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微专题　生态系统中能量流动的相关计算
类型一 能量传递效率的相关“最值”计算
　若题干中未做具体说明，则一般认为能量传递的最低效率为10％，最高效率为20％。
（1）在食物链A→B→C→D中，则有
注：①食物链越短，最高营养级获得的能量越多；
②生物间的取食关系越简单，生态系统消耗的能量越少。
（2）在食物网中则有
【典例1】　如图表示某生态系统食物网的图解，猫头鹰体重每增加1 kg，至少消耗A约（　　）
A.100 kg B.44.5 kg
C.25 kg D.15 kg
类型二 能量传递效率有关的“定值”计算
　（1）已确定营养级间能量传递效率的，不能按“最值”法计算，而需按具体数值计算。
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多种生物获得能量，且各途径获得的能量比例确定，则按照各单独的食物链进行计算后合并。
【典例2】　如果一个人的食物中有1/2来自绿色植物、1/4来自小型肉食性动物、1/4来自羊肉，假如能量传递效率为10％，那么此人每增加1千克体重，需消耗植物（　　）
A.10千克 B.5千克
C.100千克 D.280千克
类型三 能量来源比例改变的计算
　在具体计算时务必先澄清分配比例，再确定求解中应“顺推（用乘法）”还是“逆推（用除法）”，以如图食物网为例：
（1）若已知“植物同化量（A）”，并告知其“传向动物与直接传向人比例由1∶1调整为1∶2”，求解人最多增重变化（M），计算时宜“顺推（用乘法）”
调整前 A××20％＋A××＝M1
调整后 A××20％＋A××＝M2
（2）若已知“人同化量（M）”并告知人的食物来源“素食、肉食由1∶1调整为2∶1”，求解最少需要植物量（A），计算时应“逆推（用除法）”
调整前 调整后
＋＝A1 ＋＝A2
【典例3】　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
类型四 具有人工能量输入的计算
　人为输入到某一营养级的能量是该营养级同化量的一部分，但却不是从上一营养级流入的能量。如求第二营养级至第三营养级传递效率时，应为第三营养级从第二营养级同化的能量（不包括人工输入到第三营养级的能量）/第二营养级的同化量（包括人工输入到第二营养级的能量）×100％。
【典例4】　如图为地震毁损的某自然保护区人为干预下恢复过程的能量流动图[单位为×103 kJ/（m2·a）]。下列说法错误的是（　　）
A.流经城市生态系统的总能量包括了城市生态系统中的生产者固定的太阳能以及从外围的农田生态系统等补偿输入的能量
B.计算可知，肉食动物需补偿输入的能量值为5×103 kJ/（m2·a）
C.流经该生态系统的总能量是1.29×105 kJ/（m2·a）
D.在人为干预下，能量在第一营养级到第二营养级之间传递效率为14.6％
1.某生态系统总面积为500 km2，假设该生态系统的食物关系如图所示，已知该兔群的K值为10 000只。下列有关说法错误的是（　　）
A.调查发现此生态系统中该兔种群数量为3 600只，则该生态系统中兔的种群密度为7.2只/km2
B.该生态系统中的细菌和真菌都属于分解者，它们在碳循环中的作用是将有机物分解成无机物
C.该食物网中共有三条食物链，其中鹰占有三个营养级，既是次级消费者，也是三级、四级消费者
D.假设鹰从每条食物链获得能量一样多，该生态系统中能量的传递效率均为10％，鹰要同化3 kJ的能量，需要绿色植物固定11 100 kJ的太阳能
2.如图若黄雀的全部同化量来自两种动物——食草昆虫和螳螂，且它们各占一半，则当绿色植物增加G千克时，黄雀增加体重最多是多少千克（　　）
A.G/125 B.G/100
C.G/75 D.G/50
3.
某生态系统中存在如图所示的生物关系。E生物种群含有的总能量为5.8×109 kJ，B生物种群含有的总能量为1.6×108 kJ，则理论上A生物种群含有的总能量最多是（　　）
A.4.2×107 kJ B.2.0×108 kJ
C.1.0×108 kJ D.2.32×108 kJ
4. 由于“赤潮”的影响，一条6 kg重的杂食性海洋鱼死亡，假如该杂食性海洋鱼的食物有1/3来自植物，1/3来自食草鱼类，1/3来自以食草鱼类为食的小型肉食鱼类。那么按能量传递效率20％来计算，该杂食性鱼从出生到死亡共需海洋植物（　　）
A.310 kg B.240 kg C.180 kg D.150 kg
5.“绿水青山就是金山银山”，目前我国的生态环境在不断改善。如图为某农业生态系统示意图，表格为流经该生态系统中各营养级的能量值[单位：J/（cm2·a]。请回答下列问题：
生物类型 甲 流入 分解者 的能量 未被 利用的 能量 流入下 一营养 级的能 量 人工输 入有机 物的能 量
生产者 41 5 97 19 0
第二营养级 7.9 1.1 12 乙 6
第三营养级 6.5 0.8 6.2 0.5 10
第四营养级 1 0.5 1 0 2
（1）若要调查鼠的种群密度，常采用的方法是　　　　　。当生态系统处于相对稳定状态时，蛙种群数量的增长速率为 　　　。
（2）秸秆利用后产生的废渣可以还田，其中的有机物可被分解者分解，产生的 　　　　　　　　　可被农作物利用，提高产量。
（3）若蛇的食物有来自蛙，来自鼠，则从理论上讲，蛇每增加1 kg体重，至少需要消耗玉米 　　　kg。
（4）分析表中数据可知，流入该生态系统的总能量是 　　　J/（cm2·a），甲是指 　　　　　的能量，第二、第三营养级之间的能量传递效率为　　　　。
微专题　生态系统中能量流动的相关计算
【典例1】　C　图中共含有三条食物链，而题中所求为至少消耗的A，根据能量流动规律分析可知，食物链越短损耗越少，效率以20％计算。故食物链A→B→猫头鹰为最短食物链，消耗的A为1÷20％÷20％＝25（kg）。
【典例2】　D　根据题意可以写出三条食物链：①植物→人，在此食物链中人要增重0.5千克，消耗植物：0.5÷10％＝5（千克）；②植物→羊→人，在此食物链中，人要增重0.25千克，消耗植物：0.25÷10％÷10％＝25（千克）；③植物→植食性动物→小型肉食性动物→人，在此食物链中，人要增重0.25千克，消耗植物：0.25÷10％÷10％÷10％＝250（千克）。所以人要增重1千克，需消耗植物280千克。
【典例3】　A　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，则需要甲提供的能量为1/2a÷10％÷10％＋1/2a÷10％；改变食物比例后丙的能量设为b，则需要甲提供的能量为2/3b÷10％＋1/3b÷10％÷10％，根据题意可得，1/2a÷10％÷10％＋1/2a÷10％＝2/3b÷10％＋1/3b÷10％÷10％即55a＝40b，b/a＝1.375。
【典例4】　D　城市生态系统虽然是人为建立的，但还是要依赖自然系统，其能量输入除生产者固定的太阳能外还有其他系统补偿输入的能量。肉食动物同化量为16－4－9－0.5＝2.5，所以补偿输入量为（2.1＋5.1＋0.05＋0.25）－2.5＝5。流经该生态系统的总能量为23＋70＋3＋14＋2＋5＋12＝129。能量在第一营养级到第二营养级之间传递效率为14/（23＋70＋3＋14）×100％≈12.7％。[注：以上计算单位均为×103 kJ/（m2·a）]
针对练习
1.B　调查发现此生态系统中该兔种群数量为3 600只，生态系统的面积为500 km2，则该生态系统中兔的种群密度为3 600÷500＝7.2（只/km2），A正确；该生态系统中的细菌和真菌不一定是分解者，如细菌也可能是生产者，若为分解者，则它们在碳循环中的作用是将有机物分解成无机物，B错误；该食物网中共有三条食物链，其中鹰占有三个营养级，既是次级消费者，也是三级、四级消费者，C正确；假设鹰从每条食物链获得能量一样多，该生态系统中能量的传递效率均为10％，则鹰要同化3 kJ的能量，需要绿色植物固定1÷10％÷10％＋1÷10％÷10％÷10％＋1÷10％÷10％÷10％÷10％＝11 100 kJ的太阳能，D正确。
2.C　假设黄雀增加体重最多（能量传递效率为20％）为x，由题意可知，黄雀的全部同化量来自两种动物，食草昆虫和螳螂各占一半，所以黄雀要吃食草昆虫x÷2÷20％＝2.5x，同理黄雀要吃螳螂也是2.5x，而螳螂增重2.5x需要消耗食草昆虫2.5x÷20％＝12.5x，加起来相当于吃了食草昆虫15x，又相当于吃绿色植物15x÷20％＝75x。已知绿色植物增加G千克，所以75x＝G，x＝G/75，C正确。
3.B　E为第一营养级，B、C、D均为第二营养级，三者获得的来自E的总能量最多为5.8×109×20％＝11.6×108（kJ），再减去B的能量1.6×108 kJ，C、D含有的能量为1×109 kJ，A既可捕食C，又可捕食D，其获得的总能量最多为1×109×20％＝2.0×108（kJ）。
4.A　由题意可知，题干中存在3条食物链：①海洋植物→杂食性鱼，②海洋植物→食草鱼→杂食性鱼，③海洋植物→食草鱼→小型肉食鱼→杂食性鱼；杂食性鱼的食物1/3来自食物链①，1/3来自食物链②，1/3来自食物链③。该杂食性鱼从食物链①消耗的海洋植物为2÷20％＝10 kg，从食物链②消耗的海洋植物为2÷20％÷20％＝50 kg，从食物链③消耗的海洋植物为2÷20％÷20％÷20％＝250 kg，因此共需海洋植物10＋50＋250＝310 kg，A正确。
5.（1）标记重捕法　0　（2）CO2和无机盐　（3）45　（4）180　呼吸作用散失　16％
解析：（1）鼠的活动范围大，活动能力强，一般用标记重捕法调查其种群密度；当生态系统处于相对稳定状态时，蛙的种群数量保持相对稳定，则其种群数量的增长速率为0。（2）分解者能将秸秆中的有机物分解成CO2和无机盐等，供植物光合作用利用。（3）根据题干信息和图形分析，蛇可以从两条食物链获得能量，来自蛙的那条食物链能量传递了三次，来自鼠的那条食物链能量传递了两次，且从蛙获得1/5的能量，从鼠获得4/5的能量，若蛇每增加1 kg体重，按20％的传速效率计算，至少需要消耗玉米的质量＝÷20％÷20％÷20％＋÷20％÷20％＝45 kg。（4）生态系统某一营养级固定的能量除了包括流向分解者的能量、未被利用的能量和流入下一营养级的能量，还应该包括呼吸作用散失的能量，因此图中甲代表呼吸作用散失的能量。结合表格数据分析，生产者同化的总能量＝41＋5＋97＋19＝162 J/（cm2·a），人工输入有机物的总能量＝6＋10＋2＝18 J/（cm2·a），因此流入该生态系统的总能量＝生产者同化的总能量＋人工输入有机物的总能量＝162＋18＝180 J/（cm2·a）；第二营养级同化的能量为19 J/（cm2·a），有机物输入的能量为6 J/（cm2·a），则表中乙＝19＋6－7.9－1.1－12＝4 J/（cm2·a），因此第二、第三营养级之间的能量传递效率＝4÷（19＋6）×100％＝16％。
4 / 4(共36张PPT)
微专题　
生态系统中能量流动的相关计算
类型一 能量传递效率的相关“最值”计算
　若题干中未做具体说明，则一般认为能量传递的最低效率为10％，
最高效率为20％。
（1）在食物链A→B→C→D中，则有
注：①食物链越短，最高营养级获得的能量越多；
②生物间的取食关系越简单，生态系统消耗的能量越少。
（2）在食物网中则有
【典例1】　如图表示某生态系统食物网的图解，猫头鹰体重每增加1
kg，至少消耗A约（　　）
A. 100 kg B. 44.5 kg
C. 25 kg D. 15 kg
解析： 　图中共含有三条食物链，而题中所求为至少消耗的A，根
据能量流动规律分析可知，食物链越短损耗越少，效率以20％计算。
故食物链A→B→猫头鹰为最短食物链，消耗的A为1÷20％÷20％＝
25（kg）。
类型二 能量传递效率有关的“定值”计算
　（1）已确定营养级间能量传递效率的，不能按“最值”法计算，
而需按具体数值计算。
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多种生物获
得能量，且各途径获得的能量比例确定，则按照各单独的食物
链进行计算后合并。
【典例2】　如果一个人的食物中有1/2来自绿色植物、1/4来自小型肉
食性动物、1/4来自羊肉，假如能量传递效率为10％，那么此人每增加
1千克体重，需消耗植物（　　）
A. 10千克 B. 5千克
C. 100千克 D. 280千克
解析： 　根据题意可以写出三条食物链：①植物→人，在此食物链
中人要增重0.5千克，消耗植物：0.5÷10％＝5（千克）；②植物→
羊→人，在此食物链中，人要增重0.25千克，消耗植物：0.25÷10％
÷10％＝25（千克）；③植物→植食性动物→小型肉食性动物→人，
在此食物链中，人要增重0.25千克，消耗植物：0.25÷10％÷10％
÷10％＝250（千克）。所以人要增重1千克，需消耗植物280千克。
类型三 能量来源比例改变的计算
　在具体计算时务必先澄清分配比例，再确定求解中应“顺推（用乘
法）”还是“逆推（用除法）”，以如图食物网为例：
（1）若已知“植物同化量（ A ）”，并告知其“传向动物与直接传
向人比例由1∶1调整为1∶2”，求解人最多增重变化（ M ），
计算时宜“顺推（用乘法）”
调整前
调整后
（2）若已知“人同化量（ M ）”并告知人的食物来源“素食、肉食
由1∶1调整为2∶1”，求解最少需要植物量（ A ），计算时应
“逆推（用除法）”
调整前 调整后
【典例3】　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
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，则需要甲提供的能量为1/2a÷10％÷10％
＋1/2a÷10％；改变食物比例后丙的能量设为b，则需要甲提供的能量
为2/3b÷10％＋1/3b÷10％÷10％，根据题意可得，1/2a÷10％÷10％
＋1/2a÷10％＝2/3b÷10％＋1/3b÷10％÷10％即55a＝40b，b/a＝
1.375。
类型四 具有人工能量输入的计算
　人为输入到某一营养级的能量是该营养级同化量的一部分，但却不
是从上一营养级流入的能量。如求第二营养级至第三营养级传递效率
时，应为第三营养级从第二营养级同化的能量（不包括人工输入到第
三营养级的能量）/第二营养级的同化量（包括人工输入到第二营养级
的能量）×100％。
【典例4】　如图为地震毁损的某自然保护区人为干预下恢复过程的
能量流动图[单位为×103 kJ/（m2·a）]。下列说法错误的是（　　）
A. 流经城市生态系统的总能量包括了城市生态系统中的生产者固定
的太阳能以及从外围的农田生态系统等补偿输入的能量
B. 计算可知，肉食动物需补偿输入的能量值为5×103 kJ/（m2·a）
C. 流经该生态系统的总能量是1.29×105 kJ/（m2·a）
D. 在人为干预下，能量在第一营养级到第二营养级之间传递效率为
14.6％
解析： 　城市生态系统虽然是人为建立的，但还是要依赖自然系
统，其能量输入除生产者固定的太阳能外还有其他系统补偿输入的能
量。肉食动物同化量为16－4－9－0.5＝2.5，所以补偿输入量为
（2.1＋5.1＋0.05＋0.25）－2.5＝5。流经该生态系统的总能量为23
＋70＋3＋14＋2＋5＋12＝129。能量在第一营养级到第二营养级之间
传递效率为14/（23＋70＋3＋14）×100％≈12.7％。[注：以上计算
单位均为×103 kJ/（m2·a）]
1. 某生态系统总面积为500 km2，假设该生态系统的食物关系如图所
示，已知该兔群的 K 值为10 000只。下列有关说法错误的是（　　）
A. 调查发现此生态系统中该兔种群数量为3 600只，则该生态系统中
兔的种群密度为7.2只/km2
B. 该生态系统中的细菌和真菌都属于分解者，它们在碳循环中的作
用是将有机物分解成无机物
C. 该食物网中共有三条食物链，其中鹰占有三个营养级，既是次级
消费者，也是三级、四级消费者
D. 假设鹰从每条食物链获得能量一样多，该生态系统中能量的传递
效率均为10％，鹰要同化3 kJ的能量，需要绿色植物固定11 100 kJ
的太阳能
解析： 　调查发现此生态系统中该兔种群数量为3 600只，生态系
统的面积为500 km2，则该生态系统中兔的种群密度为3 600÷500
＝7.2（只/km2），A正确；该生态系统中的细菌和真菌不一定是
分解者，如细菌也可能是生产者，若为分解者，则它们在碳循环中
的作用是将有机物分解成无机物，B错误；该食物网中共有三条食
物链，其中鹰占有三个营养级，既是次级消费者，也是三级、四级
消费者，C正确；假设鹰从每条食物链获得能量一样多，该生态系
统中能量的传递效率均为10％，则鹰要同化3 kJ的能量，需要绿色
植物固定1÷10％÷10％＋1÷10％÷10％÷10％＋1÷10％÷10％
÷10％÷10％＝11 100 kJ的太阳能，D正确。
2. 如图若黄雀的全部同化量来自两种动物——食草昆虫和螳螂，且它
们各占一半，则当绿色植物增加 G 千克时，黄雀增加体重最多是多
少千克（　　）
A. G /125 B. G /100
C. G /75 D. G /50
解析： 　假设黄雀增加体重最多（能量传递效率为20％）为 x ，
由题意可知，黄雀的全部同化量来自两种动物，食草昆虫和螳螂各
占一半，所以黄雀要吃食草昆虫 x ÷2÷20％＝2.5 x ，同理黄雀要
吃螳螂也是2.5 x ，而螳螂增重2.5 x 需要消耗食草昆虫2.5 x ÷20％
＝12.5 x ，加起来相当于吃了食草昆虫15 x ，又相当于吃绿色植物
15 x ÷20％＝75 x 。已知绿色植物增加 G 千克，所以75 x ＝ G ， x ＝
G /75，C正确。
3. 某生态系统中存在如图所示的生物关系。E生物种群含有的总能量
为5.8×109 kJ，B生物种群含有的总能量为1.6×108 kJ，则理论上
A生物种群含有的总能量最多是（　　）
A. 4.2×107 kJ B. 2.0×108 kJ
C. 1.0×108 kJ D. 2.32×108 kJ
解析： 　E为第一营养级，B、C、D均为第二营养级，三者获得
的来自E的总能量最多为5.8×109×20％＝11.6×108（kJ），再减
去B的能量1.6×108 kJ，C、D含有的能量为1×109 kJ，A既可捕食
C，又可捕食D，其获得的总能量最多为1×109×20％＝2.0×108
（kJ）。
4. 由于“赤潮”的影响，一条6 kg重的杂食性海洋鱼死亡，假如该杂
食性海洋鱼的食物有1/3来自植物，1/3来自食草鱼类，1/3来自以食
草鱼类为食的小型肉食鱼类。那么按能量传递效率20％来计算，该
杂食性鱼从出生到死亡共需海洋植物（　　）
A. 310 kg B. 240 kg
C. 180 kg D. 150 kg
解析： 　由题意可知，题干中存在3条食物链：①海洋植物→杂
食性鱼，②海洋植物→食草鱼→杂食性鱼，③海洋植物→食草鱼→
小型肉食鱼→杂食性鱼；杂食性鱼的食物1/3来自食物链①，1/3来
自食物链②，1/3来自食物链③。该杂食性鱼从食物链①消耗的海
洋植物为2÷20％＝10 kg，从食物链②消耗的海洋植物为2÷20％
÷20％＝50 kg，从食物链③消耗的海洋植物为2÷20％÷20％÷20
％＝250 kg，因此共需海洋植物10＋50＋250＝310 kg，A正确。
5. “绿水青山就是金山银山”，目前我国的生态环境在不断改善。如
图为某农业生态系统示意图，表格为流经该生态系统中各营养级的
能量值[单位：J/（cm2·a]。请回答下列问题：
生物类型 甲 流入 分解者 的能量 未被 利用的 能量 流入下 一营养 级的能 量 人工输
入有机
物的能
量
生产者 41 5 97 19 0
第二营养级 7.9 1.1 12 乙 6
第三营养级 6.5 0.8 6.2 0.5 10
第四营养级 1 0.5 1 0 2
（1）若要调查鼠的种群密度，常采用的方法是 。
当生态系统处于相对稳定状态时，蛙种群数量的增长速率
为 。
解析： 鼠的活动范围大，活动能力强，一般用标记重捕
法调查其种群密度；当生态系统处于相对稳定状态时，蛙的
种群数量保持相对稳定，则其种群数量的增长速率为0。
标记重捕法
0　
（2）秸秆利用后产生的废渣可以还田，其中的有机物可被分解
者分解，产生的 可被农作物利用，提高
产量。
解析： 分解者能将秸秆中的有机物分解成CO2和无机盐
等，供植物光合作用利用。
CO2和无机盐
（3）若蛇的食物有 来自蛙， 来自鼠，则从理论上讲，蛇每增加
1 kg体重，至少需要消耗玉米 kg。
解析： 根据题干信息和图形分析，蛇可以从两条食物链
获得能量，来自蛙的那条食物链能量传递了三次，来自鼠的
那条食物链能量传递了两次，且从蛙获得1/5的能量，从鼠获
得4/5的能量，若蛇每增加1 kg体重，按20％的传速效率计
算，至少需要消耗玉米的质量＝ ÷20％÷20％÷20％＋
÷20％÷20％＝45 kg。
45
（4）分析表中数据可知，流入该生态系统的总能量是 J/
（cm2·a），甲是指 的能量，第二、第
三营养级之间的能量传递效率为 。
解析： 生态系统某一营养级固定的能量除了包括流向分
解者的能量、未被利用的能量和流入下一营养级的能量，还
应该包括呼吸作用散失的能量，因此图中甲代表呼吸作用散
失的能量。
180
呼吸作用散失
16％
结合表格数据分析，生产者同化的总能量＝41＋5＋97＋19＝162 J/
（cm2·a），人工输入有机物的总能量＝6＋10＋2＝18 J/（cm2·a），
因此流入该生态系统的总能量＝生产者同化的总能量＋人工输入有机
物的总能量＝162＋18＝180 J/（cm2·a）；第二营养级同化的能量为19
J/（cm2·a），有机物输入的能量为6 J/（cm2·a），则表中乙＝19＋6－
7.9－1.1－12＝4 J/（cm2·a），因此第二、第三营养级之间的能量传
递效率＝4÷（19＋6）×100％＝16％。
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