生态系统中能量传递效率计算
生态系统的能量流动(第2课时) 高二生物 (人教版2019选择性必修2)
五、生态金字塔
（2）生物量金字塔
用表示能量金字塔中的方法表示各营养级的生物量（每个营养级所容纳的有 机物的总干重），即为生物量金字塔。
演 练 7.在如图所示的食物网，如将A流向B和C的比例由B∶C＝1:1调整为
1:2，能量传递效率按10%计算，C获得的能量是原来的_1_._2_7___倍。
设现有A能量为150，当A流向B和C的能量为 1:1时，C获得的能量为： 75×10%×10%+75×10%=8.25
当A流向B和C的能量为 1:2时，C获得的能量为： 50×10%×10%+100×10%=10.5
例如: 秸秆用作饲料喂牲畜，可获得肉、 蛋、奶等；用牲畜的粪便生产沼气，沼 气池中的沼渣还可以 作为肥料还田。实现 了对能量的多级利用， 从而大大提高能量的 利用率。
能量利用率≠能量传递效率
用秸秆作饲料
粪便制作沼气
沼渣肥田
六、研究能量流动的实践意义
3. 研究生态系统的能量流动，还可以帮助人们合理地调整生态系统中 的能量流动关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。
特点
自然生态系统一定 为正金字塔
单位时间内，每一营养级 生物的有机物的总干重
每一营养级生物 个体的数目
一般为正金字塔,有时 会出现倒金字塔形
一般为正金字塔,有时 会出现倒金字塔形
象征意义 能量在流动过程中 总是逐级递减
一般生物量(现存生物有 机物的总干重)随食物链 中营养级的升高而减少
一般生物个体数目在 食物链中随营养级升 高而减少
生态系统的能量流动和物质循环.
食物链中每 一营养级生 物所含能量 的多少
每一营养级 生物个体的 数目
每一营养级 生物的总生 物量
(1)能量金字塔不会出现倒置现象。数量金字 塔在前一营养级的生物个体很大，而后一营 养级的生物个体很小时，会出现倒置现象。 如树林中，树、昆虫和食虫鸟个体数比例关系可形成如右 图所示的数量金字塔。
(2)在人工生态系统中因能量可人为补充，可能会使能量金字 塔呈现倒置状况。如人工鱼塘中生产者的能量未必比消费 者(鱼)多。天然生态系统则必须当能量状况表现为金字塔形 状时，方可维持生态系统的正常运转，从而维持生态系统 的稳定性。
养的人数将会
(增多、不变、减少)，理由
是
。
[课堂笔记] (1)玉米、鸡、牛、人之间的食物关系见答案。 (2)因人与鸡均食用玉米子粒，而牛食用玉米秸秆，且人还食 用鸡和牛，故人与鸡的种间关系为竞争和捕食，人与牛的种 间关系为捕食，而牛与鸡之间无竞争关系。 (3)该农场生态系统中的生产者为玉米，生产者(玉米)固定的 太阳能为流经生态系统的总能量。 (4)食物链越长，能量沿食物链流动时损耗越多，高营养级获 得的能量也就越少。改变用途的1/3玉米中的能量流入人体内 所经过的食物链延长，故人获得的总能量将减少。
[例1] (2009·全国卷Ⅰ)某种植玉米的农场，其收获的玉米
子粒既作为鸡的饲料，也作为人的粮食，玉米的秸秆则加
工成饲料喂牛，生产的牛和鸡供人食用。人、牛、鸡的粪
便经过沼气池发酵产生的沼气作为能源，沼渣、沼液作为
种植玉米的肥料。据此回答(不考虑空间因素)：
(1)请绘制由鸡、牛、玉米和人组成的食物网：
②由于能量流动是逐级递减的，能量流经每一营养 级时均有损耗，故食物链营养级环节越多，能量 损耗越大，欲减少能量损耗应缩短食物链。
人教(2019)生物选择性必修二(学案+练习)：生态系统的能量流动
人教(2019)生物选择性必修二(学案+练习)生态系统的能量流动1．概念：生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。
2．过程(1)能量流经生态系统的过程①流经生态系统的总能量：生产者固定的太阳能。
②能量流动渠道：食物链和食物网。
③能量传递形式：有机物中的化学能。
④能量散失途径：各种生物的呼吸作用(代谢过程)。
⑤能量散失形式：热能。
(2)能量流经第二营养级的过程①c代表初级消费者粪便中的能量。
②流入第二营养级(最高营养级除外)的能量的去向d：自身呼吸作用散失。
e：用于生长、发育和繁殖等生命活动的能量。
i：次级消费者摄入。
f：遗体、残骸。
3．能量流动的特点及意义(1)特点①单向流动：只能从一个营养级流向下一个营养级，不可逆转，也不能循环流动。
②逐级递减：两相邻营养级间的能量传递效率一般为10%～20%。
(2)生态金字塔①帮助人们将生物在时间、空间上进行合理配置，增大流入某个生态系统的总能量。
②帮助人们科学规划和设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用。
③帮助人们合理地调整生态系统中的能量流动关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。
1．生态系统中细菌同化的能量可流向生产者。
(×)2．流经生态系统的总能量是照射在生产者上的太阳能。
(×)3．一种蜣螂专以象粪为食，则该种蜣螂最多能获取大象所同化能量的20%。
(×) 4．能量金字塔和生物量金字塔可以出现倒置现象。
(×)1．能量流动的特点及原因(1)单向流动的原因①能量流动是沿食物链进行的，食物链中各营养级之间的捕食关系是长期自然选择的结果，是不可逆转的。
②各营养级通过呼吸作用所散失的热能不能被生物群落重复利用，因此能量无法循环流动。
(2)逐级递减的原因①各营养级生物都会因呼吸作用消耗大部分能量。
②各营养级的能量都会有一部分流入分解者，还有一部分未被下一营养级生物利用，一般来说，在输入到某一个营养级的能量中，只有10%～20%的能量能够流到下一个营养级。
能量流动的计算
生态系统中能量流动计算的几种题型能量流动的知识，是高中生物教材中为数不多的几个D 级知识点之一，由于一般情况下能量在两个相邻营养级之间的传递效率是10%~20%。
故在能量流动的相关问题中，若题干中未做具体说明，则一般认为能量传递的最低效率为10%，最高效率为20%。
所以，在已知较高营养级生物的能量求消耗较低营养级生物的能量时，若求“最多”值，则说明较低营养级生物的能量按“最低”效率传递，若求“最（至）少”值，则说明较低营养级生物的能量按“最高”效率传递。
反之，已知较低营养级生物的能量求传递给较高营养级生物的能量时，若求“最多”值，则说明较低营养级生物的能量按“最高”效率传递，若求“最少”值，则说明较低营养级生物的能量按“最低”效率传递。
这一关系可用下图来表示。
关于能量流动的计算问题，是一种重要的题型。
常见的计算题型大致可分为如下几种：1. 根据能量流动效率直接计算例1 某生态系统中初级消费者与次级消费者的总能量分别是W 1与W 2，当下列哪种情况发生时，最有可能使生态平衡遭到破坏（ ）A. 2110W W >B. 215W W >C. 2110W W <D. 215W W <例2 有5个营养级的一条食物链，若第五营养级的生物体重增加1kg ，理论上至少要消耗第一营养级的生物（ ）A. 25kgB. 125kgC. 625kgD. 3125kg2. 根据隐含的能量流动数量关系进行计算例3 在某生态系统中，已知1只2kg 的鹰要吃10kg 的小鸟，0.25kg 的小鸟要吃2kg 的昆虫，而100kg 的昆虫要吃1000kg 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，那么，这只鹰转化绿色植物的百分比应为（ ）A. 0.05%B. 0.5%C. 0.25%D. 0.025%3. 根据规定的能量流动效率计算例4 有一食物网如右图所示。
假如猫头鹰的食物2/5来自兔子，2/5来自老鼠，其余来自蛇，那么猫头鹰要增加20g 体重，最多消耗植物多少克？例5 在如右图2所示的食物网中，已知各营养级之间的能量转化效率为10%，若一种生物摄食两种上一营养级的生物时，两种被摄食的生物量相等，则丁每增加10千克生物量，需消耗生产者多少千克？例6. 已知某营养级生物同化的能量为1000kJ ，其中95%通过呼吸作用以热能的形式散失，则其下一营养级生物获得的能量最多为（ ）A. 200kJB. 40kJC. 50kJD. 10kJ4. 根据变化的能量流动效率计算例7 已知在如下图3所示的食物网中，C 生物同化的总能量为a ，其中A 生物直接供给C 生物的比例为x ，则按最低的能量传递效率计算，需要A 生物的总能量（y ）与x 的函数关系式为____________。
生态系统的能量流动计算
能量传递效率的计算：
（1）能量传递效率＝上一个营养级的同化量÷下一个营养级的同化量×100%
（2）同化量＝摄入量－粪尿量
每一营养级能量来源与去路分析：
①动物同化的能量=摄入量-粪便有机物中的能量，即摄入的食物只有部分被同化。
②流入一个营养级的能量是指被这个营养级的生物所同化的全部能量。
能量的来源与去路：
来源：a：生产者的能量主要来自太阳能；
B：其余各营养级的能量来自上一营养级所同化的能量。
去路：a：自身呼吸消耗、转化为其他形式的能量和热能；
b：流向下一营养级；
c；残体、粪便等被分解者分解；
d：未被利用：包括生物每年的积累量，也包括动植物残体以化石燃料形式被储存起来的能量。
生态系统能量流动计算题(全)
生态系统的能量流动1.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,那么,绿色植物到鹰的能量传递效率为〔 〕A. 0.05%B. 0.5%C. 0.25%D. 0.025%2.若某生态系统固定的总能量为24000kJ,则该生态系统的第四营养级生物最多能获得的能量是〔 〕A. 24kJB. 192kJC.96kJD. 960kJ3.在一条有5个营养级的食物链中,若第五营养级的生物体重增加1 kg,理论上至少要消耗第一营养级的生物量为〔 〕A. 25 kgB. 125 kgC. 625 kgD. 3125 kg4.由于"赤潮"的影响,一条4kg 重的杂食性海洋鱼死亡,假如该杂食性的食物有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20%计算,该杂食性鱼从出生到死亡,共需海洋植物 < >A.120kgB.160kgC.60kgD.100kg5.某生态系统中初级消费者和次级消费者的总能量分别是W 1和W 2,当下列哪种情况发生时,最有可能使生态平衡遭到破坏〔〕A. 2110W W >B. 215W W >C. 2110W W <D. 215W W <6.流经生态系统的总能量是指〔〕A.射进该生态系统的全部太阳能B.照到该生态系统内的所有植物叶面上的太阳能C.该生态系统全部生产者所固定的太阳能总量D.生产者传递给全部消费者的总能量7.有关生态系统中能量流动的叙述不正确的是〔〕A.生态系统中能量流动是从太阳的辐射能开始B.生态系统中流动的能量几乎全部来源于太阳能C.生态系统的能量流动是逐级减少和单向性的D.生态系统离开外界环境的能量供应就无法维持8.下列有关生态系统能量流动的叙述中,不正确的是〔〕A.能量流动是单向的,不可逆转的B.食物链越短,可供最高营养级利用的能量越多C.初级消费者越多,次级消费者获得的能量越少D.营养级越多,散失的能量越多9.大象是植食性动物,有一种蜣螂则专以象粪为食,设一头大象在某段时间内所同化的能量为107 kJ,则这部分能量中可流入蜣螂体内的约为〔〕A.几乎为0 kJB.106 kJC.2×106 kJD.3×106 kJ10.下列关于生态系统功能的叙述中,不正确的是〔〕A.能量只能由较低营养级流向较高营养级B.食物链中的营养级可以是无限的C.能量流动和物质循环可以长期地保持动态平衡D.生态系统中的能量最终以热能的形式散失到环境11.在由草→兔→狐组成的一条食物链中,兔经同化作用获得的能量,其去向不包括〔〕A.通过兔子细胞呼吸释放的能量B.通过兔子的粪便流人到分解者体内的能量C.通过狐狸的粪便流人到分解者体内的能量D.流人到狐体内的能量12.右图是某生态系统的食物网示意图,甲～庚代表不同的生物,箭头表示能量流动的方向和食物联系。
生态系统能量传递效率计算
生态系统能量传递效率计算
生态系统能量传递效率（Ecological efficiency）是指在生态系统中，有多少可消耗能量转化为下一阶段的生产力和生物量。
在自然界中，能量通常以化学能的形式通过食物链进行传递。
能量在生物体内通过代谢过程消耗并且释放，在环节间的失去也很常见。
因此生态系统能量传递效率计算公式如下：
能量传递效率= 当前级别生产力/ 上一级别的进食量
例如，当小草的生物量为1000克时，它被小夜蛾消耗，小夜蛾的生物量增加到100克，那么能量传递效率为：
能量传递效率= (小夜蛾的生物量增加/ 小草的生物量) * 100%
能量传递效率= (100 g / 1000 g) * 100% = 10%
这意味着小草的1000克只转移了10%的能量到小夜蛾的100克身上，而其余90%的能量则失去了。
同样，当小夜蛾被蝴蝶捕食并增加到1克时，能量传递效率将继续减少。
生态系统能量流动中的有关计算规律
例析生态系统能量流动中的有关计算规律生态系统中能量流动的计算是近几年高考的热点，学生常因缺乏系统总结和解法归纳而容易出错。
下面就相关题型的规律及解法分析总结如下：一、涉及一条食物链的能量流动计算1、计算能量传递效率例1.下表是对某水生生态系统营养级和能量流动情况的调查结果,表中A、B、C、D分别表示不同的营养级，E为分解者。
Pg表示生物同化作用固定能量的总量，Pn表示生物体贮存的能量（Pn=Pg-R），R表示生物呼吸消耗的能量。
单位：102千焦/M2/年分析回答：（1）能量流动是从A、B、C、D中的哪个营养级开始的，为什么（2）该生态系统中能量从第三营养级传递到第四营养级的效率是。
（3）从能量输入和输出角度看，该生态系统的总能量是否增加，为什么【解析】首先根据表格、题干分析，B营养级固定的能量最多，故B为生产者，又因为E为分解者，所以食物链为B→D→A→C，再根据公式②计算从第三营养级传递到第四营养级的效率是0.9/15.9=5.7%。
输入的总能量即为生产者固定的总能量Pg(生产者)＝870.7，输出的总能量＝所有生物呼吸消耗能量之和＝13.1+501.3+0.6+79.1+191.4=785.5；因为870.7＞785.5。
所以生态系统输入的总能量大于所有生物消耗能量之和。
【答案】(1) B B营养级含能量最多,B为生产者(2)5.7%。
(3)增加。
该生态系统输入的总能量大于所有生物消耗能量之和【规律】①生态系统的总能量=生产者固定的全部太阳能=第一营养级的同化量某一个营养级的同化量②能量传递效率=下一个营养级的同化量特别注意：必须是两个营养级的同化量作比。
2、已知各营养级的能量（或生物量），计算特定营养级间能量的传递效率例2.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，那么，绿色植物到鹰的能量传递效率为（）A. 0.05%B. 0.5%C. 0.25%D. 0.025% 【解析】根据题意，可根据食物链及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，即从绿色植物→昆虫→小鸟→鹰这一食物链中小鸟→鹰的传递效率为2/10=0.2，昆虫→小鸟的传递效率为0.25/2=0.125，绿色植物→昆虫的传递效率为100/1000=0.1，因此绿色植物到鹰的能量传递效率为0.1×0.125×0.2=0.0025，即0.25% 。
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知低营养级求高营养级 知高营养级求低营养级
获得(需要) 选最短食物链按×20% 选最长食物链按÷10%
能量最多 计算
计算
获得(需要) 选最长食物链按×10% 选最短食物链按÷20%
能量最少 计算
计算
.
1．下图是某草原生态系统中部分营养结构。请据图回答：
(1)若草固定的总能量为 6.8×109 kJ，食草昆虫和鼠同化的总 能量是 1.3×108 kJ，则人最多能获得的能量________kJ。
.
4．右图为一食物网。若要使丙体重增加 x，已知其食
用的动物性食物(乙)所占比例为 a，则至少需要的
生产者(甲)的量为 y，那么 x 与 y 的关系可表示为( )
A．y＝90ax＋10x
B．y＝25ax＋5x
C．y＝20ax＋5x
D．y＝10ax＋10x
解析：由题干中的“至少”可知，应该按最大传递效率 20%计
.
3．有一食物网如下图所示。如果能量传递效率为 10% ，各条食物
链传递到庚的能量相等，则庚增加 1 kJ 的能量，丙最少含多
少能量
()
A．550 kJ
B．500 kJ
解C．析4：00设kJ丙的能量为 x，D经．丙10→0 丁kJ→己→庚传递到庚的能量 为 0.5 kJ，则需要丙 0.5÷(10%)3＝500(kJ)，经丙→戊→庚传 递到庚的能量为 0.5 kJ，则需要丙 0.5÷(10%)2＝50(kJ)，即丙 最少含 500＋50＝550(kJ)的能量。
.
2.右图所示的食物网中，若人的体重增加 1 kg，最少消耗水藻________kg，最多 消耗水藻________kg。 解析：能量在相邻两个营养级间的传递效率是 10%～20%。 求最少消耗水藻时，选最短的食物链，如水藻→小鱼→人，传 递效率按 20%计算，设最少消耗水藻为 x，则 x×20%×20% ＝1 kg，x＝25 kg；求最多消耗水藻时，选最长的食物链，如 水藻→水蚤→虾→小鱼→大鱼→人，传递效率按 10%计算， 设最多消耗水藻为 y，则 y×10%×10%×10%×10%×10% ＝1 kg，y＝100 000 kg。 答案：25 100 000
答案：1.96
.
复习提问： １生态系统能量的源头和能量流动的渠道分别是 ２流经生态系统的总能量是 ３每个营养级（除最高营养级）同化能量 ４生态系统能量流动的特点 ５生态系统能量流动逐级递减的原因
.
能量传递效率＝下本一营营养养级级的的同同化化量量×100%
.
生态系统中能量传递效率的相关计算
.
1．能量传递效率的相关“最值”计算 (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 中消耗的越少。 具体计算方法如下：
食鱼类为食的小型肉食鱼类，能量传递效率按 20% 计算，
该杂食鱼从出生到死亡，共需海洋植物
()
A．28 kg
B．280 kg
C．16 kg
D．160 kg
解析：依题意构建食物网，如图所示。
.
从图中可看出，杂食海洋鱼的食物来自 3 条食物链，分别是 ①海洋植物→杂食海洋鱼，②海洋植物→草食鱼类→杂食海 洋鱼，③海洋植物→草食鱼类→小型肉食鱼类→杂食海洋 鱼。能量传递效率按 20%计算，由①得：4×(1/2)÷ 20%＝ 10(kg)； 由 ② 得 ： 4×(1/4)÷20%÷20% ＝ 25(kg)； 由 ③ 得 ： 4×(1/4)÷20%÷20%÷20%＝125(kg)。故共消耗海洋植物的 量为 10＋25＋125＝160(kg)。 答案：D
.
2．能量传递效率的有关“定值”计算 (1)已确定营养级间能量传递效率的，不能按“最值”法计 算，而需按具体数值计数。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%。 (2)如果是在食物网中，某一营养级同时从上一营养级多种 生物获得能量，且各途径所获得的生物量比例确定，则按照各 单独的食物链进行计算后合并。
算，a 表示动物性食物(乙)所占比例，则 1—a 表示直接从生产者
(甲)获得食物所占比例，故有(1－a)x÷20%＋ax÷20%÷20%＝y，
即 y＝20ax＋5x。
.
5．由于“赤潮”，一条 4 kg 的杂食海洋鱼死亡，假如此杂食
鱼的食物有 1/2 .
6．若人类获取植物性食物与动物性食物的比例是 1∶1，将此食物结构 改为 4∶1，能量流动效率按 10%计算，则调整后可供养的人口是前 者的________倍。 解析：若人类获取植物性食物与动物性食物的比例是 1∶1，如下 左图，共需植物性食物的相对值为 55；如果动物性食物与植物性 食物的比例是 1∶4，则共需植物性食物的相对值是 28(如下右图)。 前者对食物的消耗量是后者的 1.96 倍，这也就说明后者可供养的 人数是前者的 1.96 倍。