2024-2025学年高中生物第四章生态系统的稳态素能提升课四食物链网中各营养级生物数量的变化分析与能量流动的相关计算学案苏教版必修3

PAGE4-素能提升课（四）食物链（网）中各养分级生物数量的改变分析与能量流淌的相关计算[核心精要]一、食物链(网)中各养分级生物数量的改变分析1．处于食物链中第一养分级的生物削减而导致的其他物种数量的改变在某食物链中，若处于第一养分级的生物削减，则该食物链中的其他生物都将削减。这是因为第一养分级是其他各种生物赖以生存的干脆或间接的食物来源。2．“天敌”削减对被捕食者数量变动的影响若一条食物链中处于“天敌”地位的生物数量削减，则被捕食者数量会因此而快速增加。但这种增加并不是无限的，随着数量的增加，种群密度加大，种内斗争势必加剧，再加上没有了天敌的“压力”，被捕食者自身素养(如奔跑速度、警惕灵敏性等)必定下降，会导致流行病扩散、老弱病残者增多，最终造成密度减小，直至相对稳定。即“天敌”削减，造成被捕食者数量先增加后削减，最终趋向稳定。3．困难食物网中某种群数量改变引起的连锁反应分析(1)在食物网中当某种生物因某种缘由而大量削减对另一种生物的影响沿不同的线路分析结果不同时，应以中间环节少的为分析依据。考虑方向和依次为从高养分级依次到低养分级。(2)生产者相对稳定，即生产者比消费者稳定得多，所以当某一种群数量发生改变时，一般不需考虑生产者数量的增加或削减。(3)处于最高养分级的种群有多种食物来源时，若其中一条食物链中断，则该种群可能通过多食其他食物来维持其数量基本不变。4．同时占有两个养分级的种群数量改变连锁反应分析食物链中某一种群的数量改变，会导致另一种群的养分级发生连锁性改变，因为能量在食物链(网)中流淌时只有10%～20%流到下一个养分级，且能量流淌的环节越多损耗越多，所以该类型连锁改变的规律：当a种群的数量改变导致b种群的养分级降低时，则b种群的数量将增加；若导致b种群的养分级上升时，则b种群的数量将削减。二、能量流淌的相关计算1．设有食物链A→B→C→D，现分状况探讨如下：已知D养分级的能量M，则至少须要A养分级的能量＝M÷(20%)3；最多须要A养分级的能量＝M÷(10%)3。已知A养分级的能量N，则D养分级获得的最多能量＝N×(20%)3；最少能量＝N×(10%)3。2．在食物网中分析，如确定生物量改变的“最多”或“最少”时，还应遵循以下原则：(1)食物链越短，最高养分级获得的能量越多。(2)生物间的取食关系越简洁，生态系统消耗的能量越少，如已知D养分级的能量M，计算至少须要A养分级的能量时，应取最短食物链A→D，并以20%的效率进行传递，即等于M÷20%；计算最多须要A养分级的能量时，应取最长的食物链A→B→C→D，并以10%的效率进行传递，即等于M÷(10%)3。3．假如是在食物网中，同一养分级同时从上一养分级的多种生物中获得能量，且各途径所获得的生物量相等，则依据各单独的食物链进行计算后合并。特殊提示：,已确定养分级间能量传递效率的，不能按“最值”法计算，而需按详细数值计算。例如，在食物链A→B→C→D中，能量传递效率分别为a%、b%、c%，若A的能量为M，则D获得的能量为M×a%×b%×c%。eq\o([对点训练])1．如图是一个陆地生态系统食物网的结构模式图，下列叙述中不正确的是()A．在该食物网中，共有5条食物链B．在该食物网中，H处于3个不同的养分级C．若B种群中各年龄段的个体数目比例适中，则该种群的密度在一段时间内会明显变大D．在该食物网中，假如C种群的数量下降10%，则H的数量不会发生明显改变C[在该食物网中，共有5条食物链，A正确；H处于第三、第四、第五3个不同的养分级，B正确；若B种群中各年龄段的个体数目比例适中，则该种群的密度在一段时间内会保持稳定，C错误；在该食物网中，假如C种群的数量下降10%，由于H的食物来源有多种，所以H的数量不会发生明显改变，D正确。]2．如图表示某生态系统中各种生物成分之间的关系，下列叙述正确的是()A．在这个生态系统中，共有5条具有捕食关系的食物链B．该生态系统的生物群落是由生产者和消费者组成的C．假如丁的种群数量急剧削减，在最初的一段时间内，乙的种群数量也可能削减D．假如该生态系统受到重金属离子的污染，受害最大的将是甲种群C[在生态系统中分解者没有进入食物链，所以该生态系统共有1条食物链，即甲→乙→丙→丁→戊，A错误；生物群落是由生产者、消费者和分解者构成的，B错误；假如丁的种群数量急剧削减，丙没有了天敌，种群数量会快速增加，导致被丙捕食的乙种群数量可能削减，C正确；假如该生态系统受到重金属离子的污染，由于重金属离子难以降解，会随着食物链在高养分级的生物体内富集积累，受害最大的种群是戊种群，D错误。]3．有一食物网如下图所示。假如能量传递效率为10%，各条食物链传递到庚的能量相等，则庚增加1kJ的能量，最少消耗丙的能量为()A．550kJ B．500kJC．400kJ D．100kJA[依据题意，经甲→丙→丁→己→庚食物链传递到庚的能量为0.5kJ，则须要丙的能量为0.5÷(10%)3＝500(kJ)，经甲→丙→戍→庚食物链传递到庚的能量为0.5kJ，则须要丙的能量为0.5÷(10%)2＝50(kJ)，即庚增加1kJ的能量最少须要丙的能量为500＋50＝550(kJ)。]4．在如图所示的食物网中，假如猫头鹰的食物有2/5来自兔子，2/5来自鼠，1/5来自蛇。那么猫头鹰的体重若增加10g，最少须要消耗植物()A．300g B．450gC．900g D．1800gB[先将食物网拆分成3条食物链：①植物→兔→猫头鹰；②植物→鼠→猫头鹰；③植物→鼠→蛇→猫头鹰。依据猫头鹰的食物比例可知，增加的10g体重中4g来自①、4g来自②、2g来自③，计算最少消耗植物量，则依据能量最大传递效率20%计算，则①须要消耗植物量为4×5×5＝100(g)，②须要消耗植物量为4×5×5＝100(g)，③须要消耗植物量为2×5×5×5＝250(g)。总共需消耗植物量为450g。]5．某生态系统中存在如图所示的食物网，若将C的食物比例由A∶B＝1∶1调整为2∶1，能量传递效率按10%计算，则该生态系统的承载量是原来的()A．1.875倍 B．1.273倍C．1.375倍 D．0.575C[解题时应当从C动身，当食物比例为A∶B＝1∶1时，设C的能量为x，须要的A的能量为eq\f(1,2)x÷10%＋eq\f(1,2)x÷10%÷10%＝55x。当食物比例为A∶B＝2∶1时，设C的能量为y，须要的A的能量为eq\f(2,3)y÷10%＋eq\f(1,3)y÷10%÷10%＝40y。由于两种状况下，生产者的数量是肯定的，所以55x＝40y，则y＝1.375x。]6．如图是某人工鱼塘生态系统能量流淌过程中部分环节涉及的能量值[单位：103kJ/(m2·a)]。试回答下列有关问题：(1)图中①代表的生理过程是________，图中②代表的能量主要以________形式贮存。(2)该生态系统中生产者固定的总能量是________kJ/(m2·a)。(3)能量从该生态系统的其次养分级到第三养分级传递的效率为________。(4)试分析图中植食动物、肉食动物和顶位肉食动物随养分级的上升须要的有机物输入越来越多的缘由：________________________________________________________________________________________________________。[解析](1)据图分析，①表示呼吸作用，②表示贮存在有机物中的能量。(2)该生态系统中肉食动物从植食动物同化的能量为0.25＋0.05＋5.1＋2.1－5.0＝2.5×103[kJ/(m2·a)]，植食动物从生产者同化的能量为2.5＋4＋9＋0.5－2＝14×103[kJ/(m2·a)]，该生态系统中生产者固定的总能量为23＋70＋3＋14＝110×103[kJ/(m2·a)]＝1.1×105kJ/(m2·a)。(3)依据(2)的分析可知，能量从该生态系统的其次养分级到第三养分级传递的效率为[(2.1＋5.1＋0.