2020版高考一轮复习：热点题型15 能量流动计算的相关题型

二、能量流动中的最值计算
若某生态系统固定的总能量为 24000kJ，则该生态系统的第三和第四营养级所获得的能量最多是
()
A.540kJ 和 81kJ
B.3600kJ 和 960kJ
C.240kJ 和 24kJ
D.960kJ 和 192kJ
审题关键
据题意可知，该生态系统固定的总能量是生态系统中生产者(第一营养级)所固定的能量，即 24000kJ，当
审题关键 能量在相邻两个营养级间的传递效率是 10%～20%。求最少消耗水藻量时，选最短的食物链，即水藻→小鱼 →人，传递效率按 20%计算，设最少消耗水藻为 x，则 x×20%×20%＝1kg，x＝25kg；求最多消耗水藻量时， 选最长的食物链，即水藻→水蚤→虾→小鱼→大鱼→人，传递效率按 10%计算，设最多消耗水藻为 y，则 y ×10%×10%×10%×10%×10%＝1kg，y＝100000kg。 答案 25 100000
A．0.04B．0.4
C．0.9D．0.09
答案 C
解析 结合光合作用的相关知识可知：生产者固定的能量相当于 240÷6＝40 mol 葡萄糖；生产者的能量
传递给次级消费者经过了两次传递，按最大的能量传递效率 15%计算，次级消费者获得的能量最多相当于
40×15%×15%＝0.9 mol 葡萄糖。
4．在植物→昆虫→蛙→蛇这条食物链中，若蛇增加 1g 生物量，至少要消耗植物的生物量是( )
A．200kJ C．500kJ 答案 C
B．250kJ D．1000kJ
解析 至少消耗多少能量按照最高传递效率计算。 三、能量流动中的定值计算
如图食物网中，假如猫头鹰的食物有 2/5 来自兔，2/5 来自鼠，1/5 来自蛇，那么，猫头鹰若要增加 20g 体重，最少需要消耗的植物为( )
A．80gB．900g
能量的传递效率为 20%时，每一个营养级从前一个营养级获得的能量是最多的。因而第三和第四营养级所
能获得的最大能量分别是：24000×20%×20%＝960kJ、24000×20%×20%×20%＝192kJ。
答案 D
在食物链中
下图所示的食物网中，若人的体重增加 1kg，最少需消耗水藻________kg，最多消耗水藻________kg。
一、能量流动传递效率的计算
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·m－2·a－1)。顶位肉食动 物从上一营养级获得的能量为 0.25，则肉食动物从上一营养级获得的能量为________；能量从该生态系统 的 第 二 营 养 级 到 第 三 营 养 级 的 传 递 效 率 约 为 ________ 。 第 一 营 养 级 到 第 二 营 养 级 的 传 递 效 率 约 为 ________。
计算能量传递效率
(1)生态系统的总能量＝生产者固定的全部太阳能＝第一营养级的同化量。
某一个营养级的同化量
(2)能量传递效率＝
×100%。
下一个营养级的同化量
特别注意：必须是两个营养级的同化量之比。
1．下表是对某水生生态系统营养级和能量流动情况的调查结果，表中 A、B、C、D 分别表示不同的营养级， E 为分解者。Pg 表示生物同化作用固定能量的总量，Pn 表示生物体储存的能量(Pn＝Pg－R)，R 表示生物 呼吸消耗的能量。
生物时，两种被摄食的生物量相等，则丁每增加 10kg 生物量，需消耗生产者多少千克？( )
A．250B．500C．2500D．3250 答案 D 解析 据题意，与丁食物来源相关的食物链有三条：戊→庚→丁，戊→甲→丁，戊→己→甲→丁。丁以甲 和庚为食，则按能量传递效率为 10%计算：各需甲、庚 10 kg÷10%÷2＝50 kg。甲增加 50 kg，需摄食己 和戊共 50 kg÷10%＝500 kg，则己、戊各 250 kg，己增加 250 kg 则需摄食戊 250 kg÷10%＝2 500 kg， 庚增加 50 kg 则需戊 50 kg÷10%＝500 kg。共需戊：500＋2 500＋250＝3 250 kg。
C．800gD．600g
审题关键
依图中食物关系分析可知，猫头鹰处于第三、四营养级。在食物链“植物→鼠(兔)→猫头鹰”中，猫头鹰
属第三营养级，最少消耗植物 20g×4/5÷20%÷20%＝400 g。在食物链“植物→鼠→蛇→猫头鹰”中，猫
头鹰属第四营养级，最少消耗植物 20 g×1/5÷20%÷20%÷20%＝500g，所以最少需要消耗的植物为 400g
A．1/100·M～1/10·M B．1/250·M～1/25·M C．1/10 000·M～1/25·M D．M～1000M 答案 C 解析 A 的能量是 M，求 C 获得的最多能量，按最高传递效率、最短食物链计算，为 1/25·M；求 C 获得的 最少能量，按最低传递效率、最长食物链计算，为 1/10000·M；所以 C 获得的能量范围大约是 1/10 000· M～ 1/25·M。 6.如图食物网中的猫头鹰每增加 20kJ 的能量，至少需要消耗的植物所含的能量为( )
审题关键 (1)因顶位肉食动物从上一营养级获得的能量为 0.25(103kJ·m－2·a－1)，流入肉食动物的总能量＝0.25＋ 0.05＋5.1＋2.1＝7.5(103kJ·m－2·a－1)，又因为有机物输入为 5(103kJ·m－2·a－1)，则肉食动物从上一营 养级获得的能量为 7.5－5＝2.5(103kJ·m－2·a－1)。 (2)该生态系统的第二营养级(植食动物)的能量＝2.5＋0.5＋9＋4＝16(103kJ·m－2·a－1)，能量从该生态系 统的第二营养级到第三营养级的传递效率＝2.5÷16×100%≈15.6%。 (3)第一营养级流入到第二营养级的能量＝16－2＝14(103kJ·m－2·a－1)，第一营养级的能量＝14＋3＋70 ＋23＝110(103kJ·m－2·a－1)，则第一营养级到第二营养级的传递效率＝14÷110×100%≈12.7%。 答案 2.5 15.6% 12.7%
答案 大于 460 10% 解析 生态系统的总能量为生产者固定的太阳能总量，该生态系统中生产者不止有玉米，还有其他的绿色 植物，因此输入该农田生态系统的总能量大于玉米所固定的太阳能总量。已知图中生产者同化的能量尚有 160 kJ/cm2 未被利用，由此可知，生产者用于生长、发育和繁殖的能量有 160＋200＋100＝460 kJ/cm2，由 初级消费者到次级消费者的能量传递效率为 20/200×100%＝10%。
在食物网中 正推：知低营养级求高营养级 获能量最多 选最短食物链，按×20%计算 获能量最少 选最长食物链，按×10%计算 逆推：知高营养级求低营养级
需能量最多 需能量最少
选最长食物链，按÷10%计算 选最短食物链，按÷20%计算
3．在能量金字塔中，生产者固定能量时产生了 240molO2，若能量传递效率为 10%～15%时，次级消费者获 得的能量最多相当于多少 mol 葡萄糖？( )
＋500g＝900g。
答案 B
(1)已确定营养级间能量传递效率的，不能按“最值”法计算，而需按具体数值计数。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)如果是在食物网中，某一营养级同时从上一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，则需按照各单独的食物链进行计算后合并。
A．1000gB．500g
C．250gD．125g
答案 D
解析 在植物→昆虫→蛙→蛇这条食物链中，若蛇增加 1 g 生物量，按最高传递率 20%计算，至少要消耗
植物的生物量是 1÷20%÷20%÷20%＝125 g。
5．(原创)某生态系统中存在下列食物网，若 A 固定的太阳能总量为 M，则 C 获得的能量范围大约是( )
供的能量为(1/2)a×10×10＋(1/2)a×10＝55a；改变食物比例后的丙的能量设为 b，则需要甲提供的能量
为(2/3)b×10＋(1/3)b×10×10＝40b，根据题意可得：55a＝40b，b/a＝1.375。
8.在如图所示的食物网中，已知各营养级之间的能量传递效率为 10%，若一种生物摄食两种上一营养级的
单位：102kJ/(m2·a)
Pg
Pn
R
A 15.9 2.8 13.1
B 870.7 369.4 501.3
C 0.9
0.3
0.6
D 141 61.9 79.1
E 211.5 20.1 191.4
回答下列问题： (1) 能 量 流 动 是 从 A 、 B 、 C 、 D 中 的 哪 个 营 养 级 开 始 的 ？ __________ 。 判 断 依 据 是 ____________________________________________。 (2)该生态系统中能量从第三营养级传递到第四营养级的效率约为__________。 (3)从能量输入和输出角度看，该生态系统的总能量是否增加？__________(填“是”或“否”)，原因是 ________________________________________________________________。 答案 (1)B B 营养级含能量最多，B 为生产者(2)5.7% (3)是 该生态系统输入的总能量大于所有生物 消耗的能量之和 解析 首先根据表格、题干分析可知，B 营养级固定的能量最多，故 B 为生产者，又因为 E 为分解者，所 以食物链为 B→D→A→C，再根据公式②计算从第三营养级到第四营养级的传递效率是 0.9/15.9×100%≈ 5.7%。输入的总能量即为生产者固定的总能量＝870.7，输出的总能量＝所有生物呼吸消耗的能量之和＝ 13.1＋501.3＋0.6＋79.1＋191.4＝785.5，因为 870.7＞785.5，所以生态系统输入的总能量大于所有生物 消耗的能量之和，即该生态系统的总能量增加了。 2．如图是以种植玉米为主的某农田生态系统整个生长季节能量流动示意图，数值单位为 kJ/cm2，输入该 农田生态系统的总能量________(填“小于”“等于”或“大于”)玉米固定的太阳能总量。已知图中生产 者同化的能量有 160 kJ/cm2 未被利用，由此可知，生产者用于生长、发育和繁殖的能量有__________kJ/cm2， 由初级消费者到次级消费者的能量传递效率为________。
7.某生态系统中存在如图所示的食物网，如将丙的食物比例由甲∶乙＝1∶1 调整为 2∶1，能量传递效率 按 10%计算，该生态系统能承载丙的数量是原来的( )
A．1.375 倍
B．1.875 倍
C．1.273 倍
D．0.575 倍
答案 A
பைடு நூலகம்
解析 由于生产者没有改变，所以流向该生态系统的总能量没有变化，设丙原来的能量为 a，则需要甲提