生態(tài)系統(tǒng)地能量流動(dòng)導(dǎo)學(xué)案

1、生態(tài)系統(tǒng)的能流動(dòng)溫故追本海源推陳方可知新知識(shí)儲(chǔ)備區(qū)1 .生態(tài)系統(tǒng)的組成成分包括虻置、消費(fèi)者、分解者、非生物的物質(zhì)和能量,各組成成分 間相互作用形成一個(gè)統(tǒng)一的整體。2 .生態(tài)系統(tǒng)的營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)是食物鏈和食物網(wǎng)。生態(tài)系統(tǒng)的主要功能是能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán), 就是沿著此渠道進(jìn)行的。3 .綠色植物通過光合作用把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能,化能自養(yǎng)生物則通過化 能合成作用把氧化無機(jī)物時(shí)釋放的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能04 .生物通過呼吸作用把有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能釋放出來，大部分以熱能形式散失,少部分 儲(chǔ)存在ATP中。5 .在“草T兔t狼”這條食物鏈中，草通過光合作用固定了太陽(yáng)能，屬于第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)。兔

2、生命活動(dòng)需要的能量來自于草，屬于第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)，初級(jí)消費(fèi)者。狼生命活動(dòng)需要的能量 來自于兔，屬于第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)，次級(jí)消費(fèi)者?！菊n堂導(dǎo)入】下圖是世界排名第一的羽毛球運(yùn)動(dòng)員林丹，他在比賽前要攝入大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，有能量的 輸入；在比賽過程中，有能量的轉(zhuǎn)化和散失。一切生命活動(dòng)都伴隨著能量的變化，沒有 能量的輸入，也就沒有生命和生命系統(tǒng)。生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失過 程如何呢？基礎(chǔ)自學(xué)落實(shí)重點(diǎn)互動(dòng)探究學(xué)習(xí)探究區(qū)探究點(diǎn)一能量流動(dòng)的過程黑麥草是一年生或多年生草本植物，是重要的栽培牧草和綠肥作物。下圖是山羊吃黑麥草的 圖片，請(qǐng)分析山羊和黑麥草的能量流動(dòng)過程。1 .觀察黑麥草的能量去向，分析：生K發(fā)育和繁殖太

3、陽(yáng)光FD山羊(1)A是通過光合作用完成的，該過程使光能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能，以有機(jī)物的形式儲(chǔ)存在黑 麥草體內(nèi)。(2)B是通過蟹作用為生長(zhǎng)發(fā)育提供能量，這個(gè)過程產(chǎn)生的能量大部分以熱能的形式 散失掉了。(3)C過程中，枯枝落葉中的有機(jī)物被父解重分解為無機(jī)物，能量被釋放。(4) D是指部分能量被山羊通過撞盒攝入體內(nèi)，最終同化為自身的能量。能量流動(dòng)過程中，我們經(jīng)常以種群作為整體研究對(duì)象，請(qǐng)完成下圖并歸納能量流動(dòng) 的概念。能員輸入一種群一能量修任能鼓散失生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)是指生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失的過程。2 .結(jié)合上述內(nèi)容完成能量流經(jīng)第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)的示意圖散失呼吸作用散失分解者利用3 .結(jié)合1、2,

4、概括生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)示意圖，請(qǐng)據(jù)圖分析:呼吸作用 呼吸作用 呼吸作用 呼吸作用II生產(chǎn)者L （植物）同 F（植食性動(dòng)物中一刎駐L初級(jí)消費(fèi)者三級(jí)消費(fèi)并（肉食大動(dòng)物）d （肉食性動(dòng)物）知"者 "V 呼救作用（1）能量的輸入源頭：太陽(yáng)能或氧化無機(jī)物產(chǎn)生的It里能。相關(guān)生理過程：光合作用或化能合成作用。能量轉(zhuǎn)換形式：光能或氧化無機(jī)物產(chǎn)生的化學(xué)能T有機(jī)物中的化學(xué)能。輸入總量：生產(chǎn)者固定的全部能量。能量的傳遞傳遞途徑：食物鏈和食物網(wǎng)。傳遞形式：有機(jī)物中的化學(xué)能。能量的散失形式：型能。一般途徑：呼吸作用，包括各個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)自身的呼吸消耗以及分解者的呼吸作用。特殊途徑：動(dòng)植物遺體形成煤炭、石油

5、等，經(jīng)過燃燒放出熱能。小貼士同化量和攝入量的比較同化量為每一營(yíng)養(yǎng)級(jí)通過攝食并轉(zhuǎn)化成自身有機(jī)物的能量，攝入量是消費(fèi)者攝入的能量，同化量=攝入量一糞便量。消費(fèi)者產(chǎn)生的糞便中 的能量屬于上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)?！練w納提煉】某營(yíng)養(yǎng)級(jí)（消費(fèi)者）的能量變化理解簡(jiǎn)圖長(zhǎng)t蹩左【活學(xué)活用】1 .結(jié)合探究點(diǎn)一中3的生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)示意圖判斷：（1）當(dāng)狼吃掉一只兔子時(shí)，就獲得了兔子的全部能量（）（2）初級(jí)消費(fèi)者的糞便量屬于第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)能量（）同化量豐用于生長(zhǎng)發(fā)育和繁殖的能量( )(4)呼吸作用所產(chǎn)生的能量都是以熱能的形式散失()分解者的分解作用也是通過呼吸作用完成的()能量a=e + b+l()箭頭a代表生產(chǎn)者的同化量，方框代表

6、初級(jí)消費(fèi)者的攝入量()(8)生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)和轉(zhuǎn)化不遵循能量守恒定律，總量越來越少() (9)流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的能量能夠重新再回到這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)，被重復(fù)利用() 答案(1)X (2) X (3) V (4)X (5) V (6) V (7) X (8) X (9) X 解析(1)狼排出糞便中的能量屬于兔子，未被狼獲得。(2)初級(jí)消費(fèi)者的糞便量屬于第 一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量。(4)呼吸作用所產(chǎn)生的能量一部分儲(chǔ)存在ATP中，其余以熱能的形式 散失。(7)方框代表初級(jí)消費(fèi)者的同化量。(8)生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)和轉(zhuǎn)化遵循能量 守恒定律。(9)能量流動(dòng)的特點(diǎn)是單向流動(dòng)、逐級(jí)遞減的，不能重復(fù)利用。探究點(diǎn)二能量流動(dòng)

7、的特點(diǎn)及相關(guān)計(jì)算美國(guó)生態(tài)學(xué)家林德曼對(duì)一個(gè)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單的天然湖泊一賽達(dá)伯格湖的能量流動(dòng)進(jìn)行了定 量分析，得出了如圖所示的數(shù)據(jù)單位：J/(cm2-a),請(qǐng)完成以下分析：2 .由圖得知(1)經(jīng)過長(zhǎng)期的自然選擇，食物鏈中各營(yíng)養(yǎng)級(jí)的順序是不可逆轉(zhuǎn)的。(2)各營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量總是趨向于以呼吸作用產(chǎn)生熱能而散失掉,無法再利用。因此，能量流動(dòng)的方向是單向的,只能從上一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)流向上一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)，不可逆轉(zhuǎn), 也不能循環(huán)流動(dòng)。3 .能量傳遞效率計(jì)算公式為：相鄰兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的傳遞效率=心篁鬻售X100*, 上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化里請(qǐng)將圖中各營(yíng)養(yǎng)級(jí)的“輸入”能量和“輸出”到下一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量整理出來填在表格 中，并計(jì)算相鄰營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間

8、的傳遞效率。J/(cm2-a)輸入輸出到下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)傳遞效率第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)（生產(chǎn)者）464.662.813. 5%第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)（植食性動(dòng)物）62.812.620.1 %第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)（肉食性動(dòng)物）12.63.由2中數(shù)據(jù)可以看出（1）各營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物都會(huì)因呼吸作用而消耗掉相當(dāng)大一部分能量。（2）各營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物中總有一部分能量未被下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物所利用。（3）還有少部分能量隨著殘枝敗葉或遺體等直接傳遞給了分解者。因此，輸入各營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量不可能百分之百地流入下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)，能量在沿食物鏈流動(dòng)過 程中是逐級(jí)遞減的。4.由2中傳遞效率可以看出，能量在相鄰兩營(yíng)養(yǎng)級(jí)間的傳遞效率大約是幽二?皿。若將 單位時(shí)間內(nèi)各營(yíng)養(yǎng)級(jí)所得到的

9、能量、每個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)有機(jī)體的數(shù)量及單位空間內(nèi)各營(yíng)養(yǎng)級(jí)的 生物量數(shù)值繪制成金字塔，如下面圖表所示。能量金字塔數(shù)量金字塔生物量金字塔特點(diǎn) 呈正金字塔形通常為正金字塔形， 有時(shí)會(huì)出現(xiàn)倒金字塔 形，如成千上萬(wàn)的昆 蟲以一株樹為生一般呈正金字塔形， 有時(shí)會(huì)出現(xiàn)倒金字塔 形，如某一時(shí)間浮游 植物的生物量（用質(zhì) 量來表示）可能低于 浮游動(dòng)物的生物量1游物 浮植浮動(dòng)游物據(jù)圖分析，一條食物鏈中一般不超過45個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的原因：生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)的傳 遞效率一般是10%20%,營(yíng)養(yǎng)級(jí)越多，能量的消耗就越多，所剩能量往往不能維持一 個(gè)新的營(yíng)養(yǎng)級(jí)。5 ,下圖是某一食物網(wǎng)的示意圖:(1)如果A增重100千克，C最多增重生千克。

10、C最少增重壓”千克。(2)如果C增重1千克，至少需消耗A臣千克。最多需消耗A1J900千克。(3)如果C從B、F中獲得的能量比為3 ： 1, C增重1千克，則最少需要消耗A175千克。小貼士 (1)“未利用”能量如：多年生植物上一年自身生長(zhǎng)發(fā)育的凈積累量；未來得及分解，被埋藏在地下形成的煤炭、石油等能量。(2)能量傳遞效率是指相鄰兩營(yíng)養(yǎng)級(jí)間，而不是種群，更不是個(gè)體。(3) 一般來說，在以低營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物為主的生態(tài)系統(tǒng)中，傳遞效率可以低于10%；僅在 特殊條件下，某傳遞效率有可能高于20%,時(shí)間過長(zhǎng)將導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)被破壞。(4)能量傳遞效率相關(guān)計(jì)算中，有時(shí)用生物量質(zhì)量等來代表生物所含有的能量?！練w納提

11、煉】能量流動(dòng)的極值計(jì)算(1)能量在食物鏈中傳遞的計(jì)算在一條食物鏈中若某一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的總能量為n,則最多傳到下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量為0. 2n, 最少為0. 1n。在一條食物鏈中，某一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量為n,需要前一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量至少為n：20%=5n, 最多為 n + 10$=10n。(2)能量在食物網(wǎng)中傳遞的計(jì)算，設(shè)食物鏈ATBTCTDTE,分情況討論情景設(shè)置提出的問題計(jì)算思路計(jì)算公式E營(yíng)養(yǎng)級(jí)凈增重Y至少需要A營(yíng)養(yǎng)級(jí) 多少傳遞效率取20%XX (20%)4=Y至多需要A營(yíng)養(yǎng)級(jí)多少傳遞效率取10%XX (10%)4=YA營(yíng)養(yǎng)級(jí) 凈增重XE營(yíng)養(yǎng)級(jí)最多增重多少傳遞效率取20%XX (20%)4=YE營(yíng)養(yǎng)級(jí)至少增重

12、多少傳遞效率取10%XX (10%)4=Y(3)在已知高營(yíng)養(yǎng)級(jí)求需要低營(yíng)養(yǎng)級(jí)最值時(shí)，若高營(yíng)養(yǎng)級(jí)有多種食物來源，要注意高營(yíng) 養(yǎng)級(jí)食物來源有沒有具體分配，若有就不能選最短或最長(zhǎng)的食物鏈，而要按分配情況逐 一計(jì)算，然后相加。【活學(xué)活用】2.如圖為某生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)圖解部分示意圖，各代表一定的能量值，下列各項(xiàng)中正確的是()A.表示流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部的總能量B. 一般情況下，次級(jí)消費(fèi)者增加1 kg,生產(chǎn)者至少增加100 kgC.生物與生物之間的捕食關(guān)系一般不可逆轉(zhuǎn)，所以能量流動(dòng)具有單向性D.從能量關(guān)系看+問題導(dǎo)析(1)生產(chǎn)者固定的太陽(yáng)能的總量是流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的總能量,所以不表示(表示、不表示)流經(jīng)該生

13、態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部的總能量。(2)次級(jí)消費(fèi)者增加1千克，求生產(chǎn)者至少增加多少千克，傳遞效率應(yīng)取出。(3)圖中次級(jí)消費(fèi)者的能量去路還可能有通過次級(jí)消費(fèi)者呼吸作用散失的熱能、未利用 能量,所以與+的大小關(guān)系為)+。答案C解析僅僅是流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部總能量的一部分；次級(jí)消費(fèi)者增加1 kg,生產(chǎn)者 至少增加25 kg；從能量關(guān)系上看，)+。探究點(diǎn)三研究能量流動(dòng)的實(shí)踐意義某市在落實(shí)“禁燒秸稈”工作的過程中，化“堵”為“疏二引導(dǎo)農(nóng)民設(shè)計(jì)建立了如下 生態(tài)系統(tǒng)模式圖，閱讀教材思考如下問題：1 .相比農(nóng)作物秸稈直接燃燒，上述生態(tài)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了農(nóng)作物中能量的多級(jí)利用，提高了能量 利用率。這說明：研究生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)，可以幫

14、助人們科學(xué)規(guī)劃、設(shè)計(jì)人工生態(tài)系 統(tǒng)，使能量得到最有效的利用。2 .有人說：“由于上述生態(tài)系統(tǒng)是人工設(shè)計(jì)，所以其中營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間能量的傳遞效率可由人 類任意控制J你認(rèn)為對(duì)嗎？答案不對(duì)。3 .在上述生態(tài)系統(tǒng)中，人們?yōu)樘岣咿r(nóng)作物的產(chǎn)量，要經(jīng)常到田間除草、滅蟲、滅鼠。這樣 做的目的是合理調(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?qū)θ祟愖钣幸?的部分。小貼士能量傳遞效率與能量利用效率的比較(D能量傳遞效率：計(jì)算公式為：能量傳遞效率= 下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化量/上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)同 化量 X100%,能量在相鄰兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間的傳遞效率約為10%20%。(2)能量利用效率：流入最高營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量占生產(chǎn)者能量的比值。在一個(gè)

15、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，因此食物鏈越短，能量利用效率越西0【歸納提煉】根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)規(guī)律，在實(shí)際生產(chǎn)生活中借鑒以下措施(1)盡量縮短食物鏈。(2)充分利用生產(chǎn)者。(3)充分利用分解者，如利用秸稈培肓食用菌、利用植物殘?bào)w生產(chǎn)沼氣等。【活學(xué)活用】3.在社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)中，四川某地通過新建沼氣池和植樹造林，構(gòu)建了新型農(nóng)業(yè)生態(tài) 系統(tǒng)(如圖所示)。請(qǐng)判斷下列說法的正誤：沼渣、沼液作吧料農(nóng)作物家禽、家有林地沼氣池糞便該生態(tài)系統(tǒng)中，處于第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物有人和家禽、家畜 ()該生態(tài)系統(tǒng)中，人的作用非常關(guān)鍵，植物是主要成分()該生態(tài)系統(tǒng)的建立，提高了各營(yíng)養(yǎng)級(jí)間的能量傳

16、遞效率()(4)微生物也能利用農(nóng)作物通過光合作用儲(chǔ)存的能量()多途徑利用農(nóng)作物可提高該系統(tǒng)的能量利用率()(6)沼渣、沼液作為肥料還田，使能量能夠循環(huán)利用()沼氣池中的微生物也是該生態(tài)系統(tǒng)的分解者()沼氣可以用來作燃料或者取暖，是“低碳經(jīng)濟(jì)，低碳生活”很好的體現(xiàn)()答案 J (2) V (3) X (4) J (5) J (6)X (7) V (8) V解析能量只能單向流動(dòng)，逐級(jí)遞減。在食物網(wǎng)相鄰營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間傳遞效率并沒有改變, 改變的只是能量利用率。課堂小結(jié)設(shè)計(jì)工W 農(nóng)業(yè),使 能量得到 多級(jí)利用態(tài)能的使續(xù)流類的 生中動(dòng)，持他人益 整統(tǒng)流系量效對(duì)方分 調(diào)系隹關(guān)能高向國(guó)郤意 義生產(chǎn)者固定的脂量生態(tài)

17、系統(tǒng)的能量流垃檢費(fèi)學(xué)習(xí)效果體驗(yàn)成功快樂自我檢測(cè)區(qū)1.根據(jù)生態(tài)學(xué)的原理，要使能量流經(jīng)食物鏈的總消耗最少，人們應(yīng)采取哪一種食物結(jié)構(gòu)（）A.以家禽的蛋類為主B.以淡水養(yǎng)殖的魚、蝦為主C.以谷物和植物蛋白為主D.以雞、豬等家禽、家畜的肉類為主答案C解析 根據(jù)能量流動(dòng)逐級(jí)遞減的原理，食物鏈越長(zhǎng)，流經(jīng)食物鏈的總能量損失越多。由 此可知，以植物性產(chǎn)品為食的生物與植物（生產(chǎn)者）組成的共有兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的食物鏈最短, 能量在此種食物鏈流動(dòng)時(shí)損失最少。2 .如圖食物網(wǎng)中的華南虎體重每增加1 kg,至少需要消耗植物（）植物b斑羚）華南虎A. 10 kgB. 25 kgC. 50 kgD. 100 kg答案B解析 解本題

18、的關(guān)鍵有二：一是理解“至少”的含義，應(yīng)按照能量傳遞效率20、計(jì)算； 二是對(duì)圖的理解，即圖中的斑羚和野豬無需分開計(jì)算。華南虎體重增加1 kg,則至少 需要消耗初級(jí)消費(fèi)者（斑羚和野豬）5 kg,需要消耗生產(chǎn)者（植物）至少為25 kgo3 .“草t兔子T狐貍t狼”為某草原上的一條食物鏈，下列關(guān)于該食物鏈的說法中，正確 的是（）A.該食物鏈中兔子是初級(jí)消費(fèi)者、第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)B.兔子產(chǎn)生的糞便不屬于兔子的同化量，而是草固定的能量的一部分C.根據(jù)能量金字塔可知，處于塔尖的狼，其個(gè)體體內(nèi)的能量少于兔子個(gè)體體內(nèi)的能量D.狐貍捕食一只兔子，則該兔子體內(nèi)的能量全部流向狐貍答案B解析 生產(chǎn)者是第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)；兔子的糞便不屬于兔子的同化量；能量金字塔描述的是 營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間的能量關(guān)系，不能簡(jiǎn)單等同于單個(gè)個(gè)體。4.下圖是對(duì)某湖泊的能量考查結(jié)果單位：千焦/（厘米？ 年川，請(qǐng)據(jù)圖回答：流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的總能量主要是指,有千焦/ （厘米2 年）。能量從第