2018屆高考生物一輪復(fù)習(xí) 補(bǔ)上一課6 能量流動(dòng)分流模型解讀及相關(guān)計(jì)算學(xué)案

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1、 補(bǔ)上一課6 能量流動(dòng)分流模型解讀及相關(guān)計(jì)算 高考常考，重點(diǎn)強(qiáng)化，思維建模，跨越障礙，全取高考拉分題 第一步?構(gòu)建能量流動(dòng)模型，理清思路，明確去路 1.能量流經(jīng)不同營(yíng)養(yǎng)級(jí)示意圖 2.構(gòu)建能量流動(dòng)模型(表示方法) 方法一： 說明：兩個(gè)去向：同化量(b)＝呼吸作用消耗量(d)＋用于生長(zhǎng)發(fā)育和繁殖的能量(e)；攝入量(a)＝同化量(b)＋糞便量(c) 方法二： 說明：三個(gè)去向：同化量＝呼吸作用消耗量＋分解者分解量＋下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的同化量 方法三： 說明：四個(gè)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)＋下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的同

2、化量(D) 第二步?透析典例，思維建模，規(guī)范解題流程，把握解題技巧 【典例】 如圖是生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)圖解，N1～N6表示能量數(shù)值。請(qǐng)回答下列有關(guān)問題。 (1)流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的總能量為________(用N1～N6中的字母表示)。 (2)由初級(jí)消費(fèi)者傳遞給蜣螂的能量為________。 (3)圖中N3表示________________________________________。 (4)能量由生產(chǎn)者傳遞給初級(jí)消費(fèi)者的傳遞效率為________________。(用N1～N6中的字母表示)。 (5)生態(tài)系統(tǒng)具有自我調(diào)節(jié)能力的基礎(chǔ)是________。若要提高生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力

3、穩(wěn)定性，一般可采取的措施為___________________。 審題指導(dǎo) 答案　(1)N2　(2)0　(3)生產(chǎn)者用于生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖的能量　(4)N5/N2×100%　(5)負(fù)反饋調(diào)節(jié)　增加各營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物種類 (1)最高營(yíng)養(yǎng)級(jí)能量去路只有3個(gè)方面，少了“傳遞給下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)”這一去路。 (2)分解者分解作用的實(shí)質(zhì)仍然是呼吸作用。 (3)流經(jīng)各營(yíng)養(yǎng)級(jí)的總能量：對(duì)生產(chǎn)者而言強(qiáng)調(diào)關(guān)鍵詞“固定”而不能說“照射”，對(duì)各級(jí)消費(fèi)者而言強(qiáng)調(diào)關(guān)鍵詞“同化”而不能說“攝入”。 第三步?對(duì)點(diǎn)強(qiáng)化，熟能生巧、力求思維變通 1.(2017·遼寧沈陽聯(lián)考)下圖表示能量流經(jīng)某生態(tài)系統(tǒng)第二

4、營(yíng)養(yǎng)級(jí)示意圖[單位J/(cm2·a)]，據(jù)圖分析，有關(guān)說法正確的是(　　) A.該生態(tài)系統(tǒng)第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化的能量至少為400 B.第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)用于生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖的能量是100 C.能量由第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)到第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)的傳遞效率是20% D.該生態(tài)系統(tǒng)第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化的能量是15 解析　題圖為能量流經(jīng)某生態(tài)系統(tǒng)第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)的示意圖，其中A表示該營(yíng)養(yǎng)級(jí)攝入的能量，B表示該營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化的能量，C表示該營(yíng)養(yǎng)級(jí)用于生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖的能量，D表示呼吸作用中以熱能的形式散失的能量，E表示分解者利用的能量，B錯(cuò)誤；題圖僅表示能量流經(jīng)第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)的過程，并不能得出第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)的同化量，因此無法計(jì)算由第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)到第三營(yíng)

5、養(yǎng)級(jí)的能量傳遞效率，C錯(cuò)誤；由題圖可知次級(jí)消費(fèi)者攝入的能量為15，而并非第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化的能量，D錯(cuò)誤。 答案　A 2.(2017·四川成都外國(guó)語學(xué)校期末)如圖為草原生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)圖解模型，A、B、C分別表示流入各營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物的能量，D、E、F分別表示各營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物用于生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖的能量，G、H、I分別表示草、兔子、狼呼吸作用消耗的能量，J、K、L分別表示流入分解者的能量。下列說法中，正確的是(　　) A.圖中A＝D，B＝E，C＝F B.K中能量包括兔子尸體及狼糞便中的能量 C.食物鏈中能量最少的是分解者所處的營(yíng)養(yǎng)級(jí) D.第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)與第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)間的能量傳遞效率是F/D 解析

6、　由圖可知，A＝G＋D；B＝E＋H；C＝F＋I(xiàn)，A錯(cuò)誤；狼的糞便中的能量未被狼吸收，即不屬于C中的能量，故兔流入分解者的能量包括兔子尸體及狼糞便中的能量，B正確；分解者不屬于食物鏈中的營(yíng)養(yǎng)級(jí)，C錯(cuò)誤；第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)與第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)間的能量傳遞效率是B/A，D錯(cuò)誤。 答案　B 第一步?把握方法精髓，找準(zhǔn)解題切入點(diǎn) 1.食物鏈中能量的“最值”計(jì)算 設(shè)食物鏈A→B→C→D，分情況討論(如下表)： (1)能量傳遞效率未知時(shí)(按20%即1/5、10%即1/10計(jì)算) 已知 問題 思路求解 由D“逆推”A(D凈增重M)用“除法” 至少需要A的量Y ＝Y(jié) 最多需要A的量Y ＝Y(jié) 由A

7、“順推”D (A凈增重N) 用“乘法” D最多增重的量Y N(1/5)3＝Y(jié) D至少增重的量Y N(1/10)3＝Y(jié) (2)已確定營(yíng)養(yǎng)級(jí)間能量傳遞效率的，不能按“最值”法計(jì)算。例如，能量傳遞效率分別為a%、b%、c%，若A的能量為M，則D獲得的能量為M×a%×b%×c%。 2.在食物網(wǎng)中分析 在解決有關(guān)能量傳遞的計(jì)算問題時(shí)，需要確定相關(guān)的食物鏈，能量傳遞效率約為10%～20%，一般從兩個(gè)方面考慮： 3.利用“拼圖法”巧解能量流動(dòng) (1)輸入第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量(W1)即生產(chǎn)者的同化量被分為兩部分：一部分在生產(chǎn)者的呼吸作用中以熱能的形式散失(A1)，一部分則用于生產(chǎn)者的生

8、長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖。而后一部分能量中包括現(xiàn)存的植物體B1、流向分解者的C1、流向下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的D1。 (2)第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)向第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量傳遞效率＝(D1/W1)×100%，第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)向第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量傳遞效率＝(D2/D1)×100%。 在具體計(jì)算時(shí)務(wù)必先澄清分流比例，求解中應(yīng)“順推(用乘法)”還是“逆推(用除法)”，以為例。 ①若已知“植物同化量”(A)，并告知其“傳向動(dòng)物與直接傳向人比例由1∶1調(diào)整為1∶2”，求解人最多增重變化(M)，計(jì)算時(shí)宜“順推(用乘法)” 調(diào)整前：A··＋A··()2＝M1 調(diào)整后：A··＋A··()2＝M2 ②若已知“人同化量(M)”并告知人的食物來

9、源“素食、肉食由1∶1調(diào)整為2∶1”，求解最少需要植物量(A)，計(jì)算時(shí)應(yīng)“逆推(用除法)” 調(diào)整前：＋＝A1 調(diào)整后：＋＝A2 第二步?研析典例，突破方法，舉一反三 【典例】 (1)若人類獲取植物性食物與動(dòng)物性食物的比例是1∶1，將此食物結(jié)構(gòu)改為4∶1，能量流動(dòng)效率按10%計(jì)算，則調(diào)整后可供養(yǎng)的人口是前者的________倍。 (2)若植物向動(dòng)物及向人提供的能量比例由1∶1調(diào)整為1∶4，能量流動(dòng)效率按10%計(jì)算，則調(diào)整后供養(yǎng)的人口是前者的________倍。 審題指導(dǎo) 解析　(1)若人類獲取植物性食物與動(dòng)物性食物的比例是1∶1，如下左圖，共需植物性食物的相對(duì)值為55；如果動(dòng)物

10、性食物與植物性食物的比例是1∶4，則共需植物性食物的相對(duì)值是28(如下右圖)。前者對(duì)食物的消耗量是后者的1.96倍，這也就說明后者可供養(yǎng)的人數(shù)是前者的1.96倍。 (2)設(shè)植物能量為M，則調(diào)整前，人所得能量為：M××10%＋M××(10%)2＝＋＝，調(diào)整后人所得能量為M××10%＋M××(10%)2＝＋＝，則調(diào)整后∶調(diào)整前為/≈1.49，即調(diào)整后供養(yǎng)的人口是調(diào)整前的1.49倍。 答案　(1)1.96　(2)1.49 第三步?對(duì)點(diǎn)強(qiáng)化，思維建模，成就高考 1.(2018·湖南演練)生態(tài)學(xué)家林德曼對(duì)一個(gè)天然湖泊——賽達(dá)伯格湖的能量流動(dòng)進(jìn)行了定量分析，得出了如圖所示的數(shù)據(jù)。據(jù)圖分析，錯(cuò)誤

11、的是(　　) Cedar Box湖能量流動(dòng)的定量分析(Lindeman，1942) GP為總初級(jí)生產(chǎn)量；H為草食動(dòng)物；C為肉食動(dòng)物；R為呼吸/[J(cm2·a)－1] A.流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量是指生產(chǎn)者固定的太陽能，流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的總能量是464.6 [J(cm2·a)－1] B.能量從第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)到第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)的傳遞效率約為13.52%，能量從第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)到第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)的傳遞效率約為20.06% C.圖中未利用的能量是指未被自身呼吸作用消耗，也未被下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)和分解者利用的能量 D.流入該生態(tài)系統(tǒng)的總能量與流出該生態(tài)系統(tǒng)的總能量相等 解析　流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量是指生產(chǎn)者固定的太陽能，

12、為464.6 J/(cm2·a)，A正確；能量在第一、二營(yíng)養(yǎng)級(jí)間的傳遞效率＝62.8÷464.6×100%＝13.52%，第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)到第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)傳遞效率＝12.6÷62.8×100%＝20.06%，B正確；“未利用”就是指同化量中除去自身呼吸消耗、分解者和下一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物利用之外剩余的能量，C正確；該生態(tài)系統(tǒng)有部分能量未被利用，儲(chǔ)存在該生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)，故流入該生態(tài)系統(tǒng)的總能量大于流出該生態(tài)系統(tǒng)的總能量，D錯(cuò)誤。 答案　D 2.(2018·湖北黃岡一模)若某草原生態(tài)系統(tǒng)只存在下面的食物關(guān)系，嘗試完成問題。 (1)假如貓頭鷹的食物有來自兔，來自鼠，來自蛇，那么，貓頭鷹若要增加20 g體重，最

13、少需要消耗的植物為________。 (2)假如植物有被兔所食，有被鼠所食；鼠有直接被貓頭鷹捕食，有被蛇捕食后流入貓頭鷹體內(nèi)。那么，貓頭鷹若要增加20 g體重，最少需要消耗的植物為________。(精確到個(gè)位數(shù)) 解析　(1)在生態(tài)系統(tǒng)中，能量傳遞效率為20%時(shí)，能量在流動(dòng)過程中損失最小，可消耗最少的植物，為最高營(yíng)養(yǎng)級(jí)提供最多的能量。因此，若計(jì)算使貓頭鷹增加20 g體重至少消耗的植物質(zhì)量，則能量按20%傳遞。設(shè)貓頭鷹從不同食物鏈消耗的植物分別為a、b、c，可寫出： 解析　(1)在生態(tài)系統(tǒng)中，能量傳遞效率為20%時(shí)，能量在流動(dòng)過程中損失最小，可消耗最少的植物，為最高營(yíng)養(yǎng)級(jí)提供最多的能量。

14、因此，若計(jì)算使貓頭鷹增加20 g體重至少消耗的植物質(zhì)量，則能量按20%傳遞。設(shè)貓頭鷹從不同食物鏈消耗的植物分別為a、b、c，可寫出： 列方程式得：a×20%×20%＝20×2/5，b×20%×20%＝20×2/5，c×20%×20%×20%＝20×1/5。 解得：a＝200(g)、b＝200(g)、c＝500(g)，a＋b＋c＝900(g)。 (2)設(shè)貓頭鷹從三條食物鏈中獲得的能量依次為e、f、g，植物固定的總能量為h。根據(jù)題意，可繪圖如下： 列方程式得：2h/5×20%×20%＝e，(3/5)×(2/3)h×20%×20%＝f，(3/5)×(1/3)h×20%×20%×20%

15、＝g，e＋f＋g＝20 g。解得：h≈595(g)。 答案　(1)900 g　(2)595 g 3.某地區(qū)年降雨量豐富，一棄耕農(nóng)田的食物鏈之一是“甲→乙→丙”，生態(tài)學(xué)家對(duì)該生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展以及該食物鏈的能量流動(dòng)進(jìn)行了研究，結(jié)果如下表，單位為×103[J(hm2·a)－1]，回答下列問題： 甲 乙 丙 固定的能量 攝入量 同化量 呼吸量 攝入量 同化量 呼吸量 24 500 105 75 71.5 8.44 6 4.38 (1)從生態(tài)系統(tǒng)的成分看，食物鏈中甲是________，流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的能量是________×103 [J·(hm2·a)－1]。 (

16、2)在食物鏈“甲→乙→丙”中，能量從乙到丙的傳遞效率是________，從乙流向分解者的能量包括乙的遺體、分泌物中的能量和________糞便中的能量。 (3)有人發(fā)現(xiàn)表中乙或丙的同化量與呼吸量之和不等于攝入量，請(qǐng)你分析該現(xiàn)象出現(xiàn)的原因：______________________________________。 (4)調(diào)查發(fā)現(xiàn)在該棄耕農(nóng)田演替過程中物種豐富度逐漸________，抵抗外界干擾的能力________。 解析　(1)食物鏈的起點(diǎn)是生產(chǎn)者，因此甲是生產(chǎn)者，流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的能量是生產(chǎn)者所固定的太陽能，由表中數(shù)據(jù)分析可知生產(chǎn)者固定的太陽能應(yīng)是 24 500×103 [J·(hm2·a)－1]。(2)能量傳遞效率是相鄰營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化量之比，由數(shù)據(jù)分析可知能量從乙到丙的傳遞效率應(yīng)是6/75×100%＝8%，某營(yíng)養(yǎng)級(jí)糞便中的能量是上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化的能量，所以乙流向分解者的能量還包括丙糞便中的能量。 (3)攝入量等于同化量加上糞便中能量，而呼吸量是同化量的一部分。(4)在棄耕農(nóng)田演替過程中物種豐富度逐漸增加，生態(tài)系統(tǒng)抵抗力穩(wěn)定性增強(qiáng)。 答案　(1)生產(chǎn)者　24 500　(2)8%　丙　(3)攝入量等于同化量加上糞便中能量，而呼吸量是同化量中的一部分　(4)增加　增強(qiáng) 9