【知識精講精研】高三生物一輪復習課件生態(tài)系統(tǒng)能量流動知識解讀級實例分析

《生態(tài)系統(tǒng)能量流動》知識解讀及實例分析1、生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失的過程，稱為生態(tài)系統(tǒng)的能量流動。2、研究能量流動的基本思路儲存在體內(nèi)的能量呼吸作用散失的能量儲存在體內(nèi)的能量呼吸作用散失的能量儲存在體內(nèi)的能量呼吸作用散失的能量能量輸入個體1個體2個體3……一、能量流動過程解讀（1）能量流經(jīng)一個種群的情況分析（2）能量流經(jīng)每個營養(yǎng)級生物種群的情況分析能量輸入生產(chǎn)者能量存儲能量散失殘枝敗葉被分解者分解初級消費者攝入形式：熱能過程：有機物中化學能轉(zhuǎn)化為熱能①第一營養(yǎng)級生物種群：生產(chǎn)者攝入量=同化量+糞便量初級消費者攝入初級消費者同化用于生長、發(fā)育和繁殖次級消費者攝入…分解者利用呼吸作用散失熱能糞便呼吸作用散失遺體殘?、诘诙I養(yǎng)級生物種群：初級消費者（其他中間營養(yǎng)級生物種群能量流動情況均相同）③終端營養(yǎng)級生物種群：食物鏈終端，最高營養(yǎng)級攝入量=同化量+糞便量終端消費者攝入終端消費者同化用于生長、發(fā)育和繁殖分解者利用呼吸作用散失熱能糞便呼吸作用散失遺體殘?、贁z入量=同化量+糞便量②輸入某營養(yǎng)級的總能量是指該營養(yǎng)級同化的能量，糞便中的能量不屬于該營養(yǎng)級同化的能量，糞便量是上一營養(yǎng)級同化的能量。③初級消費者同化的能量=呼吸消耗的能量+用于生長、發(fā)育和繁殖的能量④生長、發(fā)育和繁殖的能量=分解者利用的能量+下一營養(yǎng)級同化的能量⑤終端營養(yǎng)級的能量不存在流向下一營養(yǎng)級。特別提示：3、生態(tài)系統(tǒng)的能量流動的定量分析圖中數(shù)字為能量數(shù)值，單位是J/(cm2.a)(焦每平方厘米年）。圖中“未固定”是指未被固定的太陽能，“未利用”是指未被自身呼吸作用消耗，也未被后一個營養(yǎng)級和分解者利用的能量。為研究方便起見，這里將肉食性動物作為一個整體看待。

各營養(yǎng)級的能量都有通過呼吸作用散失；都又一部分未被下一營養(yǎng)級利用（高端營養(yǎng)級除外）；都有一部分被分解者分解。能量分析生產(chǎn)者植食性動物肉食性動物分解者輸入能量流出能量出入比賽達伯格湖的能量流動數(shù)據(jù)分析464.662.813.52%62.812.612.620.06%14.64、能量流動的特點（1）單向流動：原因是各個營養(yǎng)級的順序是不可逆的；且各個營養(yǎng)級的能量總是以呼吸散失熱能。（2）逐級遞減：原因是自身呼吸消耗、被分解者分解、暫時未被利用，在兩個相鄰營養(yǎng)級之間傳遞效率為10%-20%。（3）任何生態(tài)系統(tǒng)都需要不斷得到來自系統(tǒng)外的能量補充，以便維持生態(tài)系統(tǒng)的正常功能。（4）能量傳遞效率不能人為提高，但能量利用率可以提高傳遞效率=上一營養(yǎng)級的同化量本營養(yǎng)級的同化量×100%1.1×10515.6%能量流動逐級遞減；維持各營養(yǎng)級較高的有機物輸出量例析、下圖是某人工魚塘生態(tài)系統(tǒng)能量流動過程中部分環(huán)節(jié)涉及的能量值（單位為103kJ/m2·y）。試回答下列有關(guān)問題：（1）該生態(tài)系統(tǒng)中生產(chǎn)者固定的總能量是_________kJ/m2·y。（2）能量從該生態(tài)系統(tǒng)的第二營養(yǎng)級到第三營養(yǎng)級傳遞的效率為___________。（3）試分析圖中植食動物、肉食動物和頂位肉食動物隨營養(yǎng)級的升高需要的有機物輸入越來越多的原因___________________________

。5、生態(tài)金字塔（1）能量金字塔：如果將單位時間內(nèi)各個營養(yǎng)級所得到的能量數(shù)值轉(zhuǎn)換成相應面積(或體積)的圖形，并將圖形按照營養(yǎng)級的次序排列，可形成一個金字塔圖形，叫做能量金字塔。穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)中,能量金字塔都是上窄下寬的金字塔形，見下圖。第一營養(yǎng)級第二營養(yǎng)級第三營養(yǎng)級第四營養(yǎng)級（2）生物量金字塔：如果將單位時間內(nèi)各個營養(yǎng)級所容納的有機物的總干重數(shù)值轉(zhuǎn)換成相應面積(或體積)的圖形，并將圖形按照營養(yǎng)級的次序排列，可形成一個金字塔圖形，叫做生物量金字塔。（3）生物數(shù)量金字塔：如果將單位時間內(nèi)各個營養(yǎng)級生物數(shù)量數(shù)值轉(zhuǎn)換成相應面積(或體積)的圖形，并將圖形按照營養(yǎng)級的次序排列，可形成一個金字塔圖形，叫做生物數(shù)量金字塔。當生產(chǎn)者個體數(shù)量比消費者個體大得多時，數(shù)量金字塔經(jīng)常是倒置的。當生產(chǎn)者個體小，壽命短，生物量金字塔也有可能倒置。例如，在海洋生態(tài)系統(tǒng)中，浮游植物的個體小，壽命短，又會不斷地被浮游動物吃掉，所以某一時刻調(diào)查到的浮游植物的生物量可能低于浮游動物的生物量。提示：數(shù)量金字塔和生物量金字塔出現(xiàn)倒置的原因例1.如圖表示在某生態(tài)系統(tǒng)中，能量流經(jīng)第二營養(yǎng)級的示意圖。下列對該圖分析不合理的是（）A.能量流動是伴隨著物質(zhì)利用進行的B.圖中甲為初級消費者同化的能量C.該圖不夠完善，缺少甲中因呼吸作用以熱能形式散失的能量D.乙比甲的能量少的原因是甲的遺體殘骸中的能量被分解者利用而未傳遞下去D點評：乙比甲的能量少的原因是甲的大部分被呼吸作用消耗一熱能形式散失。例析2、下列關(guān)于生態(tài)金字塔的敘述，正確的是（）A.生態(tài)金字塔顯示了各營養(yǎng)級之間的數(shù)值關(guān)系B.生態(tài)金字塔中每個營養(yǎng)級的生物均屬于同一食物鏈C.生態(tài)金字塔中的營養(yǎng)級均按其所占的數(shù)值大小依次排列D.生態(tài)金字塔可分別以個體數(shù)量、生產(chǎn)量和能量為指標繪制A點評：生態(tài)金字塔顯示了各營養(yǎng)級之間的能量數(shù)值、生物量數(shù)值、生物數(shù)量數(shù)值關(guān)系；生態(tài)金字塔中每個營養(yǎng)級的生物可能屬于不同食物鏈；生態(tài)金字塔中的數(shù)值均按營養(yǎng)級次序排列；生態(tài)金字塔可分別以生物數(shù)量、有機物量和能量為指標繪制。二、研究能量流動的實踐意義1、幫助人們科學規(guī)劃、設(shè)計人工生態(tài)系統(tǒng)，使能量得到最有效的利用。2、幫助人們合理地調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動關(guān)系，使能量持續(xù)高效地流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠?。例析、下圖是兩個農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模式圖。圖a中農(nóng)作物為人類提供的食物量、為家禽和家畜提供的飼料量,都與圖b相同。(1)圖

所示生態(tài)系統(tǒng)的能量能夠更多地被人類利用,原因是__。

_b圖b所示生態(tài)系統(tǒng)中流向分解者的能量，還有一部分可以以生活能源或食物中化學能的形式被人類再度利用(2)請根據(jù)圖a、圖b所示生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),在下面用箭頭完成這兩個生態(tài)系統(tǒng)能量流動和利用的圖解(各種生物的呼吸作用耗能和圖中未標出的分解者耗能可不標出)。三、食物網(wǎng)中能量“最值”的計算分析方法：1、若已知生產(chǎn)者的總能量，求高營養(yǎng)級生物獲取能量的最大值或最小值。前者按20﹪的傳遞效率，且按食物鏈最短的計算；后者按10﹪的傳遞效率，且按食物鏈最長的計算。2、若已知高營養(yǎng)級生物獲得的能量，求消耗生產(chǎn)者的能量的最大值或最小值。前者按10﹪的傳遞效率，且按食物鏈最長的計算；后者按20﹪的傳遞效率，且按食物鏈最短的計算。例析1、假設(shè)如圖所示食物網(wǎng)中，水稻固定的太陽能為N，則人類獲得的能量最大值為

，最小值為

。例析2、如圖所示食物網(wǎng)中，E是生產(chǎn)者，共含有7.1×109KJ能量，B生物種群總能量為2.3×108KJ，從理論上計算A最多獲得的能量是（）A、2.84×108KJB、2.38×108KJC、1.41×109KJD、3.05×108KJN/100N/5B例析3、下圖甲表示能量在生態(tài)系統(tǒng)中的流動過程，其中A、B、C表示不同類型的生物。若要使B2儲存的能量增加x，最多需要A固定太陽能的量為y，則x與y的關(guān)系式應為________。

A、Y=100XB、Y>100X

C、Y=25XD、Y<25XB（1）如果牧草固定了1000KJ的能量,則鷹最少能獲得

KJ能量,最多能獲得

KJ能量。（2）若鷹要獲得1KJ能量,則至少消耗掉牧草所固定的______KJ能量,最多消耗牧草固定的_____KJ能量。（3）若鷹獲得的能量1/2直接來自鼠、1/2來自蛇，則鷹增重1kg至少需要

kg牧草，至多需要

kg牧草例析4、根據(jù)下圖所表示的食物網(wǎng)進行計算:鷹牧草鼠蛇14025100075550四、食物網(wǎng)中能量“成比例”的計算分析方法：若已知某種生物同時被多種生物捕食，按一定的比例分配（如平均分配等），則從前往后計算；若已知某種生物同時捕獲多種生物，按一定的比例分配（如平均分配等），則從后往前計算。例析、若某草原生態(tài)系統(tǒng)只存在下面的食物關(guān)系，嘗試完成以下問題：(1)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____________。(2)假如植物有2/5被兔所食，有3/5被鼠所食；鼠有2/3直接被貓頭鷹捕食，有1/3被蛇捕食后流入貓頭鷹體內(nèi)。那么，貓頭鷹若要增加20g體重，最少需要消耗的植物為_______。(精確到個位數(shù))900g595g分析方法：（一）生態(tài)系統(tǒng)中，能量定時定量分析時，存在未被利用量；不定時定量分析時，不存在未被利用量（二）某營養(yǎng)級生物（最高營養(yǎng)級生物除外）同化的能量剖析為：呼吸散失熱能（不是呼吸作用釋放的能量）、用于自身生長、發(fā)育、繁殖等代謝活動能量，其中用于自身生長、發(fā)育、繁殖等代謝活動能量又剖析為流入下一營養(yǎng)級、流入分解者、未被利用量（定時分析才有）。（三）某營養(yǎng)級消費者的糞便量屬于上一營養(yǎng)級生物的同化量的一部分，且該部分能量屬于上一營養(yǎng)級生物流入分解者能量的一部分；區(qū)分同化量、攝入量、流入量、儲存量。五、能量流動剖析（四）能量傳遞是以營養(yǎng)級為研究對象，能量傳遞效率是某營養(yǎng)級生物同化量與上一營養(yǎng)級生物同化量的比值，但人工生態(tài)系統(tǒng)中，存在人工輸入能量和人工輸出能量，其中人工輸入能量也參與生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動，計算傳遞效率時要注意（五）能量利用效率是指一個系統(tǒng)流向人類的能量的比值，可以透過構(gòu)建合理的生態(tài)系統(tǒng)提高能量利用率（六）任何生態(tài)系統(tǒng)中，能量流動均遵循能量守恒。其中一個不斷發(fā)展的生態(tài)系統(tǒng)，能量總輸入大于總輸出（能量總輸出為所有生物的呼吸散失的熱能）；一個不斷衰退的生態(tài)系統(tǒng)，能量總輸入小于總輸出；一個成熟的生態(tài)系統(tǒng)，能量總輸入等于總輸出。例析1、下圖表示動物利用食物的過程，對此分析正確的是(

)

A.恒溫動物的④/③值一般高于變溫動物B.哺乳動物的③/①值一般為10%～20%C.提高圈養(yǎng)動物生長量一般需提高③/②值D.食肉哺乳動物的③/②值一般低于食草哺乳動物C例析2、一只鳥攝入昆蟲100只（含2870KJ能量），傳遞效率為20%，則鳥的同化量為：

大于574KJ點評：鳥的同化量為昆蟲同化量的20%，但鳥的攝入量僅為昆蟲同化量的一部分，所以鳥的同化量大于574KJ。例析3、下人工魚塘中能量流動圖解部分示意圖（字母表示能量的多少），相關(guān)敘述錯圖為正確的是（）A．流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的總能量為生產(chǎn)者所固定的太陽能B．第二個營養(yǎng)級與第三營養(yǎng)級之間的能量傳遞效率為b+d/a+c×100%C．第一個營養(yǎng)級與第二個營養(yǎng)級之間的能量傳遞效率為（c/a）×100%D．魚甲獲得的總能量為a+cD例析4、如圖是某人工魚塘生態(tài)系統(tǒng)能量流動過程中部分環(huán)節(jié)涉及的能量值[單位為103kJ/(m2·a)]，請回答有關(guān)問題：(1)圖中A代表的生理過程是___________。(2)第二營養(yǎng)級到第三營養(yǎng)級的能量傳遞效率是_____________。第一營養(yǎng)級到第二營養(yǎng)級的傳遞效率是_________。(3)流入該生態(tài)系統(tǒng)的總能量是____