2022-2023學(xué)年新教材高中生物 第3章 生態(tài)系統(tǒng)及其穩(wěn)定性 第2節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)課件 新人教版選擇性必修2

1、第3章生態(tài)系統(tǒng)及其穩(wěn)定性第2節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)課標(biāo)要求核心素養(yǎng)1分析生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的過(guò)程和特點(diǎn)。(生命觀念、科學(xué)思維)2概述研究能量流動(dòng)的實(shí)踐意義。(科學(xué)思維、社會(huì)責(zé)任)3嘗試調(diào)查農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)情況。(科學(xué)探究)1分析食物網(wǎng)中能量流動(dòng)的途徑和過(guò)程。2通過(guò)具體的生態(tài)系統(tǒng)的資料，分析單向流動(dòng)和逐級(jí)遞減的規(guī)律及實(shí)踐意義。3依據(jù)生態(tài)系統(tǒng)中生物間的營(yíng)養(yǎng)關(guān)系、能量流動(dòng)規(guī)律，解釋食物網(wǎng)各營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間生物的個(gè)體數(shù)量、生物量和能量的金字塔特征，及其對(duì)相關(guān)實(shí)踐的指導(dǎo)意義。4嘗試調(diào)查當(dāng)?shù)啬成鷳B(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)情況。知識(shí)導(dǎo)圖課內(nèi)探究名師點(diǎn)睛訓(xùn)練鞏固課堂達(dá)標(biāo)新知預(yù)習(xí)雙基夯實(shí)指點(diǎn)迷津撥云見(jiàn)日學(xué)霸記憶素養(yǎng)積累新

2、知預(yù)習(xí)雙基夯實(shí)一、生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的概念和基本研究思路1概念生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)是指生態(tài)系統(tǒng)中能量的_、_、_和_的過(guò)程。2基本研究思路研究生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)時(shí)，通常將一個(gè)種群或一個(gè)_作為一個(gè)整體來(lái)研究，我們一般研究這個(gè)整體的能量輸入、能量?jī)?chǔ)存和能量散失。輸入傳遞轉(zhuǎn)化散失營(yíng)養(yǎng)級(jí)中的所有種群二、能量流動(dòng)的過(guò)程1第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)能量的輸入和輸出(1)輸入：生產(chǎn)者通過(guò)_將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，固定在有機(jī)物中。(2)輸出a在生產(chǎn)者的_中以熱能形式散失。光合作用呼吸作用分解者分解第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化量呼吸作用分解者3在某個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)的過(guò)程圖解呼吸作用分解者三、能量流動(dòng)的特點(diǎn)1生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)具有_、_的特點(diǎn)。一

3、般來(lái)說(shuō)，能量在相鄰兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)間的傳遞效率為_(kāi) ，其計(jì)算公式為_(kāi)。2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)過(guò)程中消耗的能量就越_，一般不超過(guò)_個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)。任何生態(tài)系統(tǒng)都需要不斷得到來(lái)自系統(tǒng)外的_，以便維持生態(tài)系統(tǒng)的正常功能。單向流動(dòng)逐級(jí)遞減10%20%多5能量補(bǔ)充四、生態(tài)金字塔1_金字塔：將單位時(shí)間內(nèi)_所得到的能量數(shù)值轉(zhuǎn)換為相應(yīng)面積(或體積)的圖形，并將圖形按照營(yíng)養(yǎng)級(jí)的次序排列，可形成一個(gè)金字塔圖形，通常呈現(xiàn)上窄下寬的金字塔形。2_金字塔：反映各營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物量之間的關(guān)系。生物量指每個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)所容納的_的總干重，這種生態(tài)金字塔一般也呈正金字塔形。3_金字塔：反映各營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物個(gè)體的數(shù)目比值關(guān)系，一般呈

4、正金字塔形，但也可能呈倒金字塔形，如_。能量各營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物量有機(jī)物數(shù)量昆蟲(chóng)和樹(shù)五、研究能量流動(dòng)的實(shí)踐意義1幫助人們將生物在時(shí)間、空間上進(jìn)行合理配置，增大流入某個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的_，如間種套作、稻萍蛙等立體農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式。2幫助人們科學(xué)地規(guī)劃和設(shè)計(jì)_，使能量_，提高能量的_，如沼氣池的應(yīng)用。3幫助人們合理地調(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)，如草場(chǎng)載畜量的確定?？偰芰咳斯ど鷳B(tài)系統(tǒng)多級(jí)利用利用率人類最有益的部分1流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量是照射在生產(chǎn)者上的太陽(yáng)能。()2流經(jīng)第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)的總能量指次級(jí)消費(fèi)者攝入體內(nèi)的能量。()3兔吃草后排出的糞便中的能量是兔同化量的一部分。()4生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖的

5、能量分解者分解利用的能量下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化的能量未被利用的能量。()5生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)是單向的。()6能量只能沿著食物鏈傳遞，捕食關(guān)系是不能逆轉(zhuǎn)的。()活學(xué)巧練7能量流動(dòng)是逐級(jí)遞減的，其原因是一部分能量未被下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)利用，一部分能量以熱能的形式散失，還有一部分能量被分解者利用。()8生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈中營(yíng)養(yǎng)級(jí)越高的生物，其體型必然越大。()9研究能量流動(dòng)，可調(diào)整能量流動(dòng)關(guān)系，使生產(chǎn)者固定的能量全部流向人類。()10稻田生態(tài)系統(tǒng)中，防治稻田害蟲(chóng)可提高生產(chǎn)者和消費(fèi)者之間的能量傳遞效率。()11生物量金字塔、數(shù)量金字塔同能量金字塔一樣都是正立的。()12相鄰兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量傳遞效率不會(huì)小于10%，也不

6、會(huì)大于20%。()思考：1能量流動(dòng)的起點(diǎn)是什么？提示：從生產(chǎn)者固定太陽(yáng)能開(kāi)始。2能量在食物鏈(網(wǎng))中傳遞的形式是什么？提示：有機(jī)物中的化學(xué)能。3能量傳遞效率的計(jì)算方法是什么？4為什么“一山不能容二虎”？提示：從能量流動(dòng)的角度考慮，一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中，營(yíng)養(yǎng)級(jí)越多，在能量流動(dòng)過(guò)程中消耗的能量就越多，老虎一般屬于第四營(yíng)養(yǎng)級(jí)或第五營(yíng)養(yǎng)級(jí)，因此處于食物鏈頂端的老虎的生存需要消耗大量能量，由于生態(tài)系統(tǒng)的能量是有限的，所以處于食物鏈頂端的老虎的數(shù)量會(huì)很少。5舉一個(gè)使能量持續(xù)高效地流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠值膶?shí)例。提示：如對(duì)農(nóng)田進(jìn)行除草、治蟲(chóng)，使能量盡可能多地流向農(nóng)作物，使人類獲得更高的產(chǎn)量等。6農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中，農(nóng)民

7、如何提高能量的利用率？提示：(1)除草、除蟲(chóng)，驅(qū)趕鳥(niǎo)類。(2)增加光合作用面積，提高光能利用效率(如合理密植)。(3)提高光合速率(如合理施加農(nóng)家肥，提高CO2濃度)。學(xué)霸記憶素養(yǎng)積累1能量流動(dòng)的概念：生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失的能量流動(dòng)的過(guò)程。2初級(jí)消費(fèi)者攝入的能量初級(jí)消費(fèi)者同化的能量糞便中的能量，即動(dòng)物糞便中的能量不屬于該營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化的能量，應(yīng)為上一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)固定或同化的能量。3初級(jí)消費(fèi)者同化的能量呼吸作用散失的能量用于生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖的能量。4用于生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖的能量遺體殘骸中的能量次級(jí)消費(fèi)者攝入的能量未被利用的能量。5未被利用的能量：包括生物每年的積累量和動(dòng)植物殘?bào)w以化石燃料

8、的形式被儲(chǔ)存起來(lái)的能量。6能量單向流動(dòng)的原因(1)能量流動(dòng)是沿食物鏈進(jìn)行的，食物鏈中各營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間的捕食關(guān)系是長(zhǎng)期自然選擇的結(jié)果，是不可逆轉(zhuǎn)的。(2)各營(yíng)養(yǎng)級(jí)通過(guò)呼吸作用所散失的熱能不能被生物群落重復(fù)利用，因此能量無(wú)法循環(huán)。7能量逐級(jí)遞減的原因(1)各營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物都會(huì)因呼吸作用消耗一部分能量。(2)各營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量都會(huì)有一部分流入分解者，包括未被下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物利用的部分。8生態(tài)金字塔有能量金字塔、數(shù)量金字塔、生物量金字塔三種類型。9研究能量流動(dòng)的意義(1)研究能量流動(dòng)，可以幫助人們將生物在時(shí)間、空間上進(jìn)行合理配置，增大流入某個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的總能量。(2)幫助人們科學(xué)規(guī)劃、設(shè)計(jì)人工生態(tài)系統(tǒng)，使能量得到最有

9、效的利用。(3)幫助人們合理地調(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祟愖钣幸娴牟糠?。課內(nèi)探究名師點(diǎn)睛知識(shí)點(diǎn)1能量流動(dòng)概念的理解能量流動(dòng)的過(guò)程2能量流動(dòng)的環(huán)節(jié)3某一營(yíng)養(yǎng)級(jí)能量的來(lái)源與去路知識(shí)貼士(1)生態(tài)系統(tǒng)能量的總來(lái)源幾乎都是生產(chǎn)者通過(guò)光合作用固定的太陽(yáng)能。(2)除最高營(yíng)養(yǎng)級(jí)外，沒(méi)有時(shí)間限制時(shí)，每一營(yíng)養(yǎng)級(jí)能量的去向可歸納為呼吸作用散失、流向分解者、傳遞到下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)；最高營(yíng)養(yǎng)級(jí)沒(méi)有傳遞到下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)這一去向。 下列有關(guān)生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的描述，不正確的是()A生態(tài)系統(tǒng)中的能量輸入特指綠色植物的光合作用B生態(tài)系統(tǒng)中的能量傳遞包括不同生物通過(guò)捕食關(guān)系傳遞能量C生態(tài)系統(tǒng)中的能量轉(zhuǎn)化包括光合

10、作用固定光能、細(xì)胞呼吸分解有機(jī)物合成ATP等D生態(tài)系統(tǒng)中的能量最終以呼吸作用產(chǎn)生熱能的形式散失出去 典例1典例剖析A解析：生態(tài)系統(tǒng)中的能量輸入還包括光合細(xì)菌的光合作用和化能合成細(xì)菌的化能合成作用等，A項(xiàng)錯(cuò)誤；在生態(tài)系統(tǒng)中，不同生物之間可通過(guò)捕食關(guān)系進(jìn)行能量的傳遞，B項(xiàng)正確；能量轉(zhuǎn)化包括光合作用中將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，細(xì)胞呼吸中將有機(jī)物中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為ATP中的活躍化學(xué)能等，C項(xiàng)正確；生態(tài)系統(tǒng)中的能量最終以呼吸作用產(chǎn)生熱能的形式散失出去，D項(xiàng)正確。1下圖所示為一般生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模式圖。下列敘述正確的是()A消費(fèi)者將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)物后又被生產(chǎn)者重新利用B能量主要以太陽(yáng)能的形式在生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部傳遞C農(nóng)

11、田生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入量和輸出量總是相等的D組分1、2、3可分別代表生產(chǎn)者、消費(fèi)者和分解者變式訓(xùn)練A解析：消費(fèi)者能通過(guò)自身代謝，將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)物排出體外，這些無(wú)機(jī)物又可以被生產(chǎn)者重新利用，A項(xiàng)正確；流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量是生產(chǎn)者固定的太陽(yáng)能，生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部能量的傳遞形式是有機(jī)物中的化學(xué)能，B項(xiàng)錯(cuò)誤；在一個(gè)幼苗茁壯成長(zhǎng)的農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入量大于輸出量，C項(xiàng)錯(cuò)誤；據(jù)圖可知，生態(tài)系統(tǒng)的組分1、2、3可分別代表生產(chǎn)者、分解者和消費(fèi)者，D項(xiàng)錯(cuò)誤。知識(shí)點(diǎn)1能量流經(jīng)某一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的模型分析能量流動(dòng)模型分析“定量定時(shí)”流入某一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的一定量的能量在一定時(shí)間內(nèi)的去向可有四條：a.自身呼吸消耗；b.流入下一營(yíng)養(yǎng)

12、級(jí)；c.被分解者分解利用；d.未被自身呼吸消耗，也未被下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)和分解者利用，即“未利用”。(3)相關(guān)能量值攝入量(a)同化量(b)糞便量(c)同化量(b)用于生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖的能量(e)呼吸散失量(d)用于生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖的能量(e)流向分解者的能量(f)流向下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量未被利用的能量(g)2能量沿食物鏈(網(wǎng))流動(dòng)的模型分析(1)能量流動(dòng)的不定時(shí)分析由圖可知，除最高營(yíng)養(yǎng)級(jí)外，每一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量去向有：呼吸作用散失的能量。流向下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量。流向分解者的能量。(2)能量流動(dòng)的定時(shí)分析由圖可知，除最高營(yíng)養(yǎng)級(jí)外，每一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量去向有：呼吸作用散失的能量。流向下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量。流向分解者的能量

13、。暫時(shí)未利用的能量。 下圖是某生態(tài)系統(tǒng)的部分能量流動(dòng)示意圖，其中E1是流入生產(chǎn)者的總能量，下列敘述錯(cuò)誤的是()A第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)傳遞給分解者的總能量是E4E7BE1、E2、E6中的能量主要以穩(wěn)定化學(xué)能的形式存在C初級(jí)消費(fèi)者糞便中的能量包括在E2中DE7可直接為綠色植物提供物質(zhì)和能量典例2典例剖析D解析：第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)糞便中的能量屬于第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化的能量，因此第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)傳遞給分解者的總能量是E4E7，A項(xiàng)正確；E1、E2、E6中的能量?jī)?chǔ)存在有機(jī)物中，主要以穩(wěn)定化學(xué)能的形式存在，B項(xiàng)正確；初級(jí)消費(fèi)者糞便中的能量屬于上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的同化量，即E2，C項(xiàng)正確；E7是糞便中的能量，不能直接為綠色植物提供物質(zhì)和能量，綠

14、色植物光合作用的能量來(lái)自光能，D項(xiàng)錯(cuò)誤。2下圖為?；~(yú)塘農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)局部的能量流動(dòng)圖解，圖中字母代表相應(yīng)能量。下列敘述正確的是()變式訓(xùn)練BA流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的總能量是桑樹(shù)凈光合作用儲(chǔ)存的能量CB蠶用于自身生長(zhǎng)、發(fā)育、繁殖的能量可表示為B1C1D1C桑樹(shù)和蠶之間的能量傳遞效率可用D/C表示，一般小于20%D將蠶沙(糞便)投入魚(yú)塘供給魚(yú)食用，流入魚(yú)體內(nèi)的能量屬于D1解析：流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的總能量是生產(chǎn)者固定的太陽(yáng)能總量A，C為桑樹(shù)用于自身生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖的能量，A項(xiàng)錯(cuò)誤。蠶同化的能量一部分通過(guò)呼吸作用散失(A1)，另一部分用于自身生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖(B1C1D1)，B項(xiàng)正確。蠶同化的能量為DA1B1C

15、1D1，桑樹(shù)同化的能量為A，故桑樹(shù)和蠶之間的能量傳遞效率可用D/A表示，相鄰兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量傳遞效率一般為10%20%，C項(xiàng)錯(cuò)誤。蠶沙(糞便)中的能量屬于上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)(桑樹(shù))同化的能量，不屬于D1中的能量，D項(xiàng)錯(cuò)誤。知識(shí)點(diǎn)1能量流動(dòng)的特點(diǎn)及原因分析(1)單向流動(dòng)的原因能量流動(dòng)是沿食物鏈進(jìn)行的，食物鏈中各營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間的捕食關(guān)系是長(zhǎng)期自然選擇的結(jié)果，是不可逆轉(zhuǎn)的。各營(yíng)養(yǎng)級(jí)通過(guò)呼吸作用所產(chǎn)生的熱能不能被生物群落重復(fù)利用，因此能量流動(dòng)無(wú)法循環(huán)。能量流動(dòng)的特點(diǎn)及生態(tài)金字塔(2)逐級(jí)遞減的原因各營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物都會(huì)因呼吸作用消耗大部分能量。各營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量都會(huì)有一部分流入分解者。還有一部分能量未被利用。2三種生態(tài)金字

16、塔的比較項(xiàng)目能量金字塔數(shù)量金字塔生物量金字塔象征意義能量沿食物鏈流動(dòng)過(guò)程中具有逐級(jí)遞減的特點(diǎn)一般情況下，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)減少一般情況下，生物量(現(xiàn)存生物有機(jī)物的總質(zhì)量)在食物鏈中隨營(yíng)養(yǎng)級(jí)的升高而逐級(jí)減少 某草原生態(tài)系統(tǒng)中能量金字塔由最下面一層到最上面一層共四層，分別為甲、乙、丙、丁(如下圖)，若有外來(lái)生物戊入侵，且會(huì)與丙競(jìng)爭(zhēng)食物，但不會(huì)被丁所捕食。下列有關(guān)說(shuō)法不正確的是()A甲可能為綠色植物，甲固定的能量大于乙、丙、丁同化的能量之和B甲、乙、丙、丁構(gòu)成該生態(tài)系統(tǒng)的生物群落C丁生物的種群數(shù)量很可能會(huì)逐漸減少D戊在生態(tài)系統(tǒng)中處于第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)典例3典例剖析B解析：處于能量金字塔

17、最底層的是生產(chǎn)者，所以甲可能為綠色植物，生產(chǎn)者甲固定的能量大于乙、丙、丁同化的能量之和；能量金字塔包含生產(chǎn)者和消費(fèi)者，不包含分解者，而生物群落應(yīng)該包含該生態(tài)系統(tǒng)中的所有生物，可見(jiàn)甲、乙、丙、丁不能構(gòu)成該生態(tài)系統(tǒng)的生物群落；由于生物戊入侵，與丙(丁的食物)競(jìng)爭(zhēng)食物，所以丙的數(shù)量會(huì)下降，又由于戊不會(huì)被丁所捕食，所以丁生物的種群數(shù)量很可能會(huì)因食物減少而逐漸減少；戊與丙競(jìng)爭(zhēng)食物，所以在生態(tài)系統(tǒng)中處于第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)。3用各營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物的能量、數(shù)量構(gòu)建的金字塔分別稱為能量金字塔、數(shù)量金字塔。在某一櫟林中，第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物為櫟樹(shù)，第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物為昆蟲(chóng)，第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物為蛙、蜥蜴和鳥(niǎo)，第四營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物為蛇。該櫟林?jǐn)?shù)量金字

18、塔的示意圖是()變式訓(xùn)練B解析：由于一棵櫟樹(shù)可以為較大數(shù)量的昆蟲(chóng)提供食物，故在數(shù)量金字塔中昆蟲(chóng)的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于櫟樹(shù)的數(shù)量，第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物的數(shù)量小于昆蟲(chóng)的數(shù)量，第四營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物的數(shù)量小于第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物的數(shù)量，B項(xiàng)符合題意。知識(shí)點(diǎn)1研究生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)，可以幫助人們將生物在時(shí)間、空間上進(jìn)行合理配置，增大流入某個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的總能量。例如：農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中的間種套作，蔬菜大棚中的多層育苗，稻藻蛙等立體農(nóng)業(yè)。2研究生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)，可以幫助人們科學(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。例如“?；~(yú)塘”“沼氣工程”實(shí)現(xiàn)對(duì)能量的多級(jí)利用，從而大大提高能量的利用率。3研究生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)，可以幫助人們

19、合理地調(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祟愖钣幸娴牟糠?。例如合理放牧、農(nóng)田除草、滅蟲(chóng)等。研究能量流動(dòng)的意義知識(shí)貼士(1)可以實(shí)現(xiàn)能量的多級(jí)利用，但不能實(shí)現(xiàn)能量的循環(huán)利用。(2)可以人為提高能量的利用率，但不能提高能量的傳遞效率。 下列關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的敘述，不正確的是()A生產(chǎn)者固定的能量是光能或化學(xué)能B自然生態(tài)系統(tǒng)中，數(shù)量金字塔存在倒置情況，能量金字塔則不存在C與傳統(tǒng)魚(yú)塘相比，桑基魚(yú)塘可顯著提高不同營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間的能量傳遞效率D在農(nóng)田中除草、捉蟲(chóng)可使能量持續(xù)高效地流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠值淅?典例剖析C解析：通過(guò)光合作用自養(yǎng)的生產(chǎn)者固定的能量是光能，通過(guò)化能合成作用自養(yǎng)的生

20、產(chǎn)者固定的能量是化學(xué)能，A項(xiàng)正確；自然生態(tài)系統(tǒng)中，能量流動(dòng)逐級(jí)遞減，能量金字塔只能是“正立”的，而生物數(shù)量與能量之間不具有絕對(duì)的比例關(guān)系，數(shù)量金字塔有倒置的情況，B項(xiàng)正確；桑基魚(yú)塘通過(guò)增加或延長(zhǎng)食物鏈，可以實(shí)現(xiàn)物質(zhì)和能量的多級(jí)利用，提高能量的利用率，但不能提高不同營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間的能量傳遞效率，C項(xiàng)錯(cuò)誤；在農(nóng)田中除草、捉蟲(chóng)，通過(guò)調(diào)整能量流動(dòng)的方向，可使能量更多地流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠郑珼項(xiàng)正確。4下圖是一個(gè)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)模式圖，關(guān)于該系統(tǒng)的敘述，錯(cuò)誤的是()A微生物也能利用農(nóng)作物通過(guò)光合作用儲(chǔ)存的能量B沼氣池中的微生物也是該生態(tài)系統(tǒng)的分解者C沼渣、沼液作為肥料還田，使能量能夠循環(huán)利用D多途徑利用農(nóng)作物

21、可提高該系統(tǒng)的能量利用率變式訓(xùn)練C解析：該生態(tài)系統(tǒng)中，沼氣池中的微生物能利用農(nóng)作物固定的太陽(yáng)能，屬于分解者，A、B項(xiàng)正確；在生態(tài)系統(tǒng)中，能量是單向流動(dòng)的，不能循環(huán)利用，C項(xiàng)錯(cuò)誤；物質(zhì)和能量的多級(jí)利用，減少了能量的流失，提高了能量的利用率，D項(xiàng)正確。指點(diǎn)迷津撥云見(jiàn)日 一、沒(méi)有限制能量來(lái)源比例或能量分配比例的計(jì)算方法技巧：在沒(méi)有限制能量來(lái)源比例或能量分配比例的情況下，已知高營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化量，求低營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化量時(shí)，最多按最長(zhǎng)食物鏈、最低能量傳遞效率計(jì)算，最少按最短食物鏈、最高能量傳遞效率計(jì)算。 在如下圖所示食物網(wǎng)中，鷹要增加20 g體重，最多消耗植物_g，最少消耗植物_g。典例520 000解析：已知高營(yíng)

22、養(yǎng)級(jí)同化量，求低營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化量，最多消耗按最長(zhǎng)食物鏈：植物鼠蛇鷹，能量傳遞效率按10%計(jì)算；最少消耗按最短食物鏈：植物兔鷹或植物鼠鷹，能量傳遞效率按20%計(jì)算。500二、限制能量來(lái)源比例或能量分配比例的計(jì)算方法技巧：(1)限制能量來(lái)源比例或能量分配比例，當(dāng)求最多需求量時(shí)，在限制范圍內(nèi)的所有食物鏈中按最低能量傳遞效率計(jì)算，當(dāng)求最少需求量時(shí)，在限制范圍內(nèi)的所有食物鏈中按最高能量傳遞效率計(jì)算。(2)計(jì)算時(shí)注意當(dāng)限制能量來(lái)源比例時(shí)，由高營(yíng)養(yǎng)級(jí)向低營(yíng)養(yǎng)級(jí)逐級(jí)遞推，當(dāng)限制能量分配比例時(shí)，假設(shè)求低營(yíng)養(yǎng)級(jí)的需求量，由低營(yíng)養(yǎng)級(jí)向高營(yíng)養(yǎng)級(jí)逐級(jí)遞推，同時(shí)要注意分配比例。 若某草原生態(tài)系統(tǒng)只存在如下圖所示的食物關(guān)系，嘗

23、試完成以下問(wèn)題：典例6(1)假如貓頭鷹的食物有2/5來(lái)自兔，2/5來(lái)自鼠，1/5來(lái)自蛇，那么，貓頭鷹若要增加20 g體重，最少需要消耗的植物為_(kāi)。(2)假如植物有2/5被兔所食，有3/5被鼠所食；鼠有2/3直接被貓頭鷹捕食，有1/3被蛇捕食后流入貓頭鷹體內(nèi)。那么，貓頭鷹若要增加20 g體重，最少需要消耗的植物為_(kāi)。(精確到個(gè)位數(shù))900g595g三、限制能量來(lái)源比例或能量分配比例及能量傳遞效率的計(jì)算方法技巧：限制能量來(lái)源比例或能量分配比例及能量傳遞效率時(shí)，實(shí)際就是固定值的計(jì)算問(wèn)題。首先要注意某一生物“從不同食物鏈中獲得能量的比例”或某一生物“給不同生物提供能量的比例”，然后按照多條食物鏈分別計(jì)

24、算后合并，具體用到：(1)順推法能量分配調(diào)整，從前往后計(jì)算，即由植物后推，用“乘法”。(2)逆推法能量來(lái)源調(diào)整，從后往前計(jì)算，即由高營(yíng)養(yǎng)級(jí)前推，用“除法”。 在如下圖所示的食物網(wǎng)中，如果每個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量傳遞效率均為20%，且下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)從上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)各種生物中獲得的能量相等?；⒁@得1 kJ能量，則需要消耗草的能量為()A150 kJB125 kJC100 kJD75 kJ典例7D解析：每個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量傳遞效率均為20%，且下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)從上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)各種生物中獲得的能量相等。在“草兔狐虎”中，虎從草中獲取的能量為11/220%20%20%62.5 kJ；在“草羊虎”中，虎從草中獲取的能量為11/220

25、%20%12.5 kJ；故需要消耗草的能量為62.512.575 kJ。(2)若已知“人同化量(M)”并告知人的食物來(lái)源“素食、肉食由11調(diào)整為21”，求解最少需要植物量(A)，計(jì)算時(shí)應(yīng)“逆推(用除法)”。 回答以下有關(guān)能量計(jì)算的問(wèn)題：(1)若人類獲取植物性食物與動(dòng)物性食物的比例是11，將此食物結(jié)構(gòu)改為41，能量流動(dòng)效率按10%計(jì)算，則調(diào)整后可供養(yǎng)的人口是前者的_倍。(2)若植物向動(dòng)物及向人提供的能量的比例由11調(diào)整為14，能量流動(dòng)效率按10%計(jì)算，則調(diào)整后供養(yǎng)的人口是前者的_倍。典例8典例剖析196149解析：(1)若人類獲取植物性食物與動(dòng)物性食物的比例是11，如下左圖，共需植物性食物的相對(duì)

26、值為55；若動(dòng)物性食物與植物性食物的比例是14，則共需植物性食物的相對(duì)值是28(如下右圖)。前者對(duì)食物的消耗量是后者的196倍，這也就說(shuō)明后者可供養(yǎng)的人數(shù)是前者的196倍。五、根據(jù)能量流動(dòng)規(guī)律確定食物鏈(網(wǎng))中生物的次序建立食物鏈或食物網(wǎng)，一是要根據(jù)題目所給的條件判斷各生物之間的關(guān)系；二是要注意一般來(lái)說(shuō)捕食者的數(shù)量少于被捕食者，但有例外，如一棵大樹(shù)上有許多昆蟲(chóng)；三是上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的總數(shù)量乘以平均質(zhì)量一定大于下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的。若題目中給出了各種生物的能量值，首先按照相鄰兩營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間的能量傳遞效率為10%20%，確定各生物的營(yíng)養(yǎng)級(jí)；其次還要注意同一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的兩種生物之間能量差值的大小，兩者能量之和是否是前一

27、營(yíng)養(yǎng)級(jí)的10%20%，若能量的差值較大，說(shuō)明這兩種生物之間既有捕食關(guān)系又有種間競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。 某魚(yú)塘生態(tài)系統(tǒng)具有由5個(gè)種群構(gòu)成的捕食食物網(wǎng)，這5個(gè)種群及其固定的能量(單位略)如表所示。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：典例9典例剖析種群甲乙丙丁戊能量70.8246.1216.568.61 540.8(1)該魚(yú)塘生態(tài)系統(tǒng)中共有_個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)。表中未體現(xiàn)出的生物成分是_。4分解者(2)表中乙和丙所示種群是該魚(yú)塘的飼養(yǎng)對(duì)象，則根據(jù)表中數(shù)據(jù)不能計(jì)算出第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)與第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間的能量傳遞效率，理由是_。為了使能量更多地流向人類，可采取的措施是_。乙和丙種群固定的能量有一部分來(lái)自飼料，但這部分能量值表中并未給過(guò)人工捕撈一部分甲和丁

28、解析：(1)根據(jù)題干信息和表格數(shù)據(jù)分析，表格中五種生物都參與構(gòu)成食物網(wǎng)，為生產(chǎn)者和消費(fèi)者，其中戊含有的能量最多為生產(chǎn)者，處于第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)；乙、丙的能量次之，且能量差不多，為初級(jí)消費(fèi)者，處于第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)；甲的能量比初級(jí)消費(fèi)者少，比丁多；說(shuō)明甲是次級(jí)消費(fèi)者，處于第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)；丁是三級(jí)消費(fèi)者，處于第四營(yíng)養(yǎng)級(jí)。(2)由于該魚(yú)塘生態(tài)系統(tǒng)是人工生態(tài)系統(tǒng)，乙、丙為該魚(yú)塘的飼養(yǎng)對(duì)象，故乙、丙所固定的能量有一部分來(lái)自飼料，表中未給數(shù)據(jù)，因此不能計(jì)算第一、二營(yíng)養(yǎng)級(jí)的傳遞效率；為了使能量更多地流向人類，應(yīng)盡量減少能量的浪費(fèi)，該目的可以通過(guò)縮短食物鏈的方式實(shí)現(xiàn)，如人工捕撈一部分甲和丁。解疑答惑問(wèn)題探討P54提示：應(yīng)該先吃雞

29、，再吃玉米(即選擇1)。若選擇2，則增加了食物鏈的長(zhǎng)度，能量在流動(dòng)過(guò)程中逐級(jí)遞減，最后人獲得的能量較少。思考討論P(yáng)551提示：遵循。生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)開(kāi)放的能量耗散系統(tǒng)，太陽(yáng)能必須不斷地輸入生態(tài)系統(tǒng)中才能滿足各營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物對(duì)能量的需求。但生態(tài)系統(tǒng)從屬于“物理系統(tǒng)”，其能量流動(dòng)和轉(zhuǎn)化遵循能量守恒定律。2提示：不能。當(dāng)能量沿食物鏈流動(dòng)時(shí)，每個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物都要進(jìn)行呼吸作用，釋放一部分熱能，這部分熱能一旦散失，就不可恢復(fù)，因此能量不能循環(huán)流動(dòng)。思考討論P(yáng)56提示：1、2答案見(jiàn)下表：營(yíng)養(yǎng)級(jí)流入能量流出能量(輸入下一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí))出入比生產(chǎn)者464.662.82%植食性動(dòng)物62.812.620.06%肉食性動(dòng)物12

30、.6分解者14.6提示：3.流入某一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量主要有以下去向：一部分通過(guò)該營(yíng)養(yǎng)級(jí)的呼吸作用散失了；一部分作為排出物、遺體或殘枝敗葉不能進(jìn)入下一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)，而被分解者所利用；還有一部分未被利用。所以，流入某一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量不可能百分之百地流到下一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)。提示：4.生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)是單向的；能量在流動(dòng)過(guò)程中逐級(jí)遞減。旁欄思考P56不矛盾。因?yàn)槟芰吭谏鷳B(tài)系統(tǒng)中流動(dòng)轉(zhuǎn)化后，一部分儲(chǔ)存在生態(tài)系統(tǒng)中，而另一部分被利用，散失到非生物環(huán)境中，兩者之和與流入生態(tài)系統(tǒng)的能量相等，所以能量在沿食物鏈流動(dòng)的過(guò)程中，既遵循逐級(jí)遞減的規(guī)律，又遵循能量守恒定律。旁欄思考P57從能量金字塔來(lái)看，人類位于食物鏈的頂端，生存

31、需要消耗大量能量，隨著人口數(shù)量的日益增長(zhǎng)，對(duì)資源的消耗越來(lái)越大，地球的生態(tài)環(huán)境會(huì)越來(lái)越惡化，甚至?xí)罎?。旁欄思考P58在海洋生態(tài)系統(tǒng)中，浮游植物個(gè)體小，壽命短，又會(huì)不斷被浮游動(dòng)物吃掉，因而某一時(shí)間調(diào)查到的浮游植物的生物量可能要低于浮游動(dòng)物的生物量，這時(shí)就出現(xiàn)了上寬下窄的倒金字塔形。探究實(shí)踐P59參考調(diào)查點(diǎn)：稻田生態(tài)系統(tǒng)。組成成分：(1)非生物的物質(zhì)和能量。(2)生產(chǎn)者：水稻、雜草、浮游植物等。(3)消費(fèi)者：田螺、泥鰍、黃鱔、魚(yú)類、青蛙、浮游動(dòng)物、昆蟲(chóng)、鳥(niǎo)類等。(4)分解者：多種微生物。1生產(chǎn)者的主體是水稻，其他生產(chǎn)者有雜草、浮游植物等。農(nóng)民主要通過(guò)噴灑除草劑或人工除草的方法抑制雜草的生長(zhǎng)。2初

32、級(jí)消費(fèi)者：田螺、浮游動(dòng)物、植食性昆蟲(chóng)、植食性魚(yú)類、青蛙、鳥(niǎo)類等。一般而言，如青蛙可捕食害蟲(chóng)，對(duì)稻田增產(chǎn)有益；而植食性昆蟲(chóng)和鳥(niǎo)類等往往對(duì)水稻生長(zhǎng)構(gòu)成危害；田螺、植食性魚(yú)類數(shù)量較多時(shí)也會(huì)對(duì)水稻生長(zhǎng)構(gòu)成危害。農(nóng)民采取噴灑農(nóng)藥、豎稻草人等措施防止或減少這些動(dòng)物的危害。3次級(jí)消費(fèi)者：泥鰍、黃鱔、肉食性魚(yú)類、青蛙等。一般而言，這些消費(fèi)者對(duì)水稻生長(zhǎng)的利大于害。農(nóng)民通過(guò)禁捕或適量放養(yǎng)等措施，實(shí)現(xiàn)生態(tài)農(nóng)業(yè)的目標(biāo)。4養(yǎng)殖動(dòng)物的飼料來(lái)源于農(nóng)田的秸稈等和飼料企業(yè)的成品飼料。5農(nóng)民對(duì)秸稈的傳統(tǒng)處理方式有焚燒或填埋等；現(xiàn)代農(nóng)業(yè)提出了綜合利用思想，如秸稈可作為工業(yè)原材料，還可以用來(lái)生產(chǎn)沼氣，以充分利用其中的能量。6主要通過(guò)

33、合理密植的方法提高作物的光能利用效率。7通過(guò)稻田養(yǎng)魚(yú)等措施，實(shí)現(xiàn)立體化生態(tài)農(nóng)業(yè)；通過(guò)建造沼氣池，實(shí)現(xiàn)能量的多級(jí)利用等。(3)這些玉米在整個(gè)生長(zhǎng)季節(jié)所固定的太陽(yáng)能總量是1397 2108 kJ(計(jì)算公式為E固EGE呼)，呼吸作用消耗的能量占所固定太陽(yáng)能總量的比例是23.4%。(4)這塊玉米田的太陽(yáng)能利用效率是164%，計(jì)算公式為(1397 2108)/(8.5109)100%。能量利用情況如下圖所示：練習(xí)與應(yīng)用P60一、概念檢測(cè)1(1)解析：生產(chǎn)者通過(guò)光合作用把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能，固定在它們所制造的有機(jī)物中，太陽(yáng)能才輸入生態(tài)系統(tǒng)中。(2)解析：生態(tài)系統(tǒng)中初級(jí)消費(fèi)者越多，次級(jí)消費(fèi)者獲得的能量越多。

34、(3)解析：由于食物鏈中捕食者與被捕食者的關(guān)系不可逆轉(zhuǎn)，故能量沿食物鏈流動(dòng)是單向的。2C解析：流經(jīng)某一生態(tài)系統(tǒng)的總能量是生產(chǎn)者通過(guò)光合作用所固定的太陽(yáng)能。3B解析：流入生態(tài)系統(tǒng)的總能量為生產(chǎn)者固定的太陽(yáng)能(a)，生態(tài)系統(tǒng)中生產(chǎn)者所固定能量的去向包括呼吸作用、流向消費(fèi)者的能量(b)、流向分解者的能量(c)等，B項(xiàng)正確。二、拓展應(yīng)用1(1)如下圖所示。圖a：圖b：(2)圖b所示生態(tài)系統(tǒng)的能量能夠更多地被人類所利用。因?yàn)閳Db所示生態(tài)系統(tǒng)中流向分解者的能量，還有一部分可以以生活能源或食物中化學(xué)能的形式被人類再度利用。因此，該生態(tài)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了能量的多級(jí)、充分利用，提高了能量的利用率。2不能。在一個(gè)封閉的系

35、統(tǒng)中，物質(zhì)總是朝著無(wú)序的方向(熵增加)發(fā)展。硅藻能利用獲取的營(yíng)養(yǎng)通過(guò)自身的新陳代謝釋放能量，依靠能量完成物質(zhì)由無(wú)序向有序的轉(zhuǎn)化，維持其生命活動(dòng)。訓(xùn)練鞏固課堂達(dá)標(biāo)1在一個(gè)草原生態(tài)系統(tǒng)中，如果要研究被第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)羊同化的能量的去向，不應(yīng)包括下列選項(xiàng)中的()A羊的呼吸消耗量B羊的糞便量C羊的生長(zhǎng)量D部分死亡羊含有的能量B解析：生產(chǎn)者所固定的能量被第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)攝入后，一部分被第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物同化，用于生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖及通過(guò)呼吸作用消耗，還有一部分未被同化，通過(guò)糞便等排出體外。因此羊的糞便量不是被羊同化的能量。2下列有關(guān)生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的敘述，正確的是()A在食物鏈中，能量的傳遞形式是光能B生態(tài)系統(tǒng)的能量流

36、動(dòng)是指生物體內(nèi)的能量代謝過(guò)程C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(guò)程D流經(jīng)任何生態(tài)系統(tǒng)的總能量都是生產(chǎn)者固定的太陽(yáng)能C解析：在食物鏈中，能量的傳遞形式是有機(jī)物中的化學(xué)能，A項(xiàng)錯(cuò)誤；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(guò)程，B項(xiàng)錯(cuò)誤、C項(xiàng)正確；流經(jīng)某些人工生態(tài)系統(tǒng)(如人工塘)的總能量除生產(chǎn)者固定的太陽(yáng)能外，還包括人工投喂的飼料等有機(jī)物中的能量，D項(xiàng)錯(cuò)誤。3下圖為草原生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)圖解模型，A、B、C分別表示流入各營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物的能量，D、E、F分別表示各營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物用于生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖的能量，G、H、I分別表示草、兔子、狼呼吸作用消耗的能量，J、