第3章

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1基礎(chǔ)落實(shí)·必備知識全過關(guān)2重難探究·能力素養(yǎng)全提升學(xué)習(xí)目標(biāo)1.

通過能量流動模型的構(gòu)建，分析能量流動的過程、特點(diǎn)和規(guī)律，形成結(jié)構(gòu)與功能觀。2.

通過模型、圖表理解能量是維持生態(tài)系統(tǒng)的動力，根據(jù)能量傳遞的特點(diǎn)，提高能量在生態(tài)系統(tǒng)和農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)上的利用率，培養(yǎng)運(yùn)用邏輯思維分析問題的能力。01基礎(chǔ)落實(shí)·必備知識全過關(guān)知識點(diǎn)一

能量流動的概念和過程旁欄邊角

想一想1.

從能量流動的角度分析，一個人工魚塘生態(tài)系統(tǒng)中肉食性魚類與植食性魚類的總生物量相比，誰更多？為什么？提示：植食性魚類的總生物量較多。原因是小型植食性魚類能攝食餌料，肉食性魚類只攝食小型植食性魚類，所處的營養(yǎng)級較高，而能量的傳遞是逐級遞減的，因此，肉食性魚類的能量來源減少，總的生物量也較少。2.

［P54科學(xué)方法］研究能量流動為什么要以營養(yǎng)級作為一個整體？以個體或種群作為一個整體是否可行？提示：不可行。以個體為研究對象，有很大的局限性和偶然性，如個體會死亡、數(shù)據(jù)可能不準(zhǔn)確、不同個體之間的差異過大等。種群存在于復(fù)雜的食物網(wǎng)內(nèi)，可能因食物網(wǎng)的復(fù)雜性而影響結(jié)果的準(zhǔn)確性。以營養(yǎng)級為研究對象，能很好地避免以個體和種群為研究對象帶來的不足，提高結(jié)果的準(zhǔn)確性。結(jié)論語句

辨一辨（1）

流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量是照射在生產(chǎn)者上的太陽能。(

)

×（2）

流經(jīng)第二營養(yǎng)級的總能量指次級消費(fèi)者攝入體內(nèi)的能量。(

)

×（3）

兔吃草后排出的糞便中的能量是兔同化量的一部分。(

)

×

√

√

√知識點(diǎn)二

能量流動的特點(diǎn)知識點(diǎn)三

研究能量流動的實(shí)踐意義1.

幫助人們將生物在時間、空間上進(jìn)行__________,增大流入某個生態(tài)系統(tǒng)的總能量。2.

幫助人們科學(xué)地規(guī)劃和設(shè)計人工生態(tài)系統(tǒng),使能量得到________的利用。3.

幫助人們合理地調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動關(guān)系,使能量持續(xù)高效地流向?qū)θ祟恄________的部分。合理配置最有效最有益旁欄邊角

想一想1.

在農(nóng)田、果園等人工生態(tài)系統(tǒng)中,能否通過增加或延長食物鏈,提高生態(tài)系統(tǒng)的能量傳遞效率？為什么？提示：不能。能量傳遞效率體現(xiàn)了能量流動中的客觀規(guī)律，不能人為改變,但能提高能量的利用率。農(nóng)田和果園等人工生態(tài)系統(tǒng)食物鏈單一,自身穩(wěn)定性差,易受病蟲害破壞。通過研究生物之間的相互關(guān)系,增加或延長食物鏈,使之成為立體農(nóng)田和立體果園,可實(shí)現(xiàn)對能量的多級利用,提高能量的利用率。2.

［P56旁欄思考］能量在流動過程中逐級遞減，與能量守恒定律矛盾嗎？為什么？

結(jié)論語句

辨一辨（1）

生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動是單向的。(

)

√（2）

能量流動是逐級遞減的,其原因是一部分能量未被下一營養(yǎng)級利用,一部分能量以熱能的形式散失,還有一部分能量被分解者利用。(

)

√（3）

生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈中營養(yǎng)級越高的生物,其體型必然越大。(

)

×（4）

研究能量流動,可調(diào)整能量流動關(guān)系,使生產(chǎn)者固定的能量全部流向人類。(

)

×（5）

在稻田生態(tài)系統(tǒng)中,防治稻田害蟲可提高生產(chǎn)者和消費(fèi)者之間的能量傳遞效率。(

)

×（6）

生物量金字塔、數(shù)量金字塔同能量金字塔一樣都是上窄下寬的。(

)

×

×02重難探究·能力素養(yǎng)全提升主題一

能量流動的過程情境探究

分析第一營養(yǎng)級和第二營養(yǎng)級能量的去向,回答下列問題。圖1圖21.

流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的總能量指的是圖1中的哪一部分？提示：生產(chǎn)者固定的能量。2.

輸入第二營養(yǎng)級的能量是初級消費(fèi)者攝入的能量還是其同化的能量？提示：輸入第二營養(yǎng)級的能量是初級消費(fèi)者同化的能量。3.

初級消費(fèi)者糞便中的能量屬于其同化的能量嗎？提示：不屬于,初級消費(fèi)者糞便中的能量屬于其上一營養(yǎng)級生產(chǎn)者同化的能量。4.

請嘗試構(gòu)建第二營養(yǎng)級同化量的去向模型。提示：方法突破1.

能量的輸入

2.

能量的傳遞（1）傳遞途徑:食物鏈和食物網(wǎng)。（2）傳遞形式:有機(jī)物中的化學(xué)能。（3）傳遞過程3.

能量的轉(zhuǎn)化

4.

能量的散失（1）形式:熱能,熱能是能量流動的最后形式。（2）過程

視角應(yīng)用視角1

某一營養(yǎng)級的能量來源、去路分析

B

2.

科學(xué)家對生活在某生態(tài)系統(tǒng)中的一個蜘蛛種群的能量進(jìn)行定量分析，得出了能量流經(jīng)這種肉食性動物的有關(guān)數(shù)據(jù)，結(jié)果如圖所示（能量以種群的質(zhì)量表示）。下列敘述正確的是(

)

A

[解析]

被蜘蛛吃下而未被同化的能量不屬于蜘蛛同化的能量，屬于上一營養(yǎng)級同化量的一部分，①正確；在食物鏈中，生產(chǎn)者是第一營養(yǎng)級，植食性動物是第二營養(yǎng)級，蜘蛛是肉食性動物，所以蜘蛛至少位于第三營養(yǎng)級，②正確；同化的能量一部分通過呼吸代謝以熱能的形式散失，一部分用于蜘蛛的生長、發(fā)育和繁殖，③正確；能量傳遞效率指某一營養(yǎng)級生物所同化的能量占上一營養(yǎng)級生物所同化能量的比值，由于獵物同化的能量不能從圖中獲得，所以不能計算出獵物和蜘蛛間的能量傳遞效率，④正確。綜上所述，A項正確?！練w納提升】

流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的能量辨析

（1）整個生態(tài)系統(tǒng)能量的源頭是太陽能，輸入的起點(diǎn)是生產(chǎn)者固定的太陽能。

（2）流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量是生產(chǎn)者固定的太陽能，而不是照射在所有植物體上的太陽能，因?yàn)橛邢喈?dāng)一部分的太陽輻射能沒有被生產(chǎn)者捕獲和固定。

（3）流經(jīng)某些人工生態(tài)系統(tǒng)（如人工魚塘）的總能量除了生產(chǎn)者固定的太陽能外，還包括人工投喂的飼料等有機(jī)物中的能量。

（4）能量最后以熱能的形式回到非生物環(huán)境中，包括各營養(yǎng)級生物的呼吸作用和分解者的呼吸作用。視角2

能量流動模型圖分析

B

主題二

能量流動的特點(diǎn)情境探究

結(jié)合教材P56賽達(dá)伯格湖的能量流動圖解,思考并回答下列問題。1.

圖中生產(chǎn)者的能量分為四部分,而教材P55圖3-6中生產(chǎn)者的能量分為三部分,差異是哪一部分？提示：教材P56賽達(dá)伯格湖的能量流動圖解中,多出的部分為未利用的能量。

464.662.8呼吸分解者3.

賽達(dá)伯格湖的能量流動圖解中,能量在植食性動物與肉食性動物之間的傳遞效率是多少？

方法突破1.

能量流動的特點(diǎn)及其原因分析（1）單向流動的原因食物鏈中各營養(yǎng)級的順序是不可逆轉(zhuǎn)的,這是長期自然選擇的結(jié)果。（2）逐級遞減的原因①各營養(yǎng)級的生物都會因呼吸作用而消耗掉相當(dāng)大的一部分能量,并以熱能的形式散失,無法再利用。②各營養(yǎng)級的生物中總有一部分能量未被下一營養(yǎng)級的生物利用,即未利用部分。③少部分能量隨著殘枝敗葉或遺體等直接流向分解者。2.

能量傳遞效率

3.

三種金字塔的比較

生態(tài)金字塔是生態(tài)學(xué)中表示不同關(guān)系的一種形式,生態(tài)學(xué)中常以金字塔的形式表示的有能量金字塔、數(shù)量金字塔和生物量金字塔等,三者的比較如下表所示。比較項目能量金字塔數(shù)量金字塔生物量金字塔形狀比較項目能量金字塔數(shù)量金字塔生物量金字塔特點(diǎn)自然生態(tài)系統(tǒng)中一定為正金字塔形一般為正金字塔形,有時會出現(xiàn)倒金字塔形一般為正金字塔形象征含義能量沿食物鏈流動過程中具有逐級遞減的特性一般生物個體數(shù)目在食物鏈中隨營養(yǎng)級的升高而減少一般生物量（現(xiàn)存生物有機(jī)物的總干重）隨食物鏈中營養(yǎng)級的升高而減少每一級含義食物鏈中的每一營養(yǎng)級生物所同化的能量的多少每一營養(yǎng)級生物個體的數(shù)目每一營養(yǎng)級生物的有機(jī)物總干重續(xù)表比較項目能量金字塔數(shù)量金字塔生物量金字塔特殊形狀某些人工生態(tài)系統(tǒng)可呈現(xiàn)倒金字塔形如一棵樹與樹上昆蟲及鳥的數(shù)量關(guān)系:______________________在海洋生態(tài)系統(tǒng)中,生產(chǎn)者浮游植物個體小、壽命短,又會不斷被浮游動物吃掉,因而某一時間調(diào)查到的浮游植物的生物量可能會低于浮游動物的生物量續(xù)表4.

食物鏈中能量的最值計算

情境設(shè)置問題求解思路

視角應(yīng)用視角1

能量流動的特點(diǎn)

生物能量類型A25.26.718.5B3.90.83.1C214.378.5135.8D635.7分解者369.850.1319.7

√

2.

[2023山東日照期末]生態(tài)學(xué)家對銀泉進(jìn)行了生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)級和能量流動情況的調(diào)查，結(jié)果如表，其中，①~④分別表示不同的營養(yǎng)級，⑤為分解者。下列相關(guān)說法正確的是(

)

序號生物同化作用所固定的能量生物呼吸消耗的能量生物體儲存的能量①15.0412.232.81②871.27501.58369.69③0.880.540.34④140.1079.1360.97⑤211.85192.5919.26

√視角2

能量流動的示意圖分析及相關(guān)計算

CD

主題三

研究能量流動的實(shí)踐意義情境探究

某市在落實(shí)“禁燒秸稈”工作中,化“堵”為“疏”,引導(dǎo)農(nóng)民設(shè)計了如下生態(tài)系統(tǒng)模式。1.

相比直接燃燒農(nóng)作物秸稈,上述生態(tài)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了農(nóng)作物中能量的________,提高了________。這說明研究生態(tài)系統(tǒng)的能量流動,可以幫助人們________和設(shè)計人工生態(tài)系統(tǒng),使能量得到最有效的利用。提示：多級利用

能量的利用率

科學(xué)地規(guī)劃2.

有人說:“由于上述生態(tài)系統(tǒng)是人工設(shè)計的,所以其中營養(yǎng)級之間能量的傳遞效率可由人類任意控制?！蹦阏J(rèn)為這種說法對嗎?提示：不對。能量傳遞效率體現(xiàn)了能量流動中的客觀規(guī)律,不能改變,但能量利用率可以人為改變。3.

在上述生態(tài)系統(tǒng)中,人們?yōu)樘岣咿r(nóng)作物的產(chǎn)量,要經(jīng)常到田間除草、滅蟲、滅鼠。從能量流動的角度分析,這樣做的目的是什么？提示：合理調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動關(guān)系,使能量持續(xù)高效地流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠?。方法突?/p>

研究能量流動的實(shí)踐意義實(shí)踐意義措施實(shí)例幫助人們將生物在時間、空間上進(jìn)行合理配置，增大流入某個生態(tài)系統(tǒng)的總能量利用各種生物的不同特點(diǎn)，充分利用資源和空間間作套種、多層育苗等幫助人們科學(xué)地規(guī)劃和設(shè)計人工生態(tài)系統(tǒng),使能量得到最有效的利用增設(shè)食物鏈,實(shí)現(xiàn)對能量的多級利用秸稈的綜合利用延長食物鏈,使種群中不能被利用的能量流入能被人們利用的種群在蟲災(zāi)嚴(yán)重的農(nóng)田中養(yǎng)雞實(shí)踐意義措施實(shí)例幫助人們合理地調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動關(guān)系,使能量持續(xù)高效地流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠终{(diào)整不同營養(yǎng)級或相同營養(yǎng)級的不同種群之間的比例關(guān)系合理確定草場的載畜量續(xù)表視角應(yīng)用視角1

研究能量流動的實(shí)踐意義1.

[2023山東淄博期末]運(yùn)用生態(tài)學(xué)的相關(guān)原理，可以更好地服務(wù)于生產(chǎn)實(shí)踐。下列敘述不正確的是(

)

AA.防治水稻害蟲能提高生產(chǎn)者和消費(fèi)者間的能量傳遞效率B.多給作物施用有機(jī)肥能提高作物的產(chǎn)量C.秸稈經(jīng)青貯、氨化等技術(shù)處理后過腹還田，能提高農(nóng)作物秸稈的利用率D.將陽生植物和陰生植物混種可充分利用空間，提高對光能的利用率[解析]

防治水稻害蟲，其目的是調(diào)整能量流動關(guān)系，使更多的太陽能被生產(chǎn)者固定，從而使能量流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠郑皇翘岣呱a(chǎn)者和消費(fèi)者之間的能量傳遞效率，A項錯誤；多給作物施用有機(jī)肥，土壤中的分解者可將有機(jī)肥中的有機(jī)物分解為無機(jī)物，供生產(chǎn)者利用，以提高作物的產(chǎn)量，B項正確；通過青貯、氨化等技術(shù)處理農(nóng)作物秸稈，可有效改變秸稈的組織結(jié)構(gòu)，使秸稈成為易于消化、口感好的優(yōu)質(zhì)飼料，過腹還田實(shí)現(xiàn)了農(nóng)作物秸稈的再利用，提高了農(nóng)作物秸稈的利用率，C項正確；陰生植物在較弱光照強(qiáng)度下能正常生長，將陽生植物和陰生植物混種可充分利用空間，提高對光能的利用率，D項正確?！疽族e警示】

（1）可以實(shí)現(xiàn)能量的多級利用，但不能實(shí)現(xiàn)能量的循環(huán)利用。

（2）能量利用率是指流入最高營養(yǎng)級的能量（人類）占生產(chǎn)者固定總能量的比值，食物鏈越短，能量利用率越高；能量利用率不等于能量傳遞效率，可以人為提高能量的利用率，但不能提高能量的傳遞效率。視角2

實(shí)例分析2.

［多選］[2023江蘇鎮(zhèn)江崇實(shí)女子中學(xué)高二?？计谀某地通過新建沼氣池和植樹造林，構(gòu)建了新型農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)（如圖所示）。下列有關(guān)敘述不正確的是(

)

BCA.該生態(tài)系統(tǒng)中，處于第二營養(yǎng)級的生物有人和家