2024-2025學(xué)年高中生物第四章生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)素能提升課四食物鏈網(wǎng)中各營養(yǎng)級生物數(shù)量的變化分析與能量流動的相關(guān)計算學(xué)案蘇教版必修3

PAGE4-素能提升課（四）食物鏈（網(wǎng)）中各養(yǎng)分級生物數(shù)量的改變分析與能量流淌的相關(guān)計算[核心精要]一、食物鏈(網(wǎng))中各養(yǎng)分級生物數(shù)量的改變分析1．處于食物鏈中第一養(yǎng)分級的生物削減而導(dǎo)致的其他物種數(shù)量的改變在某食物鏈中，若處于第一養(yǎng)分級的生物削減，則該食物鏈中的其他生物都將削減。這是因為第一養(yǎng)分級是其他各種生物賴以生存的干脆或間接的食物來源。2．“天敵”削減對被捕食者數(shù)量變動的影響若一條食物鏈中處于“天敵”地位的生物數(shù)量削減，則被捕食者數(shù)量會因此而快速增加。但這種增加并不是無限的，隨著數(shù)量的增加，種群密度加大，種內(nèi)斗爭勢必加劇，再加上沒有了天敵的“壓力”，被捕食者自身素養(yǎng)(如奔跑速度、警惕靈敏性等)必定下降，會導(dǎo)致流行病擴散、老弱病殘者增多，最終造成密度減小，直至相對穩(wěn)定。即“天敵”削減，造成被捕食者數(shù)量先增加后削減，最終趨向穩(wěn)定。3．困難食物網(wǎng)中某種群數(shù)量改變引起的連鎖反應(yīng)分析(1)在食物網(wǎng)中當(dāng)某種生物因某種緣由而大量削減對另一種生物的影響沿不同的線路分析結(jié)果不同時，應(yīng)以中間環(huán)節(jié)少的為分析依據(jù)?？紤]方向和依次為從高養(yǎng)分級依次到低養(yǎng)分級。(2)生產(chǎn)者相對穩(wěn)定，即生產(chǎn)者比消費者穩(wěn)定得多，所以當(dāng)某一種群數(shù)量發(fā)生改變時，一般不需考慮生產(chǎn)者數(shù)量的增加或削減。(3)處于最高養(yǎng)分級的種群有多種食物來源時，若其中一條食物鏈中斷，則該種群可能通過多食其他食物來維持其數(shù)量基本不變。4．同時占有兩個養(yǎng)分級的種群數(shù)量改變連鎖反應(yīng)分析食物鏈中某一種群的數(shù)量改變，會導(dǎo)致另一種群的養(yǎng)分級發(fā)生連鎖性改變，因為能量在食物鏈(網(wǎng))中流淌時只有10%～20%流到下一個養(yǎng)分級，且能量流淌的環(huán)節(jié)越多損耗越多，所以該類型連鎖改變的規(guī)律：當(dāng)a種群的數(shù)量改變導(dǎo)致b種群的養(yǎng)分級降低時，則b種群的數(shù)量將增加；若導(dǎo)致b種群的養(yǎng)分級上升時，則b種群的數(shù)量將削減。二、能量流淌的相關(guān)計算1．設(shè)有食物鏈A→B→C→D，現(xiàn)分狀況探討如下：已知D養(yǎng)分級的能量M，則至少須要A養(yǎng)分級的能量＝M÷(20%)3；最多須要A養(yǎng)分級的能量＝M÷(10%)3。已知A養(yǎng)分級的能量N，則D養(yǎng)分級獲得的最多能量＝N×(20%)3；最少能量＝N×(10%)3。2．在食物網(wǎng)中分析，如確定生物量改變的“最多”或“最少”時，還應(yīng)遵循以下原則：(1)食物鏈越短，最高養(yǎng)分級獲得的能量越多。(2)生物間的取食關(guān)系越簡潔，生態(tài)系統(tǒng)消耗的能量越少，如已知D養(yǎng)分級的能量M，計算至少須要A養(yǎng)分級的能量時，應(yīng)取最短食物鏈A→D，并以20%的效率進行傳遞，即等于M÷20%；計算最多須要A養(yǎng)分級的能量時，應(yīng)取最長的食物鏈A→B→C→D，并以10%的效率進行傳遞，即等于M÷(10%)3。3．假如是在食物網(wǎng)中，同一養(yǎng)分級同時從上一養(yǎng)分級的多種生物中獲得能量，且各途徑所獲得的生物量相等，則依據(jù)各單獨的食物鏈進行計算后合并。特殊提示：,已確定養(yǎng)分級間能量傳遞效率的，不能按“最值”法計算，而需按詳細(xì)數(shù)值計算。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%。eq\o([對點訓(xùn)練])1．如圖是一個陸地生態(tài)系統(tǒng)食物網(wǎng)的結(jié)構(gòu)模式圖，下列敘述中不正確的是()A．在該食物網(wǎng)中，共有5條食物鏈B．在該食物網(wǎng)中，H處于3個不同的養(yǎng)分級C．若B種群中各年齡段的個體數(shù)目比例適中，則該種群的密度在一段時間內(nèi)會明顯變大D．在該食物網(wǎng)中，假如C種群的數(shù)量下降10%，則H的數(shù)量不會發(fā)生明顯改變C[在該食物網(wǎng)中，共有5條食物鏈，A正確；H處于第三、第四、第五3個不同的養(yǎng)分級，B正確；若B種群中各年齡段的個體數(shù)目比例適中，則該種群的密度在一段時間內(nèi)會保持穩(wěn)定，C錯誤；在該食物網(wǎng)中，假如C種群的數(shù)量下降10%，由于H的食物來源有多種，所以H的數(shù)量不會發(fā)生明顯改變，D正確。]2．如圖表示某生態(tài)系統(tǒng)中各種生物成分之間的關(guān)系，下列敘述正確的是()A．在這個生態(tài)系統(tǒng)中，共有5條具有捕食關(guān)系的食物鏈B．該生態(tài)系統(tǒng)的生物群落是由生產(chǎn)者和消費者組成的C．假如丁的種群數(shù)量急劇削減，在最初的一段時間內(nèi)，乙的種群數(shù)量也可能削減D．假如該生態(tài)系統(tǒng)受到重金屬離子的污染，受害最大的將是甲種群C[在生態(tài)系統(tǒng)中分解者沒有進入食物鏈，所以該生態(tài)系統(tǒng)共有1條食物鏈，即甲→乙→丙→丁→戊，A錯誤；生物群落是由生產(chǎn)者、消費者和分解者構(gòu)成的，B錯誤；假如丁的種群數(shù)量急劇削減，丙沒有了天敵，種群數(shù)量會快速增加，導(dǎo)致被丙捕食的乙種群數(shù)量可能削減，C正確；假如該生態(tài)系統(tǒng)受到重金屬離子的污染，由于重金屬離子難以降解，會隨著食物鏈在高養(yǎng)分級的生物體內(nèi)富集積累，受害最大的種群是戊種群，D錯誤。]3．有一食物網(wǎng)如下圖所示。假如能量傳遞效率為10%，各條食物鏈傳遞到庚的能量相等，則庚增加1kJ的能量，最少消耗丙的能量為()A．550kJ B．500kJC．400kJ D．100kJA[依據(jù)題意，經(jīng)甲→丙→丁→己→庚食物鏈傳遞到庚的能量為0.5kJ，則須要丙的能量為0.5÷(10%)3＝500(kJ)，經(jīng)甲→丙→戍→庚食物鏈傳遞到庚的能量為0.5kJ，則須要丙的能量為0.5÷(10%)2＝50(kJ)，即庚增加1kJ的能量最少須要丙的能量為500＋50＝550(kJ)。]4．在如圖所示的食物網(wǎng)中，假如貓頭鷹的食物有2/5來自兔子，2/5來自鼠，1/5來自蛇。那么貓頭鷹的體重若增加10g，最少須要消耗植物()A．300g B．450gC．900g D．1800gB[先將食物網(wǎng)拆分成3條食物鏈：①植物→兔→貓頭鷹；②植物→鼠→貓頭鷹；③植物→鼠→蛇→貓頭鷹。依據(jù)貓頭鷹的食物比例可知，增加的10g體重中4g來自①、4g來自②、2g來自③，計算最少消耗植物量，則依據(jù)能量最大傳遞效率20%計算，則①須要消耗植物量為4×5×5＝100(g)，②須要消耗植物量為4×5×5＝100(g)，③須要消耗植物量為2×5×5×5＝250(g)?？偣残柘闹参锪繛?50g。]5．某生態(tài)系統(tǒng)中存在如圖所示的食物網(wǎng)，若將C的食物比例由A∶B＝1∶1調(diào)整為2∶1，能量傳遞效率按10%計算，則該生態(tài)系統(tǒng)的承載量是原來的()A．1.875倍 B．1.273倍C．1.375倍 D．0.575C[解題時應(yīng)當(dāng)從C動身，當(dāng)食物比例為A∶B＝1∶1時，設(shè)C的能量為x，須要的A的能量為eq\f(1,2)x÷10%＋eq\f(1,2)x÷10%÷10%＝55x。當(dāng)食物比例為A∶B＝2∶1時，設(shè)C的能量為y，須要的A的能量為eq\f(2,3)y÷10%＋eq\f(1,3)y÷10%÷10%＝40y。由于兩種狀況下，生產(chǎn)者的數(shù)量是肯定的，所以55x＝40y，則y＝1.375x。]6．如圖是某人工魚塘生態(tài)系統(tǒng)能量流淌過程中部分環(huán)節(jié)涉及的能量值[單位：103kJ/(m2·a)]。試回答下列有關(guān)問題：(1)圖中①代表的生理過程是________，圖中②代表的能量主要以________形式貯存。(2)該生態(tài)系統(tǒng)中生產(chǎn)者固定的總能量是________kJ/(m2·a)。(3)能量從該生態(tài)系統(tǒng)的其次養(yǎng)分級到第三養(yǎng)分級傳遞的效率為________。(4)試分析圖中植食動物、肉食動物和頂位肉食動物隨養(yǎng)分級的上升須要的有機物輸入越來越多的緣由：________________________________________________________________________________________________________。[解析](1)據(jù)圖分析，①表示呼吸作用，②表示貯存在有機物中的能量。(2)該生態(tài)系統(tǒng)中肉食動物從植食動物同化的能量為0.25＋0.05＋5.1＋2.1－5.0＝2.5×103[kJ/(m2·a)]，植食動物從生產(chǎn)者同化的能量為2.5＋4＋9＋0.5－2＝14×103[kJ/(m2·a)]，該生態(tài)系統(tǒng)中生產(chǎn)者固定的總能量為23＋70＋3＋14＝110×103[kJ/(m2·a)]＝1.1×105kJ/(m2·a)。(3)依據(jù)(2)的分析可知，能量從該生態(tài)系統(tǒng)的其次養(yǎng)分級到第三養(yǎng)分級傳遞的效率為[(2.1＋5.1＋0.