遼寧省2024-2025學(xué)年高中生物第5章生態(tài)系統(tǒng)及其穩(wěn)定性第2節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動學(xué)案

PAGE9-第2節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的能量流淌學(xué)習(xí)目標(biāo)核心素養(yǎng)1.識記能量流淌的概念2.理解能量流淌在生態(tài)系統(tǒng)中的流淌過程3.駕馭能量流淌的特點及意義4.嘗試調(diào)查農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中的能量流淌狀況1.通過分析生態(tài)系統(tǒng)的能量流淌的過程，建立生命系統(tǒng)的物質(zhì)和能量觀2.分析能量流淌過程，歸納總結(jié)能量流淌特點，形成科學(xué)思維的習(xí)慣3.通過總結(jié)探討能量流淌的實踐意義，形成學(xué)以致用，關(guān)注生產(chǎn)生活的看法一、能量流淌的過程1．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．能量流經(jīng)第一養(yǎng)分級的過程(1)輸入：生產(chǎn)者通過光合作用把太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，固定在有機(jī)物中。(2)能量去向①在生產(chǎn)者的呼吸作用中以熱能形式散失。②隨著殘枝敗葉等被分解者分解而釋放出來。③被初級消費(fèi)者攝食同化，流入其次養(yǎng)分級。3．能量流經(jīng)其次養(yǎng)分級的過程(1)輸入：通過攝食生產(chǎn)者獲得。(2)去向①通過呼吸作用以熱能形式散失。②隨尸體、排泄物流向分解者。③被次級消費(fèi)者攝食同化，流入下一養(yǎng)分級。4．能量流淌過程圖解(1)補(bǔ)充圖中標(biāo)號代表的內(nèi)容甲：生產(chǎn)者；乙：初級消費(fèi)者；丙：次級消費(fèi)者；?。汉粑饔?；戊：分解者。(2)據(jù)圖總結(jié)流入每一養(yǎng)分級的能量最終去向：①通過自身呼吸作用以熱能形式散失。②被下一養(yǎng)分級同化。③被分解者分解利用。二、能量流淌的特點1．特點(1)單向流淌：沿食物鏈由低養(yǎng)分級流向高養(yǎng)分級，不行逆轉(zhuǎn)，也不能循環(huán)流淌。(2)逐級遞減：①能量在沿食物鏈流淌的過程中逐級削減。②養(yǎng)分級越多，在能量流淌過程中消耗的能量就越多，生態(tài)系統(tǒng)中的能量流淌一般不超過4～5個養(yǎng)分級。2．能量傳遞效率(1)能量在相鄰兩個養(yǎng)分級間的傳遞效率一般只有10～20%，也就是說，在輸入某一養(yǎng)分級的能量中，只有10～20%能夠流入下一養(yǎng)分級。(2)計算公式相鄰兩個養(yǎng)分級間的能量傳遞效率＝eq\f(下一養(yǎng)分級同化量,上一養(yǎng)分級同化量)×100%3．能量金字塔將單位時間內(nèi)各個養(yǎng)分級所得到的能量數(shù)值，由低到高繪制成圖，可以形成一個金字塔圖形。三、探討能量流淌的意義1．幫助人們科學(xué)規(guī)劃、設(shè)計人工生態(tài)系統(tǒng)，使能量得到最有效的利用。2．幫助人們合理地調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)中的能量流淌關(guān)系，使能量持續(xù)高效地流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠帧Ｍ茢鄬﹀e(正確的打“√”，錯誤的打“×”)1．能量通過光合作用和化能合成作用輸入生態(tài)系統(tǒng)，通過呼吸作用輸誕生態(tài)系統(tǒng)。 ()2．能量在生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈中是以熱能的形式流淌的。 ()3．生態(tài)系統(tǒng)維持正常功能須要不斷得到來自系統(tǒng)外的能量。 ()4．生態(tài)系統(tǒng)中能量的初始來源只有太陽能。 ()5．農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中，沼渣、沼液作為肥料還田，使能量能夠循環(huán)利用。 ()提示：1.√2．×能量在生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈中是以化學(xué)能的形式流淌。3．√4．×生態(tài)系統(tǒng)的能量來源主要為太陽能，也可源自某些無機(jī)物氧化分說明放的能量，如硝化細(xì)菌、硫鐵細(xì)菌等化能自養(yǎng)型生物。5．×沼液和沼渣可以為農(nóng)作物供應(yīng)肥料，沼氣池發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣又能成為人類的能源物質(zhì)，實現(xiàn)了能量的多級利用，而能量不能循環(huán)利用。能量流淌的過程[問題探究]1．呼倫貝爾草原上的鷹捕食兔子，存在一條食物鏈：草→兔→鷹。草原上生產(chǎn)者主要是草，草原上幾乎全部動物都是干脆或間接由草養(yǎng)活，那么草的能量來自哪里？它的能量又是什么途徑傳遞給其他動物的？提示：草的能量來自太陽光能。傳遞途徑為食物鏈或食物網(wǎng)。2．如圖表示能量流經(jīng)其次養(yǎng)分級示意圖，請據(jù)圖思索下列問題：(1)攝入量(a)和糞便量(c)、初級消費(fèi)者的同化量(b)之間具有怎樣的等量關(guān)系？(2)初級消費(fèi)者的糞便中的能量屬于哪個養(yǎng)分級的能量？第三養(yǎng)分級的糞便中的能量呢？(3)初級消費(fèi)者同化的能量又有幾個流向？提示：(1)攝入量＝糞便量＋同化量。(2)初級消費(fèi)者的糞便量中的能量屬于第一養(yǎng)分級的能量，第三養(yǎng)分級的糞便量中的能量屬于其次養(yǎng)分級的能量。(3)三個：自身呼吸散失、被分解者利用和流向下一養(yǎng)分級。eq\O([歸納總結(jié)])流入某一養(yǎng)分級能量的來源和去路(1)能量來源eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(a.生產(chǎn)者的能量主要來自太陽能,b.消費(fèi)者的能量來自于上一養(yǎng)分級,同化的能量))(2)能量去向：流入某一養(yǎng)分級(最高養(yǎng)分級除外)的能量去向可從以下兩個角度分析：①不定時(能量的最終去路)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(a.自身呼吸消耗,b.流入下一養(yǎng)分級,c.被分解者分解利用))②定時(某段時間內(nèi)的能量去路)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(a.自身呼吸消耗,b.流入下一養(yǎng)分級,c.被分解者分解利用,d.未被利用))1．下圖為某魚塘中能量流淌圖解部分示意圖，①②③④⑤各代表肯定的能量值，下列各項中正確的是()A．在人工飼養(yǎng)的高密度魚塘中⑤肯定大于①B．圖中④包含了次級消費(fèi)者糞便中的能量C．在食物鏈中各個養(yǎng)分級能量輸入的方式和形式是完全相同的D．第三養(yǎng)分級到第四養(yǎng)分級的能量傳遞效率為(③/②)×100%D[在人工魚塘中，人們可通過投放飼料等措施來飼養(yǎng)更多的魚類，所以⑤可能比①小，故A錯誤；糞便中的能量屬于上個養(yǎng)分級，所以④應(yīng)包含初級消費(fèi)者糞便中的能量，故B錯誤；在食物鏈中各養(yǎng)分級能量輸入的方式和形式不完全相同，故C錯誤；能量傳遞效率＝一個養(yǎng)分級的同化量/上一個養(yǎng)分級的同化量，所以第三養(yǎng)分級到第四養(yǎng)分級的能量傳遞效率為(③/②)×100%，D正確。]2．如圖為能量流淌示意圖。其中a1是流入第一養(yǎng)分級的總能量，相關(guān)說法正確的是()A．第一養(yǎng)分級傳遞給分解者的總能量是a4B．能量散失a3不能再被生物同化利用C．a(chǎn)1、a2、a3、a6中的能量都以穩(wěn)定化學(xué)能的形式存在D．第一養(yǎng)分級和其次養(yǎng)分級之間的能量傳遞效率是a6÷a2B[其次養(yǎng)分級糞便中的能量a7也屬于第一養(yǎng)分級傳遞給分解者的能量，A項錯誤；能量a3以熱能的形式散失，不能再被生物同化利用，B項正確、C項錯誤；第一養(yǎng)分級和其次養(yǎng)分級之間的能量傳遞效率是a6÷a1×100%，D項錯誤。]能量流淌的特點及意義[問題探究]1．用能量流淌的原理，說明諺語“一山不容二虎”隱含的道理。提示：依據(jù)生態(tài)系統(tǒng)中能量流淌逐級遞減的特點和規(guī)律可知，養(yǎng)分級越高，可利用的能量就越少，老虎在生態(tài)系統(tǒng)中幾乎是最高養(yǎng)分級，通過食物鏈(網(wǎng))流經(jīng)老虎的能量已減到很小的程度。因此，老虎的數(shù)量將是很少的。故“一山不容二虎”。2．假如你被困荒島，要維持更長時間等待救援，要獲得更多能量，原委要采納以下哪種生存策略呢？A．先吃雞再吃玉米B．先吃玉米，然后用一部分玉米喂雞，吃雞下的蛋，最終吃雞提示：應(yīng)選A方案。應(yīng)當(dāng)先吃雞，因為從養(yǎng)分級角度來講，雞是初級消費(fèi)者，玉米是生產(chǎn)者，依據(jù)能量流淌遞減法則，假如讓雞吃玉米，玉米的能量最多有20%轉(zhuǎn)換到雞的體內(nèi)，然后人再吃雞或者雞蛋的話，獲得的能量相當(dāng)于玉米的20%×20%，這種方案中，玉米是生產(chǎn)者，雞是初級消費(fèi)者，人是次級消費(fèi)者，人所獲得的能量是最少的，維持時間最短。所以，不如先把雞吃掉，再吃玉米。3．人們在探討能量流淌時，將秸稈作為牲畜飼料，糞便進(jìn)入沼氣池，生產(chǎn)燃料。此過程提高能量的傳遞效率了嗎？提示：沒有。以上過程提高了能量的利用率，即人類充分利用了流向分解者的能量，實現(xiàn)了對能量的多級利用，削減了環(huán)境污染，但沒有提高能量在不同養(yǎng)分級之間的傳遞效率。eq\O([歸納總結(jié)])(1)能量流淌特點及緣由分析①單向流淌的緣由a．食物鏈各養(yǎng)分級的依次是不行逆轉(zhuǎn)的，這是長期自然選擇的結(jié)果，如肉食性動物以植食性動物為食，而不能反過來。b．各養(yǎng)分級通過呼吸作用以熱能形式散失的能量是無法再被利用的，因此，能量也不能循環(huán)流淌，必需由太陽能不斷予以補(bǔ)充。②逐級遞減的緣由a．各養(yǎng)分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。b．各養(yǎng)分級的生物中總有一部分能量未被下一個養(yǎng)分級利用。c．還有少部分能量隨著殘枝敗葉或遺體流入分解者。(2)三種生態(tài)金字塔的比較類型項目能量金字塔數(shù)量金字塔生物量金字塔形態(tài)特點正金字塔形一般為正金字塔形，有時會出現(xiàn)倒金字塔形一般為正金字塔形象征含義能量沿食物鏈流淌過程中具有逐級遞減的特性一般狀況下，生物個體數(shù)量在食物鏈中隨養(yǎng)分級上升而逐級遞減生物量(現(xiàn)存生物有機(jī)物的總量)沿食物鏈流淌逐級遞減每一級含義食物鏈中每一養(yǎng)分級生物所含能量的多少每一養(yǎng)分級生物個體的數(shù)量每一養(yǎng)分級生物的總生物量1．下列關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)的能量流淌的敘述中，錯誤的是()A．由于生態(tài)系統(tǒng)的能量流淌是逐級遞減的，所以養(yǎng)分級越高則所同化的能量就越少B．由于散失的熱能不能被生產(chǎn)者重新固定，所以生態(tài)系統(tǒng)的能量流淌是單向不行循環(huán)的C．充分利用作物秸稈等可以提高能量傳遞的效率D．能量流淌和物質(zhì)循環(huán)的渠道都是食物鏈和食物網(wǎng)C[生態(tài)系統(tǒng)的能量傳遞效率一般不能人為變更，充分利用作物秸稈只能提高能量利用率而不能提高能量傳遞效率，C錯誤。]2．下列四種現(xiàn)象中，不相宜用生態(tài)系統(tǒng)中能量流淌規(guī)律進(jìn)行合理分析的是()A．虎等大型肉食動物簡單成為瀕危物種B．藍(lán)藻易在富養(yǎng)分化水體中爆發(fā)C．飼養(yǎng)牛、羊等動物，成本低、產(chǎn)量高D．巨大的藍(lán)鯨以微小的浮游動物為食B[A項，虎屬于最高養(yǎng)分級，獲得能量少，簡單成為瀕危物種；B項，在富養(yǎng)分化的水體中，N、P含量高，藍(lán)藻會進(jìn)行爆發(fā)式繁殖，但是沒有體現(xiàn)出食物鏈，所以不相宜用能量流淌規(guī)律來分析；C項，牛、羊?qū)儆诔跫壪M(fèi)者，干脆從生產(chǎn)者獲得食物，獲得的能量多，因此成本低；D項，能體現(xiàn)出食物鏈，能用能量流淌規(guī)律來說明。](1)如何利用食物鏈說明“巨大的藍(lán)鯨以微小的浮游動物為食”符合能量流淌的規(guī)律？提示：食物鏈越短，消耗的能量越少，藍(lán)鯨獲得的能量越多。(2)“虎等大型肉食動物簡單成為瀕危物種”和“飼養(yǎng)牛、羊等動物，成本低、產(chǎn)量高”體現(xiàn)了能量流淌的哪個特點？提示：逐級遞減。[課堂小結(jié)]知識網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建核心語句歸納1.生態(tài)系統(tǒng)的能量流淌是指能量的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失的過程。2.生態(tài)系統(tǒng)的能量流淌從生產(chǎn)者固定太陽能起先。3.生態(tài)系統(tǒng)中能量流淌是單向的、逐級遞減的。4.能量在相鄰兩個養(yǎng)分級間的傳遞效率大約為10%～20%。5.探討生態(tài)系統(tǒng)的能量流淌，可以幫助人們科學(xué)規(guī)劃、設(shè)計人工生態(tài)系統(tǒng)，使能量得到最有效的利用。6.探討生態(tài)系統(tǒng)的能量流淌，還可以幫助人們合理地調(diào)整能量流淌關(guān)系，使能量持續(xù)高效地流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠帧?．下列關(guān)于能量流淌的敘述，錯誤的是()A．各養(yǎng)分級同化的能量一般都會分為兩部分流向分解者B．各養(yǎng)分級呼吸作用散失的能量都不能被其他生物所同化C．消費(fèi)者糞便中的能量應(yīng)屬于上一養(yǎng)分級同化的能量D．每種肉食性消費(fèi)者同化的能量都來自于不同養(yǎng)分級D[各養(yǎng)分級獲得的同化量中流向分解者的能量經(jīng)常分為兩部分，即一部分是形成的尸體、殘骸等，另一部分是被下一養(yǎng)分級攝入后形成的糞便，A正確；各養(yǎng)分級呼吸作用釋放的能量一部分用于滿意自身生命活動，一部分以熱能形式散失，其中散失的能量不能被其他生物所同化利用，B正確；消費(fèi)者糞便中的能量由于沒有被消費(fèi)者同化，所以應(yīng)屬于上一養(yǎng)分級同化的能量，C正確；在特定的生態(tài)系統(tǒng)中，部分肉食性消費(fèi)者同化的能量可能只來源于同一個養(yǎng)分級，D錯誤。]2．依據(jù)生態(tài)系統(tǒng)能量流淌過程分析，下列說法正確的是()A．初級消費(fèi)者糞便中的能量屬于其次養(yǎng)分級的同化量B．某一養(yǎng)分級的同化量并不等于該養(yǎng)分級用于生長、發(fā)育和繁殖的能量C．初級消費(fèi)者同化的能量全部經(jīng)自身呼吸作用以熱能的形式散失D．每個養(yǎng)分級同化的能量都有一部分要流向下一養(yǎng)分級B[初級消費(fèi)者糞便中的能量屬于上一養(yǎng)分級的同化量，即生產(chǎn)者(第一養(yǎng)分級)的同化量，A錯誤；某一養(yǎng)分級同化的能量一部分經(jīng)自身呼吸作用以熱能的形式散失，一部分用于自身生長、發(fā)育和繁殖，B正確、C錯誤；最高養(yǎng)分級同化的能量不會流向下一養(yǎng)分級，D錯誤。]3.某同學(xué)通過分析蛇的食性繪制了如圖所示的食物關(guān)系。假定一條1kg的蛇，4/5的食物來自鼠，1/5的食物來自蛙。按能量流淌的最高效率計算，此蛇間接消耗的植物為()A．45kg B．22.5kgC．90kg D．20kgA[依題意知此蛇間接消耗的植物為(4/5)÷20%÷20%＋(1/5)÷20%÷20%÷20%＝45kg。]4.如圖是一個農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)模式圖，下列關(guān)于該系統(tǒng)的敘述中，錯誤的是()A．微生物能利用農(nóng)作物通過光合作用儲存的能量B．沼氣池中的微生物是該生態(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)作物可提高該系統(tǒng)的能量利用效率C[在生態(tài)系統(tǒng)中，能量流淌是單向的，不能循環(huán)利用，故C項錯誤。該系統(tǒng)中，沼氣池中的微生物能利用農(nóng)作物固定的太陽能，屬于分解者，選項A、B正確；物質(zhì)和能量的多級利用，削減了能量的流失，提高了能量的利用率，選項D正確。]5．如圖是某湖泊生態(tài)系統(tǒng)能量流淌的