高二生物《能量流動(dòng)》教學(xué)設(shè)計(jì)
高二生物《能量流動(dòng)》教學(xué)設(shè)計(jì)
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高二生物《能量流動(dòng)》教學(xué)設(shè)計(jì)
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
1、分析生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)的過(guò)程與特點(diǎn)。
2、概述研究能量流動(dòng)的意義。
3、嘗試調(diào)查農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)情況。
【自主學(xué)習(xí)】
一、能量流動(dòng)的概念：生態(tài)系統(tǒng)中能量的 、 、 和 的過(guò)程，稱為生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)。
二、能量流動(dòng)的過(guò)程
1、 能量的來(lái)源
生態(tài)系統(tǒng)所需的能量來(lái)自于 ____。
2、 能量的輸入
(1)綠色植物通過(guò) 作用將_ 能轉(zhuǎn)化為 能，使太陽(yáng)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(gè)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(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物所獲得的能量：
(1) 一部分通過(guò)_____ 作用釋放后，一方面用于自身的 、 和 等生命活動(dòng)，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(dòng)的特點(diǎn)
1、生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)的特點(diǎn)是 ， 。
2、能量在相鄰的兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)間的傳遞效率大約是 。
3、能量金字塔的含義是：在一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中，營(yíng)養(yǎng)級(jí)越多，在
就越多。生態(tài)系統(tǒng)中，食物鏈一般不超過(guò) 個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)。
四、研究能量流動(dòng)的實(shí)踐意義
1、研究生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)，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(lái)描述一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中各營(yíng)養(yǎng)級(jí)所得到的能量的數(shù)值，下面的說(shuō)法正確的是 ( )
A.生態(tài)系統(tǒng)中，營(yíng)養(yǎng)級(jí)越多，在能量流動(dòng)過(guò)程中損失的能量越多
B.最多約有20%的能量從第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)流入次級(jí)消費(fèi)者
C.生產(chǎn)者呼吸消耗的能量一般沒(méi)有流入初級(jí)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(dòng)物，有一種蜣螂則專以象糞為食。設(shè)大象在某段時(shí)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(jiǎn)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(jì)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(gè)條件，即：一是能量來(lái)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(zhǎng)。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(shí)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(shí)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(shí)效率最低;③C在傳遞給A時(shí)效率最低，結(jié)果才能使A獲得的能量最少。所以據(jù)此計(jì)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(dòng)傳遞效率為10%～20%，請(qǐng)據(jù)圖回答下列問(wèn)題：
(1)在這個(gè)食物網(wǎng)中，可以稱為初級(jí)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(dòng)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(xiàng)外，均為對(duì)生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)能量流動(dòng)特征的描述 ( )
A.食物鏈和食物網(wǎng)是能量流動(dòng)的渠道
B.食物鏈中初級(jí)消費(fèi)者越多，次級(jí)消費(fèi)者獲得的能量越多
C.單向流動(dòng)，逐級(jí)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(guò)程中產(chǎn)生240mol的氧氣，其全部用于初級(jí)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(jí)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(lái)自兔，2/5來(lái)自鼠，1/5來(lái)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(dòng)的敘述，不正確的是 ( )
A.能量沿食物鏈流動(dòng)是單方向的 B.初級(jí)消費(fèi)者越多，次級(jí)消費(fèi)者獲得的能量越少
C.食物鏈越長(zhǎng)，最高營(yíng)養(yǎng)級(jí)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(jí)消費(fèi)者 C.次級(jí)消費(fèi)者 D.分解者
7.肉類和雞蛋的價(jià)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(dòng)物飼養(yǎng)麻煩，花時(shí)間多，投資大 B.動(dòng)物性食品營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高
C.食物鏈延長(zhǎng)，能量流失多，動(dòng)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(yáng)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.ab，bc B.abc C.abc D.abc
9.生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)分析通常以哪個(gè)水平為前提 ( )
A.生物個(gè)體水平 B.種群水平 C.食物鏈(網(wǎng))水平 D.營(yíng)養(yǎng)級(jí)水平
10.“一山不容二虎”這一諺語(yǔ)，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(yíng)養(yǎng)級(jí)越高的生物，能得到的能量越少，個(gè)體數(shù)量也越少
11.某草原上長(zhǎng)期生活著野兔、狐和狼，形成一個(gè)相對(duì)平衡的生態(tài)系統(tǒng)。經(jīng)測(cè)定，其中各種生物所含能量如下，請(qǐng)回答：(能量單位：千焦/米2•年)
生物種類 草 兔 狐 狼
所含能量 9.5109 1.5109 0.2109 0.13109
(1)流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的能量的最終來(lái)源是________，它由草的______作用所固定，到第_____營(yíng)養(yǎng)級(jí)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=9.5109 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(xué)習(xí)】
一、輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化、散失
二、1、太陽(yáng)能2、(1)光合 太陽(yáng) 化學(xué)(2)太陽(yáng)能
3、食物鏈和食物網(wǎng)(1)呼吸 生長(zhǎng) 發(fā)育 繁殖 熱能(2)初級(jí)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(dòng)過(guò)程中消耗的能量 4～5
四、1、設(shè)計(jì)
2、生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)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(yáng)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(yáng)能2、(1)光合 太陽(yáng) 化學(xué)(2)太陽(yáng)能
3、食物鏈和食物網(wǎng)(1)呼吸 生長(zhǎng) 發(fā)育 繁殖 熱能(2)初級(jí)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(dòng)過(guò)程中消耗的能量 4～5
四、1、設(shè)計(jì)
2、生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)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(yáng)能 光合 四 (2)B (3) 草 兔
狐
書后參考答案：
四、答案和提示
(一)問(wèn)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(zhǎng)度，能量逐級(jí)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(dòng)、轉(zhuǎn)化后，一部分儲(chǔ)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(wú)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(dòng)是單向的。
(三)資料分析
1和2
3.提示：流入某一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量主要有以下去向：一部分通過(guò)該營(yíng)養(yǎng)級(jí)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(yíng)養(yǎng)級(jí)，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(yíng)養(yǎng)級(jí)。所以，流入某一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量不可能百分之百地流到下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)。
4.提示：生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)是單向的;能量在流動(dòng)過(guò)程中逐級(jí)遞減。
(四)思考與討論2
提示：“桑基魚塘”的設(shè)計(jì)理念是從人類所需出發(fā)，通過(guò)能量多級(jí)利用，充分利用流經(jīng)各營(yíng)養(yǎng)級(jí)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(dòng)物、昆蟲、鳥類等;(3)分解者：多種微生物。
問(wèn)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(guò)噴灑除草劑，或人工除草的方式抑制雜草的生長(zhǎng)。
2.初級(jí)消費(fèi)者有：田螺、浮游動(dòng)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(duì)水稻生長(zhǎng)構(gòu)成危害，田螺、植食性魚數(shù)量較多時(shí)也會(huì)對(duì)水稻生長(zhǎng)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(dòng)物的危害。
3.次級(jí)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(duì)水稻生長(zhǎng)利大于害。農(nóng)民通過(guò)禁捕，或適量放養(yǎng)等措施，實(shí)現(xiàn)生態(tài)農(nóng)業(yè)的目標(biāo)。
5.農(nóng)民對(duì)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(lái)生產(chǎn)沼氣，以充分利用其中的能量。
6.主要通過(guò)合理密植的方法提高作物的光能利用效率。
7.通過(guò)稻田養(yǎng)魚等措施，實(shí)現(xiàn)立體化生態(tài)農(nóng)業(yè);通過(guò)建造沼氣池，實(shí)現(xiàn)能量的多級(jí)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(jì)算公式是(12+18)/12×2 675，這些葡萄糖儲(chǔ)存的能量是1.07×108kJ(計(jì)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(jì)算公式為△E呼 = △MG×1.6×104);
這些玉米在整個(gè)生長(zhǎng)季節(jié)所固定的太陽(yáng)能總量是1.397 2×108kJ(計(jì)算公式為E固 =EG+△E呼)，
呼吸作用消耗的能量占所固定太陽(yáng)能的比例是23.4%;
這塊玉米田的太陽(yáng)能利用效率是1.64%(計(jì)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(shí)候會(huì)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(gè)體小，壽命短，又會(huì)不斷地被浮游動(dòng)物吃掉，所以某一時(shí)刻調(diào)查到的浮游植物的量可能低于浮游動(dòng)物的量。當(dāng)然，總的來(lái)看，一年中流過(guò)浮游植物的總能量還是比流過(guò)浮游動(dòng)物的要多。與此同理，成千上萬(wàn)只昆蟲生活在一株大樹上，該數(shù)量金字塔的塔形也會(huì)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(shí)現(xiàn)了能量的多級(jí)、充分利用，提高了能量的利用率。
2.提示：不能。在一個(gè)封閉的系統(tǒng)中，物質(zhì)總是由有序朝著無(wú)序的方向(熵增加)發(fā)展。硅藻能利用獲取的營(yíng)養(yǎng)通過(guò)自身的新陳代謝作用釋放能量，依靠能量完成物質(zhì)由無(wú)序向有序的轉(zhuǎn)化，維持其生命活動(dòng)。
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