新高考2024高考生物一輪復習難點加強專題六能量流動的相關計算學案新人教版

PAGE6-難點加強專題(六)能量流淌的相關計算eq\x(重)eq\x(點)eq\x(突)eq\x(破)1．能量傳遞效率相關“最值”計算解題時，留意題目中是否有“最多”“最少”“至少”等字眼，從而確定運用10%或20%來解題。(1)食物鏈為A→B→C→D：已知D養(yǎng)分級增加的能量為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)分級的能量為N，則D養(yǎng)分級最多可獲得的能量＝N×(20%)3；最少可獲得的能量＝N×(10%)3。(2)在類似的食物網(wǎng)中，計算生物量變更的“最多”或“最少”時，還應遵循以下原則：①食物鏈越短，最高養(yǎng)分級獲得的能量越多。②生物間的取食關系越簡潔，生態(tài)系統(tǒng)的能量流淌過程中消耗的能量越少。詳細計算方法總結如下：eq\a\vs4\al(知低養(yǎng)分級,求高養(yǎng)分級)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(獲能量最多\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(選最短食物鏈,按×20%計算)),獲能量最少\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(選最長食物鏈,按×10%計算))))eq\a\vs4\al(知高養(yǎng)分級,求低養(yǎng)分級)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(需最多能量\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(選最長食物鏈,按÷10%計算)),需最少能量\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(選最短食物鏈,按÷20%計算))))2．關于“定值”的計算(1)同一食物鏈不同環(huán)節(jié)能量傳遞效率往往不完全相同，不涉及“最多”“最少”，計算時不能按10%或20%，而需按詳細數(shù)值計算，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的能量為M×a%×b%×c%。(2)假如是在食物網(wǎng)中，某一養(yǎng)分級同時從上一養(yǎng)分級多種生物獲得能量，且各途徑所獲得的生物量比例確定，則依據(jù)各單獨的食物鏈進行計算后合并。3．利用“拼圖法”巧解能量流淌(1)輸入第一養(yǎng)分級的能量(W1)即生產(chǎn)者的同化量被分為兩部分：一部分在生產(chǎn)者的呼吸作用中以熱能的形式散失(A1)，一部分則用于生產(chǎn)者的生長、發(fā)育和繁殖。而后一部分能量中包括現(xiàn)存的植物體B1、流向分解者的C1、流向下一養(yǎng)分級的D1。(2)第一養(yǎng)分級向其次養(yǎng)分級的能量傳遞效率＝(D1/W1)×100%，其次養(yǎng)分級向第三養(yǎng)分級的能量傳遞效率＝(D2/D1)×100%。eq\x(考)eq\x(能)eq\x(提)eq\x(升)例1在下圖所示的食物網(wǎng)中，假如貓頭鷹的食物有eq\f(2,5)來自兔子，eq\f(2,5)來自鼠，eq\f(1,5)來自蛇，那么貓頭鷹若增加20g體重，最少須要消耗植物(B)A．600g B．900gC．1600g D．5600g[解析]通過食物鏈(植物→兔→貓頭鷹)，貓頭鷹增重20g×(2/5)＝8g，最少須要消費植物的量為8g×5×5＝200g；通過食物鏈(植物→鼠→貓頭鷹)，貓頭鷹增重20g×eq\f(2,5)＝8g，最少須要消耗植物的量為8g×5×5＝200g；通過食物鏈(植物→鼠→蛇→貓頭鷹)，貓頭鷹增重20g×eq\f(1,5)＝4g，最少須要消耗植物的量為4g×5×5×5＝500g。所以合計至少消費植物200g＋200g＋500g＝900g。例2如圖為某生態(tài)系統(tǒng)中能量傳遞示意圖，以下敘述不正確的是(C)A．能量流淌是從甲固定的太陽能起先的，流入該生態(tài)系統(tǒng)的總能量為1250kJB．從乙到丙的能量傳遞效率為15%C．將乙和丙的糞便作為有機肥還田，可以提高能量傳遞效率D．食物鏈的養(yǎng)分關系一般不行逆，這確定了能量流淌的單向性[解析]本題考查生態(tài)系統(tǒng)中能量流淌的特點。能量流淌從生產(chǎn)者固定的太陽能起先，流入該生態(tài)系統(tǒng)的總能量是生產(chǎn)者固定的太陽能總量，即175＋200＋875＝1250kJ；從乙到丙的能量傳遞效率是30÷200×100%＝15%；將乙和丙的糞便作為有機肥還田，可以提高能量利用效率，但不能提高能量傳遞效率；食物鏈的養(yǎng)分關系一般不行逆，同時生產(chǎn)者不能利用熱能，導致能量流淌具有單向性。課末總結1．〔思維導圖〕2．〔簡答題?？奸L句分析〕1．生態(tài)系統(tǒng)都包含非生物的物質(zhì)和能量、生產(chǎn)者、消費者和分解者四種成分。2．生產(chǎn)者通過光合作用或化能合成作用，把光能或化學能固定在它們制造的有機物中，被生物所利用，因此生產(chǎn)者是生態(tài)系統(tǒng)的基石。3．食物鏈的起先都是生產(chǎn)者，即第一養(yǎng)分級總是生產(chǎn)者，各種動物在不同的食物鏈中所處的養(yǎng)分級可能不同；食物鏈的最末都是最高養(yǎng)分級(消費者)，中間不能斷，且一般不超過5個養(yǎng)分級。4．食物鏈和食物網(wǎng)是生態(tài)系統(tǒng)的養(yǎng)分結構，是生態(tài)系統(tǒng)能量流淌和物質(zhì)循環(huán)的渠道。5．(1)生態(tài)系統(tǒng)的能量來自生產(chǎn)者固定的太陽能，經(jīng)食物鏈和食物網(wǎng)的傳遞，最終以熱能形式散失。(2)能量流淌是單向的；能量在流淌過程中逐級遞減，有效傳遞效率只有10%～20%。3．〔探究高考·明確考向〕1．(2024·全國卷Ⅱ，6)假如食物鏈上各養(yǎng)分級均以生物個體的數(shù)量來表示，并以食物鏈起點的生物個體數(shù)作底層來繪制數(shù)量金字塔，則只有兩個養(yǎng)分級的夏季草原生態(tài)系統(tǒng)(假設第一養(yǎng)分級是牧草，其次養(yǎng)分級是羊)和森林生態(tài)系統(tǒng)(假設第一養(yǎng)分級是喬木，其次養(yǎng)分級是昆蟲)數(shù)量金字塔的形態(tài)最可能是(A)A．前者為金字塔形，后者為倒金字塔形B．前者為倒金字塔形，后者為金字塔形C．前者為金字塔形，后者為金字塔形D．前者為倒金字塔形，后者為倒金字塔形[解析]夏季草原生態(tài)系統(tǒng)中牧草的數(shù)量遠多于羊的數(shù)量，該生態(tài)系統(tǒng)的數(shù)量金字塔呈金字塔形；森林生態(tài)系統(tǒng)中喬木的數(shù)量遠少于昆蟲的數(shù)量，該生態(tài)系統(tǒng)的數(shù)量金字塔呈倒金字塔形，A項正確。2．(全國卷Ⅲ，5)我國諺語中的“螳螂捕蟬，黃雀在后”體現(xiàn)了食物鏈的原理。若鷹遷入了蟬、螳螂和黃雀所在的樹林中，捕食黃雀并棲息于林中。下列敘述正確的是(C)A．鷹的遷入增加了該樹林中蟬及其天敵的數(shù)量B．該生態(tài)系統(tǒng)中細菌產(chǎn)生的能量可流向生產(chǎn)者C．鷹的遷入增加了該生態(tài)系統(tǒng)能量消耗的環(huán)節(jié)D．鷹的遷入變更了該生態(tài)系統(tǒng)能量流淌的方向[解析]鷹遷入前，食物鏈為植物→蟬→螳螂→黃雀；鷹遷入后，食物鏈為植物→蟬→螳螂→黃雀→鷹；故鷹的遷入會使該樹林中螳螂(蟬的天敵)的數(shù)量增加，蟬的數(shù)量削減，A錯誤。題干所述的食物鏈是捕食鏈，細菌是分解者，不參加該食物鏈的構成，即細菌產(chǎn)生的能量不能流向生產(chǎn)者，流向生產(chǎn)者的能量是太陽能，B錯誤。鷹的遷入使得最高養(yǎng)分級由第四養(yǎng)分級增加到第五養(yǎng)分級，增加了能量消耗的環(huán)節(jié)，C正確。能量流淌是沿著食物鏈進行的，鷹的遷入沒有變更該生態(tài)系統(tǒng)能量流淌的方向，D錯誤。3．(2024·全國卷Ⅱ，31)大型肉食性動物對低養(yǎng)分級肉食性動物與植食性動物有捕食和驅(qū)逐作用，這一建立在“威懾”與“恐驚”基礎上的種間關系會對群落或生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生影響，此方面的探討屬于“恐驚生態(tài)學”范疇。回答下列問題：(1)當某種大型肉食性動物遷入到一個新的生態(tài)系統(tǒng)時，原有食物鏈的養(yǎng)分級有可能增加。生態(tài)系統(tǒng)中食物鏈的養(yǎng)分級數(shù)量一般不會太多，緣由是生產(chǎn)者固定的能量在沿食物鏈流淌過程中大部分都損失了，傳遞到下一養(yǎng)分級的能量較少。(2)假如將頂級肉食性動物引入食物網(wǎng)只有三個養(yǎng)分級的某生態(tài)系統(tǒng)中，使得甲、乙兩種植食性動物間的競爭結果發(fā)生了反轉(zhuǎn)，即該生態(tài)系統(tǒng)中甲的數(shù)量優(yōu)勢地位丟失。假定該反轉(zhuǎn)不是由于頂級肉食性動物的干脆捕食造成的，那么依據(jù)上述“恐驚生態(tài)學”學問推想，甲的數(shù)量優(yōu)勢地位丟失的可能緣由是甲對頂級肉食性動物的恐驚程度比乙高，頂級肉食性動物引入后甲逃離該生態(tài)系統(tǒng)的數(shù)量比乙多(答出一點即可)。(3)若某種大型肉食性動物在某地區(qū)的森林中重新出現(xiàn)，會減輕該地區(qū)野豬對農(nóng)作物的破壞程度。依據(jù)上述“恐驚生態(tài)學”學問推想，產(chǎn)生這一結果的可能緣由有大型肉食性動物捕食野豬；野豬因恐驚削減了采食(答出兩點即可)。[解析](1)生態(tài)系統(tǒng)中能量沿食物鏈的傳遞特點是單向流淌、逐級遞減。食物鏈中生產(chǎn)者固定的能量在沿食物鏈流淌過程中大部分都損失了，傳遞到下一個養(yǎng)分級的能量較少，所以一條食物鏈的養(yǎng)分級數(shù)量一般不會太多。(2)依據(jù)題中信息可知，頂級肉食性動物對環(huán)境中的植食性動物有驅(qū)逐作用，這種作用是建立在“威懾”與“恐驚”基礎上的。甲的數(shù)量優(yōu)勢地位丟失的緣由可能是其對頂級肉食性動物的恐驚程度比乙高，導致甲逃離該生態(tài)系統(tǒng)的數(shù)量比乙多。(3)大型肉食性動物捕食野豬或野豬因恐驚削減了采食，從而減輕了野豬對該地區(qū)農(nóng)作物的破壞。4．(2024·北京理綜，31)因含N、P元素的污染物大量流入，我國某大型水庫曾連續(xù)爆發(fā)“水華”。為防治“水華”，在限制上游污染源的同時，探討人員依據(jù)生態(tài)學原理嘗試在水庫中投放以藻類和浮游動物為食的鰱魚和鳙魚，對該水庫生態(tài)系統(tǒng)進行修復，取得了明顯效果。(1)在該水庫生態(tài)系統(tǒng)組成中，引起“水華”的藻類屬于生產(chǎn)者。水庫中各種生物共同構成(生物)群落。(2)為確定鰱、鳙的投放量，應依據(jù)食物網(wǎng)中的養(yǎng)分級，調(diào)查投放區(qū)鰱、鳙的捕食對象/食物的生物積累量(在本題中指單位面積中生物的總量，以t·hm－2表示)：為保證鰱、鳙的成活率，應捕殺鰱、鳙的捕食者/天敵。(3)藻類汲取利用水體中的N、P元素，浮游動物以藻類為食，銀魚主要以浮游動物為食。由下圖可知，將鰱、鳙魚苗以肯定比例投放到該水庫后，造成銀魚生物積累量明顯下降，引起該變更的緣由是鰱、鳙與銀魚在食物上存在競爭關系。(4)投放鰱、鳙這一方法是通過人為干預，調(diào)整了該生態(tài)系統(tǒng)食物網(wǎng)中相關物種生物積累量的比例，從而達到改善水質(zhì)的目的。(5)鰱魚和鳙魚是人們?nèi)粘Ｊ秤玫聂~類。為接著將投放鰱、鳙的方法綜合應用，在保持良好水質(zhì)的同時增加漁業(yè)產(chǎn)量，以實現(xiàn)生態(tài)效益和經(jīng)濟效益的雙贏，請?zhí)岢鰞蓷l詳細措施定期適度捕撈鰱、鳙；定期合理投放鰱、鳙；限制性捕殺鰱、鳙的捕食者；限制人類活動(工業(yè)、農(nóng)業(yè)、旅游等)對該水庫生態(tài)環(huán)境的負面影響。[解析](1)引起水庫生態(tài)系統(tǒng)中“水華”的藻類，可利用太陽能合成有機物，屬于生產(chǎn)者。生物群落是指同一時間內(nèi)聚集在肯定區(qū)域中的各種生物種群的集合。(2)欲確定鰱、鳙的投放量，需考慮投放區(qū)鰱、鳙的捕食對象(即上一養(yǎng)分級)的生物積累量，然后依據(jù)能量傳遞效率計算出鰱、鳙的投放量。為保證鰱、鳙的成活率，應捕殺水庫中鰱、鳙的捕食者(天敵)。(3)分析柱狀圖，將鰱、鳙魚苗以肯定比例投放后，銀魚的生物積累量明顯下降，可能緣由是鰱、鳙和銀魚都以浮游動物為食，三者之間存在競爭關系。(4)通過在水庫中人為投放鰱、鳙這一方法，調(diào)整水庫中相關物種(如浮游動物、藻類)生物積累量的比例，從而達到改善水質(zhì)的目的。(5)為了實現(xiàn)生態(tài)效益和經(jīng)濟效益的雙贏，要留意限制鰱、鳙的數(shù)量，如定期適度捕撈鰱、鳙，定期合理投放鰱、鳙，限制性捕殺鰱、鳙的捕食者等，還要留意限制人類活動(工業(yè)、農(nóng)業(yè)、旅游等)對該水庫生態(tài)環(huán)境的負面影響。5．(2024·江蘇卷，26)某地因采礦導致地表下沉，成為無法利用的荒地。為了變更這種狀況，有關部門因地制宜，通過引水等措施，將該地改造成濕地生態(tài)公園，一些生物接連遷入，并漸漸形成相對穩(wěn)定的生物群落。下圖是該公園生態(tài)系統(tǒng)食物網(wǎng)的一部分，請回答下列問題：(1)該公園生物群落的變更屬于次生演替。(2)圖中昆蟲與雜食性魚類之間的種間關系有捕食和競爭。(3)在黑斑蛙的繁殖季節(jié)，雄蛙通過叫聲這種物理信息求偶；雌蛙通常在近岸水深10～30cm的草叢間產(chǎn)卵，可采納等距取樣法了解該蛙卵塊的密度。(4)因該水域有些滲漏，補水時曾不慎引入含除草劑的水，導致一些水草死亡。水草腐爛后，圖中所示的生物類群中最先快速增殖的是浮游生物類。(5)圖中既含有初級消費者，又含有次級消費者的生物類群有底棲動物類、雜食性魚類、濾食性魚類。若蛙類與猛禽之間還存在1個養(yǎng)分級，請寫出該養(yǎng)分級中2類不同綱的生物：蛇類、肉食性魚類、鼠類(任寫其中兩類)。[解析](1)荒地改造成濕地生態(tài)公園屬于次生演替。(2)雜