2019-2020年高中生物 第三节能量流动和物质循环辅导教案 浙科版.doc

2019-2020年高中生物 第三节能量流动和物质循环辅导教案 浙科版导学诱思 一、能量流动 1.输入生态系统的总能量：等于生产者固定太阳能的总量。 2.起点：生产者固定太阳能开始。 3.能量流动的途径：能量不断沿着太阳植物植食动物肉食动物顶位肉食动物的方向流动。 4.能量流动的特点：一是能量流动是单向的，不可逆转的，也不能循环流动；二是能量在流动的过程中逐级递减，能量在相邻两个营养级间的传递效率一般只有约10%。 思考：市场上肉类和鸡蛋的价格比粮食和蔬菜高，你能从生态学角度分析肉类和鸡蛋价格高的原因吗？ 提示：在农业生态系统中，动物一般处于第二、三营养级，新陈代谢要消耗一些能量，只有约10%的能量传到下一营养级，而蔬菜和粮食处于第一营养级，所以与粮食和蔬菜相比，要得到同质量的肉类和鸡蛋，需要消耗更多能量，故肉类、鸡蛋成本高，价格也高。 二、物质循环 （一）物质循环的概念 1.概念：组成生物体的物质，都不断地进行着从无机环境到生物群落，又从生物群落到无机环境的循环过程，这就是生态系统的物质循环。 2.物质循环的特点是：全球性和反复循环。 （二）碳循环 1.循环形式：碳在生物群落与无机环境之间的循环主要是以二氧化碳的形式进行的。 2.循环途径：从大气圈到植物和动物，再从动植物通向分解者，最后又回到大气圈。 3.图解 （1）表示的生理过程分别是：光合作用，呼吸作用，呼吸作用，捕食，呼吸作用，燃烧。 （2）A、B、C、D表示的生物类群是：A生产者，B分解者，C次级消费者，D初级消费者。 思考：“温室效应”导致当今地球上气温不断上升，引发了地球上各种热带风暴、红色警报不断，人们已经切身感受到人类的活动对自然的破坏造成的严重恶果。那么“温室效应”是由于什么原因导致的？ 提示：“温室效应”是由于地球上二氧化碳过多引起的，二氧化碳过多的主要原因是化石燃料的燃烧。 （三）水循环、氮循环 循环形式：水、氮在生物群落与无机环境之间的循环主要是以无机物的形式进行的，在生物群落内水主要以无机物的形式循环，氮以有机物的形式循环。 三、物质循环与能量流动的区别与联系 1.区别：物质循环的特点不同于能量流动，物质可以被生物群落反复利用，而能量流动是单向的，逐级递减的，是不循环的。 2.联系：生态系统的主要功能是进行能量流动和物质循环，并且二者同时进行，彼此相互依存，不可分割。使生态系统的各组成成分紧密地联系在一起，形成一个统一的整体。 思考：远离南极的地区进行农业生产时使用农药，结果发现在南极的企鹅体内有这个地区使用的农药，这说明了什么？ 提示：物质循环具有全球性。合作探究 探究一：生态系统的能量流动 能量流动是生态系统的重要功能之一。生态系统中的能量流动是从生产者固定太阳能开始的，能量的变化情况是：太阳光能生物体中的化学能热能。因此热能是能量流动的最终归宿。 1.起点：生产者。 2.流经生态系统的总能量：全部生产者固定的太阳能总量。 3.途径：食物链和食物网。 4.每个营养级的能量来源和能量去路：生产者的能量主要来自太阳光；各级消费者的能量来自上一个营养级，流入各级消费者的总能量是指各级消费者在进行同化作用过程中所同化的物质中含有的能量总和，消费者粪便中所含有的能量不能计入排便生物所同化物质中的能量；分解者的能量来自生产者和消费者。 每个营养级的能量去路：一是通过呼吸作用分解一部分有机物，释放能量，供生命活动利用；二是随尸体、排泄物等流入分解者中去；三是有一小部分有机物中的能量流入到下一个营养级中（最后一个营养级除外），这是通过捕食关系进行的。 5.特点：逐级递减和单向流动。 逐级递减的原因：第一，各营养级的生物都会因呼吸作用消耗相当大的一部分能量；第二，各营养级总有一部分生物未被下一个营养级的生物所利用。 单向流动的原因：第一，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；第二，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掉，热能是能量流动的最终归宿。这些能量是不能重复利用的。 6.“林德曼效率”（即“十分之一定律”）：其含义是“在输入到一个营养级的能量中大约只有10%的能量流动到下一个营养级”。这里的能量指的是该营养级生物同化的能量。 即：能量传递效率下一个营养级的同化量/上一个营养级的同化量100%。 探究二：生态系统的物质循环 组成生物体的碳、氢、氧、氮、磷、硫等化学元素在生态系统中一次次地被循环利用，就是生态系统的物质循环，又称生物地球化学循环。 对于生态系统的物质循环的概念，要从以下四个方面理解： 1.生态系统的物质循环的范围是指地球上最大的生态系统生物圈，也就是说物质循环具有全球性。 2.所指的物质主要是指组成生物体的基本元素，而不是指由这些元素组成的糖类、脂肪和蛋白质等具体形态的物质。 3.所指的循环是指组成生物体的基本元素在生物群落与无机环境之间的往返运动，其中伴随着复杂的物质变化和能量变化。 4.生态系统的物质循环离不开能量流动。 探究三：生态系统的能量流动与物质循环的关系项目能量流动物质循环形式以有机物的形式流动以无机物的形式流动过程沿食物链（网）单向流动在无机环境生物群落间往复循环范围生态系统各营养级全球性特点单向流动、逐级递减反复出现、循环流动联系能量的固定、转移、释放离不开物质的合成和分解物质是能量沿食物链（网）流动的载体能量是物质在生态系统中往复循环的动力总之，二者互为因果、相辅相成，具有不可分割的联系 生态系统中的各种组成成分非生物环境、生产者、消费者和分解者，正是通过能量流动和物质循环，才紧密地联系在一起，形成一个统一的整体，图解如下：题例领悟 【例题1】 xx上海卷，32 下图表示某生态系统中，四种生物所同化的有机物的量占该生态系统有机物总量的比例，则这四种生物之间的食物关系最可能的是（ ） 解析：生态系统中的能量流动是沿食物链由低营养级向高营养级进行的。其传递效率一般约为10%。因此，不同营养级所含的能量多少不同，形成金字塔形结构。从给出的饼状图可以看出，甲占85%，说明甲是生产者，位于第一营养级；乙和丙含有的能量相近，说明两者位于同一个营养级（第二营养级，是初级消费者）；丁含有的能量最少，说明丁位于第三营养级，是次级消费者。据此，我们可以推测出甲丁四种生物之间的食物关系最可能的是A选项所示的关系。 答案：A 领悟 生态系统中能量流动的规律是逐级递减，单向不循环，传递效率一般约为10%，不超过20%。 【例题2】 xx重庆卷，1 稻鸭萍共作是一种新兴的生态农业模式，其中，水生植物红萍（满江红）适生于荫蔽环境，可作为鸭子的饲料，鸭子能吃有害昆虫并供肥，促进水稻生长，对以此模式形成的生态系统，下列叙述错误的是（ ） A.该生态系统的主要功能是物质循环和能量流动 B.鸭子既是初级消费者，又是次级消费者 C.生物群落由水稻、红萍、鸭子和有害昆虫组成 D.水稻和红萍分层分布，能提高光能利用率 解析：本题考查对生态系统及生物群落的理解，生态系统的主要功能是物质循环和能量流动。该生态系统中鸭子是杂食性动物，既可以以植物为食，又可以以害虫等动物为食，所以既是初级消费者，又是次级消费者。水稻和红萍因形态结构差异，呈现垂直分层分布，这样能提高光能利用率。生物群落是在一定的自然区域内，相互之间具有直接或间接关系的各种生物的总和，在该区域内，除了水稻、红萍、鸭子和有害昆虫，还有杂草等植物，其他昆虫、鸟类动物，细菌、真菌等微生物，所有这些生物组成了生物群落，故C选项错误。 答案：C 【例题3】 我国北方处于平衡状态的某森林生态系统，其碳素循环如下图，箭头和字母分别表示碳素传递方向和转移量。下列选项正确的是（ ） A.夏季，ab+c+e B.秋季，e+fg C.夏季，g=b+e+f D.冬季，dc+f 解析：解此题时首先应该分析ag代表的意义。a：光合作用；b、d：呼吸作用；g：分解作用；c：动物摄食；e、f：动植物的遗体、残落物。由于我国北方的夏季温度高，光照强，光照时间长，所以生产者光合作用产生的有机物总是多于支出的，从而使有机物得以积累，植物体不断长大。 答案：A 领悟 在稳定的生态系统中物质和能量的输入总是大于输出，生态系统才能保持稳定。 【例题4】 在自然生态系统中，物质是能量的载体。下列叙述正确的是（ ） A.能量可驱动物质循环 B.物质和能量可循环利用 C.能量只能在食物链中流动 D.能量和生物数量金字塔均可倒置 解析：生态系统的功能是物质循环和能量流动，物质是能量的载体，能量是物质循环的动力。能量流动是逐级递减、单向不循环的。能量流动和物质循环的渠道是食物链和食物网。能量金字塔永远是正立的。 答案：A 领悟 生态系统的功能是物质循环和能量流动，能量流动和物质循环的渠道是食物链和食物网。物质是能量的载体，能量是物质循环的动力。课堂反馈 1.在生态系统中，生产者所制造的有机物，最终消失于（ ） A.初级消费者 B.次级消费者 C.三级消费者 D.分解者 解析：考查物质循环的大致过程。无机环境中的无机物通过生产者的光合作用或化能合成作用合成有机物，有机物顺着食物链或食物网传递的过程中，可以被生产者和各级消费者所利用，但这不是最后的利用过程，生产者和消费者体内所含的有机物最终要随尸体、粪便或残枝败叶被分解利用，变成CO2返回到无机环境，这样生产者合成的有机物才最后消失。 答案：D 2.假设一个生态系统的总能量为100%，按最高传递效率计算，第三营养级和三级消费者所获得的能量应为（ ） A.4%和0.8% B.0.8%和0.8% C.4%和4% D.20%和4% 解析：考查食物链的营养级和消费者级别的关系，及能量传递效率的计算。食物链各营养级及消费级别关系如下： 生产者初级消费者次级消费者三级消费者 第一营养级 第二营养级 第二营养级 第四营养级 能量传递效率最高按20%计算，总能量为100%，所以第三营养级获得的能量为：20%20%=4%，三级消费者所获得的能量为20%20%20%=0.8%。 答案：A 3.如果一个人的食物中有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：根据题意可以写出三条食物链：植物人，在此食物链中人要增重0.5千克，需消耗0.50.1=5千克植物；植物羊人，在此食物链中人要增重0.25千克，消耗0.250.10.1=25千克；植物植食动物小型肉食动物人，在此食物链中，人类增重0.25千克，消耗0.250.10.10.1=250千克植物。所以人要增重1千克，共消耗植物280千克。 答案：D