江西省宜市宜中学高中生物 5.2 生态系统能量流动学案 新人教版必修3(1).doc

江西省宜春市宜春中学2014年高中生物 5.2 生态系统能量流动学案 新人教版必修3【学习目标】1、 分析生态系统能量流动的过程和特点；2、 概述研究能量流动的实践意义；3、 尝试调查农田生态系统中的能量流动情况。【学习重点和难点】生态系统能量流动的过程和特点【自主学习】一、能量流动的概念：生态系统中能量的 、 、 和 的过程，称为生态系统的能量流动。二、能量流动的过程1、 能量的来源:生态系统所需的能量来自于 _。2、 能量的输入（1）绿色植物通过 作用将 能转化为 能，使太阳能输入到生态系统中。（2）生产者所固定的 的总量，就是这个生态系统所获得的能量。3、 能量的传递：生态系统中能量的传递是沿_ 渠道进行的一个营养级的生物所获得的能量：（1） 一部分通过_ 作用释放后，一方面用于自身的 、 和 等生命活动，一方面以_ 形式散失；（2） 一部分被_ 摄入；（3） 一部分则被 分解利用。4、能量的散失形式：热能，热能是能量流动的最后归宿。 三、能量流动的特点1、生态系统中能量流动的特点是 ， 。2、能量在相邻的两个营养级间的传递效率大约是 。计算方法为：原因：a.各营养级的生物都会因呼吸作用而消耗掉相当大的一部分能量，并以热能的形式散失，无法再利用。b.各营养级的生物中总有一部分能量未被下一营养级的生物利用。c.还有少部分能量随着残枝败叶或遗体等直接传给了分解者。3、能量金字塔的含义是：在一个生态系统中，营养级越多，在 就越多。生态系统中，食物链一般不超过 个营养级。（4）能量金字塔：将单位时间内各个营养级所得到的能量数值按营养级绘成图，所形成的一个金字塔图形。生物金字塔类型能量金字塔数量金字塔生物量金字塔形状特点正金字塔形一般为正金字塔形一般为正金字塔形象征含义能量沿食物链流动过程中具有逐级递减的特性生物个体数目在食物链中随营养级升高而逐级递减生物量（现存生物有机物的总量）沿食物链流动逐级递减每一阶含义食物链中每一营养级生物所含能量的多少每一营养级生物个体的数目每一营养级生物的总生物量(注意：1、能量金字塔不会出现倒置现象。2、数量金字塔可出现倒置现象，如树林中，树、昆虫和食虫鸟三者形成的数量金字塔可出现倒置现象。)四、研究能量流动的实践意义1、研究生态系统的能量流动，可以帮助人们 人工生态系统，使能量得到最有效的利用。2、可以帮助人们合理的调整 ，使能量持续高效的流向 。【合作探究】探究1 请同学们思考p93【问题探讨】 回答下列问题：（1）你认为哪种生存策略能让你维持更长的时间等待救援？先吃鸡还是先吃玉米？ （2）玉米的能量怎样得来？通过何生理作用？能量是如何转化的？（3）玉米的能量有何去路？母鸡的能量有何去路？ 探究2 请同学们观察94图5-7，思考：（1）生产者的能量流向有那些？消费者的能量流向与生产者的相同吗？（2）为什么箭头由粗变细，方框的面积由大变小？（3）流经生态系统的总能量是辐射到该地区总的太阳能吗？（4）结合文中图5-6，分析消费者粪便中的能量是其同化的能量吗？探究3 请同学们观察95图5-8，分析：（1）赛达伯格湖中的生产者的能量流入是通过 作用实现的？还有无其他途径了？ (2)分析赛达伯格湖的具体数据，算“流出”该营养级的能量占“流入”该营养级能量的百分比。(3)流入某一营养级的能量，为什么不能百分之百地流到下一营养级？(4)赛达伯格湖的能量流动进行定量分析中，未利用部分指的是什么？最终去向是什么？ 【当堂训练】课堂反馈1 肉类和鸡蛋的价格比粮食和蔬菜高，从生态学的观点看，这是由于（ ）a动物饲养麻烦，花时间多，投资大 b动物性食品营养价值高 c食物链延长，能量流失多，动物性食品成本高 d植物栽培比较容易课堂反馈2 在一个生态系统中，某草食性动物同化的能量等于（ ）a.生产者固定的太阳能总量减去生产者的呼吸量b.被草食动物吃了的植物所含的全部能量c.被草食动物吃了的植物所含的能量减去粪便等内的能量d.用于草食动物的生长、发育、繁殖等生命活动所需的能量课堂反馈3 大象是植食型动物，有一种蜣螂则专以象粪为食。设大象在某段时间所同化的能量为107kj，则这部分能量中可流到蜣螂体内的约为 （ ）a0kj b106kj c2106kj d1062106kj 第2节 生态系统的能量流动 训练案一 编者：文行兰 欧阳霞一、选择题1、人们常用能量金字塔来描述一个生态系统中各营养级所得到的能量的数值，下面的说法正确的是 （ ）a生态系统中，营养级越多，在能量流动过程中损失的能量越多b最多约有20%的能量从第一营养级流入次级消费者c生产者呼吸消耗的能量一般没有流入初级消费者的能量多d位于金字塔顶部的消费者获能最多2下列除哪项外，均为对生态系统内能量流动特征的描述 （ ）a食物链和食物网是能量流动的渠道 b食物链中初级消费者越多，次级消费者获得的能量越多c单向流动，逐级递减 d食物链越短，可供养的消费者越多3在生态系统的能量金字塔中，贮存能量最多的成分是 （ ）a生产者 b初级消费者 c次级消费者 d分解者4某池塘生态系统全部生产者所固定的太阳能总值为a，全部消费者所利用的能量总值b，全部分解者所利用的能量总值为c。那么a、b、c三者之间的关系为 （ ）aab，b=c ba=b+c cab+c da95109 c x10w2 b. w15w2 c. w110w2 d. w15w2解析：一般情况下，生态系统的能量在两个相邻营养级之间传递效率大约是10%20%。小于或等于20%则不会导致其稳定性的破坏，而大于20%则有可能引起某些营养级生物量的大起大落或生态环境的改变，导致生态系统抵抗力稳定性被破坏。纵观本题的四个选项，a选项反映的能量传递效率小于10%，b选项反映的能量传递效率小于20%，c选项反映的能量传递效率大于10%（但不一定大于20%），只有d选项反映的能量传递效率大于20%。故本题答案选d项。三已知各营养级获得能量的总和，求各营养级间能量的传递效率例3教材p95图5-8中为美国生态学家林德曼于1942年对一个天然湖泊赛达伯格湖的能量流动进行测量时所得结果。请据图5-8中相关数据计算出湖泊内各营养级间能量的传递效率？结合你的计算结果谈谈你怎样理解生态系统中能量流动的特点？【解析】能量传递效率为下一个营养级所获得的能量占上一个营养级获得能量的比例。则：第一营养级向第二营养级的传递效率为：62.8464.6100%=13.52%；第二营养级向第三营养级的传递效率为：12.662.8100%=20.06%；由图中数据可知：生态系统中的能量流动具有逐级递减的特点，即较高营养级所含有的能量低于较低营养级生物所具有的量；根据计算的能量传递效率可以看出：能量的传递效率大约在10%20%之间。答案：略由于一般情况下能量在两个相邻营养级之间的传递效率是10%20%。故在能量流动的相关问题中，若题干中未做具体说明，则一般认为能量传递的最低效率为10%，最高效率为20%。所以，在已知较高营养级生物的能量求消耗较低营养级生物的能量时，若求“最多”值，则说明较低营养级生物的能量按“最低”效率传递，若求“最（至）少”值，则说明较低营养级生物的能量按“最高”效率传递。反之，已知较低营养级生物的能量求传递给较高营养级生物的能量时，若求“最多”值，则说明较低营养级生物的能量按“最高”效率传递，若求“最少”值，则说明较低营养级生物的能量按“最低”效率传递。这一关系可用下图来表示。小结： 选最短的食物链 最少消耗 获得最多生产者 选最大传递效率20 消费者 最大消耗 选最长的食物链 获得最少 选最小传递效率10对生态系统中能量流动的计算问题，应在认真审题的基础上分类进行计算即可。【课堂反馈】1. 某一生态系统中，已知一只鹰增重2kg要吃l0kg小鸟，小鸟增重025kg要吃2kg昆虫，而昆虫增重l00kg要吃1000kg绿色植物。在此食物链中这只鹰对绿色植物的能量利用百分率为a005 b05 c025 d0025参考答案c第2节 生态系统的能量流动 训练案二 一、选择题1.在一个草原生态系统中，如果要研究被第二营养级同化的能量去向，不应包括下列选项中的（ ）a.羊的呼吸消耗量 b.羊的粪便量 c.羊的生长量 d.部分死亡羊的质量2.下图是某一个湖的能量金字塔，下列相关描述不正确的是()a.a、b、c、d分别表示不同的营养级b.a、b、c、d形成一条由a到d的食物链c.a、b、c、d的大小分别表示不同的营养级所得到的能量d.a、b、c、d的大小变化体现了能量流动具有逐级递减的特点3.下图为某生态系统能量流动示意图单位：j/(cm2a)，以下分析错误的是()a.甲的数值是1 250 j/(cm2a) b.乙到丙的能量传递效率为15%c.乙的个体数目一定比甲的少 d.每一营养级的能量大部分用于细胞呼吸和被丁利用4.下图是一个农业生态系统模式图，关于该系统的叙述错误的是（）a.微生物也能利用农作物通过光合作用储存的能量b.沼气池中的微生物也是该生态系统的分解者c.沼渣、沼液作为肥料还田，使能量能够循环利用d.多途径利用农作物可提高该系统的能量利用效率5.下图为某一生态系统的能量金字塔，其中、分别代表不同的营养级，e1、e2代表能量的形式。下列叙述正确的是()a.是初级消费者b.为分解者c.e1为太阳能，e2为热能d.能量可在食物链中循环利用6.下图表示某农田生态系统一年中co2的释放和消耗状况，其中各数字序号表达的含义分别为：生产者呼吸释放量；分解者呼吸释放量；消费者呼吸释放量；生产者光合作用消耗总量。下列有关叙述正确的是( )a.流经该农田生态系统的总能量可用表示b.的量越小，说明该农田生态系统施用的有机肥料越多c.消费者同化作用的大小可用表示d.该农田生态系统一年中co2的释放量与消耗量相等7.某海滩黄泥螺种群现存量约3000吨，正常状况下，每年该种群最多可增加300吨，为充分利用黄泥螺资源，又不影响可持续发展，理论上每年最多捕捞黄泥螺的吨数为（）a. 3000 b. 1650 c. 1500 d. 不超过30008.已知某营养级生物同化的能量为1000kj，其中95%通过呼吸作用以热能的形式散失，则其下一营养级生物获得的能量最多为（）a. 200kj b. 40kj c. 50kj d. 10kj9.在一片草原上，假如一年中，至少有70000只昆虫生活才可养活一只食虫鸟，而食虫鸟若按10%的能量传递率将能量传给鹰，则理论上每年大约需要3000只食虫鸟才能维持一只鹰的生存，那么如果鹰只靠捕食食虫鸟来生活，则每年至少需要（）只昆虫才能保证一只鹰的生存？a. b. c. d. 无法统计10.具有三个营养级的能量金字塔，最上层的体积是最下层的（ ）a. 10%20% b. 1%4% c. 0.1%1% d. 1%10%二、填空题11.下图为某生态系统中能量的输入、传递和散失过程示意图，请回答下列问题。(1)流经此生态系统的总能量是kj。(2)从a到b和从b到c的能量传递效率分别为 和 。(3)欲使c增加3 kg，需akg。(4)下图表示生态系统中能量流经第二营养级的示意图，则：图中a表示，b表示，除了图中所示，第二营养级同化的能量还有一部分。能量流动的特点是。12.为了研究能量流经生态系统的食物链时，每一级的能量变化和能量转移效率，美国生态学家林德曼对一个天然湖泊赛达伯格湖的能量流动情况进行了定量分析，得出了如下图所示的数据。请据图分析以下问题。（1）该图表示了生态系统能量输入、_、转化和散失的过程。（2）流经生态系统的总能量是指_。这些能量是沿着_逐级流动的。其中未被利用的能量是指_的能量。（3）此生态系统中能量从第一营养级传递到第二营养级的效率是_。（4）生态系统中能量是以_形式流动的。与能量从生物群落中输出密切相关的生理活动是_。（5）此生态系统中分解者的作用是_。（6）下表是对某生态系统营养级和能量流动情况的调查结果单位：102 kj(m2a)-1，表中a、b、c、d分别表示不同的营养级，e为分解者，pg表示生物同化作用固定能量的总量，pn表示生物体贮存的能量，r表示生物呼吸消耗的能量（pn=pg-r）。该生态系统中能量从第三营养级传递到第四营养级的效率是_。pgpnra15.92.813.1b870.7369.4501.3c0.90.30.6d141.061.979.1e211.520.1191.4第2节 生态系统的能量流动 训练案二参考答案1.b 解析：生产者所固定的能量被第二营养级摄入后，一部分被第二营养级的生物同化，用于生长、发育和繁殖,以及通过呼吸作用消耗，还有一部分未被同化，通过粪便等排出体外。因此羊的粪便量不是被羊同化的能量去向。2.b 解析：生态系统的能量金字塔是将单位时间内各个营养级所得到的能量数值由低到高绘制成的图，所以a、b、c、d的大小分别表示不同的营养级所得到的能量；a、b、c、d表示不同的营养级，含有复杂的营养结构，不是简单的一条食物链。3.c解析：分析图示可知甲是生产者，乙是初级消费者，两者的数目关系是没有规律的，如草原上的草比羊要多，一棵树上的蚜虫要比树的数量多。食物链中各营养级间的数量关系可出现“倒置”现象。4.c解析：微生物能够利用农作物秸秆中有机物内储存的能量，a项正确；沼气池中的微生物如产甲烷杆菌能将人畜粪便、农作物秸秆中的有机物分解产生甲烷（沼气的成分之一），属于分解者，b项正确；能量流动的特点是单向流动、逐级递减，能量不能循环利用，c项错误；农作物为人类提供食物，为家畜提供饲料，产生的秸秆可以用来生产沼气，这种多途径利用农作物的方式，大大提高了生态系统中的能量利用效率。5.c解析：能量金字塔反映食物链中各营养级所拥有能量值的大小。能量金字塔的最底层为第一营养级即生产者，为本金字塔中最高营养级而非分解者。非生物的物质和能量中的太阳能被生产者经光合作用固定而进入生物群落，最终被各营养级成分的细胞呼吸消耗，以热能的形式散失到无机环境中。6.a解析：通过co2的释放和消耗状况考查生态系统中的能量流动情况。理清各生态系统中的成分细胞呼吸消耗的底物是解答本题的关键。流经一个生态系统的总能量是生产者通过光合作用固定的太阳能；为分解者呼吸释放量，的量越小，说明可供分解者分解的有机物就越少，该农田生态系统施用的有机肥料越少；消费者的同化量除用于自身的呼吸作用外，还有流入下一营养级的能量和流入分解者中的能量及未被利用的能量；该农田生态系统一年中co2的释放量为，小于光合作用消耗量。7.解析：生态系统的稳定性是生物与无机环境长期相互作用形成的，要不影响可持续发展，又要能够获得最大的捕捞量，则必须注意在维持生态系统稳定性的前提下进行捕捞。故答案选d项。8.解析：本题具有较大的迷惑性，极易错选a项。由于该营养级的能量95%通过呼吸作用以热能的形式散失，故积累的能量只有5%，因而其最多也只有5%（即5%100050kj）的能量传递给下一营养级。因此答案选c项。9.解析：生物体的数量通常能够反映出生物体能量的多少，一般情况下其间成正相关，故常可用生物体的数量来表示能量的多少。由题意可知，昆虫与食虫鸟之间、食虫鸟与鹰之间的能量传递效率只有保证为20%，才能实现“至少”维持一只鹰生存所需的能量供应。故维持一只鹰生存至少需要食虫鸟1500只，由此可计算出维持一只鹰生存至少需要昆虫的量为1500700001.05108只。答案选c项。10.解析：具有三个营养级的能量金字塔，若用体积表示能量值的大小，则能量按最低传递效率传递时，最上层体积应为10%10%1%，按最高传递效率传递时，最上层体积应为20%20%4%。故答案选b项。11.(1)1 250(2)16%15%(3)125 (4)初级消费者同化(的能量) 用于生长发育和繁殖(的能量)(在细胞呼吸中)以热能形式散失单向流动、逐级递减解析：(1)由该生态系统能量流动图解可知，a所同化的能量应为1752008751 250(kj)。(2)能量从a到b的传递效率为200/1 250100%16%；从b到c的传递效率为30/(1123058)100%15%。(3)欲使c增加3 kg需a量为315%16%125(kg)。(4)图中显示能量流经第二营养级时的分流状况，则a应为初级消费者同化的能量，b为用于自身生长、发育和繁殖的能量。能量流动的特点是单向流动、逐级递减。12.（1）传递 （2）生产者固定的太阳能 食物链、食物网（营养级） 未被自身呼吸消耗，也未被下一营养级和分解者利用 （3）13.5% （4）化学能 呼吸作用 （5）分解动植物的遗体、排出物和残落物，使有机物转变为无机物（强调有机物转变成无机物） （6）5.7%解析：生态系统的能量流动是指能量的输入、传递、转化和散失的过程。流经生态系统的总能量是指生产者固定的太阳能，各个营养级中能量的去路有流向下一营养级、自身呼吸消耗、被分解者分解和未利用的能量，其中未利用的能量是指除了上述去路以外的能量（即未被自身呼吸消耗，也未被下一营养级和分解者利用的）。能量从第一营养级流向第二营养级的能量是62.8，则能量从第一营养级到第二营养级的传递效率为62.8/464.6100%13.5%。能量以化学能形式流动，从生物群落中输出是通过呼吸作用散失到环境中的。表中的a、b、c、d分别表示不同的营养级，通过pg中的能量可推知各个营养级的关系为bdac，则能量从第三营养级（a）传递到第四营养级（c）的效率是0.9/15.9100%5.7%。导学案一 参考答案【自主学习】一、输入、传递、转化、散失 二、1、太阳能 2、（1）光合 太阳 化学 （2）太阳能3、食物链和食物网 （1）呼吸 生长 发育 繁殖 热能（2）初级消费者（3）分解者 三、1、单向的 逐渐递减 2、10%20% 3、能量流动过程中消耗的能量 45 由低到高四、1、设计 2、生态系统中的能量流动关系 人类最有益的部分【课堂反馈】1.c 2. c 3.a【答案和提示】 (一)问题探讨 提示：应该先吃鸡，再吃玉米(即选择1)。若选择2，则增加了食物链的长度，能量逐级递减，最后人获得的能