2022年生态系统的能量流动导学案.docx

精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载生态系统的能量流淌1生态系统的组成成分包括生产者、消费者、分解者、非生物的物质和能量,各组成成分间相互作用形成一个统一的整体；2生态系统的养分结构是食物链和食物网；生态系统的主要功能是能量流淌和物质循环,就是沿着此渠道进行的；3绿色植物通过光合作用把太阳能转化为有机物中稳固的化学能,化能自养生物就通过化能合成作用把氧化无机物时释放的化学能转化为有机物中稳固的化学能；4生物通过呼吸作用把有机物中稳固的化学能释放出来,大部分以热能形式散失,少部分储存在 ATP 中；5在“ 草兔狼” 这条食物链中,草通过光合作用固定了太阳能,属于第一养分级；兔生命活动需要的能量来自于草,属于其次养分级,初级消费者； 狼生命活动需要的能量来自于兔,属于第三养分级,次级消费者；课堂导入下图是世界排名第一的羽毛球运动员林丹,他在竞赛前要摄入大量养分物质,有能量的输入； 在竞赛过程中,有能量的转化和散失；一切生命活动都相伴着能量的变化,没有能量的输入,也就没有生命和生命系统；生态系统中能量的输入、传递、转化和散失过程如何呢？探究点一 能量流淌的过程黑麦草是一年生或多年生草本植物,是重要的栽培牧草和绿肥作物；下图是山羊吃黑麦草的图片,请分析山羊和黑麦草的能量流淌过程；名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载1观看黑麦草的能量去向,分析：1A 是通过光合作用完成的,该过程使光能转化成化学能,以有机物的形式储存在黑 麦草体内；2B 是通过呼吸作用为生长发育供应能量,这个过程产生的能量大部分以热能的形式 散失掉了；3C 过程中,枯枝落叶中的有机物被分解者分解为无机物,能量被释放；4D 是指部分能量被山羊通过捕食摄入体内,最终同化为自身的能量；5能量流淌过程中,我们常常以种群作为整体争论对象,请完成下图并归纳能量流淌 的概念；生态系统的能量流淌是指生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程；2结合上述内容完成能量流经其次养分级的示意图3结合 1、2,概括生态系统能量流淌示意图,请据图分析：名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载1能量的输入 源头：太阳能或氧化无机物产生的化学能；相关生理过程：光合作用或化能合成作用；能量转换形式：光能或氧化无机物产生的化学能有机物中的化学能；输入总量：生产者固定的全部能量；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能量的散失 形式：热能；一般途径：呼吸作用,包括各个养分级自身的呼吸消耗以及分解者的呼吸作用；特别途径：动植物遗体形成煤炭、石油等,经过燃烧放出热能；小贴士的能量, 摄入量是消费者摄入的能量,同化量摄入量粪便量；消费者产生的粪便中的能量属于上一养分级；归纳提炼某养分级 消费者 的能量变化懂得简图活学活用名师归纳总结 1结合探究点一中3 的生态系统能量流淌示意图判定： 第 3 页,共 11 页1当狼吃掉一只兔子时,就获得了兔子的全部能量- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备欢迎下载 2初级消费者的粪便量属于其次养分级能量3同化量 用于生长发育和繁衍的能量 4呼吸作用所产生的能量都是以热能的形式散失 5分解者的分解作用也是通过呼吸作用完成的 6能量 aeb I 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淌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 1×2×34×567×8×9×解析 1狼排出粪便中的能量属于兔子,未被狼获得；2 初级消费者的粪便量属于第一养分级的能量；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淌和转化遵循能量守恒定律； 9能量流淌的特点是单向流淌、逐级递减的,不能重复利用；探究点二 能量流淌的特点及相关运算美国生态学家林德曼对一个结构相对简洁的自然湖泊 赛达伯格湖的能量流淌进行了定量分析,得出了如下列图的数据 单位： J/cm 2· a,请完成以下分析：1由图得知1经过长期的自然挑选,食物链中各养分级的次序是不行逆转的；2各养分级的能量总是趋向于以呼吸作用产生热能而散失掉,无法再利用；因此,能量流淌的方向是单向的,只能从上一个养分级流向下一个养分级,不行逆转,也不能循环流淌；2能量传递效率运算公式为：相邻两个养分级的传递效率下一养分级同化量× 100%,上一养分级同化量请将图中各养分级的“ 输入” 能量和“ 输出” 到下一个养分级的能量整理出来填在表名师归纳总结 格中,并运算相邻养分级之间的传递效率；J/ cm 2·a 第 4 页,共 11 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备欢迎下载输出到下传递输入一养分级效率第一养分级 生产者 464.6 62.8 13.5% 其次养分级 植食性动物 62.8 12.6 20.1% 第三养分级 肉食性动物 12.6 3.由 2 中数据可以看出 1各养分级的生物都会因呼吸作用而消耗掉相当大一部分能量；2各养分级的生物中总有一部分能量未被下一养分级的生物所利用；3仍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；因此,输入各养分级的能量不行能百分之百地流入下一养分级,程中是逐级递减的；能量在沿食物链流淌过4由 2 中传递效率可以看出,能量在相邻两养分级间的传递效率大约是 10%20%；如将单位时间内各养分级所得到的能量、每个养分级有机体的数量及单位空间内各养分级的生物量数值绘制成金字塔,如下面图表所示；能量金字塔数量金字塔生物量金字塔外形一般呈正金字塔形,特点呈正金字塔形通常为正金字塔形,有时会显现倒金字塔有时会显现倒金字塔形,如某一时间浮游形,如成千上万的昆植物的生物量 用质虫以一株树为生量来表示 可能低于浮游动物的生物量据图分析,一条食物链中一般不超过45 个养分级的缘由：生态系统中能量流淌的传递效率一般是10%20%,养分级越多, 能量的消耗就越多,所剩能量往往不能维护一个新的养分级；名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载5.下图是某一食物网的示意图：1假如 A 增重 100 千克, C 最多增重 4 千克； C 最少增重 0.01 千克；2假如 C 增重 1 千克,至少需消耗 A25 千克；最多需消耗 A10_000 千克；3假如 C 从 B、F 中获得的能量比为 31,C 增重 1 千克,就最少需要消耗 A175 千克；小贴士（1）“ 未利用” 能量如：多年生植物上一年自身生长发育的净积存量；将来得及分解,被埋藏在地下形成的煤炭、石油等能量；（2）能量传递效率是指相邻两养分级间,而不是种群,更不是个体；（3）一般来说,在以低养分级生物为主的生态系统中,传递效率可以低于 10% ；仅在特别条件下,某传递效率有可能高于20% ,时间过长将导致生态系统被破坏；（4）能量传递效率相关运算中,有时用生物量质量等来代表生物所含有的能量；归纳提炼 能量流淌的极值运算 1能量在食物链中传递的运算在一条食物链中如某一养分级的总能量为n,就最多传到下一养分级的能量为0.2n,最少为 0.1n；在一条食物链中, 某一养分级的能量为n,需要前一养分级的能量至少为n÷ 20%5n,最多为 n÷ 10%10n；2能量在食物网中传递的运算,设食物链A B C DE,分情形争论情形设置提出的问题运算思路20% 运算公式至少需要 A 养分级X × 20%4 Y 传递效率取E 养分级多少传递效率取10% X × 10%4 Y净增重 Y 至多需要 A 养分级多少名师归纳总结 A 养分级E 养分级最多增重传递效率取20% X × 20%4 Y 第 6 页,共 11 页净增重 X 多少- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - E 养分级至少增重学习必备欢迎下载10% X × 10%4 Y 传递效率取多少3在已知高养分级求需要低养分级最值时,如高养分级有多种食物来源,要留意高营养级食物来源有没有详细安排,如有就不能选最短或最长的食物链,而要按安排情形逐一运算,然后相加；活学活用2如图为某生态系统中能量流淌图解部分示意图,各代表肯定的能量值,以下各项中正确选项 A表示流经该生态系统内部的总能量B一般情形下,次级消费者增加1 kg,生产者至少增加100 kg C生物与生物之间的捕食关系一般不行逆转,所以能量流淌具有单向性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仍可能有通过次级消费者呼吸作用散失的热能、未利用能量,所以与的大小关系为 >；答案 C 解析 仅仅是流经该生态系统内部总能量的一部分；次级消费者增加 1 kg,生产者至少增加 25 kg ；从能量关系上看,>；探究点三 争论能量流淌的实践意义某市在落实“ 禁烧秸秆” 工作的过程中,化“ 堵” 为“ 疏” ,引导农夫设计建立了如下生态系统模式图,阅读教材摸索如下问题：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,提高了能量名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备欢迎下载设计人工生态系利用率；这说明：争论生态系统的能量流淌,可以帮忙人们科学规划、统,使能量得到最有效的利用；2有人说：“ 由于上述生态系统是人工设计,所以其中养分级之间能量的传递效率可由人类任意掌握；” 你认为对吗？答案 不对；3在上述生态系统中,人们为提高农作物的产量,要常常到田间除草、灭虫、灭鼠；这样做的目的是合理调整生态系统中的能量流淌关系,的部分；小贴士 能量传递效率与能量利用效率的比较使能量连续高效地流向对人类最有益（1）能量传递效率：运算公式为：能量传递效率下一养分级同化量 /上一养分级同化量×100% ,能量在相邻两个养分级之间的传递效率约为 10% 20% ；（2）能量利用效率： 流入最高养分级的能量占生产者能量的比值；在一个生态系统中,养分级越多, 在能量流淌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；归纳提炼依据生态系统的能量流淌规律,在实际生产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,如利用秸秆培养食用菌、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 如下列图 ；请判定以下说法的正误：1该生态系统中,处于其次养分级的生物有人和家禽、家畜 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备欢迎下载 2该生态系统中,人的作用特别关键,植物是主要成分3该生态系统的建立,提高了各养分级间的能量传递效率 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率 6沼渣、沼液作为肥料仍田,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” 很好的表达 答案 123×456×78解析 能量只能单向流淌,逐级递减；在食物网相邻养分级之间传递效率并没有转变,转变的只是能量利用率；1依据生态学的原理,要使能量流经食物链的总消耗最少,人们应实行哪一种食物结构 A以家禽的蛋类为主B以淡水养殖的鱼、虾为主C以谷物和植物蛋白为主D以鸡、猪等家禽、家畜的肉类为主答案C 食物链越长, 流经食物链的总能量缺失越多；由解析依据能量流淌逐级递减的原理,此可知,以植物性产品为食的生物与植物 能量在此种食物链流淌时缺失最少；生产者 组成的共有两个养分级的食物链最短,名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 2.如图食物网中的华南虎体重每增加学习必备欢迎下载 1 kg,至少需要消耗植物A10 kg B 25 kg C50 kg D 100 kg 答案 B 解析 解此题的关键有二：一是懂得 “ 至少 ” 的含义, 应依据能量传递效率 20%运算；二是对图的懂得,即图中的斑羚和野猪无需分开运算；华南虎体重增加 1 kg,就至少需要消耗初级消费者 斑羚和野猪 5 kg,需要消耗生产者 植物 至少为 25 kg ；3“ 草兔子狐狸狼” 为某草原上的一条食物链,以下关于该食物链的说法中,正确的是 A该食物链中兔子是初级消费者、第一养分级B兔子产生的粪便不属于兔子的同化量,而是草固定的能量的一部分C依据能量金字塔可知,处于塔尖的狼,其个体体内的能量少于兔子个体体内的能量D狐狸捕食一只兔子,就该兔子体内的能量全部流向狐狸答案 B 解析 生产者是第一养分级；兔子的粪便不属于兔子的同化量；能量金字塔描述的是养分级之间的能量关系,不能简洁等同于单个个体；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 千焦 /厘米 2·年；_,有 _ 2能量从第一养分级到其次养分级的传递效率约为 _%,这说明白能量流淌的特点是 _的,也就是说食物链越长,_越多；3D 热能 是通过 _释放的能量；4能量流淌具有单向、不循环的特点,主要缘由是由于生物不能在代谢中利用 _ _ ；名师归纳总结 答案1生产者固定的太阳能的总量0.46 4呼吸放出的热能第 10 页,共 11 页213.5逐级递减能量流失3呼吸作用- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 解析解答此题简洁显现的问题是：学习必备欢迎下载487.28 当成正确答识图不准,辨论才能差,把案；能量传递效率应当通过运算作答,不能填写 10%20%；热能是通过各养分级名师归纳总结 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 ”第 11 页,共 11 页此时不能用 “分解作用 ” 或“代谢作用 ” 来代替；- - - - - - -