高二生物《能量流動》教學(xué)設(shè)計

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　　高二生物《能量流動》教學(xué)設(shè)計

　　【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

　　1、分析生態(tài)系統(tǒng)的能量流動的過程與特點(diǎn)。

　　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(xué)習(xí)】

　　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、 能量的來源

　　生態(tài)系統(tǒng)所需的能量來自于 ____。

　　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(jìn)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(diǎn)

　　1、生態(tài)系統(tǒng)中能量流動的特點(diǎn)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來描述一個生態(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(fèi)者

　　C.生產(chǎn)者呼吸消耗的能量一般沒有流入初級消費(fèi)者的能量多

　　D.位于金字塔頂部的消費(fèi)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(shè)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，則必須保證三個條件，即：一是能量來源途徑最少;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(guān)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(fèi)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(yīng)不少于　 A。

　　(3)在鳥的食物構(gòu)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(yīng)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(fèi)者越多，次級消費(fèi)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(fèi)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(fèi)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(fèi)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來自兔，2/5來自鼠，1/5來自蛇，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(guān)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(fèi)者越多，次級消費(fèi)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(fèi)者 C.次級消費(fèi)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(xué)的觀點(diǎn)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(fèi)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(guān)系為 ( )

　　A.ab，bc B.abc C.abc D.abc

　　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.“一山不容二虎”這一諺語，用生態(tài)學(xué)的觀點(diǎn)可以理解為 ( )

　　A.虎所需要的生活空間大 B.身體強(qiáng)壯的虎以身體弱小的虎為食

　　C.虎性情孤獨(dú)，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 9.5109 1.5109 0.2109 0.13109

　　(1)流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的能量的最終來源是________，它由草的______作用所固定，到第_____營養(yǎng)級能量最少。

　　(2)設(shè)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=9.5109 B. X>9.5109

　　C. X<9.5109 D. X≤9.5109

　　(3)該生態(tài)系統(tǒng)的食物網(wǎng)是_______________________。

　　參考答案

　　【自主學(xué)習(xí)】

　　一、輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化、散失

　　二、1、太陽能2、(1)光合 太陽 化學(xué)(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(fèi)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(shè)計

　　2、生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動關(guān)系 人類最有益的部分

　　【反饋矯正】

　　1、C 2、A 3、C 4、B 5、B 6、A

　　7、C 8、C 9、D 10、D

　　11、 狼

　　(1)太陽能 光合 四 (2)B (3) 草 兔

　　狐

　　參考答案

　　【自主學(xué)習(xí)】

　　一、輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化、散失

　　二、1、太陽能2、(1)光合 太陽 化學(xué)(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(fèi)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(shè)計

　　2、生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動關(guān)系 人類最有益的部分

　　【反饋矯正】

　　1、C 2、A 3、C 4、B 5、B 6、A

　　7、C 8、C 9、D 10、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(yīng)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(jī)物)中，而另一部分被利用、散發(fā)至無機(jī)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(jìn)入下一營養(yǎng)級，而為分解者所利用;還有一部分未能進(jìn)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：“桑基魚塘”的設(shè)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(diǎn)：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(fèi)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(fèi)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(gòu)成危害，田螺、植食性魚數(shù)量較多時也會對水稻生長構(gòu)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(fèi)者有：泥鰍、黃鱔、肉食性魚、青蛙等。一般而言，這些消費(fèi)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(biāo)。

　　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)原材料，還可以用來生產(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(xùn)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 = MG×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 = △MG×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(dāng)然，總的來看，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(xí)

　　基礎(chǔ)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源或食物中化學(xué)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。

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