备课素材：能量传递效率计算中的三个问题-2023-2024学年高二上学期生物人教版选择性必修2

能量传递效率计算中的三个问题 能量传递效率的计算在生态系统能量流动中的定量计算,目的是让学生通过计算感悟能量流动的特点之一——逐级递减,同时也能让学生明确研究能量流动的意义,即人类可以调整能量流动的方向,使能量持续高效地流向对人类有益的方向。 学生在计算容易出错的地方有: 1.已确定营养级间能量传递效率的,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%。 例1、某生态系统中存在右图生物关系,E生物种群含有的总能量为5.8 109kJ,B生物种群含有的总能量为1.6 108kJ,则理论上A生物种群含有的总能量是(能量传递效率按20%计算)( ) A.4.2 107 kJ B.2.0 108kJ C.1.0 108 kJ D.2.32 108 kJ 解析:E为第一个营养级,B、C、D均为第二个营养级,三者获得的来自E的总能量为5.8 109 20%=11.6 108(kJ),再减去B的能量1.6 108 kJ,C、D含有的能量为1 109 kJ,A既可捕食C,又可捕食D,其获得的总能量为1 109 20%=2.0 108(kJ)。故答案为B。 能量传递效率计算应该以营养级为单位,如上述BCD是同一营养级。 2.如果在食物网中,某一个营养级同时从上一个营养级的多种生物获得能量,且各途径所获得的生物量比例确定,则按照各单独的食物链分别进行计算后再合并。 例2、在如图所示的食物网中,假如猫头鹰的食物有2/5来自兔子,2/5来自鼠,1/5来自蛇,那么猫头鹰若增加20 g体重,最少需要消耗植物(能量传递效率按20%计算)( ) A.600 g B.900 g C.1 600 g D.5 600 g 解析:依图中食物关系分析,猫头鹰处于第三、四个营养级。在食物链中,猫头鹰属第三个营养级时,可把此食物链简化为一条,即植物 鼠(兔) 猫头鹰,最少消耗植物20 g 4/5 20% 20%=400(g)。另一食物链“植物 鼠 蛇 猫头鹰”中,猫头鹰属第四个营养级,最少消耗植物20 g 1/5 20% 20% 20%=500(g),所以最少需要消耗植物500 g+400 g=900(g)。故答案为B。 食物链越短,能量的利用率越高,也可以通过改变食物结构比例从而改变能量利用率。 3.在具有人工输入有机物(化学能)的生态系统的能量传递效率计算时,根据能量传递效率的含义,上一个营养级的同化量包含从其他营养级获得的同化量和人工输入有机物量,下一个营养级的同化量只包含由上一个营养级传递来的同化量,不包含人工输入有机物量,这是因为该部分能量不是上一个营养级传递来的。 例3、下图是某人工池塘中的能量流动示意图,其中a、b、c表示生物同化的能量,d、e、f表示用于生物生长和繁殖的能量,g、h、i表示呼吸消耗的能量。下列分析正确的是( ) A.第三个营养级与第二个营养级之间的能量传递效率为c/b 100% B.流经该生态系统的总能量可表示为g+b+j,即初级生产量 C.初级消费者同化的能量除图示流向外,还存在部分暂未利用的能量 D.生态系统营养级越多,则流向人类的能量就越少 解析:第三个营养级与第二个营养级之间的能量传递效率为第二个营养级传递给第三个营养级的能量/第二个营养级的同化量=c/(b+m) 100%,这里要注意第二个营养级同化的能量包括从上一个营养级同化的能量(b)和有机物输入的能量(m),A错误;流经该生态系统的总能量可表示为a+m,a为生产者固定的能量,为初级生产量,B错误;初级消费者同化的能量为b+m,流向途径有呼吸消耗(h)、流向分解者(k)、流向下一营养级(c),还存在部分暂未利用的能量,C正确;生态系统营养级越多,则流向人类的能量不一定就越少,如人吃水稻,人为第二个营养级,与生态系统中营养级的多少无关,D错误。故答案为C。 有机物的输入属于生态系统的总能量,但要注意输入的能量是第几营养级,流入的那个营养级不是从上一营养级提供的。 学科网(北京)股份有限公司 $$