湖北省荊州市高二生物《生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)》學(xué)案

1、湖北省荊州市高二生物生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)學(xué)案一、預(yù)習(xí)目標(biāo)1、分析生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的過程和特點(diǎn)2、概述研究能量流動(dòng)的意義二、預(yù)習(xí)內(nèi)容1能量流動(dòng)的概念：_2研究能量流動(dòng)的方法：研究生態(tài)系統(tǒng)中能量的流動(dòng)一般在_水平上。3生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)過程：沿_進(jìn)行流動(dòng)。4能量流動(dòng)的特點(diǎn)：（1）能量流動(dòng)的特點(diǎn)：_（2）能量傳遞效率：能量在相鄰兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)間的傳遞效率_。5研究能量流動(dòng)的實(shí)踐意義：（1）_ （2）_課內(nèi)探究學(xué)案【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】能量流動(dòng)的過程和特點(diǎn)【學(xué)習(xí)難點(diǎn)】能量流動(dòng)的過程【知識(shí)鏈接】光合作用、食物鏈、食物網(wǎng)等知識(shí)是學(xué)習(xí)本部分內(nèi)容的知識(shí)基礎(chǔ)，學(xué)好本部分內(nèi)容也為學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和環(huán)境保護(hù)等知識(shí)做好了知識(shí)鋪墊

2、?！緦W(xué)習(xí)過程】導(dǎo)入：完成課本P91問題探討，嘗試回答討論題，并思考選擇此種生存策略的理由一、能量流動(dòng)的過程1、概念生態(tài)系統(tǒng)中能量的、傳遞、和散失的過程。2、過程（1）輸入過程：主要是通過生產(chǎn)者的 ，將光能轉(zhuǎn)化為 （2）起點(diǎn)：從 固定的太陽(yáng)能開始，總能量為生產(chǎn)者所固定的全部太陽(yáng)能。（3）傳遞途徑： 和 （4）流入每一營(yíng)養(yǎng)級(jí)中能量去向：a b c（5）能量的散失形式：熱能，熱能是能量流動(dòng)的最后歸宿。思考與討論：（1）流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量是輻射到該地區(qū)總的太陽(yáng)能嗎？（2）消費(fèi)者糞便中的能量是其同化的能量嗎？注意：消費(fèi)者攝取的能量等于消費(fèi)者同化的能量加上糞便中的能量，糞便中的能量屬于上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的遺體，

3、消費(fèi)者同化的能量即是上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)流向該消費(fèi)者的能量，也就是該營(yíng)養(yǎng)級(jí)的總能量。例1、在一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中，某草食性動(dòng)物同化的能量等于（ ）A.生產(chǎn)者固定的太陽(yáng)能總量減去生產(chǎn)者的呼吸量B.被草食動(dòng)物吃了的植物所含的全部能量C.被草食動(dòng)物吃了的植物所含的能量減去糞便等內(nèi)的能量D.用于草食動(dòng)物的生長(zhǎng)、發(fā)育、繁殖等生命活動(dòng)所需的能量二、能量流動(dòng)的特點(diǎn)（1）單向流動(dòng):沿食物鏈由低營(yíng)養(yǎng)級(jí)流向，不能逆轉(zhuǎn)；也不能。原因：食物鏈各營(yíng)養(yǎng)級(jí)的順序是不可逆轉(zhuǎn)的，這是長(zhǎng)期自然選擇地結(jié)果，如肉食性動(dòng)物以植食性動(dòng)物為食，而植食性動(dòng)物不能反過來以肉食性動(dòng)物為食。（2）逐級(jí)遞減：能量在沿食物鏈流動(dòng)的過程中是的，傳遞效率大約為。計(jì)算方法

4、為：原因：a.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)大的一部分能量，并以熱能的形式散失，無法再利用。b.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)的生物利用。c.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）在一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中，營(yíng)養(yǎng)級(jí)越多，在能量流動(dòng)中消耗的能量越多。生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)一般不超過 個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)。例2、：如圖是能量流動(dòng)的圖解，對(duì)此圖理解不正確的是（ ）A.圖中方框的大小可表示該營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物所鞠鷗能量的相對(duì)值B.圖中C所具有的能量為B的10%20%C.圖中A表示流經(jīng)該生癌系統(tǒng)的總能量D.圖中A具有的總能量是B、C、D的總和（4）能量金字塔：將單位時(shí)間內(nèi)各個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)所得到的能

5、量數(shù)值按營(yíng)養(yǎng)級(jí)繪成圖，所形成的一個(gè)金字塔圖形。生物金字塔類型能量金字塔數(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)遞減的特性生物個(gè)體數(shù)目在食物鏈中隨營(yíng)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)遞減每一階含義食物鏈中每一營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物所含能量的多少每一營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物個(gè)體的數(shù)目每一營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物的總生物量注意：1、能量金字塔不會(huì)出現(xiàn)倒置現(xiàn)象。2、數(shù)量金字塔可出現(xiàn)倒置現(xiàn)象，如樹林中，樹、昆蟲和食蟲鳥三者形成的數(shù)量金字塔可出現(xiàn)倒置現(xiàn)象。例3、：下列有關(guān)生態(tài)系統(tǒng)功能的敘述中，哪項(xiàng)不正確（ ）A.能量流動(dòng)的單向性是因?yàn)閯?dòng)物的食性一

6、般不能逆轉(zhuǎn)B.任何生態(tài)系統(tǒng)都需要得到外部的能量補(bǔ)給C.一個(gè)封閉的生態(tài)系統(tǒng)不需要從外界獲得物質(zhì)供應(yīng)就可以長(zhǎng)期維持正常功能D.生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)逐級(jí)遞減的原因是生物的呼吸消耗和資源利用率不高例4、一片樹林中，樹、昆蟲和食蟲鳥的個(gè)體數(shù)比例關(guān)系如圖所示。下列選項(xiàng)能正確表示樹、昆蟲、食蟲鳥之間能量關(guān)系的是（ ）三、生態(tài)系統(tǒng)中有關(guān)能量的計(jì)算問題生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)是高考中的一個(gè)重要考點(diǎn)，計(jì)算題是考查本內(nèi)容的一類重要題型。下面對(duì)此類計(jì)算歸類分析如下：1已知較低營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物具有的能量（或生物量），求較高營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物能夠從較低營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物獲得能量（或生物量）的最大值例5. 若某生態(tài)系統(tǒng)固定的總能量為24000kJ，則該

7、生態(tài)系統(tǒng)的第三和第四營(yíng)養(yǎng)級(jí)所獲得的能量最多是（   ）A. 540kJ和81kJ B. 3600kJ和960kJ C. 240kJ和24kJ     D. 960kJ和192kJ【解析】據(jù)題意，生態(tài)系統(tǒng)固定的總能量是生態(tài)系統(tǒng)中生產(chǎn)者（第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)）所固定的能量，即24000kJ，當(dāng)能量的傳遞效率為20%時(shí)，每一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)從前一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)獲得的能量是最多的。因而第三和第四營(yíng)養(yǎng)級(jí)所能獲得的最大能量分別是：24000×20%×20%和24000×20%×20%×20%，即960kJ和192kJ?！?/p>

8、小結(jié)】在未知能量傳遞效率時(shí)，按能量傳遞效率為20%進(jìn)行計(jì)算，所得數(shù)值為較高營(yíng)養(yǎng)級(jí)從較低營(yíng)養(yǎng)級(jí)獲取的最多能量。在此基礎(chǔ)上，可演變?yōu)榱硗庖环N題型，即“已知較低營(yíng)養(yǎng)級(jí)具有的能量（或生物量）及其能量傳遞效率時(shí)，求較高營(yíng)養(yǎng)級(jí)從較低營(yíng)養(yǎng)級(jí)獲得的最多能量（或生物量）”，此時(shí)，依據(jù)給定的能量傳遞效率計(jì)算即可。變式1：在能量金字塔中，若生產(chǎn)者在固定能量時(shí)產(chǎn)生240molO2，在能量傳遞效率為1015%時(shí)，三級(jí)消費(fèi)者可以獲得的最大能量相當(dāng)于     mol葡萄糖（   ）A.0.04      

9、    B. 0.4      C. 0.9      D.0.092已知較高營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量（或生物量），求較低營(yíng)養(yǎng)級(jí)應(yīng)具備的能量（或生物量）的最小值例6. 某人捕得一條重2 kg的雜食海魚，若此魚的食物有1/2來自植物，1/4來自草食魚類，1/4來自以草食魚類為食的小型肉食魚類，則該魚至少需要海洋植物多少 kg？【解析】由題意可知，這條魚的食物來源于三條食物鏈，即：植物雜食魚；植物草食魚類雜食魚；植物草食魚類小型肉食魚類雜食魚，由較高營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物量求其對(duì)較低營(yíng)養(yǎng)級(jí)的

10、需要量時(shí)，應(yīng)按能量傳遞效率20%計(jì)算。據(jù)題意，2 kg重的雜食魚中，有2×1/21 kg的能量直接來源于植物，則實(shí)際消耗植物的量至少是：1÷20%5 kg；有2×1/40.5 kg的能量來自草食魚類，則實(shí)際消耗植物的最少量是：0.5÷20%÷20%12.5 kg；有2×1/40.5 kg的能量來自小型肉食魚類，則實(shí)際消耗植物的最少量是：0.5÷20%÷20%÷20%62.5 kg；則其消耗植物的最少量為512.562.580 kg。【小結(jié)】在已知較高營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物具有的能量（或生物量），未知能量傳遞效率時(shí)，

11、按能量傳遞效率為20%進(jìn)行計(jì)算，所得數(shù)值為較低營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物應(yīng)具備的能量（或生物量）最小值。在此基礎(chǔ)上，也可演變?yōu)榱硪环N題型，即“已知較高營(yíng)養(yǎng)級(jí)具有的能量（或生物量）及其能量傳遞效率時(shí)，求較低營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物應(yīng)具備能量的最小值”，此時(shí)，依據(jù)給定的能量傳遞效率中的最大值計(jì)算即可。3已知各營(yíng)養(yǎng)級(jí)獲得能量的總和，求各營(yíng)養(yǎng)級(jí)間能量的傳遞效率例7教材P95圖5-8中為美國(guó)生態(tài)學(xué)家林德曼于1942年對(duì)一個(gè)天然湖泊賽達(dá)伯格湖的能量流動(dòng)進(jìn)行測(cè)量時(shí)所得結(jié)果。請(qǐng)據(jù)圖5-8中相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算出湖泊內(nèi)各營(yíng)養(yǎng)級(jí)間能量的傳遞效率？結(jié)合你的計(jì)算結(jié)果談?wù)勀阍鯓永斫馍鷳B(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)的特點(diǎn)？【解析】能量傳遞效率為下一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)所獲得的能量占上

12、一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)獲得能量的比例。則：第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)向第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)的傳遞效率為：62.8÷464.6×100%=13.52%；第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)向第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)的傳遞效率為：12.6÷62.8×100%=20.06%；由圖中數(shù)據(jù)可知：生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)具有逐級(jí)遞減的特點(diǎn)，即較高營(yíng)養(yǎng)級(jí)所含有的能量低于較低營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物所具有的量；根據(jù)計(jì)算的能量傳遞效率可以看出：能量的傳遞效率大約在10%20%之間。答案：略小結(jié)： 選最短的食物鏈 最少消耗 獲得最多生產(chǎn)者 選最大傳遞效率20 消費(fèi)者 最大消耗 選最長(zhǎng)的食物鏈 獲得最少 選最小傳遞效率10對(duì)生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)的計(jì)算問題，應(yīng)在認(rèn)真審題的基

13、礎(chǔ)上分類進(jìn)行計(jì)算即可。四、研究能量流動(dòng)的實(shí)踐意義（1）幫助人們科學(xué)規(guī)劃，設(shè)計(jì)_，使能量得到最 。 （2）幫助人們合理地生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)關(guān)系，使能量持續(xù)高效地流向?！井?dāng)堂檢測(cè)】1. 某一生態(tài)系統(tǒng)中，已知一只鷹增重2kg要吃l0kg小鳥，小鳥增重025kg要吃2kg昆蟲，而昆蟲增重l00kg要吃1000kg綠色植物。在此食物鏈中這只鷹對(duì)綠色植物的能量利用百分率為A005 B05 C025 D00252.在一條食物鏈中，初級(jí)消費(fèi)者同化的能量，其去向?yàn)橥ㄟ^呼吸作用釋放的能量 通過呼吸作用釋放的熱能流人到次級(jí)消費(fèi)者體內(nèi) 流人到分解者體內(nèi)A B C D3下圖是生態(tài)系統(tǒng)中食物鏈所反應(yīng)出的能量流動(dòng)情況，圖中

14、箭頭表示能量流動(dòng)的方向，單位是Kcal/m2/年下列說法正確的是A在入射的太陽(yáng)能中，生產(chǎn)者只利用其中的1%左右B分解者可利用來自各營(yíng)養(yǎng)級(jí)轉(zhuǎn)移到（A）的所有能量C消費(fèi)者營(yíng)養(yǎng)級(jí)別越高，可利用的總能量越多D當(dāng)人們把生產(chǎn)者作為食物時(shí)，比起其他營(yíng)養(yǎng)級(jí)，可獲得更少的能量4流經(jīng)一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的總能量是A生產(chǎn)者用于生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖的總能量 B流經(jīng)各個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量總和C各個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物同化的能量總和 D生產(chǎn)者固定的太陽(yáng)能的總量5有關(guān)生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)的敘述，不正確的是A生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)是太陽(yáng)能輻射到系統(tǒng)內(nèi)生產(chǎn)者上的能量B生態(tài)系統(tǒng)中能量幾乎全部來自太陽(yáng)能C生態(tài)系統(tǒng)離開外界環(huán)境的能量供應(yīng)就無法維持D生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)

15、是單向流動(dòng)和逐級(jí)遞減的課后練習(xí)與提高1以下關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)的敘述中，哪一項(xiàng)是不正確的A能量流動(dòng)是單向的、不循環(huán)的B食物鏈越短，可供終級(jí)消費(fèi)者獲得的能量越多C初級(jí)消費(fèi)者越多，次級(jí)消費(fèi)者獲得的能量越少D營(yíng)養(yǎng)級(jí)越多，散失的能量越多2一片樹林中，樹、昆蟲、食蟲鳥的個(gè)體數(shù)比例關(guān)系如圖854所示。下列選項(xiàng)能正確表示三者之間能量流動(dòng)關(guān)系的是圖8543生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)是指A太陽(yáng)能被綠色植物固定的過程B系統(tǒng)內(nèi)生物體能量代謝的過程C系統(tǒng)內(nèi)伴隨物質(zhì)循環(huán)的能量轉(zhuǎn)移過程D能量從生物體進(jìn)入環(huán)境的過程4在“青草食草昆蟲蜘蛛食蟲鳥貓頭鷹”的這條食物鏈中，占生態(tài)系統(tǒng)總能量比例最多和最少的消費(fèi)者依次是A貓頭鷹和食蟲昆蟲B

16、青草和貓頭鷹C食草昆蟲和貓頭鷹D食草昆蟲和青草5在下列食物鏈中，假設(shè)初級(jí)消費(fèi)者從生產(chǎn)者獲得的能量數(shù)值相同，哪一條食物鏈提供給貓頭鷹的能量最多A綠色植物蚱蜢蜘蛛蜥蜴蛇貓頭鷹B綠色植物蚱蜢青蛙蛇貓頭鷹C綠色植物鼠蛇貓頭鷹D綠色植物鼠貓頭鷹6圖855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(yíng)養(yǎng)級(jí)，數(shù)字均為實(shí)際測(cè)得的能量數(shù)，單位是百萬千焦。已知該生態(tài)系統(tǒng)受到的太陽(yáng)輻射為118872百萬千焦，但其中118761百萬千焦的能量未被利用。請(qǐng)回答：圖855（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(yáng)能。（2）能量從第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)到第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)的轉(zhuǎn)化效率為_%

17、，從第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)到第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)的轉(zhuǎn)化效率為_%。（3）次級(jí)消費(fèi)者通過異化作用消耗的能量占其同化作用所得到能量的百分比是_。（4）由圖855可知，下一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)不能得到上一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的全部能量，原因有：各營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物體內(nèi)的大量能量被：_；其次是上一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的部分能量_；還有少數(shù)能量被_利用。7圖856為某生態(tài)系統(tǒng)中食物網(wǎng)簡(jiǎn)圖。圖中甲庚代表各種不同的生物。請(qǐng)據(jù)圖分析回答：圖856（1）此生態(tài)系統(tǒng)中作為生產(chǎn)者的生物是_，作為次級(jí)消費(fèi)者的生物是_。（2）若此生態(tài)系統(tǒng)受到重金屬污染，那么在體內(nèi)積存重金屬污染物最多的生物是_。（3）生物甲與己的關(guān)系是_。（4）該生態(tài)系統(tǒng)只表示了部分成分，圖中未表示的成分有_。（5）已知各營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間的能量轉(zhuǎn)化效率均為10%，若一種生物攝食兩種下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物，且它們被攝食的生物量相等，則丁每增加l0kg生物量，需消耗生產(chǎn)者_(dá) kg。參考答案當(dāng)堂檢測(cè)：15CCADA課后練習(xí)與提高1解析：次級(jí)消費(fèi)者獲得的能量為初級(jí)消費(fèi)者總能量的10%20%。答案：C2解析：題中已給出了樹、昆蟲、鳥三者間的數(shù)量“金字塔”，旨在考查生態(tài)系統(tǒng)的數(shù)量金字塔與能量金字塔的關(guān)系。從題圖可知，依照個(gè)體數(shù)量統(tǒng)計(jì)，樹的數(shù)目最少，而昆蟲的數(shù)目最多，但是若按能量流動(dòng)關(guān)系分析，二者間能構(gòu)成的食物鏈?zhǔn)牵簶淅ハx鳥。根據(jù)能