2024届人教版高中生物一轮复习素养课能量传递效率的计算学案（不定项）

这是一份2024届人教版高中生物一轮复习素养课能量传递效率的计算学案（不定项），共10页。


(十八)　能量传递效率的计算

1.能量传递效率的计算公式。

2.能量传递效率的相关“最值”计算。
若题干中未做具体说明,则一般认为能量传递的最低效率为10%,最高效率为20%。
(1)在食物链A→B→C→D中,则有

注:①食物链越短,最高营养级获得的能量越多;②生物间的取食关系越简单,生态系统的能量流动过程中损耗的能量越少。
(2)在食物网中则有

3.能量传递效率有关的“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)如果是在食物网中,某一营养级同时从上一营养级多种生物获得能量,且各途径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。
4.能量来源比例改变的计算。
在具体计算时务必先澄清分配比例,再确定求解中应“顺推(用乘法)”还是“逆推(用除法)”,以如图食物网为例:

(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
A×12×20%+A×12×(20%)2=M1
调整后
A×23×20%+A×13×(20%)2=M2
(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
M×1220%+M×12(20%)2=A1
M×2320%+M×13(20%)2=A2
5.具有人工能量输入的计算。
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%。

1.(2023·河北衡水调研)如图若黄雀的全部同化量来自两种动物——食草昆虫和螳螂,且它们各占一半,则当绿色植物增加G千克时,黄雀增加体重最多是多少千克(　　)

A.G/125 B.G/100
C.G/75 D.G/50
解析　假设黄雀增加体重最多(能量传递效率为20%)为x,由题意可知,黄雀的全部同化量来自两种动物,食草昆虫和螳螂各占一半,所以黄雀要吃食草昆虫x÷2÷20%=2.5x,同理黄雀要吃螳螂也是2.5x,而螳螂增重2.5x需要消耗食草昆虫2.5x÷20%=12.5x,加起来相当于吃了食草昆虫15x,又相当于吃绿色植物15x÷20%=75x。已知绿色植物增加G千克,所以75x=G,x=G/75,C项正确。
答案　C
2. 某生态系统中存在如图所示的食物网,若将丙的食物比例由甲∶乙=1∶1 调整为2∶1,能量传递效率按10%计算,该生态系统能承载丙的数量是原来的(　　)

A.1.375倍 B.1.875倍
C.1.273倍 D.0.575倍
解析　由于生产者没有改变,所以流向该生态系统的总能量没有变化,设丙原来的能量为a,则需要甲提供的能量为1/2a÷10%÷10%+1/2a÷10%;改变食物比例后丙的能量设为b,则需要甲提供的能量为2/3b÷10%+1/3b÷10%÷10%,根据题意可得:1/2a÷10%÷10%+1/2a÷10%=2/3b÷10%+1/3b÷10%÷10%,得b/a=1.375。
答案　A
3. 如图为一食物网。若要使丙体重增加x,已知其食用的动物性食物(乙)所占比例为a,则至少需要的生产者(甲)的量为y,那么x与y的关系可表示为(　　)

A.y=90ax+10x B.y=25ax+5x
C.y=20ax+5x D.y=10ax+10x
解析　由题干中的“至少”可知,应该按最大传递效率20%计算,a表示动物性食物(乙)所占比例,则1-a表示直接从生产者(甲)获得食物所占比例,故有(1-a)x÷20%+ax÷20%÷20%=y,即y=20ax+5x。
答案　C
4.如图为某人工鱼塘的主要能量流动图解,其中a、b、c、d为相关鱼的能量同化量。下列相关叙述正确的是(　　)

A.鱼种甲和鱼种乙间的能量传递效率为(b+d)/(a+c)×100%
B.鱼种乙中不同个体在鱼塘不同水层觅食不能体现群落的垂直结构
C.群落中各种群间不存在地理隔离,因而能进行基因交流
D.若除去鱼种乙并增加投放饲料,则鱼种甲的数量会呈现“J”形增长
解析　据图分析,鱼种甲和鱼种乙间的能量传递效率为b/(a+c)×100%,A项错误;鱼种乙中不同个体在鱼塘不同水层觅食,属于种群的空间特征,不能体现群落的垂直结构,B项正确;群落中各种群间不存在地理隔离,但存在生殖隔离,因而不能进行基因交流,C项错误;若除去鱼种乙并增加投放饲料,则鱼种甲的食物非常充足,但是生存空间是有限的,因此鱼种甲在鱼塘中将呈现“S”形数量增长,D项错误。
答案　B
5.(不定项)如图所示为一个小型人工生态农场的模式图以及该小型人工生态农场中农作物和鸡的部分能量值(单位:104 kJ)。请根据图和表格分析,下列说法正确的是(　　)
项目
净同化量(同化量-呼吸消耗量)
呼吸
消耗量
流向
分解者
未利用
农作物
110
75
21
58
鸡
7
10
1
3

A.该生态系统中第一营养级到第二营养级的能量传递效率约为10%
B.该小型生态系统的结构包括生物成分及它们之间形成的营养结构
C.该小型生态系统通过食物网流向人的能量值为1.7×105 kJ
D.表中共6.1×105 kJ的未利用能量下一年将被分解者利用
解析　由表中信息可知:第一营养级(农作物)的同化量为(110+75)×104 kJ=1.85×106 kJ,第二营养级的同化量为(110-21-58)×104 kJ=3.1×105 kJ,因此该生态系统中第一营养级到第二营养级的能量传递效率为[(3.1×105 kJ)÷(1.85×106 kJ)]×100%≈16.7%,A项错误;该小型生态系统的结构包括生态系统的组成成分(包括生物成分和非生物成分)、食物链和食物网(营养结构),B项错误;由表中信息可知:人从农作物中获取的能量为[(110-21-58)-(10+7)]×104 kJ =14×104 kJ,人从鸡中获取的能量是(7-1-3)×104 kJ=3×104 kJ,所以该小型生态系统通过食物网流向人的能量值为14×104 kJ+3×104 kJ =1.7×105 kJ,C项正确;表中未利用能量共有(58+3)×104 kJ= 6.1×105 kJ,这些未利用的能量下一年可以流向分解者,也可以流向下一个营养级或用于自身呼吸作用的消耗,D项错误。
答案　C
6.下图所示的食物网中,若人的体重增加1 kg,最少需消耗水藻　　　　 kg,最多消耗水藻　　　　 kg。

解析　能量在相邻两个营养级间的传递效率是10%~20%。求最少消耗水藻量时,应选最短的食物链,即水藻→小鱼→人,传递效率按20%计算,设最少消耗水藻量为x,则x×20%×20%=1 kg,x=25 kg;求最多消耗水藻量时,应选最长的食物链,即水藻→水蚤→虾→小鱼→大鱼→人,传递效率按10%计算,设最多消耗水藻量为y,则y×10%×10%×10%×10%×10%=1 kg,y=100 000 kg。
答案　25　100 000
7.如图是某人工鱼塘生态系统能量流动过程中部分环节涉及的能量值[单位为103 kJ/(m2·a)],请回答有关问题:

(1)图中A代表的生理过程是　　　　。
(2)第二营养级到第三营养级的能量传递效率是　　　　,第一营养级到第二营养级的传递效率是　　　　。
(3)流入该生态系统的总能量是　　　　[kJ/(m2·a)]。
解析　(1)每一营养级(最高营养级除外)的能量去向包括流向下一营养级、被分解者分解及呼吸作用中以热能形式散失三个途径。因此,图中A代表的是各种生物的呼吸作用。(2)肉食性动物从植食性动物获得的且同化的能量=5.1+2.1+0.25+0.05-5=2.5×103 [kJ/(m2·a)],植食性动物的同化量=2.5+4+9+0.5=16×103 [kJ/(m2·a)],因此第二营养级到第三营养级的能量传递效率=2.5/16×100%=15.625%。生产者固定的总能量=96×103+14×103(流入植食性动物的能量)=110×103[kJ/(m2·a)],故第一营养级到第二营养级的能量传递效率为14/110×100%=12.7%。(3)该生态系统中能量的来源有两个:生产者固定的能量和有机物输入,故流入该生态系统的总能量为110×103+7×103=1.17×105[kJ/(m2·a)]。
答案　(1)呼吸作用　(2)15.625%　12.7%　(3)1.17×105