2018版高中生物第四章生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)4.2生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)的維持(第1課時)生態(tài)系統(tǒng)中的能量流

1、第二節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)第1課時 生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動r- 學(xué)習(xí)目標(biāo)導(dǎo)航-1.簡述生態(tài)系統(tǒng)中能量流動的概念。2理解能量在生態(tài)系統(tǒng)中的流動過程及特點。3.概述研究能量流動的意義。(難點)生態(tài)系統(tǒng)能量流動的概念和過程自主認(rèn)知1.生態(tài)系統(tǒng)中能量流動的概念生態(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，儲存在植物體的有機物中。(3)構(gòu)成植物體的有機物中的能量，一部分隨著殘枝敗葉等被分解者分解而釋放出來；

2、 另一部分則被初級消費者攝入體內(nèi)。合作探討探討1：初級消費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：初級消費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。(重難點)2探討2：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。因為大象糞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。歸納拓展1.能量的輸入(1)起點：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)輸入方式光合作用1幾乎所有的生態(tài)系統(tǒng)：光能 - 有機物中的化學(xué)能綠色植物等化能合成作用2特殊的生態(tài)系統(tǒng)：無機物氧

3、化產(chǎn)生的化學(xué)能 - 有機物中的化學(xué)能硝化細(xì)菌等2.能量的傳遞(1)傳遞途徑：食物鏈和食物網(wǎng)。(2)傳遞形式：有機物中的化學(xué)能。(3)傳遞過程動物同化的能量=攝入量一糞便中有機物的能量, 營養(yǎng)級同化的能量。4能量的轉(zhuǎn)化和散失3以第二營養(yǎng)級為例分析能量的分流即第二營養(yǎng)級糞便中的能量不屬于第%用-傘IAIA養(yǎng)纏光合一惟用3太陽能或無機物氧化產(chǎn)生的化學(xué)能匸竽豐 H 有機物中的化S 廿者、消費者廊者 骨ATP：用于各項生鮎動 子冃議I1熱能;散失題組沖關(guān)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)

4、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=兔的攝入量一兔的糞便量，因此，B項中的能量去向并非來自于兔同化作用獲得的能量?！敬鸢浮緽2.如圖是麻風(fēng)樹林中兩個營養(yǎng)級的能量流動圖解，已知麻風(fēng)樹的總能量為No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)級的總能量是AB. C是第二營養(yǎng)級用于生長、發(fā)育和繁殖的能量C. D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】該圖只包含兩個營養(yǎng)級， 麻風(fēng)樹是第一營養(yǎng)級， 則A只能代表第二營養(yǎng)級的攝入量，B代表第二營養(yǎng)級的同化量，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

5、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、消費者和分解者，沒有非生物的物質(zhì)和能量?！敬鸢浮緼3在某草原生態(tài)系統(tǒng)能量流動過程中，假設(shè)羊攝入體內(nèi)的能量為n,羊糞便中的能量4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)級的能量為64% n【解析】羊同化的能量=攝入量一糞便中能量，即n36%n64%r,故A正確；貯存在羊體內(nèi)的能量=同化量一呼吸散失量，即64%48%np 16%e故B錯誤；由羊流向分解者的能量和流向下一營養(yǎng)級的能量的和不會超過16%故C、

6、D均錯?！敬鸢浮緼二 生態(tài)系統(tǒng)能量流動的特點及研究意義- O自主認(rèn)知o-1.能量流動的特點(1)單向流動：指生態(tài)系統(tǒng)的能量只能從第一營養(yǎng)級流向第二營養(yǎng)級，再流向第三營養(yǎng) 級能量流動不可逆轉(zhuǎn)，也不能循環(huán)。(2)逐級遞減：指能量在沿食物鏈傳遞的過程中，每一個營養(yǎng)級的生物在代謝中都會消 耗很多的能量，結(jié)果流向下一個營養(yǎng)級的能量逐級減少。1能量傳遞效率：能量在相鄰兩個營養(yǎng)級之間的傳遞效率平均只有10%- 20%2營養(yǎng)級數(shù)量：生態(tài)系統(tǒng)的能量流動一般不超過45個營養(yǎng)級，因為營養(yǎng)級越多，能量流動過程中散失的熱能就越多。(3)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動規(guī)律可用“能量金字塔”表示，其含義是將單位時間內(nèi)各個營_養(yǎng)級所得到

7、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)能量流動的意義(1)可以幫助人們在設(shè)計人工生態(tài)系統(tǒng)時充分考慮能量的有效利 _(2)還可以合理調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動關(guān)系，使能量流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠帧? O核酸突破o-合作探討探討1:從能量流動角度分析，為什么豬肉的價格一般比蔬菜和糧食的價格更高一些？5提示：蔬菜和糧食屬于生產(chǎn)者，是第一營養(yǎng)級，豬屬于初級消費者，是第二營養(yǎng)級，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。因此豬肉的價格一般比蔬菜和糧食高。探討2：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)的正常運轉(zhuǎn)？提示：因為城

8、市生態(tài)系統(tǒng)的能量基本是靠外部輸入，所以其自身初級營養(yǎng)級能量很低，而次級營養(yǎng)級因為人口眾多的緣故能量很高，從而能量體現(xiàn)出倒金字塔。探討3：有人說：“其中營養(yǎng)級之間能量的傳遞效率可由人類任意控制?！蹦阏J(rèn)為對嗎?提示：不對。通過人工設(shè)計可以把本應(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。歸納拓展1.能量流動的特點(1)單向流動的原因1食物鏈中各營養(yǎng)級的順序是不可逆轉(zhuǎn)的，這是長期自然選擇的結(jié)果。2各營養(yǎng)級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。逐級遞減的原因各營養(yǎng)級的生物都會因呼吸作用而消耗掉相當(dāng)大的一部分能量。2各營養(yǎng)級的生

9、物中總有一部分能量未被下一營養(yǎng)級的生物所利用。3還有少部分能量隨著殘枝敗葉或遺體等直接傳給了分解者。林德曼10%定律：林德曼10%定律是指由一個營養(yǎng)級傳遞到下一個營養(yǎng)級的能量平均只有計算公式:3形象描述：能量金字塔。如下圖:10%左右。能量傳遞效率=一個營養(yǎng)級同化量 上一營養(yǎng)級同化量X100%62.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)。每一階含食物鏈中每一營養(yǎng)級生每一營養(yǎng)級生物個體的每一營養(yǎng)級生物的總生題組沖關(guān)1下圖是對某生態(tài)系統(tǒng)的能量流動分析調(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，N

10、P表示凈積累量，R表示呼吸消耗量。箭頭表示能 量流動方向。據(jù)圖分析下列正確的是（數(shù)值單位：105J/m2a）（）【導(dǎo)學(xué)號：32570225】甲乙丙丁戊R 501.58 *78.13 *13；23 -|0.54十192.50 *GP和CP=*7L.27GP=141.1O CP=15.9LGP=0,88CP-277.79廠二廠/廠7/廠NP=369 69 NP=62.97 NP=2.(iS NP=0.S4 / NP=19.261t11 /A.該生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)可表示為甲T戊T乙T丙T丁類型項目能量金字塔數(shù)量金字塔生物量金字塔正金字塔形一般為正金字塔形，有時會出現(xiàn)倒金字塔形，如樹正金字塔形象征含義

11、能量沿食物鏈流動過程中具有逐級遞減的特征上昆蟲與樹的數(shù)量關(guān)系 生物個體數(shù)目在食物鏈 中隨營養(yǎng)級升高而逐級 遞減生物量（現(xiàn)存生物有機物的總質(zhì)量）沿食物鏈流動逐級遞減義物所含能量的多少數(shù)目物量7(1)請將流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的總能量數(shù)填寫在圖中的方框內(nèi)，這部分能量是定的太陽能。消耗的能量占同化作用所得到能量的百分比是 由圖可知，下一個營養(yǎng)級不能得到上一個營養(yǎng)級的全部能量，原因有：各營養(yǎng)級生B.能量從初級消費者到次級消費者的傳遞效率大約是16%72C.生產(chǎn)者同化的總能量中約為7.3X10 (J/ma)未被消費者同化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GP之和【解析】 該生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)

12、結(jié)構(gòu)應(yīng)該為甲T乙T丙T丁,不包括分解者戊。能量從初級消費者到次級消費者的傳遞效率大約是：15.91十141.1X100%=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871.27X105J/(m2a)，并不是所有GP之和。生產(chǎn)者同化的總能量中未被消費者同化的為：871.27X105141.1X105=7. 3X107J(m2a)?！敬鸢浮緾2下圖是某湖泊生態(tài)系統(tǒng)能量流動的定量分析圖解。圖中A、B、C代表三個營養(yǎng)級,數(shù)字均為實際測得的能量數(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。請完成下列問題:所固(2)

13、能量從第一營養(yǎng)級到第二營養(yǎng)級的轉(zhuǎn)化效率為%次級消費者通過異化作用8i.初級消費者體內(nèi)的能量，其去路不包括（）A.被次級消費者獲得B.被第二營養(yǎng)級的其他生物獲得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)級的能量有三個去路：用于自身呼吸消耗； 被下一營養(yǎng)級同化；被分解者分解以熱能形式散失。【答案】B2在一個生態(tài)系統(tǒng)中，已知初級消費者與次級消費者的個體數(shù)分別為Ni、N2,個體平均質(zhì)量分別為M、M,則下列關(guān)系式正確的是（）A. NMN2MB. NMC. NM=N2MD. NMN2M【解析】能量流動是逐級遞減的，一般生物量可以代表能量值，所以NMN2M。【答案】

14、A3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)中的流動方向D.使物質(zhì)和能量能盡快地流動【解析】人們研究生態(tài)系統(tǒng)能量流動的意義之一就在于可以在遵循生態(tài)系統(tǒng)自身規(guī)律物體內(nèi)的大量能量被;其次是部分能量;還有少量能量被利用?！窘馕觥繌膱D中看出，生產(chǎn)者A固定的太陽能僅為118 872118 761=111百萬千焦,這實際上就是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B所同化，絕大部分的能量通過其他途徑流失了，所以從到B的能量傳遞效率是15.0十111.0X100%=13

15、.5%。從圖中有關(guān)數(shù)據(jù)還可知道第三營養(yǎng)級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1.8十3.0X100%= 60%【答案】(1)111生產(chǎn)者(2)13.560% (3)呼吸作用消耗未被下一個營養(yǎng)級利用分解者9的前提下，調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)的能量流動關(guān)系，使更多的能量流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠?。如減少稗草、黑魚，其目的即在于此?！敬鸢浮緾4.以下表示動物利用食物的過程，正確的分析是（）未獲取量未食人量未同化量呼吸代謝f肖耗量A.動物糞便中的能量包含在中B.哺乳動物的/值一般為10%-20%C.提咼圈養(yǎng)動物生長量一般需降低/值D.用于動物生長、發(fā)育和繁殖【解析】 糞便中的能量不屬于該營養(yǎng)

16、級同化的能量； 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?！敬鸢浮緿5.下圖是生態(tài)系統(tǒng)能量流動的圖解，對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.圖中所示四個營養(yǎng)級的能量關(guān)系為：心B+C+D【解析】無機環(huán)境的能量進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)的起點是生產(chǎn)者，所以確定A為生產(chǎn)者，則BC D為消費者，由于能量流動是逐級遞減的，所以圖中方框大小可以用來代表該營養(yǎng)級生10物所具有的能量多少。A所固定的能量，有四個去處：自身呼吸消耗、流向下一營養(yǎng)級、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)該大于