高中生物苏教版稳态与环境第四章生态系统的稳态第二节生态系统的稳态 名师获奖

第二节生态系统的稳态学案（1）【高效导航】1.学习目标：

（1）说出生态系统能量流动的概念；分析生态系统能量流动的过程和特点；概述研究生态系统能量流动的意义。（2）通过图解分析各种元素在生物圈中的循环情况，通过比较总结物质循环的基本过程与特点。2.学习重点：（1）生态系统能量流动的过程和特点。（2）研究生态系统能量流动的意义。（3）比较各种物质循环的基本过程与特点。3.学习难点：（1）生态系统中能量流动、物质循环、的特点。（2）掌握生态系统中能量流动和物质循环的关系。“看”——知识经纬生态系统的能量流动与物质循环生态系统的功能生态系统的功能实际意义能量流动物质循环水循环源头途径特点分流散失对象特点特点过程实例碳循环氮循环动力载体“导”—自主预习一、能量流动1.概念：是指生态系统中能量的输入、和的过程。2.源头：绿色植物的光合作用太阳能开始了能量的输入3.总值：生产者固定的太阳能的总量是流动的。4.渠道：和食物网5.形式的变化：太阳能→生物体有机物中的→热能6.过程：⑴方框大小、箭头大小的含义：方框为；箭头为。⑵能量流入某一营养级后的个去向呼吸能量流入某一营养级残落物、遗体自身储存流入下一营养级还有一部分是。7.特点⑴单向流动：能量只能沿着食物链由营养级流向营养级。每个营养级生物都因呼吸作用而部分热能。⑵逐级递减每个营养级生物总有一部分不能被下一营养级传递效率（形象地用能量金字塔表示）能量金字塔始终为金字塔，都遵循10%～20%传递效率金字塔生物量金字塔数量金字塔：可能为正金字塔，也可能为金字塔，上下营养级音间无固定数量关系。8.研究意义：帮助人们合理地调整生态系统中的流动关系，使能量地流向对人类最有益的部分。二.物质循环1.概念：2.特点：、。3.实例：⑴碳循环①存在形式：CO2、含碳、碳酸盐、煤、石油、天然气等②循环形式：在生物群落与无机环境间以形式循环，在生物群内部是以的形式流动③生理过程：作用、呼吸作用、作用、分解作用④碳循环过程图解⑵氮循环：三.与能量流动的关系1.区别：物质是的，而能量流动是的、的。2.联系：物质作为能量，使能量沿食物链流动；能量作为，使物质能够不断地在生物群落和无机环境之间循环往返。“学”—互动探究探究一对能量流动的理解阅读课本P100-101相关内容，结合“塞达伯格湖的能量流动图解”，进行分析、思考并小组讨论下列问题：1.图中各箭头代表的是什么意思？何谓能量流动？提示：该生态系统中的能量流动的方向及能量的多少。能量流动是指生态系统中能量的输入、传递和散失的过程，称为生态系统中的能量流动。2.分析图示可知能量流动具有什么样的特点？生态系统能量的作用又是什么？提示：从方向上看能量流动是单向流动的，从数值上看能量流动是逐级递减的。生态系统能量的作用：是维持生态系统稳态的动力。3.生态系统中所需要的能量主要来自于哪？能量流动是从什么地方开始的？输入生态系统的总能量是多少？能量流动的渠道是什么？提示：生态系统中能量的源头：太阳能。能量流动的起点：从生产者固定的全部太阳能开始。流经生态系统的总能量：生产者所固定的太阳能总量。能量流动的渠道：食物链和食物网。4.生产者固定的能量，流经第二营养级的能量来源及去处如何？提示：每个营养级的能量来源。（1）生产者：来自太阳能。（2）消费者：一般来自上一个营养级。（3）分解者：来自生产者和消费者。各营养级能量的去处：（1）一是自身通过呼吸作用分解一部分有机物,释放能量；（2）随尸体、排泄物等流入到分解者中；（3）有一小部分有机物中的能量流入到下一个营养级。5.为什么一个营养级的能量不能全部流向下一个营养级？提示：由于每一营养级的生物在呼吸的过程中都会消耗一部分能量，加上动物在摄食过程中总有一部分的能量会消耗在动物排出的粪便中，因此流经生态系统的能量在数量上是不断发生变化的。6.分析每一营养级上能量的“流入”和“流出”是否平衡。试分析原因。提示：不平衡。原因是能量流动具有单向流动和逐级递减的特点，即(1)单向流动：①食物链中各营养级的顺序是不可逆转的，因为捕食关系不可逆转，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的形式散失，这部分能量是不能被重复利用的。(2)逐级递减①每个营养级的生物总有一部分能量不能被下一营养级利用。②各个营养级的生物都会因呼吸作用消耗相当大的一部分能量。③各营养级中的能量都要有一部分流入分解者。(3)传递效率平均约为10%。7.为什么一条食物链中营养级一般不超过五个？提示：能量通过四个左右的营养级，已减少到不足以维持下一个营养级的生命活动的程度，所以一条食物链中营养级一般不超过五个。8.能量流动的最终归宿是什么？提示：能量流动的途径：食物链和食物网。能量的变化情况是：太阳能→生物体中的化学能→热能。因此热量是能量流动的最终归宿。9.能量散失的过程是怎样的？有机物（化学能）有机物（化学能）生产者、消费者、分解者呼吸作用能量ATP：用于各项生命活动热能：散失10.初级消费者粪便中的能量包括在它的同化量中吗？为什么？提示：粪便是未消化吸收的食物残渣形成的，所以初级消费者粪便中的能量是他没有同化的，因此这部分能量不是初级消费者的，而是他的上一营养级——生产者的同化量，其关系式为：消费者摄入量=同化量+粪便量，同化量=积累量+呼吸量，积累量=下一营养级同化量+分解者（+未被利用）。11.研究能量流动的意义，请你给归纳一下。提示：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。能量是一切生命活动的动力，是生态系统的基础。能量的流动维持各个营养级的生命和繁衍，使得一个生态系统得以存在和发展。【经典回眸】如图是生态系统能量流动的图解，对此图解的理解不正确的是()A.图中方框的大小可表示该营养级生物所具有的能量多少B.该图中C所具有的能量约为B的10%C.该图中的A表示流经该生态系统的总能量D.图中所示四个营养级的能量关系为：A≥B＋C＋D【解析】本题考查能量流动的起点、传递及特点等。【答案】D【变式训练】1.流经生态系统的总能量是指()A.照射到该生态系统内所有植物体叶面上的全部太阳能B.射进该系统的全部太阳能C.该生态系统全部生产者所固定的太阳能的总量D.生产者传递给消费者的全部能量探究二生态系统有关能量的计算阅读课本P83相关内容，结合“塞达伯格湖的能量流动图解”，进行分析、思考并小组讨论下列问题：1.分析“塞达伯格湖的能量流动图解”可知第二营养级获得第一营养级所同化的效率是多少？第三营养级获得第二营养级所同化的效率是多少？能量在相邻的营养级之间传递的效率是多少？提示：×100%＝%；×100%＝20%；10%～20%。2.计算某一个营养级一段时间的能量变化。提示：输入＝输出＋未利用，该营养级全部个体同化的能量。输出：呼吸消耗的能量＋被分解者分解释放的能量＋传递给下一营养级的能量。3.计算某一个生物群落一段时间的能量变化。提示：输入＝输出＋未利用，该生物群落中生产者固定的全部太阳能。输出：该生物群落中所有生物(包括分解者)的呼吸作用释放的能量。4.温带地区一年四季中生物群落的能量是如何波动的？提示：春末～秋初：生物群落总能量逐渐增加。秋末～来年早春：生物群落总能量逐渐减少。5．根据以上几问，试总结能量最值的计算规律？提示：(1)若一食物网中，已知最高营养级增重为N：①要求最多需第一营养级多少时，按最长食物链，最低传递效率计算。②要求至少消耗第一营养级多少时，按最短食物链，最高传递效率计算。(2)若一食物网中，已知第一营养级重量M：①要求最高营养级最多获得多少能量时，应按最短食物链，最高传递效率计算。②要求最高营养级最少获得多少能量时，应按最长食物链，最低传递效率计算。以上措施可表述为：6.请用表格的形式，将图中营养级之间能量流动的数据进行整理。并计算能量传递的效率。提示：营养级流入能量流出能量（输入到下一个营养级）出入比生产者植食性动物肉食性动物————分解者————7.根据以上知识，构建能量流动的数学模型与物理模型提示：数学模型：第n营养级获得的能量最多为最少为物理模型：生态金字塔类型项目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，有时会再现倒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逐级递减的特性生物个体数目在食物链中随营养级升高而逐级递减生物量(现存生物有机物的总质量)沿食物链流动逐渐递减每一级含义每一营养级生物所含能量的多少每一营养级生物个体的数目每一营养级生物的有机物总量8.请根据以上对生态系统中能量流动的特点等，绘制能量流动的概念模型。【经典回眸】在如图所示的食物网中，假如猫头鹰的食物有2/5来自于兔子，2/5来自于鼠，1/5来自于蛇，那么猫头鹰若增加20g体重，最少需要消费植物()A.600gB.900gC.1600gD.5600g【解析】通过食物链(植物→兔→猫头鹰)，猫头鹰增重20g×2/5＝8g，最少需要消费植物的量为8g×5×5＝200g；通过食物链(植物→鼠→猫头鹰)，猫头鹰增重20g×2/5＝8g，最少需要消费植物的量为8g×5×5＝200g；通过食物链(植物→鼠→蛇→猫头鹰)，猫头鹰增重20g×1/5＝4g，最少需要消费植物的量为4g×5×5×5＝500g。所以合计需要消费植物200g＋200g＋500g＝900g。【答案】B【变式训练】2.树林中，“螳螂捕蝉，黄雀在后”，这可构成一条食物链。如果黄雀增加体重10g，按理论计算，最多需要蝉（）A.10gB.100gC.1000gD.10000g3.若许多昆虫生活在一棵大树上，鸟又以该树上的昆虫为食。则下图中能正确描述以上3种生物数量金字塔的是(上层代表鸟，中层代表昆虫，下层代表大树)()探究三生态系统的物质循环阅读课本P84相关内容，思考并小组讨论下列问题：1.生态系统中的物质循环与生物地球化学循环是否是同一概念？其特点是什么？提示：是指在生态系统中，组成生物体的C、H、O、N、P、Ca等元素，不断进行着从无机环境到无机环境，再回到生物群落的循环，又叫生物地球化学循环。特点：循环流动，反复出现2.既然物质是循环的，为什么人们还不断向农田中施加氮肥？提示：物质在生物圈范围内是循环的。农田中不断有粮食产出，所以要不断施加氮肥。3.碳在生物群落中以什么形式传递？提示：碳水化合物。4.参与循环的物质指的是什么？提示：参与循环的物质是组成生物体的各种元素。5.碳在生物群落与无机环境之间以什么形式循环？在生物群落内部以什么形式循环？提示：碳循环是在生物群落和无机环境之间以CO2形式循环，而不是在生物群落内部循环，碳循环在生物群落内部流动的形式是有机物。6.造成温室效应的主要原因是什么？提示：化学燃料的大量燃烧会产生大量的CO2，导致全球气候变暖，从而造成温室效应。7.生物圈中水循环的主要过程如下图所示。分析图示可知生物圈的水循环中包括了哪些元素的循环？其中生物圈中水循环有几条途径？在生物圈中水循环的动力是什么？大气环流大气环流地表径流大气中的水蒸气大气中的水蒸气降水动物植物海洋水陆地水（含河流、湖泊等）蒸发等降水蒸发蒸腾作用吸收蒸发吸收生物圈中水循环的主要过程提示：水循环中包括了H、O元素的循环。海洋水和陆地水蒸发以及植物的蒸腾作用散发的水分在空中形成云，通过降雨返回地表或海洋，一部分地表水渗入地下，地表水和地下水都有一部分流入海洋。水循环是依托水在气态、液态和固态之间的转换才完成的，而这三态的转换需要太阳光的照射，也就是来自太阳光能。8.仔细阅读p106-p107课题研究，思考：小张、小王、小李三人的说法错在哪里？你能设计出更科学合理的实验来探究氮肥和磷肥含量与池塘富营养化的关系吗？设计实验时注意对照实验的设置。提示：(1)水体的富营养化是指湖泊、河流、水库等水体中氮、磷等植物营养物质含量过多所引起的水质污染现象。(2)水体富营养化的危害：过多的氮磷流入水体可能造成水体富营养化，使水生植物(藻类等)过度繁殖，在淡水体中形成“水华”，在海洋中形成“赤潮”，进而导致生态系统的稳态被破坏。(3)具体分析如下：水体中N、P增加→藻类等浮游植物过度繁殖→大量植物死亡，被好氧细菌分解→消耗水中溶氧，水体缺氧→水生生物死亡。(4)实验设计：①可分别检测3个水样，即随机各检测5个样品，平均藻类个体数多的样品密度大，反之密度小。②使水质贫营养化，以便进行后面的实验。③协调的营养(一定的N、P比)可促进藻类的生长发育，也是水质富营养化的原因之一。④加设一个烧杯，其中只加入洗衣粉而不加尿素。⑤天然池塘可能富含固氮细菌，因而磷元素成为制约因素。9.氮元素以什么形式被植物吸收？生物群落中的氮通过怎样的途径转化为大气中的氮气？提示：硝化细菌把氨氧化成硝酸盐；进入生物体的氮可形成尿素可被转化为氨，并可进一步转化N2；反硝化细菌可把硝酸盐转化为N2。10.请表格法归纳总结能量流动与物质循环的关系。提示：物质循环和能量流动的关系项目能量流动物质循环区别特点单向流动，逐级递减反复循环范围生态系统的各营养级之间生物圈的无机环境和生物群落形式以有机物的形式以无机物的形式联系物质循环的动力来自能量，而物质又是能量的载体，以保证能量从一种形式转变为另一种形式。生态系统中的物质循环和能量流动是紧密相连的【经典回眸】下图表示生物圈中碳元素的循环过程，下列有关叙述中错误的是()A.图中B都是自养生物，光合生物细胞中不一定有叶绿体但都含有色素B.适度松土不可以促进①过程C.②过程的加剧是造成温室效应的主要原因D.达到平衡状态的生态系统，③和④的量基本相等【解析】由图可知，A为分解者、B为生产者、C为消费者，图中B都是自养生物，光合生物(如蓝藻)中没有叶绿体但含有色素；适度松土不可以促进①消费者的呼吸作用过程，而是促进分解者的分解作用；②过程即化学燃料的大量燃烧是造成温室效应的主要原因；在一个稳定状态的生态系统中，碳吸收量应该基本上等于碳释放量，碳元素由无机环境进入生物群落主要依赖于绿色植物的光合作用，而由生物群落回归无机环境则主要依赖于各类生物的呼吸作用和分解者的分解作用。【答案】D【变式训练】如图为碳元素在生态系统循环中的模式图，图中“圆圈”表示生态系统的生物成分，“箭头”表示过程。请据图回答：(1)③为__________，4为__________。(2)6为___________，7为__________。(3)碳在生物群落内部传递是通过_______实现的。(4)陆地生态系统的食物链中含碳量最多的生物成分是_____。【变式训练参考答案】CCC4.(1)分解者大气中的CO2库(2)光合作用(或化能合成作用)呼吸作用(3)食物链(或食物网)(4)生产者(或①)“思”—课堂小结同学们，通过这节课学习，你有哪些收获和体会，存在哪些疑问，请把它填在下面的表格中，以便及时总结、弥补知识缺漏，不吃夹生饭，不做欠账人。收获内容疑点内容“练”—当堂检测1.科学家对生活在某生态系统的一个蜘蛛种群的能量进行定量分析,得出了能量流经这种肉食动物的有关数据如图所示(能量以种群的质量表示),下列叙述正确的是()①被蜘蛛吃下未被蜘蛛同化的能量属于上一营养级同化量中的一部分②在食物链中,蜘蛛至少位于第三营养级③图中X代表用于蜘蛛生长、发育和繁殖的能量④根据图中的数据不能算出猎物种群和蜘蛛间的能量传递效率A.①②③④ B.①②④C.②③ D.③④2.对下列两条食物链的分析正