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4.2.1 生态系统中的能量流动 学案(含答案)

1、第二节第二节 生态系统的稳态生态系统的稳态 第第 1 课时课时 生态系统中的能量流动生态系统中的能量流动 学习目标与核心素养 1.分析生态系统能量流动的过程,树立生命系统的物质和能量观。2. 理解能量流动过程图解,培养模型分析能力。3.概述研究能量流动的意义,形成生态意识。 一、能量流动的概念和过程 1能量流动的概念:是指生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。 2能量流经第一营养级的过程 (1)输入:生产者通过光合作用把太阳能转化为化学能,固定在光合作用制造的有机物中。 (2)能量去向:在生产者的呼吸作用中以热能的形式散失;随着植物体的衰老死亡以枯枝 落叶的形式被分解者分解而散失;被初

2、级消费者取食同化,流入第二营养级。 3能量流经第二营养级的过程 (1)输入:通过取食生产者获得。 (2)能量去向:通过呼吸作用以热能的形式散失;随遗体、排泄物流向分解者;被次级 消费者取食同化,流入下一营养级。 4能量在某个生态系统中流动过程图解 归纳总结 能量流动过程图解 (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,另一 部分用于自身生长、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

3、、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,既未被自身呼吸作用消耗,也未被下一个 营养级和分解者利用的能量。 例 1 (2018 河南林州一中摸底)下列关于生态系统能量流动过程的说法,正确的是( ) A流经生态系统的总能量均为生产者固定的太阳能总量 B生态系统中能量的输入和传递一定与生物的消化与吸收有关 C蜣螂以大象的粪便为食,即获得了大象的同化量中的一部分能量 D生态系统的能量逐级递减与生物的呼吸作用散失热量有关 答案 D 例 2 (2018 连云港高二检测)下图为生态系统中能量流动的部分示意图,各代表 一定的能量值。下列各项叙述中正确的是( )

4、 A在人工饲养的高密度鱼塘中肯定大于 B中包含了次级消费者粪便中的能量 C在食物链中各营养级获得能量的方式及能量的用途完全相同 D 答案 D 解析 由于每一营养级都有一部分能量通过呼吸作用以热能的形式散失,所以。 思维启迪 生态系统的能量流动 能量的输入 生产者的同化量 能量的输出 各生物成分的呼吸量 生态系统所需能 量的根本来源 几乎都是来自太阳能 流经某生态系 统的总能量 生产者所固定的太阳能总量(生产者的同化量) 消费者的同化量 摄入量粪便量 同化量的去路 (某营养级能量的去路) 呼吸消耗量用于生长、发育和繁殖的能量呼吸消耗量 流入下一营养级的能量被分解者利用的能量 二、能量流动的特点和

5、意义 1能量流动的特点 2能量金字塔 (1)概念:将单位时间内各个营养级所得到的能量数值,由低到高绘制成图,可形成一个金字 塔图形。 (2)比较三种类型的生态金字塔 能量金字塔 数量金字塔 生物量金字塔 形状 特点 呈正金字塔形 通常为正金字塔形,有 时会出现倒金字塔形, 如成千上万的昆虫以一 棵树为生 一般呈正金字塔形,有时会 出现倒金字塔形,如某一时 间浮游植物的生物量(用质量 来表示)可能低于浮游动物的 生物量 3.能量传递效率 (1)计算公式 能量传递效率下一营养级同化量 某一营养级同化量100%。 (2)一般生态系统中相邻两个营养级间的能量传递效率大约为 10%20%。 4研究能量流

6、动的实践意义 (1)帮助人们科学规划、设计人工生态系统,使能量得到最有效的利用。 (2)帮助人们合理地调整生态系统中的能量流动关系,使能量持续高效地流向对人类最有益的 部分。 归纳总结 生态系统能量流动的特点及原因分析 特点 原因分析 单向 流动 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,而植食性动物则不能以肉食性动物为食;各营养级通过呼吸 作用以热能形式散失的能量是无法再利用的 逐级 递减 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; 各营养级的生 物中总有一部分能量未被下一营养级利用; 少部分能量随着残枝败叶或尸体流入 分解者 例

7、 3 某同学绘制了如图所示的能量流动图解(W1、D1和 D2表示输入相应营养级的能量), 下列叙述正确的是( ) A生产者固定的总能量可表示为 A1B1C1A2B2C2D2 B由生产者到初级消费者的能量传递效率为D2 W1100% C初级消费者摄入的能量为 A2B2C2 D图解不能表明能量流动的特点是单向流动、逐级递减 答案 A 解析 据图分析,输入第一营养级的能量(W1)即生产者固定的能量被分为四部分:在生产者 的呼吸作用中以热能的形式散失的 A1、储存于生产者体内的 B1、流向分解者的 C1、流向下 一营养级的 D1;输入第二营养级的能量(D1),一部分在第二营养级的呼吸作用中以热能的形

8、式散失了(A2),还包括储存于初级消费者体内的 B2、流向分解者的 C2、流向下一营养级的 D2,因此 W1A1B1C1D1,D1A2B2C2D2,A 正确;生产者固定的太阳能为 W1,初级消费者同化的能量为 D1,由生产者到初级消费者的能量传递效率为D1 W1100%,B 错误;初级消费者摄入的能量同化量粪便量,其值大于 D1,故大于 A2B2C2,C 错 误;图解表明了能量流动的特点是单向流动、逐级递减,D 错误。 例 4 (2018 哈尔滨六中高二期中)右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

9、者 CE1为太阳能,E2为热能 D能量可在食物链中循环利用 答案 C 解析 据图分析,是生产者,处于第一营养级,A 错误;为三级消费者,处于第四营养 级,B 错误;E1为太阳能,用于植物的光合作用,E2为热能,是生物呼吸作用产生的,C 正 确;能量是单向流动的,不能循环利用,D 错误。 核心素养 本题体现的核心素养是科学思维,通过建立能量金字塔模型,更直观地认识了能 量流动的特点逐级递减。 易错提醒 (1)能量利用率能量传递效率 调整生态系统中能量流动的关系,是提高流向对人类最有益部分的能量的比例,即能量利用 率,而不是能量传递效率。 (2)下一营养级同化的能量是指由某一营养级传递给下一营养级

10、且被下一营养级同化的能量, 若下一营养级的能量中有人工补充的能量,则计算传递效率时这部分能量不计算在其同化量 中,若计算该营养级到其下一营养级的能量传递效率,人工补充的能量应计入该营养级的同 化量。 1判断正误: (1)太阳能只有通过生产者才能输入到生态系统中( ) (2)每一营养级生物的同化量就是从上一营养级摄入的能量( ) (3)直接以低营养级的生物为食将会消耗更多的能量( ) (4)生态系统中流动的能量不包括分解者消耗的能量( ) (5)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( ) (6)由于能量在流动的过程中逐级递减,所以营养级越高,该营养级的总能量及生物的数

11、量就 会越少( ) 答案 (1) (2) (3) (4) (5) (6) 解析 (2)每一营养级的生物摄入体内的能量并不是该营养级生物的同化量,因为有一部分上 一营养级的能量存在于食物残渣中随动物的粪便被排出。 (3)直接以低营养级的生物为食将减少能量的消耗。 (4)分解者消耗的能量来自生产者和消费者的遗体中所包含的能量,这些能量最初都来自生产 者固定的太阳能。 (5)相邻两个营养级之间的能量传递效率大约是 10%20%。 (6)由于个体大小差异,高营养级的生物的数量有可能多于低营养级,如一棵树与树上昆虫的 数量关系。 2(2018 盐城模拟)下列有关生态系统能量流动的叙述,正确的是( ) A

12、当狼吃掉一只兔子时,就获得了兔子的全部能量 B当狼捕食兔子后,能量就从第一营养级流入了第二营养级 C生产者通过光合作用制造有机物,能量由无机环境流入了生物群落 D生态系统的能量流动是循环往复的 答案 C 解析 当狼吃掉一只兔子时,并不能获得兔子的全部能量,只能获得兔子的部分能量,A 错 误;当狼捕食兔子后,能量就从第二营养级流入了第三营养级,B 错误;生产者通过光合作 用制造有机物,能量由非生物环境流入了生物群落,C 正确;生态系统中能量流动是单向的、 不循环的,D 错误。 3 (2018 柳州六校高二联考)如图表示某草原生态系统中的能量流动图解, 表示相关过 程的能量流动量。下列有关叙述正确

13、的是( ) A是流入该生态系统的总能量 B和分别属于草和兔同化量的一部分 C图中/的值可代表兔到狐的能量传递效率 D分解者获得的能量最少 答案 B 解析 流入该生态系统的总能量是生产者(草)固定的总能量;为兔的摄入量,包括兔的同 化量和粪便量,为狐的摄入量,能量传递效率指的是相邻营养级中高营养级与低营养级同 化量的比值,因此/的值不能代表兔到狐的能量传递效率;所有动植物的遗体最终都被分 解者分解,因此,分解者获得的能量不一定最少;为兔的粪便中的能量,属于草的同化量, 为兔的遗体、残骸等中的能量,属于兔的同化量。 4若使农业生态系统朝着对人类最有益的方向发展,下列做法中不正确的是( ) A由人类

14、决定种养生物的种类 B由人类进行播种、施肥 C经常进行锄草、松土、治虫等田间管理 D延长食物链,提高能量传递效率 答案 D 解析 延长食物链,不能提高能量传递效率,反而会增加能量的流失。 5 (2018 广西柳州高二上期中考试)图 1 是一个由 5 种生物组成的食物网; 图 2 所示为桑基鱼 塘农业生态系统局部的能量流动,其中字母代表相应能量。据图回答以下问题: (1)图 1 中丙是_级消费者,属于第_营养级。若图 1 中乙大量减少,则短期内 丙的数量会_。 (2)若图 1 食物网中戊的食物来源中丁和丙的比例为 31,丙的食物来源中甲和乙的比例为 11,则戊每增加 10 kg,按 10%的能量

15、传递效率计算,需要消耗生产者_ kg。 (3)图 2 中的 C 可表示桑树_的能量,蚕的同化量可表示为 _(用图中字母表示),桑树到蚕的能量传递效率是_(用图中字母 表示)。将蚕沙(粪便)投入鱼塘供给鱼食用,蚕沙中的能量属于第_营养级所固定的能 量。 答案 (1)初级、次 二、三 增加 (2)2 125 (3)用于自身生长、发育、繁殖等生命活动 A1B1C1D1 (A1B1C1D1)/A或(A1B1 C1D1)/(BC) 一 解析 (1)食物链(网)以生产者为起点,所以甲是生产者,丙可以是初级消费者也可以是次级 消费者,属于第二、三营养级。如果图 1 中乙大量减少,则丙更多地以甲为食,能量消耗

16、更 少,所以在短时间内丙的数量会增加。(2)若图 1 食物网中戊的食物来源中丁和丙的比例为 31,丙的食物来源中甲和乙的比例为 11,则戊每增加 10 kg,按 10%的能量传递效率计 算, 需要消耗生产者103/4 10% 10%10 1/4 1/2 10% 10%10 1/4 1/2 10% 10% 10% 2 125(kg)。(3)图 2 中的 C 可表示桑树用于自身生长、发育、繁殖等生命活动的能量,图中 的 B 是桑树呼吸作用散失的能量。蚕的同化量包括呼吸作用散失的 A1,流向下一营养级的 D1,流向分解者的 C1,储存于蚕体内的 B1,所以可用 A1B1C1D1表示。能量传递效率 是相邻营养级的同化量的比值,所以桑树到蚕的能量传递效率是(A1B1C1D1)/A 或(A1 B1C1D1)/(BC)。将蚕沙(粪便)投入鱼塘供给鱼食用,粪便中的能量属于上一营养级同化 的能量,所以蚕沙中的能量属于第一营养级桑树所同化的能量。