生态系统能量流动的定量分析图解

生态系统中能量流动的计算是近几年高考的热点，考生常因缺乏系统总结和解法归纳而容易出错。下面就相关问题解法分析如下：

一、食物链中的能量计算

1.已知较低营养级生物具有的能量（或生物量），求较高营养级生物所能获得能量（或生物量）的最大值。

例1.若某生态系统固定的总能量为24000kJ，则该生态系统的第四营养级生物最多能获得的能量是（）

A. 24kJ

B.

192kJ C.96kJ D. 960kJ

答案：D

2.已知较高营养级的能量（或生物量），求较低营养级应具备的能量（或生物量）的最小值。

例2.在一条有5个营养级的食物链中，若第五营养级的生物体重增加1 kg，理论上至少要消耗第一营养级的生物量为（）

A. 25 kg

B. 125 kg

C. 625

kg D. 3125 kg

解析：据题意，要计算消耗的第一营养级的生物量，应按照能量传递的最大效率20%计算。设需消耗第一营养级的生物量为X kg，则X=1÷(20%)4=625 kg。

答案：C

3.已知能量的传递途径和传递效率，根据要求计算相关生物的能量（或生物量）。

例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？（）

A.0.04

B.

0.4 C.0.9 D.0.09

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＝40mol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计算，次级消费者获得的能量最多相当于40×15%×15%＝0.9mol葡萄糖。

答案：C

二、食物网中能量流动的计算

1.已知较高营养级从各食物链中获得的比例，未告知传递效率时的能量计算。

例4.右图食物网中，在能量传递效率为10%～20%时，假设每个营养级的生物从前一营养级的不同生物处获得的能量相等。则人的体重每增加1 kg，至少需要消耗水

藻 kg。

解析：由题意知：人从大鱼和小鱼处获得的能量是相等的，小鱼从虾和水藻处获得的能量是相等的，而且，题中“至少”需要多少，应按能量传递的最大效率计算。计算方法如下：在“小鱼→大鱼→人”的传递途径中，大鱼的生物量至少为0.5÷20%＝2.5 kg，小鱼的生物量至少为2.5÷20%＝12.5 kg；在“小鱼→人”的传递途径中，小鱼的生物量至少是0.5÷20%＝2.5 kg。因此，小鱼的生物量总量至少为12.5+2.5=15 kg。

同理：在“水藻→水蚤→虾→小鱼”的传递过程中，水藻的生物量至少是

15÷2÷20%÷20%÷20%＝937.5 kg；在“水藻→小鱼”的传递过程中，水藻的生物量至少是15÷2÷20%＝37.5 kg。因此，水藻的生物量总量至少为937.5+37.5=975 kg。

答案：975

2.已知较高营养级从各食物链中获得的比例，在特定传递效率时的计算。

例5.若人的食物1/2来自植物，1/4来自小型食肉动物，1/4来自羊肉，若各营养级之间的能量传递效率为10%时，人增重1 kg需要消耗的植物为＿＿ kg。

解析：根据题意可画出食物网（右图），从题目要求可以判断能量的传递效率为10%，根据人增重从不同途径获得能量的比例可计算如下：

植物→人：0.5÷10%＝5 kg；

植物→羊→人：0.5÷10%÷10%＝50 kg；

植物→羊→小型肉食动物→人：0.5÷10%÷10%÷10%＝500 kg；

因此：人增重1 kg共消耗植物5+50+500=555 kg。

答案：555

规律：对于食物网中能量流动的计算，先应根据题意写出相应的食物网，根据特定的传递效率，按照从不同食物链获得的比例分别计算，再将各条食物链中的值相加即可。

三、已知各营养级的能量（或生物量），计算特定营养级间能量的传递效率

例6.在某生态系统中，1只2 kg的鹰要吃10 kg的小鸟，0.25 kg的小鸟要吃2 kg的昆虫，而100 kg的昆虫要吃1000 kg的绿色植物。若各营养级生物所摄入的食物全转化成能量的话，那么，绿色植物到鹰的能量传递效率为（）

A. 0.05%

B. 0.5%

C. 0.25%

D. 0.025%

解析：根据题意，可根据能量传递效率的概念计算出各营养级之间的能量传递效率，再计算出绿色植物转化为鹰的食物链中各营养级的生物量。即：10 kg 的小鸟需要昆虫的生物量=10÷（0.25÷2）=80 kg；80 kg的昆虫需要绿色植物的生物量=80÷（100÷1000）=800 kg。

因此，从绿色植物→昆虫→小鸟→鹰的生物量依次为800 kg→80 kg→10 kg →2 kg，则鹰转化绿色植物的百分比为2/800×100%=0.25%。

答案：C

例7 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代表三个营养级,数字均为实际测得的能量数,单位为百万千焦。已知该生态系统受到的太阳辐射为118872百万千焦,但其中118761百万千焦的能量未被利用。请回答:

(1)请将流经该生态系统的总能量数填写在图中的方框内,这部分能量是所固定的太阳能。

(2)能量从第一营养级到第二营养级的转化效率为%,从第二营养级到第三营养级的转化效率为%。

(3)次级消费者通过异化作用消耗的能量占其同化作用所得到能量的百分比是

(4)由图可知,下个营养级不能得到上个营养级的全部能量,原因有:①各营养级生物体内的大量能量被;②其次是上个营养级的部分能量;③还有少数能量被利用。

（1）A（111）；生产者；

（2）13．5，20；

（3）60％；

（4）呼吸作用消耗，未被下个营养级利用，分解者。