高三生物一轮复习学案：第32讲 生态系统的能量流动 人教版

高三生物一轮复习学案：第32讲 生态系统的能量流动 人教版

学案32 生态系统的能量流动 ‎ 课前探究案 ‎【预习目标】‎ ‎1、理解能量流动的过程，分清能量的去向。 ‎ ‎2、体验基本题型。 ‎ ‎【知识梳理】‎ 一、能量流动的概念和过程（课本必看P94）‎ ‎1.概念：生态系统中能量的 、 、 和 的过程。‎ ‎2.能量流动的过程 ‎（1）能量的输入 ‎①能量流动的起点是 ‎ ‎②流经生态系统的总能量等于生产者通过光合作用固定的太阳 能总量。‎ ‎（2）能量的传递 ‎ ①传递渠道： ‎ ‎ ②传递过程（P94图5-6）‎ 思考：‎ A.初级消费者摄入能量（a）= （b）‎ ‎+ （c），即动物粪便中能量不属于该营养级同化能量，应为上一个营养级固定或同化能量。‎ B.初级消费者同化能量（b）= (d)+‎ ‎ （e）‎ ‎ 中化学能 C.用于生长、发育和繁殖能量（e）= (f)+ （i）+ (j)，即消费者同化能量若为两部分之和是b=d+e；若为四部分之和是b=d+f+i+j。‎ ‎（3）能量的转化和散失 ‎ （散失）‎ 太阳能 有机物中 ‎ ‎（4）各营养级的能量去路：‎ ‎①生产者、消费者和分解者的呼吸作用分解有机物而产生的能量，一部分形成ATP，被生物用于各项生命活动，另一部分以热能形式散失；‎ ‎②一部分被 利用；③一部分被 分解。‎ ‎ [自测1]下列关于生态系统能量流动的叙述中，正确的是 （ ）‎ ‎ A.通过消费者的粪便流入到分解者体内的能量属于消费者同化作用所获得的能量的一部分 ‎ B.能量伴随着物质而循环流动 ‎ C.生产者可通过光合作用合成有机物，并把能量从无机环境流入生物群落 ‎ D.当捕食者吃掉被捕食者时，捕食者便获得了被捕食者的全部能量 二、能量流动的特点 ‎1. ：能量流动只能从第一营养级流向第二营养级，再依次流向后面的各个营养级，不可逆转，也不可 。‎ ‎2. ：能量在沿食物链流动的过程中传递效率大约为 。‎ ‎3.能量金字塔：将单位时间内各个营养级所得到的 数值由低到高 绘成图，可形成一个金字塔图形。‎ 三、研究能量流动的意义 ‎1.帮助人们科学规划、设计 ，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 关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。‎ ‎[自测2]有关生态系统能量流动的叙述中，错误的一项是 （ ）‎ ‎ A.生态系统中所接收的全部太阳能是流经这个生态系统的总能量 ‎ B.生态系统中的能量是沿着食物链和食物网流动的 ‎ C.能量流动的特点是单向的、不循环的 ‎ D.能量流动是逐级递减的,其传递效率是10%～20%‎ ‎[自测3]图中食物网中的猫头鹰体重每增加‎20 g，至少需要消耗植物 （ ）‎ A‎.200g B‎.250g C‎.500g D.1 ‎‎000g 预习检测 ‎1．下图是生态系统能量流动的图解，对此图解的理解有误差的是（ ）‎ A．B营养级的生物个体数量不一定比A少 B．若M表示各营养级所含的能量， 当MA<5MB 时，生态系统可能会崩溃 C．分解者细胞呼吸的产物中有CO2、H20、酒精和乳酸等 D．B、C、D分解释放的能量可以供给A利用 ‎2．下列有关生态系统能量流动的叙述，正确的是 (　　)‎ A．一种蜣螂专以大象粪便为食，则它最多能获取大象所同化能量的20%‎ B．当狼捕食兔子并同化为自身的有机物时，能量就从第一营养级流入第二营养级 C．生产者通过光合作用合成有机物，能量就从非生物环境流入生物群落 D．生态系统的能量是伴随物质而循环利用的 ‎ ‎ 学案32 生态系统的能量流动 ‎ 课内探究案 ‎ 课堂目标：1、理清能量在食物链各个环节中的具体流动情况。‎ ‎2、掌握能量传递效率题型的解法。‎ 知识点一、能量流动过程的相关分析 ‎[例题１]如图表示某草原生态系统中能量流动图解，①～④表示相关过程能量流动量。下列有关叙述正确的是 （ ）‎ A.①是流入该生态系统的总能量 B.分解者分解动植物遗体释放出来的能量，可供绿色植物再利 ‎ 用 C.图中②/①的比值代表“草→兔”的能量传递效率 D.③和④分别属于草和兔同化量的一部分 思维拓展：‎ 分析上题回答：‎ ‎１.兔同化的能量＝　　　　　　　　－　　　　　　　　　，即粪便属于上一营养级的能量。‎ ‎２.兔同化的能量有哪些去路？‎ ‎（1） 。‎ ‎（2） 。‎ ‎（3） 。‎ ‎（4） 。‎ ‎3.分解者的分解作用实质是 。‎ ‎4.能量以 形式沿 从一个 （种群或个体）流动到另一个 ‎ （种群或个体）。‎ 归纳总结：‎ ‎1．能量流动过程图解。‎ ‎ ‎ ‎2.能量最终都以 形式散失。‎ ‎3、能量金字塔、数量金字塔 ‎ ‎ 能量金字塔 数量金字塔 形状 特点 正金字塔形 一般为正金字塔 形，有时会出现 倒金字塔形 象征 含义 能量沿食物链流 动过程中具有逐 级递减的特性 生物个体数目在 食物链中随营养 级升高而逐级递 减 每一阶 含义 食物链中每一营 养级生物所含能 量的多少 每一营养级生物 个体的数目 ‎【变式1】实验调查得到某一森林生态系统各营养级和能量流动关系的图表。其中丁为分解者，Pg表示生物同化作用所固定的总能量，Pn表示生物储存的能量，R表示生物呼吸消耗的能量，单位为 J/（cm2·a）。以下说法正确的是 （ ）‎ Pg Pn R 甲 ‎62．8‎ ‎25．6‎ ‎37．2‎ 乙 ‎12．5‎ ‎5．7‎ ‎6．8‎ 丙 ‎464．6‎ ‎186．3‎ ‎278．3‎ 丁 ‎41．6‎ ‎16．5‎ ‎25．1‎ A．该生态系统的营养结构可以表示为 丙→甲→乙→丁 B．流经该生态系统的总能量是植物所固定的太阳能，即四个Pg之和 C．第二营养级到第三营养级的能量传递效率为19．9%‎ D．在该生态系统中，分解者可有可无 ‎【变式2】如图表示某生态系统中4种成分之间的关系，下列相关叙述正确的是（ ）‎ A． 甲同化的有机物中的能量一部分因细胞呼吸而散失，另一部分用于自身的生长、发育和繁殖 B． 乙１→乙２…中所包含的所有种群构成了该生态系统的营养结构 C． 丙中有自养型生物 D.甲同化的总能量等于乙和丙的总能量之和 知识点二 能量传递效率的分析和计算 ‎[例题2]假如一个人的代谢过程中，其全部同化量的1/2来自植物、1/2来自牛肉，并且能量在各营养级之间的传递效率为10%。现在G千克植物通过食物链被摄入人体，问最多能使人体体重增加多少（不计人体呼吸作用所消耗的部分能量） ( )‎ ‎ A.G/10 B‎.2G/‎11 C.G/55 D.G/280 ‎ 请写出上题的食物链：‎ 归纳总结：‎ ‎1. 在解决有关能量传递的计算问题时，首先要确定食物链。设食物链A→B→C→D，分情况讨论。已知较高营养级生物的能量求较低营养级生物的能量时，“至少”需要量的计算要按 计算，“最多”需要量的计算则按 求解。‎ ‎2．能量传递效率是指 。‎ ‎ 【变式3】某生态系统中存在如图所示的食物网，如将C的食物比例由A∶B=1∶1调整为2∶1，能量传递效率按10%计算,该生态系统能承载C的数量是原来的 （ ）‎ ‎ A.1.875倍 B.1.375倍 C.1.273倍 D.0.575倍 当堂检测 ‎1、物质循环和能量流动是生态系统的基本功能,下列说法与之不相符合的是( )‎ A.食物链各营养级获得能量的方式及能量的用途基本相同 B.物质循环的关键环节之一是分解者的分解作用 C.在生态系统中,能量作为动力,使物质能够不断在生物群落和无机环境中循环往返 D.兔的粪便中的能量不属于兔同化的能量 ‎2、某湖泊生态系统中有大型杂食性鱼类甲，其食物1/2来自浮游植物乙,1/4来自草食性鱼类丙,1/4来自以草食性鱼类为食的小型肉食性鱼类丁。下列叙述中错误的是（ ）‎ A.甲和丁存在着竞争关系 B.从理论上计算，甲每增加‎1kg体重，最少需要乙提供‎360kg的物质 C.若湖泊中受到DDT污染，则DDT浓度最低的生物是乙 D.此食物网中占有三个营养级的生物是甲 学案32 生态系统的能量流动 课后拓展案 ‎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，终极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.下图为生态系统中能量流动图解的部分示意图，①②③④⑤各代表一定的能量值，下列各项中正确的是(　　)‎ A．第三营养级流向第四营养级的能量传递效率为×100%‎ B．图中④包含了次级消费者粪便中的能量 C．在人工饲养的高密度鱼塘中初级消费者获得的总能量往往大于⑤‎ D．食物链中的各营养级获得能量的方式及能量的用途完全相同 ‎3．下列有关生态系统能量流动的叙述中，错误的是(　　)‎ A．当狼捕食兔子并转化为自身的有机物时，能量就从第一营养级流入第二营养级 B．当狼吃掉一只兔子时，狼不可能获得兔子的全部能量 C．生产者通过光合作用合成有机物，能量就从非生物环境流入生物群落 D．生态系统的能量流动是单向的，逐级递减的 ‎4．某自然生态系统中有一条食物链：甲→乙→丙→丁，测得这四种生物所含的有机物总量分别为a、b、c、d(单位：kg/年)。下列叙述中正确的是(　　)‎ A．丙种群个体所含有机物的平均值一定大于丁种群 B．甲从无机环境中获得的能量等于a所含的能量 C．若能量在相邻的两个营养级间的传递效率是20%，则b＋c＋d＝‎‎0.2 a D．甲的同化作用类型为自养型 ‎5．如图表示某湖泊生态系统的营养结构，a～e代表各营养级的生物，下列叙述不正确的是(　　)‎ A．共有三条食物链 B．各营养级中，能量最多的是c，生物个体数量最多的是a C．若水体受有机磷农药轻微污染，则受害最严重的是a D．若c所含能量为5.8×109kJ，d含1.3×108kJ，则a至少约含4.5×107kJ ‎6． 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)。下列有关叙述正确的是(多选)(　　)‎ A．该生态系统中，处于第二营养级的生物有人和家禽家畜 B．该生态系统中，人的作用非常关键，植物是主要成分 C．该生态系统的建立，提高了各营养级间的能量传递效率 D．沼气池的建造和植树造林，提高了该生态系统的稳定性 ‎7．如图是某个农业生态系统的结构模式图，该图中表示生态系统能量流动的箭头是(　　)‎ A．①③ B．②③⑤‎ C．①③④ D．②⑤‎ ‎8．我国北方的一些地区每年都会发生一定程度的蝗灾，当地政府和农牧民常用喷洒农药的方法来杀灭蝗虫。2000年发生蝗灾时，新疆某地邀请来一批养鸭户，把几十万只鸭子放养到虫害严重的草原上，收到很好的效果。下列有关叙述中错误的是(　　)‎ A．利用农药灭虫，农药对蝗虫起选择作用，生存下来的蝗虫都是抗药能力较强的 B．利用鸭子消灭蝗虫，根本目的是调整生态系统能量流动关系，使能量更多地流向鸭子 C．利用鸭子消灭蝗虫，从生态系统的成分看，鸭子是次级消费者，鸭子与草原上的牛、羊的关系是种间互助 D．利用鸭子消灭蝗虫不仅可以获得较好的经济效益，而且还能减轻污染、保护其他生物 ‎9．下图表示甲、乙两个特定生态系统的能量金字塔，有关解释正确的是(　　)‎ A．一个吃玉米的人所获得的能量一定比一个吃牛肉的人获得的能量多 B．能量沿食物链单向流动，传递效率随营养级的升高而逐级递减 C．若甲和乙中玉米的数量相同，能量传递效率为10%，若甲能养活10 000人，则乙能养活500人 D．若土壤中含相同浓度的DDT，则甲中的人比乙中的人体内DDT浓度低 ‎10．下图甲为某湖泊生态系统的能量金字塔简图，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ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a～g表示能量值的多少。请据图作答：‎ ‎(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Ⅳ的生物个体数量一般远远少于Ⅲ，主要原因是________________________________。‎ ‎(2)图乙中，若A表示图甲中营养级Ⅱ所摄入的全部能量，则B表示____________，C表示________________。若图甲中营养级Ⅰ所固定的太阳能总量为y，则营养级Ⅰ、Ⅱ间的能量传递效率是________(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 ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(4)若图甲营养级Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ各有一种生物甲、乙、丙，构成食物关系如图。其中，甲能量中比例为X的部分直接提供给丙，则要使丙能量增加A kJ，至少需要消耗甲的能量为________kJ(用所给字母的表达式表示。)‎ 学案32 生态系统的能量流动 课前探究案 ‎【知识梳理】‎ 一、1、输入 传递 转化 散失 ‎2、（1）①生产者固定的太阳能 ‎（2）①食物链和食物网 ‎②思考：A、初级消费者同化的能量 以粪便的形式流入分解者的能量 B、以热能的形式散失 用于生长、发育、繁殖的能量 C、流入分解者 流入下一营养级 未被利用 ‎（3）化学能 ATP 热能 ‎ (4) ②下一营养级 ③分解者 ‎【自测1】C 二、1、单向流动 循环 ‎2、逐级递减 10％～20％‎ ‎3、能量 ‎ 三、1、人工生态系统 ‎ ‎ 2、 能量流动 ‎【自测2】A ‎ ‎【自测3】C 预习自测 1、 D 2、 C ‎ 课内探究案 知识点一 ‎【例题1】D 思维拓展：‎ ‎1、摄入的能量 粪便中的能量 ‎ ‎2、呼吸中以热能的形式散失 ‎ 流入下一营养级 ‎ 流入分解者 ‎ 未利用 3、 呼吸作用 4、 化学能 食物链和食物网 营养级 营养级 归纳总结 ‎1、‎ ‎ ‎ ‎2、热能 ‎【变式1】C ‎【变式2】A 知识点二 ‎【例题2】B 解析：设人增重x千克 （1／2）×x÷10%+(1/2)×x÷10％÷10％=Gx=G/55‎ 归纳总结 ‎1、20% 10%‎ ‎2、下一个营养级同化的能量与某一个营养级同化的能量之比 ‎【变式3】B 解析：从C出发，设当食物A∶B为1∶1时，       C的能量为x，需要的A为（1/2）x×10+（1/2）x×10×10=55x。设当食物A∶B为2∶1时，       C的能量为y，需要的A为（2/3）y×10+（1/3）y×10×10=40y。由于两种情况下，生产者      的数量是一定的，所以55x＝40y，则y＝1.375x。‎ ‎ ‎ 当堂检测 ‎1、A 解析:食物链中生产者通过光合作用获得能量,消费者通过捕食获取现成的有机物,A错误。兔的粪便中含有的能量未被兔同化,仍属于上一营养级,D正确。‎ ‎2、B 解析： 本题综合考查生态系统的营养结构和功能以及分析能力、推理能力等。由于甲、丁均以丙为食，故两者间不仅有捕食关系，还存在着竞争关系；DDT是通过食物链而富集的，营养级越低，体内DDT浓度越低，反之则越高；甲在此食物网中占有第二、三、四三个营养级。从理论上计算，甲增重‎1kg至少需要乙提供的物质量应按20％的传递效率，则甲增重‎1kg至少需要乙提供的物质量是：1/2÷20%＋1/4÷（20%×20%）＋1/4÷（20%×20%×20%）=40（kg）。‎ 课后拓展案 ‎1．C　初级消费者的多少，理论上并不影响相邻营养级间能量的传递效率，因此次级消费者获得的能量还是相对稳定的。‎ ‎2.C 第三营养级流向第四营养级的能量传递效率为×100%；粪便不属于次级消费者自身的同化量；在食物链中各营养级获得能量的方式及能量的用途不完全相同，如第一营养级与各消费者同化能量的方式不同；在人工饲养的高密度鱼塘中，鱼所获得的能量不只是来自生产者，而可能更多地来自人工投放的饲料。‎ ‎3．A　兔子是第二营养级，狼是第三营养级，故狼捕食兔子后，能量从第二营养级流入第三营养级。‎ ‎4．D　丙营养级有机物大于丁营养级而不是种群；甲从无机环境中获得的能量大于a所含的能量；能量在两营养级之间的传递效率为20%，则b为‎0.2 a，c为‎0.04 a，d为‎0.008 a；生产者甲一定是自养型。‎ ‎5．B　图中共有c→d；c→e→a；c→b→a三条食物链；a处的营养级最高，所以生物富集作用最严重；a“至少”获得的能量：按10%传递，选择食物链最长的计算；d消耗c的能量按最多为1.3×108kJ÷10%＝1.3×109kJ，c剩余的能量为5.8×109kJ－1.3×109kJ＝4.5×109kJ，按10%的传递效率，由c→b→a，得4.5×107kJ，故D正确。‎ ‎6．ABD　 该生态农业实现了物质和能量的多级利用，大大提高了能量的利用率，而非能量传递效率。 ‎ ‎7．C　 农作物的能量可传给人、鸡、猪、牛，而鸡、猪、牛的能量也可传给人；但人和鸡、猪、牛的能量不能传给农作物，这是由食物链的方向决定的。 ‎ ‎8．B　 利用鸭子消灭蝗虫并非想使能量更多地流向鸭子，根本目的是利用鸭子与蝗虫的捕食关系更好地消灭蝗虫，获得更好的经济效益。 ‎ ‎9.D　对于一个个体来说，其从上一营养级获得能量的多少取决于其摄入量及同化量的比例，故A错误；在生态系统中能量的传递效率在10%～20%，与营养级高低没有联系，故B 错误；假设每个人的能量为a，则甲图中玉米含有的能量为10 ‎000a÷10%＝100 ‎000a，那么乙能养活的人数为100 ‎000a×10%×10%÷a＝1 000，故C错误；DDT在食物链中具有富集现象，即营养级越高，体内含有的DDT浓度越大，甲中人处于第二营养级，乙中人处于第三营养级，故D正确。‎ ‎10．(1)太阳能(或同化固定的能量)　热能(或呼吸作用散失的热量)　营养级越高，可利用能量越少(或营养级高的物种，往往体型较大) (2)Ⅱ同化固定的能量 Ⅱ用于生长、发育和繁殖的能量　b/y×100%　(3)单向流动，逐级递减　(4)‎25A/(1＋4X)‎ 解析　(1)m1表示流入该生态系统的能量，这部分能量是太阳能或同化固定的能量，m2表示从该生态系统散失的能量，即热能或呼吸作用散失的热量。由于能量在传递过程中是逐级递减的，则营养级越高的生物，可利用能量越少，所以个体数量也越少。‎ ‎(2)若A表示图甲营养级Ⅱ所摄入的全部能量，则B表示Ⅱ同化固定的能量，C表示Ⅱ用于生长、发育和繁殖的能量。若图甲中营养级Ⅰ所固定的太阳能总量为y，而图乙中营养级Ⅱ同化固定的总能量为b，因此营养级Ⅰ、Ⅱ间的能量传递效率是b/y×100%。‎ ‎(3)生态系统能量流动的主要特点是单向流动，逐级递减。‎ ‎(4)假设至少需要消耗甲的能量为a，则甲中直接提供给丙的能量为a×X×20%，由甲经过乙传递给丙的能量为a×(1－X)×20%×20%，根据题干中的条件可知：a×X×20%＋a×(1－X)×20%×20%＝A，因此a＝‎25A/(1＋4X)。‎