蘇教版必修3 生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài) 第1課時(shí) 生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng) 學(xué)案 (1).doc

第二節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)第1課時(shí)生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)1簡述生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)的概念。2理解能量在生態(tài)系統(tǒng)中的流動(dòng)過程及特點(diǎn)。(重難點(diǎn))3概述研究能量流動(dòng)的意義。(難點(diǎn))生 態(tài) 系 統(tǒng) 能 量 流 動(dòng) 的 概 念 和 過 程1生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)的概念生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失的過程。2生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)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太陽。(2)輸入第一營養(yǎng)級(jí)的能量，一部分在生產(chǎn)者的呼吸作用中以熱能的形勢散失了；一部分用于生產(chǎn)者的生長、發(fā)育、繁殖等生命活動(dòng)，儲(chǔ)存在植物體的有機(jī)物中。(3)構(gòu)成植物體的有機(jī)物中的能量，一部分隨著殘枝敗葉等被分解者分解而釋放出來；另一部分則被初級(jí)消費(fèi)者攝入體內(nèi)。探討：初級(jí)消費(fèi)者攝入的能量是其同化量嗎？它們之間存在什么關(guān)系？提示：初級(jí)消費(fèi)者攝入的能量不等于其同化量，它們之間存在的關(guān)系是：同化量攝入量糞便量。探討：某種蜣螂專門以大象的糞便為食，能不能說蜣螂獲得了大象的能量？簡單說明。提示：不能。因?yàn)榇笙蠹S便中的能量并不屬于大象的同化能量，而是生產(chǎn)者的同化量。1能量的輸入(1)起點(diǎn)：生產(chǎn)者通過光合作用固定的太陽能。(2)流入生態(tài)系統(tǒng)的總能量：生產(chǎn)者所固定的太陽能總量。(3)輸入方式幾乎所有的生態(tài)系統(tǒng)：光能有機(jī)物中的化學(xué)能特殊的生態(tài)系統(tǒng)：無機(jī)物氧化產(chǎn)生的化學(xué)能有機(jī)物中的化學(xué)能2能量的傳遞(1)傳遞途徑：食物鏈和食物網(wǎng)。(2)傳遞形式：有機(jī)物中的化學(xué)能。(3)傳遞過程3以第二營養(yǎng)級(jí)為例分析能量的分流動(dòng)物同化的能量攝入量糞便中有機(jī)物的能量，即第二營養(yǎng)級(jí)糞便中的能量不屬于第二營養(yǎng)級(jí)同化的能量。4能量的轉(zhuǎn)化和散失1在由草、兔、狐組成的一條食物鏈中，兔經(jīng)同化作用所獲得的能量，其去向不應(yīng)該包括()a通過兔子的呼吸作用釋放的能量b通過兔子的糞便流入到分解者的體內(nèi)c通過狐貍的糞便流入到分解者的體內(nèi)d流入到狐的體內(nèi)【解析】兔經(jīng)同化作用所獲得的能量兔的攝入量兔的糞便量，因此，b項(xiàng)中的能量去向并非來自于兔同化作用獲得的能量?！敬鸢浮縝2如圖是麻風(fēng)樹林中兩個(gè)營養(yǎng)級(jí)的能量流動(dòng)圖解，已知麻風(fēng)樹的總能量為n。其中字母代表了能量，則下列敘述不正確的是()a從麻風(fēng)樹流入下一營養(yǎng)級(jí)的總能量是abc是第二營養(yǎng)級(jí)用于生長、發(fā)育和繁殖的能量cd是指呼吸作用消耗的能量d該圖中不包含非生物的物質(zhì)和能量【解析】該圖只包含兩個(gè)營養(yǎng)級(jí)，麻風(fēng)樹是第一營養(yǎng)級(jí)，則a只能代表第二營養(yǎng)級(jí)的攝入量，b代表第二營養(yǎng)級(jí)的同化量，其中d代表用于呼吸作用消耗的能量，c代表第二營養(yǎng)級(jí)用于生長、發(fā)育和繁殖的能量，e則是流入分解者的能量；該圖解中包括了生產(chǎn)者、消費(fèi)者和分解者，沒有非生物的物質(zhì)和能量。【答案】a3在某草原生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)過程中，假設(shè)羊攝入體內(nèi)的能量為n，羊糞便中的能量為36%n，呼吸作用散失的能量為48%n，則() a羊同化的能量為64%nb貯存在羊體內(nèi)的能量為52%nc由羊流向分解者的能量為16%nd由羊流向下一營養(yǎng)級(jí)的能量為64%n【解析】羊同化的能量攝入量糞便中能量，即n36%n64%n，故a正確；貯存在羊體內(nèi)的能量同化量呼吸散失量，即64%n48%n16%n。故b錯(cuò)誤；由羊流向分解者的能量和流向下一營養(yǎng)級(jí)的能量的和不會(huì)超過16%，故c、d均錯(cuò)?！敬鸢浮縜生 態(tài) 系 統(tǒng) 能 量 流 動(dòng) 的 特 點(diǎn) 及 研 究 意 義1能量流動(dòng)的特點(diǎn)(1)單向流動(dòng)：指生態(tài)系統(tǒng)的能量只能從第一營養(yǎng)級(jí)流向第二營養(yǎng)級(jí)，再流向第三營養(yǎng)級(jí)能量流動(dòng)不可逆轉(zhuǎn)，也不能循環(huán)。(2)逐級(jí)遞減：指能量在沿食物鏈傳遞的過程中，每一個(gè)營養(yǎng)級(jí)的生物在代謝中都會(huì)消耗很多的能量，結(jié)果流向下一個(gè)營養(yǎng)級(jí)的能量逐級(jí)減少。能量傳遞效率：能量在相鄰兩個(gè)營養(yǎng)級(jí)之間的傳遞效率平均只有10%20%。營養(yǎng)級(jí)數(shù)量：生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)一般不超過45個(gè)營養(yǎng)級(jí)，因?yàn)闋I養(yǎng)級(jí)越多，能量流動(dòng)過程中散失的熱能就越多。(3)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)規(guī)律可用“能量金字塔”表示，其含義是將單位時(shí)間內(nèi)各個(gè)營養(yǎng)級(jí)所得到的能量數(shù)值，由低到高繪制成圖形成的。2研究生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的意義(1)可以幫助人們在設(shè)計(jì)人工生態(tài)系統(tǒng)時(shí)充分考慮能量的有效利用。(2)還可以合理調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)關(guān)系，使能量流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠?。探討：從能量流?dòng)角度分析，為什么豬肉的價(jià)格一般比蔬菜和糧食的價(jià)格更高一些？提示：蔬菜和糧食屬于生產(chǎn)者，是第一營養(yǎng)級(jí)，豬屬于初級(jí)消費(fèi)者，是第二營養(yǎng)級(jí)，而能量傳遞效率只有10%20%，所以要獲得相同質(zhì)量的豬肉，要消耗510倍的蔬菜和糧食。因此豬肉的價(jià)格一般比蔬菜和糧食高。探討：下圖為某城市生態(tài)系統(tǒng)能量金字塔，為什么呈倒置狀況也能維持生態(tài)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)？提示：因?yàn)槌鞘猩鷳B(tài)系統(tǒng)的能量基本是靠外部輸入，所以其自身初級(jí)營養(yǎng)級(jí)能量很低，而次級(jí)營養(yǎng)級(jí)因?yàn)槿丝诒姸嗟木壒誓芰亢芨?，從而能量體現(xiàn)出倒金字塔。探討：有人說：“其中營養(yǎng)級(jí)之間能量的傳遞效率可由人類任意控制。”你認(rèn)為對(duì)嗎？提示：不對(duì)。通過人工設(shè)計(jì)可以把本應(yīng)該流向分解者的能量，重新被人類利用，從而提高了能量的利用效率，而沒有改變能量的傳遞效率。1能量流動(dòng)的特點(diǎn)(1)單向流動(dòng)的原因食物鏈中各營養(yǎng)級(jí)的順序是不可逆轉(zhuǎn)的，這是長期自然選擇的結(jié)果。各營養(yǎng)級(jí)的能量大部分以呼吸作用產(chǎn)生熱能形式散失掉，這些能量是生物無法再利用的。(2)逐級(jí)遞減的原因各營養(yǎng)級(jí)的生物都會(huì)因呼吸作用而消耗掉相當(dāng)大的一部分能量。各營養(yǎng)級(jí)的生物中總有一部分能量未被下一營養(yǎng)級(jí)的生物所利用。還有少部分能量隨著殘枝敗葉或遺體等直接傳給了分解者。(3)林德曼10%定律：林德曼10%定律是指由一個(gè)營養(yǎng)級(jí)傳遞到下一個(gè)營養(yǎng)級(jí)的能量平均只有10%左右。計(jì)算公式：能量傳遞效率100%。形象描述：能量金字塔。如下圖：2生態(tài)金字塔的類型不同的生態(tài)金字塔能形象地說明營養(yǎng)級(jí)與能量、生物量、數(shù)量之間的關(guān)系，是定量研究生態(tài)系統(tǒng)的直觀體現(xiàn)。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，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動(dòng)過程中具有逐級(jí)遞減的特征生物個(gè)體數(shù)目在食物鏈中隨營養(yǎng)級(jí)升高而逐級(jí)遞減生物量(現(xiàn)存生物有機(jī)物的總質(zhì)量)沿食物鏈流動(dòng)逐級(jí)遞減每一階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)目每一營養(yǎng)級(jí)生物的總生物量1下圖是對(duì)某生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)分析調(diào)查后的結(jié)果，甲戊表示生態(tài)系統(tǒng)中的生物成分(戊是分解者)。gp表示總同化量，np表示凈積累量，r表示呼吸消耗量。箭頭表示能量流動(dòng)方向。據(jù)圖分析下列正確的是(數(shù)值單位：105 j/m2a)() a該生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)可表示為甲戊乙丙丁b能量從初級(jí)消費(fèi)者到次級(jí)消費(fèi)者的傳遞效率大約是16%c生產(chǎn)者同化的總能量中約為7.3107(j/m2a)未被消費(fèi)者同化d流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的總能量是生產(chǎn)者固定的太陽能，即圖中所有g(shù)p之和【解析】該生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)應(yīng)該為甲乙丙丁，不包括分解者戊。能量從初級(jí)消費(fèi)者到次級(jí)消費(fèi)者的傳遞效率大約是：15.91141.1100%11.3%。流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的總能量是生產(chǎn)者固定的太陽能，即871.27105j/(m2a)，并不是所有g(shù)p之和。生產(chǎn)者同化的總能量中未被消費(fèi)者同化的為：871.27105141.11057.3107 j(m2a)?！敬鸢浮縞2下圖是某湖泊生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的定量分析圖解。圖中a、b、c代表三個(gè)營養(yǎng)級(jí)，數(shù)字均為實(shí)際測得的能量數(shù)，單位為百萬千焦。已知該生態(tài)系統(tǒng)受到的太陽輻射能為118 872百萬千焦，但其中118 761百萬千焦的能量未被利用。請(qǐng)完成下列問題：(1)請(qǐng)將流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的總能量數(shù)填寫在圖中的方框內(nèi)，這部分能量是_所固定的太陽能。(2)能量從第一營養(yǎng)級(jí)到第二營養(yǎng)級(jí)的轉(zhuǎn)化效率為_%，次級(jí)消費(fèi)者通過異化作用消耗的能量占同化作用所得到能量的百分比是_。(3)由圖可知，下一個(gè)營養(yǎng)級(jí)不能得到上一個(gè)營養(yǎng)級(jí)的全部能量，原因有：各營養(yǎng)級(jí)生物體內(nèi)的大量能量被_；其次是部分能量_；還有少量能量被_利用。【解析】從圖中看出，生產(chǎn)者a固定的太陽能僅為118 872118 761111百萬千焦，這實(shí)際上就是流經(jīng)該湖泊生態(tài)系統(tǒng)的總能量。從圖中不難看出，a中能量111百萬千焦中只有15.0百萬千焦被第二營養(yǎng)級(jí)b所同化，絕大部分的能量通過其他途徑流失了，所以從a到b的能量傳遞效率是15.0111.0100%13.5%。從圖中有關(guān)數(shù)據(jù)還可知道第三營養(yǎng)級(jí)c同化所得能量中有1.8百萬千焦通過自身的呼吸作用消耗掉了，占1.83.0100%60%?！敬鸢浮?1)111生產(chǎn)者(2)13.560%(3)呼吸作用消耗未被下一個(gè)營養(yǎng)級(jí)利用分解者1初級(jí)消費(fèi)者體內(nèi)的能量，其去路不包括()a被次級(jí)消費(fèi)者獲得b被第二營養(yǎng)級(jí)的其他生物獲得c通過自身呼吸作用消耗d被分解者通過呼吸作用散發(fā)到環(huán)境中去【解析】流經(jīng)每一營養(yǎng)級(jí)的能量有三個(gè)去路：用于自身呼吸消耗；被下一營養(yǎng)級(jí)同化；被分解者分解以熱能形式散失。【答案】b2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()an1m1n2m2bn1m1n2m2?！敬鸢浮縜3農(nóng)民經(jīng)常拔除稻田里的稗草，人們要不斷地清除魚塘中食肉的“黑魚”。用生態(tài)學(xué)的觀點(diǎn)分析，這樣做是為了() a保持生態(tài)平衡b保持生物群落的單一性c調(diào)整能量在生態(tài)系統(tǒng)中的流動(dòng)方向d使物質(zhì)和能量能盡快地流動(dòng)【解析】人們研究生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的意義之一就在于可以在遵循生態(tài)系統(tǒng)自身規(guī)律的前提下，調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)關(guān)系，使更多的能量流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠帧Ｈ鐪p少稗草、黑魚，其目的即在于此?！敬鸢浮縞4以下表示動(dòng)物利用食物的過程，正確的分析是()a動(dòng)物糞便中的能量包含在中b哺乳動(dòng)物的/值一般為10%20%c提高圈養(yǎng)動(dòng)物生長量一般需降低/值d用于動(dòng)物生長、發(fā)育和繁殖【解析】糞便中的能量不屬于該營養(yǎng)級(jí)同化的能量；同化量和獲取量之間的比值沒有一定的數(shù)值比例；圈養(yǎng)生物的目的是提高其同化量以利其生長，因此需提高同化量占食入量的比例；同化量與呼吸消耗量的差值為該生物用于自身生長、發(fā)育和繁殖的能量?！敬鸢浮縟5下圖是生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的圖解，對(duì)此圖解的理解不正確的是() a圖中方框的大小可表示該營養(yǎng)級(jí)生物所具有的能量多少b該圖中c所具有的能量約為b的10%c該圖中的a表示流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的總能量d圖中所示四個(gè)營養(yǎng)級(jí)的能量關(guān)系為：abcd【解析】無機(jī)環(huán)境的能量進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)的起點(diǎn)是生產(chǎn)者，所以確定a為生產(chǎn)者，則b、c、d為消費(fèi)者，由于能量流動(dòng)是逐級(jí)遞減的，所以圖中方框大小可以用來代表該營養(yǎng)級(jí)生物所具有的能量多少。a所固定的能量，有四個(gè)去處：自身呼吸消耗、流向下一營養(yǎng)級(jí)、流向分解者、未被利用(圖中沒有標(biāo)出未被利用部分)，所以a具有的能量應(yīng)該大