1819 第4章 第2节 第1课时 生态系统中的能量流动.docx
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1819第4章第2节第1课时生态系统中的能量流动
第二节 生态系统的稳态
第1课时 生态系统中的能量流动
学习目标
知识概览(教师用书独具)
1.概述能量流动的概念,描述能量在生态系统中的流动过程。
(重点)
2.分析总结能量流动的特点。
(重难点)
3.阐明研究能量流动的意义。
[自主预习·探新知]
1.能量流动的概念和过程
(1)概念:
生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。
(2)过程图解
(3)能量来源:
太阳能。
(4)总能量:
生产者固定的太阳能总量。
(5)渠道:
食物链和食物网。
2.能量流动的特点及研究意义
(1)能量流动的特点
①单向流动:
指生态系统的能量只能从第一营养级流向第二营养级,再流向第三营养级……能量流动不可逆转,也不能循环。
②逐级递减:
指能量在沿食物链传递的过程中,每一个营养级的生物在代谢中都会消耗很多的能量,结果流向下一个营养级的能量逐级减少。
③传递效率
ⅰ能量在相邻两个营养级之间的传递效率平均只有10%-20%。
ⅱ生态系统的能量流动规律可用“能量金字塔”表示。
从能量金字塔可以看出,一个生态系统的营养级越多,在能量流动过程中散失的热能就越多。
ⅲ生态系统的能量流动一般不超过4~5个营养级。
(2)研究意义:
在农业生产中推广生态农业,研究生态系统能量流动的规律,是为了使能量被多效利用,大大提高能量的利用率,还可以合理调整生态系统中的能量流动关系,使能量流向对人类最有益的部分。
[基础自测]
1.判断对错
(1)能量通过光合作用和化能合成作用输入生态系统,通过呼吸作用输出生态系统。
(√)
(2)流经第二营养级的总能量指次级消费者摄入到体内的能量。
(×)
提示:
第二营养级是指初级消费者,因此流经第二营养级的总能量是指被第二营养级所同化的能量,而不是被次级消费者摄入到体内的能量。
(3)能量在生态系统的食物链中是以热能的形式流动的。
(×)
提示:
是以有机物中化学能形式流动的。
(4)研究能量流动,可调整能量流动关系,使生产者固定的能量全部流向人类。
(×)
提示:
由于在各营养级中都会有生物的细胞呼吸存在,通过细胞呼吸,部分能量会以热能的形式散失,因此研究能量流动,可调整能量流动关系,使生产者固定的能量尽可能多地流向对人类最有益的部分,但是做不到全部流向人类。
[合作探究·攻重难]
能量流动的概念与过程
[思考交流]
能量流动是指能量的输入、传递、转化和散失的过程。
结合下图完成以下探究。
1.某一营养级的生物是指生物个体还是指某个种群?
提示:
某一营养级的生物代表处于该营养级的所有生物,不代表生物个体也不是某个种群。
2.生物的现存量与同化量的含义一样吗?
二者有什么关系?
提示:
不一样。
生物的现存量=同化量-呼吸量-被分解者分解的遗体残骸中所含能量。
3.初级消费者流向分解者的能量包含初级消费者粪便中的能量吗?
提示:
不包含。
初级消费者粪便中的能量不属于其同化量。
4.如何分析某个营养级的能量去向?
输入到某个营养级的能量的去向都相似吗?
提示:
某个营养级的能量去路一般有:
①该营养级生物呼吸消耗。
②流入到下一个营养级的生物中。
③以动植物遗体、残枝落叶等形式被分解者分解利用。
其中,输入顶级营养级的能量的去向只有2个,即:
①该营养级生物呼吸消耗;②被分解者分解利用。
[归纳总结]
1.能量流动过程分析
起点
生产者
源头
太阳能或氧化
无机物产生的化学能
能量输入
生理过程
光合作用或化能合成作用
总能量
生产者固定的能量
传递形式
光能或氧化无机物产生的化学能→有机物中的化学能
能量的传递
传递渠道
食物链和食物网
传递形式
有机物中的化学能
能量的散失
生理过程
生产者、消费者和分解者的呼吸作用
形式
热能
2.能量流动过程图解
(1)模式图(以第二营养级为例)。
(2)分析模式图。
①动物同化的能量=摄入量-粪便中有机物的能量,即第二营养级粪便中的能量不属于第二营养级同化的能量,而是属于第一营养级同化的能量。
②每一营养级同化的能量分为两部分,一部分在自身的呼吸作用中以热能的形式散失了,另一部分则用于自身的生长、发育和繁殖等生命活动。
③用于自身生长、发育和繁殖等生命活动的能量主要包括未利用部分、流向分解者部分、流向下一营养级部分。
④未利用部分是指存在于某营养级活体中的能量,既未被自身呼吸消耗,也未传给下一营养级、未被分解者利用。
特别提醒:
摄入量、同化量和粪便量的关系
[典例通关]
如图为草原生态系统的能量流动图解模型,A、B、C分别表示流入各营养级生物的能量,D、E、F分别表示各营养级生物用于生长、发育和繁殖的能量,G、H、I分别表示草、兔子、狼呼吸作用消耗的能量,J、K、L分别表示流入分解者的能量。
下列说法中,正确的是( )
A.图中A=D,B=E,C=F
B.K中能量包括兔子尸体及狼粪便中的能量
C.食物链中能量最少的是分解者所处的营养级
D.第一营养级与第二营养级间的能量传递效率是E/D
【技巧点拨】
(1)明确每个营养级的能量来源和去向;
(2)明确能量传递效率的含义。
B [由图可知,A=G+D;B=E+H;C=F+I,A错误;狼的粪便中的能量未被狼吸收,即不属于C中的能量,故兔流入分解者的能量包括兔子尸体及狼粪便中的能量,B正确;分解者不属于食物链中的营养级,C错误;第一营养级与第二营养级间的能量传递效率是B/A,D错误。
]
[活学活用]
1.有关生态系统能量流动的叙述中,错误的是( )
【导学号:
85732174】
A.生态系统中所接收的全部太阳能是流经这个生态系统的总能量
B.生态系统中的能量是沿着食物链和食物网流动的
C.能量流动的特点是单向的、不循环的
D.能量流动是逐级递减的,传递效率大约是10%~20%
A [流经生态系统的总能量是生态系统中生产者所固定的全部太阳能,A错误;生态系统中能量流动的渠道是食物链和食物网,B正确;能量流动的特点是单向流动、逐级递减,C正确;相邻营养级之间能量传递效率大约是10%~20%,D正确。
]
2.某草原生态系统一条食物链A→B→C中,各种群对能量的同化、利用、传递等的部分数量关系如下表。
已知该草原生态系统受到的太阳辐射为150000百万千焦,但其中149875百万千焦的能量未被生产者固定。
下列有关计算错误的是(单位:
百万千焦)( )
种群
同化量
净生产量(净同化量)
呼吸消耗
传递给分解者
传递给下一营养级
未被利用的能量
A
62.5
3
15
41.5
B
14
5
0.5
2
2.5
C
2
1.4
微量(不计)
无
A.流经该生态系统的总能量为125百万千焦
B.A净生产量为59.5百万千焦
C.B呼吸消耗的能量为9百万千焦
D.能量从B到C的传递效率为10.5%
D [生产者固定的能量=150000-149875=125(百万千焦),A正确。
净生产量=同化量-呼吸量=125-65.5=59.5(百万千焦),B正确。
B呼吸消耗的能量=14-5=9(百万千焦),C正确。
能量从B到C的传递效率=2÷14×100%≈14.3%,D错误。
]
(1)种群C的净同化量是多少?
(2)能量从种群A到种群B的传递效率是多大?
(1)提示:
C的净同化量=2-1.4=0.6(百万千焦)。
(2)提示:
A到B的传递效率=14÷125×100%=11.2%。
能量流动的特点和意义
[思考交流]
1.从能量流动角度分析,为什么猪肉的价格一般比蔬菜和粮食的价格更高一些?
提示:
蔬菜和粮食属于生产者,是第一营养级,猪属于初级消费者,是第二营养级,而能量传递效率只有10%~20%,所以要获得相同质量的猪肉,要消耗5~10倍的蔬菜和粮食。
因此猪肉的价格一般比蔬菜和粮食高。
2.下图为某城市生态系统能量金字塔,为什么呈倒置状况也能维持生态系统的正常运转?
提示:
因为城市生态系统的能量基本是靠外部输入,所以其自身初级营养级能量很低,而次级营养级因为人口众多的缘故能量很高,从而能量体现出倒金字塔。
3.有人说:
“其中营养级之间能量的传递效率可由人类任意控制。
”你认为对吗?
提示:
不对。
通过人工设计可以把本应该流向分解者的能量,重新被人类利用,从而提高了能量的利用效率,而没有改变能量的传递效率。
4.人们在研究能量流动时,将秸秆作为牲畜饲料,粪便进入沼气池,生产燃料。
此过程提高能量的传递效率了吗?
提示:
没有。
以上过程提高了能量的利用率,即人类充分利用了流向分解者的能量,实现了对能量的多级利用,减少了环境污染。
但没有提高能量在不同营养级之间的传递效率。
[归纳总结]
1.能量流动特点及原因分析
(1)单向流动的原因。
①食物链各营养级的顺序是不可逆转的,这是长期自然选择的结果,如肉食性动物以植食性动物为食,而不能反过来。
②各营养级通过呼吸作用以热能形式散失的能量是无法再被利用的,因此,能量也不能循环流动,必须由太阳能不断予以补充。
(2)逐级递减的原因。
①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。
②各营养级的生物中总有一部分能量未被下一个营养级利用。
③还有少部分能量随着残枝败叶或遗体流入分解者。
2.生态金字塔的类型
不同的生态金字塔能形象地说明营养级与能量、生物量、数量之间的关系,是定量研究生态系统的直观体现。
类型
项目
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,有时会出现倒金字塔形,如树上昆虫与树的数量关系
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征
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质量)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
特别提醒:
能量在食物链上传递的特点是逐级递减,但是在整个无机环境中,能量的总和不会变,它只不过是从一种形式转化为另一种形式,即能量守恒。
[典例通关]
如图为生态系统中能量流动图解的部分示意图,①②③④⑤各代表一定的能量值,下列说法中不正确的是( )
A.生物与生物之间的捕食关系不可逆转,所以能量流动具有单向性
B.⑤中包含了三级消费者粪便中的能量
C.第二营养级流向第三营养级的能量传递效率为③/②×100%
D.在人工饲养的高密度鱼塘生态系统中,①表示流经该生态系统的总能量
【技巧点拨】
(1)明确能量流动两个特点的含义;
(2)明确自然生态系统与人工饲养鱼塘能量来源的异同点。
D [食物链各营养级的顺序是不可逆转的,能量流动只能由第一营养级沿着食物链依次向下进行,不能逆流;①②③④均表示相应营养级的同化量,三级消费者粪便中的能量来源于次级消费者同化的能量,最终要被分解者分解,属于⑤中能量的一部分;在人工饲养的高密度鱼塘生态系统中,流经生态系统的总能量除了生产者固定的能量外,还有人工饵料中的化学能,D错误。
]
[活学活用]
下列四种现象中,不适宜用生态系统中能量流动规律进行合理分析的是( )
【导学号:
85732175】
A.虎等大型肉食动物容易成为濒危物种
B.蓝藻易在富营养化水体中爆发
C.饲养牛、羊等动物,成本低、产量高
D.巨大的蓝鲸以微小的浮游动物为食
B [虎等大型肉食动物位于食物顶端,易因能量不足成为濒危物种;C、D选项为食物链短有利于获得较多能量;B选项蓝藻为自养型生物,与N、P等营养物质不能构成食物链。
]
(1)如何利用食物链解释“巨大的
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- 1819 第4章 第2节 第1课时 生态系统中的能量流动 课时 生态系统 中的 能量 流动