生态系统的能量流动计算专题
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能量传递效率的计算:
(1)能量传递效率=上一个营养级的同化量÷下一个营养级的同化量×100%
(2)同化量=摄入量-粪尿量
每一营养级能量来源与去路分析:
①动物同化的能量=摄入量-粪便有机物中的能量,即摄入的食物只有部分被同化。
②流入一个营养级的能量是指被这个营养级的生物所同化的全部能量。
能量的来源与去路:
来源:a:生产者的能量主要来自太阳能;
B:其余各营养级的能量来自上一营养级所同化的能量。
去路:a:自身呼吸消耗、转化为其他形式的能量和热能;
b:流向下一营养级;
c;残体、粪便等被分解者分解;
d:未被利用:包括生物每年的积累量,也包括动植物残体以化石燃料形式被储存起来的能量。
生态系统中能量流动的模型与计算生态系统是生物圈中多种生物和非生物因素相互作用的综合体。
模拟生态系统中的能量流动和营养物质循环可以帮助我们了解自然规律,预测生物圈的变化,以及开发可持续的资源管理策略。
在这篇文章中,我们将讨论生态系统中能量流动的模型与计算方法。
一、生态系统的能量流动在生态系统中,能量从一个营养级别转移到另一个营养级别。
生态系统的主要能量来源是太阳能。
植物通过光合作用转化太阳能为生物大分子,如葡萄糖。
动物则通过食物链获得能量,将有机物氧化为二氧化碳和水,并以此为燃料维持生命活动。
每个营养级别的生物尽管可以消耗过去营养级别生物的能量和营养物,却无法回收过去营养级别生物消耗掉的耗散能量。
同时,每个营养级别的生物在代谢进程中都会有耗散能量的形成,而这些耗散能量则流向更高纬度的生物等级。
尽管生态系统中存在能量的有限性,但生态系统是一个开放的系统,在较高的生物等级中可以进一步消耗其它能源来源。
例如,许多食肉动物同样会食草,或者是食食肉动物的其他生物。
二、能量流动的模型能量流动可以用生态系统网络模型进行探讨。
生态网络模型中,每个节点代表不同的生物种群,节点之间通过食物链相联结,而每条边代表能量和营养物的转移,例如,从一个草食动物到肉食动物,从种子到小型昆虫。
这个模型可以给予我们对一个生态系统中能量流动的更详细、更全面的理解。
生态网络模型为我们提供了理解生态系统中生物间相互依存和复杂互动的一种方法。
通过对物种依赖关系的模拟和分析,我们可以了解到一些物种如何与其它物种的生命周期相互作用、如何适应环境变化等等。
三、能量流动的计算方法为了更好地理解生态网络模型,我们需要进行数值计算。
基于运动种群的理论,我们可以得到生态网络模型的大量方程。
这些方程描述了系统内各个物种之间的相互影响,包括能量、稳定性、物种组成等方面。
当然,由于生态系统的复杂性和变化性,将生态网络模型精确地简化为可计算的形式仍然是非常困难的。
生态系统的能量流动规律总结一.生态系统的能量流动规律总结:1.能量流动的起点、途径和散失:起点:生产者;途径:食物链(网);散失:通过生物的呼吸作用以热能形式散失2.流经生态系统的总能量:自然生态系统:生产者同化的能量=总初级生产量=流入第营养级的总能量人工生态系统:生产者同化的能量+人工输入有机物中的能量3.每个营养级的能量去向:非最高营养级:①自身呼吸消耗(以热能形式散失)②被下营养级同化③被分解者分解利用④未被利用(转变成该营养级的生物量,不一定都有,最终会被利用)※②+③+④=净(同化)生产量(用于该营养级生长繁殖);最高营养级:①自身呼吸消耗(以热能形式散失)②被分解者分解利用③未被利用4.图示法理解末利用能量流入某一营养级的能量来源和去路图:流入某一营养级(最高营养级除外)的能量去向可以从以下两个角度分析:(1)定量不定时(能量的最终去路):自身呼吸消耗;流入下一营养级;被分解者分解利用。
这一定量的能量不管如何传递,最终都以热能形式从生物群落中散失,生产者源源不断地固定太阳能,才能保证生态系统能量流动的正常进行。
(2)定量定时:自身呼吸消耗;流入下一营养级;被分解者分解利用;末利用即末被自身呼吸消耗,也末被下一营养级和分解者利用。
如果是以年为单位研究,未被利用的能量将保留到下一年。
5.同化量与呼吸量与摄入量的关系:同化量=摄入量-粪便量=净同化量(用于生长繁殖)+呼吸量※初级消费者的粪便量不属于初级消费者该营养级的能量,属于上一个营养级(生产者)的能量,最终会被分解者分解。
※用于生长繁殖的能量在同化量中的比值,恒温动物要小于变温动物6.能量传递效率与能量利用效率:(1)能量的传递效率=下一营养级同化量/上一营养级同化量×100%这个数值在10%-20%之间(浙科版认为是10%),因为当某一营养级的生物同化能量后,有大部分被细胞呼吸所消耗,热能不能再利用,另外,总有一部分不能被下一营养级利用。
生态系统的能量流动
例1。
右图是某个生态系统中的食物网简图,据图回答:若E生物种群总能量为7.1 X lO9KJ,B生物种群总能量为2.3 X lO8KJ,从理论上计算A贮存的总
能量最少为__4.8 X lO7____kJ。
例2. 某人捕得一条重2 kg的杂食海鱼,若此鱼的食物有1/2来自植物,1/4来自草食鱼类,1/4来自以草食鱼类为食的小型肉食鱼类,则该鱼至少需要海洋植物多少 kg?
则其消耗植物的最少量为5+12.5+62.5=80。
例3:为缓解人口增长带来的世界性粮食紧张状况,人类可以适当改变膳食结构。
若将(草食)动物性,(肉食)动物性(只考虑次级消费者)与植物性食物的比例由1:1:1调整为1:1:4,地球可供养的人口数量是原来的____1.95______倍。
(能量传递效率按l0%计算,结果精确到小数点后两位数字)。
例析生态系统中能量流动转换率的计算能量流动的知识,是高中生物教材中为数不多的几个“应用级”知识点之一,且能量总是寓于物质之中,所以计算干物质量的量值也就是计算能量的量值。
因此关于这方面的题目也较多和有一定的难度,特别是关于能量流动的计算问题。
要做好生态系统中能量流动的转换率的计算题,首先要理解食物链、食物网和同一营养级的关系,其次要理解生态系统中能量流动的过程和规律。
而常见的题型可分为以下几种:1、关于自然生态系统中某一食物链中能量流动的计算⑴根据能量流动效率直接计算 生态系统的总能量=第一营养级(生产者)通过光合作用固定的太阳能的总量 ① ②某一营养级得到的能量 = 第一营养级的能量 × (转换率)某一营养级数-1 ③ 第M 营养级得到的能量 = 第N 营养级的能量 × (转换率)M-N ④ 例1:假定某生态系统中有绿色植物,蛙、蛇、鹰、昆虫和食虫鸟等生物,此生态系统的总能量为24000千焦,如营养级之间能量转化效率为15%,第三营养级和第四营养级所利用的能量分别是( )。
例2:某生态系统中初级消费者和次级消费者的总能量分别是W 1和W 2,当下列哪种情况发生时,最有可能使生态平衡遭到破坏( )。
A. B. C. D. ⑵根据隐含的能量流动数量关系进行计算例3:某生态系统中已知鹰增重2kg 要吃10kg 小鸟,小鸟增重0.25kg 要吃2kg 昆虫,而昆虫增重100kg 要吃掉1000kg 绿色植物,若各营养级摄入的食物,除消耗于呼吸作用等耗能过程外,其余都转化为能量。
那么,鹰对绿色植物能量的利用率是多少?( )A. 0.05%B. 0.5%C. 0.25%D. 0.025%⑶根据理论的传递效率和食物链进行有关“最值”问题的计算:解答此题的关键有两点,一是要掌握能量传递效率为10%~20%,二是要注意“至少”和“最多”这两个关键词。
例4:在“棉花→棉芽→食蚜蝇→瓢虫→麻雀→鹰”这条食物链中,如果一只食蚜蝇要有5m 2生活范围才能满足自身的能量需求,则一只鹰的生活范围至少是( )A.5×103m 2B.5×104m 2C.53m 2D.54m 2⑷综合光合作用和呼吸作用中能量固定和能量释放的关系,运用能量流动的传递效率,推理计算:例5:在某草原生态系统中,某食物链生产者释放出60mol 的氧气,则所固定的太阳能中,某一营养级得到的能量 上一营养级的总能量 ×100% 两个营养级之间能量流动的转换率=流入次级消费者体内的能量最多的是()A.1161kgB.1148kgC.2870kgD.19110kgE.5740kg2、关于自然生态系统中某一食物网中能量流动的计算⑴只涉及食物网中一条食物链,根据要求选择相应的食物链,计算某一生物获得的最多(或最少)的能量。