入无机环境的途径主要是各种生物的呼吸作用；碳在生物群落与无机环境之间循环的主要形式是二氧化碳,在生物群落内传递的主要形式是含碳有机物.

（2）分析图一,由于生产者既可以进行光合作用,又可以进行呼吸作用,因此其与大气之间的物质交换是双向的,由此可确定图中甲为生产者,乙为消费者,丙为分解者；食物链中只包括生产者和消费者,由于营养级之间的能量传递效率为10%～20%,因此a属于第二营养级,b、c属于第三营养级,d属于第四营养级.该生态系统中的食物网为

.（3）图二是该生态系统中鼠摄食后能量的流向示意图,其中A表示鼠同化的总能量；B表示用于鼠生长、发育和繁殖的能量；C表示被分解者利用的能量.根据题意知,A中能量为m,鼠的天敌同化的能量为p,则该生态系统中从鼠到其天敌的能量传递效率为

×100%.（4）每年的旱季来临时,草原的部分食草动物会迁徙到水草丰富的地带,体现了生态系统的信息传递功能.

答案　

（1）呼吸作用　二氧化碳

（2）

（3）用于鼠生长、发育和繁殖的能量　

×100%

（4）信息传递

5.下图甲是一个草原生态系统的物质循环示意图,图乙为生态学家对该生态系统进行能量流动研究的结果[单位为×107J/（hm2·a）],请据图回答下列问题:

（1）无机环境中的碳元素进入草原群落的途径是　　　　（填图甲中字母）.若此草原向森林群落演替,则这一过程中,生产者CO2的吸收量将　　　　（填“大于”“小于”或“等于”）整个生物群落排出的CO2量,生态系统的　　　　稳定性逐渐增强.

（2）据图乙分析,流经该生态系统的总能量为　　　　J/（hm2·a）,能量从第二营养级到第三营养级的传递效率为　　　　.

（3）据图中的能量值分析,说明生态系统的能量流动具有　　　　的特点.

（4）在该生态系统中,狼能够依据鼠留下的气味去捕食,鼠同样也能够依据狼的气味和行为躲避猎捕.狼和鼠的气味属于　　　　信息；狼和鼠的数量保持相对稳定,说明该信息的作用是　　　　　　　　　　　　.

解析　

（1）图甲中a表示光合作用,无机环境中的碳元素通过该过程进入草原群落.若此草原向森林群落演替,则这一过程中,生产者CO2的吸收量将大于整个生物群落排出的CO2量,生态系统的抵抗力稳定性逐渐增强.

（2）图乙中,流经该生态系统的总能量为生产者所固定的太阳能即2.5×1011J/（hm2·a）,能量从第二营养级（鼠）到第三营养级（狼）的传递效率为（2.25×107）÷（75×107）×100%＝3%.（3）据图中的能量值分析,说明生态系统的能量流动具有单向流动、逐级递减的特点.（4）在该生态系统中,狼能够依据鼠留下的气味去捕食,鼠同样也能够依据狼的气味或行为躲避猎捕.狼和鼠的气味属于化学信息；狼和鼠的数量保持相对稳定,说明该信息的作用是能够调节生物的种间关系,以维持生态系统的稳定.

答案　

（1）a　大于　抵抗力

（2）2.5×1011　3%

（3）单向流动,逐级递减

（4）化学　能够调节生物的种间关系,以维持生态系统的稳定