能量流动的转换率计算

生态系统中能量流动转换率的计算

要做好生态系统中能量流动的转换率的计算题，首先要理解食物链、食物网和营养级的关系，其次要理解生态系统中能量流动的过程和规律。

1、某一食物链中关于能量流动的计算

生态系统的能量流动具有两个特点：能量流动的单向性和不可逆性，能量在流动过程中会逐级减少。生态系统各营养级之间的能量转化效率为10%-20%。在某一食物链中，若求最高营养级获得最多能量或提供最少生产者，一般取20%作为转化效率；反之，则取10%作为转化效率。

生态系统的总能量=第一营养级通过光合作用固定的太阳能的总量 ① ②

某一营养级得到的能量 = 第一营养级的能量 × (转换率)某一营养级数-1 ③ 第M 营养级得到的能量 = 第N 营养级的能量 × (转换率)M-N ④ 例题1：假定某生态系统中有绿色植物，蛙、蛇、鹰、昆虫和食虫鸟等生物，此生态系统的总能量为24000千焦，如营养级之间能量转化效率为15%，第三营养级和第四营养级所利用的能量分别是（ ）。

解析：套用公式③，第三营养级所利用的能量= 24000千焦 × （15%）3-1= 540千焦 ；第四营养级所利用的能量= 24000千焦 × （15%）4-1=81千焦。

2、某一食物网中关于能量流动的计算

首先要能识别食物网中的各条食物链，理解同一营养级的概念，然后结合食物链中的能量流动。

其一：只涉及食物网中一条食物链，根据要求选择相应的食物链，计算某一生物获得的最多（或最少）的能量。

例题2：在图-1中海鸟获得能量最多的食物链是

_______。海鸟每增加1千克，需消耗生产者生产的有机

物至少是___________千克。

解析：由于能量在流动过程中会逐级减少，食物链

越长，损失的能量也越多。因此，海鸟获得能量最多的食物链应该是最短的食物链，即水藻→甲壳类→海鸟。海鸟消耗生产者生产的某一营养级得到的能量 上一营养级的总能量 ×100%

两个营养级之间能量流动的转换率 = 水藻甲壳类水绵海鸟水蚤大鱼小鱼淡虾图-1

有机物至少的量也就是海鸟获得最多有机物最多的量，所以应该选择最短的食物链——损耗最少，转化效率应该选择20%——转化效率最高，设需生产者X 千克，选取公式③， X ?（20%）3-1=1，得到X=25千克。

其二：涉及食物网中多条食物链，计算某一生物获得的能量或需要某一生物提供的能量。这种类型的计算题，首先要注意某一生物从不同食物链中获得能量的比例或某一生物给不同生物提供能量的比例，其次结合一条食物链中能量转化效率的计算。

例题3：如人的食物二分之一来自植物，四分之一来自小型肉食类，四分之一来自牛羊肉，则人增重1kg 时最多消耗植物___________kg 。

解析：通过对题目的分析，可以得

出图-2，也就是说，人从三条食物链中

获得能量，第一条：植物→人，在这条

食物链中人获得1/2kg 的能量，且题目

中要求“最多消耗植物”，故按照最低

转化效率10%计算，需植物5kg ；第二

条：植物→牛、羊等食草动物→人，在

这条食物链中人获得1/4kg 的能量，需

植物25 kg ；第三条：植物→牛、羊等食草动物→小型肉食动物→人，在这条食物链中人获得1/4kg 的能量，需植物250kg ；共计280 kg 。

例题4：图-3表示某生态系统的食物网，请回答：若该生态系统的能量流动效率平均为10%，同一营养级的每种生物获得

的能量是均等的，那么第一营养级的同化能量为

2×107KJ ，则鹰最终获得的能量是

________________。要使鹰的数量最多它应处于

___________营养级。

解析：第一营养级即植物的同化能量为2×

107KJ ，那么第二营养级获得的能量是2×107×

10%=2×106 KJ ，由于“同一营养级的每种生物

获得的能量是均等的”，处在第二营养级的生物

有昆虫和鼠，也就是昆虫获得的能量=鼠获得的能量=106 KJ ；依此类推，第三营养级的生物中鸟获得的能量=蛙获得的能量=5×104 KJ ，蛇获得的能量=鹰获得的能量=5×104 KJ ；第四营养级的生物鹰获得的能量=从鸟和蛇中获得的能量人 植物 小型肉食动物 牛、羊等食草动物 1/2 1/4 1/4 图-2 鹰 鸟 蛇 蛙 鼠 昆虫 植物 图-3

=5×103 +5×103 =104 KJ ，蛇获得的能量=5×103 KJ ；第五营养级的生物鹰获得的能量=从蛇（第四营养级）获得的能量=5×102 KJ ；鹰占有第三、第四、第五三个营养级，故其最终获得的能量等于三者之和=5×104+104+5×102=60500KJ 。从解题过程中可以看出，当鹰处于第三营养级时，获得的能量最多，生物数量也就最多。

例题5：图是某个生态系统中的食物网简图，据图

回答：若E 生物种群总能量为7.1×109kJ ，B 生物种群

总能量为2.3×108 kJ ，从理论上计算A 贮存的总能量

最少为_________ kJ 。解析：此食物网有三条食物链，

要计算A 贮存的最少总能量数值，转化率取最低数值

10%，已知第一营养级的总能量为7.1×109kJ ，那么第

二营养级获得的能量=7.1×109×10%=7.1×108kJ ，其中

流动到B 的能量=2.3×108 kJ ，那么C 与D 获得的能量

总和=7.1×108-2.3×108=4.8×108 kJ ，C 与D 的能量都流动到A ，故A 获得的能量=4.8×108×10%=4.8×107 kJ 。

练习:

1、在草→食草昆虫→蜘蛛→蟾蜍→蛇→猫头鹰这条食物链，若流经此食物链的总能量为100%，则按最高传递率计算，蟾蜍和猫头鹰所得能量最多分别为（ ）、（ ）。

2、在植物→昆虫→蛙→蛇这条食物链，蛇若增加1克体重，至少要消耗多少克植物？

3、图-5表示某生态系统的食物网，请回

答：

（1）此食物网有_________条食物链。

（2）若该生态系统的能量流动效率平均为

10%，那么第一营养级的同化能量为2×

107KJ ，则鹰最终获得的最大能量是

______________________。要使鹰的数

量最多它应处于________________营养

级。

（3）若分析该生态系统的能量流动状况，应从系统中______________________

图-4 鹰 食虫鸟 蛇 食虫昆虫 蛙 鼠 食植昆虫 植物 图-5