2024-2025學(xué)年高中生物第四章生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)第2節(jié)第1課時生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動學(xué)案蘇教版必修3

PAGE9-第1課時生態(tài)系統(tǒng)中的能量流淌學(xué)習(xí)目標核心素養(yǎng)1.分析生態(tài)系統(tǒng)中的能量在生物群落中單向流淌并逐級遞減的規(guī)律。2.說明生態(tài)金字塔表示的食物網(wǎng)各養(yǎng)分級之間在個體數(shù)量、生物量和能量方面的關(guān)系。3.闡明某些有害物質(zhì)會通過食物鏈不斷地富集的現(xiàn)象。1.運用示意圖等方式表示和說明生態(tài)系統(tǒng)中能量流淌的過程和特征，并對相關(guān)的生態(tài)學(xué)實踐做出合理的分析和推斷。(生命觀念、科學(xué)思維、社會責(zé)任)2.能根據(jù)科學(xué)探究的要求，調(diào)查或探討一個校內(nèi)、公園、農(nóng)田、森林、濕地或池塘生態(tài)系統(tǒng)中的能量流淌。1．能量流淌的概念和過程(1)概念：生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失的過程。(2)過程圖解(3)能量來源：太陽能。(4)總能量：生產(chǎn)者固定的太陽能總量。(5)渠道：食物鏈和食物網(wǎng)。2．能量流淌的特點及探討意義(1)能量流淌的特點①單向流淌：指生態(tài)系統(tǒng)的能量只能從第一養(yǎng)分級流向其次養(yǎng)分級，再流向第三養(yǎng)分級……能量流淌不行逆轉(zhuǎn)，也不能循環(huán)。②逐級遞減：指能量在沿食物鏈傳遞的過程中，每一個養(yǎng)分級的生物在代謝中都會消耗許多的能量，結(jié)果流向下一個養(yǎng)分級的能量逐級削減。③傳遞效率a.能量在相鄰兩個養(yǎng)分級之間的傳遞效率平均只有10%～20%。b.生態(tài)系統(tǒng)的能量流淌規(guī)律可用“能量金字塔”表示。從能量金字塔可以看出，一個生態(tài)系統(tǒng)的養(yǎng)分級越多，在能量流淌過程中散失的熱能就越多。c.生態(tài)系統(tǒng)的能量流淌一般不超過4～5個養(yǎng)分級。(2)探討意義：在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中推廣生態(tài)農(nóng)業(yè)，探討生態(tài)系統(tǒng)能量流淌的規(guī)律，是為了使能量被多級利用，大大提高能量的利用率，還可以合理調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)中的能量流淌關(guān)系，使能量流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠帧?1)能量通過光合作用和化能合成作用輸入生態(tài)系統(tǒng)，通過呼吸作用輸誕生態(tài)系統(tǒng)。 (√)(2)流經(jīng)其次養(yǎng)分級的總能量指次級消費者攝入體內(nèi)的能量。 (×)提示：其次養(yǎng)分級是指初級消費者，因此流經(jīng)其次養(yǎng)分級的總能量是指被其次養(yǎng)分級所同化的能量，而不是被次級消費者攝入體內(nèi)的能量。(3)能量在生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈中是以熱能的形式流淌的。 (×)提示：是以有機物中化學(xué)能的形式流淌的。(4)探討能量流淌，可調(diào)整能量流淌關(guān)系，使生產(chǎn)者固定的能量全部流向人類。 (×)提示：由于在各養(yǎng)分級中都會有生物的細胞呼吸存在，通過細胞呼吸，部分能量會以熱能的形式散失，因此探討能量流淌，可調(diào)整能量流淌關(guān)系，使生產(chǎn)者固定的能量盡可能多地流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠?，但是做不到全部流向人類。能量流淌的過程1.能量流淌過程分析eq\x(輸入)—eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(源頭：太陽能,流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量：生產(chǎn)者固定的太陽,能總量))?eq\x(傳遞)—eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(途徑：食物鏈和食物網(wǎng),形式：有機物中的化學(xué)能))?eq\x(轉(zhuǎn)化)—太陽能→有機物中的化學(xué)能→熱能?eq\x(散失)—eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(形式：最終以熱能形式散失,過程：呼吸作用))2．每一養(yǎng)分級的能量來源與去路分析(1)理解流入每一養(yǎng)分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養(yǎng)分級的肯定量的能量在足夠長的時間內(nèi)的去路可有三條：a.自身呼吸消耗；b.流入下一養(yǎng)分級；c.被分解者分解利用。但這肯定量的能量不管如何傳遞，最終都以熱能的形式從生物群落中散失。生產(chǎn)者只有源源不斷地固定太陽能，才能保證生態(tài)系統(tǒng)能量流淌的正常進行。②定量定時分析流入某一養(yǎng)分級的肯定量的能量在肯定時間內(nèi)的去路可有四條：a.自身呼吸散熱消耗，即以熱能的形式散失；b.流入下一養(yǎng)分級；c.被分解者分解利用；d.未被自身呼吸消耗，也未被后一養(yǎng)分級和分解者利用，即“未利用”。假如是以年為單位探討，未利用部分的能量將保留到下一年(如下圖)。(2)各種能量之間的關(guān)系①消費者攝入量＝消費者同化量＋糞便中的能量，即動物糞便中的能量不屬于該養(yǎng)分級同化量，應(yīng)為上一養(yǎng)分級同化量。②消費者同化量＝呼吸消耗量＋用于生長、發(fā)育和繁殖的能量。③用于生長、發(fā)育、繁殖的能量＝分解者分解利用量＋下一養(yǎng)分級同化量＋未被利用量。④由②③可知，消費者的同化量＝呼吸消耗量＋分解者分解利用量＋下一養(yǎng)分級同化量＋未被利用量。[留意說明]動物同化的能量＝攝入量－糞便有機物中的能量，即攝入的食物只有部分被同化。例如，蜣螂利用大象的糞便獲得能量，就不能說蜣螂獲得大象的能量。1．關(guān)于草原生態(tài)系統(tǒng)能量流淌的敘述，錯誤的是()A．能量流淌包括能量的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失的過程B．分解者所需的能量可來自各養(yǎng)分級生物所儲存的能量C．生態(tài)系統(tǒng)維持正常功能須要不斷得到來自系統(tǒng)外的能量D．生產(chǎn)者固定的能量除用于自身呼吸外，其余均流入下一養(yǎng)分級D[本題主要考查生態(tài)系統(tǒng)的能量流淌等相關(guān)學(xué)問。能量流淌包括能量的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失過程，A項正確；分解者的作用就是將有機物分解成無機物，并從中獲得生命活動所需的能量，B項正確；生態(tài)系統(tǒng)維持正常功能須要不斷地輸入光能，C項正確；生產(chǎn)者固定的能量除用于自身呼吸外，部分流向分解者，部分流向下一養(yǎng)分級，D項錯誤。]2．如圖是能量流淌的圖解，下列理解錯誤的是()A．圖中A、B、C、D方框的大小可表示該養(yǎng)分級生物同化的能量的多少B．該圖中的食物鏈為A→B→C→DC．該圖中的A固定的能量表示流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的總能量D．圖中A固定的能量是B、C、D同化的能量之和D[圖中A、B、C、D方框的大小可表示該養(yǎng)分級生物同化的能量的多少，A正確；圖中A為生產(chǎn)者，B、C、D為消費者，食物鏈為A→B→C→D，B正確；生產(chǎn)者固定的太陽能是流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的總能量，C正確；每個養(yǎng)分級(最高養(yǎng)分級除外)的能量的去向包括流入下一養(yǎng)分級、流向分解者和自身呼吸作用消耗，故A固定的能量要大于B、C、D同化的能量之和，D錯誤。]能量流淌的特點及意義[問題探究]?；~塘是為了充分利用土地而創(chuàng)建的一種挖深魚塘、墊高基田、塘基植桑、塘內(nèi)養(yǎng)魚的高效人工生態(tài)系統(tǒng)，將養(yǎng)蠶產(chǎn)生的廢物作為魚糧，魚的排泄物沉于塘底成為養(yǎng)分豐富的腐殖質(zhì)塘泥，可以作為桑樹及其他作物的肥料。從能量流淌角度分析，?；~塘對能量的利用有何優(yōu)點？提示：實現(xiàn)能量的多級利用，提高了能量的利用率。[講解歸納]1．養(yǎng)分級能量傳遞效率(1)能量傳遞效率＝eq\f(某一養(yǎng)分級的同化量,上一養(yǎng)分級的同化量)×100%，而不是該養(yǎng)分級生物的有機物所含能量或攝取量。(2)能量傳遞效率為10%～20%，是針對相鄰兩個養(yǎng)分級中的全部生物而言的，某一條食物鏈中相鄰兩個養(yǎng)分級的能量傳遞效率可能低于10%或高于20%。2．能量流淌特點及緣由分析(1)單向流淌的緣由①食物鏈各養(yǎng)分級的依次是不行逆轉(zhuǎn)的，這是長期自然選擇的結(jié)果，如肉食性動物以植食性動物為食，而不能反過來。②各養(yǎng)分級通過呼吸作用以熱能形式散失的能量是無法再被利用的，因此，能量也不能循環(huán)流淌，必需由太陽能不斷地予以補充。(2)逐級遞減的緣由①各養(yǎng)分級的生物都會因呼吸作用而消耗掉相當大的一部分能量。②各養(yǎng)分級的生物中總有一部分能量未被下一個養(yǎng)分級利用。③還有少部分能量隨著殘枝敗葉或遺體流入分解者。特殊提示：能量傳遞效率≠能量利用率1能量傳遞效率：能量在沿食物鏈流淌的過程中，逐級削減，若以“養(yǎng)分級”為單位，能量在相鄰兩個養(yǎng)分級之間的傳遞效率為10%～20%。2能量利用效率：流入最高養(yǎng)分級的能量占生產(chǎn)者所固定的能量的比值。在一個生態(tài)系統(tǒng)中，養(yǎng)分級越多，在能量流淌過程中消耗的能量就越多，因此食物鏈越短，能量利用效率越高。3．生態(tài)金字塔的類型不同的生態(tài)金字塔能形象地說明養(yǎng)分級與能量、生物量、數(shù)量之間的關(guān)系，是定量探討生態(tài)系統(tǒng)的直觀體現(xiàn)。類型項目能量金字塔數(shù)量金字塔生物量金字塔形態(tài)特點正金字塔形一般為正金字塔形，有時會出現(xiàn)倒金字塔形，如樹上昆蟲與樹的數(shù)量關(guān)系正金字塔形象征含義能量沿食物鏈流淌過程中具有逐級遞減的特征生物個體數(shù)目在食物鏈中隨養(yǎng)分級上升而逐級遞減生物量(現(xiàn)存生物有機物的總質(zhì)量)沿食物鏈流淌逐級遞減每一階的含義食物鏈中每一養(yǎng)分級生物所含能量的多少每一養(yǎng)分級生物個體的數(shù)目每一養(yǎng)分級生物的總生物量特殊提示：能量在食物鏈上傳遞的特點是逐級遞減，但是在整個無機環(huán)境中，能量的總和不會變，它只不過是從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，即能量守恒。1．如圖為生態(tài)系統(tǒng)中能量流淌圖解部分示意圖(字母表示能量的多少)。下列敘述正確的是()A．圖中b＝h＋c＋d＋e＋fB．生產(chǎn)者與初級消費者之間的能量傳遞效率為b/a×100%C．“草→兔→狼”這一關(guān)系中，狼糞便的能量屬于dD．縮短食物鏈可以提高能量傳遞效率C[圖中b＝h＋c，A錯誤；生產(chǎn)者與初級消費者之間的能量傳遞效率為(b－h(huán))/a×100%，B錯誤；“草→兔→狼”這一關(guān)系中，狼糞便中的能量不屬于狼的同化量，仍屬于其上一個養(yǎng)分級，即屬于d，C正確；縮短食物鏈可以削減能量的損耗，但不能提高能量傳遞效率，D錯誤。]2．如圖為兩種生態(tài)金字塔示意圖，其中Ⅰ為水生生態(tài)系統(tǒng)，Ⅱ為陸地生態(tài)系統(tǒng)。下列說法錯誤的是()A．金字塔Ⅰ可能是生物量金字塔B．金字塔Ⅱ可能是生物數(shù)量金字塔C．Ⅰ和Ⅱ都不能表示能量金字塔D．Ⅰ中空白的養(yǎng)分級可代表昆蟲，Ⅱ中空白的養(yǎng)分級代表浮游動物D[金字塔Ⅰ可能是生物量金字塔，如海洋浮游植物的生物量小于浮游動物，但浮游植物繁殖速度很快，A正確；金字塔Ⅱ可能是生物數(shù)量金字塔，如一棵大樹和樹上的昆蟲，昆蟲的數(shù)量遠遠大于1，B正確；Ⅰ和Ⅱ都不能表示能量金字塔，因為能量金字塔是正金字塔形，C正確；Ⅰ中空白的養(yǎng)分級可代表海洋中的浮游動物，Ⅱ中空白的養(yǎng)分級代表樹上的昆蟲，D錯誤。][課堂小結(jié)]知識網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建核心語句歸納1.生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、傳遞(包括轉(zhuǎn)化)和散失的過程，稱為生態(tài)系統(tǒng)中的能量流淌。2.能量流淌的起點是生產(chǎn)者固定的太陽能，流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量是生產(chǎn)者固定的全部太陽能。3.生態(tài)系統(tǒng)中的能量流淌具有單向流淌和逐級遞減的特點。能量的傳遞效率大約是10%。4.探討生態(tài)系統(tǒng)能量流淌的規(guī)律，是為了提高生態(tài)系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)化效率，使能量更多地流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠帧?．下列有關(guān)生態(tài)系統(tǒng)能量流淌的敘述中，錯誤的是()A．生態(tài)系統(tǒng)中所接收的全部太陽能是流經(jīng)這個生態(tài)系統(tǒng)的總能量B．生態(tài)系統(tǒng)中的能量是沿著食物鏈和食物網(wǎng)流淌的C．能量流淌的特點是單向的、不循環(huán)的D．能量流淌是逐級遞減的，傳遞效率是10%～20%A[流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量是生態(tài)系統(tǒng)中生產(chǎn)者所固定的全部太陽能，A錯誤；生態(tài)系統(tǒng)中能量流淌的渠道是食物鏈和食物網(wǎng)，B正確；能量流淌的特點是單向流淌、逐級遞減，C正確；相鄰養(yǎng)分級之間能量傳遞效率是10%～20%，D正確。]2．如圖為草原生態(tài)系統(tǒng)的能量流淌圖解模型，A、B、C分別表示流入各養(yǎng)分級生物的能量，D、E、F分別表示各養(yǎng)分級生物用于生長、發(fā)育和繁殖的能量，G、H、I分別表示草、兔子、狼呼吸作用消耗的能量，J、K、L分別表示流入分解者的能量。下列敘述正確的是()A．圖中A＝D，B＝E，C＝FB．K中能量包括兔子尸體及狼糞便中的能量C．食物鏈中能量最少的是分解者所處的養(yǎng)分級D．第一養(yǎng)分級與其次養(yǎng)分級間的能量傳遞效率是E/DB[由圖可知，A＝G＋D，B＝E＋H，C＝F＋I，A錯誤；狼的糞便中的能量未被狼汲取，即不屬于C中的能量，故兔流入分解者的能量包括兔子尸體及狼糞便中的能量，B正確；分解者不屬于食物鏈中的養(yǎng)分級，C錯誤；第一養(yǎng)分級與其次養(yǎng)分級間的能量傳遞效率是B/A，D錯誤。]3．下圖為某草原生態(tài)系統(tǒng)流經(jīng)其次養(yǎng)分級的能量示意圖，其中a表示該養(yǎng)分級食物的攝入量，f表示流向下一養(yǎng)分級的能量。以下分析正確的是()A．圖中b表示用于生長、發(fā)育和繁殖的能量B．c表示生物體內(nèi)儲存的有機物C．d中能量均未被該養(yǎng)分級生物同化D．為提高羊肉的產(chǎn)量，應(yīng)當提高圖中c/a的比值D[b表示該養(yǎng)分級同化的能量；c表示用于生長、發(fā)育和繁殖的能量，儲存在生物體的有機物中，A、B錯誤；d表示分解者利用的能量，有一部分能量未被該養(yǎng)分級生物同化，C錯誤；圖中a表示該養(yǎng)分級攝入的能量，c表示用于生長、發(fā)育和繁殖的能量，所以c/a的值越高，羊肉的產(chǎn)量越高，D正確。]4．某地建設(shè)完成的千畝荷花濕地、千畝水稻高產(chǎn)示范田、百畝稻蟹共養(yǎng)區(qū)，構(gòu)成了一種新型的農(nóng)業(yè)發(fā)展模式，下列敘述錯誤的是()A．該新型農(nóng)業(yè)發(fā)展模式利用了種植業(yè)和畜牧業(yè)合理優(yōu)化技術(shù)B．水稻種植期間除草和除蟲可以調(diào)整能量流淌的方向C．稻蟹共養(yǎng)的生產(chǎn)模式能實現(xiàn)能量的多級利用，提高能量的傳遞效率D．脫離人為干預(yù)后，該濕地的養(yǎng)分結(jié)構(gòu)可能會變得更困難C[濕地生態(tài)系統(tǒng)的動植物種類多樣，養(yǎng)分結(jié)構(gòu)困難，某地建設(shè)了千畝荷花濕地、千畝水稻高產(chǎn)示范田、百畝稻蟹共養(yǎng)區(qū)，該地區(qū)新型農(nóng)業(yè)發(fā)展模式利用了種植業(yè)和畜牧業(yè)的合理優(yōu)化，A正確；水稻田中的雜草和水稻是競爭關(guān)系，害蟲和水稻是捕食關(guān)系，通過除草、除蟲可以合理調(diào)整能量流淌方向，使能量更多地流向有益于人類的方向，B正確；稻蟹共養(yǎng)的生產(chǎn)模式能實現(xiàn)能量的多級利用，提高能量的利用率，但能量沿食物鏈的傳遞效率不會發(fā)生變更，C錯誤；隨著時間的推移，該地的物種豐富度可能會漸漸上升，群落可能會發(fā)生演替，優(yōu)勢物種可能會發(fā)生變更，D正確。]5．如圖所示為某生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)能量的流淌狀況，其中A、B、C為相應(yīng)養(yǎng)分級同化的總能量。回答下列問題：(1)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)為__________________________________。(2)該生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)，其次養(yǎng)分級與第三養(yǎng)分級之間的能量傳遞效率為______________，該值一般狀況下不應(yīng)大于________。(3)次級消費者糞便中的能量屬于________(填圖中相應(yīng)字母)，經(jīng)________(填圖中序號)途徑流向分解者。(4)該生態(tài)系統(tǒng)中，某初級消費者的種群密度下降對次級消費者的影響特別顯著，可見該生態(tài)系統(tǒng)的反抗力穩(wěn)定性________(填“較弱”或“較強”)。(5)從圖中信息可知，生態(tài)系統(tǒng)中能量流淌的特點是________