2024年高中生物新教材同步選擇性必修第二冊(cè) 第3章 微專題　食物鏈(網(wǎng))中生物數(shù)量及能量流動(dòng)的相關(guān)計(jì)算

食物鏈(網(wǎng))中生物數(shù)量及能量流動(dòng)的相關(guān)計(jì)算一、食物網(wǎng)中的生物數(shù)量變化分析1．第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)減少，將連鎖性地引發(fā)各個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物減少。這是因?yàn)樯a(chǎn)者是其他各種生物賴以生存的直接或間接的食物來源?？珊?jiǎn)單記為“一級(jí)生物若減少，其他生物跟著跑”。2．天敵減少，則被捕食者數(shù)量的變化是先增加后減少，最后趨于穩(wěn)定?？珊?jiǎn)單記為“如果天敵患了病，先增后減再穩(wěn)定”。3．在復(fù)雜食物網(wǎng)中，分析中間某一種群的數(shù)量變化對(duì)其他生物數(shù)量的影響時(shí)，應(yīng)遵循以下原則：(1)從天敵和食物兩個(gè)角度分析，以中間環(huán)節(jié)少的為主。若中間環(huán)節(jié)一樣多，則以天敵的影響為主。(2)生產(chǎn)者往往數(shù)量較多且相對(duì)穩(wěn)定，所以當(dāng)某一種群數(shù)量發(fā)生變化時(shí)，一般不考慮生產(chǎn)者數(shù)量的增加或減少。(3)當(dāng)捕食者有多種食物來源時(shí)，若其中一條食物鏈中斷，則該種群可通過捕食其他食物而維持其數(shù)量短期內(nèi)基本不變。(4)若處于最高營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物同時(shí)占有不同的營(yíng)養(yǎng)級(jí)，某種原因?qū)е缕錉I(yíng)養(yǎng)級(jí)降低，則處于最高營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物的數(shù)量最終會(huì)增加，反之則減少。例1某生態(tài)系統(tǒng)中含有鹿、蛇、貓頭鷹、草、兔、鼠等生物，能使貓頭鷹增多的是()A．蛇增多、鹿增多、草減少B．鹿減少、蛇增多、鼠減少C．兔減少、草減少、鼠減少D．蛇減少、草增多、鹿減少答案D解析據(jù)圖分析可知，貓頭鷹占據(jù)三條食物鏈，草→鹿的食物鏈中不含貓頭鷹，因此當(dāng)鹿的數(shù)量減少時(shí)，可以導(dǎo)致貓頭鷹獲得的能量增加；在含有貓頭鷹的三條食物鏈中，草→鼠→蛇→貓頭鷹，這條食物鏈最長(zhǎng)，能量流動(dòng)過程中消耗的能量最多，因此該食物鏈中的蛇減少，可減少能量的消耗，使流向貓頭鷹的能量增加；貓頭鷹獲得的能量歸根結(jié)底來自草的光合作用，因此草的數(shù)量增加也會(huì)使貓頭鷹獲得的能量增加，故選D。例2如圖表示某湖泊的食物網(wǎng)，其中魚a、魚b為兩種小型土著魚。若引入一種以小型魚類為食的鱸魚，將出現(xiàn)的情況是()A．魚a和魚b間的種間競(jìng)爭(zhēng)將會(huì)減弱B．土著魚在與鱸魚的種間競(jìng)爭(zhēng)中處于劣勢(shì)C．浮游動(dòng)物總量銳減后再急升D．浮游植物總量急升后再銳減答案A二、能量傳遞效率的計(jì)算規(guī)律類型一能量傳遞效率的相關(guān)“最值”計(jì)算若題干中未做具體說明，則一般認(rèn)為能量傳遞的最低效率為10%，最高效率為20%。(1)在食物鏈A→B→C→D中，則有(2)在食物網(wǎng)中則有注：①食物鏈越短，最高營(yíng)養(yǎng)級(jí)獲得的能量越多；②生物間的取食關(guān)系越簡(jiǎn)單，生態(tài)系統(tǒng)消耗的能量越少。例3如圖表示某生態(tài)系統(tǒng)食物網(wǎng)的圖解，貓頭鷹體重每增加1kg，至少消耗A約()A．100kg B．44.5kgC．25kg D．15kg答案C解析圖中共含有三條食物鏈，而題中所求為至少消耗的A，根據(jù)能量流動(dòng)規(guī)律分析可知，食物鏈越短損耗越少，能量傳遞效率以20%計(jì)算。故食物鏈A→B→貓頭鷹為最短食物鏈，消耗的A為1÷20%÷20%＝25(kg)。類型二能量傳遞效率有關(guān)的“定值”計(jì)算1．已確定營(yíng)養(yǎng)級(jí)間能量傳遞效率的，不能按“最值”法計(jì)算，而需按具體數(shù)值計(jì)算。例如：在食物鏈A→B→C→D中，能量傳遞效率分別為a%、b%、c%，若A的能量為M，則D獲得的能量為M×a%×b%×c%。2．如果是在食物網(wǎng)中，某一營(yíng)養(yǎng)級(jí)同時(shí)從上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的多種生物中獲得能量，且各途徑獲得的能量比例確定，則按照各單獨(dú)的食物鏈進(jìn)行計(jì)算后再合并。例4(2023·天津高二期末)由于“赤潮”的影響，一條6kg重的雜食性海洋魚死亡，假如該雜食性海洋魚的食物有1/3來自植物，1/3來自食草魚類，1/3來自以食草魚類為食的小型肉食魚類。那么能量傳遞效率按20%來計(jì)算，該雜食性魚增重6kg共需海洋植物()A．310kgB．240kgC．180kgD．150kg答案A解析由題意可知，題干中存在3條食物鏈：①海洋植物→雜食性魚，②海洋植物→食草魚→雜食性魚，③海洋植物→食草魚→小型肉食魚→雜食性魚；雜食性魚的食物1/3來自食物鏈①，1/3來自食物鏈②，1/3來自食物鏈③。所以能量傳遞效率按20%計(jì)算，該雜食性魚從食物鏈①消耗的海洋植物為6×1/3÷20%＝10(kg)，從食物鏈②消耗的海洋植物為6×1/3÷20%÷20%＝50(kg)，從食物鏈③消耗的海洋植物為6×1/3÷20%÷20%÷20%＝250kg，因此共需海洋植物10＋50＋250＝310(kg)。類型三具有人工能量輸入的能量傳遞效率計(jì)算人為輸入到某一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量是該營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化量的一部分，但卻不是從上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)流入的能量。如求第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)至第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)傳遞效率時(shí)，應(yīng)為第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)從第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化的能量(不包括人工輸入到第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量)/第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)的同化量(包括人工輸入到第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量)×100%。例5如圖為某農(nóng)場(chǎng)的年能量流動(dòng)示意圖[單位：103kJ/(m2·a)]。a、b、c、d共同構(gòu)成生物群落。從第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)到第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量傳遞效率是()A．18.75% B．16.67%C．12.50% D．11.11%答案B1．如圖是某池塘生態(tài)系統(tǒng)中的兩條食物鏈，大量捕撈花鰱后，種群將有所變化。下列能正確反映短期內(nèi)種群數(shù)量變化趨勢(shì)的是()A．綠藻上升 B．白鰱下降C．水蚤下降 D．都上升答案B2．(2023·北京海淀高二期中)如圖表示某一生態(tài)系統(tǒng)中生物種類間的相互關(guān)系。圖中各種類均生活在退潮后暴露出的巖石上，其中海藻、藤壺、貽貝和?？讨趲r石表面，海星、石鱉和石槭則在巖石表面來回爬動(dòng)找尋食物。圖中的數(shù)字表示海星食物中各種類所占的比例(%)。以下分析錯(cuò)誤的是()A．此生態(tài)系統(tǒng)中處于第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物有海星、荔枝螺、海葵B．既有捕食關(guān)系又有種間競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系的種類是海星和荔枝螺C．當(dāng)除去全部海星一年后，石鱉、石槭數(shù)量增加D．當(dāng)除去全部海星一年后，藤壺成為優(yōu)勢(shì)種，石鱉、石槭數(shù)量減少答案C解析圖中數(shù)字表示海星食物中各種類生物所占的比例，從圖中可以看出，藤壺提供了海星食物的64%，當(dāng)海星全部除去后，這部分藤壺得以生存，并迅速繁殖，占據(jù)大量巖石表面，成為優(yōu)勢(shì)種，從而使海藻在競(jìng)爭(zhēng)中處于劣勢(shì)，石鱉和石槭數(shù)量因食物減少而減少，C錯(cuò)誤，D正確。3.某生態(tài)系統(tǒng)中存在如圖所示的生物關(guān)系。E生物種群含有的總能量為5.8×109kJ，B生物種群含有的總能量為1.6×108kJ，則理論上A生物種群含有的總能量最多是()A．4.2×107kJ B．2.0×108kJC．1.0×108kJ D．2.32×108kJ答案B解析E為第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)，B、C、D均為第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)，三者獲得的來自E的總能量最多為5.8×109×20%＝11.6×108(kJ)，再減去B的能量1.6×108kJ，C、D含有的能量為1×109kJ，A既可捕食C，又可捕食D，其獲得的總能量最多為1×109×20%＝2.0×108(kJ)。4.某生態(tài)系統(tǒng)中存在如圖所示的食物網(wǎng)。如將C的食物比例由A∶B＝1∶1調(diào)整為A∶B＝2∶1，其他條件不變，相鄰兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間的能量傳遞效率按10%計(jì)算，該生態(tài)系統(tǒng)能承載C的數(shù)量是原來的()A．1.875倍 B．1.375倍C．1.273倍 D．0.575倍答案B解析當(dāng)C的食物比例A∶B為1∶1時(shí)，設(shè)C獲得的能量為x，則需要A的能量為(1/2)x÷10%＋(1/2)x÷10%÷10%＝55x；當(dāng)C的食物比例A∶B調(diào)整為2∶1時(shí)，設(shè)C獲得的能量為y，需要A的能量為(2/3)y÷10%＋(1/3)y÷10%÷10%＝40y。兩種情況下，生產(chǎn)者的數(shù)量是一定的，所以55x＝40y，則y＝1.375x，即該生態(tài)系統(tǒng)能承載C的數(shù)量是原來的1.375倍。5．有一食物網(wǎng)如圖所示。如果能量傳遞效率為10%，各條食物鏈傳遞到庚的能量相等，則庚增加1kJ的能量，消耗丙多少能量()A．550kJ B．500kJC．400kJ D．100kJ答案A6．若某草原生態(tài)系統(tǒng)只存在如圖所示的食物關(guān)系，嘗試完成以下問題：(1)在如圖的食物網(wǎng)中，貓頭鷹要增加20g體重，最多消耗植物________g，最少消耗植物________g。(2)假如貓頭鷹的食物有2/5來自兔，2/5來自鼠，1/5來自蛇，那么，貓頭鷹若要增加20g體重，最少需要消耗的植物為________g。(3)假如植物有2/5被兔所食，有3/5被鼠所食；鼠有2/3直接被貓頭鷹捕食，有1/3被蛇捕食后流入貓頭鷹體內(nèi)。貓頭鷹若要增加20g體重，最少需要消耗的植物為__________g(精確到個(gè)位數(shù))。答案(1)20000500(2)900(3)5957．某地出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的自然災(zāi)害，如圖為在人為干預(yù)下恢復(fù)過程中的能量流動(dòng)圖(單位：103kJ·m－2·a－1)。請(qǐng)回答下列問題：(1)由圖可知，肉食性動(dòng)物需補(bǔ)償輸入的能量為________kJ·m－2·a－1，根據(jù)圖中數(shù)據(jù)可知，營(yíng)養(yǎng)級(jí)________(填“較高”或“較低”)的生物在這場(chǎng)災(zāi)害中受到的影響較大。(2)流入該生態(tài)系統(tǒng)的總能量是______________kJ·m－2·a－1，用于植食性動(dòng)物自身生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖等生命活動(dòng)的能量是________kJ·m－2·a－1。(3)在人為干預(yù)下，能量在第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)與第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間的傳遞效率約為____________(保留3位有效數(shù)字)。答案(1)5×103較高(2)1.29×1051.2×104(3)15.6%解析(1)各營(yíng)養(yǎng)級(jí)之內(nèi)，所有輸入的能量和輸出的能量相等。因此植食性動(dòng)物傳遞給肉食性動(dòng)物的能量就是(14＋2－4－9－0.5)×103＝2.5×103(kJ·m－2·a－1)，肉食動(dòng)物需補(bǔ)償輸入的能量為(2.1＋5.1＋0.05＋0.25－2.5)×103＝5×103(kJ·m－2·a－1)。圖中營(yíng)養(yǎng)級(jí)越高，需要補(bǔ)償輸入的能量值越大，說明受影響較大。(2)流入該生態(tài)系統(tǒng)的總能量為生