第3章 微专题 食物链(网)中生物数量及能量流动的相关分析 （课件）-【步步高】2023-2024学年高二生物学选择性必修2 生物与环境（浙科版2019）

微专题 食物链(网)中生物数量及能量流动的相关分析 第三章　生态系统 一、食物网中的生物数量变化分析 1.第一个营养级生物减少，将连锁性地引发各个营养级生物减少。这是因为生产者是其他各种生物赖以生存的直接或间接的食物来源。可简单记为“一级生物若减少，其他生物跟着跑”。 2.天敌减少，则被捕食者数量的变化是先增加后减少，最后趋于稳定。可简单记为“如果天敌患了病，先增后减再稳定”。 3.在复杂食物网中，分析中间某一种群的数量变化对其他生物数量的影响时，应遵循以下原则： (1)从天敌和食物两个角度分析，以中间环节少的为主。若中间环节一样多，则以天敌的影响为主。 (2)生产者往往数量较多且相对稳定，所以当某一种群数量发生变化时，一般不考虑生产者数量的增加或减少。 (3)当捕食者有多种食物来源时，若其中一条食物链中断，则该种群可通过捕食其他食物而维持其数量短期内基本不变。 (4)若处于最高营养级的生物同时占有不同的营养级，某种原因导致其营养级降低，则处于最高营养级的生物的数量最终会增加，反之则减少。 例1　如图表示某湖泊的食物网，其中鱼a、鱼b为两种小型土著鱼，若引入一种以小型鱼类为食的鲈鱼，将出现的情况是 A.鱼a和鱼b间的竞争将会减弱 B.土著鱼在与鲈鱼的竞争中处于劣势 C.浮游动物总量锐减后再急升 D.浮游植物总量急升后再锐减 √ 例2　某生态系统中含有鹿、蛇、猫头鹰、草、兔、鼠等生物，能使猫头鹰增多的是 A.蛇增多、鹿增多、草减少 B.鹿减少、蛇增多、鼠减少 C.兔减少、草减少、鼠减少 D.蛇减少、草增多、鹿减少 √ 据题图分析，猫头鹰占据三条食物链，草→ 鹿这条食物链中不含猫头鹰，因此当鹿的数 量减少时，可以导致猫头鹰获得的能量增加； 在含有猫头鹰的三条食物链中，草→鼠→蛇 →猫头鹰这条食物链最长，能量流动过程中消耗的能量最多，因此该食物链中的蛇减少，可减少能量的消耗，使流向猫头鹰的能量增加；猫头鹰获得的能量归根结底来自草的光合作用，因此草的数量增加也会使猫头鹰获得的能量增加，故选D。 二、流经某营养级的能量去向分析 1.拼图法分析能量流向 输入第一个营养级的能量(W1)，被分为两部分： 一部分在生产者的呼吸消耗中以热能的形式散失了(A1)，一部分则用于生产者的生长和繁殖。而后一部分能量中，包括现存植物体的B1，流向分解者的C1、流向下一个营养级的D1。 2.能量流动模型分析 (1)长期来看，流入某一个营养级的一定量的能量在足够长的时间内的去路有三条：a.自身呼吸消耗；b.流入下一个营养级(最高营养级除外)；c.被分解者分解利用(如图所示)。 (2)在短期内，流入某一个营养级的一定量的能量在一定时间内的去路有四条：a.自身呼吸消耗；b.流入下一个营养级(最高营养级除外)；c.被分解者分解利用；d.未利用，即未被自身呼吸消耗，也未被下一个营养级和分解者利用(如图所示)。 例3　如图表示能量流经某生态系统第二个营养级的示意图[单位：J/(cm2·a)]，据图分析，下列有关说法正确的是 A.e表示分解者利用的能量 B.第二个营养级用于生长和繁殖 的能量是100 J/(cm2·a) C.能量由第二个营养级到第三个 营养级的传递效率是20% D.该生态系统第三个营养级同化的能量是15 J/(cm2·a) √ 10 题图为能量流经某生态系统 第二个营养级的示意图，其 中a表示该营养级摄入的能量， b表示该营养级同化的能量，c表示该营养级用于生长和繁殖的能量，d表示该营养级通过呼吸消耗以热能的形式散失的能量，e表示分解者利用的能量，A正确，B错误； 题图仅表示能量流经第二个营养级的过程，并不能得出第三个营养级的同化量，因此无法计算由第二个营养级到第三个营养级的能量传递效率，C、D错误。 例4　生态学家研究了某草原生态系统的能量流动情况，其局部能量流动情况如图所示，字母代表能量。下列相关分析正确的是 A.能量D1的最终去向是流向下一个 营养级和分解者 B.生产者用于生长和繁殖等生命活 动的能量是C1＋D1＋E1 C.第一、二个营养级间的能量传递 效率为 ×100% D.应尽可能多地增加草原牲畜的放牧量以提高能量传递效率 √ 能量D1的最终去向是流向分解者， A错误； 生产者用于生长和繁殖等生命活 动的能量＝同化量－呼吸消耗量，即C1＋D1＋E1，B正确； 第一、二个营养级间的能量传递效率为第二个营养级的同化量/第一个营养级的同化量×100%＝ ×100%，C错误； 只能提高能量的利用率，不能提高能量的传递效率，且草原要注意合理放牧，不能超载放牧，D错误。 三、能量传递效率的“定值”计算 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%。 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5　如图表示某生态系统食物网的图解，猫头鹰体重每增加1 kg，至少消耗A约(能量传递效率按20%计算) A.100 kg B.44.5 kg C.25 kg D.15 kg √ 图中共含有3条食物链，而题中所求为至少消耗的A，根据能量流动规律分析可知，食物链越短能量损耗越少，能量传递效率以20%计算。食物链A→B→猫头鹰最短，消耗的A为1÷20%÷20%＝25(kg)。 例6　由于“赤潮”的影响，一条6 kg重的杂食性海洋鱼死亡，假如该杂食性海洋鱼的食物有1/3来自植物，1/3来自食草鱼类，1/3来自以食草鱼类为食的小型肉食鱼类；那么按能量流动效率20%来计算，该杂食性海洋鱼从出生到死亡共需海洋植物 A.310 kg B.240 kg C.180 kg D.150 kg √ 由题意可知，题干中存在3条食物链：①海洋植物→杂食性海洋鱼，②海洋植物→食草鱼→杂食性海洋鱼，③海洋植物→食草鱼→小型肉食鱼→杂食性海洋鱼；杂食性海洋鱼的食物1/3来自食物链①，1/3来自食物链②，1/3来自食物链③。所以按能量流动效率20%计算，该杂食性鱼从食物链①消耗的海洋植物为6×1/3÷20%＝10(kg)，从食物链②消耗的海洋植物为6×1/3÷20%÷20%＝50(kg)，从食物链③消耗的海洋植物为6×1/3÷20%÷20%÷20%＝250(kg)，因此共需海洋植物10＋50＋250＝310(kg)。 1.某生态系统中有四种生物，并构成一条食物链。在某一时间确定这四种生物(甲、乙、丙、丁)所含有机物总量的比例如图所示。在一段时间内，如果种群乙的有机物总量的比例增大，则引起的变化应是如图中的 1 2 3 4 5 6 跟踪训练 √ 据题图可确定这四种生物构成的食物链为丙→甲→乙→丁。若乙增加会引起丁增加、甲减少，而丙会因甲的减少而增加。 2.如图是一个陆地生态系统食物网的结构模式图，下列叙述不正确的是 1 2 3 4 5 6 跟踪训练 A.该食物网中共有5条食物链 B.在该食物网中，H处于三个不同的营养级 C.若B种群中各年龄期的个体数目比例适中， 则该种群的密度在一段时间内会明显变大 D.在该食物网中，如果C种群的数量下降10%，H的数量短期内不会发生 明显变化 √ 该食物网中有5条食物链，即①A→B→H，②A→C→D→H，③A→C→F→G→H，④A→E→D→H，⑤A→E→F→G→H，A正确； H分别处于第三(链①中)、第四(链②④中)和第五(链③⑤中)个营养级，B正确； 若B种群中各年龄期的个体数目比例适中，则该种群的年龄结构为稳定型，不考虑迁入和迁出，该种群的密度在一段时间内会保持稳定，不会发生明显变化，C错误； 在该食物网中，H有三种食物来源，C种群数量的少量减少，短期内并不会影响H的数量变化，D正确。 1 2 3 4 5 6 跟踪训练 3.某生态系统中存在如图所示的生物关系，E生物种群含有的总能量为5.8×109 kJ，B生物种群含有的总能量为1.6×108 kJ，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) 1 2 3 4 5 6 跟踪训练 A.4.2×107 kJ B.2.0×108 kJ C.1.0×108 kJ D.2.32×108 kJ √ 1 2 3 4 5 6 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)。 跟踪训练 4.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A∶B＝2∶1，其他条件不变，相邻两个营养级之间的能量传递效率按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 1 2 3 4 5 6 跟踪训练 √ 当C的食物比例A∶B为1∶1时，设C获得的能量 为x，则需要A的能量为(1/2)x÷10%＋(1/2)x÷10% ÷10%＝55x；当C的食物比例A∶B调整为2∶1时， 设C获得的能量为y，需要A的能量为(2/3)y÷10%＋(1/3)y÷10%÷ 10%＝40y。两种情况下，生产者的数量是一定的，所以55x＝40y，则y＝1.375x，即该生态系统能承载C的数量是原来的1.375倍。 1 2 3 4 5 6 跟踪训练 5.如图为某生态系统能量流动示意图。下列说法正确的是 1 2 3 4 5 6 跟踪训练 A.图中A所固定的能量是B、C的能量之和 B.若C增加1 kg，则需要消耗A约42 kg C.B营养级的个体数量一定多于C的个体数量 D.B的数量越多，C获得的能量越少 √ A所固定的能量大于B、C的能量之和，A错误； B营养级的个体数量不一定多于C的个体数量，C错误； 一般情况下，B的数量越多，则B所含的能量越多，那么C获得的能量也越多，D错误。 1 2 3 4 5 6 跟踪训练 6.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·y)]，据图分析，回答下列问题： 1 2 3 4 5 6 跟踪训练 (1)该生态系统中流入生物群落的总能量的来源有____________________ ______________________________。 生产者固定的太阳能 和输入的(饲料)有机物中的化学能 1 2 3 4 5 6 跟踪训练 (2)生产者、植食动物同化的总能量分别是___________________、________________。 (3)生产者→植食动物的能量传递效率约为_______，植食动物→肉食动物的能量传递效率约为______(结果均保留小数点后一位有效数字)。 1.10×105 kJ/(m2·y) 1.6×104 kJ/(m2·y) 12.7% 15.6% 由题图可知，从A到B的能量传递效率为×100%＝16%，从B到C的能量传递效率为×100%＝15%，由此计算出C增加1 kg，需要消耗A约42 kg，B正确； $$