生物必修3《稳态与环境》第2节 生态系统的能量流动学案及答案

第五章第2节  生态系统的能量流动

课前预习学案（1课时）

一、预习目标

1、分析生态系统能量流动的过程和特点

2、概述研究能量流动的意义

二、预习内容

1．能量流动的概念：

_______________________________________________________________________________

2．研究能量流动的方法：

研究生态系统中能量的流动一般在________水平上。

3．生态系统的能量流动过程：

沿________________进行流动。

4．能量流动的特点：

（1）能量流动的特点：

_________________________________________________

__________________________________________________

（2）能量传递效率：

能量在相邻两个营养级间的传递效率__________。

5．研究能量流动的实践意义：

（1）___________________________________________________________________________

（2）_______________________________________________________________________

三、提出疑惑

同学们，通过你的自主学习，你还有哪些疑惑，请把它填在下面的表格中

课内探究学案

【学习重点】能量流动的过程和特点

【学习难点】能量流动的过程

【知识链接】

光合作用、食物链、食物网等知识是学习本部分内容的知识基础，学好本部分内容也为学习生态系统的稳定性和环境保护等知识做好了知识铺垫。

【学习过程】

导入：完成课本P91问题探讨，尝试回答讨论题，并思考选择此种生存策略的理由

一、能量流动的过程

1、概念

生态系统中能量的＿＿＿＿、传递、＿＿＿＿和散失的过程。

2、过程

（1）输入过程：主要是通过生产者的          ，将光能转化为            

（2）起点：从      固定的太阳能开始，总能量为生产者所固定的全部太阳能。

（3）传递途径：          和           

（4）流入每一营养级中能量去向：a                  

                               b                                                 c＿＿＿＿＿＿＿＿

（5）能量的散失

①形式：热能，热能是能量流动的最后归宿。

思考与讨论：

（1）流经生态系统的总能量是辐射到该地区总的太阳能吗？

（2）消费者粪便中的能量是其同化的能量吗？

注意：消费者摄取的能量等于消费者同化的能量加上粪便中的能量，粪便中的能量属于上一营养级的遗体，消费者同化的能量即是上一营养级流向该消费者的能量，也就是该营养级的总能量。

例1、在一个生态系统中，某草食性动物同化的能量等于（   ）

A.生产者固定的太阳能总量减去生产者的呼吸量

B.被草食动物吃了的植物所含的全部能量

C.被草食动物吃了的植物所含的能量减去粪便等内的能量

D.用于草食动物的生长、发育、繁殖等生命活动所需的能量

二、能量流动的特点

（1）单向流动:沿食物链由低营养级流向＿＿＿＿＿，不能逆转；也不能＿＿＿＿＿。

原因：食物链各营养级的顺序是不可逆转的，这是长期自然选择地结果，如肉食性动物以植食性动物为食，而植食性动物不能反过来以肉食性动物为食。

（2）逐级递减：能量在沿食物链流动的过程中是＿＿＿＿＿的，传递效率大约为＿＿＿＿。

计算方法为：

原因：

a.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，并以热能的形式散失，无法再利用。

b.各营养级的生物中总有一部分能量未被下一营养级的生物利用。

c.还有少部分能量随着残枝败叶或遗体等直接传给了分解者。

（3）在一个生态系统中，营养级越多，在能量流动中消耗的能量越多。生态系统中的能量流动一般不超过       个营养级。

例2、：如图是能量流动的图解，对此图理解不正确的是（   ）

A.图中方框的大小可表示该营养级生物所鞠鸥能量的相对值

B.图中C所具有的能量为B的10%～20%

C.图中A表示流经该生癌系统的总能量

D.图中A具有的总能量是B、C、D的总和

（4）能量金字塔：将单位时间内各个营养级所得到的能量数值按营养级＿＿＿＿＿绘成图，所形成的一个金字塔图形。

生物金字塔类型

注意：1、能量金字塔不会出现倒置现象。

2、数量金字塔可出现倒置现象，如树林中，树、昆虫和食虫鸟三者形成的数量金字塔可出现倒置现象。

例3、：下列有关生态系统功能的叙述中，哪项不正确（   ）

A.能量流动的单向性是因为动物的食性一般不能逆转

B.任何生态系统都需要得到外部的能量补给

C.一个封闭的生态系统不需要从外界获得物质供应就可以长期维持正常功能

D.生态系统能量流动逐级递减的原因是生物的呼吸消耗和资源利用率不高

例4、一片树林中，树、昆虫和食虫鸟的个体数比例关系如图所示。下列选项能正确表示树、昆虫、食虫鸟之间能量关系的是（   ）

三、生态系统中有关能量的计算问题生态系统中的能量流动是高考中的一个重要考点，计算题是考查本内容的一类重要题型。下面对此类计算归类分析如下：

1．已知较低营养级生物具有的能量（或生物量），求较高营养级生物能够从较低营养级生物获得能量（或生物量）的最大值

例5. 若某生态系统固定的总能量为24000kJ，则该生态系统的第三和第四营养级所获得的能量最多是（   ）

A. 540kJ和81kJ   B. 3600kJ和960kJ   C. 240kJ和24kJ     D. 960kJ和192kJ

【解析】据题意，生态系统固定的总能量是生态系统中生产者（第一营养级）所固定的能量，即24000kJ，当能量的传递效率为20%时，每一个营养级从前一个营养级获得的能量是最多的。因而第三和第四营养级所能获得的最大能量分别是：24000×20%×20%和24000×20%×20%×20%，即960kJ和192kJ。

【小结】在未知能量传递效率时，按能量传递效率为20%进行计算，所得数值为较高营养级从较低营养级获取的最多能量。在此基础上，可演变为另外一种题型，即“已知较低营养级具有的能量（或生物量）及其能量传递效率时，求较高营养级从较低营养级获得的最多能量（或生物量）”，此时，依据给定的能量传递效率计算即可。

变式1：在能量金字塔中，若生产者在固定能量时产生240molO2，在能量传递效率为10～15%时，三级消费者可以获得的最大能量相当于     mol葡萄糖（   ）

A.0.04          B. 0.4      C. 0.9      D.0.09

2．已知较高营养级的能量（或生物量），求较低营养级应具备的能量（或生物量）的最小值

例6. 某人捕得一条重2 kg的杂食海鱼，若此鱼的食物有1/2来自植物，1/4来自草食鱼类，1/4来自以草食鱼类为食的小型肉食鱼类，则该鱼至少需要海洋植物多少 kg？

据题意，2 kg重的杂食鱼中，有2×1/2＝1 kg的能量直接来源于植物，则实际消耗植物的量至少是：1÷20%＝5 kg；有2×1/4＝0.5 kg的能量来自草食鱼类，则实际消耗植物的最少量是：0.5÷20%÷20%＝12.5 kg；有2×1/4＝0.5 kg的能量来自小型肉食鱼类，则实际消耗植物的最少量是：0.5÷20%÷20%÷20%＝62.5 kg；则其消耗植物的最少量为5＋12.5＋62.5＝80 kg。

【小结】在已知较高营养级的生物具有的能量（或生物量），未知能量传递效率时，按能量传递效率为20%进行计算，所得数值为较低营养级生物应具备的能量（或生物量）最小值。在此基础上，也可演变为另一种题型，即“已知较高营养级具有的能量（或生物量）及其能量传递效率时，求较低营养级生物应具备能量的最小值”，此时，依据给定的能量传递效率中的最大值计算即可。

3．已知各营养级获得能量的总和，求各营养级间能量的传递效率

例7．教材P95图5-8中为美国生态学家林德曼于1942年对一个天然湖泊——赛达伯格湖的能量流动进行测量时所得结果。

请据图5-8中相关数据计算出湖泊内各营养级间能量的传递效率？结合你的计算结果谈谈你怎样理解生态系统中能量流动的特点？

四、研究能量流动的实践意义

（1）帮助人们科学规划，设计＿＿＿     ＿＿，使能量得到最                 。

（2）帮助人们合理地＿＿＿＿生态系统中能量流动关系，使能量持续高效地流向＿＿＿＿

＿＿＿＿＿＿＿＿。

【当堂检测】

1. 某一生态系统中，已知一只鹰增重2kg要吃l0kg小鸟，小鸟增重0．25kg要吃2kg昆虫，而昆虫增重l00kg要吃1000kg绿色植物。在此食物链中这只鹰对绿色植物的能量利用百分率为

A．0．05％         B．0．5％            C．0．25％           D．0．025％

2.在一条食物链中，初级消费者同化的能量，其去向为

①通过呼吸作用释放的能量           ②通过呼吸作用释放的热能

③流人到次级消费者体内             ④流人到分解者体内

A．②③            B．②④             C．①③④          D．②③④

3．下图是生态系统中食物链所反应出的能量流动情况，图中箭头表示能量流动的方向，单位是Kcal/m2/年

下列说法正确的是

A．在入射的太阳能中，生产者只利用其中的1%左右

B．分解者可利用来自各营养级转移到（A）的所有能量

C．消费者营养级别越高，可利用的总能量越多

D．当人们把生产者作为食物时，比起其他营养级，可获得更少的能量

4．流经一个生态系统的总能量是

A．生产者用于生长、发育和繁殖的总能量  

B．流经各个营养级的能量总和

C．各个营养级生物同化的能量总和        

D．生产者固定的太阳能的总量

5．有关生态系统中能量流动的叙述，不正确的是

A．生态系统中能量流动是太阳能辐射到系统内生产者上的能量

B．生态系统中能量几乎全部来自太阳能

C．生态系统离开外界环境的能量供应就无法维持

D．生态系统中能量流动是单向流动和逐级递减的

课后练习与提高

1．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．食物链越短，可供终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

2．一片树林中，树、昆虫、食虫鸟的个体数比例关系如图8—5—4所示。下列选项能正确表示三者之间能量流动关系的是

3．生态系统的能量流动是指

A．太阳能被绿色植物固定的过程

B．系统内生物体能量代谢的过程

C．系统内伴随物质循环的能量转移过程

D．能量从生物体进入环境的过程

4．在“青草→食草昆虫→蜘蛛→食虫鸟→猫头鹰”的这条食物链中，占生态系统总能量比例最多和最少的消费者依次是

A．猫头鹰和食虫昆虫

B．青草和猫头鹰

C．食草昆虫和猫头鹰

D．食草昆虫和青草

5．在下列食物链中，假设初级消费者从生产者获得的能量数值相同，哪一条食物链提供给猫头鹰的能量最多

A．绿色植物→蚱蜢→蜘蛛→蜥蜴→蛇→猫头鹰

B．绿色植物→蚱蜢→青蛙→蛇→猫头鹰

C．绿色植物→鼠→蛇→猫头鹰

D．绿色植物→鼠→猫头鹰

6．图8—5—5是某湖泊生态系统能量流动的定量分析图解。图中A、B、C代表三个营养级，数字均为实际测得的能量数，单位是百万千焦。已知该生态系统受到的太阳辐射为118872百万千焦，但其中118761百万千焦的能量未被利用。请回答：

（1）请将流经该生态系统的总能量数填写在图中的方框内，这部分能量是______________所固定的太阳能。

（2）能量从第一营养级到第二营养级的转化效率为______________%，从第二营养级到第三营养级的转化效率为______________%。

（3）次级消费者通过异化作用消耗的能量占其同化作用所得到能量的百分比是______________。

（4）由图8—5—5可知，下一个营养级不能得到上一个营养级的全部能量，原因有：①各营养级生物体内的大量能量被：①______________；②其次是上一个营养级的部分能量______________；③还有少数能量被______________利用。

7．图8—5—6为某生态系统中食物网简图。图中甲～庚代表各种不同的生物。请据图分析回答：

（1）此生态系统中作为生产者的生物是______________，作为次级消费者的生物是______________。

（2）若此生态系统受到重金属污染，那么在体内积存重金属污染物最多的生物是______________。

（3）生物甲与己的关系是______________。

（4）该生态系统只表示了部分成分，图中未表示的成分有______________。

（5）已知各营养级之间的能量转化效率均为10%，若一种生物摄食两种下一营养级的生物，且它们被摄食的生物量相等，则丁每增加l0kg生物量，需消耗生产者____________ kg。

参考答案