生态系统中能量传递效率计算
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人教(2019)生物选择性必修二(学案+练习)生态系统的能量流动1.概念:生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。
2.过程(1)能量流经生态系统的过程①流经生态系统的总能量:生产者固定的太阳能。
②能量流动渠道:食物链和食物网。
③能量传递形式:有机物中的化学能。
④能量散失途径:各种生物的呼吸作用(代谢过程)。
⑤能量散失形式:热能。
(2)能量流经第二营养级的过程①c代表初级消费者粪便中的能量。
②流入第二营养级(最高营养级除外)的能量的去向d:自身呼吸作用散失。
e:用于生长、发育和繁殖等生命活动的能量。
i:次级消费者摄入。
f:遗体、残骸。
3.能量流动的特点及意义(1)特点①单向流动:只能从一个营养级流向下一个营养级,不可逆转,也不能循环流动。
②逐级递减:两相邻营养级间的能量传递效率一般为10%~20%。
(2)生态金字塔①帮助人们将生物在时间、空间上进行合理配置,增大流入某个生态系统的总能量。
②帮助人们科学规划和设计人工生态系统,使能量得到最有效的利用。
③帮助人们合理地调整生态系统中的能量流动关系,使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。
1.生态系统中细菌同化的能量可流向生产者。
(×)2.流经生态系统的总能量是照射在生产者上的太阳能。
(×)3.一种蜣螂专以象粪为食,则该种蜣螂最多能获取大象所同化能量的20%。
(×) 4.能量金字塔和生物量金字塔可以出现倒置现象。
(×)1.能量流动的特点及原因(1)单向流动的原因①能量流动是沿食物链进行的,食物链中各营养级之间的捕食关系是长期自然选择的结果,是不可逆转的。
②各营养级通过呼吸作用所散失的热能不能被生物群落重复利用,因此能量无法循环流动。
(2)逐级递减的原因①各营养级生物都会因呼吸作用消耗大部分能量。
②各营养级的能量都会有一部分流入分解者,还有一部分未被下一营养级生物利用,一般来说,在输入到某一个营养级的能量中,只有10%~20%的能量能够流到下一个营养级。
生态系统中能量流动计算的几种题型能量流动的知识,是高中生物教材中为数不多的几个D 级知识点之一,由于一般情况下能量在两个相邻营养级之间的传递效率是10%~20%。
故在能量流动的相关问题中,若题干中未做具体说明,则一般认为能量传递的最低效率为10%,最高效率为20%。
所以,在已知较高营养级生物的能量求消耗较低营养级生物的能量时,若求“最多”值,则说明较低营养级生物的能量按“最低”效率传递,若求“最(至)少”值,则说明较低营养级生物的能量按“最高”效率传递。
反之,已知较低营养级生物的能量求传递给较高营养级生物的能量时,若求“最多”值,则说明较低营养级生物的能量按“最高”效率传递,若求“最少”值,则说明较低营养级生物的能量按“最低”效率传递。
这一关系可用下图来表示。
关于能量流动的计算问题,是一种重要的题型。
常见的计算题型大致可分为如下几种:1. 根据能量流动效率直接计算例1 某生态系统中初级消费者与次级消费者的总能量分别是W 1与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. 2110W W >B. 215W W >C. 2110W W <D. 215W W <例2 有5个营养级的一条食物链,若第五营养级的生物体重增加1kg ,理论上至少要消耗第一营养级的生物( )A. 25kgB. 125kgC. 625kgD. 3125kg2. 根据隐含的能量流动数量关系进行计算例3 在某生态系统中,已知1只2kg 的鹰要吃10kg 的小鸟,0.25kg 的小鸟要吃2kg 的昆虫,而100kg 的昆虫要吃1000kg 的绿色植物。
若各营养级生物所摄入的食物全转化成能量的话,那么,这只鹰转化绿色植物的百分比应为( )A. 0.05%B. 0.5%C. 0.25%D. 0.025%3. 根据规定的能量流动效率计算例4 有一食物网如右图所示。
假如猫头鹰的食物2/5来自兔子,2/5来自老鼠,其余来自蛇,那么猫头鹰要增加20g 体重,最多消耗植物多少克?例5 在如右图2所示的食物网中,已知各营养级之间的能量转化效率为10%,若一种生物摄食两种上一营养级的生物时,两种被摄食的生物量相等,则丁每增加10千克生物量,需消耗生产者多少千克?例6. 已知某营养级生物同化的能量为1000kJ ,其中95%通过呼吸作用以热能的形式散失,则其下一营养级生物获得的能量最多为( )A. 200kJB. 40kJC. 50kJD. 10kJ4. 根据变化的能量流动效率计算例7 已知在如下图3所示的食物网中,C 生物同化的总能量为a ,其中A 生物直接供给C 生物的比例为x ,则按最低的能量传递效率计算,需要A 生物的总能量(y )与x 的函数关系式为____________。
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。
生态系统的能量流动1.在某生态系统中,1只2 kg 的鹰要吃10 kg 的小鸟,0.25 kg 的小鸟要吃2 kg 的昆虫,而100 kg 的昆虫要吃1000 kg 的绿色植物。
若各营养级生物所摄入的食物全转化成能量的话,那么,绿色植物到鹰的能量传递效率为〔 〕A. 0.05%B. 0.5%C. 0.25%D. 0.025%2.若某生态系统固定的总能量为24000kJ,则该生态系统的第四营养级生物最多能获得的能量是〔 〕A. 24kJB. 192kJC.96kJD. 960kJ3.在一条有5个营养级的食物链中,若第五营养级的生物体重增加1 kg,理论上至少要消耗第一营养级的生物量为〔 〕A. 25 kgB. 125 kgC. 625 kgD. 3125 kg4.由于"赤潮"的影响,一条4kg 重的杂食性海洋鱼死亡,假如该杂食性的食物有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,按能量流动效率20%计算,该杂食性鱼从出生到死亡,共需海洋植物 < >A.120kgB.160kgC.60kgD.100kg5.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. 2110W W >B. 215W W >C. 2110W W <D. 215W W <6.流经生态系统的总能量是指〔〕A.射进该生态系统的全部太阳能B.照到该生态系统内的所有植物叶面上的太阳能C.该生态系统全部生产者所固定的太阳能总量D.生产者传递给全部消费者的总能量7.有关生态系统中能量流动的叙述不正确的是〔〕A.生态系统中能量流动是从太阳的辐射能开始B.生态系统中流动的能量几乎全部来源于太阳能C.生态系统的能量流动是逐级减少和单向性的D.生态系统离开外界环境的能量供应就无法维持8.下列有关生态系统能量流动的叙述中,不正确的是〔〕A.能量流动是单向的,不可逆转的B.食物链越短,可供最高营养级利用的能量越多C.初级消费者越多,次级消费者获得的能量越少D.营养级越多,散失的能量越多9.大象是植食性动物,有一种蜣螂则专以象粪为食,设一头大象在某段时间内所同化的能量为107 kJ,则这部分能量中可流入蜣螂体内的约为〔〕A.几乎为0 kJB.106 kJC.2×106 kJD.3×106 kJ10.下列关于生态系统功能的叙述中,不正确的是〔〕A.能量只能由较低营养级流向较高营养级B.食物链中的营养级可以是无限的C.能量流动和物质循环可以长期地保持动态平衡D.生态系统中的能量最终以热能的形式散失到环境11.在由草→兔→狐组成的一条食物链中,兔经同化作用获得的能量,其去向不包括〔〕A.通过兔子细胞呼吸释放的能量B.通过兔子的粪便流人到分解者体内的能量C.通过狐狸的粪便流人到分解者体内的能量D.流人到狐体内的能量12.右图是某生态系统的食物网示意图,甲~庚代表不同的生物,箭头表示能量流动的方向和食物联系。
生态系统能量传递效率计算
生态系统能量传递效率(Ecological efficiency)是指在生态系统中,有多少可消耗能量转化为下一阶段的生产力和生物量。
在自然界中,能量通常以化学能的形式通过食物链进行传递。
能量在生物体内通过代谢过程消耗并且释放,在环节间的失去也很常见。
因此生态系统能量传递效率计算公式如下:
能量传递效率= 当前级别生产力/ 上一级别的进食量
例如,当小草的生物量为1000克时,它被小夜蛾消耗,小夜蛾的生物量增加到100克,那么能量传递效率为:
能量传递效率= (小夜蛾的生物量增加/ 小草的生物量) * 100%
能量传递效率= (100 g / 1000 g) * 100% = 10%
这意味着小草的1000克只转移了10%的能量到小夜蛾的100克身上,而其余90%的能量则失去了。
同样,当小夜蛾被蝴蝶捕食并增加到1克时,能量传递效率将继续减少。
例析生态系统能量流动中的有关计算规律生态系统中能量流动的计算是近几年高考的热点,学生常因缺乏系统总结和解法归纳而容易出错。
下面就相关题型的规律及解法分析总结如下:一、涉及一条食物链的能量流动计算1、计算能量传递效率例1.下表是对某水生生态系统营养级和能量流动情况的调查结果,表中A、B、C、D分别表示不同的营养级,E为分解者。
Pg表示生物同化作用固定能量的总量,Pn表示生物体贮存的能量(Pn=Pg-R),R表示生物呼吸消耗的能量。
单位:102千焦/M2/年分析回答:(1)能量流动是从A、B、C、D中的哪个营养级开始的,为什么(2)该生态系统中能量从第三营养级传递到第四营养级的效率是。
(3)从能量输入和输出角度看,该生态系统的总能量是否增加,为什么【解析】首先根据表格、题干分析,B营养级固定的能量最多,故B为生产者,又因为E为分解者,所以食物链为B→D→A→C,再根据公式②计算从第三营养级传递到第四营养级的效率是0.9/15.9=5.7%。
输入的总能量即为生产者固定的总能量Pg(生产者)=870.7,输出的总能量=所有生物呼吸消耗能量之和=13.1+501.3+0.6+79.1+191.4=785.5;因为870.7>785.5。
所以生态系统输入的总能量大于所有生物消耗能量之和。
【答案】(1) B B营养级含能量最多,B为生产者(2)5.7%。
(3)增加。
该生态系统输入的总能量大于所有生物消耗能量之和【规律】①生态系统的总能量=生产者固定的全部太阳能=第一营养级的同化量某一个营养级的同化量②能量传递效率=下一个营养级的同化量特别注意:必须是两个营养级的同化量作比。
2、已知各营养级的能量(或生物量),计算特定营养级间能量的传递效率例2.在某生态系统中,1只2 kg的鹰要吃10 kg的小鸟,0.25 kg的小鸟要吃2 kg的昆虫,而100 kg的昆虫要吃1000 kg的绿色植物。
若各营养级生物所摄入的食物全转化成能量的话,那么,绿色植物到鹰的能量传递效率为()A. 0.05%B. 0.5%C. 0.25%D. 0.025% 【解析】根据题意,可根据食物链及能量传递效率的概念计算出各营养级之间的能量传递效率,即从绿色植物→昆虫→小鸟→鹰这一食物链中小鸟→鹰的传递效率为2/10=0.2,昆虫→小鸟的传递效率为0.25/2=0.125,绿色植物→昆虫的传递效率为100/1000=0.1,因此绿色植物到鹰的能量传递效率为0.1×0.125×0.2=0.0025,即0.25% 。
生态系统中能量流动的计算方法Company number:【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998】生态系统中能量流动的计算方法一、食物链中的能量计算1.已知较低营养级生物具有的能量(或生物量),求较高营养级生物所能获得能量(或生物量)的最大值。
例1.若某生态系统固定的总能量为24000kJ,则该生态系统的第四营养级生物最多能获得的能量是()A. 24kJB. 192kJ D. 960kJ解析:据题意,生态系统固定的总能量是生态系统中生产者(第一营养级)所固定的能量,即24000kJ,当能量的传递效率为20%时,每一个营养级从前一个营养级获得的能量是最多的。
因而第四营养级所获得能量的最大值为:24000×20%×20%×20%=192kJ。
答案:D规律:已知较低营养级的能量(或生物量),不知道传递效率,计算较高营养级生物获得能量(或生物量)的最大值时,可按照最大传递效率20%计算,即较低营养级能量(或生物量)×(20%)n(n为食物链中由较低营养级到所需计算的营养级的箭头数)。
2.已知较高营养级的能量(或生物量),求较低营养级应具备的能量(或生物量)的最小值。
例2.在一条有5个营养级的食物链中,若第五营养级的生物体重增加1 kg,理论上至少要消耗第一营养级的生物量为()A. 25 kgB. 125 kgC. 625 kgD. 3125 kg解析:据题意,要计算消耗的第一营养级的生物量,应按照能量传递的最大效率20%计算。
设需消耗第一营养级的生物量为X kg,则X=1÷(20%)4=625 kg。
答案:C 规律:已知能量传递途径和较高营养级生物的能量(或生物量)时,若需计算较低营养级应具有的能量(或生物量)的最小值(即至少)时,按能量传递效率的最大值20%进行计算,即较低营养级的生物量至少是较高营养级的能量(或生物量)×5n(n 为食物链中,由较低营养级到所需计算的营养级的箭头数)。
生态系统的能量流动一、生态系统能量流动的概念和过程1.能量流动的概念生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。
2.能量流动的过程地球上几乎所有的生态系统所需要的能量都来自太阳能。
(1)能量流经第一营养级的过程①能量输入:生产者通过光合作用把太阳能转化为化学能,固定在它们所制造的有机物中。
②能量去向(2)能量流经第二营养级的过程①初级消费者摄入量=初级消费者同化量+初级消费者粪便量。
②初级消费者同化能量=呼吸作用散失的能量+用于生长、发育和繁殖的能量。
③生长、发育和繁殖的能量=通过遗体残骸被分解者利用的能量+被下一营养级摄入的能量。
(3)能量流动图解易错提示:初级消费者粪便中的能量属于箭头①,而不属于箭头②,如兔子吃草,兔子的粪便相当于草的遗体残骸,应该属于草流向分解者的能量。
同理,次级消费者粪便中的能量属于箭头②,而不属于箭头③。
(4)能量流动过程总结3种能量流动过程图比较图1:每一环节能量去向有2个,图中出现粪便量,由于同化量=摄入量-粪便量,所以A为摄入量,B为同化量;由图可知B同化量总体有2个去向,即D为呼吸散失,C为用于生长、发育和繁殖;C用于生长、发育和繁殖量有2个去向,即E为流入分解者的能量,F为下一营养级摄入量。
图2:每一营养级能量去向有3个(除最高营养级)即:一个营养级同化的能量(A)=自身呼吸消耗(E)+流入下一营养级(被下一营养级同化B)+被分解者分解利用。
图3:每一营养级能量去向有4个(研究某一时间段)(除最高营养级)即:一个营养级同化的能量(A)=自身呼吸消耗(D)+流入下一营养级(被下一营养级同化B)+被分解者分解利用+未被利用。
“未利用”是指未被自身呼吸作用消耗,也未被后一个营养级和分解者利用的能量。
重点中的重点各营养级同化量来源和去向注意:最高营养级的能量去路缺少下一营养级同化。
二、能量流动的特点1.能量流动的特点及原因分析 特点 原因分析单向流动 ①能量流动是沿食物链进行的,食物链中各营养级之间的捕食关系是长期自然选择的结果,是不可逆转的。
高中生物能量传递效率能量在生命体内的传递是一个非常重要的过程,它决定了生命体是否能够维持生存以及生命体的运作效率。
这个过程可以被划分为许多步骤,每一步都有不同的能量传递效率。
本文将对高中生物能量传递效率进行详细解释。
首先,能量传递的第一步是光合作用。
光合作用是植物和一些细菌能够利用阳光、二氧化碳和水生成有机物的过程。
在这个过程中,光能转化成化学能,并存储在植物体内。
然而,光合作用的能量传递效率并不高,通常只有光能转化成化学能的5%-10%。
这是因为光合作用需要消耗很多能量来维持生命体的基本功能,比如细胞分裂、细胞运输以及物质代谢等。
因此,只有少量的能量被储存在有机物中,并可以被其他生物利用。
接下来,能量在生物体内传递的下一步是食物链。
食物链描述了一个生态系统中不同生物之间的能量传递路径。
在食物链中,食物是由一个物种转移到另一个物种的。
通常而言,能量传递效率越高的食物链,它们的环境和物种数量就越稳定。
在一个典型的食物链中,植物充当了第一级生物,也被称为生产者。
动物则充当第二级、第三级或更高级别的消费者。
植物的能量传递效率不高,通常只有10%左右。
也就是说,只有10%的化学能被传递到下一个消费者层次。
当消费者吃下植物时,它们只能吸收10%的储存在植物体内的化学能。
而另外的90%则被利用来维持生命体的各种生理活动,并转化成体热散发到周围环境中。
在这个过程中,消费者的能量传递效率通常也只有10%左右。
这意味着,只有10%的化学能被传递到下一个消费者层次。
食物链中最高层的捕食者,通常被称为顶级消费者。
顶级消费者通常处于食物链的最顶端,它们吃掉了下一级消费者。
然而,由于在每个层次只能传递10%的能量,因此顶级消费者的能量传递效率通常也只有10%左右。
这就是为什么食物链通常只有三到五个层次,后面的层次将无法维持生命体的需要。
最后,生物体内那些生命功能维持的化学反应是一个耗能的过程,它们导致生物体内心肺等重要器官的基础代谢率增加。
相邻两个营养级的能量传递效率解释说明以及概述1. 引言1.1 概述能量传递是生态系统中一项重要的生命活动过程,体现了生物之间相互依赖和相互作用的关系。
营养级则是能量传递过程中的一个重要概念,指的是生态系统中不同层次上的食物链或食物网。
而相邻两个营养级之间的能量传递效率,则是衡量这种传递过程中能量转化效率的指标。
1.2 文章结构本文将分为四个部分进行讨论。
首先,在引言部分,我们将对相邻两个营养级的能量传递效率进行解释说明。
接着,在第二部分,我们将详细介绍营养级的定义,并探讨能量传递的概念和过程。
同时,我们还会讨论影响能量传递效率的因素。
在第三部分,我们将概述相邻两个营养级之间能量传递效率方面的研究成果,涵盖了营养链与食物网关系、不同生态系统中传递效率的差异以及生态平衡与能量传递效率之间的关系。
最后,在结论部分,我们将总结讨论要点和重要发现,并展望未来研究和应用的方向,同时分析研究的限制和局限性。
1.3 目的本文的主要目的是解释说明相邻两个营养级之间能量传递效率的概念和原理。
通过深入探讨营养级的定义、能量传递过程以及影响能量传递效率的因素,我们旨在增进对生态系统中能量流动规律及其对生态平衡形成维持的理解。
同时,通过概述相关研究成果,我们希望为未来在该领域进行深入研究提供参考和借鉴。
2. 能量传递效率解释说明2.1 营养级的定义在生态学中,营养级是指生物体在食物链中所处的位置。
一个营养级包含一组相同生态位的组织者和同样的能量来源,例如植物或者食肉动物。
食物链由不同的营养级组成,从植物开始作为第一级,然后依次向上递增。
2.2 能量传递的概念和过程能量传递是指在食物链中以及食物网中从一个营养级到另一个营养级的能量转移过程。
这个过程通常以捕获和消化其他生物体来获取能量为基础。
能量一开始由植物通过光合作用转化,并进入食物链顶层的草食性动物。
当草食性动物被捕食后,其体内所含的能量被转移到吃肉动物身上。
这种能量传递会不断重复,在各个营养级之间形成复杂的生态系统。
生态系统的能量同化率
同化率是指生物体对摄取的食物中所含能量的利用效率,通常用百分比表示。
同化率并不等同于营养级效率。
营养级效率是指在一个生态系统中,某一生物群体从其下一级生物群体中获得的能量与该下一级生物群体总能量之比,反映了能量在生态系统中上升流动的效率。
关于生态系统的能量同化率,以下是一些相关概念:
1. 能量传递效率:又叫做林德曼效率,是指n+1营养级所获得的能量占n
营养级获得能量之比或相邻营养级间的同化能量之比。
2. 同化效率:指植物吸收的日光能中被光合作用所固定的能量比例,或被动物摄食的能量中被同化了的能量比例。
同化效率=被植物固定的能量/植物
吸收的日光能或=被动物消化吸收的能量/动物摄食的能量。
同化效率的高
低不仅取决于该生物所处的营养级,还因食物性质或类型不同而有明显的差异,通常肉食动物的同化效率要高于植食动物。
请注意,生态系统的能量同化率是一个复杂的概念,涉及到许多因素和变量。
如果您需要更详细的信息,建议查阅相关文献或咨询生态学专家。
生态系统中能量流动的计算方法(一)生态系统中能量流动的计算是近几年高考的热点,考生常因缺乏系统总结和解法归纳而容易出错。
下面就相关问题解法分析如下:一、食物链中的能量计算1.已知较低营养级生物具有的能量(或生物量),求较高营养级生物所能获得能量(或生物量)的最大值。
例1.若某生态系统固定的总能量为24000kJ,则该生态系统的第四营养级生物最多能获得的能量是()A. 24kJB. 192kJC.96kJD. 960kJ解析:据题意,生态系统固定的总能量是生态系统中生产者(第一营养级)所固定的能量,即24000kJ,当能量的传递效率为20%时,每一个营养级从前一个营养级获得的能量是最多的。
因而第四营养级所获得能量的最大值为:24000×20%×20%×20%=192kJ。
答案:B规律:已知较低营养级的能量(或生物量),不知道传递效率,计算较高营养级生物获得能量(或生物量)的最大值时,可按照最大传递效率20%计算,即较低营养级能量(或生物量)×(20%)n(n为食物链中由较低营养级到所需计算的营养级的箭头数)。
2.已知较高营养级的能量(或生物量),求较低营养级应具备的能量(或生物量)的最小值。
例2.在一条有5个营养级的食物链中,若第五营养级的生物体重增加1 kg,理论上至少要消耗第一营养级的生物量为()A. 25 kgB. 125 kgC. 625 kgD. 3125 kg解析:据题意,要计算消耗的第一营养级的生物量,应按照能量传递的最大效率20%计算。
设需消耗第一营养级的生物量为X kg,则X=1÷(20%)4=625 kg。
答案:C规律:已知能量传递途径和较高营养级生物的能量(或生物量)时,若需计算较低营养级应具有的能量(或生物量)的最小值(即至少)时,按能量传递效率的最大值20%进行计算,即较低营养级的生物量至少是较高营养级的能量(或生物量)×5n(n为食物链中,由较低营养级到所需计算的营养级的箭头数)。