第五 生態(tài)系統(tǒng)及其穩(wěn)定性
第2節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)的能量流動
編寫：王艷紅 審核：高二生物組
寄語： 一個人，如果你不逼自己一把，你根本不知道自己有多優(yōu)秀。
【學習目標】
1、分析生態(tài)系統(tǒng)的能量流動的過程與特點。
2、概述研究能量流動的意義。
3、嘗試調(diào)查農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動情況。
【自主學習】
一、能量流動的概念：生態(tài)系統(tǒng)中能量的 、 、 和 的過程，稱為生態(tài)系統(tǒng)的能量流動。
二、能量流動的過程
1、能量的
生態(tài)系統(tǒng)所需的能量自于 ____。
2、能量的輸入
（1）綠色植物通過 作用將_ 能轉(zhuǎn)化為 能，使太陽能輸入到生態(tài)系統(tǒng)中。
（2）生產(chǎn)者所固定的 的總量，就是這個生態(tài)系統(tǒng)所獲得的能量。
3、能量的傳遞：生態(tài)系統(tǒng)中能量的傳遞是沿_ 渠道進行的一個營養(yǎng)級的生物所獲得的能量：
（1） 一部分通過_____ 作用釋放后，一方面用于自身的 、 和 等生命活動，一方面以_______ 形式散失；
（2） 一部分被____ 攝入；
（3） 一部分則被 分解利用。
三、能量流動的特點
1、生態(tài)系統(tǒng)中能量流動的特點是 ， 。
2、能量在相鄰的兩個營養(yǎng)級間的傳遞效率大約是 。
3、能量金字塔的含義是：在一個生態(tài)系統(tǒng)中，營養(yǎng)級越多，在
就越多。生態(tài)系統(tǒng)中，食物鏈一般不超過 個營養(yǎng)級。
四、研究能量流動的實踐意義
1、研究生態(tài)系統(tǒng)的能量流動，可以幫助人們 人工生態(tài)系統(tǒng)，使能量得到最有效的利用。
2、可以幫助人們合理的調(diào)整 ，使能量持續(xù)高效的流向 。
【典型例題】
例1、人們常用能量金字塔描述一個生態(tài)系統(tǒng)中各營養(yǎng)級所得到的能量的數(shù)值，下面的說法正確的是 （ ）
A．生態(tài)系統(tǒng)中，營養(yǎng)級越多，在能量流動過程中損失的能量越多
B．最多約有20%的能量從第一營養(yǎng)級流入次級消費者
C．生產(chǎn)者呼吸消耗的能量一般沒有流入初級消費者的能量多
D．位于金字塔頂部的消費者獲能最多
例2、大象是植食型動物，有一種蜣螂則專以象糞為食。設大象在某段時間所同化的能量為107kJ，則這部分能量中可流到蜣螂體內(nèi)的約為 （ ）
A．0kJ B．106kJ C．2×106kJ D．106～2×106kJ
例3、下圖為某生態(tài)系統(tǒng)食物網(wǎng)簡圖，若E生物種群總能量為7.1×109 kJ，B生物種群總能量為2.3×108 kJ，從理論上計算，A貯存的總能量最少為 （ �。�
A．7.1×108 kJ B．4.8×107 kJ
C．5.95×107 kJ D．2.3×107 kJ
【解析】由圖可知D為生產(chǎn)者，要使A獲得的能量最少，則必須保證三個條，即：一是能量途徑最少；二是能量傳遞效率最低（按10%算）；三是食物鏈要最長。故從理論上講，與A貯存的總能量最少相關的食物鏈不可能是D→A，也不可能是D→A、D→E→C→A同時存在，只能是D→E→C→A。為此，E的能量在傳遞給A的途徑中，只有確保：①E在傳遞給B時用去的能量最多；②E的總能量減去傳遞給B的后再傳給C時效率最低；③C在傳遞給A時效率最低，結(jié)果才能使A獲得的能量最少。所以據(jù)此計算得A貯存的總能量最少為：
（7.1×109 －2.3×108÷10%）×10%×10%＝4.8×107 kJ
例4、在下圖的食物網(wǎng)中，生態(tài)系統(tǒng)能量流動傳遞效率為10%～20%，請據(jù)圖回答下列問題：
（1）在這個食物網(wǎng)中，可以稱為初級消費者的生物種群有 。
（2）若鳥增加的能量積累為A，需要生產(chǎn)者提供的能量應不少于 A。
（3）在鳥的食物構成中，若動物性食物與植物性食物各占50%，則需要生產(chǎn)者提供的能量應大約在 A至 A之間。
【答案】（1）蟲、鳥 �。�2）5 �。�3）15 55
【反饋矯正】
1．在浮游植物小魚海豹虎鯨這條食物鏈中，若虎鯨增加1kg體重，至少消耗浮游植物的量為 （ ）
A．1kg B．10kg C．125kg D．1000kg
2．下列除哪項外，均為對生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)能量流動特征的描述 （ ）
A．食物鏈和食物網(wǎng)是能量流動的渠道
B．食物鏈中初級消費者越多，次級消費者獲得的能量越多
C．單向流動，逐級遞減 D．食物鏈越短，可供養(yǎng)的消費者越多
3、在能量金字塔中，如果生產(chǎn)者在光合作用過程中產(chǎn)生240mol的氧氣，其全部用于初級消費者分解血糖，則其釋放并貯存在ATP中的能量最多有（ ）可被三級消費者捕獲？
A．1.008×103 kJ B．5.016×103 kJ
C．1.858×103 kJ D．2.008×103 kJ
4．如圖食物網(wǎng)中，假如貓頭鷹的食物有2/5自兔，2/5自鼠，1/5自蛇，那么，貓頭鷹若要增加20g體重，最少需要消耗的植物為 （ ）
A．80g B．900g C．800g D．600g
5．在生態(tài)系統(tǒng)中有關食物鏈與能量流動的敘述，不正確的是 （ ）
A．能量沿食物鏈流動是單方向的 Ｂ．初級消費者越多，次級消費者獲得的能量越少
Ｃ．食物鏈越長，最高營養(yǎng)級獲得的能量越少
D．生物種類越多，生態(tài)系統(tǒng)中的食物鏈越多
6．在生態(tài)系統(tǒng)的能量金字塔中，貯存能量最多的成分是 （ ）
A．生產(chǎn)者 B．初級消費者 C．次級消費者 D．分解者
7．肉類和雞蛋的價格比糧食和蔬菜高，從生態(tài)學的觀點看，這是由于 （ ）
A．動物飼養(yǎng)麻煩，花時間多，投資大 B．動物性食品營養(yǎng)價值高
C．食物鏈延長，能量流失多，動物性食品成本高 D．植物栽培比較容易
8．某池塘生態(tài)系統(tǒng)全部生產(chǎn)者所固定的太陽能總值為a，全部消費者所利用的能量總值b，全部分解者所利用的能量總值為c。那么a、b、c三者之間的關系為 （ ）
A．a(chǎn)b，bc B．a(chǎn)bc C．a(chǎn)bc D．a(chǎn)bc
9．生態(tài)系統(tǒng)的能量流動分析通常以哪個水平為前提 （ ）
Ａ．生物個體水平 B．種群水平 C．食物鏈（網(wǎng)）水平 D．營養(yǎng)級水平
10．“一不容二虎”這一諺語，用生態(tài)學的觀點可以理解為 （ ）
A．虎所需要的生活空間大 B．身體強壯的虎以身體弱小的虎為食
C．虎性情孤獨，不群居 D．營養(yǎng)級越高的生物，能得到的能量越少，個體數(shù)量也越少
11．某草原上長期生活著野兔、狐和狼，形成一個相對平衡的生態(tài)系統(tǒng)。經(jīng)測定，其中各種生物所含能量如下，請回答：（能量單位：千焦/米2•年）
生物種類草兔狐狼
所含能量9．51091．51090．21090．13109
（1）流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的能量的最終是________，它由草的______作用所固定，到第_____營養(yǎng)級能量最少。
（2）設流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的總能量為X（千焦/米2•年），那么X的數(shù)值為_________。
A． X=9．5109 B． X>9．5109
C． X<9．5109 D． X≤9．5109
（3）該生態(tài)系統(tǒng)的食物網(wǎng)是_______________________。
參考答案
【自主學習】
一、輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化、散失
二、1、太陽能2、（1）光合 太陽 化學（2）太陽能
3、食物鏈和食物網(wǎng)（1）呼吸 生長 發(fā)育 繁殖 熱能（2）初級消費者（3）分解者
三、1、單向的 逐漸遞減 2、10%～20% 3、能量流動過程中消耗的能量 4～5
四、1、設計
2、生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動關系 人類最有益的部分
【反饋矯正】
1、C2、A3、C4、B5、B6、A
7、C8、C9、D10、D
11、 狼
（1）太陽能 光合 四 （2）B （3） 草 兔
狐
參考答案
【自主學習】
一、輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化、散失
二、1、太陽能2、（1）光合 太陽 化學（2）太陽能
3、食物鏈和食物網(wǎng)（1）呼吸 生長 發(fā)育 繁殖 熱能（2）初級消費者（3）分解者
三、1、單向的 逐漸遞減 2、10%～20% 3、能量流動過程中消耗的能量 4～5
四、1、設計
2、生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動關系 人類最有益的部分
【反饋矯正】
1、C2、A3、C4、B5、B6、A
7、C8、C9、D10、D
11、 狼
（1）太陽能 光合 四 （2）B （3） 草 兔
狐
書后參考答案：
四、答案和提示
(一)問題探討
提示：應該先吃雞，再吃玉米(即選擇1)。若選擇2，則增加了食物鏈的長度，能量逐級遞
減，最后人獲得的能量較少。
(二)思考與討論1
1．提示：遵循能量守恒定律。能量在生態(tài)系統(tǒng)中流動、轉(zhuǎn)化后，一部分儲存在生態(tài)系統(tǒng)(生
物體有機物)中，而另一部分被利用、散發(fā)至無機環(huán)境中，兩者之和與流人生態(tài)系統(tǒng)的能量相等。 2．提示：不能，能量流動是單向的。
(三)資料分析
1和2
3．提示：流入某一營養(yǎng)級的能量主要有以下去向：一部分通過該營養(yǎng)級的呼吸作用散失了；一部分作為排出物、遺體或殘枝敗葉不能進入下一營養(yǎng)級，而為分解者所利用；還有一部分未能進人(未被捕食)下一營養(yǎng)級。所以，流入某一營養(yǎng)級的能量不可能百分之百地流到下一營養(yǎng)級。
4．提示：生態(tài)系統(tǒng)中能量流動是單向的；能量在流動過程中逐級遞減。
(四)思考與討論2
提示：“�；~塘”的設計理念是從人類所需出發(fā)，通過能量多級利用，充分利用流經(jīng)各營養(yǎng)級的能量，提高生產(chǎn)效益。
(五)調(diào)查
參考調(diào)查點：稻田生態(tài)系統(tǒng)
組成成分：(1)非生物的物質(zhì)和能量；(2)生產(chǎn)者：水稻、雜草、浮游植物等；(3)消費者：田螺、泥鰍、黃鱔、魚、青蛙、浮游動物、昆蟲、鳥類等；(3)分解者：多種微生物。
問題提示：
1．生產(chǎn)者主體是水稻，其他生產(chǎn)者有雜草、浮游植物等。農(nóng)民主要通過噴灑除草劑，或人工除草的方式抑制雜草的生長。
2．初級消費者有：田螺、浮游動物、植食性昆蟲、植食性魚、鳥類等。一般而言，植食性昆蟲和鳥類等往往對水稻生長構成危害，田螺、植食性魚數(shù)量較多時也會對水稻生長構成危害。農(nóng)民采取噴灑農(nóng)藥、豎稻草人等措施防止或減少這些動物的危害。
3．次級消費者有：泥鰍、黃鱔、肉食性魚、青蛙等。一般而言，這些消費者對水稻生長利大于害。農(nóng)民通過禁捕，或適量放養(yǎng)等措施，實現(xiàn)生態(tài)農(nóng)業(yè)的目標。
5．農(nóng)民對秸稈的傳統(tǒng)處理方式有焚燒或填埋等；現(xiàn)代農(nóng)業(yè)提出了綜合利用思想，例如，秸稈可作為多種工業(yè)原，還可以用生產(chǎn)沼氣，以充分利用其中的能量。
6．主要通過合理密植的方法提高作物的光能利用效率。
7．通過稻田養(yǎng)魚等措施，實現(xiàn)立體化生態(tài)農(nóng)業(yè)；通過建造沼氣池，實現(xiàn)能量的多級利用。
(六)技能訓練：分析和處理數(shù)據(jù)
提示：
這些玉米的含碳量折合成葡萄糖是6 687.5 kg，計算公式是(12+18)／12×2 675，這些葡萄糖儲存的能量是1.07×108kJ(計算公式是EG = G×1.6×104)；
這些玉米呼吸作用消耗的能量是3.272×107kJ(計算公式為△E呼 = △G×1.6×104)；
這些玉米在整個生長季節(jié)所固定的太陽能總量是1.397 2×108kJ(計算公式為E固 =EG+△E呼)，
呼吸作用消耗的能量占所固定太陽能的比例是23.4％；
這塊玉米田的太陽能利用效率是1.64％(計算公式為η= 1.3972×108／8.5×109)。
利用情況如圖5—5所示：
(七)旁欄思考題
一般情況下，也是金字塔形。但是有時候會出現(xiàn)倒置的塔形。例如，在海洋生態(tài)系統(tǒng)中，由于生產(chǎn)者(浮游植物)的個體小，壽命短，又會不斷地被浮游動物吃掉，所以某一時刻調(diào)查到的浮游植物的量可能低于浮游動物的量。當然，總的看，一年中流過浮游植物的總能量還是比流過浮游動物的要多。與此同理，成千上萬只昆蟲生活在一株大樹上，該數(shù)量金字塔的塔形也會發(fā)生倒置。
(八)練習
基礎題
1．A。
2．D。
3．B。
拓展題
1．(1)
(2)圖b所示生態(tài)系統(tǒng)中流向分解者的能量，還有一部分可以以生活能或食物中化學能的形式被人類再度利用，因此，該生態(tài)系統(tǒng)實現(xiàn)了能量的多級、充分利用，提高了能量的利用率。
2．提示：不能。在一個封閉的系統(tǒng)中，物質(zhì)總是由有序朝著無序的方向(熵增加)發(fā)展。硅藻能利用獲取的營養(yǎng)通過自身的新陳代謝作用釋放能量，依靠能量完成物質(zhì)由無序向有序的轉(zhuǎn)化，維持其生命活動。
本文來自：逍遙右腦記憶 http://www.yy-art.cn/gaoer/40673.html
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