2024-2025高中生物科学方法微课三模型法分析生态系统的能量流动和物质循环学案新人教版必修3

PAGE5-模型法分析生态系统的能量流淌和物质循环一、能量流淌模型的建构(1)分析能量流经一个种群的图示，定性分析能量流淌，由“个体”能量的输入、输出，推广到对种群能量输入、输出的探讨，建构能量流淌相关概念关系的模型(如图)：生态系统的能量流淌是指生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。然后针对“传递”提出问题，并引出能量流淌的过程探讨。(2)构建能量流淌模型(表示方法)：方法一：说明：两个去向：同化量(b)=呼吸作用消耗量(d)+用于生长、发育和繁殖的能量(e)；摄入量(a)=同化量(b)+粪便量(c)。方法二：说明：三个去向：同化量=呼吸作用消耗量+分解者的分解量+下一养分级的同化量。方法三：说明：四个去向：同化量=自身呼吸作用消耗量(A)+未被利用(B)+分解者的分解量(C)+下一养分级的同化量(D)。二、物质循环模型的构建以碳循环为例，通过碳元素在生态系统组成成分中的输入与输出过程，建构物质循环相关概念关系的模型(如图)：碳在生态系统各成分之间的传递方向：只有生产者与大气中的CO2库之间的传递是双向的，其他各成分间的传递均是单向的。据上述方法可快速推断图中各成分：(1)大气中的CO2库：甲中b、乙中c、丙中a、丁中c；(2)生产者：甲中a、乙中a、丙中e、丁中a；(3)分解者：甲中d、乙中e、丙中c、丁中d；(4)判定上述三个成分后，消费者无论具有几个养分级都将迎刃而解。图一为某生态系统的碳循环示意图，图二为能量流经图一所示生态系统中其次养分级的改变示意图，其中能量的单位为kJ。请据图回答下列问题：(1)图一生态系统中的生产者是________，丙中D为第________养分级，B与D的种间关系为________。

(2)图一中①代表的生理过程为________，②过程中碳的传递形式是______.(3)分析图二中能量关系可知，Ⅱ表示其次养分级生物用于________的能量，这其中包括________生物粪便中的能量。

(4)若图一中第一养分级所固定的太阳能总量为3200kJ，则第一和其次养分级之间的能量传递效率是_________。从中可以看诞生态系统的能量流淌具有________的特点。

(1)通过碳循环示意图推断生态系统的组成成分：只有生产者与大气中的CO2库之间的传递是双向的，生产者、消费者、分解者通过呼吸作用将CO2释放到大气中，因此可以推断诞生产者与大气中的CO2库。(2)通过构建食物链和食物网推断生态系统的养分关系，图一中建立食物链：乙→A→B→D；乙→A→D；乙→A→C。生产者乙为第一养分级。(3)依据其次养分级能量流淌示意图推断能量的去向：摄入量=同化量+粪便量，粪便中的能量属于上一养分级生物的能量。【解析】(1)图一依据双向箭头推断生态系统中的生产者是乙，乙为第一养分级，丙中D为第三、四养分级。D捕食B，为捕食关系，B与D都捕食A，故B与D的种间关系为捕食和竞争。(2)图一中①代表的生理过程为呼吸作用(细胞呼吸)，②过程中碳的传递形式是含碳有机物(或有机物)。(3)分析图二中能量关系可知，Ⅱ表示其次养分级生物用于自身生长、发育和繁殖的能量，这其中包括第三养分级(或次级消费者)生物粪便中的能量。(4)若图一中第一养分级所固定的太阳能总量为3200kJ，其次养分级同化的能量=A摄入量-Ⅳ散失量=500-100=400kJ，则第一和其次养分级之间的能量传递效率是400÷3200×100%=12.5%。从中可以看诞生态系统的能量流淌具有逐级递减(或单向流淌、逐级递减)的特点。答案：(1)乙三、四捕食和竞争(2)呼吸作用(细胞呼吸)含碳有机物(或有机物)(3)自身生长、发育和繁殖第三养分级(或次级消费者)(4)12.5%逐级递减(或单向流淌、逐级递减)如图为某湿地生态系统的碳循环模式图，其中甲、乙、丙、丁代表生物，①～⑦代表生理过程，W代表物质；该生态系统中的能量流淌调查结果如表所示(单位：×103kJ)。请回答下列相关问题：食物链植物植食性动物肉食性动物同化量465XY呼吸消耗量9622.83.8未被利用29033.52.6分解者分解142.2微量(1)图中W表示___________。碳从甲到乙以______________的形式流淌。(2)图中属于肉食性动物的生物是_______。甲、乙、丙同化的能量大部分通过_______(填序号)过程散失，其余能量用于甲、乙、丙的________。(3)该生态系统中植食性动物与肉食性动物之间的能量传递效率为________。植食性动物粪便中的能量________(填“属于”或“不属于”)植食性动物同化量(X)的一部分。【解析】(1)丁为分解者，将有机物分解为无机物，W表示无机物；生物群落内碳以含碳有机物的形式流淌。(2)题图中甲是植物，乙是植食性动物，丙是肉食性动物；各养分级的生物通过呼吸作用散失大部分能量，其余能量用于自身的生长、发育和繁殖等生命活动。(3)流向下一个养分级的能量=同化量-(呼吸作用消耗量+未被利用的能量+流向分解者的能量)。因此植食性动物的同化量X=(465-96-290-14)×103kJ=6.5×104kJ，肉食性动物同化量Y=(65-22.8-33.5-2.2)×103kJ=6.5×103kJ，因此植食性动物与肉