2022年生态系统的能量流动.docx

精选学习资料 - - - - - - - - - 高二生物必修3 生态系统的能量流淌一、能量流淌的概念：能量流淌是指生态系统中的能量输入、传递、转化和散失的过程二、能量流淌的过程1、能量流淌的起点：从生产者经光合作用所固定太阳能开头的,流经生态系统的总能量是指生产者固定的太阳能的总量；生产者所固定的太阳能的总量= 流经这个生态系统的总能量,而流入到各级消费者的总能量是指各级消费者所同化的能量,排出的粪便中的能量不计入排便生物所同化的能量中；2、能量流淌的渠道：生态系统的养分结构食物链和食物网；能量在各养分级之间的流淌主要是通过食物关系进行的；对于初级消费者所同化的能量,也是这三个去处； 并且可以认为, 一个养分级所同化的能量呼吸散失的能量十被下一养分级同化的能量非常解者释放的能量；但对于最高养分级的情况有所不同,它所同化的能量呼吸散失的能量非常解者分说明放的能量；5、流淌的形式：以有机物的形式流淌6、能量的转化：光能生物体有机物中的化学能热能7、能量的散失： 热能是能量流淌的最终归宿；单向的,不循环的； ）三、能量流淌的特点1、单向流淌（热能是不能重复利用的,所以能量流淌是（1）单向流淌 是指能量只能从前一养分级流向后一养分级,而不能反向流淌；名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - （2）缘由食物链中各养分级的次序是不行逆转的,这是长期自然挑选的结果；各养分级的能量大部分以呼吸作用产生的热能形式散失掉,这些能量是生物无法利用 的；（3）对“ 能量流淌是单方向不行逆” 的懂得从食物链角度,能量由生产者固定开头,沿食物链逐级流淌,到达最高养分级后,能量 不能被生产者、上一个养分级再度利用；从能量代谢角度,能量贮存在有机物的化学键中,当它释放时,一部分转变为自由能,可以作功；一部分转变为热能释放；生物不能利用热能,所以热能就散失,自由能越来越少,能量越流越少,以致成为单向流淌；2、逐级递减（1）逐级递减 是指输入到一个养分级的能量不能百分之百地流入下一养分级,能量在沿食物链流淌过程中逐级削减的；（2）缘由：各养分级的生物都因呼吸消耗了大部分能量；各养分级总有一部分生物未被下一养分级利用,如枯枝败叶；（3）能量传递效率： 生态系统的为10% 20% 的含义, 是指一个养分级的总能量大约只有 10% 20% 传递到下一个养分级；三、生态金字塔生态金字塔是能量金字塔、数量金字塔、 生物量金字塔的总称,这三者都是用来说明食物链中能量流淌情形；不同的金字塔能形象地说明养分级与能量、生物量、数量之间的关系,是定量讨论生态系统的直观表达；能量金字塔是以各养分级所固定的总能量来表示的,它以热力学为基础,较好地反映了生态系统内能量流淌的本质；数量金字塔过高地估量了小型生物的作用,而生物量金字塔又过于强调了大型生物的作用,而能量金字塔所供应的情形较为客观和全面；1、能量金字塔名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 能量沿食物链流淌时逐级递减,养分级越多, 消耗的能量就越多,因此可以将单位时间内各个养分级的能量数值,由低到高绘制成图,这样就形成一个正金字塔图形,就叫做能量金字塔；在能量金字塔中, 养分级别越低, 占有的能量越多,反之, 越少；能量金字塔绝不会倒置；从能量金字塔中可以看出：在生态系统中, 养分级越多, 在能量流淌过程中消耗的能量就越多；而之所以出现金字塔形,是由于通常情形下, 能量从上一个养分级传递到下一个养分级,平均传递效率为 10%20%；能量金字塔每一台阶的含义：能量金字塔外形的象征含义：代表食物链中每一养分级生物所含能量多少；说明能量流淌沿食物链流淌过程具有逐级递减的特性；2、数量金字塔 （用生物体数目来表示）以每个养分级的生物个体数量为依据绘制的金字塔；个个体的生物量很大的情形,所以也会显现倒置的现象；但会显现有的生物个体数量很少而每数量金字塔每一台阶的含义：表示每一养分级生物个体的数目；数量金字塔外形的象征含义：由于在捕食链中,随着养分级的上升,能量越来越少,而动物的体形一般越来越大,因而生物个体数目越来越少；实例 生物数量金字塔：人们对一片草地上的全部生物成员作了统计：三级消费者（肉食动物、吃小鸟的鹰）3 只次级消费者（肉食动物、吃昆虫的小鸟）354904 只初级消费者（草原动物、昆虫）708624 只生产者（野草）5842424 株3、生物量金字塔（用质量来表示）以每个养分级的生物量绘制的金字塔；但某些单细胞生物的生命周期短,不积存生物量,而且在测定生物量时是以现存量为依据的,所以在海洋生态系统中会显现倒置现象,即显现浮游动物数量多于浮游植物；名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 如海洋生态系统中,生产者浮游植物个体小,寿命短,又会不断被浮游动物吃掉,因而某一时间调查到的浮游植物的生物量可能要低于其捕食者浮游动物的生物量,但这并不是说流过生产者这一环节的能量比流过浮游动物的要少；生物量金字塔每一台阶的含义：表示每一养分级现存生物的质量,即有机物的总质量；生物量金字塔的一般外形：能量是以物质形式存在的,因而每一养分级的生物量（现存生物有机物的总质量）在肯定程度上代表着能量值的高低,从这个意义上讲,生物量金字塔的形状一般同能量金字塔外形相像；以生物量金字塔为例,从“ 非常之肯定律” 这一理论上说,一个人如是靠吃水产品来增长 1 kg 体重的话,就得吃 10 kg 鱼,这 10 kg 鱼要以 100 kg 浮游动物为食,而这 100 kg 浮游动物又要消耗 1 000 kg 浮游植物才能成活；这就是说, 要有 1 000 kg 浮游植物才能养活 10 kg 鱼,进而才能使人增长 1 kg 体重；总结 只有能量金宇塔永久是底宽上尖的正金字塔形（即：能量金字塔绝不会倒置）,数量金宇塔及生物量金字塔一般也是正金字塔形,但有时也会显现倒置的特别外形的金字塔；四、生物富集作用生物富集作用又叫生物浓缩,是指生物体通过对环境中某些元素或难以分解的化合物（如重金属离子、不易分解的化学农药等）,通过食物链会在各个养分级的生物体内逐步得富集起来（很简单积存到生物体的脂肪组织和肝脏中,不易分解）,在能量流淌的渠道中,随着养分级越高,生物体内的这些物质的浓度就越高；五、讨论能量流淌的意义可以帮忙人们科学规划,设计人工生态系统,使能量得到最有效的利用；可以帮忙人们合理地调整生态系统中的能量流淌关系,有益的部分；六、生态系统能量流淌中的有关运算由于一般情形下能量在两个相邻养分级之间的传递效率是使能量连续高效地流向对人类最10%20%；故在能量流淌的相关问题中, 如题干中未做详细说明,就一般认为能量传递的最低效率为10%,最高效率为20%；所以,在已知较高养分级生物的能量求消耗较低养分级生物的能量时,如求“ 最多” 值,就说名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 明较低养分级生物的能量按“ 最低” 效率传递,如求“ 最（至）少” 值,就说明较低养分级生物的能量按“ 最高” 效率传递；反之,已知较低养分级生物的能量求传递给较高养分级生物的能量时,如求“ 最多” 值,就说明较低养分级生物的能量按“ 最高” 效率传递,如求“ 最少”值,就说明较低养分级生物的能量按“ 最低” 效率传递；这一关系可用下图来表示：例题 1下图为某生态系统食物网简图,如 E 生物种群总能量为,B 生物种群总能量为,从理论上运算,A 贮存的总能量最少为（）A7.1× 10 8 kJ B4.8× 10 7 kJ C5.95× 10 7 kJ D2.3× 10 7 kJ 【解析】 由图可知 D 为生产者,要使 A 获得的能量最少,就必需保证三个条件,即：一是能量来源途径最少；二是能量传递效率最低（按 10%算）；三是食物链要最长；故从理论上讲,与 A 贮存的总能量最少相关的食物链不行能是 DA,也不行能是 DA、D ECA 同时存在,只能是 DECA；为此, E 的能量在传递给 A 的途径中,只有确保： E 在传递给 B 时用去的能量最多；E的总能量减去传递给 B 的后再传给 C 时效率最低； C在传递给 A 时效率最低,结果才能使A 获得的能量最少；所以据此运算得 A 贮存的总能量最少为：（7.1× 10 9 2.3× 10 8÷ 10%）× 10%× 10%4.8× 10 7 kJ 故答案选 B 项；例题 2已知某养分级生物同化的能量为1000kJ,其中 95%通过呼吸作用以热能的形式名师归纳总结 - - - - - - -散失,就其下一养分级生物获得的能量最多为（）A200kJB40kJC50kJD10kJ 【解析 】此题具有较大的困惑性,极易错选A 项；由于该养分级的能量95%通过呼吸作用以热能的形式散失,故积存的能量只有5%,因而其最多也只有5%（即 5%× 100050kJ）的能量传递给下一养分级；因此答案选C项；例题 3假如一个人食物有1/2 来自绿色植物,1/4 来自小型肉食动物,1/4 来自羊肉,假如传递效率为10%,那么该人每增加1 千克体重,约消耗植物（）A10 千克B28 千克C100 千克D280 千克第 5 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 【解析 】解答此题时,第一应画出食物网,然后依据食物网和题干信息来解答；通过“ 植物人” 这条链运算出消耗植物的量为：0.5÷ 10%5 千克；通过“ 植物植食动物小型肉食动物人”这条链运算出消耗植物的量为：0.25÷ 10%÷ 10%÷ 10%250 千克；通过“ 植物羊人” 这条链运算出植物的量为：0.25÷ 10%÷ 10%25 千克；故要消耗植物的总量为 280 千克；（525025280）故此题的答案选 D 项；例题 4如下图简化的草原食物网中,假如鹰的食物有2/5 来自于兔,2/5 来自于鼠, 1/5 来自于蛇；那么,鹰如增重 20g,最多消耗多少克植物？最少消耗多少克植物？【解析 】由于已知条件是最高养分级增加重量,以及鹰捕食兔、鼠、蛇的能量系数,最多消耗多少植物应按 10（最低能量传递率）来运算；“ 植物兔鹰” 这条食物链中,最多消耗植物为：同理,“ 植物鼠鹰”、“ 植物鼠蛇鹰” 两条食物链中,最多消耗植物分别为：80080040005600（g）故共计 5600 g；同理,“ 最少消耗多少植物” 应按20（最高能量传递率）来运算：例题 5在“ 棉花棉蚜食蚜蝇瓢虫麻雀鹰” 这条食物链中,假如食蚜蝇要有 5 m 2 的生活空间才能满意自身的能量需求,就一只鹰的生活空间至少是（）A5× 10 3 m 2B5× 10 4 m 2C 5 3 m 2D5 4 m 2【解析 】此题以生物的生活范畴来反映所具能量的大小；由题意可知鹰处于最高养分级,按能量最高传递效率可求出一只鹰至少所需的生活空间为：（ 1÷ 20%÷ 20%÷ 20%）× 5 54m2 ；答案选 D 项；例题 6在能量金字塔中,假如生产者在光合作用过程中产生240mol 的氧气,其全部用于初级消费者分解血糖,就其释放并贮存在ATP中的能量最多有 （）可被三级消费者捕获？名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - A1.008× 103 kJB5.016× 103 kJC1.858× 103 kJD2.008× 103 kJ 【解析 】依据有氧呼吸反应式,可知 240mol 的氧气能分解 40mol 的葡萄糖,又由于每摩尔葡萄糖完全氧化分解产生的能量有 1161kJ 转移到 ATP中,故初级消费者产生的 ATP中的能量最多有“1161× 40× 20%× 20% 1.858× 10 3 kJ” 被三级消费者捕捉；答案选 C 项；补充 能量流淌与生态系统的稳固性能量流淌效率能直接反映生态系统的稳固性,能量在传递过程中,如超过肯定的限度,就简单引起种群的生长、繁衍或再生等的障碍,从而导致生态系统稳固性的破坏,故在讨论生态系统的稳固性时必需时刻关注能量流淌效率；名师归纳总结 - - - - - - -例题 7某生态系统中初级消费者和次级消费者的总能量分别是W1 和 W2,当以下哪种情形发生时,最有可能使生态平稳遭到破坏？（）AW110W2BW15W2CW110W 2DW15W2【解析 】一般情形下, 生态系统的能量在两个相邻养分级之间传递效率大约是10%20%；小于或等于20%就不会导致其稳固性的破坏,而大于 20%就有可能引起某些养分级生物量的大起大落或生态环境的转变,导致生态系统抗击力稳固性被破坏；纵观此题的四个选项,A 选项反映的能量传递效率小于10%,B 选项反映的能量传递效率小于20%,C 选项反映的能量传递效率大于 10%（但不肯定大于20%）,只有 D 选项反映的能量传递效率大于20%；故此题答案选D 项；第 7 页,共 7 页