必修三第五章学案

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高 二 级 生物 科模块三第 五 章第 3 节 课 题 第5章 第3节 生态系统的物质循环（第2课时）
主备人 杨发群 审核人 梁碧秋 使用时间 20 10 年 11 月 22 日第 13 周星期 二
一、探究土壤微生物的分解作用
案例1 案例2
实验假设 微生物能分解落叶使之腐烂 微生物能分解淀粉
实验设计 实验组 ＿＿＿＿＿＿＿＿ A烧杯中加入30ML ＿＿＿＿
对照组 ＿＿＿＿＿＿＿＿ B烧杯中加入30ML ＿＿＿＿
自变量 土壤中是否含微生物 土壤中是否含有分解淀粉的微生物
实验现象 在相同时间内＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 AA1不变蓝A2产生砖红色沉淀BB1变蓝B2不变色
结论分析 微生物对落叶有分解作用 土壤浸出液中的微生物能分解淀粉
二．巩固练习
气候变化与生态系统的碳循环密切相关。下表为A、B两个不同时期陆地生态系统与大气环境的碳交换情况。
（1）生态系统碳的吸收主要是通过____________作用实现的，碳的释放主要是通过___________作用实现的。
（2）表中_______时期的生态系统处于稳定状态，原因是________________________。
（3）由于过度的人工碳排放，破坏了生态系统的________,导致大气中_____增加并引起全球气候变化。
（4）人们正在积极开发新能源以减少碳排放。如“叶绿素太阳能电池”是模仿类囊体吸收光能的特征而制造的，类囊体吸收光能的过程发生在光合作用的_____阶段；又如经改造的蓝藻能在细胞内将光合作用产生的_____直接发酵转化为燃料乙醇。
三、课后阅读资料：
温室效应
温室效应主要是由于现代化工业社会过多燃烧煤炭、石油和天然气，这些燃料燃烧后放出大量的二氧化碳气体进入大气造成的。 二氧化碳气体具有吸热和隔热的功能。它在大气中增多的结果是形成一种无形的玻璃罩，使太阳辐射到地球上的热量无法向外层空间发散，其结果是地球表面变热起来。因此，二氧化碳也被称为温室气体。人类活动和大自然还排放其他温室气体，它们是氯氟烃、甲烷、低空臭氧和氮氧化物气体等。
温室效应有什么危害
1．地球上的病虫害增加；2．海平面上升；3．气候反常，海洋风暴增多；4．土地干旱，沙漠化面积增大。
怎样减少温室效应
为减少大气中过多的二氧化碳，一方面需要人们尽量节约用电（因为发电烧煤），少开汽车；地球上可以吸收大量二氧化碳的是海洋中的浮游生物和陆地上的森林，尤其是热带雨林。所以，另一方面我们要保护好森林和海洋，比如不乱砍滥伐森林，不让海洋受到污染以保护浮游生物的生存。我们还可以通过植树造林，减少使用一次性方便木筷，节约纸张（造纸用木材），不践踏草坪等行动来保护绿色植物，使它们多吸收二氧化碳来帮助减缓温室效应。
新能源的开发与利用
太阳能 太阳能利用的形式很多，例如太阳能集热为建筑供暖、供热水，用太阳能电池驱动交通工具和其它动力装置，等等，这些都属于太阳能小型、分散的利用形式。太阳能大型、集中和利用形式，则是太空发电。在距地面三万多公里高空的同步卫星上，太阳能电池每天24小时均可发电，而且效率高达地面的10倍。太空电能可以通知过对人体无害的微波向地面输送。
风能 风能利用技术的不断革新，使这种丰富的无污染能源正重放异彩。据估计，二三十年内，风力发电量将要占欧共体电占全国总电力的30%左右。
地热能 目前世界上已有近二百座地热发电站投入了运行，装机容量数百万千瓦。研究表明，地热能的蕴藏量相当于地球煤炭储量热能的1.7亿倍，可供人类消耗几百亿年，真可谓取之不尽、用之不竭，今后将优先利用开发。
波浪能 主要的开发形式是海洋潮汐发电。80年代中期挪威成功地建成一座小型潮汐发电站，让涨潮的海小冲进有一定高度的贮水池，池水下溢即可发电。已经在设计的单座潮汐电站，其它发电量可供一个30万人口的城市使用。
氢能 氢是宇宙中含量最丰富的元素之一，就可经提取出无穷无尽的氢。氢运输方便，用作燃料不会污染环境，重量又轻，优点很多。前苏联试用氢为"图-155"型飞机的燃料已经初步得成功，各国正积极试验用氢作为汽车的燃料。氢无疑也是人类未来要优先利用的能源之一。
摘自《科普伴你行》
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高 二 级 生物 科模块三第 五 章第 5 节 课 题 第5章 第5节 生态系统的稳定性
主备人 黎金兰 审核人 梁碧秋 使用时间 20 10 年 12 月 16 日第 16 周星期 四
一、学习目标
1阐明生态系统的自我调节能力。 （重点）
2举例说明抵抗力稳定性和恢复力稳定性。（重点）
3阐述提高生态系统稳定性的措施。
4认同生态系统稳定性的重要性，关注人类活动对生态系统稳定性的影响。
5设计并制作生态缸，观察其稳定性。
二、学习过程
问题探讨： 见课本P109
为什么森林、草原和苔原这些生态系统在受到干扰后，仍能保持相对稳定呢？
（一）生态系统稳定性的概念
1、概念：生态系统具有的 自身结构和功能 的能力，叫做生态系统的稳定性。
特别提醒：生态系统的稳定性指的是生态系统的一种能力，而不是一种状态。
2、原因：生态系统具有 能力。
（二）生态系统的自我调节能力
1、实例：①河流：河流受到轻度污染时，可通过 、 和
很快消除污染，河流中生物种类与数量 受到严重影响。
②森林：当害虫数量增加时，食虫鸟由于食物丰富， ，这样害虫种群数量就会受到抑制。
请对比兔子与草的关系模型构建害虫与食虫鸟的关系模型
2、基础：自我调节有正反馈和负反馈调节。其中， 在生态系统中普遍存在，
它是生态系统自我调节能力的 。
3、调节限度：生态系统的自我调节能力是 。当 超过一
定限度时，生态系统的自我调节能力会 ，生态系统也就难以恢复了。
特别提醒：负反馈调节不仅存在于生物群落内部，还存在于生物群落与无机环境之间。
【课堂练习】
1、下列实例中，不属于“生态系统具有自我调节能力的实例”的是 （ ）
A矿质元素被绿色植物吸收，植物落叶腐烂后又还给土壤
B轻度污染的水体经过生物的吸收分解、物理沉降、化学分解而得到净化
C由于大火而烧毁的森林通过繁殖作用得到恢复更新
D过度开垦草原、毁林造田使气候失调，土地沙漠化
2、下图是草原生态系统中兔子种群数量与植物种群数量之间的反馈示意图，请据图回答问题
兔数量增加
兔数量下降
兔食物增加 兔饥锇死亡 兔吃少量植物 兔吃大量植物
植物减少
植物增加
⑴兔子种群和植物种群数量的这种调节属于 调节，它是生态系统的 能力的基础。
⑵这种调节对生态系统有何意义？
3、图A为某草原生态系统中的反馈调节示意图，图B为某湖泊生态系统中发生的某种调节活动，下列分析不正确的是
A.一个完整的生态系统，除了图A中所示的成分外，还应该包括分解者以及非生物的物质和能量
B.甲、乙、丙三者之间的食物联系是乙→甲→丙
C.图B所示调节导致的最终结果是维持该生态系统原有的稳态
D.图A是负反馈调节，图B是正反馈调节
（三）抵抗力稳定性和恢复力稳定性
生态系统的稳定性包括两个方面：一方面是 。另一方面是 。
1、抵抗力稳定性
（1）概念：生态系统抵抗外界干扰并使自身结构功能__________________的能力。
（2）核心是：____________________
（3）影响因素：由它的_____________和________________所决定的。一般来说，_____________________________________________________，抵抗力稳定性就越高。
2、恢复力稳定性
（1）概念：生态系统受到外界干扰使自身结构功能破坏后__________________的能力。
（2）核心：_____________________
（3）影响因素：一般来说，生态系统在受到不同的干扰（破坏）后，其恢复速度和恢复时间是 。即生态系统的恢复力稳定性与生态系统的特征、外界干扰强度、环境条件等有很大关系。
3、抵抗力稳定性和恢复力稳定性的关系
〖例1〗比较下面两种生态系统两个方面的稳定性（注：当同时遭到同样强度的破坏）
森林生态系统： 抵抗力稳定性 ；恢复力稳定性 。
草原生态系统：抵抗力稳定性 ；恢复力稳定性 。
总结：一般来说，抵抗力稳定性和恢复力稳定性呈相反关系，具有高抵抗力稳定性的生态系统，其恢复力的稳定性是低的，反之亦然。
〖例2〗 比较两种生态系统两个方面的稳定性（注：当同时遭到同样强度的破坏）
苔原生态系统： 抵抗力稳定性 ；恢复力稳定性 。
热带雨林：抵抗力稳定性 ；恢复力稳定性 。
要注意对一个生态系统的两个方面进行说明，必须强调它们所处的环境条件，环境条件好，恢复力稳定性较高。
【课堂练习】
1、下列事例中，属于恢复力稳定性的是 （ ）
A由于滥砍乱伐，长江流域森林面积急剧减少，引发了百年不遇的洪涝灾害
B当天气干旱时，草原生态系统中的动植物种类和数量一般不会有太大变化
C乡村一个池塘，每天都有人到池塘边洗东西，可每天早晨池水依然清澈如故
D一个相对封闭的生态系统中闯入某种大型肉食动物后，生态系统的各种成分相互作用直到恢复原来的状态
2、下图是关于生态系统的稳定性与营养结构复杂程度的关系图，其中正确的是（ ）
（四）提高生态系统的稳定性
一方面要控制对 的程度，对生态系统的利用要适度，不应超过 ；
另一方面，对人类利用强度较大的生态系统，应实施相应的 投入，保证生态系统
的协调。
（五）设计并制作生态缸，观察其稳定性
1、目的要求：探究生态系统保持相对稳定的条件。
2、设计要求及分析
设计要求 目的
生态缸必须是（ ）的 防止外界生物或非生物因素的干扰
生态缸中投放的几种生物必须具有很强的生活力，成分齐全（ ） 生态缸中能够进行物质循环和能量流动，在一定时期内保持稳定
生态缸的材料必须（ ） 为光合作用提供（ ）；保持生态缸内温度；便于观察
生态缸宜小不宜大，缸中的水量应占其容积的4/5，要留出一定空间 便于操作；缸内储备一定量的空气
生态缸的采光用较强的散射光 防止水温过高导致水生植物死亡
【课后练习】
1、关于生态系统稳定性的叙述，错误的是（ ）
A.是指生态系统保持或恢复自身结构和功能相对稳定性的能力
B.包括抵抗力稳定性和恢复力稳定性
C.抵抗力稳定性强，恢复力稳定性强
D.恢复力稳定性强,自我调节能力弱
2、热带雨林被破坏与草原生态系统被破坏比较，前者恢复起来（ ）
A更容易 B更难 C均容易 D均难
3、在1个处于平衡状态的封闭生态系统内，要使其中的动物能长时间存活，必须提供（ ）
A．02 B．H20 C．足够的有机物 D．太阳能
4、一段河流遭轻度污染后，通过自身的物理沉降、化学分解和微生物分解等作用而使物种的数量和群落的结构保持在污染前的状态。这一事实说明生态系统具有
A、恢复力稳定性和抵抗力稳定性 B、恢复力稳定性或抵抗力稳定性
C、抵抗力稳定性 D、恢复力稳定性
5、下列哪种措施能提高生态系统的稳定性　（ ）
A．减少寄生生物和捕食者的数量 B．平衡生产者和消费者的数量
C．增加物种的数目 D．对生态演替进行限制
6、（双选）下列叙述不正确的是（ ）
A、生态系统之所以具有抵抗力稳定性，是因为生态系统内部具有一定的自我调节能力
B、生态系统的营养结构越复杂，抵抗力稳定性越低
C、生态系统的成分越单纯，自我调节能力就越大
D、生态系统的稳定性包括抵抗力稳定性和恢复力稳定性
7、下图曲线Ⅰ代表抵抗力稳定性，曲线Ⅱ代表恢复力稳定性。一片被毁森林在恢复过程中，稳定性的变化是（ ）
8、某池塘中，早期藻类大量繁殖，食藻浮游动物水蚤大量繁殖，藻类减少，接着又引起水蚤减少。后期排入污水，引起部分水蚤死亡，加重了污染，导致更多水蚤死亡。关于上述过程的叙述，正确的是（　）
A.早期不属于负反馈，后期属于负反馈
B.早期属于负反馈，后期不属于负反馈
C.早期、后期均属于负反馈
D.早期、后期均不属于负反馈
9、 很多同学都曾尝试设计制作小生态瓶，但有相当一部分同学的设计并不成功。下面罗列了设计生态瓶应遵循的原理，其中不合理的是 （ ）
A．瓶内各种生物之间应有营养上的联系 B．瓶内各种生物的数量搭配应合理
C．应定时向瓶内通气，保证生物的有氧呼吸 D．瓶内生态系统应获得充足的能量供应
10、生态系统的营养结构越复杂，其自动调节能力就越大的原因不包括 （ ）
A．处于同一营养级的生物种类繁多
B．能量可通过其他食物链传递到顶级
C．某一营养级一些生物消失，可由该营养级的其他生物代替
D．能量流经各营养级时是逐级递减的
11、 一个生态系统遭到严重破坏的主要标志是 （ ）
A．分解者大量减少 B．生产者大量减少 C．动物大量减少 D．食物网简化
12、下列曲线表示四个不同的自然生态系统在受到同等程度的外来干扰后，初级消费者数量的变化情况，其中抵抗力稳定性最高的生态系统是 （ ）
13、分析下图，下列判断错误的是（A曲线表示生物总数量；B曲线表示固定的太阳能）
A．第90年该生态系统处于相对稳定状态
B．B曲线下降的主要原因是植食性动物数量增加
C．20年前后该生态系统的主要成分都是生产者
D．10～20年该生态系统抵抗力稳定性较高
14、一森林生态系统中有甲、乙两种昆虫，原来这两种昆虫密度长期在一定范围中波动，保持动态平衡。后来在时间T点，对森林施放了一种邻近林区曾多次使用的化学杀虫剂，这一生态系统就发生了变化，如图所示：
（1）甲昆虫是_______食性昆虫，乙昆虫是_______食性昆虫，甲、乙两种昆虫之间为________关系。施放化学杀虫剂后，甲昆虫密度上升的原因是________，乙昆虫密度下降的原因是_______。
（2）施药前，该生态系统保持________的状态，这体现了生态系统具有_________稳定性；施药后生态系统受到破坏，说明生态系统的__________能力具有一定的限度。
（3）预测施药相当长的一段时间后，该生态系统中的两种昆虫密度和森林光合作用产物量会发生怎样的变化？这说明生态系统具有何种稳定性？
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高 二 级 生物 科模块三第 五 章第 1 节 课 题 第5章 第1节 生态系统的结构
主备人 杨发群 审核人 梁碧秋 使用时间 20 10 年 月 日第 周星期
一、学习目标
1．举例说明什么是生态系统。
2．讨论某一生态系统的结构。
3．说明生态系统的成分及相应作用。
4．举例说明食物链和食物网。
二、预习导学
1、生态系统的范围
（1）概念：由 与它的 相互作用而形成的统一整体。
（2）地球上最大的生态系统是 。
2、生态系统的结构
（1）生态系统的组成成分包括： ， ， ，
。
（2）食物链是指生态系统中各种生物因 关系形成的一种联系。
（3）食物网是指 复杂营养结构。
（4）食物链和食物网构成生态系统的 ，是生态系统保持 的重要条件，是生态系统的 和 的渠道。
三、学习过程
（一）生态系统的范围
1、生态系统的定义：
由__________与_____________相互作用而形成的统一的整体，叫做生态系统。一个池塘、
________________、一条河流、_________________等，都可以表示一个生态系统。最大的生态系统是_______________，它是指_____________________________________。
2、生态系统分类：一般分为自然生态系统和__ __ _生态系统：自然生态系统主要有_____生态系统，__ _ __生态系统，__ _ __生态系统，__ _ __生态系统，__ _ __生态系统等；人工生态系统主要有_ __ __生态系统，__ __ _生态系统，__ _ _ _生态系统等。
3、【巩固练习】
（1）．下列哪一生态系统占地球的71％( )
A．森林生态系统 B．海洋生态系统 C．农田生态系统 D．淡水生态系统
（2）．生物种类繁多，群落结构复杂，种群密度和群落结构稳定的生态系统的是( )
A．湖泊生态系统 B．淡水生态系统 C．草原生态系统D．森林生态系统
（3）将陆地生态系统区分为森林、草原、农田生态系统等类型的依据是（ ）
　　A．植物高低 B．地势高低C．科学家的设想 D．植被分布情况
（4）．下列不属于农田生态系统的主要特征是( )
A．人的作用非常突出 B．动植物种类少 C．群落结构单一 D．群落结构复杂
（5）．下列地点和区域，不能认为是生态系统的是（ ）。
　A．一块稻田 B．一个城市C．一个湖泊 D．一座地下宫殿
（二）、生态系统的成分
阅读课本P89，观察池塘生态系统图解，思考以下问题：
（1）、非生物物质中有没有有机物？
（2）、按照不同种类生物的营养方式和它们在生态系统中的作用，将池塘群落中各种生物进行归类？
（3）、各成分在生态系统中的具体作用是什么？
（4）尝试画出生态系统的结构模型。
2、生产者：
1） 定义：能够将________转变成_________的生物，即自养生物。
2） 包括：________（光合作用）、蓝藻、化能合成细菌（如：硝化细菌）
3） 地位：是生态系统的基石，是生态系统中最重要、最基本的成分。
3、 消费者：主要是________。
作用：加快生态系统的________。
________动物—— 一级消费者(初级消费者)
小型肉食性动物——二级消费者（次级消费者）
大型肉食性动物——三级消费者、四级消费者。
4、 分解者：
1） 定义：将_________转变为___________的生物。
2） 包括：腐食性微生物（酵母菌、蘑菇等）、腐生性动物（蚯蚓、蜣螂）
5、 生态系统各成分之间的关系
正是由于生态系统中各________之间的紧密联系，才使生态系统成为一个________，具有一定的结构和功能。
6、学习生态系统的成分要注意的问题
细菌都是分解者吗？，动物都是消费者？植物都是生产者？
一个生态系统如果只有生产者和分解者能正常运行吗？
7、【巩固练习】
（1）．生态系统的主要成分是( )
A．非生物的物质和能量 B．生产者
C．消费者 D．分解者
（2）．在草原生态系统中，大量捕杀黄羊、野兔等动物后，其生存数量首先减少的是( )
A．生产者 B．初级消费者 C．次级消费者 D．三级消费者
（3）．能够把生物体内的有机物分解成CO2并释放到无机环境中去的生物是( )
A．生产者 B．消费者 C．分解者 D．以上都是
（4）．从生态系统的结构来看，它是生产者，但从生物体的微观结构来看，它没有核膜，这种生物是( )
A．真菌 B．细菌 C．绿藻 D．蓝藻
（5）．要维护一个生态系统，必须要有( )
A．生产者和分解者 B．生产者和消费者
C．消费者和分解者 D．食草动物和食肉动物
（三）、生态系统的营养结构
1、 生态系统的营养结构是：______________
2、 ①食物链与食物网有何关系？②食物网是如何形成的？
3、 食物链：
草→兔→狐→狼
特点：1)起点：________ 2）________不进入食物链 3）箭头表示物质与能量的流向。
（4）食物链中只有________和_______两种成分（5）生产者一定是第________营养级，消费者级别和营养级别相差________。
4、 食物网：
许多食物链彼此交错形成的复杂营养结构。
特点：1）食物网中一种生物可能同时占据多个____ ____。
2）食物网中两种生物可能具有多种种间关系。
5、营养级的概念，初、次级消费者的概念及其与营养级的关系（列表比较）
食物链生物 绿色植物 植食动物 小型肉食动物 大型肉食动物
在生态系统中的成分 ________ ________消费者 ________消费者 ________消费者
营养级别 _____营养级 ________营养级 ________营养级 ________营养级
注意：食物网是生态系统保持相对稳定的重要条件，一般来说，食物网越________，生态系统抵抗外界干扰的能力就________。
6、【巩固练习】
（1）．对植物→鼠→蛇→山鹰这条食物链的叙述错误的是( )
A．植物是生产者 B．鼠是第→营养级
C．蛇是次级消费者 D．保护蛇可以抑制鼠
（2）．下列食物链正确的是( )
A．阳光→草→兔→狐 B．植物→鹿→田鼠→山鹰
C．田鼠→蛇→山鹰 D．植物→鼠→蛇→鹰
（3）．生态系统的营养结构是( )
A．非生物的物质和能量 B．食物链和食物网
C．生产者和分解者 D．各级消费者
（4）在生态系统中，当狼捕食山羊时，它是( )
A．第二营养级和初级消费者 B．第三营养级和次级消费者
C．次级消费者和第二营养级 D．初级消费者和第二营养级
（5）．某水域生态系统中，除浮游植物外，还有下述各种动物，在它们组成的食物链中属于第四营养级的生物是（ ）
　　A．鳙鱼　　B．湖鸭　　C．浮游动物　　D．秃鹰
（6）．假定在一个由草原鹿和狼组成的相对封闭的生态系统中，把狼杀绝，鹿群的数量将会（ ）
　　A．迅速上升　　B．缓慢上升 　　C．保持相对稳定　　D．上升后又下降
（7）．分析某生态系统简图，回答问题。
(1) 写出图中编号所代表的生态系统的成分：
① ② ③ ④
（2）写出捕食关系的食物链： 。
（3）从图中可以看出④的作用是 。
（8）如下图是处于平衡状态的某温带草原生态系统的食物网。
（1）在这个生态系统的食物网中，包含有 条食物链。
（2）猫头鹰占有 个营养级，分别为 营养级。狼获得能量最多的一条食物链为 。
（3）由于人们连续围猎狼和狐，结果草原植被受到破坏，其原因是 。这是人类活动中造成 的破坏，从而导致生态平衡失调。
（4）停止围猎几年后，狼和狐重新大量繁殖，生态恢复平衡。这说明生态系统具有 能力。一般地说，生态系统的成分越，营养结构越 ， 能力越强，生态平衡越容易 ，但是，外来干扰如果超过一定限度，生态平衡则会 。
答案：
一、生态系统的范围
1-5：B D D D D
二、生态系统的成分
1-5：B C C D A
三、生态系统的营养结构
1-6：B D B B D D
7．（1）生产者 初级消费者 次级消费者 分解者 （2）生产者→初级消费者→次级消费者 （3）把动植物尸体、排泄物残落物中所含的有机物分解为无机物，供绿色植物利用
8．（1）7 （2）二，第三、四，草→兔→狼 （3）兔、鼠大量繁殖，食物链 （4）一定的自动调节，繁多，复杂，自动调节，维持，遭到破坏
答案：
一、生态系统的范围
1-5：B D D D D
二、生态系统的成分
1-5：B C C D A
三、生态系统的营养结构
1-6：B D B B D D
7．（1）生产者 初级消费者 次级消费者 分解者 （2）生产者→初级消费者→次级消费者 （3）把动植物尸体、排泄物残落物中所含的有机物分解为无机物，供绿色植物利用
8．（1）7 （2）二，第三、四，草→兔→狼 （3）兔、鼠大量繁殖，食物链 （4）一定的自动调节，繁多，复杂，自动调节，维持，遭到破坏
答案：
一、生态系统的范围
1-5：B D D D D
二、生态系统的成分
1-5：B C C D A
三、生态系统的营养结构
1-6：B D B B D D
7．（1）生产者 初级消费者 次级消费者 分解者 （2）生产者→初级消费者→次级消费者 （3）把动植物尸体、排泄物残落物中所含的有机物分解为无机物，供绿色植物利用
8．（1）7 （2）二，第三、四，草→兔→狼 （3）兔、鼠大量繁殖，食物链 （4）一定的自动调节，繁多，复杂，自动调节，维持，遭到破坏
答案：
一、生态系统的范围1-5：B D D D D
二、生态系统的成分1-5：B C C D A
三、生态系统的营养结构1-6：B D B B D D
7．（1）生产者 初级消费者 次级消费者 分解者 （2）生产者→初级消费者→次级消费者 （3）把动植物尸体、排泄物残落物中所含的有机物分解为无机物，供绿色植物利用
8．（1）7 （2）二，第三、四，草→兔→狼 （3）兔、鼠大量繁殖，食物链 （4）一定的自动调节，繁多，复杂，自动调节，维持，遭到破坏
非生物成分：阳光、水、空气、无机盐等
1、生态系统成分
生物成分
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生态系统的能量流动
教学目的
1、掌握生态系统能量流动的过程和特点（D：应用）
2、研究生态系统能量流动的意义（D：应用）
教学重点生态系统能量流动的过程和特点
教学难点生态系统能量流动的特点（具有单向性及逐级递减）及其形成原因
教学用具
能量流经第二营养级示意图、生态系统的能量流动图解、赛达伯格湖的能量流动图解、
某一个湖的能量金字塔
教学方法讲授法、讨论法
课时安排1课时
教学过程
我们已经知道，生态系统具有一定的营养结构即食物链和食物网，生产者→初级消费者→次级消费者就是一条一般的食物链。在食物链中，后一营养级以前一营养级为食物，并且从前一营养级获得了物质和能量。也就是说，物质和能量是从前一营养级流动到了后一营养级。
那么，能量是怎样输入生态系统的呢？能量流动的渠道是什么？能量流动的过程又是怎样的呢？这节课开始我们就来学习生态系统的主要功能：能量流动和物质循环。
（一）生态系统能量流动的概念
生态系统中能量的输入、传递和散失的过程，称为生态系统的能量流动。
（二）生态系统能量流动的过程
　　1、生态系统能量流动的起点和来源
生态系统能量流动的起点是从生产者固定太阳能开始的。
生态系统流动的能量来自太阳能，即生态系统中能量的来源是太阳。但并不是所有的太阳能都参与生态系统中的能量流动，必须是输入到生态系统的第一营养级的能量才能开始在生态系统中流动。太阳能才能怎样输入到生态系统中呢？这依赖于生产者通过光合作用把太阳能转变成化学能。
生产者所固定的全部太阳能总量就是流经这个生态系统的总能量。
2、生态系统能量流动的渠道和能量的变化情况
能量流动是沿着食物链和食物网通过食物关系以有机物中化学能的形式而逐级流动的。能量的变化情况是：太阳光能 → 生物体中的化学能 → 热能。
3、生态系统能量流动的过程
　　输入生态系统的能量是怎样流动的呢？一个营养级的生物所同化的能量又流向什么方向呢？（课本P89，能量流经第二营养级示意图、生态系统的能量流动图解）
光 → 生产者 → 初级消费者 → ……
　　（1）流入一个营养级的能量是指被这个营养级的生物所同化的全部能量。
（2）一个营养级的生物所同化的能量一般用于四个方面。
一是被自身的生命活动消耗了，即被呼吸作用分解了（通过每个营养级的呼吸作用分解有机物而产生的能量，一部分形成ATP被生物的生命活动利用，大部分以热能的形式散失到无机环境中）；
二是每个营养级生物储存在有机体内的能量一部分被下一营养级摄食同化而流入下一营养级的生物体内；
三是死亡的遗体、残落物、排泄物中的能量被分解者分解而释放出来；
四是未被利用的能量（现存量，最终被分解者利用）。
未被利用的能量，可以理解为后一营养级不能利用的（如荒地中的草根）和后一营养级能利用而未利用的（如羊不可能将草地的草吃净）。这些未被利用的能量，或者仍然是该营养级的生存个体，保持了该营养级的生产能力，或者进入别的生态系统（如被河水冲向海洋），或者沉积在湖底成为有机质沉积物。但最终会被分解者分解释放。
简单地说，一个营养级的生物所同化的能量有四个去处：呼吸消耗、流入下一营养级、分解者分解、未被利用的能量。
一个营养级所同化的能量＝呼吸散失的能量 十 被下一营养级同化的能量 十 分解者释放的能量 十 未被利用的能量。但对于最高营养级的情况有所不同。
（三）生态系统能量流动的特点
　　生态系统中能量流动有什么特点呢？形成这些特点的原因是什么呢？相邻两个营养级之间的能量传递效率又是多少呢？（阅读课本P90，赛达伯格湖的能量流动图解）
　　1、单向流动　
单向流动是指能量只能从前一营养级流向后一营养级，而不能反向流动，也不能循环流动。这可以理解为肉食动物以植食动物为食，植食动物不能以肉食动物为食；植物与植食动物的关系也是如此。
单向流动的原因是：
（1）食物链中各个营养级顺序是不可逆转的，这是长期自然选择的结果；
（2）各个营养级的能量大部分以呼吸作用产生的热能消耗掉，而该部分热能不能作为绿色植物光合作用的能源，因此能量不可循环。要维持生态系统的稳定，需要不断补充太阳能。
2、逐级递减
　　逐级递减是指一个营养级同化的能量，不能百分之百流向下一营养级，能量在沿食物链流动的过程中是逐级减少的(以热能的形式散失)。
　　在赛达伯格湖，第二营养级只获得第一营养级同化能量的13．52％，第三营养级只获得第二营养级同化能量的20．06％，能量在相邻两个营养级间的传递效率只有10％～20％，那么，其余80％～90％的能量哪里去了？
一个营养级同化的能量，除了被自身呼吸作用消耗、被分解者释放外，还有一大部分未被下一营养级利用。这就决定了能量越流越少。
　　现在我们来看看，赛达伯格湖一个营养级所同化的能量是怎样分配的呢？
　　未利用的 > 呼吸的 > 下一营养级同化的 > 分解者释放的
　　3、能量的传递效率
能量的传递效率 = 下一营养级同化的能量 / 本营养级同化的能量
一般说来，能量传递的平均效率大约为10％～20％。
4、能量金字塔
为了形象地说明能量的传递效率，可以将单位时间内各个营养级所得到的能量数值，由低到高绘制成图，形成一个金字塔图形，叫做能量金字塔。
从能量金字塔可以看出，在生态系统中，营养级越多，在能量流动的过程中消耗的能量就越多。随着营养级的升高，可利用的能量往往减少到很小的程度，以至不足以维持下一个营养级的存在。因此，一条食物链一般不会超过5个营养级。
5、能量流动符合能量守衡定律
生态系统中的能量流动是符合能量守衡定律的。即：每个营养级所得到的能量等于呼吸散失的能量、流入下一营养级的能量、分解者释放的能量、未被利用的能量之和。
（四）研究能量流动的意义
研究生态系统的能量流动，可以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有益的部分。
比如，草原怎样放牧才会使产畜量高而草原又不退化？农作物怎样才能给人类提供更多的产品？教材中提到的办法就是一个好办法。　　
现在已经出现一种叫做“生态农业”的农业经营模式。这种经营模式可以最小投入，得到最大收益。比如桑基渔塘（老教材P273、教与学P182）就是一例。
　　通过学习生态系统的能量流动，我们知道生态系统必须不断地从外界获取能量。能量是一切生命的动力，是生态系统的基础。能量流动维持了各个营养级的生命和繁殖后代，使得一个生态系统得以存在和发展。
　　
板 书
三、生态系统的能量流动
（一）生态系统能量流动的概念
（二）生态系统能量流动的过程
　　 1、生态系统能量流动的起点和来源
2、生态系统能量流动的渠道和能量的变化情况
3、生态系统能量流动的过程
光 → 生产者 → 初级消费者 → ……
（三）生态系统能量流动的特点
1、单向流动
2、逐级递减
3、能量的传递效率
能量的传递效率 = 下一营养级同化的能量 / 本营养级同化的能量
能量传递的平均效率约为10％～20％
4、能量金字塔
（四）研究能量流动的意义
某生态系统中初级消费者和次级消费者的总能量分别是W1和W2，当下列哪种情况发生时，最可能使生态平衡遭到破坏？
A、W1 〉10W2 B、W1 〉15W2 C、W1〈 10W2 D、W1〈 5W2
解：能量的传递效率为10％～20％，因此初级消费者W1和次级消费者的总能量W2存在如下数量关系：W1/5 ≥ W2 ≥ W1/10，则W1 ≥ 5W2 ≥ W1/2，即10W2 ≥ W1 ≥ 5W2。
当W1 ≥ 5W2时，这些初级消费者完全能够养活下一个营养级；若W1〈 5W2时，说明初级消费者所占有的能量过少，不足以养活下一个营养级，因此最可能使生态平衡遭到破坏。
一、能量流动的概念：能量流动是指生态系统中的能量输入、传递、转化和散失的过程
二、能量流动的过程
1、能量流动的起点：从生产者经光合作用所固定太阳能开始的，流经生态系统的总能量是指生产者固定的太阳能的总量。
生产者所固定的太阳能的总量=流经这个生态系统的总能量，而流入到各级消费者的总能量是指各级消费者所同化的能量，排出的粪便中的能量不计入排便生物所同化的能量中。
2、能量流动的渠道：生态系统的营养结构——食物链和食物网。能量在各营养级之间的流动主要是通过食物关系进行的。
对于初级消费者所同化的能量，也是这三个去处。并且可以认为，一个营养级所同化的能量＝呼吸散失的能量十被下一营养级同化的能量十分解者释放的能量。但对于最高营养级的情况有所不同，它所同化的能量＝呼吸散失的能量十分解者分解释放的能量。
5、流动的形式：以有机物的形式流动
6、能量的转化：光能→生物体有机物中的化学能→热能
7、能量的散失：热能是能量流动的最终归宿。（热能是不能重复利用的，所以能量流动是单向的，不循环的。）
三、能量流动的特点
1、单向流动
（1）单向流动是指能量只能从前一营养级流向后一营养级，而不能反向流动。
（2）原因
①食物链中各营养级的顺序是不可逆转的，这是长期自然选择的结果；
②各营养级的能量大部分以呼吸作用产生的热能形式散失掉，这些能量是生物无法利用的。
（3）对“能量流动是单方向不可逆”的理解
①从食物链角度，能量由生产者固定开始，沿食物链逐级流动，到达最高营养级后，能量不能被生产者、上一个营养级再度利用。
②从能量代谢角度，能量贮存在有机物的化学键中，当它释放时，一部分转变为自由能，可以作功；一部分转变为热能释放。生物不能利用热能，所以热能就散失，自由能越来越少，能量越流越少，以致成为单向流动。
2、逐级递减
（1）逐级递减是指输入到一个营养级的能量不能百分之百地流入下一营养级，能量在沿食物链流动过程中逐级减少的。
（2）原因：
①各营养级的生物都因呼吸消耗了大部分能量；
②各营养级总有一部分生物未被下一营养级利用，如枯枝败叶。
（3）能量传递效率：生态系统的为 10% ～ 20% 的含义，是指一个营养级的总能量大约只有 10% ～20% 传递到下一个营养级。
三、生态金字塔
生态金字塔是能量金字塔、数量金字塔、生物量金字塔的总称，这三者都是用来说明食物链中能量流动情况。不同的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，是定量研究生态系统的直观体现。能量金字塔是以各营养级所固定的总能量来表示的，它以热力学为基础，较好地反映了生态系统内能量流动的本质。数量金字塔过高地估计了小型生物的作用，而生物量金字塔又过于强调了大型生物的作用，而能量金字塔所提供的情况较为客观和全面。
1、能量金字塔
能量沿食物链流动时逐级递减，营养级越多，消耗的能量就越多，因此可以将单位时间内各个营养级的能量数值，由低到高绘制成图，这样就形成一个正金字塔图形，就叫做能量金字塔。在能量金字塔中，营养级别越低，占有的能量越多，反之，越少。能量金字塔绝不会倒置。
从能量金字塔中可以看出：在生态系统中，营养级越多，在能量流动过程中消耗的能量就越多。而之所以呈现金字塔形，是因为通常情况下，能量从上一个营养级传递到下一个营养级，平均传递效率为10%～20%。
能量金字塔每一台阶的含义：代表食物链中每一营养级生物所含能量多少。
能量金字塔形状的象征含义：表明能量流动沿食物链流动过程具有逐级递减的特性。
2、数量金字塔（用生物体数目来表示）
以每个营养级的生物个体数量为依据绘制的金字塔。但会出现有的生物个体数量很少而每个个体的生物量很大的情况，所以也会出现倒置的现象。
数量金字塔每一台阶的含义：表示每一营养级生物个体的数目。
数量金字塔形状的象征含义：因为在捕食链中，随着营养级的升高，能量越来越少，而动物的体形一般越来越大，因而生物个体数目越来越少。
〖实例〗生物数量金字塔：人们对一片草地上的所有生物成员作了统计：
三级消费者（肉食动物、吃小鸟的鹰） 3只
次级消费者（肉食动物、吃昆虫的小鸟） 354904只
初级消费者（草原动物、昆虫） 708624只
生产者（野草） 5842424株
3、生物量金字塔（用质量来表示）
以每个营养级的生物量绘制的金字塔。但某些单细胞生物的生命周期短，不积累生物量，而且在测定生物量时是以现存量为依据的，所以在海洋生态系统中会出现倒置现象，即出现浮游动物数量多于浮游植物。
如海洋生态系统中，生产者浮游植物个体小，寿命短，又会不断被浮游动物吃掉，因而某一时间调查到的浮游植物的生物量可能要低于其捕食者浮游动物的生物量，但这并不是说流过生产者这一环节的能量比流过浮游动物的要少。
生物量金字塔每一台阶的含义：表示每一营养级现存生物的质量，即有机物的总质量。
生物量金字塔的一般形状：能量是以物质形式存在的，因而每一营养级的生物量（现存生物有机物的总质量）在一定程度上代表着能量值的高低，从这个意义上讲，生物量金字塔的形状一般同能量金字塔形状相似。
以生物量金字塔为例，从“十分之一定律”这一理论上说，一个人若是靠吃水产品来增长1 kg体重的话，就得吃10 kg鱼，这10 kg鱼要以100 kg浮游动物为食，而这100 kg浮游动物又要消耗1 000 kg浮游植物才能成活。这就是说，要有1 000 kg浮游植物才能养活10 kg鱼，进而才能使人增长1 kg体重。
〖总结〗只有能量金宇塔永远是底宽上尖的正金字塔形（即：能量金字塔绝不会倒置），数量金宇塔及生物量金字塔一般也是正金字塔形，但有时也会出现倒置的特殊形状的金字塔。
四、生物富集作用
生物富集作用又叫生物浓缩，是指生物体通过对环境中某些元素或难以分解的化合物（如重金属离子、不易分解的化学农药等），通过食物链会在各个营养级的生物体内逐渐得富集起来（很容易积累到生物体的脂肪组织和肝脏中，不易分解），在能量流动的渠道中，随着营养级越高，生物体内的这些物质的浓度就越高。
五、研究能量流动的意义
①可以帮助人们科学规划，设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用；
②可以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最有益的部分。
六、生态系统能量流动中的有关计算
由于一般情况下能量在两个相邻营养级之间的传递效率是10%～20%。故在能量流动的相关问题中，若题干中未做具体说明，则一般认为能量传递的最低效率为10%，最高效率为20%。所以，在已知较高营养级生物的能量求消耗较低营养级生物的能量时，若求“最多”值，则说明较低营养级生物的能量按“最低”效率传递，若求“最（至）少”值，则说明较低营养级生物的能量按“最高”效率传递。反之，已知较低营养级生物的能量求传递给较高营养级生物的能量时，若求“最多”值，则说明较低营养级生物的能量按“最高”效率传递，若求“最少”值，则说明较低营养级生物的能量按“最低”效率传递。这一关系可用下图来表示 ：
〖例题1〗下图为某生态系统食物网简图，若E生物种群总能量为 ，B生物种群总能量为 ，从理论上计算，A贮存的总能量最少为　（　　）
A．7.1×108 kJ　　 B．4.8×107 kJ
C．5.95×107 kJ　　D．2.3×107 kJ
【解析】由图可知D为生产者，要使A获得的能量最少，则必须保证三个条件，即：一是能量来源途径最少；二是能量传递效率最低（按10%算）；三是食物链要最长。故从理论上讲，与A贮存的总能量最少相关的食物链不可能是D→A，也不可能是D→A、D→E→C→A同时存在，只能是D→E→C→A。
为此，E的能量在传递给A的途径中，只有确保：①E在传递给B时用去的能量最多；②E的总能量减去传递给B的后再传给C时效率最低；③C在传递给A时效率最低，结果才能使A获得的能量最少。所以据此计算得A贮存的总能量最少为：
（7.1×109 －2.3×108÷10%）×10%×10%＝4.8×107 kJ
故答案选B项。
〖例题2〗已知某营养级生物同化的能量为1000kJ，其中95%通过呼吸作用以热能的形式散失，则其下一营养级生物获得的能量最多为　（　　）
A．200kJ　　　B．40kJ　　　C．50kJ　　　D．10kJ
【解析】本题具有较大的迷惑性，极易错选A项。由于该营养级的能量95%通过呼吸作用以热能的形式散失，故积累的能量只有5%，因而其最多也只有5%（即5%×1000＝50kJ）的能量传递给下一营养级。因此答案选C项。
〖例题3〗如果一个人食物有1/2来自绿色植物，1/4来自小型肉食动物，1/4来自羊肉，假如传递效率为10%，那么该人每增加1千克体重，约消耗植物　（　　）
A．10千克 B．28千克 C．100千克 D．280千克
【解析】解答本题时，首先应画出食物网，然后依据食物网和题干信息来解答。
①通过“植物→人”这条链计算出消耗植物的量为：0.5÷10%＝5千克；
②通过“植物→植食动物→小型肉食动物→人”这条链计算出消耗植物的量为：0.25÷10%÷10%÷10%＝250千克；
③通过“植物→羊→人”这条链计算出植物的量为：0.25÷10%÷10%＝25千克。
故要消耗植物的总量为280千克。（5＋250＋25＝280）
故此题的答案选D项。
〖例题4〗如下图简化的草原食物网中，假如鹰的食物有2/5来自于兔，2/5来自于鼠，1/5来自于蛇。那么，鹰若增重20g，最多消耗多少克植物？最少消耗多少克植物？
【解析】因为已知条件是最高营养级增加重量，以及鹰捕食兔、鼠、蛇的能量系数，最多消耗多少植物应按10％（最低能量传递率）来计算。
“植物→兔→鹰”这条食物链中，最多消耗植物为：
同理，“植物→鼠→鹰”、“植物→鼠→蛇→鹰”两条食物链中，最多消耗植物分别为：
800＋800＋4000＝5600（g） 　　故共计5600 g。
同理，“最少消耗多少植物”应按20％（最高能量传递率）来计算：

〖例题5〗在“棉花→棉蚜→食蚜蝇→瓢虫→麻雀→鹰”这条食物链中，如果食蚜蝇要有5 m2 的生活空间才能满足自身的能量需求，则一只鹰的生活空间至少是　（　　）
A．5×103 m2 　　　B．5×104 m2 　　　C． 53 m2 　　　D．54 m2
【解析】本题以生物的生活范围来反映所具能量的大小。由题意可知鹰处于最高营养级，按能量最高传递效率可求出一只鹰至少所需的生活空间为：（1÷20%÷20%÷20%）×5 ＝54 m2 。答案选D项。
〖例题6〗在能量金字塔中，如果生产者在光合作用过程中产生240mol的氧气，其全部用于初级消费者分解血糖，则其释放并贮存在ATP中的能量最多有（ ）可被三级消费者捕获？
A．1.008×103 kJ　　B．5.016×103 kJ　　C．1.858×103 kJ　　D．2.008×103 kJ
【解析】依据有氧呼吸反应式，可知240mol的氧气能分解40mol的葡萄糖，又由于每摩尔葡萄糖彻底氧化分解产生的能量有1161kJ转移到ATP中，故初级消费者产生的ATP中的能量最多有“1161×40×20%×20%＝1.858×103 kJ”被三级消费者捕获。
答案选C项。


〖补充〗能量流动与生态系统的稳定性
能量流动效率能直接反映生态系统的稳定性，能量在传递过程中，若超过一定的限度，则容易引起种群的生长、繁殖或再生等的障碍，从而导致生态系统稳定性的破坏，故在研究生态系统的稳定性时必须时刻关注能量流动效率。
〖例题7〗某生态系统中初级消费者和次级消费者的总能量分别是W1和W2，当下列哪种情况发生时，最有可能使生态平衡遭到破坏？　（　　）
A．W1＞10W2　　　B．W1＞5W2　　　C．W1＜10W2　　　D．W1＜5W2
【解析】一般情况下，生态系统的能量在两个相邻营养级之间传递效率大约是10%～20%。小于或等于20%则不会导致其稳定性的破坏，而大于20%则有可能引起某些营养级生物量的大起大落或生态环境的改变，导致生态系统抵抗力稳定性被破坏。纵观本题的四个选项，A选项反映的能量传递效率小于10%，B选项反映的能量传递效率小于20%，C选项反映的能量传递效率大于10%（但不一定大于20%），只有D选项反映的能量传递效率大于20%。
故本题答案选D项。


人
大鱼
小鱼
水藻
虾
水蚤

〖例2〗在如图所示食物网中，若人的体重增加1 kg，最少消耗水藻_________kg;最多消耗水藻________k
解析：如图所示食物网中，人属最高营养级，若人增重1 kg：（1）要求最少消耗水藻的重量，应找出最短的食物链，即水藻小鱼人，按照最大的传递效率20%计算，列式如下：1 kg／20%×20%＝25 kg,则最少消耗水藻25 kg,（2）要求最多消耗水藻的重量，应找出最长的食物链，即水藻水蚤虾小鱼大鱼人，按照最小的传递效率10%计算，列式如下：1 kg／10%×10%×10%×10%×10%＝100000 kg,则最多消耗水藻100000kg。
答案：25 100000
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高 二 级 生物 科模块三第 五 章第 2 节 课 题 第五章 生态系统及其稳定性第2节 生态系统的能量流动第1课时
主备人 孔淑芬 审核人 梁碧秋 使用时间 2010年11月22日第十三周星期一
【学习目标】
分析生态系统能量流动的过程（重难点）
【学习过程】
新课导入：带着问题进入课堂
1．将鲜奶制成酸奶，所含能量_______(增加、减少)了，其营养价值______(提高、降低)了。
（解析：鲜奶中的葡萄糖每摩尔含能量2870 kJ，在发酵分解成乳酸的过程中，每摩尔葡萄糖释放196.65 kJ能量用于乳酸菌的“生命活动和热量的散失”。因而牛奶制成酸奶过程中能量减少了。但因为鲜奶中所含的乳糖，对于缺乏乳糖酶的人来说是无法吸收利用的，而乳酸发酵过程中使乳糖分解为葡萄糖，进而转变为乳酸，这样有利于人体的消化吸收，故而提高了其营养价值。）
2．课本P93问题探讨：（1）先吃鸡，再吃玉米；(2)先吃玉米，玉米喂鸡，鸡产蛋，再吃鸡？
一、生态系统的能量流动
1、概念：指生态系统中能量的_________、_________、__________和_________的过程。
2、分析能量流动的基本思路：能量_______→种群→ 能量_____
能量_____
二、能量流动的过程
上图为生态系统能量流动示意图，请结合图示分析：
1、能量输入总量： _____________________________；
指生产者通过_____________，将光能转化为___________并储存在有机物中，这样意味着非生物环境中的______________进入到生物群落。
2、能量流动的渠道：______________和_______________。
3、能量流动中能量形式的变化：________→生物体有机物中的化学能→_______（最终散失）。
另：能量转化方面，如动物通过消耗身体内储存的化学能变成爬、跳、飞、游的机械能。
4、能量传递的形式：__________________________。
5、能量散失的主要途径：_________（包括各营养级生物本身的呼吸及分解者的呼吸）；
能量散失的主要形式：_________。
6、以书本P94图5-6能量流经第二营养级示意图为例，分析流入每一营养级的能量去向：
_______________ ______
吸收 ______________________
同化量 ______________________
摄入量 初级消费者 消化 ________________
未同化量，例如____________________
综上所述，能量不管如何传递，最终都以_______的形式从生物群落中散失，只有__________
源源不断地固定__________,才能保证生态系统能量流动的正常进行。
典例1：若鹿的消耗量为100%，其粪尿量为36%，呼吸量为48%，则鹿的同化量为_______。
（解析：要真正理解同化的含义，是转变成自己的那一部分，而粪是摄入的食物中并没有被同化的残渣。同化为自己的才有所谓的呼吸消耗。）
思考：生态系统中的能量流动和转化是否遵循能量守恒定律？为什么？
三、能量流动的特点：
用表格形式将图中数据进行整理：
营养级 流入能量 流出能量（输入后一个营养级） 出入比
生产者
植食性动物
肉食性动物
分解者
林德曼的研究发现，生态系统的能量流动具有两个明显的特点：
1、生态系统中能量流动是_________的。即流经某生态系统的能量不可能再回到这个生态系统来。
2、能量在流动过程中___________。
传递效率：____________。
思考：流入某一营养级的能量，为什么不能百分百流到下一营养级？
相关信息：新陈代谢包括同化作用和异化作用 ( http: / / www.21cnjy.com / " \t "_blank )。同化作用(又叫做合成代谢 ( http: / / www.21cnjy.com / " \t "_blank ))是指生
物体把从外界环境中获取的营养物质转变成自身的组成物质,并且储存能量的变化过
程。即生物体 ( http: / / www.21cnjy.com / " \t "_blank )利用能量将小分子合成为大分子的一系列代谢途径 ( http: / / www.21cnjy.com / " \t "_blank )。（同化的能量=摄入
的食物-其粪便量）
高 二 级 生物 科模块三第 五 章第 2 节 课 题 第五章 生态系统及其稳定性第2节 生态系统的能量流动第2课时
主备人 孔淑芬 审核人 梁碧秋 使用时间 2010年11月22日第十三周星期二
【学习目标】
1、分析生态系统能量流动的过程和特点（重难点）
2、概述研究能量流动的意义。
【学习过程】
回顾：1、生态系统能量流动的过程包括能量的______、______、_______和________；
2、能量输入总量：_________________________；
3、能量流动渠道____________和_____________；
4、能量流动形式：________________________；
5、能量散失主要途径_____________，能量散失主要形式：_____________；
6、能量流动的特点：___________________和____________________；
能量传递的效率：________________。
新课学习：
一、能量在食物链中传递的计算：
（1）在一条食物链中，若某一营养级的总能量为n，则最多传到下一营养级的能量为n 20%（0.2n），最少为n 10%（0.1n）。
典例1：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。
变式1：在食物链“草 兔 鹰”中，若有100公斤草，至少可使鹰增重____________公斤，最多可使鹰增重___________公斤？假设要使鹰增重2公斤，至少消耗草____________公斤，最多要消耗草____________公斤？
（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：
n÷20%=5n，最多为n÷10%=10n。
典例2：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？
【解析】由题意可知，这条鱼的食物来源于三条食物链，即：植物→杂食鱼；植物→草食鱼类→杂食鱼；植物→草食鱼类→小型肉食鱼类→杂食鱼，由较高营养级的生物量求其对较低营养级的需要量时，应按能量传递效率20%计算。
变式2：如图食物网中的猫头鹰体重每增加20g，至少需要消耗植物（ ）
兔
植物 猫头鹰
鼠
A.200g B.250g C.500g D.1000g
（3）完成书本P97技能训练。
二、生物金字塔类型
（1）能量金字塔：将单位时间内各个营养级所得到的__________，按营养级＿＿＿＿＿绘
成图，所形成的一个金字塔图形。从能量金字塔可以看出，一个生态系统中，营养级_______，
能量流动过程中_____________。生态系统中的能量流动一般不超过4~5个营养级。
（2）数量金字塔：
能量金字塔 数量金字塔 生物量金字塔
形状
特点 正金字塔形 一般为正金字塔形 一般为正金字塔形
象征含义 能量沿食物链流动过程中具有_________的特性 生物个体数目在食物链中随营养级升高而________ 生物量（现存生物有机物的总量）沿食物链流动_______
每一阶含义 食物链中每一营养级生物所含_________的多少 每一营养级生物个体的_________ 每一营养级生物的总生物量
备注：（1）根据能量流动的逐级递减原则，在建立与人类相关的食物链时，应尽量_____食物链。（可回应问题探讨：流落荒岛，（1）先吃鸡，再吃玉米；(2)先吃玉米，玉米喂鸡，鸡产蛋，再吃鸡？）
（2）数量金字塔的倒置，如一颗树与树上昆虫及鸟的数量关系。
典例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
三、研究能量流动的实践意义：
能量流动的研究可以帮助人们合理地___________________________，
使能量持续高效地流向对_____________的部分。
典例4：根据生态系统的结构和功能，下列叙述中正确的是（双选）（ ）　　　　　　　
A．“桑基鱼塘”是自然建立的良性生态系统
B．水产养殖业，为充分利用生产者所固定的能量，应以食物链长的鱼类为养殖对象
C．在我国西部大开发中应采用“退耕还林还草”的措施
D．营养级越高的生物种群体内积累的有毒物质越多，所获得的能量越少
能量流动特点小结：
选______的食物链
最少消耗 获得最多
选最大传递效率_______ 消费者
生产者
选______的食物链
最大消耗 获得最少
选最小传递效率________
【巩固提升】
1、在一定的时间内，某生态系统中的全部生产者固定的太阳能为a，全部消费者所同化的能量为b，全部分解者获得的能量为c，则A、B、c之间的关系是（ ）
A．a=b+c B．a>b+c C．ab=c
2、由于“赤潮”的影响，一条4Kg重的杂食性海洋鱼死亡，假如该杂食性的食物有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，按能量流动效率20%计算，该杂食性鱼从出生到死亡，共需海洋植物（ ）
A．120㎏ B．160㎏ C．60㎏ D．100㎏
3、假设图示食物网中的水稻固定的太阳能为N， 人
能量传递效率为10℅，则人获得的能量为（　　）
鸭子 奶牛
A.等于10-1N B.等于10-2N
C.少于10-1N D.少于10-2N 水稻
4、稻田中农民要拔掉稗草，鱼塘中要不断清除肉食性的“黑鱼”，用生态学观点看，这是为了（　　）
A．保持生态平衡 B．保持生物群落的单一性
C．调整能量在生态系统中流动的方向 D．使物质能够尽快地循环流动
5、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
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：
图8—5—5
（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）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供__________________；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、下表是对某水生生态系统营养级和能量流动情况的调查结果，表中A、B、C、D分别表示不同的营养级，E为分解者。Pg表示生物同化作用固定能量的总量，Pn表示生物体储存的能量（Pn=Pg-R），R表示生物呼吸消耗的能量。请分析回答：（单位：102kJ·(m2·a)-1）
Pg Pn R
A 15.9 2.8 13.1
B 870.7 369.4 501.3
C 0.9 0.3 0.6
D 141.0 61.9 79.1
E 211.5 20.1 191.4
⑴能量流动是从A、B、C、D中的哪个营养级开始的？为什么？
_________________________________________________________________。
⑵该生态系统中能量从第三营养级传递到第四营养级的效率是______%
⑶从能量输入和输出角度看，该生态系统的总能量是否增加？为什么？
_________________________________________________________________________。
8、下图表示某生态系统的能量锥体图，Ｐ为生产者，Ｑ1为初级消费者，Ｑ2为次级消费者。Ｂ图是将Ａ图中的各营养级所含有的生物进行分类剖析，图中a、a1、a2表示上一年留下来的能量（假设它不被下一营养级利用），e、e1、e2表示呼吸消耗量。据图回答。
（１）如设种群Ｑ1、Ｑ2的个体数为Ｎ1、Ｎ2，平均每个个体所占的能量为Ｗ1、Ｗ2，那么，Ｎ1、与Ｎ2、Ｗ2之间的关系是_________________________________。
（２）每年流入这个生态系统的总能量是_______________（用Ｂ图中的英文字母表示）。
（３）Ｂ图中的b1和d1表示________________________________________________。
（４）若Ｐ和Ｑ同化作用固定能量的总量分别为480J/（cm2．a）和72 J/（cm2．a），生物体内贮存的能量分别为200J/（cm2．a）和24J/（cm2．a）。那么，能量从Ｐ传递到Ｑ的效率为_________%。
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高 二 级 生物 科模块三第 五 章第 3 节 课 题 第5章 第3节 生态系统的物质循环
主备人 杨发群 审核人 梁碧秋 使用时间 20 10 年 11 月 22 日第 13 周星期 二
一、学习目标
1、以碳循环为例，分析生态系统中的物质循环。（重点）
2、关注碳循环平衡失调与温室效应的关系。
3、说明能量流动和物质循环的关系。（难点）
二、回顾旧知识：
1、光合作用的反应物是 ，生成物是 ，请写出它的反应式
化能合成作用的反应物是 ，生成物是 .
2、呼吸作用中有氧呼吸的反应物是 ，生成物是 ，
请写出它的反应式 。
三、学习过程
（一）、碳循环
1、关于碳循环，观察P101中的图5—11,请思考以下问题：
（1）碳元素在无机环境中以什么形式存在？
碳元素在生物体内又以什么形式存在？
（2）无机环境中的碳元素如何进入生物群落中？
碳元素在生物体之间是如何传递的？
（3）碳元素是如何返回大气的？
2. 尝试将具体循环过程用简图表示。
（箭头、生理过程）
3、碳循环的循环形式：在生物群落与无机环境之间主要以 的形式进行。
4、碳循环的特点：
（二）、生态系统的物质循环
1．含义:
（1）物质：组成生物体的＿＿＿＿＿＿等元素。
（2）循环途径：无机环境 ＿＿＿＿＿。
（3）范围： ＿＿＿＿＿＿。
2.特点
（1）循环流动。（2）具有全球性，因此又叫＿＿＿＿＿＿＿循环。
例1：连接生物群落和无机环境的两个重要环节是：
A.生产者和非生物成分 B.消费者和非生物成分
C.生产者和消费者 D.生产者和分解者
例2：下图是生物圈中碳循环示意图，图C为大气。
(1)图中A、B、D各指什么
(2) 图中a～d又分别指什么生理作用
(3)与碳循环关系最为密切的两种细胞器是______.
（4）A所代表的成分中都含有叶绿体吗？举例说明。
思考：如果碳平衡被打破了将会怎样？
4.温室效应（课本P101 与社会的联系）
（1）形成原因：化学燃料短时间内大量燃烧使大气中＿＿＿＿含量迅速增加，打破了生物圈＿＿＿＿的平衡。
（2）危害：加快 的融化，导致海平面＿＿＿＿，进而对人类和其他许多生物的生存构成威胁。
（3）防止和减缓温室效应的主要措施
①开发新能源（核能、水能等），减少煤炭的燃烧量（减少CO2的来源）。
②大力推行＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。（增加CO2的去路）
（三）、能量流动与物质循环的关系
1、区别： （特点、范围）
2、联系：
例3：下列哪项叙述是不正确的 （　）
A．能量流动是生态系统的主要功能 　B．物质是能量流动的载体
C．能量是物质循环的动力
D．能量在流经生态系统各个营养级的时候，是逐级递减的
四、本节小结
五、巩固练习
1、下列关于物质循环的叙述错误的是(　)
A.生态系统的物质循环指的是构成生物体的各种化合物在生物群落和无机环境之间的循环过程
B.碳在生物群落和无机环境之间的循环主要是以二氧化碳的形式进行的
C.碳循环具有全球性
D.大气中的二氧化碳能够随大气环流在全球范围内流动
2、用农药DDT的地区，虽然占陆地面积的一小部分，可是在远离施药地区的南极动物体内也发现了DDT，这种现象说明了
A、DDT是挥发性物质 B、DDT已加入了全球性的物质地化循环
C、考察队将DDT带到了南极 D、南极动物也偶尔到施用农药的地区寻食
3．在生态系统中，碳元素参与物质循环的主要形式（　）
A．二氧化碳 B．碳酸盐 C．碳酸 D．碳水化合物
4．如图表示生物圈中碳元素的循环过程，其中A、B、C表示生态系统的不同成分，下列有关叙述正确的是（ ）
A.③过程代表绿色植物的光合作用 B.A、B分别代表消费者和生产者
C.⑦是温室效应的主要原因 D.疏松土壤可以加快⑤过程
5、（双选）如图为生态系统中碳循环的模式图。相关叙述正确的是（ ）
A.①代表生产者，5可以代表化能合成作用
B.碳元素在①、②、③、④间以含碳有机物的形式传递
C.在食物链中占有碳元素最多的营养级可能是①
D.①、②、③中含有的有机物可以作为动力来促进碳元素在群落和无机环境之间循环
6．生产者和消费者的遗体被分解者分解（　）
A．只有物质循环过程 B．只有能量利用过程
C．既有物质循环又有能量利用过程 D．无法确定
7、生态系统的碳循环与生物群落的哪些活动有关（　）
①光合作用　　　　②呼吸作用
③蒸腾作用　　　　④微生物的分解作用
A.①②　　B.①②④　　C.①②③　　D.①④
8.下列关于生态系统能量流动和物质循环关系的叙述中，不正确的是（　）
A.二者是密切联系的两个过程
B.在能量流动过程中，物质是能量的载体
C.能量是物质循环的动力
D.从能量流动和物质循环的角度来看，生态系统是一个自给自足的系统
9、我国北方处于稳定状态的某森林生态系统，其碳循环如图所示，箭头和字母分别表示碳元素的传递方向和转移量。下列选项正确的是（　）
A.夏季，a＞b+c+e　　　　 B.秋季，e+f＜g
C.春季，g=b+e+f　　　　　D.冬季，d＞c+f
10．如图表示某生态系统（部分）的组成及物质和能量流动情况（秃鹫以动物尸体为食），该生态系统中
A.M代表光能，N代表热能，P代表无机盐、CO2
B.共有4条捕食食物链，秃鹫所占有的营养级最多
C.图中狼与蚊子之间能量传递效率一般为10%～20%
D.群落内部各营养级的生物量相对稳定维持着该生态系统的稳定性
11、（2010年广东高考）气候变化与生态系统的碳循环密切相关。下表为A、B两个不同时期陆地生态系统与大气环境的碳交换情况。
（1）生态系统碳的吸收主要是通过 作用实现的，碳的释放主要是通
过 作用实现的。
（2）表中 时期的生态系统处于稳定状态，原因是 。
（3）由于过度的人工碳排放，破坏了生态系统的 ,导致大气中 增加并引起全球气候变化。
（4）人们正在积极开发新能源以减少碳排放。如“叶绿素太阳能电池”是模仿类囊体吸收光能的特征而制造的，类囊体吸收光能的过程发生在光合作用的 阶段；又如经改造的蓝藻能在细胞内将光合作用产生的 直接发酵转化为燃料乙醇。
12.（10分）（2009·广州高二检测）如图A为碳循环示意图，图B为食物网。请据图回答：
（1）碳从无机环境进入生物群落的途径①是_____作用；生物群落中的碳进入无机环境的途径有图中的_______（填图A中的编号）等过程。②中能量流动的特点是_______。
（2）图B所示生态系统的成分还应该有_________。
（3）若②中的种群及相互关系如图B，既具有竞争关系又有捕食关系的生物是_______。
（4）若鹰体内有机物增加15 g，假设鹰的食物来源是均等的，至少需要消耗植物________g。
（5）该生态系统中受污染程度最严重的营养级生物是_________，原因是____________________________。
13.如图是生态系统碳循环示意图，其中A、B、C、D是系统内各生物成分。请分析回答：
（1）在该生态系统成分中，B属于_______，C属于______。
（2）在物质循环过程中，同时伴随着_______。若D增加100 kg，则最多需要C_______kg。
（3）A的生物量少于D的生物量的主要原因是：
①______________________________；
②______________________________________。
无机环境
大气中的CO2库
生物群落
消费者
生产者
分解者
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