黑龍江省海林市高中生物 第五章 生態(tài)系統(tǒng)及其穩(wěn)定性 第二節(jié)　生態(tài)系統(tǒng)的能量流動導學案 新人教版必修3

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1、 第2節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)的能量流動 【課標點擊】 1、 分析生態(tài)系統(tǒng)的能量流動的過程與特點。 2、 概述研究能量流動的意義。 3、 嘗試調(diào)查農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動情況。 學習重、難點：生態(tài)系統(tǒng)能量流動的過程與特點 【導入設(shè)計】 教師：假設(shè)你像魯濱遜那樣流落在不毛的荒島上，只有15Kg玉米和一只母雞可以食用，那么使自己活的最長的辦法是： 1.先吃雞，然后吃玉米 2.先吃玉米，同時用部分玉米喂雞，吃雞生產(chǎn)的蛋，最后再吃雞 學生：每組學生各選一名代表，做出選擇。（絕大部分學生選擇的是2） 教師：真理往往掌握在少數(shù)人手里。我們共同來看看魯濱遜的選擇是——先吃雞，后吃玉米。 教師：

2、母雞可能就提出抗議了，為什么先吃我，對于母雞的抗議，我們是可以理解的。我們必須給母雞一個合理的解釋，消除母雞的不滿情緒，這就得用到我們這節(jié)課的內(nèi)容“生態(tài)系統(tǒng)的能量流動” 【自主探究】 知識點 觀察與思考 歸納與結(jié)論 能量流動的概念 研究能量流動的方法 觀察Ｐ93 能量流動的分析圖解 生態(tài)系統(tǒng)中能量的 、 、 和 的過程，稱為生態(tài)系統(tǒng)的能量流動。 研究生態(tài)系統(tǒng)中能量的流動一般在 水平上 。 一、 能量流動的過程 1、 能量的來源 2、 能量的輸入 3、 能量的傳遞 思

3、考：植物通過光合作用制造的有機物中儲存的能量是從哪里來的？ 思考：一片農(nóng)田中，在農(nóng)作物的生長期內(nèi)是否能將照射到這片農(nóng)田上的所有光能 全部儲存？ 1、 觀察Ｐ94生態(tài)系統(tǒng)能量流動示意圖 2、 思考：每一個營養(yǎng)級獲得的能量有哪幾條去路？ 生態(tài)系統(tǒng)中能量的傳遞是沿_ ________渠道進行的 生態(tài)系統(tǒng)所需的能量來自于 ____________________________ 1、綠色植物通過 作用將_ 能轉(zhuǎn)化為 能，使太陽能輸入到生態(tài)系統(tǒng)中。 2、生產(chǎn)者所固定的 的總量，就是這個生態(tài)系統(tǒng)所獲

4、得的能量。 3、一個營養(yǎng)級的生物所獲得的能量，（1） 一部分通過_____ 作用釋放后，一方面用于自身的 、 和 等生命活動，一方面以_______ 形式散失；（2） 一部分被____ 攝入；（3） 一部分則被 分解利用。 二、能量流動的特點 1、 能量流動的特點 1、 觀察Ｐ94圖5-7，思考：為什么箭頭由粗變細，方框的面積由大變小？ 1、 生態(tài)系統(tǒng)中能量流動的特點是 ， 2、 能量金字塔 2、 將Ｐ95圖5-8中所

5、列數(shù)據(jù)歸類整理并計算: 流入 流出 出入比 生產(chǎn)者 464.6 62.8 植食性動物 62.8 12.6 肉食性動物 12.6 ---- 3、觀察Ｐ96能量金字塔中各營養(yǎng)級生物數(shù)量的多少。 2、 能量在相鄰的兩個營養(yǎng)級間的傳遞效率大約是 。 3、 能量金字塔的含義是：在一個生態(tài)系統(tǒng)中，營養(yǎng)級越多，在 就越多。 4、 生態(tài)系統(tǒng)中，食物鏈一般不超過 個營養(yǎng)級。 三、研究能量流動的實踐意義 觀察“桑基魚塘”的能量流動圖解 蠶 桑

6、 稻 魚 豬 1、 研究生態(tài)系統(tǒng)的能量流動，可以幫助人們 人工生態(tài)系統(tǒng)，使能量得到最有效的利用。 2、 可以幫助人們合理的調(diào)整 ，使能量持續(xù)高效的流向 。 【教材精講】 一、生態(tài)系統(tǒng)的能量流動 1.對能量流動過程的分析 起點 生產(chǎn)者 源頭 太陽能 能量輸入 相關(guān)生理過程 光合作用、化能合成作用 總能量 生產(chǎn)者固定的太陽能總量 能量的傳遞 傳遞形式：有機物 傳遞渠道：沿食物鏈和食物網(wǎng) 能量的散失 相關(guān)生理過程 細胞呼吸 形式 熱能 能量

7、流動特點 ①逐級遞減；②單向流動 能量傳遞效率 10%～20% 2.初級消費者中能量的來源及去向 分析：①消費者攝入能量（a）=消費者同化能量（b）+糞便中能量（c）。動物糞便中的能量沒有被該營養(yǎng)級生物所同化，屬于上一個營養(yǎng)級的能量。 ②消費者同化的能量（b）=呼吸消耗（d）+生長發(fā)育、繁殖的能量（e） 消費者同化能量若為兩部分之和，則為b=d+e；若為四部分之和，則為b=d+f+i+j。 3.能量傳遞效率的計算 （1） （2）設(shè)食物鏈為A→B→C→D ，傳遞效率為10%～20%。 ①已知A

8、營養(yǎng)級的能量為N，則D營養(yǎng)級獲得的最多能量=N×（20%）3；最少能量=N×（10%）3； ②已知D營養(yǎng)級的能量M，則至少需要A營養(yǎng)級的能量=M÷（20%）3；最多需要A營養(yǎng)級的能量= M÷（10%）3。 （3）同一食物鏈中能量傳遞效率不完全相同：設(shè)在食物鏈A→B→C→D中，能量傳遞效率分別為a%、b%、c%，若A營養(yǎng)級凈增重N，則D營養(yǎng)級增重為N×a%×b%×c%。 生態(tài)系統(tǒng)中的“金字塔” 不同的金字塔能形象地說明營養(yǎng)級與能量、數(shù)量、生物量之間的關(guān)系，是定量研究生態(tài)系統(tǒng)的直觀體現(xiàn)。 能量金字塔 數(shù)量金字塔 生物量金字塔 含義 各營養(yǎng)級固定的總能量 每一營養(yǎng)級生物

9、個體的數(shù)量 每一營養(yǎng)級現(xiàn)存生物的總質(zhì)量 形狀 ? ? 特點 呈正金字塔形 一般呈正金字塔形 一般呈正金字塔形 分析 能量流動的過程中總是有能量的耗散 一株大樹上,鳥、蟲、樹的數(shù)量金字塔的塔形會發(fā)生倒置 浮游植物的個體小,壽命短，又不斷被浮游動物吃掉，所以某一時間浮游植物的生物量（用質(zhì)量來表示）可能低于浮游動物的生物量 【例題精析】 〖例1〗如圖為生態(tài)系統(tǒng)中食物鏈所反映出的能量流動情況，圖中箭頭符號為能量的流動方向，單位為kJ／m2年。下列說法正確的是 ( ?。? ①在入射的太陽能中生產(chǎn)者只利用了其中的1％左右 ②分解者可利用來自各

10、營養(yǎng)級轉(zhuǎn)移到(A)的所有能量 ③消費者營養(yǎng)級別越高，可利用的總能量越多 ④當人們把生產(chǎn)者當作食物時，比起其他營養(yǎng)級可獲得更多的能量 A.①② B.①④ C．②③ D.③④ 【解析】①生產(chǎn)者利用入射太陽能的比例為16000/1500000×100%≈1％。轉(zhuǎn)移到A中所有能量中，各營養(yǎng)級生物呼吸消耗的部分不能再被分解者分解利用，另外也可能有部分形成化石燃料等而未被分解利用，故②錯誤。能量流動是逐級遞減的，消費者營養(yǎng)級越高，可利用的總能量越少，故③也錯誤。當人們把生產(chǎn)者當作食物時，食物鏈縮短，能量散失減少，可比其他途徑獲得更多的能量，故④正確。 答案：B 〖例

11、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3個營養(yǎng)級，數(shù)字均為實際測得的能量值，單位為106kJ。請據(jù)圖回答： (1)請將流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的總能量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)級到第二營養(yǎng)級的轉(zhuǎn)化效率為 ％，從第二營養(yǎng)級到第三營養(yǎng)級的轉(zhuǎn)化效率為 ％。 (3)次級消費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)由圖可知，下個營養(yǎng)級不能得到上個營養(yǎng)級的全部能量。原因有：①各營養(yǎng)級生物內(nèi)的大量能量被 ；②上個營養(yǎng)級的部分能量 ；③還有少數(shù)能量被 利用。 【解析】生態(tài)系統(tǒng)

12、中能量流動的渠道是食物鏈(網(wǎng))，具體就是從低營養(yǎng)級流向高營養(yǎng)級。 流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的總能量是指生產(chǎn)者所固定的太陽能總量，它的去向有4個方面：被下一個營養(yǎng)級生物同化、自身呼吸消耗、被分解者利用以及未利用部分。這樣，本題中的A=15+51.5+3.0+41.5=111。關(guān)于轉(zhuǎn)化效率，是指一個營養(yǎng)級流向下一個營養(yǎng)級的能量占總能量的百分比。由于各營養(yǎng)級生物內(nèi)的大量能量被呼吸作用消耗掉；同時，上一個營養(yǎng)級的部分能量并未被下一個營養(yǎng)級利用，還有少數(shù)能量被分解者利用。所以，下一個營養(yǎng)級不能得到上一個營養(yǎng)級的全部能量。 【答案】 (1)A為111生產(chǎn)者 (2)13．5 20 (3)60％ (4

13、)呼吸作用消耗 未被下個營養(yǎng)級利用 分解者 〖例3〗下圖是某生態(tài)系統(tǒng)的食物網(wǎng)簡圖，圖中甲～庚代表各種不同的生物，已知各營養(yǎng)級之間的能量轉(zhuǎn)化效率均為10％，若一種生物攝食兩種生物，且它們被攝食的生物量相等，則丁每增加10千克生物量，需消耗生產(chǎn)者 千克。 【分析】根據(jù)題中信息分析，戊是生產(chǎn)者，丁可通過三條食物鏈獲得能量，三條食物鏈以及能量計算如下： ①戊→庚→丁中消耗戊為：10×1／2×10×10。500(千克)； ②戊→甲→丁中消耗戊為：l0×1／2 X 10×1／2×10=250(千克)； ③戊→已→甲→丁中消耗戊為：10×1／2×10×1／2×10×10=2500

14、(千克)。則共消耗戊為：①十②+③=500+250+2500=3250(千克)。 【答案】3250 【達標訓練】 1．流經(jīng)某一生態(tài)系統(tǒng)的總能量是指 （ ） A．進入這個生態(tài)系統(tǒng)的全部太陽能 B．這個生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)者所固定的全部太陽能 C．照射到這個生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)所有植物體上的太陽能 D．這個生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)者傳遞給初級消費者的全部太陽能 2．初級消費者體內(nèi)的能量去向不包括 （ ） A．部分被分解者利用 B．部分被第二營養(yǎng)級攝取 C．部分用于自身的生命活動 D．部分以熱能

15、形式散失 3．下表為一個生態(tài)系統(tǒng)中甲、乙、丙、丁四個種群所含能量 種群 甲 乙 丙 丁 能量（kJ） 2.8×109 1.3×108 9.1×107 2.9×106 下面符合這四個種群所構(gòu)成的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)的是 （ ） A．甲→乙→丙→丁 B．甲→丙→乙→丁 乙 乙 C．甲 丙 D．甲 丁 丁 丙 4．以下關(guān)于生態(tài)系

16、統(tǒng)能量流動的敘述中不正確的是 （ ） A．能量流動是單向的、不循環(huán)的 B．食物鏈越短，可供最高級消費者獲得的能量越多 C．初級消費者越多，次級消費者獲得的能量越少 D．營養(yǎng)級越多，散失的能量越多 5．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)總能量比例最多的和最少的生物依次是 （ ） A．貓頭鷹和食蟲昆蟲 B．青草和貓頭鷹 C．食草昆蟲和貓頭鷹 D

17、．食草昆蟲和青草 如圖表示A、B兩個特定生態(tài)系統(tǒng)的能量金字塔。有關(guān)解釋正確的是( ) ①一個吃玉米的人所獲得的能量一定比一個吃牛肉的人獲得的能量多 ②能量沿食物鏈單向流動，傳遞效率隨營養(yǎng)級的升高而逐級遞減 ③若A和B中玉米的數(shù)量相同，A能養(yǎng)活10 000人，則B至少能養(yǎng)活500人 ④若土壤中含相同濃度的難降解污染物，則A中的人比B中的人體內(nèi)污染物濃度低 ⑤生態(tài)系統(tǒng)中玉米、牛和人三種群不一定符合能量金字塔 A.①③④⑤ B.①②③⑤ C.①②③④ D.③④⑤ 7. 下圖為某生態(tài)系統(tǒng)的能量流動

18、簡圖，下列敘述錯誤的是 （ ） A.甲是生產(chǎn)者，乙是消費者 B.該生態(tài)系統(tǒng)是一個開放的系統(tǒng) C.能量通過光合作用固定并進入系統(tǒng)，可以熱能形式輸出 D.甲、乙和分解者所貯存的能量之和是輸入該生態(tài)系統(tǒng)的總能量 8. 某同學繪制了如圖所示的能量流動圖解(其中W1為生產(chǎn)者固定的太陽能，方框大小表示所含能量多少)，下列敘述中不正確的是 （ ） A．生產(chǎn)者固定的總能量可表示為(A1＋B1＋C1＋A2＋B2＋C2＋D2) B.由第一營養(yǎng)級到第二營養(yǎng)級的能量傳遞效率為D2/D1 C．流入初級消費者的能量為(A2＋B2＋C2＋D2) D．圖解表明

19、能量流動的特點是單向流動、逐級遞減 9. 下圖只表示了某生態(tài)系統(tǒng)的“能量流動”圖解，請據(jù)圖回答下列問題：（用序號、數(shù)字或字母回答） （1）如果該生態(tài)系統(tǒng)受到DDT（一種有機磷農(nóng)藥）污染，體內(nèi)DDT含量最高的生物是 。 （2）初級消費者通過呼吸作用分解一部分有機物，釋放的能量是 。 （3）若B的攝入量為100%，其糞便量為36%，呼吸量為48%，則B的同化量為 。 （4）若有一種昆蟲專以B的糞便為食，設(shè)B在某段時間內(nèi)所同化的能量為107 kJ，則這部分能量中可流入昆蟲體內(nèi)的大約為_____。 A.106 kJ B.0 kJ C.2×

20、106 kJ　 D.106～2×106 kJ （5）食草動物排出的糞便中仍含有部分能量，這一部分能量流入分解者體內(nèi)的過程應(yīng)是圖示中的______號箭頭所示。 （6）圖中生物構(gòu)成的食物鏈有 個營養(yǎng)級。 （7）C中的能量大約只有B中能量的 。 10. 如下圖，甲圖為某湖泊生態(tài)系統(tǒng)的能量金字塔簡圖，其中I、II、III、Ⅳ分別代表不同的營養(yǎng)級，m1、m2代表不同的能量形式。乙圖表示能量流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)某一營養(yǎng)級的變化示意圖，其中a～g表示能量值的多少。請據(jù)圖作答： （1）圖甲中，m2表示的能量形式為 。通常情況下，位于營養(yǎng)級Ⅳ的生物個

21、體數(shù)量一般遠遠少于III，主要原因是 。 （2）圖乙中，若A表示圖甲中營養(yǎng)級II所攝入的全部能量，則B表示 ，C表示 。 （3）圖乙中有兩處不同的能量散失途徑，其中E處散失的能量是通過 實現(xiàn)的。 （4）若圖甲中營養(yǎng)級I、II、III各有一種生物甲、乙、丙，構(gòu)成食物關(guān)系如右圖。其中，甲能量中比例為x的部分直接提供給丙，要使丙能量增加A kJ，至少需要消耗甲的能量為 （用能量式表示）。 答案：1．B 2．B 3．D 4．C 5．B 6.D 7. D 8. B 9.（1）D （2）⑤ （3）64% （4）B （5） （6）4 （7）10%～20% 10.（1）熱能（或呼吸作用散失的熱量） 在食物鏈中能量傳遞逐漸遞減，Ⅳ的營養(yǎng)級高，可利用能量少 （2）II所同化固定的能量 II用于生長、發(fā)育和繁殖的能量 （3）分解者的分解作用 （4）25A／（1+4x） 11