培优点二十 食物链（网）中能量流动
一、食物链(网)中能量流动的计算方法
应用1：食物链(网)中能量流动的常规计算
典例1：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1 kJ的能量，丙最少含多少能量（ ）
A．550 kJ B．500 kJ C．400 kJ D．100 kJ
【解析】由丙到庚共有两条食物链，分别是丙→丁→己→庚，丙→戊→庚，庚增加1kJ的能量，则从这两条食物链分别得到0.5kJ的能量；丙→丁→己→庚中庚增加0.5kJ需要丙的量为：0.5÷10%÷10%÷10%=500KJ，丙→戊→庚中庚增加0.5kJ需要丙的量为：0.5÷10%÷10%=50KJ，所以丙的能量共有500+50=550KJ。A正确。 【答案】A
应用2：食物链(网)中能量流动方向的分析计算
典例2. 下图为人工鱼塘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），相关叙述错误的是（ ）
A．第一个营养级与第二个营养级之间的能量传递效率为c/a×100% B．第二个营养级粪便中的能量属于c中的部分能量 C．流经该生态系统的总能量a大于生产者所固定的太阳能 D．图中d表示第二个营养级用于生长和繁殖的能量
【解析】第一个营养级与第二个营养级之间的能量传递效率=第二营养级的同化量/第一营养级的同化量×100%=（c/a）×100%，A正确；第二个营养级粪便中的能量是其未同化的能量，仍属于其上一个营养级，因此第二个营养级粪便中的能量属于a中的部分能量，B错误；流经该生态系统的总能量=生产者固定的太阳能+人工投入的有机物中的化学能，C正确；由以上分析可知，图中d表示第二个营养级用于生长、发育和繁殖的能量，D正确。 【答案】B
二、对点增分集训
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1 kg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( )。
A．45 kg B．22.5 kg C．90 kg D．20 kg
【解析】根据能量传递效率公式可以得知，4/5÷20%÷20%＋1/5÷20%÷20%÷20%=45 kg，A正确。 【答案】A
2．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2∶1，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
【解析】解题时应该从C出发，设当食物由A:B为1:1时，C的能量为x，需要的A为1/2Xｘ10+1/2Xｘ10ｘ10=55X。设当食物由A:B为2:1时，C的能量为y，需要的A为2/3Yｘ10+1/3Yｘ10ｘ10=\"40Y\" 。因为两种情况下，生产者的数量是一定的，所以55X =40Y，则Y=1.375X。 【答案】B
3．如图表示能量流经某生态系统第二营养级示意图（单位J/cm•a），据图分析，有关说法正确的是（ ）
2
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
【解析】图中B表示该营养级同化的能量，即第二营养级同化的能量是80J/cm•a，A正确；第二营养级用于生长、发育和繁殖的能量是图中C，即除去呼吸消耗的能量，为30J/cm•a，B错误；由于第三营养级能量只知道摄入量，不知道同化量，不能计算能量由第二营养级到第三营养级的传递效率，C错误；图中B表示该营养级同化的能量，即第二营养级同化的能量是80J/cm•a，按能量最高传递效率20%计算，第一营养级同化的能量至少为400J/cm•a，D
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错误。 【答案】A
4．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 能量[J/(hm·a)] 2摄食量 1.05×10 10粪便量 3.50×10 9呼吸作用散失量 4.55×10 9A．田鼠同化的能量中约有35%用于其生长、发育和繁殖 B．田鼠粪便量不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1.4×10 J/(hm·a) D．田鼠的上一营养级同化的能量至少为7.0×10J/(hm·a)
【解析】田鼠用于其生长发育和繁殖的比例为（1.05×10-3.5×10-4.55×10）÷（1.05×10-3.5×10）=35%，A正确；田鼠粪便量属于生产者同化能量中流向分解者能量的一部分，不属于田鼠同化能量中流向分解者能量的一部分，B正确；以田鼠为食的天敌最多可获得的能量为（1.05×10-3.5×10）×20%=1.4×10J/（hm•a），C正确；田鼠同化量为1.05×10-3.5×10=7.0×10J/（hm•a），故田鼠的上一营养级同化的能量至少为7.0×10÷20%=3.5×10J/（hm•a），D错误。 【答案】D
5．下图为某草原生态系统的碳循环示意图，其中甲、乙、丙、丁为生态系统的组成部分，A、B、C、D是丙中具有捕食关系的四种生物，其有机物量所占比例如图所示。下表为该生态系统能量流动数据统计表（不考虑未利用的能量），请回答下列有关问题：
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生物类群 从上一营养级固定的能量（kJ） 呼吸消耗的能量（kJ） 第一营养级 501.2 第二营养级 140.0 79.1 第三营养级 16.1 13.2 第四营养级 0.9 0.5 分解者 221.7 192.6 （1）图中A生物的下一营养级生物为________（填字母）；D生物用于生长，发育和繁殖的能量为____________KJ；②过程中碳的传递形式是____________。
（2）据表分析A与下一营养级的能量传递效率为____________（保留小数点后一位）。由绿色植物流入分解者的能量除包含遗体、残枝落叶中的能量外，还包含____________中的能量。
（3）据图可知在能量流动过程中，能量是按照太阳能→____________→____________的形式转化的，所以能量流动
是单向的且逐级递减的；而在碳循环过程中，碳元素按照CO2→____________→____________的形式转化的，所以物质的流动是循环的。
（4）此草原生态系统的功能是____________________。
【解析】（1）A、B、C、D是丙中具有捕食关系的四种生物，根据其有机物量所占比例可推知，A有机物量所占比例最大表示初级消费者、第二营养级，B和C有机物量所占比例差不多，应该处于同一营养级，即表示第三营养级的动物，D是三级消费者，因此图中A生物的下一营养级生物为B和C；由前面分析可知，D是三级消费者、处于第四营养级，根据表中数据可知，D生物用于生长，发育和繁殖的能量＝第四营养级同化量[从上一营养级固定的能量(kJ)]－该营养级呼吸消耗的能量(kJ)＝0.9－0.5＝0.4 kJ；图中乙是生产者，丁是分解者，②过程表示碳由乙→丁，属于生物群落内部碳的传递，所以②过程中碳的传递形式是（含碳）有机物。（2）据表分析A(第二营养级)与下一营养级(三级消费者)的能量传递效率为第三营养级同化的能量÷第二营养级同化的能量×100%＝16.1÷140.0×100%＝11.5%；由绿色植物流入分解者的能量除包含遗体、残枝落叶中的能量外，还包含草食动物（A）的粪便中的能量。（3）能量流动是指生态系统中能量的输入（通过植物的光合作用把光能转化成化学能）、传递（流入下一营养级，流入分解者）和散失（各生物的呼吸作用散失）的过程。因此在能量流动过程中，能量是按照太阳能→（有机物中的）化学能→热能的形式转化的，所以能量流动是单向的且逐级递减的；而在碳循环过程中，绿色植物通过光合作用，把大气中的CO2和水合成为糖类等有机物，生产者合成的含碳有机物被各级消费者所利用。生产者和消费者生命活动过程中，通过呼吸作用，又把CO2释放到大气中。生产者和消费者的遗体被分解者所利用，分解后产生的CO2页返回到大气中。因此碳元素按照CO2→（含碳）有机物→CO2的形式转化的，所以物质的流动是循环的。（4）生态系统的功能包括物质循环、能量流动和信息传递。 【答案】（1）B和C 0.4 （含碳）有机物 （2）11.5% 草食动物（A）的粪便
（3）（有机物中的）化学能 热能 （含碳）有机物 CO2 （4）物质循环，能量流动，信息传递
6．下图是某湖泊生态系统能量流动的定量分析图解。图中A、B、C代表3个营养级，数字均为实际测得的能量值，单位为10kJ。请据图回答：
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（1）从上图看出，流经该生态系统的总能量为 10kJ，植食性动物用于生长、发育、繁殖所需的能量为 10kJ，植食性动物对植物的 、 等方面有重要作用。
（2）如果该生态系统中消费者的能量超过了生产者所固定的太阳能，则为 生态系统 (3)如果该水域发生重金属污染，则上图生物中 体内的重金属含量最高。
（4）图3中，a、b、c三者之间构成的食物链（网）是______________________________。
【解析】流经该生态系统的总能量为该生态系统中生产者所固定的太阳能，为3.0+15.0+41.5+51.5＝111。植食性动物用于生长、发育、繁殖所需的能量＝流入下一营养级能量+未利用能量+流入分解者的能量＝3.0+2.5+0.5＝6。植食性动物对植物的传粉、种子传播等方面有重要作用。（2）如果该生态系统中消费者的能量超过了生产者所固定的太阳能，则需要人类输入能量才能维持下去，故为人工生态系统。（3）由图可知，因为c增加→b增加→a增加，所以构成的食物链为c→b→a。
【答案】（1）111 6 传粉、种子传播 （2）人工 （3）C. （4）C. B. A.
7．下图为生态系统能量流动示意图，请回答以下问题（N1—N6代表能量值）
（1）流经该生态系统的总能量应该是图中的 （2）图中第一和第二营养级之间的能量传递效率为__________%
（3）蜣螂N6所利用的能量是直接来自生产者还是初级消费者所同化的？__________；请说明理由____________________ （4）生态系统能量流动的特点是单向流动和逐级递减请据图分析能量流动逐级递减的原因有哪些？______________________________（至少答出两点）
【解析】（1）输入该生态系统的能量是生产者所固定的太阳能即生产者同化的太阳能，分析图形是应是N2。（2）营养级之间的能量传递效率是同化量之比，分析图形可知第一营养级同化能量是N2，第二营养级同化能量是N5，所以传递效率是N5/N2×100%。（3）蜣螂N6所利用的能量是直接来自生产者而不是初级消费者，因为蜣螂N6所利用的能量是初级消费者粪便中的，并未被初级消费者同化，本质上应该是生产者同化的部分。（4）能量流动时在随着营养级进行的，而长期的自然选择形成的食物关系是不能逆转的，在每一营养级总有一部分能量被呼吸消耗，被分解者分解，未被利用，这些是不能传递给下一个营养级的，所以就会单向流动、逐级递减。 【答案】（1）N2 （2）N5/N2
（3）生产者 蜣螂N6所利用的能量是初级消费者粪便中的，并未被初级消费者同化，本质上应该是生产者的部分 （4）呼吸消耗，被分解者分解，未被利用
8．生态学家对某个水生生态系统的营养结构和能量流动情况进行了调查。下图为此生态系统能量流动示意图。请分析并回答:
(1) 该生态系统的生产者是慈姑与蓝藻，二者的作用是 ，从而为该生态系统的生物提供物质和能量；鲻鱼和拟龟都能够以蓝藻为食，它们之间存在着 关系。
2
(2)流经该生态系统的总能量为 千卡/(米·年)。初级消费者同化的能量中大部分通过 和 的途径消耗掉，只有大约 %的能量能够流到下一个营养级。
(3)该生态系统在受到轻微污染时，通过物理沉降、化学分解和 ，很快消除污染,生态系统中的
生物种类和数量不会受到明显的影响，由此体现出生态系统具有 能力，从而使系统的 和 趋于相对稳定。
【解析】（1）慈姑与蓝藻都是生产者，其作用是通过光合作用把太阳能固定在有机物中，从而为该生态系统的生物提供物质和能量；鲻鱼和拟龟都能够以蓝藻为食，它们之间存在着竞争关系。（2）流经该生态系统的总能量为生产者固定的太阳能总量，该能量有3条去路：①生产者自身呼吸作用消耗，约为14198－10－316－15＝11977千卡/(米·年)，②流入下一个营养级，约为3368千卡/(米·年)，③被分解者利用，约为6612－1095－46－6＝5465千卡/(米·年)。因此，流经该生态系统的总能量为11977＋3368＋5465＝20810千卡/(米·年)；初级消费者同化的能量中大部分通过自身呼吸作用和被分解者分解的途径消耗掉，能够流到下一个营养级的能量只有大约383/3368×100%＝11.37%。（3）该生态系统在受到轻微污染时,通过物理沉降、化学分解和微生物的分解，很快消除污染；由此体现出生态系统具有自我调节能力，从而使系统的结构和功能趋于相对稳定。 【答案】(1) 通过光合作用把太阳能固定在有机物中 竞争 (2)20810 自身呼吸作用 被分解者分解 11.37 (3) 微生物的分解 自我调节 结构 功能
9． 下图是生态系统的能量流动图解，N1－N6表示能量数值。请据图分析回答：
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（1）流经该生态系统的总能量为________（用N1－N6中的字母表示）。由初级消费者传递给蜣螂的能量为________。能量由生产者传递给初级消费者的传递效率为________（用N1－N6中的字母表示）。由图可知初级消费者同化的能量有两个去向：一部分在呼吸作用中以热能形式散失，一部分用于 。
（2）当生态系统处于相对稳定的状态时，初级消费者的种群数量一般处于________（填K或K/2）值，此时种群数量的增长速率为________。
（3）生态系统能量流动的特点是________。
【解析】 (1) 流经该生态系统的总能量是N2所示的生产者的同化量。蜣螂是分解者，以初级消费者的粪便为食，粪便中的能量属于生产者同化的能量，所以由初级消费者传递给蜣螂的能量为0。能量由生产者传递给初级消费者的传递效率＝（初级消费者的同化量÷生产者的同化量）×100%＝N5/N2 （×100％）。初级消费者同化的能量有两个去向：一部分在呼吸作用中以热能形式散失，一部分用于自身的生长发育和繁殖（流向下一营养级、分解者分解和未被利用）。(2) 当生态系统处于相对稳定的状态时，各种生物的数量保持相对稳定，此时初级消费者的种群数量一般处于K值，种群数量的增长速率为0。(3) 生态系统能量流动的特点是单向流动、逐级递减。
【答案】（1）N2 0 N5/N2×100％ 自身的生长发育和繁殖（流向下一营养级、分解者分解和未被利用） （2）K 0
（3）单向流动、逐级递减
