生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)的計(jì)算是近幾年高考的熱點(diǎn),，考生常因缺乏系統(tǒng)總結(jié)和解法歸納而容易出錯(cuò)。下面就相關(guān)問題解法分析如下：

一,、食物鏈中的能量計(jì)算

1.已知較低營養(yǎng)級(jí)生物具有的能量（或生物量）,，求較高營養(yǎng)級(jí)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(tǒng)固定的總能量為24000kJ,，則該生態(tài)系統(tǒng)的第四營養(yǎng)級(jí)生物最多能獲得的能量是（    ）

A. 24kJ                B. 192kJ         C.96kJ          D. 960kJ

解析：據(jù)題意，生態(tài)系統(tǒng)固定的總能量是生態(tài)系統(tǒng)中生產(chǎn)者（第一營養(yǎng)級(jí)）所固定的能量,，即24000kJ,，當(dāng)能量的傳遞效率為20%時(shí)，每一個(gè)營養(yǎng)級(jí)從前一個(gè)營養(yǎng)級(jí)獲得的能量是最多的,。因而第四營養(yǎng)級(jí)所獲得能量的最大值為：24000×20%×20%×20%=192kJ,。

答案：D

規(guī)律：已知較低營養(yǎng)級(jí)的能量（或生物量），不知道傳遞效率,，計(jì)算較高營養(yǎng)級(jí)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(jì)算，即較低營養(yǎng)級(jí)能量（或生物量）×(20%)ⁿ（n為食物鏈中由較低營養(yǎng)級(jí)到所需計(jì)算的營養(yǎng)級(jí)的箭頭數(shù)）,。

2.已知較高營養(yǎng)級(jí)的能量（或生物量）,，求較低營養(yǎng)級(jí)應(yīng)具備的能量（或生物量）的最小值,。

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

A. 25 kg            B. 125 kg       C. 625 kg      D. 3125 kg

解析：據(jù)題意,，要計(jì)算消耗的第一營養(yǎng)級(jí)的生物量，應(yīng)按照能量傳遞的最大效率20%計(jì)算,。設(shè)需消耗第一營養(yǎng)級(jí)的生物量為X kg,，則X=1÷(20%)⁴=625 kg。

答案：C

規(guī)律：已知能量傳遞途徑和較高營養(yǎng)級(jí)生物的能量（或生物量）時(shí),，若需計(jì)算較低營養(yǎng)級(jí)應(yīng)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(jì)算，即較低營養(yǎng)級(jí)的生物量至少是較高營養(yǎng)級(jí)的能量（或生物量）×5ⁿ（n為食物鏈中,，由較低營養(yǎng)級(jí)到所需計(jì)算的營養(yǎng)級(jí)的箭頭數(shù)）,。

3.已知能量的傳遞途徑和傳遞效率，根據(jù)要求計(jì)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(jí)消費(fèi)者獲得的能量最多相當(dāng)于多少mol葡萄糖,？（    ）

A.0.04            B. 0.4         C.0.9          D.0.09

解析：結(jié)合光合作用的相關(guān)知識(shí)可知：生產(chǎn)者固定的能量相當(dāng)于240÷6＝40mol葡萄糖；生產(chǎn)者的能量傳遞給次級(jí)消費(fèi)者經(jīng)過了兩次傳遞,，按最大的能量傳遞效率計(jì)算,，次級(jí)消費(fèi)者獲得的能量最多相當(dāng)于40×15%×15%＝0.9mol葡萄糖。

答案：C

規(guī)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(chǔ)上,，按照相應(yīng)的能量傳遞效率和傳遞途徑計(jì)算。

二,、食物網(wǎng)中能量流動(dòng)的計(jì)算

1.已知較高營養(yǎng)級(jí)從各食物鏈中獲得的比例,，未告知傳遞效率時(shí)的能量計(jì)算。

例4.右圖食物網(wǎng)中,，在能量傳遞效率為10%～20%時(shí),，假設(shè)每個(gè)營養(yǎng)級(jí)的生物從前一營養(yǎng)級(jí)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：人從大魚和小魚處獲得的能量是相等的，小魚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(yīng)按能量傳遞的最大效率計(jì)算,。計(jì)算方法如下：

在“小魚→大魚→人”的傳遞途徑中,，大魚的生物量至少為0.5÷20%＝2.5 kg,，小魚的生物量至少為2.5÷20%＝12.5 kg；在“小魚→人”的傳遞途徑中,，小魚的生物量至少是0.5÷20%＝2.5 kg,。因此，小魚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”的傳遞過程中,，水藻的生物量至少是15÷2÷20%÷20%÷20%＝937.5 kg；在“水藻→小魚”的傳遞過程中,，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(guī)律：對(duì)于食物網(wǎng)中能量流動(dòng)的計(jì)算,，先應(yīng)根據(jù)題意寫出相應(yīng)的食物鏈并確定各營養(yǎng)級(jí)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(jì)算,，再將各條食物鏈中的值相加即可,。

2.已知較高營養(yǎng)級(jí)從各食物鏈中獲得的比例，在特定傳遞效率時(shí)的計(jì)算,。

例5.若人的食物1/2來自植物,，1/4來自小型食肉動(dòng)物，1/4來自羊肉,，若各營養(yǎng)級(jí)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(jù)題意可畫出食物網(wǎng)（右圖）,，從題目要求可以判斷能量的傳遞效率為10%,，根據(jù)人增重從不同途徑獲得能量的比例可計(jì)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(guī)律：對(duì)于食物網(wǎng)中能量流動(dòng)的計(jì)算,，先應(yīng)根據(jù)題意寫出相應(yīng)的食物網(wǎng),，根據(jù)特定的傳遞效率，按照從不同食物鏈獲得的比例分別計(jì)算,，再將各條食物鏈中的值相加即可。

三,、已知各營養(yǎng)級(jí)的能量（或生物量）,，計(jì)算特定營養(yǎng)級(jí)間能量的傳遞效率

例6.在某生態(tài)系統(tǒng)中，1只2 kg的鷹要吃10 kg的小鳥,，0.25 kg的小鳥要吃2 kg的昆蟲,，而100 kg的昆蟲要吃1000 kg的綠色植物,。若各營養(yǎng)級(jí)生物所攝入的食物全轉(zhuǎn)化成能量的話，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(jù)題意,，可根據(jù)能量傳遞效率的概念計(jì)算出各營養(yǎng)級(jí)之間的能量傳遞效率，再計(jì)算出綠色植物轉(zhuǎn)化為鷹的食物鏈中各營養(yǎng)級(jí)的生物量,。即：10 kg的小鳥需要昆蟲的生物量=10÷（0.25÷2）=80 kg,；80 kg的昆蟲需要綠色植物的生物量=80÷（100÷1000）=800 kg。

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

答案：C

規(guī)律：要計(jì)算能量傳遞效率,，可先根據(jù)各營養(yǎng)級(jí)的生物量計(jì)算出各營養(yǎng)級(jí)的傳遞效率,，并推算出不同營養(yǎng)級(jí)的生物量，最后計(jì)算出所需計(jì)算轉(zhuǎn)化效率的較高營養(yǎng)級(jí)（本題中的鷹）的生物量（或能量）占較低營養(yǎng)級(jí)（本題中的植物）的比例即可,。

四,、鞏固練習(xí)

1.某人捕得一條重2 kg的雜食海魚，若此魚的食物有1/2來自植物,，1/4來自草食魚類,，1/4來自以草食魚類為食的小型肉食魚類，則該魚至少需要海洋植物＿＿ kg,。

2.在浮游植物→浮游動(dòng)物→魚這條食物鏈中,，如果魚要增加1000 kg，那么,，至少需要浮游動(dòng)物和浮游植物分別是  （  ）

A.10000 kg和50000 kg    B.5000 kg和25000 kg

C.50000 kg和50000 kg    D.10000 kg和10000 kg

3.某個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中,，生產(chǎn)者和次級(jí)消費(fèi)者的總能量分別是E₁和E₃，在下列幾種情況中,，可能導(dǎo)致生態(tài)平衡被破壞的是

A. E₁＞100E₃        B. E₁＜100E₃        C. E₁＜25E₃ D. E₁＞25E₃

4.有一食物網(wǎng)如右圖所示,。假如貓頭鷹的食物2/5來自兔子，2/5來自老鼠,，其余來自蛇,，那么貓頭鷹要增加20g體重，最多消耗植物＿＿克,。

5.右圖為美國生態(tài)學(xué)家林德曼于1942年對(duì)一個(gè)天然湖泊──賽達(dá)伯格湖的能量流動(dòng)進(jìn)行測量時(shí)所得結(jié)果,。請(qǐng)據(jù)圖中相關(guān)數(shù)據(jù)，則第二營養(yǎng)級(jí)向第三營養(yǎng)級(jí)的能量傳遞效率是＿＿＿,。

6.下圖所示的食物網(wǎng)中,，C生物同化的總能量為a，其中A生物直接供給C生物的比例為x，則按最低的能量傳遞效率計(jì)算,，需要A生物的總能量（y）與x的函數(shù)關(guān)系式為＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿,。

1.80 kg   解析：由題意可知,，這條魚的食物來源于三條食物鏈,，即：植物→雜食魚；植物→草食魚類→雜食魚,；植物→草食魚類→小型肉食魚類→雜食魚,，由較高營養(yǎng)級(jí)的生物量求其對(duì)較低營養(yǎng)級(jí)的需要量時(shí)，應(yīng)按能量傳遞效率20%計(jì)算,。通過三條食物鏈消耗植物分別是5 kg,、12.5 kg和62.5 kg，因此,，消耗植物的最少量是5＋12.5＋62.5＝80 kg,。

2.B  解析：較高營養(yǎng)級(jí)獲得參量一定時(shí)，能量傳遞效率越大,，則所需較低營養(yǎng)級(jí)生物量越少,，應(yīng)按20%的能量傳遞效率計(jì)算。所以需要浮游動(dòng)物的生物量為1000÷20%=5000 kg,，所需浮游植物為1000÷20%÷20%=25000 kg,。

3.D  解析：生態(tài)系統(tǒng)的能量傳遞效率為10%～20%，當(dāng)生產(chǎn)者的能量小于次級(jí)消費(fèi)者能量的25倍,，則說明該生態(tài)系統(tǒng)中,，在生產(chǎn)者、初級(jí)消費(fèi)者和次級(jí)消費(fèi)者之間的能量流動(dòng)效率已經(jīng)高于20%,，此時(shí),，次級(jí)消費(fèi)者對(duì)于初級(jí)消費(fèi)者的捕食強(qiáng)度會(huì)加大，可能使生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性受到破壞,，影響生生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)性發(fā)展,，導(dǎo)致生態(tài)平衡破壞。

4.5600  解析：該食物網(wǎng)中有三條食物鏈,，最高營養(yǎng)級(jí)為鷹,。據(jù)題意，應(yīng)按最低能量傳遞效率（10%）計(jì)算,，可得到三條鏈消耗的植物分別為800g,、800g、4000g,，共消耗植物5600克,。

5.20.06%  解析：能量傳遞效率為下一個(gè)營養(yǎng)級(jí)所獲得的能量占上一個(gè)營養(yǎng)級(jí)獲得能量的比例,。則：第二營養(yǎng)級(jí)向第三營養(yǎng)級(jí)的傳遞效率為：12.6÷62.8×100%＝20.06%。

6.y＝100a－90ax   解析：C從A直接獲得的比例為x,，則直接獲得能量為ax，需要消耗A的能量為10ax,；通過B獲得的比例為（1－x）,，則獲得能量為（1－x）a，需要消耗A的能量為100（1－x）a,。因此,，消耗A的總能量為：10ax＋100（1－x）a＝100a－90ax，可得函數(shù)關(guān)系式：y＝100a－90ax,。