模型14 能量流动的相关计算
解答食物网中能量流动的相关计算题时，注意以下两种情况即可：
(1)知高营养级求低营养级时，求“最多”值——选最长食物链按10%计算，求“最少”值——选最短食物链按20%计算。
(2)知低营养级求高营养级时，求“最多”值——选最短食物链按20%计算；求“最少”值——选最长食物链按10%计算。
另外，要注意某一生物“从不同食物链中获得能量的比例”或某一生物“给不同生物提供能量的比例”，然后按照各个单独的食物链分别计算后合并。
1.下图表示某生态系统食物网的图解，猫头鹰体重每增加1 kg，至少消耗A约( )
A.100 kg C.25 kg 答案 C
解析 求生产者的最少消耗量，应以最短食物链(A→B→猫头鹰)，最高能量传递效率(20%)来计算，求得至少消耗A约25 kg。
2.下图是一个食物网，假如鹰的食物有2/5来自兔，2/5来自鼠，1/5来自蛇，那么鹰若要增加20克体重，至少需要消耗植物( )
B.44.5 kg D.15 kg
A.900克 C.200克 答案 A
解析 当能量传递效率为最大值即20%时，消耗的植物量最少。鹰经兔途径消耗的植物量为20×(2/5)÷20%÷20%＝200(g)；鹰经鼠途径消耗的植物量为20×(2/5)÷20%÷20%＝200(g)；鹰经蛇、鼠途径消耗的植物量为20×(1/5)÷20%÷20%÷20%＝500(g)，共计消耗植物量为200＋200＋500＝900(g)。
3.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，则该生态系统能承载C的数量是原来的( )
B.500克 D.600克
A.1.875倍 C.1.273倍 答案 B
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解析 设C的能量为x，则当食物比例为A∶B＝1∶1时，消耗A的能量为x×10＋x×10×10
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＝55x，而当食物比例为A∶B＝2∶1时，消耗A的能量为x×10＋x×10×10＝40x，所以调
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整比例后生态系统承载C的数量为原来的＝1.375倍。
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4.假设某初级消费者摄入的能量为a，其粪便中的能量为b，通过呼吸消耗的能量为c，用于生长、发育和繁殖的能量为d，则流入次级消费者的能量最多为( ) A.(a＋b)×20% C.(a－c)×20% 答案 B
解析 粪便是初级消费者未能消化吸收的部分，初级消费者的同化量＝摄入量－粪便量，即同化量为(a－b)，其中一部分被自身呼吸消耗掉，其余部分用于自身生长、发育和繁殖，所以初级消费者的同化量＝呼吸消耗量＋生长、发育和繁殖的能量，即a－b＝c＋d。按能量的最高传递效率20%计算，流入次级消费者的能量最多应为(a－b)×20%或(c＋d)×20%。正确答案为B。
5.如图所示是某草原生态系统中部分营养结构。请据图回答下列问题：
B.(c＋d)×20% D.(b＋d)×20% B.1.375倍 D.0.575倍
(1)若草固定的总能量为6.8×10 kJ，食草昆虫和鼠同化的总能量是1.3×10 kJ，则人最多能获得能量是_________kJ。
(2)若蛇捕食鼠的比例由1/4调整到3/4，从理论上分析，改变取食比例后蛇体重增加1 kg，人能比原来多增重________kg(能量传递效率按20%计算)。 答案 (1)2.46×10 (2)2
解析 (1)求“最多”获得能量时按20%计算。草固定的太阳能最多有6.8×10×20% kJ传递到初级消费者，故羊最多可获得(6.8×10×20%－1.3×10)kJ能量，最多传递到人的能量为(6.8×10×20%－1.3×10)×20%＝2.46×10(kJ)。(2)蛇捕食鼠的比例调整之前，蛇体重增加1 kg需要消耗草(1/4)÷20%÷20%＋(3/4)÷20%÷20%÷20%＝100(kg)，调整比例之后蛇
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体重增加1 kg需要消耗草(3/4)÷20%÷20%＋(1/4)÷20%÷20%÷20%＝50 (kg)，即可节省草100－50＝50(kg)，可使人多增重50×20%×20%＝2(kg)。
6.如图是某人工鱼塘生态系统能量流动过程中部分环节涉及的能量值[单位为：10 kJ/(m·y)]。下列说法错误的是( )
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A.图中A代表的生理过程是呼吸作用
B.第二营养级到第三营养级的能量传递效率为15.625% C.该生态系统中生产者固定的总能量是9.6×10 kJ/(m·y) D.捕食关系一般不可逆转，所以能量流动具有单向性 答案 C
解析 每一营养级的能量去向包括流向下一营养级、被分解者分解和呼吸作用中以热能形式散失三个途径。因此，图中A代表的是各种生物的呼吸作用，A正确；肉食性动物从植食性动物获得的且同化的能量＝5.1＋2.1＋0.25＋0.05－5＝2.5×10 kJ/(m·y)，植食性动物的同化量＝2.5＋4＋9＋0.5＝16×10 kJ/(m·y)，能量传递效率＝2.5/16×100%＝15.625%，B正确；该生态系统中能量的来源有两个，生产者固定的能量和有机物输入，生产者固定的总能量＝9.6×10 kJ/(m·y)＋流入植食性动物的能量，C错误；食物链是以食物关系形成的联系，捕食关系的单向性决定了能量流动的单向性，D正确。
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