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食物链(网)中生物数量的变化及能量流动计算专题课件

花匠小妙招
2024-12-14 18:41

(共19张PPT)
食物链(网)中生物数量的变化
及能量流动的相关计算
聚焦
学习目标：
1.食物链(网)中生物数量的变化
2.营养级能量的输入与输出
3.能量流动的相关计算
丙→甲→乙→丁
一.食物网中种群数量的变化
1.单条食物链中种群数量变化的连锁分析
2.在一个复杂的食物网中应该视具体食物链而定。
1)以中间环节少的作为分析的依据，考虑的方向和顺序应该从高营养级依次到低营养级。
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变化时，一般不用考虑生产者的数量变化（当然也要视具体情况而定）。
3)处于高营养级的种群，其食物有多种来源时，若其中某一食物链中断，则该种群的数量不会发生较大的变化。
食物链食物网，生物变动好判断，首先你要有主见，环节少的先看见。
情况一：一级生物若减少，其他生物跟着跑；
情况二：如果天敌患了病，先增后减再稳定；
情况三：中间生物被捕杀，不同情况要分家。
归纳总结
3.同时占有两个营养级的种群数量变化的连锁分析
该类问题往往由于食物链中某一种群的数量变化，导致另一种群的营养级连锁性发生变化，因为在后面的学习中我们会知道，能量在食物链（网）中流动时只有10%－20%流到下一营养级且能量流动的环节越多损耗越多，所以该类连锁变化的规律是：
当a种群的数量变化导致b种群的营养级降低时，则b种群的数量将增加；若导致b种群的营养级升高时，则b种群的数量将减少。
【经典例题1】如图是温带草原生态系统食物网的一部分图解。据图分析，如果由于某种原因鼠突然死亡，蛇、猫头鹰和蟾蜍的数量将会如何变化？
解析：分析此类问题需要在生产者相对稳定的前提下，综合运用以下“三个效应”，并且只从理论上考虑平衡破坏后的被影响生物的第一时间数量变化，不可陷入平衡自我恢复中的长期调节的圈圈里。
其一，能量递减效应。在生态系统中，能量流动是单向并逐级递减的，营养级越高的生物获取的能量相对值就越少。因而，如果食物网中一种生物的消亡直接影响带来另一种生物的营养级整体上升，则受到影响的生物在短期内将会数量减少，反之则上升。
其二，就近调节效应。在食物网中，各营养级之间可以通过反馈调节机制进行自我调节，这种反馈调节通常存在第一效应和连续效应。第一效应只作用于与其有直接关系的营养级生物，产生最先，影响也最大；连续效应作用于与其有间接关系的营养级生物，关系越近，影响就越大。因而，如果食物网中一种生物的消亡，对与它关系越近的生物所产生的反馈调节影响自然就越大。在食物网中寻找就近调节关系须以目标生物（待回答生物）所在营养级为基点，按营养级由高到底方向寻找为宜。
其三，营养替补效应。食物网中的一种生物可以占居多条食物链和多个营养级，当某种生物的消亡所带来的营养损失可以被其他种生物所替补时，替补生物种类越多，对该种生物的影响就越小，而替补生物将会下降。同时，营养替补也会缓解与其具有相同功能的营养级生物的生存压力。
从以上三个分析原则可以看出，问题分析中弄清生物营养级存在状况是基本。
1. 问题分析
生物营养级状况分析：鼠仅占居一个第二营养级；蟾蜍占居第三、第四营养级各一个；蛇占居第三、第四、第五营养级各一个；猫头鹰占居三个第三营养级、一个第四营养级、两个第五营养级和一个第六营养级。
2、蛇为何减少
如果鼠如果突然消亡，对蛇来讲，会直接导致其仅有第三营养级的丧失，使得营养级整体提升，所以蛇的数量将会减少。
3、猫头鹰为何变化不大
对猫头鹰来说，鼠的突然消亡只造成其丧失三个第三营养级中的一个，营养级整体影响不大，且其丧失的营养可以由其占居的多各其他营养级来替补，所以其数量变化不大；同时，也正是由于猫头鹰和蛇有着直接的捕食和被捕食关系，蛇处于猫头鹰的营养替补位置，猫头鹰的数量维持将对蛇产生直接的反馈调节，结果加剧了蛇数量的减少。设想，倘若这里将鼠改为蛇突然消亡，猫头鹰占有的两种较高营养级（第五、六营养级）会丧失，猫头鹰营养级整体下降，其数量反而会有上升趋势。
4.蟾蜍为何也减少
在此我们不能像在一条单纯的食物链（草→食草昆虫→蟾蜍→蛇→猫头鹰）中那样认为：蛇是蟾蜍的天敌，蛇减少会带来蟾蜍的增多。因为蟾蜍和鼠没有直接影响关系，最近的关系是通过蛇，而这里蛇的数量减少是反馈调节第一效应的结果，不是外界因素干扰（如人为捕杀）所致的反馈调节的起因，生态系统内部已开始产生反馈调节的连续效应：蛇为了维持数量不减少，会大量捕食蟾蜍，这样使得蟾蜍的数量也会减少。换个角度来看，鼠的消亡使得蛇丧失了仅有的一个第三营养级，而蟾蜍正好处于蛇的营养替补位置，其数量也势必要下降。
【经典例题2】下图的南极生态系统中，包括______条食物链，_______生物属于三级消费者，_____生物占有两个营养级。假设大鱼全部死亡，则磷虾数目将______。
浮游植物
磷虾
小鱼
海豹
浮游动物
大鱼
企鹅
虎鲸
须鲸
依图分析，磷虾只占据一个营养级，位居第二营养级。若大鱼全部死亡，磷虾营养级不受影响，能量递减效应不对磷虾起作用；大鱼首先通过浮游动物反馈到须鲸与磷虾发生就近调节关系，其次是通过所在食物链中的虎鲸反馈到须鲸与磷虾发生就近调节关系，因此，搞清须鲸的变化是问题的关键。大鱼全部死亡时会带来两个营养替补效应，一是浮游动物的增多会带来须鲸对磷虾的捕食量的减少，二是虎鲸对须鲸（海豹）的捕食量增加会减小磷虾被须鲸捕食的压力。由此，磷虾的数量会增多。
营养级摄入量
营养级粪便量
营养级同化量
呼吸散失量
生长发育繁殖
(净同化量)
下一营养级
分解者分解
未被利用
二.营养级能量的输入与输出
【例题】如图表示能量流经该生态系统某一营养级的变化示意图，其中a～g表示能量值。若图中A表示某食物网中第二营养级所摄入的全部能量，则下列说法不正确的是(　　)
A．图中B表示同化的能量
B．图中C表示流入下一营养级的能量
C．图中D表示通过呼吸作用散失的能量
D．图中a值与c＋d＋e的值相同
【例题】大象是植食性动物，有一种蜣螂则专门以象粪为食，设大象在某段时间所同化的能量为107kJ，则这部分能量中流入蜣螂体内的约为（）
A.0kJ B.106kJ C.2×106kJ D.106～2×106kJ
【典例】为某一生态系统的能量金字塔，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ分别代表不同的营养级，E1、E2代表能量的形式。下列叙述正确的是( )
A.Ⅰ是初级消费者
B．Ⅳ为分解者
C．E1为太阳能，E2为热能
D．能量可在食物链中循环利用
三.能量传递效率的最值计算
1)正推型：知低营养级求高营养级（已知甲→求丁）
1.能量的“最值”计算方法：设食物链“甲→乙→丙→丁”
2)逆推型：知高营养级求低营养级（已知丁→求甲）
[例题]如果大鱼要增加1kg体重，那至少需要浮游植物的重量为：_______
最多需要浮游植物的重量为：_______
小鱼
大鱼
1kg
浮游植物
浮游动物
[例题]在右图的食物网中，如果C从B、F中获得的能量比为3∶1，C增重1kg，则最少需要消耗A多少kg？
2.在能量分配比例已知时---按比例分别计算，最后相加
沿食物链A→D→E→F→C逆推：1/4× 5 × 5 × 5 × 5＝625/4 kg
75/4 + 625/4 =175 kg
沿食物链A→B→C逆推：3/4 × 5 × 5＝75/4 kg
[变式1]如图食物网中，猫头鹰的食物有2/5来自兔，2/5来自鼠，1/5来自蛇，则猫头鹰的体重若增加20 g，至少需要消耗植物的重量为(　　)
A．600 g　　　　 B．900 g
C．1 600 g D．5 600 g
3.某营养级能量来源调整计算
【例题】当鹰的能量来自于兔的比例由1/2变为3/4后，鹰体重每增加1kg，需要的牧草减少______kg 。（能量传递效率按10%计算）
[变式1]某生态系统中存在如图所示的食物网，如将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，该生态系统能承载C的数量是原来的
A-1.375倍　B-1.875倍C-1.273倍D-0.575倍
[变式2]已知在如上图所示的食物网中，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_______。
即时演练
1.右图表示某生态系统食物网的图解，猫头鹰体重每增加1kg，至少消耗A约（）
A．100kg B．44.5kg
C．25kg D．15kg
C
2.根据图示的食物网，若黄雀的全部同化量来自两种动物，蝉和螳螂各占一半，则当绿色植物增加G千克时，黄雀增加体重最多是(　　)
A．G/75千克　　　B．3G/125千克
C．6G/125千克 D．G/550千克
3.在如下图所示的食物网中，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？
戊
丙
丁
庚
己
甲
乙
【典例】有一食物网如图所示，设E种群干物质量为5.8×109kJ，B种群干物质量1.3×108kJ，
则A种群干物质量的值至少是_________。
4.能量传递效率的计算
【典例】下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103kJ/m2·y）。试回答下列有关问题：

(1)植食动物用于自身生长、发育、繁殖的能量是____kJ/m2·y。
(2)该生态系统中生产者固定的总能量是_____kJ/m2·y。
(3)第一营养级到第二营养级传递的效率为______，能量从该生态系统的第二营养级到第三营养级传递的效率为______。
【典例】下图表示某生态系统的能量锥体图，Ｐ为生产者，Ｑ1为初级消费者，Ｑ2为次级消费者。Ｂ图是将Ａ图中的各营养级所含有的生物进行分类剖析，图中a、a1、a2表示上一年留下来的能量（假设它不被下一营养级利用），e、e1、e2表示呼吸消耗量。据图回答。
(1)如设种群Ｑ1、Ｑ2的个体数为Ｎ1、Ｎ2，平均每个个体所占的能量为Ｗ1、Ｗ2,那么,Ｎ1、Ｗ1与Ｎ2、Ｗ2之间的关系是　。
(2)每年流入该生态系统的总能量是　(用Ｂ图中的英文字母表示)。
(3)Ｂ图中的b1和d1表示　　　　　　　。
(4)若Ｐ和Ｑ1同化作用固定能量的总量分别为480J/（cm2．a）和72 J/（cm2．a），生物体内贮存的能量分别为200J/（cm2．a）和24J/（cm2．a）。那么，能量从Ｐ传递到Ｑ1的效率为　　　。
(5)若已知该生态系统受到的太阳辐射为118872万千焦，但其中118722万千焦的能量未被利用，且b+d为20万千焦．请回答：Q1同化的能量最多为___，若b1与 d1均为6万千焦，e1为15万千焦，则Q1、Q2能量传递效率为____．

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