黑龍江省海林市高中生物 第五章 生態(tài)系統(tǒng)及其穩(wěn)定性 第二節(jié)　生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)導(dǎo)學(xué)案 新人教版必修3

第2節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)【課標(biāo)點(diǎn)擊】1、 分析生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)的過(guò)程與特點(diǎn)。2、 概述研究能量流動(dòng)的意義。3、 嘗試調(diào)查農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)情況。學(xué)習(xí)重、難點(diǎn)：生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的過(guò)程與特點(diǎn)【導(dǎo)入設(shè)計(jì)】教師：假設(shè)你像魯濱遜那樣流落在不毛的荒島上，只有15Kg玉米和一只母雞可以食用，那么使自己活的最長(zhǎng)的辦法是：1.先吃雞，然后吃玉米2.先吃玉米，同時(shí)用部分玉米喂雞，吃雞生產(chǎn)的蛋，最后再吃雞學(xué)生：每組學(xué)生各選一名代表，做出選擇。（絕大部分學(xué)生選擇的是2）教師：真理往往掌握在少數(shù)人手里。我們共同來(lái)看看魯濱遜的選擇是先吃雞，后吃玉米。教師：母雞可能就提出抗議了，為什么先吃我，對(duì)于母雞的抗議，我們是可以理解的。我們必須給母雞一個(gè)合理的解釋?zhuān)鸽u的不滿(mǎn)情緒，這就得用到我們這節(jié)課的內(nèi)容“生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)”【自主探究】知識(shí)點(diǎn)觀察與思考?xì)w納與結(jié)論能量流動(dòng)的概念研究能量流動(dòng)的方法觀察93 能量流動(dòng)的分析圖解生態(tài)系統(tǒng)中能量的 、 、 和 的過(guò)程，稱(chēng)為生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)。研究生態(tài)系統(tǒng)中能量的流動(dòng)一般在 水平上 。一、 能量流動(dòng)的過(guò)程1、 能量的來(lái)源2、 能量的輸入3、 能量的傳遞思考：植物通過(guò)光合作用制造的有機(jī)物中儲(chǔ)存的能量是從哪里來(lái)的？思考：一片農(nóng)田中，在農(nóng)作物的生長(zhǎng)期內(nèi)是否能將照射到這片農(nóng)田上的所有光能 全部?jī)?chǔ)存？1、 觀察94生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)示意圖2、 思考：每一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)獲得的能量有哪幾條去路？生態(tài)系統(tǒng)中能量的傳遞是沿_ _渠道進(jìn)行的生態(tài)系統(tǒng)所需的能量來(lái)自于 _1、綠色植物通過(guò) 作用將_ 能轉(zhuǎn)化為 能，使太陽(yáng)能輸入到生態(tài)系統(tǒng)中。2、生產(chǎn)者所固定的 的總量，就是這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)所獲得的能量。3、一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物所獲得的能量，（1） 一部分通過(guò)_ 作用釋放后，一方面用于自身的 、 和 等生命活動(dòng)，一方面以_ 形式散失；（2） 一部分被_ 攝入；（3） 一部分則被 分解利用。二、能量流動(dòng)的特點(diǎn)1、 能量流動(dòng)的特點(diǎn)1、 觀察94圖5-7，思考：為什么箭頭由粗變細(xì)，方框的面積由大變小？1、 生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)的特點(diǎn)是 ， 2、 能量金字塔2、 將95圖5-8中所列數(shù)據(jù)歸類(lèi)整理并計(jì)算:流入流出出入比生產(chǎn)者464.662.8植食性動(dòng)物62.812.6肉食性動(dòng)物12.6-3、觀察96能量金字塔中各營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物數(shù)量的多少。2、 能量在相鄰的兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)間的傳遞效率大約是 。3、 能量金字塔的含義是：在一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中，營(yíng)養(yǎng)級(jí)越多，在 就越多。4、 生態(tài)系統(tǒng)中，食物鏈一般不超過(guò) 個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)。三、研究能量流動(dòng)的實(shí)踐意義觀察“?；~(yú)塘”的能量流動(dòng)圖解蠶桑 稻 魚(yú) 豬1、 研究生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)，可以幫助人們 人工生態(tài)系統(tǒng)，使能量得到最有效的利用。2、 可以幫助人們合理的調(diào)整 ，使能量持續(xù)高效的流向 ?！窘滩木v】一、生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)1.對(duì)能量流動(dòng)過(guò)程的分析起點(diǎn)生產(chǎn)者源頭太陽(yáng)能能量輸入相關(guān)生理過(guò)程光合作用、化能合成作用總能量生產(chǎn)者固定的太陽(yáng)能總量能量的傳遞傳遞形式：有機(jī)物傳遞渠道：沿食物鏈和食物網(wǎng)能量的散失相關(guān)生理過(guò)程細(xì)胞呼吸形式熱能能量流動(dòng)特點(diǎn)逐級(jí)遞減；單向流動(dòng)能量傳遞效率10%20%2.初級(jí)消費(fèi)者中能量的來(lái)源及去向分析：消費(fèi)者攝入能量（a）=消費(fèi)者同化能量（b）+糞便中能量（c）。動(dòng)物糞便中的能量沒(méi)有被該營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物所同化，屬于上一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量。 消費(fèi)者同化的能量（b）=呼吸消耗（d）+生長(zhǎng)發(fā)育、繁殖的能量（e） 消費(fèi)者同化能量若為兩部分之和，則為b=d+e；若為四部分之和，則為b=d+f+i+j。3.能量傳遞效率的計(jì)算 （1） （2）設(shè)食物鏈為ABCD ，傳遞效率為10%20%。已知A營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量為N，則D營(yíng)養(yǎng)級(jí)獲得的最多能量=N×（20%）3；最少能量=N×（10%）3；已知D營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量M，則至少需要A營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量=M÷（20%）3；最多需要A營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量= M÷（10%）3。 （3）同一食物鏈中能量傳遞效率不完全相同：設(shè)在食物鏈ABCD中，能量傳遞效率分別為a%、b%、c%，若A營(yíng)養(yǎng)級(jí)凈增重N，則D營(yíng)養(yǎng)級(jí)增重為N×a%×b%×c%。生態(tài)系統(tǒng)中的“金字塔”不同的金字塔能形象地說(shuō)明營(yíng)養(yǎng)級(jí)與能量、數(shù)量、生物量之間的關(guān)系，是定量研究生態(tài)系統(tǒng)的直觀體現(xiàn)。能量金字塔數(shù)量金字塔生物量金字塔含義各營(yíng)養(yǎng)級(jí)固定的總能量每一營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物個(gè)體的數(shù)量每一營(yíng)養(yǎng)級(jí)現(xiàn)存生物的總質(zhì)量形狀  特點(diǎn)呈正金字塔形一般呈正金字塔形一般呈正金字塔形分析能量流動(dòng)的過(guò)程中總是有能量的耗散一株大樹(shù)上,鳥(niǎo)、蟲(chóng)、樹(shù)的數(shù)量金字塔的塔形會(huì)發(fā)生倒置 浮游植物的個(gè)體小,壽命短，又不斷被浮游動(dòng)物吃掉，所以某一時(shí)間浮游植物的生物量（用質(zhì)量來(lái)表示）可能低于浮游動(dòng)物的生物量【例題精析】例1如圖為生態(tài)系統(tǒng)中食物鏈所反映出的能量流動(dòng)情況，圖中箭頭符號(hào)為能量的流動(dòng)方向，單位為kJm2年。下列說(shuō)法正確的是 ( ） 在入射的太陽(yáng)能中生產(chǎn)者只利用了其中的1左右 分解者可利用來(lái)自各營(yíng)養(yǎng)級(jí)轉(zhuǎn)移到(A)的所有能量 消費(fèi)者營(yíng)養(yǎng)級(jí)別越高，可利用的總能量越多 當(dāng)人們把生產(chǎn)者當(dāng)作食物時(shí)，比起其他營(yíng)養(yǎng)級(jí)可獲得更多的能量 A. B. C D.【解析】生產(chǎn)者利用入射太陽(yáng)能的比例為16000/1500000×100%1。轉(zhuǎn)移到A中所有能量中，各營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物呼吸消耗的部分不能再被分解者分解利用，另外也可能有部分形成化石燃料等而未被分解利用，故錯(cuò)誤。能量流動(dòng)是逐級(jí)遞減的，消費(fèi)者營(yíng)養(yǎng)級(jí)越高，可利用的總能量越少，故也錯(cuò)誤。當(dāng)人們把生產(chǎn)者當(dāng)作食物時(shí)，食物鏈縮短，能量散失減少，可比其他途徑獲得更多的能量，故正確。答案：B例2下圖是某湖泊生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的定量分析圖解。圖中A、B、C代表3個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)，數(shù)字均為實(shí)際測(cè)得的能量值，單位為106kJ。請(qǐng)據(jù)圖回答：(1)請(qǐng)將流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的總能量填寫(xiě)在圖中的方框內(nèi)，這部分能量是所固定的太陽(yáng)能。(2)能量從第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)到第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)的轉(zhuǎn)化效率為，從第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)到第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)的轉(zhuǎn)化效率為。(3)次級(jí)消費(fèi)者通過(guò)異化作用消耗的能量占其同化作用所得到能量的百分比是。(4)由圖可知，下個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)不能得到上個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的全部能量。原因有：各營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物內(nèi)的大量能量被；上個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的部分能量；還有少數(shù)能量被利用?！窘馕觥可鷳B(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)的渠道是食物鏈(網(wǎng))，具體就是從低營(yíng)養(yǎng)級(jí)流向高營(yíng)養(yǎng)級(jí)。 流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的總能量是指生產(chǎn)者所固定的太陽(yáng)能總量，它的去向有4個(gè)方面：被下一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物同化、自身呼吸消耗、被分解者利用以及未利用部分。這樣，本題中的A=15+51.5+3.0+41.5=111。關(guān)于轉(zhuǎn)化效率，是指一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)流向下一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量占總能量的百分比。由于各營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物內(nèi)的大量能量被呼吸作用消耗掉；同時(shí)，上一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的部分能量并未被下一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)利用，還有少數(shù)能量被分解者利用。所以，下一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)不能得到上一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的全部能量?！敬鸢浮?(1)A為111生產(chǎn)者 (2)135 20 (3)60 (4)呼吸作用消耗 未被下個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)利用 分解者例3下圖是某生態(tài)系統(tǒng)的食物網(wǎng)簡(jiǎn)圖，圖中甲庚代表各種不同的生物，已知各營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間的能量轉(zhuǎn)化效率均為10，若一種生物攝食兩種生物，且它們被攝食的生物量相等，則丁每增加10千克生物量，需消耗生產(chǎn)者千克?！痉治觥扛鶕?jù)題中信息分析，戊是生產(chǎn)者，丁可通過(guò)三條食物鏈獲得能量，三條食物鏈以及能量計(jì)算如下：戊庚丁中消耗戊為：10×12×10×10。500(千克)； 戊甲丁中消耗戊為：l0×12 X 10×12×10=250(千克)；戊已甲丁中消耗戊為：10×12×10×12×10×10=2500(千克)。則共消耗戊為：十+=500+250+2500=3250(千克)?！敬鸢浮?250【達(dá)標(biāo)訓(xùn)練】1流經(jīng)某一生態(tài)系統(tǒng)的總能量是指 （ ）A進(jìn)入這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的全部太陽(yáng)能 B這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)者所固定的全部太陽(yáng)能C照射到這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)所有植物體上的太陽(yáng)能D這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)者傳遞給初級(jí)消費(fèi)者的全部太陽(yáng)能2初級(jí)消費(fèi)者體內(nèi)的能量去向不包括（ ）A部分被分解者利用B部分被第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)攝取C部分用于自身的生命活動(dòng)D部分以熱能形式散失3下表為一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中甲、乙、丙、丁四個(gè)種群所含能量種群甲乙丙丁能量（kJ）2.8×1091.3×1089.1×1072.9×106下面符合這四個(gè)種群所構(gòu)成的營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)的是 （ ）A甲乙丙丁B甲丙乙丁 乙 乙C甲 丙D甲 丁 丁 丙4以下關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的敘述中不正確的是 （ ）A能量流動(dòng)是單向的、不循環(huán)的B食物鏈越短，可供最高級(jí)消費(fèi)者獲得的能量越多C初級(jí)消費(fèi)者越多，次級(jí)消費(fèi)者獲得的能量越少D營(yíng)養(yǎng)級(jí)越多，散失的能量越多5在“青草食草昆蟲(chóng)蜘蛛食蟲(chóng)鳥(niǎo)貓頭鷹”的這條食物鏈中，占生態(tài)系統(tǒng)總能量比例最多的和最少的生物依次是 （ ）A貓頭鷹和食蟲(chóng)昆蟲(chóng) B青草和貓頭鷹C食草昆蟲(chóng)和貓頭鷹 D食草昆蟲(chóng)和青草如圖表示A、B兩個(gè)特定生態(tài)系統(tǒng)的能量金字塔。有關(guān)解釋正確的是( ) 一個(gè)吃玉米的人所獲得的能量一定比一個(gè)吃牛肉的人獲得的能量多能量沿食物鏈單向流動(dòng)，傳遞效率隨營(yíng)養(yǎng)級(jí)的升高而逐級(jí)遞減若A和B中玉米的數(shù)量相同，A能養(yǎng)活10 000人，則B至少能養(yǎng)活500人若土壤中含相同濃度的難降解污染物，則A中的人比B中的人體內(nèi)污染物濃度低生態(tài)系統(tǒng)中玉米、牛和人三種群不一定符合能量金字塔A. B.C. D.7. 下圖為某生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)簡(jiǎn)圖，下列敘述錯(cuò)誤的是 （ ） A.甲是生產(chǎn)者，乙是消費(fèi)者B.該生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)開(kāi)放的系統(tǒng)C.能量通過(guò)光合作用固定并進(jìn)入系統(tǒng)，可以熱能形式輸出D.甲、乙和分解者所貯存的能量之和是輸入該生態(tài)系統(tǒng)的總能量8. 某同學(xué)繪制了如圖所示的能量流動(dòng)圖解(其中W1為生產(chǎn)者固定的太陽(yáng)能，方框大小表示所含能量多少)，下列敘述中不正確的是 （ ）A生產(chǎn)者固定的總能量可表示為(A1B1C1A2B2C2D2)B.由第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)到第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量傳遞效率為D2/D1C流入初級(jí)消費(fèi)者的能量為(A2B2C2D2)D圖解表明能量流動(dòng)的特點(diǎn)是單向流動(dòng)、逐級(jí)遞減9. 下圖只表示了某生態(tài)系統(tǒng)的“能量流動(dòng)”圖解，請(qǐng)據(jù)圖回答下列問(wèn)題：（用序號(hào)、數(shù)字或字母回答）（1）如果該生態(tài)系統(tǒng)受到DDT（一種有機(jī)磷農(nóng)藥）污染，體內(nèi)DDT含量最高的生物是 。（2）初級(jí)消費(fèi)者通過(guò)呼吸作用分解一部分有機(jī)物，釋放的能量是 。（3）若B的攝入量為100%，其糞便量為36%，呼吸量為48%，則B的同化量為 。（4）若有一種昆蟲(chóng)專(zhuān)以B的糞便為食，設(shè)B在某段時(shí)間內(nèi)所同化的能量為107 kJ，則這部分能量中可流入昆蟲(chóng)體內(nèi)的大約為_(kāi)。A.106 kJ B.0 kJ C.2×106 kJ D.1062×106 kJ（5）食草動(dòng)物排出的糞便中仍含有部分能量，這一部分能量流入分解者體內(nèi)的過(guò)程應(yīng)是圖示中的_號(hào)箭頭所示。（6）圖中生物構(gòu)成的食物鏈有 個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)。（7）C中的能量大約只有B中能量的 。10. 如下圖，甲圖為某湖泊生態(tài)系統(tǒng)的能量金字塔簡(jiǎn)圖，其中I、II、III、分別代表不同的營(yíng)養(yǎng)級(jí)，m1、m2代表不同的能量形式。乙圖表示能量流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)某一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的變化示意圖，其中ag表示能量值的多少。請(qǐng)據(jù)圖作答： （1）圖甲中，m2表示的能量形式為 。通常情況下，位于營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物個(gè)體數(shù)量一般遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于III，主要原因是 。 （2）圖乙中，若A表示圖甲中營(yíng)養(yǎng)級(jí)II所攝入的全部能量，則B表示 ，C表示 。 （3）圖乙中有兩處不同的能量散失途徑，其中E處散失的能量是通過(guò) 實(shí)現(xiàn)的。 （4）若圖甲中營(yíng)養(yǎng)級(jí)I、II、III各有一種生物甲、乙、丙，構(gòu)成食物關(guān)系如右圖。其中，甲能量中比例為x的部分直接提供給丙，要使丙能量增加A kJ，至少需要消耗甲的能量為 （用能量式表示）。答案：1B 2B 3D 4C 5B 6.D 7. D 8. B9.（1）D （2） （3）64% （4）B （5） （6）4 （7）10%20%10.（1）熱能（或呼吸作用散失的熱量） 在食物鏈中能量傳遞逐漸遞減，的營(yíng)養(yǎng)級(jí)高，可利用能量少 （2）II所同化固定的能量 II用于生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖的能量 （3）分解者的分解作用 （4）25A（1+4x）11