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食物链（网）中生物数量的变化及能量流动的
相关计算
第3章 生态系统及其稳定性
第2节 生态系统的能量流动
学习目标
1. 根据营养关系判断食物链（网）中生物数量的变化情况。
2. 利用能量流动的原理解决相关能量计算问题。
核心素养
1.通过分析，培养和提高理性思维。
2.利用生物学原理解决实际问题，培养社会责任。
方法规律 1 在一条食物链中的生物数量变化
(1)食物链为A→B→C→D：
当第一营养级生物即A数量增多时，其他营养级的生物数量均在一定程度上增加。
如右图所示，牧草数量增加时，兔、狐和鹰是数量均有所增加。
食物链（网）中生物数量的变化
(2)食物链为A→B→C→D：
当第一营养级外的营养级生物如B增多时，短时间内其捕食的的生物A被捕食的增多，A的数量减少；B数量增多，为C提供的能量增多，C数量增多；同理D数量增多。
如右图所示，兔数量增加时，草数量减少，狐和鹰是数量增加。
食物链（网）中生物数量的变化
方法规律 1 在一条食物链中的生物数量变化
方法规律 2 在食物网中的生物数量变化
(1)当第一营养级生物即A数量增多时，其他营养级的生物数量均在一定程度上增加。
如右图所示，草数量增加时，兔、狐和鹰的数量均增加。
食物链（网）中生物数量的变化
(2)在较为简单的食物网中，如右图。
①狐的数量减少时，较短时间内，鹰捕食的兔增多，兔的数量减少。
②若狐的数量极端减少，降为0，则鹰的营养级由三、四营养级变为仅第三营养级，鹰获得的总能量增加，鹰的数量增加。
食物链（网）中生物数量的变化
方法规律 2 在食物网中的生物数量变化
(3)在较为复杂的食物网中，如右图。当蜘蛛的数量减少时，蜘蛛的位置会被同营养级的其他生物来取代，猫头鹰的数量基本不变。
食物链（网）中生物数量的变化
方法规律 2 在食物网中的生物数量变化
解题时，注意题目中是否有“最多”“最少”“至少”等字眼，从而确定使用10%或20%来解题。
方法规律 1 能量传递效率相关“最值”计算
(1)食物链为A→B→C→D：
①已知A营养级固定的能量为M，则D营养级至少可以获得M×10%×10%×10%的能量，最多可以获得M×20%×20%×20%的能量；
②已知D营养级增加的能量为P，则至少需要A营养级P ÷ 20% ÷ 20% ÷ 20%的能量；最多需要A营养级P÷ 10% ÷ 10% ÷ 10%的能量。
能量流动相关计算
例 1
根据下图所表示的食物链, 结合能量流动的特点进行计算:
（1）如果牧草固定了1000KJ的能量, 则鹰最少能获得______KJ能量, 最多能获得______KJ能量。
求鹰最少获得的能量，需用最低的能量传递效率（10%）：
1000×10%×10%=10（KJ）
求鹰最多获得的能量，需用最高的能量传递效率（20%）：
1000×20%×20%=40（KJ）
10
40
解题时，注意题目中是否有“最多”“最少”“至少”等字眼，从而确定使用10%或20%来解题。
方法规律 1 能量传递效率相关“最值”计算
(2)在食物网中：
①求某高级营养级从低级营养级获取的能量最少值，需要从最长食物链、最小能量传递效率考虑计算。
②求某高级营养级从低级营养级获取的能量最多值，需要从最短食物链、最大能量传递效率考虑计算。
例 2
根据下图所表示的食物网, 结合能量流动的特点进行计算:
如果牧草固定了1000KJ的能量, 则鹰最少能获得______KJ能量, 最多能获得______KJ能量。
求鹰最少获得的能量，需考虑最长的食物链，最低的能量传递效率（10%）：
1000×10%×10%×10%=1（KJ）
求鹰最多获得的能量，需考虑最短的食物链，最高的能量传递效率（20%）：
1000×20%×20%=40（KJ）
1
40
解题时，注意题目中是否有“最多”“最少”“至少”等字眼，从而确定使用10%或20%来解题。
（3）求某营养级生物质量（或生物量）的变化，一般不再考虑相同质量的不同种类有机物所含能量不同等方面的因素，直接借用能量流动的基本规律进行计算。
方法规律 1 能量传递效率相关“最值”计算
能量流动相关计算
例 3
根据下图所表示的食物网, 结合能量流动的特点进行计算:
（1）现有牧草1000kg, 则鹰体重最少能增加______kg, 最多能增加______kg。
1
40
鹰体重最少增加的量，需考虑最长的食物链，借用最低的能量传递效率（10%）：
1000×10%×10%×10%=1（kg）
鹰体重最多增加的量，需考虑最短的食物链，借用最高的能量传递效率（20%）：
1000×20%×20=40（kg）
例 3
根据下图所表示的食物网, 结合能量流动的特点进行计算:
（2）鹰体重增加1kg，最少需要牧草______kg, 最多需要牧草______kg。
25
1000
鹰体重增加1kg，最少需要牧草的量，需考虑最短的食物链，借用最高的能量传递效率（20%）：
1÷20%÷20%=25（kg）
鹰体重增加1kg，最多需要牧草的量，需考虑最长的食物链，借用最低的能量传递效率（10%）：
1÷10%÷10%÷10%=1000（kg）
方法规律 2 某营养级能量来源调整计算
有时还需要根据题目中是否有“最多”“最少”“至少”等字眼，从而确定使用10%或20%来解题。
当某营养级的能量来源出现变化调整时，可分别求出相关数据，进一步进行相关其他计算。
能量流动相关计算
例 4
根据下图所表示的食物网, 结合能量流动的特点进行计算:
当鹰的能量来自于兔的比例由1/2变为3/4后，鹰体重每增加1kg，需要的牧草减少______kg 。（能量传递效率按10%计算）
食物网中有两条食物链： ① 牧草→兔→鹰，②牧草→兔→狐→鹰。
225
当鹰的能量1/2来自兔时，鹰体重增加1kg需要牧草：
1 /2÷ 10% ÷ 10%+1/2 ÷ 10%÷ 10%÷ 10%
=550（kg）
当鹰的能量3/4来自兔时，鹰体重增加1kg需要牧草：
3 /4÷ 10% ÷ 10%+1/4 ÷ 10%÷ 10%÷ 10%
=325（kg）
550 – 325=225（kg）
（2）“传递效率”需要考虑从上一营养级传递的能量，虽然是某营养级固定（或）同化的能量，但不是从上一营养级传递而来的能量，不能用于能量传递效率的计算。
方法规律 3 能量传递效率的计算
（1）是营养级固定（或同化）能量的比值；
某营养级同化的能量
上一营养级同化的能量
× 100%
能量传递效率
=
能量流动相关计算
例 5
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，底层养殖以底梄微藻、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。
2488
图中M用于生长、发育和繁殖的能量为______ kJ/(ma)。由M到N的能量传递效率为______ ％(保留一位小数)
M同化的能量为3281+2826=6107（KJ）
生长、发育、繁殖
M同化的能量
呼吸消耗
M呼吸消耗的能量为3619（KJ）
M用于生长、发育和繁殖的能量为2488（KJ）
例 5
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，底层养殖以底梄微藻、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。
2488
图中M用于生长、发育和繁殖的能量为______ kJ/(ma)。由M到N的能量传递效率为______ ％(保留一位小数)
6.3
由M到N的能量传递效率为：
某营养级同化的能量
上一营养级同化的能量
× 100%
能量传递效率
=
6107
386
× 100%
=6.3%
例 6
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103 kJ/(m2·a)]，
植食性动物到肉食性动物的能量传递效率约为______ ％(保留一位小数)，
每个营养级的输入能量与输出能量相等
肉食性动物固定的能量为：5.1+2.1+0.25+0.05=7.5× 103[ kJ/(m2·a)]
其中来自植食性动物的能量为：7.5 – 5=2.5 × 103 [kJ/(m2·a)]
例 6
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103 kJ/(m2·a)]，
植食性动物到肉食性动物的能量传递效率约为______ ％(保留一位小数)，
每个营养级的输入能量与输出能量相等
植食性动物固定的能量为：2.5+9+4+0.5=16× 103[ kJ/(m2·a)]
例 6
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103 kJ/(m2·a)]，
植食性动物到肉食性动物的能量传递效率约为______ ％(保留一位小数)，
植食性动物到肉食性动物能量传递效率为：
某营养级同化的能量
上一营养级同化的能量
× 100%
能量传递效率
=
16
2.5
× 100%
=15.6%
15.6
例 6
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103 kJ/(m2·a)]，
植食性动物到肉食性动物的能量传递效率约为______ ％(保留一位小数)，
15.6
1.有机物输入肉食性动物的能量不是来自于植食性动物，不能用于能量传递效率的计算。
2.有机物输入植食性动物的能量是植食性动物固定的能量，需要用于能量传递效率的计算。
1.如图为某生态系统的食物网情况，请据图回答下列问题：
当堂检测
(1)若植食性昆虫减少，在短期内食虫昆虫的数量将会______(填“增加”“减少”或“不变”)，原因是_________________________________。
食虫昆虫食物单一，且天敌众多
减少
(2)若植食性昆虫减少，鹰的数量将会______(填“增加”“减少”或“不变”)。
不变
2.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。
当堂检测
280
植物
羊
人
小型食肉动物
3.某生态系统中存在图所示的食物网，如果将丙的食物比例由甲：乙=1：1 调整为甲：乙=2：1，能量传递效率按10%计算，那么该生态系统能承载丙的数量大约是原来的______ 倍。
当堂检测
1.375
甲
乙
丙
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