第08講生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)-2021-2022學(xué)年高二生物教學(xué)講義（人教版2019選擇性必修2）

生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)◆素養(yǎng)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)素養(yǎng)定位1.了解生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的概念，以及能量流動(dòng)的過程。2.分析生態(tài)系統(tǒng)中的能量在生物群落中單向流動(dòng)和逐級(jí)遞減的規(guī)律。3.舉例說出研究生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的意義。1.通過分析生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)的過程，建立生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)和能量觀（生命觀念）。2.運(yùn)用模型建構(gòu)法，構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)中各營養(yǎng)級(jí)間的能量的關(guān)系模型（科學(xué)思維）。3.通過總結(jié)研究能量流動(dòng)的實(shí)踐意義，形成學(xué)以致用、關(guān)注生產(chǎn)生活的態(tài)度（社會(huì)責(zé)任）?！纛A(yù)習(xí)清單【填一填】一、能量流動(dòng)的過程1.能量流動(dòng)的概念生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)是指生態(tài)系統(tǒng)中能量的_______、_______、_______和_______的過程。2.能量流經(jīng)第一營養(yǎng)級(jí)的過程（1）輸入：生產(chǎn)者通過_______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：①在生產(chǎn)者的呼吸作用中以_______形式散失；②隨著殘枝敗葉等被_______分解而釋放出來；③被初級(jí)消費(fèi)者攝食同化，流入_______營養(yǎng)級(jí)。3.能量流經(jīng)第二營養(yǎng)級(jí)的過程（1）輸入：通過_______獲得。（2）去向：①通過_______以_______形式散失。②隨尸體、排泄物流向_______。③被_______攝食同化，流入下一營養(yǎng)級(jí)。二、能量流動(dòng)的特點(diǎn)1.能量流動(dòng)的特點(diǎn)能量流動(dòng)的特點(diǎn)可以概述為：_______、_______。能量在相鄰兩個(gè)營養(yǎng)級(jí)間的傳遞效率大約是_______。在一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中，營養(yǎng)級(jí)越多，在能量的流動(dòng)過程中消耗的能量就_______。2.能量金字塔將單位時(shí)間內(nèi)各個(gè)_______所得到的_______數(shù)值，由低到高繪制成圖，可形成一個(gè)金字塔圖形，叫做能量金字塔。三：研究能量流動(dòng)的實(shí)踐意義1.幫助人們將生物在時(shí)間、_______上進(jìn)行合理配置，增大流入某個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的總能量。2.幫助人們科學(xué)規(guī)劃、設(shè)計(jì)_______，使能量得到_______的利用。3.幫助人們合理地調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)關(guān)系，使能量持續(xù)高效地流向_______的部分。參考答案：一、1.輸入傳遞轉(zhuǎn)化散失2.（1）光合作用（2）熱能分解者第二3.（1）攝食生產(chǎn)者（2）呼吸作用熱能分解者次級(jí)消費(fèi)者二、1.單向流動(dòng)、逐級(jí)遞減10%20%越多2.營養(yǎng)級(jí)能量三、1.空間2.人工生態(tài)系統(tǒng)最有效3.對(duì)人類最有益【判一判】1.流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量是照射在生產(chǎn)者上的太陽能。（）2.流經(jīng)第二營養(yǎng)級(jí)的總能量指次級(jí)消費(fèi)者攝入體內(nèi)的能量。（）3.兔吃草后排出的糞便中的能量是兔同化量的一部分。（）4.生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈中營養(yǎng)級(jí)越高的生物,其體型必然越大。（）5.研究能量流動(dòng),可調(diào)整能量流動(dòng)關(guān)系,使生產(chǎn)者固定的能量全部流向人類。（）6.在稻田生態(tài)系統(tǒng)中,防治稻田害蟲可提高生產(chǎn)者和消費(fèi)者之間的能量傳遞效率。（）7.生物量金字塔、數(shù)量金字塔同能量金字塔一樣都是正立的。（）參考答案：1.×2.×3.×4.×5.×6.×7.×【畫一畫】◆知識(shí)精析一、能量流動(dòng)概念的解讀二、能量流動(dòng)的特點(diǎn)及原因三、生態(tài)金字塔的比較類型項(xiàng)目能量金字塔數(shù)量金字塔生物量金字塔形狀特點(diǎn)正金字塔形一般為正金字塔形，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)倒金字塔形一般為正金字塔形象征含義能量沿食物鏈流動(dòng)過程中具有逐級(jí)遞減的特性一般情況下，生物個(gè)體數(shù)量在食物鏈中隨營養(yǎng)級(jí)升高而逐級(jí)遞減生物量(現(xiàn)存生物有機(jī)物的總量)沿食物鏈流動(dòng)逐級(jí)遞減每一級(jí)含義食物鏈中每一營養(yǎng)級(jí)生物所含能量的多少每一營養(yǎng)級(jí)生物個(gè)體的數(shù)量每一營養(yǎng)級(jí)生物的總生物量四、有關(guān)能量流動(dòng)的幾個(gè)等式：（1）消費(fèi)者攝入能量＝消費(fèi)者同化能量＋糞便中的能量（即動(dòng)物糞便中的能量不屬于該營養(yǎng)級(jí)同化能量，應(yīng)為上一個(gè)營養(yǎng)級(jí)固定或同化能量）。（2）消費(fèi)者同化能量＝呼吸消耗的能量＋生長、發(fā)育和繁殖的能量。（3）生長、發(fā)育和繁殖的能量＝分解者分解利用的能量＋下一營養(yǎng)級(jí)同化的能量＋未被利用的能量。五、能量流動(dòng)相關(guān)的計(jì)算1.能量傳遞效率的相關(guān)“最值”計(jì)算（1）食物鏈越短，最高營養(yǎng)級(jí)獲得的能量越多。（2）生物間的取食關(guān)系越簡單，生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)過程中消耗的越少。具體計(jì)算方法如下：知低營養(yǎng)級(jí)求高營養(yǎng)級(jí)知高營養(yǎng)級(jí)求低營養(yǎng)級(jí)獲得(需要)能量最多選最短食物鏈按×20%計(jì)算選最長食物鏈按÷10%計(jì)算獲得(需要)能量最少選最長食物鏈按×10%計(jì)算選最短食物鏈按÷20%計(jì)算2.能量傳遞效率的有關(guān)“定值”計(jì)算（1）已確定營養(yǎng)級(jí)間能量傳遞效率的，不能按“最值”法計(jì)算，而需按具體數(shù)值計(jì)數(shù)。例如，在食物鏈A→B→C→D中，能量傳遞效率分別為a%、b%、c%，若A的能量為M，則D獲得的能量為M×a%×b%×c%。（2）如果是在食物網(wǎng)中，某一營養(yǎng)級(jí)同時(shí)從上一營養(yǎng)級(jí)多種生物獲得能量，且各途徑所獲得的生物量比例確定，則按照各單獨(dú)的食物鏈進(jìn)行計(jì)算后合并?！纛}型訓(xùn)練考點(diǎn)一、能量流動(dòng)的過程1.如圖表示一般生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模式圖，在不考慮物質(zhì)的輸入和輸出情況下，下列說法正確的是（）A．能量主要是以太陽能的形式輸入生態(tài)系統(tǒng)B．組分1、2、3分別代表生產(chǎn)者、消費(fèi)者和分解者C．在一個(gè)幼苗茁壯成長的農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸出量和輸入量相等D．如果組分1是生產(chǎn)者，那么組分1代表的是綠色植物【答案】A【解析】能量主要是通過生產(chǎn)者固定太陽能輸入生態(tài)系統(tǒng)的，A正確；據(jù)圖可知，生態(tài)系統(tǒng)的組分1、2、3分別代表生產(chǎn)者、分解者和消費(fèi)者，B錯(cuò)誤；在一個(gè)幼苗茁壯成長的農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入量大于輸出量，C錯(cuò)誤；如果組分1是生產(chǎn)者，那么組分1代表的主要是綠色植物，還包括藍(lán)藻，以及進(jìn)行化能合成作用的硝化細(xì)菌等，D錯(cuò)誤。2.下圖是某生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)示意圖，相關(guān)敘述正確的是（）A．圖中各營養(yǎng)級(jí)的生物共形成一條食物鏈，這是能量流動(dòng)的渠道B．②與①的比值表示由第一營養(yǎng)級(jí)到第二營養(yǎng)級(jí)的能量傳遞效率C．④表示通過呼吸作用釋放的能量，可用于生物體的生長、發(fā)育和繁殖D．每個(gè)營養(yǎng)級(jí)的能量輸出除③④外，還能流入下一營養(yǎng)級(jí)【答案】B【解析】圖中各營養(yǎng)級(jí)的生物應(yīng)包含許多種群，故包含許多條食物鏈并形成復(fù)雜的食物網(wǎng)，A錯(cuò)誤；能量傳遞效率為相鄰兩個(gè)營養(yǎng)級(jí)同化量的比值，所以②與①的比值表示由第一營養(yǎng)級(jí)到第二營養(yǎng)級(jí)的能量傳遞效率，B正確；呼吸作用釋放的能量，一部分用于生物體的生長、發(fā)育和繁殖，還有一部分以熱能的形式散失了，而④表示自身呼吸散失的能量，C錯(cuò)誤；食物鏈中最高營養(yǎng)級(jí)的生物所同化的能量不再流入“下一營養(yǎng)級(jí)”，D錯(cuò)誤?？键c(diǎn)二、能量流動(dòng)的特點(diǎn)3.在一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中，已知初級(jí)消費(fèi)者與次級(jí)消費(fèi)者的個(gè)體數(shù)分別為N1、N2，個(gè)體平均質(zhì)量分別為M1、M2，則下列關(guān)系式正確的是()A．N1·M1＞N2·M2 B．N1·M1＜N2·M2C．N1·M1＝N2·M2 D．N1·M1≥N2·M2【答案】A【解析】能量流動(dòng)是逐級(jí)遞減的，一般生物量可以代表能量值，所以N1·M1＞N2·M2。綜上所述，A正確。4.如圖為一生態(tài)金字塔示意圖，字母代表不同的營養(yǎng)級(jí)。下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是（）A．該金字塔能夠代表食物鏈“草→蟲→蜘蛛→蛙→蛇→貓頭鷹”各個(gè)營養(yǎng)級(jí)的生物量關(guān)系B．該金字塔的一部分能夠表示食物鏈“油松→松毛蟲→烏鴉”各個(gè)營養(yǎng)級(jí)之間的個(gè)體數(shù)量關(guān)系C．該金字塔能夠表示食物鏈“油松→松毛蟲→烏鴉”各個(gè)營養(yǎng)級(jí)之間的能量關(guān)系D．兔子和鹿均吃草，它們所處的塔層相同【答案】B【解析】食物鏈各營養(yǎng)級(jí)之間的生物量金字塔可表示為正金字塔形，A正確。松毛蟲的數(shù)量顯然比油松多，所以個(gè)體數(shù)量呈倒金字塔形，不能用題目中給出的正金字塔形表示，B錯(cuò)誤。食物鏈各營養(yǎng)級(jí)之間的能量金字塔一定是正金字塔形，C正確。兔子和鹿均吃草，為植食性動(dòng)物營養(yǎng)級(jí)，即第二個(gè)營養(yǎng)級(jí)，在金字塔中所處塔層相同，D正確?？键c(diǎn)三、研究能量流動(dòng)的實(shí)踐意義5.稻田中農(nóng)民要把稗草拔掉，魚塘中要不斷清除肉食性“黑魚”，用生態(tài)學(xué)觀點(diǎn)看是為了（）A.保持能量循環(huán)B.保持生物群落的單一性C.調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)的關(guān)系D.使物質(zhì)能夠盡快地循環(huán)流動(dòng)【答案】C【解析】清除田間稗草的目的是調(diào)整能量在生態(tài)系統(tǒng)中的流動(dòng)方向，使能量更多地流向農(nóng)作物；清除魚塘中肉食性“黑魚”的目的是調(diào)整能量在生態(tài)系統(tǒng)中的流動(dòng)方向，使能量更多地流向其他魚類。綜上分析，C符合題意。6.用經(jīng)過處理后的雞糞沼液來培養(yǎng)小球藻，以降低沼液中的氨氮、總磷等含量。下列敘述正確的是（）A．雞糞便中所含的能量屬于雞未攝入的能量B．此生態(tài)系統(tǒng)中，小球藻既是生產(chǎn)者，又是分解者C．小球藻吸收沼液中的無機(jī)氮可用于合成自身的淀粉D．對(duì)雞糞沼液的處理能提高能量的利用率【答案】D【解析】由于攝入上一營養(yǎng)級(jí)的能量=同化量+糞便中的能量，故雞糞便中所含的能量屬于雞攝入的能量，A錯(cuò)誤；小球藻能夠通過光合作用將無機(jī)物轉(zhuǎn)化成有機(jī)物并儲(chǔ)存能量，故小球藻屬于生產(chǎn)者，不屬于分解者，B錯(cuò)誤；淀粉的組成元素為C、H、O，故無機(jī)氮不可用于合成自身的淀粉，C錯(cuò)誤；用雞糞沼液培養(yǎng)小球藻可實(shí)現(xiàn)能量的多級(jí)利用，提高能量的利用率，D正確。考點(diǎn)四、能量流動(dòng)的相關(guān)計(jì)算7.下圖是某生態(tài)系統(tǒng)一條食物鏈中的三個(gè)種群一年內(nèi)能量流動(dòng)統(tǒng)計(jì)的部分?jǐn)?shù)據(jù)。有關(guān)敘述正確的是（）A．三個(gè)種群組成的食物鏈?zhǔn)洽瘛颉驜．種群Ⅱ全部生物的呼吸消耗能量約為6.95×107kJC．不同營養(yǎng)級(jí)之間的能量流動(dòng)以有機(jī)物為載體D．第二營養(yǎng)級(jí)到第三營養(yǎng)級(jí)的能量傳遞效率約為10%【答案】C【解析】從圖中可以看出，種群Ⅱ同化的能量最多，其次是種群I，最少的是種群Ⅲ，所以三個(gè)種群組成的食物鏈?zhǔn)洽颉鶬→Ⅲ，A錯(cuò)誤；種群Ⅱ全部生物同化的能量有呼吸消耗的能量、流向分解者的能量、流入下一營養(yǎng)級(jí)的能量和未被利用的能量，呼吸作用消耗的能量少于6.95×107kJ，B錯(cuò)誤；物質(zhì)是能量的載體，生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)以有機(jī)物為載體，C正確；第二營養(yǎng)級(jí)到第三營養(yǎng)級(jí)的能量傳遞效率約為3.0÷15.0×100%=20%，D錯(cuò)誤。8.如圖所示為一個(gè)食物網(wǎng),假如鷹的食物有2/5來自兔,2/5來自鼠,1/5來自蛇,那么鷹若要增加20g體重,至少需要消耗植物(