第3章 微专题 能量流动的相关计算(Word教参)-【精讲精练】2025-2026学年高中生物选择性必修第二册（苏教版）

1．在食物网中，能量传递效率不是以个体或种群为单位的，而是以营养级为单位的，如对于食物网，由第一营养级到第二营养级的能量传递效率是指(B＋C)同化的总能量占A同化的总能量的10%～20%。 2．求最高营养级获得能量的“最大值”或“最小值” (1)在一条食物链中，若生产者(第一营养级)的能量为100%，那么第二营养级所获得的能量最多为20%，最少为10%，第三营养级所获得的能量最多为20%×20%＝4%，最少为10%×10%＝1%，则第n营养级获得的能量最多为(20%)n-1，最少为(10%)n-1。 (2)在多条食物链中，最高营养级从不同渠道得到的能量比不定，已知较低营养级生物的能量，求较高营养级生物获得的能量： 3．求最低营养级消耗量的“至少”或“最多” (1)如一条食物链共有n个营养级，则第n营养级生物每增加1 kg体重： ①“至少”需要消耗的生产者的量： ＝＝5n-1。 ②“最多”需要消耗的生产者的量： ＝＝10n-1。 (2)在多条食物链中，若已知较高营养级生物的能量，求所需较低营养级生物的能量： 4．关于“定值”的计算 在食物网中，某一营养级同时从上一个营养级的多种生物中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。 [方法技巧] (1)能量传递的效率为10%～20%，它是指在不同的营养级之间，而不是指在两个具有捕食关系的种群之间。 (2)同一食物链不同环节能量传递效率往往不完全相同，计算时不能按10%或20%，而需按具体数值计算，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的能量为M×a%×b%×c%。 　下图为某人工鱼塘食物网及其能量传递示意图[图中数字为能量数值，单位是J/(m2·a)]。下列叙述正确的是(　　) A．该食物网中最高营养级为第六营养级 B．该食物网中第一到第二营养级的能量传递效率为25% C．太阳鱼呼吸作用消耗的能量为1357 J/(m2·a) D．该食物网中的生物与非生物环境共同构成一个生态系统 [解析]　第二营养级包括浮游动物和摇蚊幼虫，二者的能量共有3780＋4200＝7980，因此从第一营养级到第二营养级的能量传递效率为7980÷31 920×100%＝25%。食物网中只有生产者和消费者，无分解者，所以该食物网中的生物与非生物环境不能构成生态系统。 [答案]　B 　(2025·江苏镇江检测)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。那么能量传递效率按20%来计算，该杂食性鱼增重6 kg共需海洋植物(　　) A．310 kg　　　　　　 B．240 kg C．180 kg D．150 kg [解析]　由题意可知，题干中存在3条食物链：①海洋植物→杂食性鱼，②海洋植物→食草鱼→杂食性鱼，③海洋植物→食草鱼→小型肉食鱼→杂食性鱼；杂食性鱼的食物1/3来自食物链①，1/3来自食物链②，1/3来自食物链③。能量传递效率按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)。 [答案]　A [跟踪训练] 1．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最多是(　　) A．4.2×107 kJ B．2.0×108 kJ C．1.0×108 kJ D．2.32×108 kJ 解析　E为第一营养级，B、C、D均为第二营养级，三者获得的来自E的总能量最多为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，其获得的总能量最多为1×109×20%＝2.0×108(kJ)。 答案　B 2．某生态系统中存在如图所示的食物网，若将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 解析　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。 答案　B 3．(2025·江苏盐城期末)下图1为生态系统中食物链所反映出的能量流动情况，图中的箭头符号为能量的流动方向，单位为kcal/(m3·年)；图2为某生态系统的能量金字塔，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别代表不同的营养级，E1、E2代表能量的形式；图3为某生态系统食物网的图解。据图分析错误的是(　　) A．图1中初级消费者粪便中的能量被分解者利用时，大部分以热能形式散失 B．按生态系统的组成成分分析，图2是能量流动的渠道，其中还缺少分解者 C．据图1可知，在入射的太阳能中，生产者只利用了其中的1%左右 D．图3中若猫头鹰的能量1/2来自B，1/2来自D，B的能量2/3来自A，1/3来自C，猫头鹰增重6 kg，至少消耗A为550 kg 解析　图1中初级消费者粪便中的能量被分解者利用时，主要是借助分解者的呼吸作用分解粪便中的有机物，该过程中能量绝大多数以热能形式散失，A正确；图2是能量流动的渠道，则图中Ⅰ为生产者，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为消费者，按生态系统的组成成分分析，其中还缺少分解者和非生物的物质和能量，B错误；入射的太阳能能量是1 500 900，其中有1 485 000没有被利用，因此生产者利用的能量为15 900，约占照射能量的1%，C正确；由于求至少消耗A的量，应该按照最高的能量传递效率(20%)来计算，若猫头鹰增重6 kg，消耗上一营养级的量为6÷20%＝30 kg，(其中需要B和D的量各为15 kg)，图中有三条食物链的能量流向猫头鹰，则沿着食物链A→C→D→猫头鹰计算消耗A的量为15÷(20%)2＝375 kg；B需要提供给猫头鹰15 kg，需要消耗其上一营养级的量为15÷20%＝75 kg(其中50 kg来自A，25 kg来自C)，沿着A→C→B→猫头鹰计算消耗A为25÷20%＝125 kg，则最终至少消耗A为375＋50＋125＝550 kg，D正确。 答案　B 4．(2025·江苏南通月考)海水立体养殖中，表层养殖海带等大型藻类，海带下面挂笼养殖滤食小型浮游植物的牡蛎，底层养殖以底栖微藻、生物遗体残骸等为食的海参。某海水立体养殖生态系统的能量流动示意图如下，M、N表示营养级。下列分析错误的是(　　) A．图中M用于生长、发育和繁殖的能量为2488 kJ·m-2·a-1 B．由M到N的能量传递效率为11.7% C．海水立体养殖模式充分体现了群落的垂直结构 D．该生态系统实现了能量的多级利用，可有效减少废物排放和环境污染 解析　M同化的能量＝3281＋2826＝6107 kJ·m-2·a-1，其用于生长、发育和繁殖的能量＝同化的能量－呼吸作用消耗的能量＝3281＋2826－3619＝2488 kJ·m-2·a-1，A正确；由M到N的能量传递效率为386÷(3281＋2826)×100%≈6.3%，B错误；海水立体养殖利用了群落空间垂直结构的特点，分层养殖，充分利用空间和资源，C正确；立体养殖模式由于不同层次生活的生物不同，实现了物质和能量的多级利用，可有效减少废物排放和环境污染，D正确。 答案　B 5．能量流动是生态系统的功能之一。如图1是某生态系统能量流动过程图解，图2是被地震破坏的某自然保护区在人为干预下恢复的过程中的能量流动图解[能量单位：103 kJ/(m2·a)]。请据图回答下列问题。 (1)图1中流经该生态系统的总能量是________，图中________为分解者，理由是________________________________________________________________________。 (2)图1中不应存在的箭头是____________。 (3)图2中A代表___________________________________________________________， 为保证各营养级都有较高的输出量，随营养级的升高，输入的有机物应增多，原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)计算可知，图2中肉食性动物需补偿输入的能量值为________，在人为干预下能量从第二营养级到第三营养级的传递效率为____________。 解析　(1)由图1可知，流经该生态系统的总能量是生产者通过光合作用固定的太阳能，即①；图中E为分解者，理由是从生产者到各级消费者都有能量流入E。(2)图1中不应存在的箭头是⑦，因为分解者的能量不能流到生产者。(3)图2中A代表呼吸作用以热能的形式散失的能量，为保证各营养级都有较高的输出量，随营养级的升高，输入的有机物应增多，原因是能量在流动过程中逐级递减。(4)图2中，输入肉食性动物的能量＝14＋2－4－9－0.5＝2.5，而肉食性动物输出的能量＝2.1＋5.1＋0.05＋0.25＝7.5，所以肉食性动物需补偿输入能量值至少为7.5－2.5＝5×103 [kJ/(m2·a)]。在人为干预下输入到第二营养级的能量为14＋2＝16，所以从第二营养级到第三营养级的传递效率为2.5÷16≈15.6%。 答案　(1)①　E　从生产者至各营养级都有能量流入 (2)⑦ (3)呼吸作用以热能的形式散失的能量　能量在流动过程中逐级递减 (4)5×103 kJ/(m2·a)　15.6% 学科网（北京）股份有限公司 $