高中生物能量流動(dòng)的計算技巧

　　一、食物鏈中的能量計算

　　1.已知較低營(yíng)養級生物具有的能量（或生物量），求較高營(yíng)養級生物所能獲得能量（或生物量）的最大值。

　　例1.若某生態(tài)系統固定的總能量為24000kJ，則該生態(tài)系統的第四營(yíng)養級生物最多能獲得的能量是（    ）

　　A. 24kJ

　　B. 192kJ

　　C.96kJ

　　D. 960kJ

　　解析：據題意，生態(tài)系統固定的總能量是生態(tài)系統中生產(chǎn)者（第一營(yíng)養級）所固定的能量，即24000kJ，當能量的傳遞效率為20%時(shí)，每一個(gè)營(yíng)養級從前一個(gè)營(yíng)養級獲得的能量是最多的。因而第四營(yíng)養級所獲得能量的最大值為：24000×20%×20%×20%=192kJ。

　　答案：D

　　規律：已知較低營(yíng)養級的能量（或生物量），不知道傳遞效率，計算較高營(yíng)養級生物獲得能量（或生物量）的最大值時(shí)，可按照最大傳遞效率20%計算，即較低營(yíng)養級能量（或生物量）×(20%)n（n為食物鏈中由較低營(yíng)養級到所需計算的營(yíng)養級的箭頭數）。

　　2.已知較高營(yíng)養級的能量（或生物量），求較低營(yíng)養級應具備的能量（或生物量）的最小值。

　　例2.在一條有5個(gè)營(yíng)養級的食物鏈中，若第五營(yíng)養級的生物體重增加1 kg，理論上至少要消耗第一營(yíng)養級的生物量為（    ）

　　A. 25 kg

　　B. 125 kg

　　C. 625 kg

　　D. 3125 kg

　　解析：據題意，要計算消耗的第一營(yíng)養級的生物量，應按照能量傳遞的最大效率20%計算。設需消耗第一營(yíng)養級的生物量為X kg，則X=1÷(20%)4=625 kg。

　　答案：C

　　規律：已知能量傳遞途徑和較高營(yíng)養級生物的能量（或生物量）時(shí)，若需計算較低營(yíng)養級應具有的能量（或生物量）的最小值（即至少）時(shí)，按能量傳遞效率的最大值20%進(jìn)行計算，即較低營(yíng)養級的生物量至少是較高營(yíng)養級的能量（或生物量）×5n（n為食物鏈中，由較低營(yíng)養級到所需計算的營(yíng)養級的箭頭數）。

　　3.已知能量的傳遞途徑和傳遞效率，根據要求計算相關(guān)生物的能量（或生物量）。

　　例3.在能量金字塔中，生產(chǎn)者固定能量時(shí)產(chǎn)生了240molO2，若能量傳遞效率為10%～15%時(shí)，次級消費者獲得的能量最多相當于多少mol葡萄糖？（    ）

　　A.0.04

　　B.0.4

　　C.0.9

　　D.0.09

　　解析：結合光合作用的相關(guān)知識可知：生產(chǎn)者固定的能量相當于240÷6＝40mol葡萄糖；生產(chǎn)者的能量傳遞給次級消費者經(jīng)過(guò)了兩次傳遞，按最大的能量傳遞效率計算，次級消費者獲得的能量最多相當于40×15%×15%＝0.9mol葡萄糖。

　　答案：C

　　規律：已知能量傳遞效率及其傳遞途徑時(shí)，可在確定能量傳遞效率和傳遞途徑的基礎上，按照相應的能量傳遞效率和傳遞途徑計算。

　　二、食物網(wǎng)中能量流動(dòng)的計算

　　1.已知較高營(yíng)養級從各食物鏈中獲得的比例，未告知傳遞效率時(shí)的能量計算。

　　例4.上圖食物網(wǎng)中，在能量傳遞效率為10%～20%時(shí)，假設每個(gè)營(yíng)養級的生物從前一營(yíng)養級的不同生物處獲得的能量相等。則人的體重每增加1 kg，至少需要消耗水藻       kg。

　　解析：由題意知：人從大魚(yú)和小魚(yú)處獲得的能量是相等的，小魚(yú)從蝦和水藻處獲得的能量是相等的，而且，題中“至少”需要多少，應按能量傳遞的最大效率計算。計算方法如下：

　　在“小魚(yú)→大魚(yú)→人”的傳遞途徑中，大魚(yú)的生物量至少為0.5÷20%＝2.5 kg，小魚(yú)的生物量至少為2.5÷20%＝12.5 kg；在“小魚(yú)→人”的傳遞途徑中，小魚(yú)的生物量至少是0.5÷20%＝2.5 kg。因此，小魚(yú)的生物量總量至少為12.5+2.5=15 kg。

　　同理：在“水藻→水蚤→蝦→小魚(yú)”的傳遞過(guò)程中，水藻的生物量至少是15÷2÷20%÷20%÷20%＝937.5 kg；在“水藻→小魚(yú)”的傳遞過(guò)程中，水藻的生物量至少是15÷2÷20%＝37.5 kg。因此，水藻的生物量總量至少為937.5+37.5=975 kg。

　　答案：975

　　規律：對于食物網(wǎng)中能量流動(dòng)的計算，先應根據題意寫(xiě)出相應的食物鏈并確定各營(yíng)養級之間的傳遞效率，按照從不同食物鏈獲得的比例分別進(jìn)行計算，再將各條食物鏈中的值相加即可。

　　2.已知較高營(yíng)養級從各食物鏈中獲得的比例，在特定傳遞效率時(shí)的計算。

　　例5.若人的食物1/2來(lái)自植物，1/4來(lái)自小型食肉動(dòng)物，1/4來(lái)自羊肉，若各營(yíng)養級之間的能量傳遞效率為10%時(shí)，人增重1 kg需要消耗的植物為＿＿ kg。

　　解析：根據題意可畫(huà)出食物網(wǎng)（上圖），從題目要求可以判斷能量的傳遞效率為10%，根據人增重從不同途徑獲得能量的比例可計算如下：

　　植物→人：0.5÷10%＝5 kg；

　　植物→羊→人：0.5÷10%÷10%＝50 kg；

　　植物→羊→小型肉食動(dòng)物→人：0.5÷10%÷10%÷10%＝500 kg；

　　因此：人增重1 kg共消耗植物5+50+500=555 kg。

　　答案：555

　　規律：對于食物網(wǎng)中能量流動(dòng)的計算，先應根據題意寫(xiě)出相應的食物網(wǎng)，根據特定的傳遞效率，按照從不同食物鏈獲得的比例分別計算，再將各條食物鏈中的值相加即可。

　　三、已知各營(yíng)養級的能量（或生物量），計算特定營(yíng)養級間能量的傳遞效率

　　例6.在某生態(tài)系統中，1只2 kg的鷹要吃10 kg的小鳥(niǎo)，0.25 kg的小鳥(niǎo)要吃2 kg的昆蟲(chóng)，而100 kg的昆蟲(chóng)要吃1000 kg的綠色植物。若各營(yíng)養級生物所攝入的食物全轉化成能量的話(huà)，那么，綠色植物到鷹的能量傳遞效率為（    ）

　　A. 0.05%

　　B. 0.5%

　　C. 0.25%

　　D. 0.025%

　　解析：根據題意，可根據能量傳遞效率的概念計算出各營(yíng)養級之間的能量傳遞效率，再計算出綠色植物轉化為鷹的食物鏈中各營(yíng)養級的生物量。即：10 kg的小鳥(niǎo)需要昆蟲(chóng)的生物量=10÷（0.25÷2）=80 kg；80 kg的昆蟲(chóng)需要綠色植物的生物量=80÷（100÷1000）=800 kg。

　　因此，從綠色植物→昆蟲(chóng)→小鳥(niǎo)→鷹的生物量依次為800 kg→80 kg→10 kg→2 kg，則鷹轉化綠色植物的百分比為2/800×100%=0.25%。

　　答案：C

　　規律：要計算能量傳遞效率，可先根據各營(yíng)養級的生物量計算出各營(yíng)養級的傳遞效率，并推算出不同營(yíng)養級的生物量，最后計算出所需計算轉化效率的較高營(yíng)養級（本題中的鷹）的生物量（或能量）占較低營(yíng)養級（本題中的植物）的比例即可。