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知識(shí)研讀(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書P141)第2講生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)的基本規(guī)律及應(yīng)用。課程標(biāo)準(zhǔn)知識(shí)梳理知識(shí)一
能量流動(dòng)的概念和過程1.能量流動(dòng)的概念:指生態(tài)系統(tǒng)中能量的①_____、傳遞、②_____和散失的過程。2.能量流動(dòng)的過程(1)輸入生產(chǎn)者通過③__________把太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能,固定在有機(jī)物中。(2)能量去向(以能量在第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的變化為例)①在生產(chǎn)者的呼吸作用中以④_______的形式散失。輸入轉(zhuǎn)化光合作用熱能②用于生產(chǎn)者的生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖等生命活動(dòng),儲(chǔ)存在植物體的有機(jī)物中。③隨著殘枝敗葉等被⑤_______分解而釋放出來。④被初級(jí)消費(fèi)者攝食,流入⑥______營(yíng)養(yǎng)級(jí)。(3)過程圖解分解者第二知識(shí)二
能量流動(dòng)的特點(diǎn)及研究意義1.能量流動(dòng)的特點(diǎn)(1)生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)是單向的原因:能量流動(dòng)只能沿①________由低營(yíng)養(yǎng)級(jí)流向高營(yíng)養(yǎng)級(jí),不可逆轉(zhuǎn),也不能循環(huán)流動(dòng)。(2)能量在流動(dòng)過程中逐漸級(jí)減①原因:輸入到某一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量中,只有②______________的能量能夠流到下一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)。②能量金字塔:將單位時(shí)間內(nèi)各個(gè)③_______所得到的④_______數(shù)值,由低到高繪制成的金字塔圖形。③在一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中,營(yíng)養(yǎng)級(jí)越多,在能量流動(dòng)過程中消耗的能量就越多。生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)一般不超過⑤_______個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)。食物鏈10%~20%營(yíng)養(yǎng)級(jí)能量4~5[思考感悟]
能量流動(dòng)是逐級(jí)遞減的,那么前一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的一個(gè)個(gè)體一定比后一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的一個(gè)個(gè)體含有的能量多嗎?提示:不一定。例如,牛吃草,而牛含的能量比草多。2.研究能量流動(dòng)的實(shí)踐意義(1)幫助人們科學(xué)規(guī)劃、設(shè)計(jì)人工生態(tài)系統(tǒng),使能量得到⑥________的利用。(2)幫助人們合理地調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)關(guān)系,使能量持續(xù)高效地流向?qū)θ祟悽達(dá)______的部分。最有效最有益考點(diǎn)一
能量流動(dòng)的相關(guān)分析能量流動(dòng)是生態(tài)系統(tǒng)的基本功能之一,是生態(tài)系統(tǒng)存在和發(fā)展的動(dòng)力。1.能量流動(dòng)的起點(diǎn)是生產(chǎn)者,而不是太陽(光能),是從綠色植物把太陽能固定在體內(nèi)開始的。但生態(tài)系統(tǒng)能量的源頭(來源)是太陽能??键c(diǎn)整合(即時(shí)鞏固解析為教師用書獨(dú)有)2.能量的輸入總量是生產(chǎn)者通過光合作用固定的太陽能總量,而不是照射到生態(tài)系統(tǒng)的總光能。3.能量的散失:散失的能量是通過生產(chǎn)者、消費(fèi)者和分解者的呼吸作用分解有機(jī)物而產(chǎn)生的,最終以熱能形式散失。4.能量流動(dòng)特點(diǎn)的原因分析(1)單向流動(dòng)①能量流動(dòng)是沿食物鏈進(jìn)行的,食物鏈中各營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間的捕食關(guān)系是長(zhǎng)期自然選擇的結(jié)果,是不可逆轉(zhuǎn)的。②各營(yíng)養(yǎng)級(jí)通過呼吸作用所產(chǎn)生的熱能不能被生物群落重復(fù)利用,因此能量流動(dòng)無法循環(huán)。(2)逐級(jí)遞減①各營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物都會(huì)因呼吸作用消耗大部分能量。②各營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量都會(huì)有一部分流入分解者,包括未被下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物所利用的部分。5.能量傳遞效率的含義【特別提醒】能量的輸入過程絕大部分是通過綠色植物的光合作用,但在極少數(shù)特殊空間,如深海熱泉口生態(tài)系統(tǒng),是通過特殊細(xì)菌的化能合成作用。【案例1】
(2009·重慶理綜)如圖是某森林生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)和能量流向示意圖,h、i、j、k表示不同用途的有機(jī)物(j是未利用部分),方框大小表示使用量,下列敘述正確的是(
)A.進(jìn)入該生態(tài)系統(tǒng)的CO2量與各h產(chǎn)生的CO2總量相等B.生產(chǎn)者中i的量大于被初級(jí)消費(fèi)者同化的有機(jī)物的量C.流向分解者的k可被生產(chǎn)者直接吸收利用D.流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)和能量可循環(huán)利用【解析】本題考查生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng),難度中等。生態(tài)系統(tǒng)的功能體現(xiàn)在生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)與能量流動(dòng)上,能量流動(dòng)從生產(chǎn)者固定太陽能開始,但能量在生態(tài)系統(tǒng)中的流動(dòng)是逐級(jí)遞減和單向流動(dòng)的,即能量不能循環(huán),故D項(xiàng)錯(cuò)誤。每個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量總有部分流入到下一營(yíng)養(yǎng)級(jí),如圖中的i,但由于動(dòng)物捕食后并不能將食物中的能量全部吸收,故有部分能量隨糞便排出,即同化量=攝入量-糞便量,故B項(xiàng)正確。同時(shí)每個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)也有一部分流向分解者,如圖中k,然后通過分解者的分解作用以熱能的形式散失,這一部分也不能被生產(chǎn)者直接利用,故C項(xiàng)錯(cuò)誤。生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)中,生物群落吸入CO2合成的有機(jī)物,除通過呼吸作用和分解作用(h)返回大氣外,還有部分以有機(jī)物的形式存在生物群落內(nèi)部,故A項(xiàng)錯(cuò)誤。【答案】
B【即時(shí)鞏固1】下列關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的敘述中正確的是(
)A.通過消費(fèi)者的糞便流入到分解者體內(nèi)的能量屬于消費(fèi)者同化作用所獲得的能量的一部分B.能量伴隨著物質(zhì)而循環(huán)流動(dòng)C.生產(chǎn)者可通過光合作用合成有機(jī)物,并把能量從無機(jī)環(huán)境流入生物群落D.當(dāng)捕食者吃掉被捕食者時(shí),捕食者便獲得了被捕食者的全部能量【解析】
同化量=攝入量-糞便量,糞便量不屬于同化量,故A項(xiàng)錯(cuò)誤。能量流動(dòng)是單向的,不能循環(huán)流動(dòng),B項(xiàng)錯(cuò)誤。生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的輸入過程即生產(chǎn)者通過光合作用把太陽能轉(zhuǎn)化為自身體內(nèi)有機(jī)物中的化學(xué)能,這樣能量就從無機(jī)環(huán)境進(jìn)入了生物群落,C項(xiàng)正確。當(dāng)捕食者吃掉被捕食者時(shí),捕食者把被捕食者的部分能量同化為自身的一部分,還有少量要變?yōu)榧S便排出體外而未被利用,D項(xiàng)錯(cuò)誤。【答案】
C考點(diǎn)二生態(tài)金字塔及能量流動(dòng)的計(jì)算一、生態(tài)金字塔的理解不同的金字塔能形象地說明營(yíng)養(yǎng)級(jí)與能量、數(shù)量之間的關(guān)系,是定量研究生態(tài)系統(tǒng)的直觀體現(xiàn)。類型項(xiàng)目能量金字塔數(shù)量金字塔形狀特點(diǎn)呈正金字塔形一般為正金字塔形,有時(shí)會(huì)出現(xiàn)倒金字塔形,如樹上昆蟲與樹的數(shù)目關(guān)系(續(xù)表)
類型項(xiàng)目能量金字塔數(shù)量金字塔象征含義能量沿食物鏈流動(dòng)過程中具有逐級(jí)遞減的特性一般生物個(gè)體數(shù)目在食物鏈中隨營(yíng)養(yǎng)級(jí)升高而逐級(jí)遞減每一階的含義食物鏈中每一營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物所含能量的多少每一營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物個(gè)體的數(shù)目二、能量傳遞的極值計(jì)算能量在流經(jīng)各個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)時(shí),上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量大約有10%~20%傳到下一營(yíng)養(yǎng)級(jí),營(yíng)養(yǎng)級(jí)越高,能量越少。因此食物鏈越長(zhǎng),能量損失越多。為了充分利用能量,應(yīng)盡量縮短食物鏈。有關(guān)能量的“極值”計(jì)算方法總結(jié)如下:【歸納總結(jié)】在已知高營(yíng)養(yǎng)級(jí)能量求需要低營(yíng)養(yǎng)級(jí)能量的最值時(shí),要注意高營(yíng)養(yǎng)級(jí)的食物來源有沒有具體分配,若有就不能直接選最長(zhǎng)或最短的食物鏈,而要按分配情況逐一計(jì)算。【案例2】在如圖食物網(wǎng)中,a表示動(dòng)物性食物所占比例,若要使鳥體重增加x,至少需要生產(chǎn)者的量為y,那么x與y的關(guān)系可表示為(
)A.y=90ax+10x
B.y=25ax+5xC.y=20ax+5xD.y=100ax+10x【答案】
C【即時(shí)鞏固2】如圖食物網(wǎng)中,假如貓頭鷹的食物有2/5來自兔,2/5來自鼠,1/5來自蛇,那么,貓頭鷹若要增加20g體重,最少需要消耗的植物為(
)A.80gB.900gC.800gD.600g【解析】依圖中食物關(guān)系分析,貓頭鷹處于第三、四營(yíng)養(yǎng)級(jí)。在食物鏈中,貓頭鷹屬
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