对能量流动相关计算及应用
能量流动效率计算
能量流动效率计算能量流动效率是指在能量转移或转换过程中，从初始能量到最终能量的转移或转换过程中，实际上能够被有效利用的能量量与初始能量总量之比。
计算能量流动效率是非常重要的，可以帮助我们了解能源转换过程中的能量损失情况，从而优化能源利用方式和提高能源利用效率。
能量流动效率的计算方法主要有两种：一种是利用能量守恒定律和热力学第二定律，通过对初末能量状态的分析，计算出在能量转移或转换过程中，能够被有效利用的能量量与初始能量总量之比；另一种是通过实验测量，直接计算出实际的能量输出与能量输入之比，从而得出实际的能量流动效率。
下面以太阳能电池板为例，介绍这两种计算方法的具体应用。
第一种方法：假设一块太阳能电池板的初始能量为1000J，通过光能转换为电能后，最终输出的电能为800J。
根据能量守恒定律，能量不会凭空消失，因此在转换过程中损失的能量量为初始能量减去最终输出的电能，即1000J-800J=200J。
根据热力学第二定律，能量转换过程中总会有一部分能量被转化为热能散失掉，因此实际能够被有效利用的能量量应该是最终输出的电能减去损失的能量量，即800J-200J=600J。
因此，这块太阳能电池板的能量流动效率为600J/1000J=60%。
第二种方法：将该太阳能电池板接入一个电路中，通过测量电路输入的电能和输出的电能，可以得到实际的能量输出与能量输入之比。
假设电路输入的电能为1200J，输出的电能为800J，则能量流动效率为800J/1200J=66.67%。
这个数值与第一种方法计算的结果略有不同，可能是由于能量守恒定律和热力学第二定律的假设不一定完全符合实际情况，以及实验误差等原因所致。
总之，能量流动效率的计算需要结合理论分析和实验测量，以得出最准确的结果。
在能源转换和利用过程中，我们应该尽可能地提高能量流动效率，减少能源浪费，从而保护环境和节约能源。
能量流动的计算方法归纳
能量流动的计算方法归纳能量流动的计算专题(1)计算某种群数量时，公式为N:[a]=[b]:[c]其中a表示第一次捕获并标记个体数量，b表示第二次捕获数量，c表示在第二次捕获个体中被标记个体的数量。
(2)已知第一营养级(生产者)生物的量，求最高营养级生物的最多量时，食物链按最短、传递效率按20%计算;求最高营养级生物的最少量时，食物链按最长、传递效率按10%计算。
(3)已知最高营养级生物的量，求消耗生产者(第一营养级)的最多量时，食物链按最长、传递效率按10%计算;求消耗生产者(第一营养级)的最少量时，食物链按最短、传递效率按20%计算。
例1((2006上海)下图食物网中的猫头鹰体重每增加20g，至少需要消耗植物( )A(200g B(250gC(500g D(1000g解析:该题有2条食物链～但因计算的是猫头鹰和植物的关系～则可当作“1条”链来看,“至少”提示应按20%的传递效率计算～所以有20g?20%?20%=500g。
答案:C例2(在如图所示的食物网中，假如猫头鹰的食物有2/5来自于兔子，2/5来自于鼠，1/5来自于蛇，那么猫头鹰增加20g体重，最少需要消费植物( )A(600g B(900g C(1600g D(5600g解析:通过食物链,植物?兔子?猫头鹰,～猫头鹰增重20g×2/5=8g～最少需要消费植物的量为8g?20%?20%=200g,通过食物链,植物?鼠?猫头鹰,～猫头鹰增重20g×2/5=8g～最少需要消费植物的量为8g?20%?20%=200g,通过食物链,植物?鼠?蛇?猫头鹰,～猫头鹰增重20g×1/5=4g～最少需要消费植物的量为4g?20%?20%?20%=500g。
所以合计需要消费植物200g+200g+500g=900g。
例3.在如图所示的食物网中，假如猫头鹰的食物有2/5来自于兔子，2/5来自于鼠，1/5来自于蛇，那么猫头鹰增加20克体重，最少需要消耗植物: 植物? ? 兔 ? 猫头鹰鼠?? 蛇?A、600gB、900g C 、1600g D、5600g解题思路:通过食物链(植物?兔子?猫头鹰)，猫头鹰增重20g×2/5=8g，最少需要消费植物的量为8g?20%?20%=200g;通过食物链(植物?鼠?猫头鹰)，猫头鹰增重20g×2/5=8g，最少需要消费植物的量为8g?20%?20%=200g;通过食物链(植物?鼠?蛇?猫头鹰)，猫头鹰增重20g×1/5=4g，最少需要消费植物的量为4g?20%?20%?20%=500g。
高中生物6 能量流动分流模型解读及相关计算
高考常考，重点强化，思维建模，跨越障碍，全取高考拉分题热点1能量流动分流模型解读1.能量流经不同营养级示意图2.构建能量流动模型(表示方法)方法一：说明：两个去向：同化量(b)＝呼吸作用消耗量(d)＋用于生长发育和繁殖的能量(e)；摄入量(a)＝同化量(b)＋粪便量(c)方法二：说明：三个去向：同化量＝呼吸作用消耗量＋分解者分解量＋下一营养级的同化量方法三：说明：四个去向：同化量＝自身呼吸作用消耗量(A)＋未利用(B)＋分解者的分解量(C)＋下一营养级的同化量(D)【典例】如图是生态系统的能量流动图解，N1～N6表示能量数值。
请回答下列有关问题。
(1)流经该生态系统的总能量为(用N1～N6中的字母表示)。
(2)由初级消费者传递给蜣螂的能量为。
(3)图中N3表示________________________________________________________。
(4)能量由生产者传递给初级消费者的传递效率为。
(用N1～N6中的字母表示)。
(5)生态系统具有自我调节能力的基础是。
若要提高生态系统的抵抗力稳定性，一般可采取的措施为______________________________________________。
审题指导答案(1)N2(2)0(3)生产者用于生长、发育和繁殖的能量(4)N5/N2×100% (5)负反馈调节增加各营养级的生物种类1.(2019·辽宁东北育才学校模拟)如图是某池塘生态系统中能量流经贝类的示意图，下列分析错误的是()A.D代表细胞呼吸，一部分能量在细胞呼吸中以热能形式散失B.B是贝类用于自身生长、发育和繁殖所需的能量C.贝类摄入的能量就是流入这个生态系统的总能量D.生态系统的能量流动离不开物质循环和信息传递解析D代表细胞呼吸，一部分能量在细胞呼吸中以热能形式散失，A正确；A 是贝类的同化量，其中一部分通过呼吸作用散失，一部分用于生长、发育和繁殖等生命活动，B正确；生态系统中的能量流动从生产者固定能量开始，通常，生产者固定的总能量是流入生态系统的总能量，C错误；能量流动和物质循环是同时进行的，二者彼此依存，不可分割，生命活动的正常进行离不开信息传递，D 正确。
能量流动的相关计算归纳傅盛晟附带解析
能量流动的相关计算归纳一、方法归纳1.能量传递效率下一个营养级的同化量求能量传递效率= ×100％上一个营养级的同化量一般生态系统中能量传递效率大约为10%～20%2.能量传递效率相关“最值”计算解题时，注意题目中是否有“最多”“最少”“至少”等字眼，从而确定使用10%或20%来解题。
（1）食物链为A→B→C→D已知D营养级增加的能量为M，则至少需要A营养级的能量=M÷（20%）3，最多需要A营养级的能量=M÷（10%）3。
已知A营养级的能量为N，则D营养级最多可获得的能量=N×（20%）3，最少可获得的能量= N×（10%）3。
（2）计算生物量变化的“最多”或“最少”时，还应遵循以下原则：①食物链越短，最高营养级获得的能量越多。
②生物间的取食关系越简单，生态系统的能量流动过程中消耗的能量越少。
具体计算方法总结如下：3.按比例求解在食物网中，某一营养级同时从多个营养级的生物中获得能量，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。
也就是：已确定营养级间能量传递效率的，不能按“最值”法计算。
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%。
二、习题巩固1.某一生态系统中，已知已知鹰增重2kg要吃10kg小鸟，小鸟增重0.25kg要吃2kg昆虫，而昆虫增重100kg要吃1000kg绿色植物。
在此食物链中这只鹰对绿色植物的能量利用百分率为（）A.0.05%B.0.5%C.0.25%D.0.025%2.在如图所示的食物网中，假如猫头鹰的食物有2/5来自于兔子，2/5来自于鼠，1/5来自于蛇，那么猫头鹰若增加 20 g体重，最少需要消费植物（）A.600 gB.900 gC.1 600 gD.5 600 g3.(2014·肇庆模拟)下图是某生态系统能量流动示意图，有关叙述正确的是()A.发生X1过程的生物是具有叶绿体的生物B.X3过程表示第二营养级摄入有机物中的能量C.初级消费者粪便中的能量通过Z2传递给分解者加以利用D.初级消费者到次级消费者的能量传递效率可用X3/X2表示4.(2014·福州模拟)下图是生态系统的能量流动图解，N1～N6表示能量数值。
生态系统中能量流动的模型与计算
生态系统中能量流动的模型与计算生态系统是生物圈中多种生物和非生物因素相互作用的综合体。
模拟生态系统中的能量流动和营养物质循环可以帮助我们了解自然规律，预测生物圈的变化，以及开发可持续的资源管理策略。
在这篇文章中，我们将讨论生态系统中能量流动的模型与计算方法。
一、生态系统的能量流动在生态系统中，能量从一个营养级别转移到另一个营养级别。
生态系统的主要能量来源是太阳能。
植物通过光合作用转化太阳能为生物大分子，如葡萄糖。
动物则通过食物链获得能量，将有机物氧化为二氧化碳和水，并以此为燃料维持生命活动。
每个营养级别的生物尽管可以消耗过去营养级别生物的能量和营养物，却无法回收过去营养级别生物消耗掉的耗散能量。
同时，每个营养级别的生物在代谢进程中都会有耗散能量的形成，而这些耗散能量则流向更高纬度的生物等级。
尽管生态系统中存在能量的有限性，但生态系统是一个开放的系统，在较高的生物等级中可以进一步消耗其它能源来源。
例如，许多食肉动物同样会食草，或者是食食肉动物的其他生物。
二、能量流动的模型能量流动可以用生态系统网络模型进行探讨。
生态网络模型中，每个节点代表不同的生物种群，节点之间通过食物链相联结，而每条边代表能量和营养物的转移，例如，从一个草食动物到肉食动物，从种子到小型昆虫。
这个模型可以给予我们对一个生态系统中能量流动的更详细、更全面的理解。
生态网络模型为我们提供了理解生态系统中生物间相互依存和复杂互动的一种方法。
通过对物种依赖关系的模拟和分析，我们可以了解到一些物种如何与其它物种的生命周期相互作用、如何适应环境变化等等。
三、能量流动的计算方法为了更好地理解生态网络模型，我们需要进行数值计算。
基于运动种群的理论，我们可以得到生态网络模型的大量方程。
这些方程描述了系统内各个物种之间的相互影响，包括能量、稳定性、物种组成等方面。
当然，由于生态系统的复杂性和变化性，将生态网络模型精确地简化为可计算的形式仍然是非常困难的。
能量流动的转换率计算
能量流动的转换率计算要做好生态系统中能量流动的转换率的计算题，首先要理解食物链、食物网和营养级的关系，其次要理解生态系统中能量流动的过程和规律。
1、某一食物链中关于能量流动的计算生态系统的能量流动具有两个特点：能量流动的单向性和不可逆性，能量在流动过程中会逐级减少。
生态系统各营养级之间的能量转化效率为10%-20%。
在某一食物链中，若求最高营养级获得最多能量或提供最少生产者，一般取20%作为转化效率；反之，则取10%作为转化效率。
生态系统的总能量=第一营养级通过光合作用固定的太阳能的总量 ① ②某一营养级得到的能量 = 第一营养级的能量 × (转换率)某一营养级数-1 ③ 第M 营养级得到的能量 = 第N 营养级的能量 × (转换率)M-N ④ 例题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24000千焦，如营养级之间能量转化效率为15%，第三营养级和第四营养级所利用的能量分别是（ ）。
解析：套用公式③，第三营养级所利用的能量= 24000千焦 × （15%）3-1= 540千焦 ；第四营养级所利用的能量= 24000千焦 × （15%）4-1=81千焦。
2、某一食物网中关于能量流动的计算首先要能识别食物网中的各条食物链，理解同一营养级的概念，然后结合食物链中的能量流动。
其一：只涉及食物网中一条食物链，根据要求选择相应的食物链，计算某一生物获得的最多（或最少）的能量。
例题2：在图-1中海鸟获得能量最多的食物链是_______。
海鸟每增加1千克，需消耗生产者生产的有机物至少是___________千克。
解析：由于能量在流动过程中会逐级减少，食物链越长，损失的能量也越多。
因此，海鸟获得能量最多的食物链应该是最短的食物链，即水藻→甲壳类→海鸟。
海鸟消耗生产者生产的某一营养级得到的能量 上一营养级的总能量 ×100%两个营养级之间能量流动的转换率 = 水藻甲壳类水绵海鸟水蚤大鱼小鱼淡水虾图-1有机物至少的量也就是海鸟获得最多有机物最多的量，所以应该选择最短的食物链——损耗最少，转化效率应该选择20%——转化效率最高，设需生产者X 千克，选取公式③， X •（20%）3-1=1，得到X=25千克。
生物能量流动计算技巧
生物能量流动计算技巧1.能量金字塔分析：能量金字塔是一种描述生物种群能量流动的图表。
在能量金字塔中，能量从底层（生产者）逐渐向上层（消费者）转移，每一层的生物种群能量都比上一层低。
通过分析能量金字塔的结构，我们可以了解到能量在不同层级之间的流动情况和能量的转化效率。
2.生态效率计算：生态效率指的是生态系统能量的转换效率，即能量在转化过程中被利用的比例。
生态效率可以通过计算单位时间内以其他形式消耗能量的生物种群数量与单位时间内净初级生产者的数量的比值得到。
生态效率的计算可以帮助我们了解生态系统中营养物质的有效利用程度和能量流动的效率。
3.氮循环计算：氮是生物体内重要的元素之一，氮循环是将氮从大气中转化为有机物，再通过生物体间的转化和分解循环利用的过程。
在氮循环计算中，通常可以使用氮稳定同位素技术来跟踪氮在生物体间的转化和循环过程，以更准确地估计氮的转化率和循环速率。
4.生态食物网分析：生态食物网是描述生态系统中生物种群之间相互依赖和相互关系的网状结构。
在生态食物网分析中，通常使用稳定同位素技术来追踪营养物质在食物链中的流动。
通过分析生态食物网的结构和稳定同位素比值，可以揭示生态系统中不同生物种群之间的能量流动路径和食物链的稳定性。
5.光合作用效率计算：光合作用是生物体利用光能将无机物转化为有机物的过程。
光合作用的效率可以通过计算光合作用产生的光合产物与光合作用消耗的光能之间的比值来得到。
光合作用效率的计算可以帮助我们了解植物利用光能的效率和生态系统中光合作用对能量流动的影响。
总之，生物能量流动计算技巧可以帮助我们更好地理解营养物质的转化和利用过程，揭示生态系统中能量流动的规律。
通过应用这些技巧，我们可以更准确地研究和分析生态系统的结构和功能，为保护和管理生物多样性和生态系统健康提供科学支持。
2020年高考生物提分策略题型13 能量流动的相关计算附解析
题型13 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。
一、选择题1．某同学通过分析蛇的食性绘制了如图所示的食物关系。
假如一条1 kg的蛇，4/5的食物来自鼠，1/5的食物来自蛙。
按能量流动的20%计算，此蛇间接消耗的植物为A．45 kg B．22.5 kgC．90 kg D．20 kg【答案】A【解析】分析题图：图示共有两条食物链，分别是植物→鼠→蛇，植物→昆虫→青蛙→蛇。
按照最大能量传递效率（20%）计算，假如一条1kg的蛇，4/5的食物来自鼠，1/5的食物来自蛙．按能量流动的最高效率计算，此蛇间接消耗的植物为1×4/5÷20%÷20%+1×1/5÷20%÷20%÷20%=45 kg。
故选A。
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A．900克B．500克C．200克D．600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)。
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一、对能量流动相关计算以及应用
1.能量流动的相关计算
首先确定食物链，理清营养级上差别。
其次能量传递效率为10%—20%，据题干中“最多”“最少”“至少”等特殊的字眼，确定使用10%或20%。
②.已知D营养级的能量为M，则至少需要A营养级的能量是
中，确定生物变化的“最多”或“最少”时，还应遵循以下原则：
①.食物链越短，最高营养级获得的能量越多。
②.生物间的取食关系越简单，生态系统消耗的能量越少；
例如：已知D营养级的能量为M,计算至少需要A营养级的能量，应取最短食物链A→D，并以20%的效率进行传递，即A ×20% =M 或者是A =M ÷ 20% ;计算最多需要A营养级的能量时，应取最长的食物链A→B→C→D，并以10%的效率进行传递，即A ×10% ×10% ×10% =M 或者是： A = M ÷（10% ）³。
（3）在食物网中，某一营养级同时从上一营养级的多种生物按一定比例获取能量，则按照单独的食物链进行计算后再合并。
例如：
吃草籽鸟
禾谷类→虫→食虫鸟→鹰
兔
若鹰的食物1/3来自食虫鸟，1/3来自吃草子鸟，1/3来自兔，则鹰的能量每增加3千焦，最少消耗禾谷类多少千焦解析：若鹰体内增加3千焦的能量，鹰的食物1/3来自食虫鸟，1/3来自吃草籽鸟，1/3来自兔，则相关食物链有：禾谷类→虫→食虫鸟→鹰，鹰从禾谷类获得的能量为A×20% ×20% ×20% =1或者=1÷20%÷20%÷20%=125千焦；禾谷类→吃草籽鸟→鹰，鹰从禾谷类获得的能量为B×20% ×20% =1或者=1÷20%÷20%=25千焦；禾谷类→兔→鹰，鹰从禾
谷类获得的能量为C×20% ×20% =1或者=1÷20%÷20%=25千焦。
因此理论上讲最少需要A+B+C=125+25+25=175（千焦）的禾谷类。
2.利用能量流动的特点确定食物链
（1）根据能量传递的特点，能量含量越高，营养级别越低。
（2）根据能量传递效率10%—20%，可以确定相邻两个营养级能量差别在5倍左右，若能量相差不多，则应列为同一营养级，如据下图1四种生物所同化的有机物的量的比例，可确定其营养结构如图2所示。
乙
甲丁
丙
图1 图2
二、碳循环示意图中各种成分的判断
快速确认碳循环各环节的“三看法”
一看双箭头：双箭头一方为“生产者”，另一方为“大气二氧化碳库”。
二看多箭头：图示各环节均可向其指来箭头，则被指向方为“大气二氧化碳库”。
三看“生产者”“消费者”及其指向：生产者指向消费者；生产者、消费者均指向分解者。
例1：如图示自然界碳循环的简图，图中A、B、C、D各代表生态系统中的那种成分(A)
B
A C
D
A. D为生产者，B为分解者，A为消费者
B. D为消费者，B为分解者，A为生产者
C. D为分解者，B为生产者，A为消费者
D. D为生产者，B为消费者，A为分解者
【思路分析】先据双向箭头“”确定“非生物的物质和能量”和“生产者”，再根据两者中有“3”个指出箭头的D为“生产者”，有“3”个指入箭头的C为“非生物的物质和能量”，最后根据D→A→B，确定A为消费者，B为分解者。
例2. 如图表示生物圈中物质循环的过程，甲、乙、丙、丁为生物，请分析回答：
(1)写出图中的食物链：
______．能够使光能流入该
生态系统的生物是图中的
______，它在生态系统中充当______的角色．
(2)该生态系统中数量最少的生物是______．
（3）图中①②③④⑤⑥表示的生理过程分别是______、______、______、、、．
（4）图中甲代表的生物是______，它们在物质循环中的作用是______．
(5）如果图中的丁大量死亡，图中______的数量会随着减少，______的数量先增加后减少．
（6）乙→丁的过程中，能量流动是通过______作用进行的．由此可以看出，生态系统内的能量流动是随着______进行的．
（7）由图可以看出，碳在生态系统中主要是以______形式循环的；在生物之间以形式流动。
根据分析可知：甲是分解者，乙是生产者，丙、丁是消费者，食物链中不能出现分解者和非生物成分，因此在甲、乙、丙、丁四类生物中，能形成一条食物链，该食物链是：乙→丙→丁．
生产者---植物能够通过光合作用将光能转化为储存在有机物中的化学能，并在生态系统中通过捕食和被捕食而流动．在生态系统中，物质能量是沿着食物链、食物网流动的，并逐级减少，每一个营养级大约减少20%，能量的传递效率约为80%．营养级别越低，得到的能量越多，生物数量越多；营养级别越高，得到的能量越少，生物数量越少．因此，该生态系统中数量最少的生物是丁．
故答案为：乙→丙→丁；乙；生产者；丁
（1）光合作用；呼吸作用；呼吸作用
（2）腐生的细菌和真菌；分解动植物的遗体和动物的粪便（3）乙；丙
（4）呼吸；物质循环
（5）二氧化碳、含碳有机物。