生态系统中能量传递效率的计算及误区分析
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生态系统中能量传递效率的计算及误区分析作者：张长庚
来源：《读与写·下旬刊》2013年第10期
摘要：人教版高中生物必修三《稳态与环境》第五章生态系统这部分涉及到一个知识点：能量的传递效率。这个看似简单的知识点，学生却经常出错。究其原因，关键是对能量的传递效率计算公式不理解，不能在习题中灵活运用。
关键词：生态系统；营养级；同化量；能量传递效率
中图分类号：G633.91 文献标识码：B 文章编号：1672-1578（2013）10-0189-02
新课标人教版高中生物必修三《稳态与环境》第五章生态系统这部分涉及到一个知识点：能量的传递效率。第一轮复习时，觉得这个知识点很简单，没有过多的强调。但是随后的几次考试中出现了有关生态系统能量传递效率的计算题，从评卷中发现学生的错误率很高。结合学生的思维误差，现将有关知识梳理如下。
1.能量传递效率的定义
人教版高中生物必修三《稳态与环境》的教材中，并没有明确的给出能量传递效率的定义，只是在正文中描述"为了研究能量流经生态系统的食物链时，每一级的能量变化和能量转移效率，美国生态学家林德曼对赛达伯格湖的能量流动进行了定量分析"，教材中给出了林德曼分析的赛达伯格湖的能量流动图解，随后总结出了生态系统的能量流动特点：单向流动和逐级递减，并在正文中提出"能量在相邻两个营养级的传递效率大约是10%～20%"。若是单从林德曼的研究来分析，他所给出的数据中，并没有考虑到各营养级摄入量中的粪便量，这就给教师和学生造成了误解，很容易以下一营养级的摄入量来计算能量传递效率。但是这样的计算是不科学、不正确的，因为各营养级摄入量中的粪便量并没有传递给下一营养级。结合教材的描述和相关研究可以总结出能量传递效率的定义是指相邻的两个营养级之间，由上一营养级传递给下一营养级的同化量占上一营养级总的同化量的比值，计算公式：
2.能量传递效率的公式解读
2.1 能量传递效率的计算公式中的能量传递对象是相邻的两个营养级之间，不是种群、个体之间。根据营养级的定义可以知道每个营养级可能包含多个种群、很多个个体，但是计算的时候只需要考虑相邻两个营养级的同化量。
2.2 公式中的分子、分母要准确的理解。分子的准确含义是：只包含由上一营养级传递给下一营养级的同化量，不是摄入量，也不包含人工输入的同化量。分母的准确含义是：上一营养级总的同化量，这其中包含上一营养级从其他营养级获得的同化量，也可以包含人工输入
的同化量。做题时就是要认真分析题中条件，排除干扰，找出分子、分母中的这两个数值。
能量传递计算
生态系统中能量流动的计算是近几年高考的热点，考生常因缺乏系统总结和解法归纳而容易出错。下面就相关问题解法分析如下： 一、食物链中的能量计算 1.已知较低营养级生物具有的能量（或生物量），求较高营养级生物所能获得能量（或生物量）的最大值。 例1.若某生态系统固定的总能量为24000kJ，则该生态系统的第四营养级生物最多能获得的能量是（） A. 24kJ B. 192kJ D. 960kJ 解析：据题意，生态系统固定的总能量是生态系统中生产者（第一营养级）所固定的能量，即24000kJ，当能量的传递效率为20%时，每一个营养级从前一个营养级获得的能量是最多的。因而第四营养级所获得能量的最大值为：24000×20%×20%×20%=192kJ。 答案：D 规律：已知较低营养级的能量（或生物量），不知道传递效率，计算较高营养级生物获得能量（或生物量）的最大值时，可按照最大传递效率20%计算，即较低营养级能量（或生物量）×(20%)n（n为食物链中由较低营养级到所需计算的营养级的箭头数）。 2.已知较高营养级的能量（或生物量），求较低营养级应具备的能量（或生物量）的最小值。 例2.在一条有5个营养级的食物链中，若第五营养级的生物体重增加1 kg，理论上至少要消耗第一营养级的生物量为（） A. 25 kg B. 125 kg C. 625 kg D. 3125 kg
解析：据题意，要计算消耗的第一营养级的生物量，应按照能量传递的最大效率20%计算。设需消耗第一营养级的生物量为X kg，则X=1÷(20%)4=625 kg。 答案：C 规律：已知能量传递途径和较高营养级生物的能量（或生物量）时，若需计算较低营养级应具有的能量（或生物量）的最小值（即至少）时，按能量传递效率的最大值20%进行计算，即较低营养级的生物量至少是较高营养级的能量（或生物量）×5n（n为食物链中，由较低营养级到所需计算的营养级的箭头数）。 3.已知能量的传递途径和传递效率，根据要求计算相关生物的能量（或生物量）。 例3.在能量金字塔中，生产者固定能量时产生了240molO2，若能量传递效率为10%～15%时，次级消费者获得的能量最多相当于多少mol葡萄糖（） B. 解析：结合光合作用的相关知识可知：生产者固定的能量相当于240÷6＝40mol 葡萄糖；生产者的能量传递给次级消费者经过了两次传递，按最大的能量传递效率计算，次级消费者获得的能量最多相当于40×15%×15%＝葡萄糖。 答案：C 规律：已知能量传递效率及其传递途径时，可在确定能量传递效率和传递途径的基础上，按照相应的能量传递效率和传递途径计算。 二、食物网中能量流动的计算 1.已知较高营养级从各食物链中获得的比例，未告知传递效率时的能量计算。 例4.右图食物网中，在能量传递效率为10%～20%时，假设每个营养级的生物从前一营养级的不同生物处获得的能量相等。则人的体重每增加1 kg，至少需要消耗水藻 kg。 解析：由题意知：人从大鱼和小鱼处获得的能量是相等的，小鱼从虾和水藻处获得的能量是相等的，而且，题中“至少”需要多少，应按能量传递的最大效率计算。计算方法如下：
生态系统能量流动过程分析和计算
生态系统能量流动过程分析 1．下面为能量流经某生态系统第二营养级的示意图[单位：J/(cm2·a)]，据图分析，有关说法正确的是( ) A．该生态系统第一营养级同化的能量至少为400 B．第二营养级用于生长、发育和繁殖的能量是100 C．能量由第二营养级到第三营养级的传递效率是20% D．该生态系统第三营养级同化的能量是15 2．如图所示桑基鱼塘生态系统局部的能量流动，图中字母代表相应的能量。下列有关叙述不正确的是( ) A．如果c1表示蚕传递给分解者的能量，则b1表示未被 利用的能量 B．图中b表示桑树呼吸作用散失的能量 C．图中的c可表示桑树用于生长、发育、繁殖的能量 D．图中d1/d可以表示第一营养级到第二营养级的能量传递效率 3．如图为草原生态系统的能量流动图解模型，A、B、C分别表示流入各营养级的能量，D、E、F分别表示各营养级生物用于生长、发育、繁殖的能量，G、H、I分别表示草、兔子、狼呼吸作用消耗的能量，J、K、L分别表示流入分解者的能量。下列说法中正确的是( ) A．图中A＝D、B＝E、C＝F B．K中能量包括兔子尸体及狼粪便中的能量 C．食物链中能量最少的是分解者所处的营养级 D．第一营养级与第二营养级间的能量传递效率是E/D 4．(2015·茂名模拟)下列对人工鱼塘生态系统的分析，合理的是( ) A．消费者同化的能量往往大于生产者所固定的太阳能B．生态系统中能量流动不是逐级递减的 C．调查该生态系统中某鱼类密度常用的方法是样方法D．该生态系统的功能只有物质循环和能量流动 5．如图为某人工松林18年间能量流动情况的调查统计(单 位略)，有关说法正确的是( ) A．“能量Q”是指生产者固定的太阳能总量 B．无需人工能量投入该松林就可维持其稳定性 C．18年间该松林中分解者获取总能量是285×1010 D．动物的存在加快了人工松林的物质循环 6．下表是某营养级昆虫摄食植物后能量流动的情况，下 列说法不正确的是( ) 项目昆虫摄食量昆虫粪便量昆虫呼吸消耗量昆虫生长的能量 能量(kJ) 410 210 130 70 A. B．昆虫同化的能量中约有35%用于其生长、发育和繁殖 C．昆虫的后一个营养级能够获得的能量最多为14 kJ D．昆虫的前一营养级的能量至少为1 000 kJ
能量传递计算
生态系统中能量流动的计算方法 湖北省恩施州清江外国语学校彭邦凤 生态系统中能量流动的计算是近几年高考的热点，考生常因缺乏系统总结和解法归纳而容易出错。下面就相关问题解法分析如下： 一、食物链中的能量计算 1.已知较低营养级生物具有的能量（或生物量），求较高营养级生物所能获得能量（或生物量）的最大值。 例1.若某生态系统固定的总能量为24000kJ，则该生态系统的第四营养级生物最多能获得的能量是（） A. 24kJ B. 192kJ C.96kJ D. 960kJ 解析：据题意，生态系统固定的总能量是生态系统中生产者（第一营养级）所固定的能量，即24000kJ，当能量的传递效率为20%时，每一个营养级从前一个营养级获得的能量是最多的。因而第四营养级所获得能量的最大值为：24000×20%×20%×20%=192kJ。 答案：D 规律：已知较低营养级的能量（或生物量），不知道传递效率，计算较高营养级生物获得能量（或生物量）的最大值时，可按照最大传递效率20%计算，即较低营养级能量（或生物量）×(20%)n（n为食物链中由较低营养级到所需计算的营养级的箭头数）。 2.已知较高营养级的能量（或生物量），求较低营养级应具备的能量（或生物量）的最小值。 例2.在一条有5个营养级的食物链中，若第五营养级的生物体重增加1 kg，理论上至少要消耗第一营养级的生物量为（）
A. 25 kg B. 125 kg C. 625 kg D. 3125 kg 解析：据题意，要计算消耗的第一营养级的生物量，应按照能量传递的最大效率20%计算。设需消耗第一营养级的生物量为X kg，则X=1÷(20%)4=625 kg。 答案：C 规律：已知能量传递途径和较高营养级生物的能量（或生物量）时，若需计算较低营养级应具有的能量（或生物量）的最小值（即至少）时，按能量传递效率的最大值20%进行计算，即较低营养级的生物量至少是较高营养级的能量（或生物量）×5n（n为食物链中，由较低营养级到所需计算的营养级的箭头数）。 3.已知能量的传递途径和传递效率，根据要求计算相关生物的能量（或生物量）。 例3.在能量金字塔中，生产者固定能量时产生了240molO2，若能量传递效率为10%～15%时，次级消费者获得的能量最多相当于多少mol葡萄糖？（） A.0.04 B. 0.4 C.0.9 D.0.09 解析：结合光合作用的相关知识可知：生产者固定的能量相当于240÷6＝40mol葡萄糖；生产者的能量传递给次级消费者经过了两次传递，按最大的能量传递效率计算，次级消费者获得的能量最多相当于40×15%×15%＝0.9mol葡萄糖。 答案：C 规律：已知能量传递效率及其传递途径时，可在确定能量传递效率和传递途径的基础上，按照相应的能量传递效率和传递途径计算。 二、食物网中能量流动的计算 1.已知较高营养级从各食物链中获得的比例，未告知传递效率时的能量计算。
高考生物一轮总复习 专题专练 能量传递效率的计算(必
专题专练——能量传递效率的计算 一、选择题 1．一只羊在一年内吃了100 kg的草，排出20 kg的粪，长了10 kg的肉(不考虑其他散失)，下列有关说法不正确的是( ) A．该羊一年的同化量是80 kg B．第一营养级到第二营养级的能量传递效率为10% C．20 kg的粪属于羊未同化的能量 D．该羊一年的呼吸量是70 kg [解析]羊一年的同化量＝摄入量－粪便量＝80(kg)。粪便中的能量是羊未同化的能量。羊一年的呼吸量＝同化量－有机物积累量＝70(kg)。题干中未指出草的同化量，故不能计算出第一营养级到第二营养级的能量传递效率。 [答案] B 2．有一食物网如下图所示。如果能量传递效率为10%，各条食物链传递到庚的能量相等，则庚增加1 kJ的能量，丙最少含多少能量( ) A．550 kJ B．500 kJ C．400 kJ D．100 kJ [解析]设丙的能量为x，经丙→丁→己→庚传递到庚的能量为0.5 kJ，则需要丙0.5÷(10%)3＝500(kJ)，经丙→戊→庚传递到庚的能量为0.5 kJ，则需要丙0.5÷(10%)2＝50(kJ)，即丙最少含500＋50＝550(kJ)的能量。 [答案] A 3．右图为一食物网。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．由于“赤潮”，一条4 kg的杂食海洋鱼死亡，假如此杂食鱼的食物有1/2来自植物，1/4来自草食鱼类，1/4来自以草食鱼类为食的小型肉食鱼类，能量传递效率按20%计算，该杂食鱼从出生到死亡，共需海洋植物( ) A．28 kg B．280 kg C．16 kg D．160 kg [解析]依题意构建食物网，如图所示。 从图中可看出，杂食海洋鱼的食物来自3条食物链，分别是①海洋植物→杂食海洋鱼，②海洋植物→草食鱼类→杂食海洋鱼，③海洋植物→草食鱼类→小型肉食鱼类→杂食海洋鱼。能量传递效率按20%计算，由①得：4×(1/2)÷20%＝10(kg)；由②得：4×(1/4)÷20%÷20%＝25(kg)；由③得：4×(1/4)÷20%÷20%÷20%＝125(kg)。故共消耗海洋植物的量为10＋25＋125＝160(kg)。 [答案] D 二、非选择题 5．(2015·济南模拟)下图是某草原生态系统中部分营养结构。请据图回答下列问题。 (1)若草固定的总能量为6.8×109 kJ，食草昆虫和鼠同化的总能量是1.3×108 kJ，则人最多能获得的能量________ kJ。 (2)若蛇取食鼠的比例由1/4调整到3/4，从理论上分析，改变取食比例后蛇体重增加1 kg，人能比原来多增重________ kg(能量传递效率按20%计算)。 [解析](1)(6.8×109－1.3×108÷20%)×(20%)2＝2.46×108kJ。(2)改变前：1 kg蛇消耗草为3/4÷(20%)3＋1/4÷(20%)2＝100 kg；改变后：1 kg蛇消耗草为1/4÷(20%)3＋3/4÷(20%)2＝50 kg，所以改变后与改变前相比节余的50 kg草可流向人。故人比原来增重了50×20%×20%＝2 kg。 [答案](1)2.46×108(2)2 6．(2015·苏北四市联考)某自然保护区地震后，据不完全统计，植被毁损达到30%以
初中物理专题复习能量转化中的效率计算
初中物理专题复习能量转化中的效率计算 能量可以从一种形式转化为另一种形式，要实现这种能量的转化需要一定的设备，由于设备本身的限制，不可能将一种能量全部转化为另一种能量，这就出现了设备的效率问题。笔者发现，2011年各地中考以设备的效率为载体，围绕有用的能量和总能量涉及的相关知识设置考点，试题的综合性较强，覆盖初中物理的力、热、电、能量等知识。 1．锅炉的效率 例1．（2011鞍山）某中学为学生供应开水，用锅炉将200kg的水从25℃加热到100℃，燃烧了6kg 的无烟煤。水的比热容是4.2×103J／（kg·℃），无烟煤的热值是3.4×l07J／kg。求： （1）锅炉内的水吸收的热量是多少? （2）无烟煤完全燃烧放出的热量是多少? （3）此锅炉的效率是多少? 解析：试题以锅炉为载体，考查了吸热升温公式和燃料燃烧放热公式。要求锅炉的效率，需要清楚锅炉将燃料燃烧放出的热量转化为水的内能，因此水温度升高吸收的热量是有用的能量，无烟煤完全燃烧放出的热量是总能量。 答案：（1） （2） （3）锅炉的效率
2．柴油抽水机的效率 例2．（2011荆门）今年我省出现大面积干旱，造成农田缺水，严重影响农作物生长，为缓解旱情，很多地方采用柴油抽水机从江湖中引水灌溉。某柴油抽水机把湖水抬升4.5m流入沟渠，再去灌溉农田。已知在2h内抬升了1600m3的水，此柴油抽水机的效率为40%，柴油的热值为4.5×107J/kg，g取10N/kg，求：（1）此柴油抽水机2h做了多少有用功？℃ （2）此柴油抽水机工作2h消耗了多少柴油？ （3）此柴油抽水机的总功率为多少千瓦？ 解析：柴油抽水机将柴油完全燃烧产生的能量通过克服重力做功转化为水的重力势能。试题以此为载体，考查了质量、密度、重力、热值、功和功率等知识。 （1）虽然抽水机是将水连续地分批抽上去，我们可以想象成抽水机将全部1600m3的水一次性地在2h 内缓慢抬升4.5m，这就是等效法的应用。这样利用计算出水的质量，再用计算重力，然后用就可以计算出有用功。 （2）要计算柴油的质量，需要先计算柴油燃烧放出的热量。这就要利用柴油抽水机的效率为40%这个数据。教学中发现很多同学常犯一个错误，就是利用柴油抽水机做的有用功去乘以效率。避免错误的方法 是想清楚柴油燃烧放出的热量是总的能量，总的能量要比有用的能量数值大。应该根据，得到 。 （3）柴油抽水机的总功率应该用总能量除以时间计算，总能量就是柴油燃烧放出的热量，时间是2h，要注意把单位化成秒。 答案：（1）
生物能量转换效率
生物能量转换效率 根据科技部发布的《全民节能减排手册》，如果每月用手洗代替一次机洗，每台洗衣机每年可节能约1.4千克标准煤，相应减排二氧化碳3.6千克。如果全国1.9亿台洗衣机都因此每月少用一次，那么每年可节能约26万吨标准煤，减排二氧化碳68.4万吨。 对于清洁衣服，很多白领和年轻人有着很高的要求，怕染色、怕交叉感染，所以常常一堆衣服要分两三次洗完。其实，这是一种不低碳的生活方式，专家表示，如果每月用手洗代替一次机洗，每台洗衣机每年可相应减排二氧化碳3.6千克。 读者王小姐说，冬天时，每个周六她都要花一个下午来洗衣服，贴身衣物、深色外衣、浅色外衣，至少要用洗衣机洗三次。“其实贴身衣物很小很薄，虽然衣服少，但是洗衣机不会偷懒，还是用那么多水和电，我总是觉得很浪费。现在天气暖和了，完全可以用手洗代替，不仅低碳，还更干净。”自从用手洗衣服后，王小姐说她每周的洗衣时间缩短了一个小时，而且用水量也明显减少了。“我发现洗衣服还挺累的，就当锻炼身体了！” 这里明显有个问题，科技部认为手洗是不用能量的！其实生物的能量转化效率是较低的。 一只鹰2千克要吃10千克小鸟能量传递效率2/10=20% 0.25千克小鸟要吃2千克昆虫能量传递效率0.25/2= 12.5% 100千克昆虫要吃1000千克绿色植物能量传递效率100/1000=10% 真正有用的质量只有： 20%×12.5%×10%=0.25% 而且，生物做功时，有用的质量变成机械能还要浪费大部分，分解一分子葡萄糖产生2870KJ能量，而只有1161KJ用于合成ATP，只有ATP中的能量才被用于生命活动，其余几乎都以热的形式散失了。算一算大约40%多吧。 这样看来，利用人的手工劳动以代替机器是得不偿失的。所以有经验的老板总是用机器代替工人，不会像科技部那样建议手洗代替机洗的。
能量转化中的效率计算
能量转化中的效率计算 能量可以从一种形式转化为另一种形式，要实现这种能量的转化需要一定的设备，由于设备本身的限制，不可能将一种能量全部转化为另一种能量，这就出现了设备的效率问题。笔者发现，2019年各地中考以设备的效率为载体，围绕有用的能量和总能量涉及的相关知识设置考点，试题的综合性较强，覆盖初中物理的力、热、电、能量等知识。 1．锅炉的效率 例1．（2019鞍山）某中学为学生供应开水，用锅炉将200kg 的水从25℃加热到100℃，燃烧了6kg的无烟煤。水的比热容是4.2×103J／（kg·℃），无烟煤的热值是3.4×l07J／kg。求： （1）锅炉内的水吸收的热量是多少? （2）无烟煤完全燃烧放出的热量是多少? （3）此锅炉的效率是多少? 解析：试题以锅炉为载体，考查了吸热升温公式和燃料燃烧放热公式。要求锅炉的效率，需要清楚锅炉将燃料燃烧放出的热量转化为水的内能，因此水温度升高吸收的热量是有用的能量，无烟煤完全燃烧放出的热量是总能量。 答案：（1） （2） （3）锅炉的效率
2．柴油抽水机的效率 例2．（2019荆门）今年我省出现大面积干旱，造成农田缺水，严重影响农作物生长，为缓解旱情，很多地方采用柴油抽水机从江湖中引水灌溉。某柴油抽水机把湖水抬升4.5m 流入沟渠，再去灌溉农田。已知在2h内抬升了1600m3的水，此柴油抽水机的效率为40%，柴油的热值为4.5×107J/kg，g取10N/kg，求： （1）此柴油抽水机2h做了多少有用功？℃ （2）此柴油抽水机工作2h消耗了多少柴油？ （3）此柴油抽水机的总功率为多少千瓦？ 解析：柴油抽水机将柴油完全燃烧产生的能量通过克服重力做功转化为水的重力势能。试题以此为载体，考查了质量、密度、重力、热值、功和功率等知识。 （1）虽然抽水机是将水连续地分批抽上去，我们可以想象成抽水机将全部1600m3的水一次性地在2h内缓慢抬升 4.5m，这就是等效法的应用。这样利用计算出水的质量，再用计算重力，然后用就可以计算出有用功。 （2）要计算柴油的质量，需要先计算柴油燃烧放出的热量。这就要利用柴油抽水机的效率为40%这个数据。教学中发现很多同学常犯一个错误，就是利用柴油抽水机做的有用功去乘以效率。避免错误的方法是想清楚柴油燃烧放出的热量是总的能量，总的能量要比有用的能量数值大。应该根据，得
2013-01-10能量传递中的计算题
能量传递中的计算题 1、在能量金字塔中，生产者固定能量时产生了240molO2，若能量传递效率为10%～15%时，次级消费者获得的能量最多相当于多少mol葡萄糖？（ C ） A.0.04 B. 0.4 C.0.9 D.0.09 2、下图食物网中，在能量传递效率为10%～20%时，假设每个营养级的生物从前一营养级的不同生物处获得的能量相等。则人的体重每增加1 kg，至少需要消耗水藻 975 kg。 3、在某生态系统中，1只2 kg的鹰要吃10 kg的小鸟，0.25 kg 的小鸟要吃2 kg的昆虫，而100 kg的昆虫要吃1000 kg的绿色植物。若各营养级生物所摄入的食物全转化成能量的话，那么，绿色植物到鹰的能量传递效率为（ C ） A. 0.05% B. 0.5% C. 0.25% D. 0.025% 4、下图为某生态系统食物网简图，若E 生物种群总能量为 ，B 生物种群总能量为，从理论上计算，A贮存的总能量最少为（ B ） A. B. C. D. 5、已知某营养级生物同化的能量为1000kJ，其中95%通过呼吸作用以热能的形式散失，则其下一营养级生物获得的能量最多为（ C ） A. 200kJ B. 40kJ C. 50kJ D. 10kJ 6、在能量金字塔中，如果生产者在光合作用过程中产生240mol 的氧气，其全部用于初级消费者分解血糖，则其释放并贮存在ATP中的能量最多有（ C ）可被三级消费者捕获？ A. B. C. D 、 7、在一片草原上，假如一年中，至少有70000只昆虫生活才可养活一只食虫鸟，而食虫鸟若按10%的能量传递率将能量传给鹰，则理论上每年大约需要3000只食虫鸟才能维持一只鹰的生存，那么如果鹰只靠捕食食虫鸟来生活，则每年至少需要（ C ）只昆虫才能保证一只鹰的生存？ A. B. C. D. 无法统计 8、在“棉花→棉蚜→食蚜蝇→瓢虫→麻雀→鹰”这条食物链中，如果食蚜蝇要有5m2的生活空间才能满足自身的能量需求，则一只鹰的生活空间至少是（ D ） A. B. C. D. 9、具有三个营养级的能量金字塔，最上层的体积是最下层的（ B） A. 10%~20% B. 1%~4% C. 0.1%~1% D. 1%~10% 10、某生态系统中初级消费者和次级消费者的总能量分别是W1和W2，当下列哪种情况发生时，最有可能使生态平衡遭到破坏？（ D ） A. W1>10W2 B. W1>5W2 C. W1<10W2 D. W1<5W2 11、某海滩黄泥螺种群现存量约3000吨，正常状况下，每年该种群最多可增加300吨，为充分利用黄泥螺资源，又不影响可持续发展，理论上每年最多捕捞黄泥螺的吨数为（ D ） A. 3000 B. 1650 C. 1500 D. 不超过 300 1
生态系统的能量流动
生态系统的能量流动 1、生态系统中的能量流动 （1）概念：生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。 （2）过程:见下图。 （3）分析： ◆输入途径：主要是生产者的光合作用。 ◆起点：从生产者固定太阳能开始，流经一个生态系统的总能量是生产者固定的太阳能总量。 ◆渠道：食物链和食物网。 ◆能量流动中能量形式的变化：太阳光能→生物体有机物中的化学能→热能（最终散失） ◆能量在食物链（网）中流动形式：有机物中的化学能。 ◆能量传递效率= ◆能量散失的主要途径：细胞呼吸（包括各营养级生物本身的呼吸及分解者的呼吸） ◆能量散失的形式:热能（呼吸作用产生） 2、能量在流经每一营养级时的分流问题： （1）能量来源 ①生产者的能量来自太阳能。 ②各营养级消费者的能量一般来自上一个营养级。 同化量=摄入量－粪便中所含能量 （2）能量去路 ①每个营养级生物细胞呼吸产生的能量一部分用于生命活动，另一部分以热能形式散失。 ②每个营养级生物有一部分能量流到后一个营养级（注意：最高营养级无此途径）。 ③每个营养级生物的遗体、粪便、残枝败叶中的能量被分解者分解而释放出来。 ④未被利用的能量（储存在煤炭、石油或化石中的能量，最终去路是上述三个途径） （3）流入某一营养级的能量来源和去路图解 前一营养级同化的能量 后一营养级同化的能量
3、能量流动特点： ★单向流动：生态系统内的能量只能从第一营养级流向第二营养级，再依次流向下一个营养级，不能逆向流动，也不能循环流动。 ★逐级递减：能量在沿食物链流动的过程中，逐级减少，能量在相邻两个营养级间的传递效率是10%-20%。 单向流动原因： ①在食物链中，相邻营养级生物吃与被吃的关系不可逆转。 ②各营养级的能量大部分以细胞呼吸产生热能的形式散失掉，这些能量是无法再利用的。 逐级递减原因： ①每个营养级的生物都会因细胞呼吸消耗相当大的一部分能量，供自身利用和以热能形式散失。 ②每个营养级中的能量都要有一部分流入分解者。 ③每个营养级的生物总有一部分能量不能被下一营养级利用。 【提醒】上一个营养级未散失的能量是否能全部传递到下一个营养级？为什么？ ◆捕食不彻底：当动物体在捕食猎物时，由于相互之间经过长期的自然选择，捕食者能够捕食到 猎物，但不可能将其种群中的全部个体捕食。 ◆摄食不彻底：当动物捕食成功后，在取食对方时，也不可能将对方的所有有机物全部吃下。 ◆消化不彻底：当动物将食物摄取到消化道中之后，也不可能将其中的全部营养都能吸收。 【特别提示】 （1）能量传递效率的计算 如某食物链中，生物A到生物B的能量传递效率为：。 若在食物网中，则A传递给下一个营养级的的能量传递效率为：。 （2）一条食物链中营养级一般不超过4-5个。原因是：能量传递效率为10%-20%，传到第4-5营养级时，能量已经很少了，再往下传递不足以维持一个营养级。 4、能量金字塔 （1）概念：各个营养级单位时间内所得到的能量数值，由低到高绘制成图，可形成一个金字塔图形，叫做能量金字塔。 （2）意义：从能量金字塔可以看出，在一个生态系统中，营养级越多，能量流动过程中消耗的能量就越多。生态系统中的能量流动一般不超过4～5个营养级。
生物必修三能量流动计算
一、食物链中的能量计算 1.已知较低营养级生物具有的能量（或生物量），求较高营养级生物所能获得能量（或生物量）的最大值。 例1.若某生态系统固定的总能量为24000kJ，则该生态系统的第四营养级生物最多能获得的能量是（） A. 24kJ B. 192kJ C.96kJ D. 960kJ 解析：据题意，生态系统固定的总能量是生态系统中生产者（第一营养级）所固定的能量，即24000kJ，当能量的传递效率为20%时，每一个营养级从前一个营养级获得的能量是最多的。因而第四营养级所获得能量的最大值为：24000×20%×20%×20%=192kJ。 答案：D 规律：已知较低营养级的能量（或生物量），不知道传递效率，计算较高营养级生物获得能量（或生物量）的最大值时，可按照最大传递效率20%计算，即较低营养级能量（或生物量）×(20%)n（n为食物链中由较低营养级到所需计算的营养级的箭头数）。 2.已知较高营养级的能量（或生物量），求较低营养级应具备的能量（或生物量）的最小值。 例2.在一条有5个营养级的食物链中，若第五营养级的生物体重增加1 kg，理论上至少要消耗第一营养级的生物量为（） A. 25 kg B. 125 kg C. 625 kg D. 3125 kg 解析：据题意，要计算消耗的第一营养级的生物量，应按照能量传递的最大效率20%计算。设需消耗第一营养级的生物量为X kg，则X=1÷(20%)4=625 kg。 答案：C 规律：已知能量传递途径和较高营养级生物的能量（或生物量）时，若需计算较低营养级应具有的能量（或生物量）的最小值（即至少）时，按能量传递效率的最大值20%进行计算，即较低营养级的生物量至少是较高营养级的能量（或生物量）×5n（n为食物链中，由较低营养级到所需计算的营养级的箭头数）。
生态系统能量流动计算题型
生态系统能量流动相关计算题型 1.若某生态系统固定的总能量为24000kJ，则该生态系统的第四营养级生物最多能获得的能量是（ B ） A. 24kJ B. 192kJ C.96kJ D. 960kJ 2.在一条有5个营养级的食物链中，若第五营养级的生物体重增加1 kg，理论上至少要消耗第一营养级的生物量为（ C ） A. 25 kg B. 125 kg C. 625 kg D. 3125 kg 3.在能量金字塔中，生产者固定能量时产生了240molO2，若能量传递效率为10%～15%时，次级消费者获得的能量最多相当于多少mol葡萄糖？（ C ） A.0.04 B. 0.4 C.0.9 D.0.09 4.在某生态系统中，1只2 kg的鹰要吃10 kg的小鸟，0.25 kg的小鸟要吃2 kg的昆虫，而100 kg的昆虫要吃1000 kg的绿色植物。若各营养级生物所摄入的食物全转化成能量的话，那么，绿色植物到鹰的能量传递效率为（ C ） A. 0.05% B. 0.5% C. 0.25% D. 0.025% 5.某个生态系统中，生产者和次级消费者的总能量分别是E1和E3，在下列几种情况中，可能导致生态平衡被破坏的是（ C ） A. E1＞100E3 B. E1＜100E3 C. E1＜25E3 D. E1＞25E3 6.右图为某生态系统食物网简图，若E生物种群总能量为， B生物种群总能量为，从理论上计算，A贮存的总能量最少 为（ B ） A. B C. D. 7. 已知某营养级生物同化的能量为1000kJ，其中95%通过呼吸作用以热能的形式散失，则其下一营养级生物获得的能量最多为（ C ） A. 200kJ B. 40kJ C. 50kJ D. 10kJ 8.在“棉花→棉蚜→食蚜蝇→瓢虫→麻雀→鹰”这条食物链中，如果食蚜蝇要有5m2的生活空间才能满足自身的能量需求，则一只鹰的生活空间至少是（ D ） A. B. C. D. 9.具有三个营养级的能量金字塔，最上层的体积是最下层的（ B ） A. 10%~20% B. 1%~4% C. 0.1%~1% D. 1%~10% 10.如果一个人食物有1/2来自绿色植物，1/4来自小型肉食动物，1/4来自羊肉，假如传递效率为10%，那么该人每增加1千克体重，约消耗植物（ D ） A. 10千克 B. 28千克 C. 100千克 D. 280千克 11．在如图食物网中，a表示动物性食物所占比例，若鸟要使体重增 加x，至少需要生产者量为y，那么x与y的关系可表示为(C) A．y≥90xa＋10x B．y≤20xa＋5x C．y≥20xa＋5x D．y≥100xa＋10x 12.下图所示的食物网中，C生物同化的总能量为a，其中A生物 直接供给C生物的比例为x，则按最低的能量传递效率计算，需 要A生物的总能量（y）与x的函数关系式为y＝100a－90ax 。
能量传递效率计算专题
能量流动之 能量传递效率计算专题·导学案 【学习目标】 1、进一步巩固能量流动 2、掌握能量流动过程中能量传递效率的计算方法 3、学会分析具体问题的方法 【引言】 “能量流动”是生态系统的重要功能之一。在高中生物知识中，能量流动与物质循环的关系、能量流动的特点、能量传递的效率等知识共同构成了以“生态系统的能量流动”为中心的知识体系。然而在“能量流动”知识中，仍存在一些易被忽视或不常见的问题，如“能量值”的表示方式、最值的计算、能量流动与生态系统稳态的关系等。 【导学探究】 一、能量流动的几种“最值”计算 由于一般情况下能量在两个相邻营养级之间的传递效率是 10%~20%。故在能量流动的相关问题中，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%。所以，在已知较高营养级生物的能量求消耗较低营养级生物的能量时，若求“最多”值，则说明较低营养级生物的能量按“最低”效率传递，若求“最（至）少”值，则说明较低营养级生物的能量按“最高”效率传递。反之，已知较低营养级生物的能量求传递给较高营养级生物的能量时，若求“最多”值，则说明较低营养级生物的能量按“最高”效率传递，若求“最少”值，则说明较低营养级生物的能量按“最低”效率传递。这一关系可用下图来表示。 1. 以生物的同化量（实际获取量）为标准的“最值”计算
题1. 下图为某生态系统食物网简图，若E生物种群总能量为 ，B生物种群总能量为，从理论上计算，A贮存的总能量最少为（） A. B. C. D. 2. 以生物的积累量为标准的“最值”计算 题2. 已知某营养级生物同化的能量为1000kJ，其中95%通过呼吸作用以热能的形式散失，则其下一营养级生物获得的能量最多为（） A. 200kJ B. 40kJ C. 50kJ D. 10kJ 二、能量值的几种不同表示方式及相关计算 “能量值”除了用“焦耳”等能量单位表示外，在许多生物资料中，其还可用生物量、数量、面积、体积单位等形式来表示，因而使能量流动关系有了更加丰富的内涵，但是不管用何种单位形式表示，通常情况下能量的传递效率都遵循“10%~20%”的规律，下面结合一些例子分别加以阐述。 1. 能量（单位）表示法及计算 以能量（单位）“焦耳”表示能量值的多少是“能量流动”知识中最常见的形式。在以“焦耳”为单位的能量传递过程中，各营养级的能量数值呈现出典型的“金字塔”形，不可能出现倒置。 1.1 以生物体同化量的总量为特征的计算 如题1 1.2 以ATP为特征的计算 这种形式的能量计算是建立在物质氧化分解的基础上的，它常涉及利用呼吸作用或光合作用的反应式。
高中生态系统能量流动经典计算题
能量流动经典例题 1.如图若草固定的太阳能转化的有机物为1000 kg ；又假如每个营养级的生物被2种生物捕食时各食一半，则鹰最少增加 （ ） A ．1 2.75 kg B ．15.25 kg C ．7.75 kg D ．21 kg 2.下图表示某草原生态系统中能量流动图解，①～④表示相关过程能量流动量。下列有关叙述正确的是( ) A ．①是流入该生态系统的总能量 B ．分解者分解动植物遗体释放出来的能量，可供绿色植物再利用 C ．图中②/①的比值代表“草→兔”的能量传递效率 D ．③和④分别属于草和兔同化量的一部分 3、如图所示的一个食物网（能量传递效率按10%计算），则下列叙述正确的是 ①该食物网中初级消费者只有昆虫，次级消费者只有鸟 ②昆虫属于第一营养级，鸟属于第二营养级 ③若绿色植物固定的太阳能总量为M ，昆虫获得的总能量为m1,鸟获得的总能量为m2,则M>m1+m2 ④在鸟类的食物构成中，若动物性食物和植物性食物各占一半，则鸟类增加能量A 时，生产者需提供能量为55A A.①② B.①③ C.②③ D.③④ 4、下图为生态系统中食物链所反映出的能量流动情况，图中箭头符号为能量的流动方向，单位 为kcal/(m3·年)。下列说法正确的是( ) ①在入射的太阳能中，生产者只利用了其中的1%左右 ②分解者可利用来自各营养级转移到A 中的所有能量 ③消费者营养级别越高，可利用的总能量越多 ④当人们把生产者当作食物时，可获得更多的能量 A ①② B ．①④ C ②④ D ．③④ 5、在某草原生态系统能量流动过程中，假设羊摄入体内的能量为n ，羊粪便中的能量为36%n ，呼吸作用散失的能量为48%n ，则( ) A ．羊同化的能量为64%n B ．贮存在羊体内的能量为52%n C ．由羊流向分解者的能量为16%n D ．由羊流向下一营养级的能量为64%n 6、如图所示，下列有关生态系统的表述正确的是 A.若图中A 、B 、C 依次表示同一个种群中老、中、幼年龄段个体数量，则此种群为增长型种群 B.若A 、B 、C 为某生态系统中的三个营养级，则A 、B 、C 构成该生态系统的生物群落 C.若A 、B 、C 为某生态系统中的三个种群，并且形成A →B →C 的食物链，那么A 、B 、C 不一定符合能量金字塔 D.若A 、B 、C 为某生态系统中的三个营养级，B 、C 中不会出现同一生物种群 7、如下图为生态系统中能量流动图解部分示意图，①②③④各代表一定的能量值，下列各项中正确的是 A ．①表示流经生态系统内部的总能量 B ．一般情况下，三级消费者增加1 kg ，至少需要生产者100 kg C ．生物与生物之间捕食关系一般不可逆转，所以能量流动具单向性 D ．从能量关系看②≥③＋④1 8.某生态系统中初级消费者和次级消费者的总能量分别是W 1和W 2，当下列哪种情况发生时，最有可能使生态平衡遭到破坏（ ） A. 2110W W > B. 215W W > C. 2110W W < D. 215W W < 9、某生态系统中存在如图所示的食物网，如将C 的食物比例由A ∶B=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C 的数量是原来的 A.1.875倍 B.1.375倍 C.1.273倍 D.0.575倍 10、如图所示食物网中，E 是生产者，共含有7.1×109 kJ 的能量，B 生物种 群总能量为2.3×108 kJ ，从理论上计算A 最多获得的能量是 11、在如图食物网中，a 表示鸟的动物性食物所占比例，若要使鸟体重增加x ，最多需要生产者量为y ，那么x 与y 的关系可表示为
1.23能量传递效率
能量传递效率 1．下图表示某池塘生态系统中饲养草鱼时的能量流动过程示意图，a～i表示能量值，关于该过程的叙述正确的是（） A．流经该生态系统的总能量为a B．第一、二营养级之间的能量传递效率为（g＋h）/a C．第一、二营养级之间的能量传递效率为h/b D．可通过投放消化酶提高第一、二营养级之间的能量传递效率 2．如图为生态系统中能量流动部分示意图（字母表示能量），下列正确的是 A．图中b＝h＋c＋d＋e＋f B．生产者与初级消费者之间的能量传递效率为b/a×100% C．“草→兔→狼”这一关系中，狼粪便的能量属于d D．缩短食物链可以提高能量传递效率 3．下图为某湖泊生态系统能量流动的定量分析图解，图中A、B、C代表三个营养级，数字均为实际测得的能量数值，单位为J/(cm2·a)（焦每平方厘米年）。已知该生态系统受到的太阳辐射总能量为118 872 J/(cm2·a)，但其中118 761 J/(cm2·a)的能量未被利用。下列叙述不正确的是( ) A．A固定的总的太阳能是111 J/(cm2·a) B．从第一营养级到第二营养级的能量传递效率是18.4% C．在B同化的总能量中，细胞呼吸消耗的能量约占16.7% D．相邻营养级之间的能量传递效率一般是10%～20% 5．图甲表示某生态系统碳循环示意图，图乙表示该生态系统中能量流动的部分示意图（N1～N4表示能量数值），下列说法错误的是（） A．图甲中B、C、D、E构成群落，碳在其中流动的形式是有机物 B．图乙中的a表示初级消费者的同化量，b表示用于生长、发育和繁殖的能量 C．图乙中能量由初级消费者到次级消费者的传递效率为N4/N2×100% D．能量在各营养级的流动离不开生态系统的物质循环和信息传递
能量传递计算
生态系统中能量传递的相关计算 在解决有关能量传递的计算问题时，首先要确定相关的食物链，理清生物在营养级 上的差别，能量传递效率为10%?20%，解题时注意题目中是否有“最多”、“最 少”、“至少”等特殊的字眼，从而确定使用10%或20%来解题。 (1) 设食物链A T B T C T D，分情况讨论如下： ①已知D营养级的能量为M,则至少需要A营养级的能量=Mk (20%)3;最多需要A营养级的能量 =Mk(10%)3。 ②已知A营养级的能量为N，贝U D营养级获得的最多能量= N X (20%)3;最少能量=N X (10%)3。 (2) 在食物网中分析： 如在A T B T C T D中，确定生物量变化的“最多”或“最少”时，还应遵循以下原 则： 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，生态系统消耗的能量越少，如已知D营养级的能量 为M，计算至少需要A营养级的能量，应取最短食物链A T D，并以20%的效率进 行传递，即等于M k 20% ;计算最多需要A营养级的能量时，应取最长的食物链A T B T C T D，并以10%的效率进行传递，即等于M k (10%)3。 (3) 在食物网中，某一营养级同时从上一营养级的多种生物按一定比例获取能量，则按照单独的 食物链进行计算后再合并。 1. 如图为某生态系统中能量流动图解部分示意图，①②③④各代表一定的能量值，下列各项中正确 的是() A ?①表示流经该生态系统内部的总能量 B ?一般情况下，次级消费者增加 1 kg，生产者至少增加100 kg C ?生物与生物之间的捕食关系一般不可逆转，所以能量流动具有单向性 D .从能量关系看②》③+④ 2. 如图为一个食物网。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 C C 1、下图为某生态系统食物网简图，若E生物种群总能量为X109kJ , B生物种群总能量为 X108,从理论上计算，A贮存的总能量最少为( ) A. X10 8 kJ B. X10 7 kJ C. X107 kJ D . X107 kJ 2、在一个高产的人工鱼塘中同时存在着生产者、初级消费者、次级消费者和分解者。其中
能量流动计算题
有关能量流动的计算题的解题技巧 生态系统的主要功能是进行能量流动和物质循环，生物考试中一般以计算题的形式考查生态系统的能量流动这部分知识。下面就常见的一些类型进行归类，总结该类题的解题技巧。 一． 求能量传递效率 求能量传递效率= 例1. 下表是对某一水生生态系统营养级和能量流动的调查结果，其中A 、B 、C 、D 分别 表示不同的营养级，E 为分解者。pg 为生物同化作用固定能量的总量，Pn 为生物体储存的能量（Pg=Pn+R ）,R 为生物呼吸消耗的能量。请分析回答。 １. 能量流动是从A 、B 、C 、D 中的那个营养级开始的？为什么？ ２. 该生态系统中能量从第三营养级传递到第四营养级的效率是多少？ ３. 从能量输入和输出的角度看，该生态系统的总能量是否增加？为什么？ 解析：（1）因为B 营养级的能量最多，储存的能量和呼吸消耗的能量也最多故B 是生产者。 （2）已知E 是分解者，按照生态系统中能量逐级递减的特点，食物链为 B → D → A → C 。从第三营养级传递到第四营养级的效率为（0.9／15.9）×100﹪=5.7﹪ （3）因为在该生态系统中，输入的总能量为生产者固定的总能量870.7，输出的总能量=13.1+501.3+0.6+79.1+191.4=785.5，870.7＞785.5。所以生态系统输入的总能量大于输出的总能量之和。 答案（1）B 因为B 营养级含能量最多，是生产者。 （2）5.7﹪ （3）增加。因为该生态系统输入的总能量大于输出的总能量之和。 下一个营养级的同化量 上一个营养级的同化量 ×100％
例2 某一生态系统中，已知一只鹰增重2千克要吃10千克小鸟，小鸟增重0.25千克 要吃2千克昆虫；而昆虫增重100千克要吃1000千克绿色植物。在此食物链中鹰对绿色植物的能量利用率为( ) A 0.05﹪ B 0.5﹪ C 0.25﹪ D 0.025﹪ 解析：能量传递效率在各营养级之间不一样，逐步计算。或以植物为基准，在食物链的基础上推出2.5/1000×100%=0.25% 二 求营养级的生物量 (一） 已知能量传递效率求生物量 例3在植物 昆虫 鸟 的营养结构中，若能量传递效率为10%，以鸟类同化的总量为（ ） B A Y X D C X X X Y Y Y
生态系统计算专题
生态系统计算专题
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高中生物生态系统计算专题 一、生态系统能量流动的相关计算 (一) （二）生态系统的能量流动 1.生态系统的能量流动定义:生物系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程,输入生态系统总能量通常是生产 者固定的太阳能, 2.每一营养级能量来源与去路的分析 (1）动物同化的能量＝摄入量－粪便有机物中的能量，即摄入的食物只有部分被同化。例如蜣螂利用大象的粪便获得能量，就不能说蜣螂获得了大象的能量。 （2）流入一个营养级的能量是指被这个营养级的生物所同化的全部能量。 能量的来源与去路: 错误!错误! 错误!错误! 即某营养级同化的能量＝呼吸散失的能量＋被下一营养级同化的能量＋分解者利用的能量＋未被利用的能量。 （三）对能量流动的理解 “能量流动”是生态系统的基本功能之一，能量是维持生态系统存在和发展的动力。 生态系统总能量来源： 生产者固定太阳能的总量 源头 光能 能量输入 相关生理过程 光合作用、化能合成作用 总能量 生产者固定的太阳能总量 能量的传递 传递形式：有机物 传递渠道：沿食物链和食物网 能量的散失 相关生理过程 细胞呼吸 形式 热能 能量流动特点 ①单向流动;②逐级递减 能量传递效率 10%～20%(有关计算) （及时巩固) 1、下图是某生态系统有关功能的示意图。下列叙述正确的是（ ） 结生态系统的组 食物链和食物网生态系统 的稳定性 恢复力稳定性：生态系统在受到外界干扰因素的破坏后恢复到原状的 抵抗力稳定性：生态系统抵抗外界干扰并使自身的结构和功能保持 信息 功物质 能量