1、教 材 面 面 观一、能量流动的概念指生态系统中能量的_、传递、_和散失的过程。二、能量流动的过程1输入：生产者通过_把太阳能转化为化学能，固定在有机物中。2能量去向(以能量在第一营养级的变化为例)：(1)在生产者的呼吸作用中以_的形式散失。(2)用于生产者的生长、发育和繁殖等生命活动，储存在植物体的有机物中。(3)随着残枝败叶等被_分解而释放出来。(4)被初级消费者摄食，流入_营养级。3过程图解：思考 1 生态系统为何要不断从系统外得到能量补充？思考 2 能量的最终来源是什么？三、能量流动的特点1生态系统中能量流动是_的原因：能量流动只能沿_由低营养级流向高营养级，不可逆转，也不能循环流动。
2、2能量在流动过程中_(1)原因：输入到某一个_的能量中，只有_的能量能够流到下一个营养级。(2)能量金字塔：将单位时间内各个_所得到的_数值，由低到高绘制成的金字塔图形。(3)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。生态系统中的能量流动一般不超过_个营养级。四、研究能量流动的实践意义1帮助人们科学规划、设计人工生态系统、使能量得到_的利用。2帮助人们合理地调整生态系统中的能量流动关系，使能量持续高效地流向对人类_的部分。答案：一、1.输入 转化二、1.光合作用 2.(1)热能(3)分解者(4)下一思考 1 生态系统中各个营养级都会有部分能量以热能的形式散失到大气中，不能
3、被任何生命活动所利用，能量在流动中越来越少。思考 2 太阳能三、1.单向 食物链 2.逐级递减(1)营养级 10%20%(2)营养级 能量(3)45四、1.最有效 2.最有益考 点 串 串 讲考点一 能量流动的特点1.能量流动的特点(1)生态系统中能量的源头是太阳能，生态系统的能量流动是从绿色植物通过光合作用固定太阳能开始的。(2)能量流动的途径是食物链和食物网。能量的变化情况是：太阳光能生物体中的化学能热能。因此热能是能量流动的最终归宿。能量以有机物为载体，以有机物中的化学能形式沿食物链流动。(3)流入生态系统的总能量是指全部生产者所固定下来的太阳能的总量。(4)流入各级消费者的总能量是指各
4、级消耗者在进行同化作用时所同化的物质中含有的能量总量。(5)能量流动是单向的原因：食物链各营养级的顺序是不可逆转的，这是长期自然选择的结果。(6)能量的流动中逐渐递减的原因是：第一，各营养级的生物都会因细胞呼吸消耗相当大的一部分能量；第二，各营养级总有一部分生物未被下一营养级的生物所利用。(7)能量的传递效率为 10%20%的含义是指：“输入到一个营养级的能量中大约只有 10%20%流动到下一个营养级”。这里“输入到一个营养级的能量”应是指流入这个营养级的总能量，“流动到下一个营养级”应是指下一个营养级的总能量。2能量流动分析(1)能量流动的图解：(2)能量流动的分析方法定量不定时分析：流入某
5、一营养级的一定量的能量是足够长的时间内的去路可有三条：a.自身呼吸消耗；b.流入下一营养级；c.被分解者分解利用。但这一定量的能量不管如何传递，最终都以热能形式从生物群落中散失，生产者源源不断地固定太阳能，才能保证生态统能量流动的正常进行。定量定时分析：流入某一营养级的一定量的能量在一定时间内的去路可有四条：a.自身呼吸消耗；b.流入下一营养级；c.被分解者利用；d.未被自身呼吸消耗，也未被后一营养级和分解者利用，即“未利用”。如果是以年为单位研究，第 d 部分的能量将保留给下一年。3能量流动模型生态金字塔能量金字塔、数量金字塔、生物量金字塔三者都是用来说明食物链中能量流动情况的，三者统称为生
6、态金字塔。其原理是美国生态学家林德曼提出的“十分之一定律”：输入到一个营养级的能量大约有 10%20%流动到下一营养级，该定律说明能量在沿着食物链流动时，是逐级递减的。不同的生态金字塔能形象地说明营养级与能量、生物量、数量之间的关系，是能量研究生态系统的直观体现。类型项目 能量金字塔数量金字塔生物量金字塔形状 特点正金字塔一般为正金字塔形，有时会出现倒金字塔形，如树上昆虫与鸟的数量关系正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 而逐级递减生 物 量(现 存生物有机物的总 质 量)沿 食物链流动逐级递减每一阶含义食物链
7、中每一营养级生物所含能量的多少每 一 营 养 级 生物个体的数目每营养级生物的总生物量特别提示(1)因能量传递效率 1020%，传到第五营养级时，能量已经很少了，再往下传递不足以维持一个营养级，所以一条食物链中营养级一般不超过 5 个。(2)食物网中，能量传递效率是指某营养级流向各食物链下一营养级的总能量占该营养级的比例。如是指流向 B、C 的总能量占 A 的 1020%。(3)根据能量流动的递减性原则，在建立与人类相关的食物链时，应尽量缩短食物链。即时应用美国的生态学家 H.T.Odum 对佛罗里达州的银泉进行了生态系统营养级和能量流动情况的调查，如表是调查结果。表中的、分别表示不同的营养级
8、，为分解者。GP 表示生物同化作用所固定的能量，R 表示生物呼吸消耗的能量，NP 表示生物体贮存着的能量(NPGPR)，下列叙述中正确的是()GPNPR15.912.8113.23 871.27369.69501.580.880.340.54 141.2062.0779.13 211.8519.26192.59 A.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B能量的初级消费者与次级消费者之间的传递效率约为 5.5%C生态系统能量流动的渠道可能是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：A解析：由于系统总呼吸量(13.23501.580.5479
9、.13192.59 787.07)小 于 系 统 能 量 输 入(光 合 作 用 固 定 总 能 量871.27)，故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。考点二 能量流动的计算此类计算题可分为如下四种情况：1在一条食物链中，若某一营养级的总能量是 n，则最多传到下一营养级的能量为 n20%(0.2n)，传到下一营养级的能量最少为n10%(0.1n)；2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，需要前一营养级的能量最多为：n10%10n；3在多条食物链构成的食物网中，求能量的传递情况。解题思路是：首先分清由几条食物链组成，以及各
10、有几个营养级组成，处于同一营养级的生物有几种。再依据能量来源和传递效率，进行相关的计算。4在食物网中，没有表明能量传递效率，求能量最少消耗时，就要选择最短的食物链和最大的传递效率(20%)；要求最多消耗时，就要选择最长的食物链和最小的传递效率(10%)。即时应用1.如果一个人在代谢过程中的增重的 1/2 来自植物，1/4 来自牛肉和牛奶，1/4 来自小型肉食动物，并且能量在各营养级之间的传递效率约为 10%，现共有植物 G 克，如果不计入呼吸作用所消耗的能量，此人体最多能增重多少克？答案：1280G 克。解析：根据题意先列出食物网图(注意小型肉食动物为次级消费者)设 G 克植物中有 x 克通过
11、“植物人”这条食物链来传递，有 y克通过“植物牛人”这条食物链来传递，有 z 克通过“植物植食动物小型肉食动物人”这条食物链来传递，再设此人体重增加 M 克，由于能量在各营养级之间的传递效率约为 10%，可列以下方程：GxyzM2 110 xM4 110 110yM4 110 110 110z解得；x5M，y25M，z250M。所以 G5M25M250M280M，M 1280G(克)，即人体重量最多增重 1280G 克。2如图表示某草原生态系统中能量流动图解，表示相关过程能量流过量。下列有关叙述正确的是()A是流入该生态系统的总能量B分解者获得的能量最少C图中/的比值代表草免的能量传递效率D和
12、分别属于草和兔同化量的一部分答案：D解析：流入该生态系统的总能量应该是草同化的总能量，代表的是兔同化的总能量，图中代表的是狐同化的总能量，则/的比值代表兔狐的能量传递效率。兔子粪便中的能量并不是兔子同化量的一部分，而是草同化量的一部分；兔子遗体残骸中的能量属于兔子同化量的一部分。实 验 关 关 顺实验类型 调整能量流动方向的方案运用生态学原理来解释、解决生物学问题是近几年高考的常见题型，其解题的突破口是能量流动、物质循环以及二者之间的关系。最常见的实例有以下几种：1调整能量流动的方向，使其流向对人类有益的部分(1)草原上放养一些牲畜：由于人类不能直接利用牧草中的能量，因此放养一些草食动物，使储
13、存在牧草中的能量经草食动物流向人类。(2)农田中除草、除虫：田间杂草与农作物之间属于竞争关系，会和农作物争夺空间和资源；作物害虫与农作物属于捕食或寄生关系。可见，田间杂草和作物害虫都将导致一部分能量流向对人类无益的部分，因此除草、除虫有助于调整能量的流向，使其流向对人类有益的部分。2能量多级利用建立生态农业，一方面可使能量多级利用，另一方面可实现物质循环。所谓能量多级利用，指的是使生态系统中的物质和能量分层次多级利用，使生产一种产品产生的有机废物，成为另一种产品的投入，使废物资源化，从而提高能量的转化效率。根据生态系统的能量流动规律，要提高能量的利用率，可以在实际生活中借鉴下面的一些措施：(1
14、)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。即时应用“猪沼茶”是华南山地丘陵地区常见的生态农业模式，由种植(茶树)、养殖(猪)、农户(人)和沼气生产(微生物)四个子系统构成。该生态农业模式()A是由茶树、猪、人和微生物组成的生态系统B实现了物质和能量在系统中的多级循环利用C使整个生产过程进入了废物资源化的良性循环D注重系统内部的自我调节作用，不需要外部投入答案：C解析：本题考查考生对生态农业、生态系统功能的掌握情况。生态系统在成分上不仅包括各种生物，还包括非生物的物质和能量；生态系统的能量流动是单向的、逐级递减的，不可循环利用；农
15、业生态系统由于有大量的物质和能量的输出，从物质循环的角度来看，是需要外界物质输入的。典 例 对 对 碰类型一 能量流动的有关分析例 1如图甲表示一个海滩湿地生态系统中部分生物食物关系。请据图回答下面的问题：(1)在该生态系统中，既是分解者又可作为消费者的生物是_。(2)请根据甲图中的生态系统，写出乙图中能量金字塔各营养级的所有生物名称：_；_；_。(3)有人研究该生态系统中食草虫个体存活数与发育期的关系，结果如丙图。从中可推知食草虫死亡率最大的时期是_。(4)沼蟹会破坏大米草根系，土壤中的磷可促进藻类生长，若在食草虫幼虫期喷洒只杀灭该虫的含磷杀虫剂，则蜘蛛数量将_。一段时间后大米草数量不增反降
16、，造成此结果的可能原因是因含磷杀虫剂的使用，导致藻类数量增加，通过食物链_会引起沼蟹数量增加，从而造成大米草死亡，同时大米草死亡导致细菌数量增加，通过甲图的_食物关系，也会引起沼蟹数量增加，从而造成大米草数量不增反降。(5)上述事实说明，人类活动会引起生态系统中生物种类减少，从而导致生态系统的自我调节能力_，_容易受到破坏。答案：(1)细菌(2)藻类、大米草 食草虫、线虫、海螺 沼蟹、蜘蛛(3)一龄幼虫(4)减少 藻类线虫沼蟹 细菌线虫沼蟹(言之有理即可)(5)下降 生态平衡(生态系统稳定性)解析：该海滩湿地生态系统中，藻类、大米草处于第一营养级，食草虫、线虫、海螺属于第二营养级，沼蟹、蜘蛛属
17、于第三营养级，细菌在该生态系统中既是分解者，又可为线虫提供食物。丙图曲线表明一龄幼虫期食草虫死亡率最高。有食物来源，进而导致沼蟹数量增加，对大米草根系的破坏加剧，使其数量下降。方法技巧：生态系统的能量流动图解及其解读(1)能量流动图解(2)相关解读：流经整个生态系统的能量为生产者所固定的太阳能总量；能量流动的方向(以箭头表示)：单向流动；箭头由粗到细：表示流入下一个营养级的能量逐级递减；方块面积越来越小：表示随营养级别的升高，储存在生物体内的能量越来越小；分解者体内的能量及细胞呼吸产生的能量以热能的形式散失到系统外，成为不能再利用的能量。类型二 能量传递效率相关计算例 2由于“赤潮”，一条 4
18、 kg 的杂食海洋鱼死亡，假如此杂食鱼的食物有 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，按能量传递效率为 20%计算，该杂食鱼从出生到死亡，共需海洋植物()A28 kgB280 kgC16 kgD160 kg答案：D解析：依题意构建食物网，如图所示，从图中可看出，杂食海洋鱼的食物来自三条食物链，分别是：植物杂食海洋鱼；植物草食鱼类杂食海洋鱼；植物草食鱼类小型肉食鱼类杂食海洋鱼。按能量传递效率为 20%计算，由得：41/220%10(kg)；由 得：41/420%20%25(kg)；由 得：41/420%20%20%125(kg)。故共消耗海洋植物的量为 1025125160(kg)。方法技巧：注意题目中是否有“最多”“最少”“至少”等特殊的字眼，从而确定是使用 10%还是使用 20%来解题。先按照各单独的食物链进行计算，然后合并。THANKS
