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米乐m6官网自己整理的最全的)能量流动计算小结:当食物链中低营养级生物的量(设有Mg)向高营养级生物传递时,高营养级生物能获得的最多能量可用乘法计算(又称食量缩小法),即(20%)nM来计算;而获得的最少能量可用(10%)nM来计算(n为食物链中相应营养级总数减1)。
四、未知能量的传递效率,求从消费者向生产者方向推算“需要(或消耗)较低营养级能量(或生物量)多少”的设问题型。
小结:当食物链中由高营养级生物的增重求低营养级生物的物质重量时,应该用除法计算(又称食量放)。如高营养级生物要增重N g,至少需要低营养级生物的物质重量应按最大传递率来计算,即N÷(20%)n=5nN;而最多需要低营养级生物的物质重量应按最小传递率来计算,即N÷(10%)n=10nN。
二、已知一定的能量传递效率,求从消费者向生产者方向推算“需要(或消耗)较低营养级能量(或生物量)多少”的设问题型。
例2. 由于“赤潮”,一条4kg重的杂食海洋鱼死亡,假如此杂食鱼的食物有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,按能量流动效率为20%计算,该杂食鱼从出生到死亡,共需海洋植物多少kg?
一、已知一定的能量传递效率,求从生产者向消费者方向推算“较高营养级可获得能量(或生物量)多少”的设问题型。
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24000kJ。如果营养级之间能量传递效率为15%,那么第三营养级和第四营养级所获得的能量分别是()
解析:根据题意,生态系统中的总能量就是食物。链的第一营养级(生产者)所固定的能量,即24000kJ,那么第三和第四营养级所利用的能量分别为:24000×15%×15%和24000×15%×15%×15%,即540kJ和81kJ。
(其中有1161kJ能量储存在ATP中),由此可知,240mol氧气全部用于分解初级消费者的血糖,储存在ATP中的能量为40×1161=46440kJ。
由题意可知米乐m6官网,能量在生态系统的逐级流动中的最大传递效率为20%,根据以下关系:生产者→初级消费者→次级消费者→消费者,消费者所捕获的最大能量为46440×20%×20%=1857.6kJ≈1.858×106J
解析:此题没有告诉低营养级生物向高营养级生物传递能量的固定分配量,所以解题方法与上题稍有不同。求最少消耗水藻时,就要选最短的食物链,如水藻→小鱼→人,传递效率按最大20%计算,设最少消耗为X,则X×20%×20%=1,所以X=1÷20%÷20%=25kg;求最多消耗时,就要选择最长的食物链,水藻→水蚤→虾→小鱼→大鱼→人,传递效率按最小10%计算,设最多消耗Y,则Y×10%×10%×10%×10%×10%=1,所以Y=1÷10%÷10%÷10%÷10%÷10%=100000kg。
解析:根据题意,可根据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,再计算出绿色植物转化为鹰的食物链中各营养级的生物量。即:10 kg的小鸟需要昆虫的生物量=10÷(0.25÷2)=80 kg;80 kg的昆虫需要绿色植物的生物量=80÷(100÷1000)=800 kg。
因此米乐m6官网登录入口,从绿色植物→昆虫→小鸟→鹰的生物量依次为800 kg→80 kg→10 kg→2 kg,则鹰转化绿色植物的百分比为2/800×100%=0.25%。
在“小鱼→大鱼→人”的传递途径中,大鱼的生物量至少为0.5÷20%=2.5 kg,小鱼的生物量至少为2.5÷20%=12.5 kg;在“小鱼→人”的传递途径中,小鱼的生物量至少是0.5÷20%=2.5 kg。因此,小鱼的生物量总量至少为12.52.5=15 kg米乐m6官网。
同理:在“水藻→水蚤→虾→小鱼”的传递过程中,水藻的生物量至少是15÷2÷20%÷20%÷20%=937.5 kg;在“水藻→小鱼”的传递过程中,水藻的生物量至少是15÷2÷20%=37.5 kg。因此,水藻的生物量总量至少为937.537.5=975 kg。
例6在一片草原上,假如一年中,至少有70000只昆虫生活才可养活一只食虫鸟,而食虫鸟若按10%的能量传递率将能量传给鹰,则理论上每年大约需要3000只食虫鸟才能维持一只鹰的生存,那么如果鹰只靠捕食食虫鸟来生活,则每年至少需要()只昆虫才能保证一只鹰的生存?
解析:生物体的数量通常能够反映出生物体能量的多少米乐m6官网登录入口,一般情况下其间成正相关,故常可用生物体的数量来表示能量的多少。由题意可知,昆虫与食虫鸟之间、食虫鸟与鹰之间的能量传递效率只有保证为20%,才能实现“至少”维持一只鹰生存所需的能量供应。故维持一只鹰生存至少需要食虫鸟1500只,由此可计算出维持一只鹰生存至少需要昆虫的量为1500×70000=1.05×108只。
三、未知能量传递效率,求从生产者向消费者方向推算“较高营养级可获得能量(或生物量)最多或最少”的设问题型。
例3. 在能量金字塔中,如果生产者在光合作用中产生240mol氧气,全部用于初级消费者分解血液中的血糖,其释放并贮存在ATP中的能量最多有多少焦耳可被消费者捕获?
因为能量传递效率以20%计算,根据题意,4kg重的杂食鱼中,有4×1/2=2kg的能量来自植物,据第(1)条食物链可得,实际消耗植物的量为2÷20%=10kg;有4×1/4=1kg的能量来自草食鱼类,据第(2)条食物链可得,实际消耗的量为1÷20%÷20%=25kg;有4×1/4=1kg的能量来自小型肉食鱼类,据第(3)条食物链可得,实际消耗的量为1÷20%÷20%÷20%=125kg;故共消耗植物的量为10+25+125=160kg。
例5.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米乐m6官网,那么,绿色植物到鹰的能量传递效率为( )
例4.右图食物网中,在能量传递效率为10%~20%时,假设每个营养级的生物从前一营养级的不同生物处获得的能量相等。则人的体重每增加1 kg,至少需要消耗水藻kg。
解析:由题意知:人从大鱼和小鱼处获得的能量是相等的,小鱼从虾和水藻处获得的能量是相等的,而且,题中“至少”需要多少,应按能量传递的最大效率计算。计算方法如下:
(1)根据要求只选择食物网中的一条食物链,计算某一生物获得的最多(或最少)的能量。具体原则是:
例4. 如图食物网中,若人的体重增加1kg,最少消耗水藻_________kg;最多消耗水藻__________kg米乐m6官网登录入口。