2018_2019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(dòng)教學(xué)案（含解析）新人教版.docx

第2節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)1生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)包括能量的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失等過(guò)程。2生態(tài)系統(tǒng)中能量的來(lái)源主要是太陽(yáng)能，流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量主要是生產(chǎn)者固定的太陽(yáng)能的總量。3能量流動(dòng)的起點(diǎn)一般是綠色植物的光合作用，渠道是食物鏈和食物網(wǎng)，能量的轉(zhuǎn)化方式為光能生物體有機(jī)物中的化學(xué)能熱能。4每個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)中能量的去路一般有：通過(guò)呼吸作用以熱能的形式散失、流入下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)及遺體殘骸被分解者分解。5能量流動(dòng)的特點(diǎn)是單向流動(dòng)，逐級(jí)遞減。6研究能量流動(dòng)的意義：設(shè)計(jì)人工生態(tài)系統(tǒng)，使能量得到最有效的利用；調(diào)整能量流動(dòng)關(guān)系，使能量持續(xù)高效地流向?qū)θ祟?lèi)最有益的部分。 一、能量流動(dòng)的概念生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失的過(guò)程稱(chēng)為生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)。二、能量流動(dòng)的過(guò)程1能量的輸入2能量流經(jīng)第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)的過(guò)程填圖3能量流動(dòng)的過(guò)程據(jù)圖填空(1)補(bǔ)充圖中標(biāo)號(hào)代表的內(nèi)容：甲：生產(chǎn)者；乙：初級(jí)消費(fèi)者；丙：次級(jí)消費(fèi)者；?。汉粑饔?；戊：分解者。(2)據(jù)圖總結(jié)流入每一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量最終去向：自身呼吸作用消耗；流入下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)(最高營(yíng)養(yǎng)級(jí)除外)；被分解者分解利用。三、能量流動(dòng)的特點(diǎn)1單向流動(dòng)(1)方向：沿食物鏈由低營(yíng)養(yǎng)級(jí)流向高營(yíng)養(yǎng)級(jí)。(2)特點(diǎn)：不可逆轉(zhuǎn)，也不能循環(huán)流動(dòng)。2逐級(jí)遞減(1)能量傳遞效率：相鄰兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量傳遞效率約為10%20%。(2)能量金字塔：將單位時(shí)間內(nèi)各個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)所得到的能量數(shù)值，由低到高繪制成圖，可形成一個(gè)金字塔圖形，稱(chēng)為能量金字塔。(3)營(yíng)養(yǎng)級(jí)數(shù)量：生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)所經(jīng)過(guò)的營(yíng)養(yǎng)級(jí)一般不超過(guò)45個(gè)。四、研究能量流動(dòng)的意義1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。2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?lèi)最有益的部分。1判斷下列敘述的正誤(1)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)指能量的輸入和散失過(guò)程()(2)太陽(yáng)能只有通過(guò)生產(chǎn)者才能輸入到生態(tài)系統(tǒng)中()(3)每一營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物的同化量就是從上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)攝入的能量()(4)在“植物鼠鷹”這條食物鏈中，第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)含能量最少()(5)沼渣、沼液作為肥料還田，使能量能夠循環(huán)利用()(6)研究能量流動(dòng)，可合理設(shè)計(jì)人工生態(tài)系統(tǒng)，提高能量的傳遞效率()2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(guò)程B生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)生物體能量代謝的過(guò)程C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能量從生物體進(jìn)入環(huán)境的過(guò)程解析：選C太陽(yáng)能被綠色植物固定的過(guò)程僅是能量的輸入；生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)生物體能量代謝的過(guò)程主要包括的是能量的傳遞和轉(zhuǎn)化過(guò)程；由于能量蘊(yùn)含在有機(jī)物中，所以在物質(zhì)循環(huán)過(guò)程中伴隨著的能量轉(zhuǎn)移過(guò)程(包括輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失)就是指生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)；能量從生物體進(jìn)入環(huán)境的過(guò)程主要是指能量的散失。3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)能的總量解析：選D生產(chǎn)者固定的太陽(yáng)能的總量是流經(jīng)一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的總能量。4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部分死亡羊的生物量解析：選B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去向。5根據(jù)生態(tài)學(xué)的原理，要使能量流經(jīng)食物鏈的總消耗最少，人們應(yīng)采取哪一種食物結(jié)構(gòu)()A以家禽的蛋類(lèi)為主B以淡水養(yǎng)殖的魚(yú)、蝦為主C以谷物和植物蛋白為主D以雞、豬等家禽、家畜的肉類(lèi)為主解析：選C根據(jù)能量流動(dòng)逐級(jí)遞減的原理，食物鏈越長(zhǎng)，流經(jīng)食物鏈的總能量損失越多。由此可知，以植物性產(chǎn)品為食的食物鏈最短，能量在此種食物鏈流動(dòng)時(shí)損失最少。6研究生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)的主要目的是()A掌握能量流動(dòng)中的傳遞效應(yīng)B熟悉生態(tài)系統(tǒng)的營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)C了解能量流動(dòng)的方向D使能量流向?qū)θ祟?lèi)最有益的部分解析：選D人們研究生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)的主要目的是設(shè)法使能量更多地流向?qū)θ祟?lèi)最有益的部分。1分析能量流動(dòng)的基本思路研究能量流動(dòng)不能在個(gè)體水平上，只能在群體水平上。以食物鏈和食物網(wǎng)為渠道，以種群或營(yíng)養(yǎng)級(jí)為對(duì)象作為一個(gè)整體來(lái)研究，可以簡(jiǎn)化問(wèn)題，清晰地分析出能量流動(dòng)的基本思路。2能量流動(dòng)的環(huán)節(jié)思考探究1(1)流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量是輻射到該地區(qū)太陽(yáng)能的總量嗎？提示：不是。是生產(chǎn)者通過(guò)光合作用固定的太陽(yáng)能總量。(2)生態(tài)系統(tǒng)能量的輸入只能通過(guò)光合作用嗎？提示：不是。生態(tài)系統(tǒng)能量的輸入絕大部分是通過(guò)光合作用，但也可通過(guò)某些細(xì)菌的化能合成作用。3能量流經(jīng)第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)的過(guò)程分析(1)過(guò)程圖解：(2)相關(guān)分析：攝入量(a)同化量(b)糞便量(c)。同化量(b)攝入量(a)糞便量(c)呼吸消耗量(d)用于生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖的能量(e)呼吸消耗量(d)流入下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)(g)被分解者利用(f)。用于生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖的能量(e)同化量(b)呼吸消耗量(d)流入下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)(g)被分解者利用(f)。4某一營(yíng)養(yǎng)級(jí)能量的來(lái)源與去路(1)能量來(lái)源(2)能量去向：流入某一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量去向可從以下兩個(gè)角度分析：定量不定時(shí)(在足夠長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)能量的最終去路)：a自身呼吸消耗；b.流入下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)(最高營(yíng)養(yǎng)級(jí)除外)；c.被分解者分解利用。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)的去路可有四條：a.自身呼吸消耗；b.流入下一營(yíng)養(yǎng)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”。如果是以年為單位研究，這部分的能量將保留到下一年。思考探究2(1)初級(jí)消費(fèi)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(jí)消費(fèi)者攝入的能量不等于其同化量，它們之間的關(guān)系是：同化量攝入量糞便量。(2)初級(jí)消費(fèi)者糞便中的能量是其同化量的一部分嗎？為什么？提示：不是。初級(jí)消費(fèi)者糞便中的能量不屬于其同化的能量，而是屬于生產(chǎn)者所同化的能量。題組沖關(guān)1草兔子狐貍狼為某草原上的一條食物鏈，下列關(guān)于該食物鏈的說(shuō)法正確的是()A在此食物鏈中能量形式的轉(zhuǎn)變順序是化學(xué)能光能熱能B兔子產(chǎn)生糞便中的能量不屬于兔子的同化量，而屬于草的同化量C當(dāng)狐貍捕食兔子并同化為自身的有機(jī)物時(shí)，能量就從第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)流入第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)D根據(jù)能量流動(dòng)的特點(diǎn)，狼個(gè)體體內(nèi)的能量少于狐貍個(gè)體體內(nèi)的能量解析：選B在題述食物鏈中能量形式的轉(zhuǎn)變順序是光能化學(xué)能熱能；兔子的同化量攝入量糞便量，兔子糞便中的能量屬于上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)即草的同化量；兔子和狐貍分別處于第二、第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)；根據(jù)能量流動(dòng)的特點(diǎn)，所有狼個(gè)體體內(nèi)的能量之和少于所有狐貍個(gè)體體內(nèi)的能量之和。2如圖為生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)圖解部分示意圖(字母表示能量的多少)，下列選項(xiàng)中正確的是()A圖中bhfdgB生產(chǎn)者與初級(jí)消費(fèi)者之間的能量傳遞效率為b/a100%C圖中乙代表初級(jí)消費(fèi)者用于生長(zhǎng)、發(fā)育、繁殖的能量D縮短食物鏈可以提高能量傳遞效率解析：選Cbch，cdf，die，故biefh；生產(chǎn)者與初級(jí)消費(fèi)者之間的能量傳遞效率為c/a100%；圖中乙代表初級(jí)消費(fèi)者用于生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖的能量；縮短食物鏈可以減少能量的損耗，但不能提高能量傳遞效率。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)。(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能量傳遞效率與能量利用率的區(qū)別(1)能量傳遞效率：含義：生態(tài)系統(tǒng)中能量傳遞效率約為10%20%，即輸入某一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量中，只有10%20%的能量流入到下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)(最高營(yíng)養(yǎng)級(jí)除外)。計(jì)算公式：能量傳遞效率100%(2)能量利用率：一般指流入最高營(yíng)養(yǎng)級(jí)(或人類(lèi))的能量占生產(chǎn)者固定總能量的比值。一般來(lái)說(shuō)，食物鏈越短，能量利用率越高。有時(shí)考慮分解者的參與，使?fàn)I養(yǎng)結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，以實(shí)現(xiàn)能量的多級(jí)利用，從而提高能量利用率。名師點(diǎn)撥關(guān)于能量傳遞效率的易誤點(diǎn)分析(1)能量傳遞效率是指各營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間的能量傳遞，不是指?jìng)€(gè)體或種群之間的能量傳遞效率。(2)能量傳遞效率為10%20%是對(duì)整體而言的，某一食物鏈中相鄰兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的傳遞效率可能會(huì)低于10%。3三種生態(tài)金字塔的比較類(lèi)型項(xiàng)目能量金字塔數(shù)量金字塔生物量金字塔圖形象征含義能量在沿食物鏈流動(dòng)過(guò)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)物的總質(zhì)量)沿食物鏈升高逐級(jí)遞減每一階含義每一營(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)生物的有機(jī)物總量特點(diǎn)正金字塔形一般為正金字塔形，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)倒金字塔一般為正金字塔形，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)倒金字塔題組沖關(guān)3在生態(tài)系統(tǒng)中，能量可以通過(guò)食物鏈在生物群落中流動(dòng)。隨著營(yíng)養(yǎng)級(jí)的升高，其獲得的總能量越來(lái)越少。下列解釋錯(cuò)誤的是()A各營(yíng)養(yǎng)級(jí)中總有一部分能量被分解者利用B各營(yíng)養(yǎng)級(jí)中的能量一部分以熱能形式散失C各營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物維持自身的生命活動(dòng)都需要消耗一部分能量D能量金字塔頂層的生物進(jìn)行生命活動(dòng)需要的能量少解析：選D能量流動(dòng)是逐級(jí)遞減的，原因是一部分能量通過(guò)呼吸作用以熱能的形式散失，另一部分能量被分解者利用，生物維持自身的生命活動(dòng)也消耗一部分能量。能量金字塔頂層的生物進(jìn)行生命活動(dòng)需要的能量不一定少。4.如圖為某生態(tài)系統(tǒng)中能量傳遞示意圖，以下敘述錯(cuò)誤的是()A能量流動(dòng)是從甲固定的太陽(yáng)能開(kāi)始的，流入該生態(tài)系統(tǒng)的總能量為1 250 kJB從乙到丙的能量傳遞效率為15%C將乙和丙的糞便作為有機(jī)肥還田，可以提高能量傳遞效率D食物鏈的營(yíng)養(yǎng)關(guān)系一般不可逆，這決定了能量流動(dòng)的單向性解析：選C由圖分析可知，甲為生產(chǎn)者，乙為初級(jí)消費(fèi)者，丙為次級(jí)消費(fèi)者，丁為分解者。能量流動(dòng)從生產(chǎn)者固定的太陽(yáng)能開(kāi)始，流入該生態(tài)系統(tǒng)的總能量是生產(chǎn)者固定的太陽(yáng)能1752008751 250(kJ)；從乙到丙的能量傳遞效率為30200100%15%；將乙和丙的糞便作為有機(jī)肥還田，經(jīng)分解者的分解作用后能為植物提供無(wú)機(jī)鹽，但不能提高能量傳遞效率；食物鏈的營(yíng)養(yǎng)關(guān)系一般不可逆，這決定了能量流動(dòng)的單向性。5.右圖為某一生態(tài)系統(tǒng)的能量金字塔，其中、分別代表不同的營(yíng)養(yǎng)級(jí)，E1、E2代表能量的形式。下列敘述正確的是()A和是連接生物群落與無(wú)機(jī)環(huán)境的關(guān)鍵成分B該圖所示的食物網(wǎng)只有1條食物鏈：CE1表示流入這一生態(tài)系統(tǒng)的總能量D能量可在食物鏈中循環(huán)利用解析：選C圖中 代表生產(chǎn)者，、和都代表消費(fèi)者，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)循環(huán)的關(guān)鍵生物成分是生產(chǎn)者和分解者；每一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物種類(lèi)很多，各種生物之間會(huì)形成錯(cuò)綜復(fù)雜的食物網(wǎng)；生產(chǎn)者固定的太陽(yáng)能表示流入生態(tài)系統(tǒng)的總能量；生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)是單向的，不能循環(huán)利用。在解決有關(guān)能量傳遞的計(jì)算問(wèn)題時(shí)，首先要確定相關(guān)的食物鏈，理清生物在營(yíng)養(yǎng)級(jí)上的差別，能量傳遞效率約為10%20%，解題時(shí)注意題目中是否有“最多”“最少”“至少”等特殊的字眼，從而確定使用10%還是20%來(lái)解題。1能量傳遞效率的“最值”計(jì)算(1)食物鏈越短，最高營(yíng)養(yǎng)級(jí)獲得的能量越多。(2)生物間的取食關(guān)系越簡(jiǎn)單，生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)過(guò)程中消耗的能量越少。具體計(jì)算方法如下：知低營(yíng)養(yǎng)級(jí)求高營(yíng)養(yǎng)級(jí)知高營(yíng)養(yǎng)級(jí)求低營(yíng)養(yǎng)級(jí)獲能量最多選最短食物鏈按20%計(jì)算需最多能量選最長(zhǎng)食物鏈按10%計(jì)算獲能量最少選最長(zhǎng)食物鏈按10%計(jì)算需最少能量選最短食物鏈按20%計(jì)算2能量傳遞效率的“定值”計(jì)算(1)已確定營(yíng)養(yǎng)級(jí)間能量傳遞效率的，不能按“最值”法計(jì)算，而需按具體數(shù)值計(jì)數(shù)。例如，在食物鏈ABCD中，能量傳遞效率分別為a%、b%、c%，若A的能量為M，則D獲得的能量為Ma%b%c%。(2)如果是在食物網(wǎng)中，某一營(yíng)養(yǎng)級(jí)同時(shí)從上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)多種生物獲得能量，且各途徑所獲得的生物量比例確定，則按照各單獨(dú)的食物鏈進(jìn)行計(jì)算后合并。題組沖關(guān)6某生態(tài)系統(tǒng)食物網(wǎng)如下圖所示，貓頭鷹體重每增加1 kg至少消耗A約()A100 kgB44.5 kgC25 kg D15 kg解析：選C食物鏈越短，能量消耗得越少，即按AB貓頭鷹這條食物鏈，且能量傳遞效率按20%來(lái)計(jì)算。7.如圖食物網(wǎng)中，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，則貓頭鷹的體重若增加20 g，至少需要消耗植物的重量為()A600 g B900 gC1 600 g D5 600 g解析：選B已知高營(yíng)養(yǎng)級(jí)求至少需要低營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量時(shí)需按照最大傳遞效率進(jìn)行計(jì)算，即202/520%20%202/520%20%201/520%20%20%900(g)。8.右圖為一食物網(wǎng)。若要使丙體重增加x，其食用的動(dòng)物性食物所占比例為a，至少需要的生產(chǎn)者量為y，那么x與y的關(guān)系可表示為()Ay90ax10xBy25ax5xCy20ax5x Dy10ax10x解析：選C從題干的“至少”和各種食物所占比例入手，用數(shù)學(xué)方法解答該題。由題意“至少”可知，應(yīng)該按最大傳遞效率為20%計(jì)算，a表示食用動(dòng)物性食物所占比例，則(1a)表示