學(xué)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(fù)習(xí)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(zhuǎn)化和散失的過程，形成知識網(wǎng)絡(luò)。【知識掃描】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(chǎn)者的呼吸作用中以的形式散失了，一局部用于生產(chǎn)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?qū)θ祟愖钣幸娴木植??！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(xiàn)，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(xiàn)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(nèi)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(chǎn)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(nèi)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(guān)能量流動的極值計算在解決有關(guān)能量傳遞的計算問題時，首先要確定食物鏈。1.設(shè)食物鏈A→B→C→D，分情況討論:現(xiàn)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(wǎng)中，一個消費者往往同時占有多條食物鏈，當(dāng)該消費者增加了某一值時，假設(shè)要計算最少消耗生產(chǎn)者多少時，應(yīng)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(shè)要計算最多消耗生產(chǎn)者多少時，應(yīng)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。【感悟高考】例1.〔2007，揚州模擬〕有關(guān)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(xué)習(xí)的食物鏈是捕食鏈,只有生產(chǎn)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(chǎn)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(xué)生開展了研究性學(xué)習(xí)。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(nèi)食物組成的分析；然后又請當(dāng)?shù)匾凰囱芯克膶＜覍@5種生物體內(nèi)兩種污染物的含量進行了測定；再將研究數(shù)據(jù)繪制成下表。生物種類消化道內(nèi)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(jié)果，請嘗試利用上表中的數(shù)據(jù)，在所給坐標上標準繪制柱形圖，以比擬5種生物體內(nèi)2種污染物的含量。〔2〕根據(jù)上表提供的信息，以食物網(wǎng)的形式表示出5種生物之間的營養(yǎng)關(guān)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(xiàn)象?！靖呖贾赶颉看祟}考察了重金屬污染物的生物富集現(xiàn)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(shè)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(shù)比例關(guān)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(guān)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(wǎng)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(wǎng)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(jīng)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(wǎng)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(dāng)一條蛇捕食了一只青蛙后，從生態(tài)學(xué)角度看，以下表達正確的選項是( )A.完成了物質(zhì)循環(huán)B.蛇破壞了生態(tài)平衡C.青蛙不能適應(yīng)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(shè)生產(chǎn)者通過光合作用產(chǎn)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(nèi)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(guān)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(dāng)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(chǎn)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(zhì)而循環(huán)利用的9.研究田鼠的同化量發(fā)現(xiàn)，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(shè)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(diào)查后，發(fā)現(xiàn)兩個生態(tài)系統(tǒng)中生產(chǎn)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(shè)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(chǎn)者的總能量12.生態(tài)農(nóng)業(yè)是運用生態(tài)學(xué)原理建立的綜合農(nóng)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(wǎng)中a表示動物性食物所占比例，假設(shè)要使鳥體重增加x，至少需要生產(chǎn)者量為y，那么x與y的關(guān)系為〔〕A.y=90ax＋10xB.y=25ax＋5xC.y=20ax＋5xD.y=100ax＋10x14.某生態(tài)學(xué)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(diào)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(chǎn)者的凈生產(chǎn)量的關(guān)系，圖中的A點代表未放牧?xí)r草原中生產(chǎn)者的凈生產(chǎn)量。請據(jù)圖分析并答復(fù)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(diào)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_________________?！?〕過度放牧可以使草原生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)者的凈生產(chǎn)量，其原因是?！?〕曲線所示結(jié)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(diào)查結(jié)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(fù)：〔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(xué)把調(diào)查某農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)作為研究性學(xué)習(xí)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(diào)查內(nèi)容和建議。(1)從插秧到水稻成熟的過程中，農(nóng)民采用多種措施來提高產(chǎn)量。試從生態(tài)學(xué)角度答復(fù)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(nèi)的含有四個營養(yǎng)級的食物鏈:_______

____________________________________。(3)秋季，不少農(nóng)民將稻草燃燒，造成了物質(zhì)和能量的極大浪費，同時嚴重污染環(huán)境。下面是根據(jù)生態(tài)農(nóng)業(yè)的根本原理設(shè)計的利用這些稻草的方案:①讓稻草還田后，____________的數(shù)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(chǎn)“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(chǎn)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(shè)計一個利用稻草的方案(方案要求表達生態(tài)農(nóng)業(yè)的根本原理一一能量的多級利用和物質(zhì)的循環(huán)再生，用圖示說明)【學(xué)習(xí)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(xué)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(zhì)循環(huán)的關(guān)系、能量流動的特點、能量傳遞的效率等知識共同構(gòu)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(guān)系等?！緦?dǎo)學(xué)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(guān)問題中，假設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(guān)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(wǎng)簡圖，假設(shè)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(guān)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(shù)量、面積、體積單位等形式來表示，因而使能量流動關(guān)系有了更加豐富的內(nèi)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(jié)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(shù)值呈現(xiàn)出典型的“金字塔〞形，不可能出現(xiàn)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(zhì)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(chǎn)者在光合作用過程中產(chǎn)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(zhì)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(shè)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(shù)量〔生物體數(shù)目〕表示法及計算題5：在一片草原上，假設(shè)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(shè)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