专题09 能量流动的相关计算-备战2021年高考生物核心考点透析

专题09 能量流动的相关计算 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. 在食物网中分析 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. 利用“拼图法”巧解能量流动 (1) 输入第一营养级的能量(W1)即生产者的同化量被分为两部分：一部分在生产者的呼吸作用中以热能的形式散失(A1)，一部分则用于生产者的生长、发育和繁殖。而后一部分能量中包括现存的植物体B1、流向分解者的C1、流向下一营养级的D1。 (2) 第一营养级向第二营养级的能量传递效率＝(D1/W1)×100%，第二营养级向第三营养级的能量传递效率＝(D2/D1)×100%。 在具体计算时务必先澄清分流比例求解中应“顺推(用乘法)”还是“逆推(用除法)”，以为例。 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··＋A··()2＝M1 调整后：A··＋A··()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：＋＝A1 调整后：＋＝A2　　　 【典例1】 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。 审题指导　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，选最短的食物链，即水藻→小鱼→人，能量传递效率按20%计算，设最少消耗水藻为x，则x×20%×20%＝1 kg，x＝25 kg；求最多消耗水藻量时，选最长的食物链，即水藻→水蚤→虾→小鱼→大鱼→人，能量传递效率按10%计算，设最多消耗水藻为y，则y×10%×10%×10%×10%×10%＝1 kg，y＝100 000 kg。 答案　25　100 000 【典例2】 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·m－2·a－1)。顶位肉食动物从上一营养级获得的能量为0.25，则肉食动物从上一营养级获得的能量为________；能量从该生态系统的第二营养级到第三营养级的传递效率约为________。第一营养级到第二营养级的传递效率约为________。 审题指导　(1)因顶位肉食动物从上一营养级获得的能量为0.25(103 kJ·m－2·a－1)，流入肉食动物的总能量＝0.25＋0.05＋5.1＋2.1＝7.5(103 kJ·m－2·a－1)，又因为有机物输入为5(103 kJ·m－2·a－1)，则肉食动物从上一营养级获得的能量为7.5－5＝2.5(103 kJ·m－2·a－1)。 (2)该生态系统的第二营养级(植食动物)的能量＝2.5＋0.5＋9＋4＝16(103 kJ·m－2·a－1)，能量从该生态系统的第二营养级到第三营养级的传递效率＝2.5÷16×100%≈15.6%。 (3)第一营养级流入到第二营养级的能量＝16－2＝14(103 kJ·m－2·a－1)，第一营养级的能量＝14＋3＋70＋23＝110(103 kJ·m－2·a－1)，则第一营养级到第二营养级的传递效率＝14÷110×100%≈12.7%。 答案　2.5　15.6%　12.7% 【典例3】 (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，能量传递效率按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，能量传递效率按10%计算，则调整后供养的人口是前者的________倍。 审题指导 (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