1、版生物新学案同步必修三北师大版讲义第4章 生物与环境的协调发展 第1节 第2课时 Word版含答案第2课时生态系统中的能量流动目标导读1.通过教材P94调查、P95图47和图48，建立生态系统能量流动的一般性模型。2.对教材P96提供的数据进行分析，归纳出生态系统能量流动的基本特征。3.结合农田、草原、森林生态系统实际，阐明研究生态系统能量流动的意义。重难点击1.生态系统能量流动的一般性模型。2.能量流动的基本特征。一能量流动的一般过程能量流动是生态系统重要的功能之一，请结合教材P94调查内容建立能量流动的一般过程。1某学习小组对一片稻田进行了调查，绘制出食物网如图：上述的食物网中，蛇的能量直
2、接来自于田鼠、蛙和食虫鸟，归根结底来自于水稻、杂草等固定的太阳能。2完成下图，分析生产者能量的来源和去路。(1)输入生产者的能量是指生产者通过光合作用固定到有机物中的太阳能。(2)生产者得到能量的三个主要去向分别是：在植物体生长发育的过程中经过呼吸作用消耗掉，以热能形式散发到环境中去。被初级消费者取食，经过能量的转化流入第二营养级。被分解者分解，以热能形式散发到环境中去。3模拟上述过程可以分析各个营养级的能量的输入、传递和输出的过程，建立生态系统能量流动的一般性模型，并分析：(1)能量的输入源头：太阳能。相关生理过程：光合作用。能量转换形式：光能有机物中的化学能。输入总量：生产者固定的全部能量
3、。(2)能量的传递传递途径：食物链和食物网。传递形式：有机物中的化学能。(3)能量的输出形式：热能。热能是能量流动的最终归宿。一般途径：呼吸作用，包括各个营养级自身的呼吸消耗以及分解者的呼吸作用。特殊途径：动植物遗体形成煤炭、石油等，经过燃烧放出热能。归纳提炼1动物同化的能量摄入的能量粪便有机物中的能量，即摄入的食物只有部分被同化。例如蜣螂利用大象的粪便获得能量，而不能说蜣螂获得了大象的能量。2流入一个营养级的能量是指被这个营养级的生物所同化的全部能量。能量的来源与去路：(1)来源(2)去路即一个营养级所同化的能量呼吸消耗的能量被下一营养级同化的能量分解者利用的能量未被利用的能量。活学活用1结
4、合生态系统能量流动的一般性模型，判断下列说法的正误。(1)当狼吃掉一只兔子时，就获得了兔子的全部能量()(2)初级消费者的粪便量属于第二营养级的能量()(3)同化量用于生长发育和繁殖的能量()(4)呼吸作用所产生的能量都是以热能的形式散发到环境中去()(5)分解者的分解作用也是通过呼吸作用完成的()(6)能量aebi()(7)箭头a代表生产者的同化量，方框代表初级消费者的摄入量()(8)生态系统中的能量流动和转化不遵循能量守恒定律，总量越来越少()(9)流经该生态系统的能量能够重新再回到这个生态系统，被重复利用()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)解析(2)初级消费者的
5、粪便量属于第一营养级的能量。(4)呼吸作用所产生的能量一部分储存在ATP中，其余以热能的形式散失。(7)方框代表初级消费者的同化量。(8)生态系统中的能量流动和转化遵循能量守恒定律。二能量流动的基本特征能量在沿着食物链或食物网传递期间不断被消耗和传递，试结合奥德姆1957年对佛罗里达州的银泉水域生态系统的能流分析图解，总结能量流动的基本特征。图中的数值表示能量值，单位：102 kJ/(m2a)(千焦每平方米年)；中间一排方框中的数值表示每一个营养级的生物所同化的总能量值；R表示呼吸消耗。观察上图思考：1第一营养级能否从第四营养级获取能量从而实现能量的循环利用？答案不能。经过长期的自然选择，食物
6、链中吃与被吃的关系不可逆转。2呼吸作用散失的热能能否再被生产者和其他所有生物直接利用？不能。3由以上问题1、2可以得出能量流动具有单向流动的特点。4生态系统能量流动的过程中，能量随着营养级的升高而出现什么样的变化？其原因是什么？答案逐级减少。其原因是：(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)还有少部分能量随着残枝败叶或遗体等直接传递给了分解者。5一条食物链中一般不超过45个营养级的原因是什么？答案生态系统中能量流动的传递效率一般是10%20%，营养级越多，能量的消耗就越多，所剩能量往往不能维持一个新的营养级。6上图中流入第二、第三营养级的能量值，分别占上一个营养级同
7、化的总能量值的比值是多少？答案第一营养级传递至第二营养级的传递效率为：100%16.19%。第二营养级传递至第三营养级的传递效率为：100%11.28%。7人们把一个营养级和它的上一个营养级所同化的能量值的比值称为林德曼效率，通过计算上图两个营养级间的林德曼效率，会发现其介于10%20%之间。8若将各营养级所固定的总能量值的多少绘制成图，会形成什么形状？答案一个金字塔形，称之为能量金字塔。9下图为一能量金字塔，请分析(1)能量金字塔的塔基由生产者构成。(2)能量金字塔每一台阶的含义：每一营养级生物所固定的能量多少。(3)能量金字塔形状的象征含义：能量沿食物链流动过程中是逐级减少的。(4)能量金
8、字塔的形状永远是正立的。小贴士(1)数量金字塔：数量金字塔是在生态系统中，每个营养级用有机体的数目来表示。一般来说，向下一个营养级传递时，生物的体型增大，个体数目却减少。有时候数量金字塔会发生倒金字塔形。如成千上万的昆虫以一株树为生，数量金字塔就发生颠倒。(2)生物量金字塔：生物量金字塔是以单位空间内各营养级的有机物的干重为指标制作的金字塔。它也可能出现倒金字塔形，这是因为在湖泊、海洋生态系统中生产者的干重远远小于它的光合作用实际合成的有机物的量。归纳提炼能量流动的极值计算(1)能量在食物链中传递的计算在一条食物链中若某一营养级的总能量为n，则最多传到下一营养级的能量为0.2n，最少为0.1n
9、。在一条食物链中，某一营养级的能量为n，需要前一营养级的能量至少为n20%5n，最多为n10%10n。(2)能量在食物网中传递的计算若一食物网中，已知最高营养级增加能量为Na求最多消耗第一营养级多少时，按最长食物链，最低传递效率计算；b求至少消耗第一营养级多少时，按最短食物链，最高传递效率计算。若一食物网中，已知第一营养级能量为Ma求最高营养级最多获得多少能量时，应按最短食物链，最高传递效率计算；b求最高营养级最少获得多少能量时，应按最长食物链，最低传递效率计算。(3)在已知高营养级求需要低营养级最值时，若高营养级有多种食物来源，要注意高营养级食物来源有没有具体分配，若有就不能选最短或最长的食
10、物链，而要按分配情况逐一计算，然后相加。活学活用2如图为某生态系统中能量流动图解部分示意图，各代表一定的能量值，下列各项中正确的是()A表示流经该生态系统内部的总能量B一般情况下，次级消费者增加1 kg，生产者至少增加100 kgC生物与生物之间的捕食关系一般不可逆转，所以能量流动具有单向性D从能量关系看问题导析(1)生产者固定的太阳能的总量是流经该生态系统的总能量，所以不表示(表示/不表示)流经该生态系统内部的总能量。(2)次级消费者增加1 千克，求生产者至少增加多少千克，传递效率应取20%。(3)图中次级消费者的能量去路还可能有通过次级消费者呼吸作用散失的热能、未利用能量，所以与的大小关系
11、为。答案C三研究生态系统中能量流动的意义某市在落实“禁烧秸秆”工作的过程中，化“堵”为“疏”，引导农民设计建立了如下生态系统模式图，阅读教材思考如下问题：(1)相比农作物秸秆直接燃烧，上述生态系统实现了农作物中能量的多级利用，提高了能量利用效率。(2)有人说：“由于上述生态系统是人工设计的，所以其中营养级之间的林德曼效率可由人类任意控制？”你认为对吗？答案不对。营养级之间的林德曼效率介于10%20%之间。(3)在上述生态系统中，人们为提高农作物的产量，要经常到田间除草、间苗。这样做的目的是实现作物的良好生长，合理密植，充分利用太阳光能，将更多的能量转化到我们的目标产物中去。小贴士林德曼效率与能
12、量利用效率的比较(1)林德曼效率：计算公式为林德曼效率(下一营养级同化量/上一营养级同化量)100%，能量在相邻两个营养级之间的林德曼效率为10%20%。(2)能量利用效率：流入最高营养级的能量占生产者能量的比值。在一个生态系统中，营养级越多，在能量流动过程中消耗的能量就越多，因此食物链越短，能量利用效率越高。归纳提炼根据生态系统的能量流动规律，在实际生活中借鉴以下措施：(1)尽量缩短食物链；(2)充分利用生产者；(3)充分利用分解者，如利用秸秆培育食用菌、利用植物残体生产沼气等。活学活用3在社会主义新农村建设中，四川某地通过新建沼气池和植树造林，构建了新型农业生态系统(如图所示)。判断下列说
13、法的正误：(1)该生态系统中，处于第二营养级的生物有人和家禽、家畜()(2)该生态系统中，人的作用非常关键，植物是主要成分()(3)该生态系统的建立，提高了各营养级间的林德曼效率()(4)微生物也能利用农作物通过光合作用储存的能量()(5)多途径利用农作物可提高该系统的能量利用效率()(6)沼渣、沼液作为肥料还田，使能量能够循环利用()(7)沼气池中的微生物也是该生态系统的分解者()(8)沼气可以用来作燃料或者取暖，是“低碳经济，低碳生活”很好的体现()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)解析能量只能单向流动，逐级减少。在食物网相邻营养级之间传递效率并没有改变，改变的只是能量利
14、用效率。当堂检测1下图为某生态系统的能量流动简图，下列叙述错误的是()A甲是生产者，乙是消费者B该生态系统是一个开放的系统C太阳光能通过光合作用固定并进入生态系统，可以热能形式输出D甲、乙和分解者所储存的能量之和是输入该生态系统的总能量答案D解析由图可知，甲能够固定太阳能，则甲为生产者，乙从甲获取能量，则乙为消费者。太阳光能通过光合作用固定并进入生态系统，经过生产者、消费者和分解者的呼吸作用后有一部分以热能的形式散失，因此生态系统需要不断从外界获得能量的同时又不断将能量扩散到外界。输入该生态系统的总能量是生产者甲固定的太阳能总量。2.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，
15、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解析能量金字塔中表示生产者，为第一营养级，、和表示消费者，分别代表第二、三、四营养级，食物链可表示为；该生态系统的全部能量为所固定的全部太阳能，用E1表示，E2表示各营养级由于呼吸作用产生的热能；能量在食物链中只能单向流动，并且随营养级的升高逐级递减。3能量流动是指生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程，下列关于能量流动的叙述，正确的是()A能量沿食物链单向流动B能量沿食物链循环流动C能量在各营养级间可以循环利用D消费者的级别越高，所获得的能量越多答案A解析能量
16、流动的特点是单向流动，逐级递减，A正确；能量沿食物链或食物网单向流动，B错误；能量在各营养级间不能循环利用，C错误；消费者的级别越高，所获得的能量越少，D错误。4下图是对某湖泊的能量考查结果单位：千焦/(厘米2年)，请据图回答：(1)流经该生态系统的总能量主要是指_，为_千焦/(厘米2年)。(2)能量从第一营养级到第二营养级的林德曼效率约为_%，这说明了能量流动的特点是_的，也就是说食物链越长，_越多。(3)D(热能)是通过_释放的能量。(4)能量流动具有单向、不循环的特点，主要原因是由于生物不能在代谢中利用_。答案(1)生产者固定的太阳能的总量0.46(2)13.5逐级减少能量流失(3)呼吸
17、作用(4)呼吸作用放出的热能解析解答本题容易出现的问题是：识图不准，分辨能力差，把487.28当成正确答案；林德曼效率应该通过计算作答，不能填写10%20%；热能是通过各营养级生物的呼吸作用而释放出来的，这部分能量是不能再利用的，只能散失。“呼吸作用”此时不能用“分解作用”或“代谢作用”来代替。40分钟课时作业学考达标知识点一能量流动的一般过程1生态系统的能量流动是指()能量输入能量传递能量储存能量转化能量散失A BC D答案C解析生态系统的能量流动是指生态系统中的能量输入、传递、转化和散失的过程。2在由草、兔、狐组成的一条食物链中，兔经同化作用所获得的能量，其去向不应该包括()A通过兔的呼吸
18、作用释放的能量B通过兔的粪便流入到分解者体内的能量C通过狐的粪便流入到分解者体内的能量D流入到狐体内的能量答案B解析兔经同化作用所获得的能量，有2条去路：一是通过呼吸作用以热能的形式释放；二是用于兔自身的生长、发育和繁殖，然后被下一个营养级即狐摄入和被分解者分解利用，但应注意的是狐摄入后，未被消化的以粪便形式排出的部分，是属于兔的能量，而不是狐的能量。兔的粪便中的能量应属于生产者的能量。知识点二能量流动的基本特征3在一个生态系统中，已知初级消费者与次级消费者的个体数分别为N1、N2，个体平均重量分别为M1、M2，则下列关系式正确的是()AN1M1N2M2BN1M1N2M2CN1M1N2M2DN
19、1M1N2M2答案A解析能量流动是逐级减少的，生物量可以代表能量值，所以N1M1N2M2。4.如图为生态系统能量流动的部分图解，代表一定的能量值。下列相关叙述中，正确的是()A生态系统的能量流动是循环进行的B能量在沿食物链流动时逐级减少C次级消费者属于第二营养级D图中代表呼吸作用所消耗的能量答案B解析生态系统的能量只能单向流动，不能循环，故A错误；能量流动的特点之一就是沿食物链流动时逐级减少，故B正确；次级消费者属于第三营养级，故C错误；代表被分解者分解的生产者的遗体和残骸中所含有的能量，故D错误。5以下关于生态系统的能量流动的叙述中，哪一项是不正确的()A能量流动是单向的、不循环的B食物链越
20、短，可供最高营养级消费者获得的能量越多C初级消费者越多，次级消费者获得的能量越少D营养级越多，散失的能量越多答案C解析次级消费者获得的能量为初级消费者总能量的10%20%。初级消费者越多，向下可传递的能量也就越多，因此次级消费者获得的能量也越多。知识点三研究生态系统中能量流动的意义6. 稻田里，农民要拔掉稗草；鱼塘中，人们要不断清除肉食性的“黑鱼”，用生态学的观点看，这是为了()A保持生态平衡B保持生物群落的单一性C调整生态系统能量流动方向D使物质能够尽快地循环流动答案C解析稻田中水稻与稗草构成竞争关系，除去杂草(稗草)，可使能量尽可能多地流向水稻；鱼塘中清除更高营养级的肉食性“黑鱼”，可使能
21、量尽可能多地流向养殖鱼类。7根据生态系统的结构和功能，下列叙述错误的是()A“桑基鱼塘”生态系统与普通水稻生态系统相比实现了能量多级利用B人工鱼塘生态系统中消费者同化的能量往往大于生产者所固定的太阳能C水产养殖业，为充分利用生产者所固定的能量，应以食物链长的鱼类为养殖对象D营养级越高的生物种群体内积累的有毒物质越多，所获得的能量越少答案C解析“桑基鱼塘”是人工建立的良性生态系统，实现了能量的多级利用，A正确；由于人工鱼塘中高密度饲养鱼，需要投入大量的饲料，因此人工鱼塘生态系统中消费者同化的能量往往大于生产者所固定的太阳能，B正确；能量是单向流动、逐级递减的，所以水产养殖时，为充分利用生产者所固
22、定的太阳能，应缩短食物链，减少能量的浪费，因此应多养殖植食性鱼类，C错误；由于食物链的富集作用，营养级越高的生物种群体内积累的有毒物质越多，由于能量逐级递减，营养级越高的生物从生产者获得的能量越少，D正确。高考提能8如图表示一般生态系统的结构模式图，在不考虑物质的输入和输出情况下，下列说法正确的是()A能量主要是以太阳能的形式输入生态系统B组分1、2、3分别代表生产者、消费者和分解者C在一个幼苗茁壮成长的农田生态系统中能量的输出量和输入量相等D如果组分1是生产者，那么组分1代表的是绿色植物答案A解析地球上几乎所有的生态系统所需要的能量都来自太阳能，A项正确；太阳能被生产者通过光合作用转化为有机
23、物中的化学能，生产者除了绿色植物之外，还有能进行化能合成作用的硝化细菌等生物，D项错误；组分1、2、3分别代表生产者、分解者和消费者，B项错误；农田生态系统中由于部分能量被固定在植物的有机物中，因此输出量和输入量不相等，C项错误。9如图为某生态系统能量流动示意图单位：J/(cm2a)，以下分析不正确的是()A甲的数值是1 250 J/(cm2a)B乙到丙的林德曼效率为15%C每一营养级的能量大部分用于呼吸作用和被丁利用D乙的个体数目一定比甲少答案D解析一般情况下，随着营养级的增加，动物个体的数量会减少，个体的体积会增大，但是也存在特殊情况，例如树上的昆虫与树之间的关系。10下表是对某生态系统营
24、养级和能量流动情况的调查结果。表中的分别表示不同的营养级，为分解者。GP表示生物同化作用固定的能量，NP表示生物体储存的能量(NPGPR)，R表示生物呼吸消耗的能量，下列有关叙述正确的是()单位：102 kJ(m2a)GPNPR15.912.8113.10871.27369.69501.580.880.340.54141.2062.0779.13211.8519.26192.59A.生态系统能量流动的渠道可能是B能量在初级消费者和次级消费者之间的传递效率约为5.5%C若该生态系统维持现在的能量输入、输出水平，则有机物的总量会增多D营养级GP的去向中，未被利用的能量有一部分残留在自身的粪便中答案
25、C解析根据题干信息，为分解者，不参与食物链构成。GP表示生物同化作用固定的能量，即流经每一营养级的总能量，根据、的GP值可判断食物链应为；则能量在初级消费者和次级消费者之间的传递效率为(15.91/141.20)100%11.3%；该生态系统输入的总能量即生产者固定的能量(中的GP)，输入生态系统内的能量最终在生产者、消费者和分解者的呼吸作用过程中以热能形式散失，因此输出的总能量为五部分的R值之和，据两数据的比较可知，输入的能量多于输出的能量，因此有机物总量会增多；消费者产生的粪便中含有的能量属于它的上一营养级生物同化的能量。11据图判断，下列叙述不正确的是()A食用菌也利用了农作物通过光合作
26、用储存的能量B每一级生产环节都获得产品，提高了生态经济效益C由于食物链延长，能量逐级损耗，系统总能量利用率降低D由于各级产物都可以利用，减少了废物和污染答案C解析通过巧接食物链，实现了对能量的多级利用，能量利用率提高。12.如图为某生态系统能量流动的过程图解，请据图回答下列问题：(1)图中的箭头_是不应存在的(填序号)。(2)流经该生态系统的总能量是_，初级消费者自身生命活动所消耗的能量是_(填序号)。(3)食草动物排出的粪便中仍含有部分能量，这部分能量被分解者所利用的过程应属于箭头_。(4)图中生物构成的食物链有_个营养级，属于第三营养级的是_。(5)图中所指的是_，E代表的成分是_。(6)
27、中的能量大约只有中能量的_。(7)生态系统能量流动的特点是_。答案(1)(2)(3)(4)四C(5)生产者呼吸消耗的能量分解者(6)10%20%(7)单向流动、逐级减少解析(1)从图解可知E为分解者，生产者不能从分解者中获得能量，故箭头不应存在。(2)流经该生态系统的总能量是生产者固定的太阳能总量，初级消费者自身呼吸消耗的能量为。(3)食草动物的粪便中残留的能量并未流入初级消费者，仍属于生产者的残遗物，它被分解者利用的箭头为。(4)食物链一般是捕食链，图中食物链为ABCD，共四个营养级，属于第三营养级的生物为C。(5)为生产者呼吸消耗的能量，E为分解者。(6)中的能量约为的10%20%。(7)生态系统能量流动的特点为单向流动、逐级减少。13下图甲为某湖泊生态系统的能量金字塔简图，其中、分别代表不同的营养级，m1、m2代表不同的能量形式。图乙表示能量流经该生态系统某一营养级的变化示意图，其中ag表示能量值的多少。请据图回答问题：(1)图甲中，m1、m2表示的能量形式分别为_、_。通常情况下，位于营养级的生物个体数量一般远远少于的，主要原因是_。(2)图乙中，若A表示图甲中营养级所摄入的全部能量，则B表示_，C表示_。若图甲中营养级所固定的太阳能总量为y，则营养级、间的林德曼效率是_(用图中所给字母的表达式表示)。(3)由图乙可以总结出生态系统能量流动的主要特点是_
