高考生物提分策略题型13 能量流动的相关计算.docx

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高考生物提分策略题型13能量流动的相关计算

题型13能量流动的相关计算

解答食物网中能量流动的相关计算题时，注意以下两种情况即可：

（1）知高营养级求低营养级时，求“最多”值——选最长食物链按10%计算，求“最少”值——选最短食物链按20%计算。

（2）知低营养级求高营养级时，求“最多”值——选最短食物链按20%计算；求“最少”值——选最长食物链按10%计算。

另外，要注意某一生物“从不同食物链中获得能量的比例”或某一生物“给不同生物提供能量的比例”，然后按照各个单独的食物链分别计算后合并。

一、选择题

1．某同学通过分析蛇的食性绘制了如图所示的食物关系。

假如一条1kg的蛇，4/5的食物来自鼠，1/5的食物来自蛙。

按能量流动的20%计算，此蛇间接消耗的植物为

A．45kgB．22.5kg

C．90kgD．20kg

【答案】A

【解析】分析题图：

图示共有两条食物链，分别是植物→鼠→蛇，植物→昆虫→青蛙→蛇。

按照最大能量传递效率（20%）计算，假如一条1kg的蛇，4/5的食物来自鼠，1/5的食物来自蛙．按能量流动的最高效率计算，此蛇间接消耗的植物为1×4/5÷20%÷20%+1×1/5÷20%÷20%÷20%=45kg。

故选A。

2．下图是一个食物网，假如鹰的食物有2/5来自兔，2/5来自鼠，1/5来自蛇，那么鹰若要增加20克体重，至少需要消耗植物

A．900克B．500克

C．200克D．600克

【答案】A

【解析】当能量传递效率为最大值即20%时，消耗的植物量最少。

鹰经兔途径消耗的植物量为20×（2/5）÷20%÷20%＝200（g）；鹰经鼠途径消耗的植物量为20×（2/5）÷20%÷20%＝200（g）；鹰经蛇、鼠途径消耗的植物量为20×（1/5）÷20%÷20%÷20%＝500（g），共计消耗植物量为200＋200＋500＝900（g）。

3．有一食物网如图所示，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1kJ的能量，丙最少含多少能量

A．550kJB．500kJ

C．400kJD．100kJ

【答案】A

【解析】根据题意知，经丙→丁→己→庚传递到庚的能量为0.5kJ，则需要丙0.5÷（10%）3＝500（kJ）；经丙→戊→庚传递到庚的能量为0.5kJ，则需要丙0.5÷（10%）2＝50（kJ），即丙最少含500＋50＝550（kJ）的能量。

4．下表为某营养级昆虫摄食植物后能量流动的情况，按10~20%传递效率计算，下列说法正确的是

项目

昆虫摄食量

昆虫粪便量

昆虫呼吸消耗量

昆虫储存在有机物中的能量

能量（KJ）

410

210

130

70

A．昆虫的前一营养级的能量至少有2050kJ

B．昆虫储存在有机物中的能量属于未利用的能量

C．昆虫粪便量属于植物流向分解者能量的一部分

D．昆虫同化的能量中约有14%用于其生长发育和繁殖

【答案】C

【解析】昆虫的同化量为410-210=200（kJ），则其前一营养级的能量至少有200/20%=1000kJ，A错误；未利用的能量属于昆虫储存在有机物中的能量的一部分，B错误；摄入量=同化量+粪便量，昆虫粪便量属于植物流向分解者能量的一部分，C正确；昆虫的同化量为200kJ，生长的能量所占比例为70÷200×100%=35%，D错误。

5．如图为生态系统中能量流动图解部分示意图（字母表示能量的多少），下列选项中正确的是

A．图中b=h+c+d+e+f+i

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，狼粪便中的能量属于c

D．缩短食物链可以提高能量传递效率

【答案】C

【解析】根据题意和图示分析可知：

图示为生态系统中能量流动图解部分示意图，其中a表示该生态系统的总能量；b表示第二个营养级的摄入量；c表示第二个营养级的同化量；d表示自身生长、发育和繁殖；e表示第三个营养级的摄入量；f表示第二营养级呼吸作用散失的能量；h和i表示被分解者利用的能量；g表示分解者同化量。

A、初级消费者的摄入量b=c+h=h+d+f，A错误；B、生产者与初级消费者之间的能量传递效率=（c/a）×100%，B错误；C、狼粪便中的能量来自e，属于兔子的同化量（c），C正确；D、缩短食物链能提高能量利用率，但不能提高能量传递效率，D错误。

故选C。

6．下图是某生态系统一条食物链中的三个种群一年内能量流动统计的部分数据。

有关叙述正确的是

A．三个种群组成的食物链是Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ

B．种群Ⅱ全部生物的呼吸消耗能量约为6.95×107kJ

C．不同营养级之间的能量流动以有机物为载体

D．第二营养级到第三营养级的能量传递效率约为10%

【答案】C

【解析】A、从图中可以看出，种群Ⅱ同化的能量最多，其次是种群I，最少的是种群Ⅲ，所以三个种群组成的食物链是Ⅱ→I→Ⅲ，错误；B、种群Ⅱ全部生物同化的能量有呼吸消耗的能量、流向分解者的能量、流入下一营养级的能量和未被利用的能量，呼吸作用消耗的能量少于6.95×107kJ，错误；C、能量在不同营养级之间以有机物的形式流动，正确；D、能量传递效率=某一个营养级的同化量÷上一个营养级的同化量×100%，第二营养级到第三营养级的能量传递效率约为3.0÷15.0×100%=20%，错误。

7．下表是某农田生态系统中田鼠种群摄食植物后能量流动情况，下列有关叙述错误的是

项目

摄食量

粪便量

呼吸作用散失量

能量[J/（hm2·a）]

1.05×1010

3.50×109

4.55×109

A．田鼠同化的能量中有35%用于其生长发育和繁殖

B．田鼠类便量属于其同化能量中流向分解者能量的一部分

C．以田鼠为食的天敌最多可获得的能量为1.4×109J/（hm2·a）

D．田鼠的上一营养级同化的能量至少为3.5×1010J/（hm2·a）

【答案】B

【解析】A、田鼠的同化量=摄食量－粪便量=1.05×1010J/（hm2·a）-3.50×109J/（hm2·a）=7.0×109J/（hm2·a），用于生长发育和繁殖的能量=同化量-呼吸作用散失的能量=7.0×109J/（hm2·a）-4.55×109J/（hm2·a）=2.45×109J/（hm2·a），用于生长发育和繁殖的能量/同化量×100%=2.45×109J/（hm2·a）÷7.0×109J/（hm2·a）×100%=35%，A正确；B、田鼠粪便中的能量属于其上一营养级生物（即生产者）同化能量中流入分解者能量的一部分，B错误；C、以田鼠为食的天敌最多获得的能量=7.0×109J/（hm2·a）×20%=1.4×109J/（hm2·a），C正确；D、田鼠的上一营养级同化的能量至少为70×109J/（hm2·a）]÷20%=3.5×1010J/（hm2·a），D正确。

【点睛】在生态系统的能量流动中需要理清以下关系：

1、某一营养级的摄食量＝同化量+粪便量。

2、某一营养级的同化量＝呼吸作用散失的量+用于某一营养级生长、发育和繁殖的量

3、某一营养级用于生长发育和繁殖的能量的最终去向＝流入下一级的能量+被分解者利用的能量。

8．下图是某草原生态系统的能量流动模型。

a、b、c表示流入各营养级生物的能量，d、e、f表示用于各营养级生物生长、发育、繁殖的能量，j、k、l表示流入分解者的能量。

下列分析正确的是

A．生态系统的结构包括非生物的物质和能量、生产者、消费者与分解者

B．狼同化的能量可表示为c=f+i+l

C．若一段时间内草所固定的太阳能总量为1×106kJ，那么图中最高营养级所获得的能量为c/a×106kJ

D．食物链中处在最高营养级的生物是分解者

【答案】C

【解析】生态系统的结构包括生态系统的组成成分和营养结构，组成成分包括非生物的物质和能量、生产者、消费者与分解者，A错误；狼同化的能量可表示为c，小于f+i+l，B错误；若一段时间内草所固定的太阳能总量为1×106kJ，那么图中最高营养级生物所获得的能量为1×106×b/a×c/b=c/a×106kJ，C正确；食物链中只有生产者和消费者，没有分解者，D错误。

9．如图表示某湖泊生态系统的部分能量流动示意图，其中数值表示该营养级生物同化的能量，单位为kJ·m-2·a-1。

下列相关叙述正确的是

A．能量由第一营养级到第二营养级的传递效率为7.2%

B．甲用于生长发育和繁殖的能量为1075kJ·m-2·a-1

C．乙粪便中的能量属于甲流入分解者的能量

D．分解者属于第二、第三和第四营养级

【答案】C

【解析】A.第二营养级其他鱼类的同化量不知道，没法计算由第一营养级到第二营养级的传递效率，A错误；B、甲用于生长发育和繁殖的能量为1800kJ·m-2·a-1，减去呼吸散失的能量，呼吸散失的能量没法计算，B错误；C、乙的粪便属于甲的残渣，其中的能量属于甲流入分解者的能量，C正确；D、捕食食物链一般不包括分解者，D错误。

10．如图表示能量流经某生态系统第二营养级示意图[单位J/（cm2·a）]，据图分析，有关说法正确的是

A．该生态系统第二营养级同化的能量是80

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．该生态系统第一营养级同化的能量至少为500

【答案】A

【解析】图中的A是第二营养级的能量来源，其中有20被分解者利用，所以被第二营养级所同化的能量是80，A正确；第二营养级同化的能量是80，其中有50通过呼吸作用以热能的形式散失，所以用于生长、发育和繁殖的能量是30，B错误；图中只有第三营养级的摄入量，无法得知第三营养级的同化量，所以无法计算由第二营养级到第三营养级的能量传递效率，C错误；第二营养级同化的能量为80，根据能量传递效率可知，第一营养级同化的能量至少为80/20%＝400，D错误。

11．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：

103kJ/（m2·y）]。

下列说法错误的是

A．图中A代表的生理过程是呼吸作用

B．第二营养级到第三营养级的能量传递效率为15．625%

C．该生态系统中生产者固定的总能量是9．6×104kJ/（m2·y）

D．捕食关系一般不可逆转，所以能量流动具有单向性

【答案】C

【解析】每一营养级的能量去向包括流向下一营养级、被分解者分解和呼吸作用中以热能形式散失三个途径。

因此，图中A代表的是各种生物的呼吸作用，A正确；肉食性动物从植食性动物获得的且同化的能量＝5．1＋2．1＋0．25＋0．05－5＝2．5×103kJ/（m2·y），植食性动物的同化量＝2．5＋4＋9＋0．5＝16×103kJ/（m2·y），能量传递效率＝2．5/16×100%＝15．625%，B正确；该生态系统中能量的来源有两个，生产者固定的能量和有机物输入，生产者固定的总能量＝9．6×104kJ/（m2·y）＋流入植食性动物的能量，C错误；食物链是以食物关系形成的联系，捕食关系的单向性决定了能量流动的单向性，D正确。

12．如图为某生态系统的食物网，表中是B、A、E种群的能量（单位：

J/hm2．a），下列针对图表的分析中错误的是

B

A

E

固定的太阳能

摄入量

同化量

呼吸量

摄入量

同化量

呼吸量

2.45×1011

8.9×108

5.5×108

5.15×108

7.44×107

7.25×107

7.18×107

A．种群A粪便中的能量为3.4×108J/hm2·a

B．种群E用于生长、发育和繁殖的能量为7×105J/hm2．a

C．若种群D的数量大量减少，则种群E的数量也会减少

D．依图表信息不能计算出能量从种群A到种群E的传递效率

【答案】C

【解析】种群粪便中的能量等于摄入量－同化量，A正确；种群E用于生长、发育和繁殖的能量等于同化量－呼吸量，B正确；若种群D的数量大量减少，种群E仍可从A中获得能量，且所处的营养级别由原来的第三、第四级降为第三级，得到的能量增加，因此E的数量不会减少，C错误；表格中种群E的能量既来自种群A，也来自种群D，并且E从种群A、D获得的能量比值未知，因此不能算出从种群A到种群E的能量传递效率，D正确。

二、非选择题

13．我国珠江三角洲某地桑基鱼塘的能量流动简图如下图所示，请据图回答问题。

珠江三角洲某地桑基鱼塘的能流简图（单位：

MJ/hm2·a）

（1）在该生态系统的组成成分中，鱼属于______________。

鱼塘中不同鱼类分布在不同水层，例如鲢鱼生活在上层，草鱼在中下层，青鱼在底层，这体现了群落的______________。

（2）该生态系统输入的总能量是______________MJ/hm2·a，能量在桑、蚕间的传递效率约为______________。

（3）该生态系统能量流动简图所反映出的生态系统能量流动的特点是______________。

（4）当地农民用蚕粪养鱼，从生态系统能量流动的角度分析这种设计的好处是_________。

【答案】

（1）消费者和分解者垂直结构

（2）84679513.3%

（3）单向流动、逐级递减

（4）能够实现对能量的多级利用，提高能量的利用率

【解析】

（1）生态系统的组成成分包括生产者、消费者、分解者、非生物的物质和能量。

结合图表中鱼的能量来源可知，鱼属于消费者和分解者。

鱼塘中不同鱼类分布在不同水层，使空间资源得到充分利用，这体现了群落的垂直结构。

（2）该生态系统输入的总能量是生产者固定的总光能，依题文可知是桑和浮游植物固定的总光能：

377595+469200=846795（MJ/hm2·a）。

能量传递效率是相邻两个营养级之间能量的比值：

下一营养级同化量/上一营养级同化量。

所以能量在桑、蚕间的传递效率约为50100/377595×100%=13.3%。

（3）依题文可知生态系统中能量流动的特点是单向流动、逐级递减。

（4）用蚕粪养鱼，从生态系统能量流动的角度分析这种设计的好处是能够实现对能量的多级利用，提高能量的利用率。

14．某地出现了较为严重的自然灾害，导致此区域的自然保护区生态环境被破坏，如图为被毁的自然保护区在人为干预下恢复过程中的能量流动图（单位：

103kJ·m－2·a－1）。

请分析并回答下列问题：

（1）由图中数据可知，生产者固定的能量值为________________，肉食动物需补偿输入的能量值为________________。

由图可知，营养级________________（填“较高”或“较低”）的生物在这场灾害中受到的影响较大。

（2）在人为干预下，能量在第二营养级到第三营养级、第三营养级到第四营养级之间的传递效率分别为________________、________________。

（3）由图可知：

用于植食动物自身的生长、发育、繁殖等的能量值是________________。

【答案】

（1）1.1×105kJ·m－2·a－1　5×103kJ·m－2·a－1　较高

（2）15.6%　3.33%

（3）1.2×104kJ·m－2·a－1

【解析】

（1）由图中数据可知，生产者固定的能量包括：

①自身呼吸消耗、转化为其他形式的能量和热能；②流向下一营养级；③残体、粪便等被分解者分解；④未被利用的，所以为（23＋70＋14＋3）×103kJ·m－2·a－1＝110×103kJ·m－2·a－1＝1.1×105kJ·m－2·a－1；据图分析，流入到肉食动物的能量＝植食动物的能量－热能－未利用－分解者＝（14＋2－4－9－0.5）×103＝2.5×103，肉食动物同化的能量＝顶位肉食动物＋热能＋未利用＋分解者＝（0.25＋2.1＋5.1＋0.05）×103＝7.5×103，来源于植食动物的能量为2.5×103，则补偿输入为5×103kJ·m－2·a－1，由图可知，营养级越高，补偿输入的能量越多，所以营养级较高的生物在这场灾害中受到的影响较大。

（2）图中食物链中第二营养级同化的能量是14×103kJ·m－2·a－1，加上补偿的能量2×103kJ·m－2·a－1，第二营养级的总能量是16×103kJ·m－2·a－1，第三营养级从第二营养级同化的能量是2.5×103kJ·m－2·a－1，所以能量在第二营养级到第三营养级之间的传递效率为2.5÷16×100%＝15.6%。

能量在第三营养级到第四营养级之间的传递效率为第四营养级从第三营养级同化的能量0.25×103kJ·m－2·a－1÷第三营养级总的同化量7.5×103×100%＝0.25÷7.5×100%＝3.33%。

（3）第二营养级的总能量是16×103kJ·m－2·a－1，用于呼吸消耗的能量为4×103kJ·m－2·a－1，则用于植食动物自身的生长、发育、繁殖等的能量值是同化能量－呼吸消耗＝16×103kJ·m－2·a－1－4×103kJ·m－2·a－1＝12×103kJ·m－2·a－1＝1.2×104kJ·m－2·a－1。

15．图甲是某草原生态系统中碳循环模式图，图中A、B、C、D表示生态系统的成分，①②③为特定的生理过程，图乙表示该系统中部分生物间的食物关系。

请据图分析回答：

（1）图乙中的生物对应图甲中的___________（用字母表示）。

在①、③过程中碳以__________形式进行循环。

（2）如要调查该生态系统中蒲公英的种群密度，通常采用_______________法。

（3）图乙中，若鼠和昆虫粪便中的能量为M，呼吸作用消耗的能量为R，用于自身生长、发育和繁殖等生命活动的能量为N，则图中第二营养级的同化量可表示为______________。

（4）图乙中，若蛇的食物有4/5来自鼠，l/5来自蛙。

则从理论上讲，蛇每增加1kJ能量，至少消耗植物____________kJ，假如蛇的食物中，鼠的比例变为l/5，消耗相同的植物，蛇同化的能量是原来的________。

（5）该生态系统中每种生物在生长发育过程中不断地与其他生物进行着信息交流，其作用在于______。

（6）该草原曾发生过火灾，但此后又慢慢恢复，该过程属于___________，从生态系统的角度分析，这体现了生态系统具有自我调节能力，这种能力的大小主要取决于_____________。

【答案】

（1）B、DCO2

（2）样方

（3）N+R

（4）453/7

（5）调节种间关系，维持生态系统的稳定

（6）次生演替生物种类多少或物种丰富度高低（营养结构的复杂程度或食物链食物网的复杂程度）

【解析】

（1）由图分析可知图甲中A是二氧化碳库，D是生产者，B是消费者，C是分解者。

在图乙中食物链中只有生产者D和消费者B。

在①、③过程中碳是在无机环境与生物群落中进行循环都是以二氧化碳形式进行的。

其中1是光合作用，3是呼吸作用。

（2）调查植物种群密度，因为活动范围小，基本没有活动能力，所以常用样方法。

（3）同化量应是呼吸散失的能量和用于自身生长发育繁殖能量之和，即R+N。

而粪便中的能量是上一营养级同化的能量。

（4）至少消耗按照最大的传递效率计算，由食物链可知蛇每增加1kJ能量，至少消耗植物4/5÷20%÷20%+1/5÷20%÷20%÷20%=45（kJ）。

（5）每种生物在生长发育过程中不断地与其他生物进行着信息交流，主要是因为信息传递可以调节种间关系，维持生态系统的稳定。

（6）火灾过后草原的恢复因为有土壤条件属于次生演替。

生态系统的自我调节能力取决于该生物系统中生物种类多少或物种丰富度高低，一般种类越多自我调节能力就越强。

16．科学家对一个以槭树、山毛榉和桦树为主要树种的温带森林生态系统的能量流动进行了定量分析，结果如图。

请回答问题。

（1）调查槭树这些树种的种群密度常采用的方法是______，而调查活动能力强的动物的种群密度常采用的方法是_______。

槭树、山毛榉和桦树等树种之间的关系是______。

（2）这个温带森林中，每年每平方米大约有6.28×105J/（cm2.a）的有机残屑来不及被各种分解者所分解，推测影响分解者分解效率的主要环境因素是_____。

（3）该生态系统的能量输入_____（填“大于”“等于”或“小于”）输出。

这个森林生态系统中，能量由生产者流到初级消费者的传递效率约为_____%（保留小数点后2位）。

据图中的能量值分析，生态系统的各种成分中，_____的呼吸作用是能量流动的主要渠道。

（4）太阳能的不断输入是推动该系统_______、_______、______功能实现的基础。

（5）少量动物的迁入和迁出，不会使森林中的生物种类和数量发生明显变化，这说明生态系统具有一定的_______能力。

【答案】

（1）样方法标志重捕法竞争

（2）温度

（3）大于0.85分解者

（4）物质循环能量流动信息传递

（5）自我调节

【解析】

（1）调查槭树等植物的种群密度常采用样方法。

调查活动能力强的动物的种群密度常采用标志重捕法。

槭树、山毛榉和桦树等树种之间因争夺阳光等资源而存在竞争关系。

（2）在该温带森林中，每年每平方米大约有6.28×105J/（cm2•a）的有机残屑来不及被各种分解者所分解，说明分解者的分解能力是有限的，影响分解者分解效率的主要环境因素是温度。

（3）输入该生态系统的总能量为2.31×107J/（cm2.a），由于有5.01×106J/（cm2.a）的能量用于植物的生长、发育和繁殖，因此该生态系统的能量输入大于输出。

已知生产者固定的太阳能总量为2.31×107J/（cm2.a），输入到初级消费者的能量为3.27×105－1.31×105＝1.96×105J/（cm2.a），所以传递效率约为（1.96×105）÷（2.31×107）≈0.85%。

据图中的能量值分析，分解者的呼吸作用是能量流动的主要渠道。

（4）流经该生态系统的总能量是生产者固定的全部太阳能，太阳能的不断输入是推动该系统物质循环、能量流动、信息传递这三大功能实现的基础。

（5）因为生态系统具有一定的自我调节能力，所以少量动物的迁入和迁出、出生或死亡都不会使森林中的生物种类和数量发生明显变化。

17．据调查云南某镇有总量5000余吨的重毒化工废料铬渣由于非法丢放，铬渣中的废水被直接排放到南盘江中，水中的铬会通过食物链最终危害到人类健康，使人中毒身亡。

请回答下列问题：

（1）水体中的铬使人中毒身亡，说明生态系统的______________能力是有限的。

（2）南盘江附近的某池塘中生长着浮游植物、浮游动物、虾、水草、鲫鱼、草鱼、乌鱼（肉食性鱼类）等水生动植物，雨季来临时，南盘江中的水会流到该池塘中，经检测池塘中的铬等重金属严重超标。

该池塘中的所有生物构成_____________。

在池塘中，各个生物种群分别占据了不同的空间，体现了群落的___________________结构。

该池塘中，体内重金属含量最高的生物是___________。

（3）下表为某科学家对南盘江附近某生态系统进行调查绘制的相关图表，请回答下列问题。

种群

同化量

净同

化量

呼吸

消耗

传递给

分解者

传递给下

一营养级

未被利用

的能量

草

65.5

3.0

15.0

41.5

羊

14.0

5

0.5

2

2.5

人

2

0.6

1.4

微量（不计）

无

调查农田中鼠的种群数量，应采用_________________法。

②如表是某科学家对该生态系统的食物链“草→羊→人”