2022年高二生物 生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)導(dǎo)學(xué)案 蘇教版

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1、2022年高二生物 生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)導(dǎo)學(xué)案 蘇教版 【重難點(diǎn)突破】 1生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)過程分析 1．能量的輸入 (1)幾乎所有的生態(tài)系統(tǒng) 光能 綠色植物 光合作用 有機(jī)物中的化學(xué)能 (2)特殊的生態(tài)系統(tǒng)——深海熱泉生態(tài)系統(tǒng) 硝化細(xì)菌 無機(jī)物氧化產(chǎn)生的能量 化能合成作用 有機(jī)物中的化學(xué)能 2．能量的傳遞 (1)傳遞途徑：食物鏈和食物網(wǎng)。 (2)傳遞形式：有機(jī)物中的化學(xué)能。 (3)傳遞過程： A：生產(chǎn)者，B、C、D：各級消費(fèi)者，E：分解者 a:流入各營養(yǎng)級的能量 b:呼吸消

2、耗的能量 c:流入分解者體內(nèi)的能量 3．能量的轉(zhuǎn)化 有機(jī)物中的化學(xué)能→有機(jī)物中的化學(xué)能→熱能(最終散失) 4．能量的散失 ①形式：熱能，熱能是能量流動(dòng)的最后形式。 ②過程：有機(jī)物(化學(xué)能) 5．能量流動(dòng)特點(diǎn)：單向流動(dòng)，逐級遞減。 【典題演示1】（xx·蘇州調(diào)研）若A→B→C為某生態(tài)系統(tǒng)中的唯一食物鏈。該生態(tài)系統(tǒng)接受的年太陽輻射量為200 000百萬千焦，但其中絕大部分能量未能被生產(chǎn)者固定。該食物鏈中各種群對能量的同化、利用、傳遞與散失等各部分的數(shù)量關(guān)系如下表（單位：百萬千焦）： 種群 同化量 凈生產(chǎn)量（凈同化量） 呼吸消耗 流向分解者 被

3、下一營養(yǎng)級所攝食 未被利用的能量 A 75.5 3.0 32.5 37.0 B 28.0 19 0.5 5 3.5 C 4.2 1.4 0.01 無 則在該年度內(nèi)（ ） A. B攝食后未同化的能量值為4.5百萬千焦 B. B的凈生產(chǎn)量為9百萬千焦 C. 該生態(tài)系統(tǒng)的能量凈增加值為148百萬千焦 D. 從B→C的傳遞效率為15% 【變式訓(xùn)練1】（xx·南通調(diào)研）如圖為某草原生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)圖解，①～④表示相關(guān)過程能量流動(dòng)量。下列有關(guān)敘述正確的是(　　) A．①是流入該生態(tài)系統(tǒng)的總能量 B．分解者獲

4、得的能量最少 C. 圖中②/①的比值代表草→兔的能量傳遞效率 D．③和④分別屬于草和兔同化量的一部分 解析：①表示草同化的能量流向下一營養(yǎng)級即兔的能量，草所固定的有機(jī)物中的化學(xué)能是流入該生態(tài)系統(tǒng)的總能量；圖中②/①的比值代表兔→狐的能量傳遞效率；兔糞便中的能量是草同化的能量的一部分；在一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中分解者獲得的能量不一定是最少的。 答案：D。 二．三種生態(tài)金字塔的比較 類型項(xiàng)目 能量金字塔 數(shù)量金字塔 生物量金字塔 形狀 特點(diǎn) 正金字塔形 一般為正金字塔形，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)倒金字塔形 一般為正金字塔形 象征 含義 能量沿食物鏈

5、流動(dòng)過程中具有逐級遞減的特性 生物個(gè)體數(shù)量在食物鏈中隨營養(yǎng)級升高而逐級遞減 生物量(現(xiàn)存生物有機(jī)物的總量)沿食物鏈流動(dòng)逐級遞減 每一階含義 食物鏈中每一營養(yǎng)級生物所含能量的多少 每一營養(yǎng)級生物個(gè)體的數(shù)量 每一營養(yǎng)級生物的總生物量 【特別提示】 1.數(shù)量金字塔在前一營養(yǎng)級的生物個(gè)體很大，而后一營養(yǎng)級的生物個(gè)體很小時(shí)，會(huì)出現(xiàn)倒置現(xiàn)象。如樹林中，樹、昆蟲和食蟲鳥個(gè)體數(shù)比例關(guān)系可形成如圖所示的數(shù)量金字塔。 2.生物量金字塔也有特殊形狀，如海洋生態(tài)系統(tǒng)中，生產(chǎn)者浮游植物個(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)查到的浮游植物生物量可能要低于其捕食者浮游動(dòng)物的生物

6、量。但這并不是說流經(jīng)生產(chǎn)者這一環(huán)節(jié)的能量比流經(jīng)浮游動(dòng)物的要少。 【典題演示2】下圖是某一個(gè)湖的能量金字塔，相關(guān)描述正確的是 (　　) A．A、B、C、D分別表示不同的營養(yǎng)級 B．A、B、C、D之間可以形成一條A到D的食物鏈 C．A、B、C、D的大小分別表示不同的營養(yǎng)級所得到的能量 D．A、B、C、D的大小變化體現(xiàn)了能量流動(dòng)的特點(diǎn)是逐級遞減 解析：生態(tài)系統(tǒng)的能量金字塔是將單位時(shí)間內(nèi)各個(gè)營養(yǎng)級所得到的能量數(shù)值繪制成的圖，由于能量逐級遞減，所以A、B、C、D的大小分別表示不同的營養(yǎng)級所得到的能量。A、B、C、D每一層都有多種生物，因此，含有復(fù)雜的食物網(wǎng)，不是簡單的一條食物鏈。

7、答案：ACD。 【變式訓(xùn)練2】（xx·蘇北四市二調(diào)）下圖表示某農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)一年中CO2的釋放和消耗狀況，其中各數(shù)字序號表達(dá)的含義分別為：①生產(chǎn)者呼吸釋放量；②分解者呼吸釋放量；③消費(fèi)者呼吸釋放量；④生產(chǎn)者光合作用消耗總量。有關(guān)敘述正確的是（ ） A. 流經(jīng)該農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的總能量可用④表示 B. ②的量越小，說明該農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)施用的有機(jī)肥料越多 C. 消費(fèi)者同化作用的大小可用③表示 D. 該農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)一年中CO2的釋放量與消耗量相等 三．能量傳遞效率的應(yīng)用 (1)確定食物鏈中的營養(yǎng)關(guān)系。據(jù)能量傳遞效率20%計(jì)算，相鄰兩個(gè)營養(yǎng)級的能量差值也在5倍左右，若能量差值遠(yuǎn)比五倍

8、小，則應(yīng)位于同一營養(yǎng)級。 (2)極值計(jì)算 ①設(shè)食物鏈A→B→C→D，分情況討論： 現(xiàn)　實(shí) 問　題 思路求解 D營養(yǎng)級 凈增重M 至少需要A營養(yǎng)級多少 N×(20%)3＝M 最多需要A營養(yǎng)級多少 N×(10%)3＝M A營養(yǎng)級 凈增重N D營養(yǎng)級最多增重多少 N×(20%)3＝M D營養(yǎng)級至少增重多少 N×(10%)3＝M ②在某一食物網(wǎng)中，一個(gè)消費(fèi)者往往同時(shí)占有多條食物鏈，當(dāng)該消費(fèi)者增加了某一值時(shí)，若要計(jì)算最少消耗生產(chǎn)者多少時(shí)，應(yīng)選最短的食物鏈和最大傳遞效率20%進(jìn)行計(jì)算，這樣消費(fèi)者獲得的能量最多；若要計(jì)算最多消耗生產(chǎn)者多少時(shí)，應(yīng)選最長的食物鏈和最小傳遞

9、效率10%進(jìn)行計(jì)算，這樣消費(fèi)者獲得的能量最少。 【典題演示3】 下表表示對某水生生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)級和能量流動(dòng)情況的測定結(jié)果，表中A、B、C、D分別 表示不同的營養(yǎng)級，E為分解者，Pg表示生物同化作用固定的能量總量，Pn表示生物貯存的能量(Pn＝Pg－R)，R表示生物呼吸作用消耗的能量(單位：102 kJ/m2·a)。 Pg Pn R A 15.9 2.8 13.1 B 870.7 369.4 501.3 C 0.9 0.3 0.6 D 141.0 61.9 79.1 E 211.5 20. 1 19.4 下列分析中，錯(cuò)誤的是(　　)

10、A. 該生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)是B→D→A→C B．能量從第三營養(yǎng)級傳遞到第四營養(yǎng)級的傳遞效率約為5.7% C．從能量輸入和輸出角度看，該生態(tài)系統(tǒng)的總能量并未增加 D．生物呼吸作用消耗的能量是某營養(yǎng)級能量流動(dòng)的主要去向 解析:根據(jù)A、B、C、D四個(gè)營養(yǎng)級固定的能量數(shù)值可以判斷B為第一營養(yǎng)級，D、A、C分別是第二、三、四營養(yǎng)級，所以該生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)是B→D→A→C。傳遞效率＝下一個(gè)營養(yǎng)級的同化量/上一個(gè)營養(yǎng)級的同化量，所以能量從第三營養(yǎng)級傳遞到第四營養(yǎng)級的傳遞效率＝0.9÷15.9×100%≈5.7%。由表中數(shù)據(jù)可以看出，每個(gè)營養(yǎng)級呼吸作用消耗的能量占該營養(yǎng)級同化作用固定的能量的大部分

11、，所以說，生物呼吸作用消耗的能量是某營養(yǎng)級能量流動(dòng)的主要去向。該生態(tài)系統(tǒng)的能量輸入量為生產(chǎn)者的同化量，即870.7(102 kJ/m2·a)，輸出量為各個(gè)營養(yǎng)級以及分解者的呼吸作用消耗量之和，即13.1＋501.3＋0.6＋79.1＋191.4＝785.5(102 kJ/m2·a)，輸出量小于輸入量，所以該生態(tài)系統(tǒng)的總能量是增加的。 答案：C。 【變式訓(xùn)練3】（xx·南通一調(diào)）下圖表示某穩(wěn)定生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)情況，A~G表示具體的能量流動(dòng)過程，a~d表示相關(guān)能量數(shù)據(jù)。請據(jù)圖分析回答： （1）流入該生態(tài)系統(tǒng)的總能量是 kJ·m-2·y-1，生產(chǎn)

12、者對光能的利用率為 。 （2） b值為 ，過程E表示 。 （3） 能量從第一營養(yǎng)級傳遞到第二營養(yǎng)級的效率為 。 （4） 當(dāng)生態(tài)系統(tǒng)中分解者很少或沒有時(shí)，對碳循環(huán)的影響是 。 （5） 如果該生態(tài)系統(tǒng)為農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)，從物質(zhì)循環(huán)的角度看，需要施肥的原因是 。 解析：生產(chǎn)者對光能的利用率為生物著固定的太陽能（87400）/照射在植物表面的太陽能（7000000）=1.2%；b為次級消費(fèi)者流向分解者的能量=1600-1330

13、-90=180；農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)由于要積累輸出大量有機(jī)物，所以同化量要遠(yuǎn)大于異化量（呼吸消耗量），因而要不斷施肥輸入有機(jī)物。 答案：（1）87400 1.2% （2）180 分解者利用遺骸中有機(jī)物 （3）16% （4）腐殖質(zhì)中碳元素不能回到無機(jī)環(huán)境 （5）農(nóng)田中產(chǎn)品不斷輸出 【總結(jié)提升】 1、生態(tài)系統(tǒng)功能之一能量流動(dòng)中的關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)名詞：單向流動(dòng)、逐級遞減、傳遞效率、能量金字塔。 2、消費(fèi)者攝食的能量不是上一營養(yǎng)級流入該營養(yǎng)級的能量，流入該消費(fèi)者的能量（同化量）=消費(fèi)者攝食的能量－糞便中所含能量，糞便中所含能量屬于上一營養(yǎng)級的遺體。 3、一段時(shí)間內(nèi)某營養(yǎng)級能量去向除呼吸消耗，流向下一營養(yǎng)級和被分解者分解三個(gè)最終流向外，還應(yīng)包括未被利用的能量。 4、能量傳遞效率的計(jì)算 若在食物網(wǎng)中，則A傳遞給下一個(gè)營養(yǎng)級的的能量傳遞效率為：。 能量消耗的極值問題見重難點(diǎn)突破三②。