學案第2節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動

第2節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動【復習目標】1．分析生態(tài)系統(tǒng)能量流動的過程和特點。2．概述研究能量流動的實踐意義。3．用動態(tài)的觀點整體把握生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、傳遞、轉化和散失的過程，形成知識網絡?！局R掃描】1．能量流動的概念：生態(tài)系統(tǒng)的能量流動是指生態(tài)系統(tǒng)中的過程。2．能量流動的過程(1)地球上幾乎所有的生態(tài)系統(tǒng)所需要的能量都來自。(2)輸入第一營養(yǎng)級的能量，一局部在生產者的呼吸作用中以的形式散失了，一局部用于生產者的等生命活動。3．能量流動的特點(1)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動的兩個明顯特點是和。(2)能量在相鄰兩個營養(yǎng)級間的傳遞效率大約是。4．研究能量流動的實際意義研究生態(tài)系統(tǒng)的能量流動，可以幫助人們；還可以幫助人們，使能量持續(xù)高效地流向對人類最有益的局部?！疽呻y解析】一、能量流動的分析方法比擬教材P95“賽達伯格湖的能量流動圖解〞和教材P94“生態(tài)系統(tǒng)能量流動示意圖〞可以發(fā)現，在“賽達伯格湖的能量流動圖解〞中，流入每一營養(yǎng)級的能量去路中多了一條“未利用〞，即未被自身呼吸消耗，也未被后一營養(yǎng)級和分解者利用的能量。出現這種差異的原因在于兩種能量流動圖解的分析方法和理解角度不同。理解流入每一營養(yǎng)級的能量去向可從以下兩個角度分析:1.定量不定時分析:流入某一營養(yǎng)級的一定量的能量在足夠長的時間內的去路可有三條:(1)自身呼吸消耗；(2)流入下一營養(yǎng)級；(3)被分解者分解利用。但這一定量的能量不管如何傳遞，最終都以熱能形式從生物群落中散失，生產者源源不斷地固定太陽能，才能保證生態(tài)系統(tǒng)能量流動的正常進行。2.定量定時分析:流入某一營養(yǎng)級的一定量的能量在一定時間內的去路可有四條:(1)自身呼吸消耗；(2)流入下一營養(yǎng)級；(3)被分解者分解利用；(4)未被自身呼吸消耗，也未被后一營養(yǎng)級和分解者利用，即“未利用〞。如果是以年為單位研究，第(4)局部的能量將保存給下一年。二、有關能量流動的極值計算在解決有關能量傳遞的計算問題時，首先要確定食物鏈。1.設食物鏈A→B→C→D，分情況討論:現實問題思路求解D營養(yǎng)級凈增重M至少需要A營養(yǎng)級多少N×(20%)3=M最多需要A營養(yǎng)級多少N×(1O%)3=MA營養(yǎng)級凈增重ND營養(yǎng)級最多增重多少N×(20%)3=MD營養(yǎng)級至少增重多少N×(10%)3=M2.在某一食物網中，一個消費者往往同時占有多條食物鏈，當該消費者增加了某一值時，假設要計算最少消耗生產者多少時，應選最短的食物鏈和最大傳遞效率20%進行計算，這樣消費者獲得的能量最多；假設要計算最多消耗生產者多少時，應選最長的食物鏈和最小傳遞效率10%進行計算，這樣消費者獲得的最少?！靖形蚋呖肌坷?.〔2007，揚州模擬〕有關以下圖的表達不正確的選項是〔〕①圖中只有兩條食物鏈②細菌與狐之間既捕食又競爭③細菌占有第2、3、4、5營養(yǎng)級該生態(tài)系統(tǒng)的能量流動是從草固定太陽能開始的A.①②③B.②③C.②③④D.③④【解析】B圖中只有兩條食物鏈,因為高中階段學習的食物鏈是捕食鏈,只有生產者和消費者,而細菌是分解者,故①對,②③錯,④生態(tài)系統(tǒng)的能量流動是從生產者開始的【高考指向】此題考察了食物鏈的成分和生態(tài)系統(tǒng)的能量來源。例2.(2007.江蘇高考)為研究環(huán)境污染物對某湖泊中生物的影響，一組學生開展了研究性學習。他們首先選取了該湖泊中5種不同的生物A、B、C、D、E，并對其進行消化道內食物組成的分析；然后又請當地一所湖泊研究所的專家對這5種生物體內兩種污染物的含量進行了測定；再將研究數據繪制成下表。生物種類消化道內食物組成千克體重污染物含量/mg汞某種殺蟲劑A魚(甲)魚(乙)7896B河蚌水蚤、小球藻2557C小球藻/3OD魚(乙)水蚤1031E水蚤小球藻515(1)為更直觀地表達研究結果，請嘗試利用上表中的數據，在所給坐標上標準繪制柱形圖，以比擬5種生物體內2種污染物的含量?！?〕根據上表提供的信息，以食物網的形式表示出5種生物之間的營養(yǎng)關系〔A、B、C、D、E代表5種生物〕【解析】重金屬染物沿食物鏈有富集現象?！靖呖贾赶颉看祟}考察了重金屬污染物的生物富集現象?！具_標檢測】1.如果一個人的食物有1／2來自綠色植物，1／4來自小型肉食動物，1／4來自羊肉，假設傳遞效率為10％，那么該人每增加1Kg體重，約消耗植物〔〕A、10kgB、28kgC、100kgD、280kg2.一片樹林中，樹、昆蟲和食蟲鳥類的個體數比例關系如下圖。以下選項中正確表示樹、昆蟲、食蟲鳥之間的能量流動關系的是〔〕(選項方框面積表示能量的大小)3.如圖是某生態(tài)系統(tǒng)的食物網示意圖，甲～庚代表不同的生物，箭頭表示能量流動的方向和食物聯(lián)系。以下表達正確的選項是()A．此食物網中有六條食物鏈，丁占有四個不同的營養(yǎng)級B.戊接受的太陽能是流經此生態(tài)系統(tǒng)的總能量C.丙可利用的總能量小于乙和丁可利用的總能量之和D.向此生態(tài)系統(tǒng)大量引入外來物種，可增強該系統(tǒng)的穩(wěn)定性4.如圖食物網中的貓頭鷹體重每增加20g，至少需要消耗植物〔〕A.200gB.250gC.500gD.1000g5.當一條蛇捕食了一只青蛙后，從生態(tài)學角度看，以下表達正確的選項是( )A.完成了物質循環(huán)B.蛇破壞了生態(tài)平衡C.青蛙不能適應環(huán)境D.青蛙的能量流向了蛇6.在生態(tài)系統(tǒng)的一條食物鏈中，假設生產者通過光合作用產生了60mol的氧氣，那么其所固定的太陽能中，流入初級消費者體內并被利用的能量最多是()A.1161KJB.2322KJC.2870KJD.5740KJ7.在一個生態(tài)系統(tǒng)中，食物鏈中的能量逐級減少，最主要的原因是()A.各級生物將—局部能量用于自身的新陳代謝B.各級生物在取食食物時總有一局部不能被徹底消化C.各級生物在消化食物時總有一局部會喪失掉D.各級生物在捕食時總有一局部獵物會逃脫掉8.以下有關生態(tài)系統(tǒng)能量流動的表達中，正確的選項是()A.一種蜣螂專以象糞為食，那么該種蜣螂最多能獲取大象所同化能量的20％B.當狼捕食兔子并同化成自身的有機物時，能量就從第一營養(yǎng)級流入第二營養(yǎng)級C.生產者通過光合作用合成有機物時，能量就從非生物環(huán)境流入生物群落D.生態(tài)系統(tǒng)的能量是伴隨物質而循環(huán)利用的9.研究田鼠的同化量發(fā)現，有98％用于呼吸消耗，僅有2％用于生長和繁殖。那么它流人下一個營養(yǎng)級的最多能量是()A.98％B.10％～20％C.2％D.2％×(10％～20％)10.假設牛的攝人量為100%，其中糞便量為36%，呼吸量為48%，那么牛的同化量為()A.16％B.52％C.64％D.8％11.研究人員在對甲、乙兩個不同的生態(tài)系統(tǒng)調查后，發(fā)現兩個生態(tài)系統(tǒng)中生產者的總能量相等，甲生態(tài)系統(tǒng)只有初級和次級消費者，乙生態(tài)系統(tǒng)那么有初級、次級、三級和四級消費者，假設其他因素都一樣，那么()A.甲生態(tài)系統(tǒng)的消費者總能量大于乙生態(tài)系統(tǒng)的消費者總能量B.乙生態(tài)系統(tǒng)的消費者總能量大于甲生態(tài)系統(tǒng)的消費者總能量C.甲、乙兩個生態(tài)系統(tǒng)的消費者總能量相等D.甲、乙兩個生態(tài)系統(tǒng)消費者的總能量等于生產者的總能量12.生態(tài)農業(yè)是運用生態(tài)學原理建立的綜合農業(yè)生態(tài)體系，它不具備的特點是()A.多層次B.多功能C.少污染D.無病蟲害13.在如圖食物網中a表示動物性食物所占比例，假設要使鳥體重增加x，至少需要生產者量為y，那么x與y的關系為〔〕A.y=90ax＋10xB.y=25ax＋5xC.y=20ax＋5xD.y=100ax＋10x14.某生態(tài)學家以“保護和利用草原生態(tài)系統(tǒng)〞為課題，對某草原進行了專題研究。他調查了主要牧草種群〔紫花苜?！趁芏取矘臃酱笮?m×1m，單位：株〕，并繪制了單位面積的放牧量與生產者的凈生產量的關系，圖中的A點代表未放牧時草原中生產者的凈生產量。請據圖分析并答復以下問題：樣方樣方1樣方2樣方3樣方4樣方5樣方6紫花苜蓿131125148141129136雜草963604〔1〕該生態(tài)系統(tǒng)中，紫花苜蓿的種群密度為株/m2?！?〕上述種群密度是否可靠，為什么？________?！?〕草原生態(tài)系統(tǒng)與森林生態(tài)系統(tǒng)相比擬，其自我調節(jié)能力較小，原因是_____________?！?〕將放牧量控制在點最有利于草原中牧草有機物的積累。在該點牧草所積累的有機物中所儲存的能量去向為_________________。〔5〕過度放牧可以使草原生態(tài)系統(tǒng)的生產者的凈生產量，其原因是?！?〕曲線所示結果給我們的啟示有。15.下表是對某水生生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)級和能量流動情況的調查結果，表中A、B、C、D分別表示不同的營養(yǎng)級，E為分解者。Pg表示生物同化作用固定能量的總量,Pn表示生物體貯存的能量(Pn=Pg-R)，R表示生物呼吸消耗的能量。單位:102kJ/(m2?年)PgPnRA15.92.813.1B870.7369.4501.3C0.9O.3O.6D141.061.979.1E211.520.1191.4分析答復：〔1〕能量流動是從A、B、C、D中的哪個營養(yǎng)級開始的？為什么？〔2〕該生態(tài)系統(tǒng)中能量從第三營養(yǎng)級傳遞到第四營養(yǎng)級的效率是多少？〔3〕從能量輸入和輸出角度看，該生態(tài)系統(tǒng)的總能量是否增加？為什么？【能力拓展】1.(高考壓軸)某同學把調查某農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)作為研究性學習課題，他認真觀察了水稻從播種到稻草還田的全過程，下面是他的局部調查內容和建議。(1)從插秧到水稻成熟的過程中，農民采用多種措施來提高產量。試從生態(tài)學角度答復以下問題: ①進行合理密植的目的是:___________________________________________________________。②除草滅蟲的目的是________________________

________________________________________?！?〕夏季的夜晚，稻田蛙聲一片，請寫出一條包括青蛙在內的含有四個營養(yǎng)級的食物鏈:_______

____________________________________。(3)秋季，不少農民將稻草燃燒，造成了物質和能量的極大浪費，同時嚴重污染環(huán)境。下面是根據生態(tài)農業(yè)的根本原理設計的利用這些稻草的方案:①讓稻草還田后，____________的數量會明顯增加，通過它們的作用為水稻的生長提供了_______

______________________。②利用稻草作原料來生產“再生纖維共混膜〞這種新型塑料可在自然條件下被微生物產生的_________酶分解為無機物，供植物生長利用，這種塑料的生態(tài)意義是______________________。③請再設計一個利用稻草的方案(方案要求表達生態(tài)農業(yè)的根本原理一一能量的多級利用和物質的循環(huán)再生，用圖示說明)【學習目標】進一步穩(wěn)固能量流動掌握能量流動過程中能量傳遞效率的計算方法學會分析具體問題的方法【引言】“能量流動〞是生態(tài)系統(tǒng)的重要功能之一。在高中生物知識中，能量流動與物質循環(huán)的關系、能量流動的特點、能量傳遞的效率等知識共同構成了以“生態(tài)系統(tǒng)的能量流動〞為中心的知識體系。然而在“能量流動〞知識中，仍存在一些易被無視或不常見的問題，如“能量值〞的表示方式、最值的計算、能量流動與生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)的關系等?！緦W探究】一、能量流動的幾種“最值〞計算由于一般情況下能量在兩個相鄰營養(yǎng)級之間的傳遞效率是10%~20%。故在能量流動的相關問題中，假設題干中未做具體說明，那么一般認為能量傳遞的最低效率為10%，最高效率為20%。所以，在較高營養(yǎng)級生物的能量求消耗較低營養(yǎng)級生物的能量時，假設求“最多〞值，那么說明較低營養(yǎng)級生物的能量按“最低〞效率傳遞，假設求“最〔至〕少〞值，那么說明較低營養(yǎng)級生物的能量按“最高〞效率傳遞。反之，較低營養(yǎng)級生物的能量求傳遞給較高營養(yǎng)級生物的能量時，假設求“最多〞值，那么說明較低營養(yǎng)級生物的能量按“最高〞效率傳遞，假設求“最少〞值，那么說明較低營養(yǎng)級生物的能量按“最低〞效率傳遞。這一關系可用以下圖來表示。1.以生物的同化量〔實際獲取量〕為標準的“最值〞計算題1.以下圖為某生態(tài)系統(tǒng)食物網簡圖，假設E生物種群總能量為，B生物種群總能量為，從理論上計算，A貯存的總能量最少為〔〕A.B.C.D.2.以生物的積累量為標準的“最值〞計算題2.某營養(yǎng)級生物同化的能量為1000kJ，其中95%通過呼吸作用以熱能的形式散失，那么其下一營養(yǎng)級生物獲得的能量最多為〔〕A.200kJB.40kJC.50kJD.10kJ二、能量值的幾種不同表示方式及相關計算“能量值〞除了用“焦耳〞等能量單位表示外，在許多生物資料中，其還可用生物量、數量、面積、體積單位等形式來表示，因而使能量流動關系有了更加豐富的內涵，但是不管用何種單位形式表示，通常情況下能量的傳遞效率都遵循“10%~20%〞的規(guī)律，下面結合一些例子分別加以闡述。1.能量〔單位〕表示法及計算以能量〔單位〕“焦耳〞表示能量值的多少是“能量流動〞知識中最常見的形式。在以“焦耳〞為單位的能量傳遞過程中，各營養(yǎng)級的能量數值呈現出典型的“金字塔〞形，不可能出現倒置。1.1以生物體同化量的總量為特征的計算如題11.2以ATP為特征的計算這種形式的能量計算是建立在物質氧化分解的根底上的，它常涉及利用呼吸作用或光合作用的反響式。題3：在能量金字塔中，如果生產者在光合作用過程中產生240mol的氧氣，其全部用于初級消費者分解血糖，那么其釋放并貯存在ATP中的能量最多有〔〕可被三級消費者捕獲？A.B.C.D.2.生物量〔質量單位〕表示法及計算題4：如果一個人食物有1/2來自綠色植物，1/4來自小型肉食動物，1/4來自羊肉，假設傳遞效率為10%，那么該人每增加1千克體重，約消耗植物〔〕A.10千克B.28千克C.100千克D.280千克3.數量〔生物體數目〕表示法及計算題5：在一片草原上，假設一年中，至少有70000只昆蟲生活才可養(yǎng)活一只食蟲鳥，而食蟲鳥假設按10%的能量傳遞率將能量傳給鷹，那么理論上每年大約需要3000只食蟲鳥才能維持一只鷹的生存，那么如果鷹只靠捕食食蟲鳥來生活，那么每年至少需要〔〕只昆蟲才能保證一只鷹的生存？A.B.C.D.無法統(tǒng)計需要說明的是在以