2021-2022高中生物-科学方法微课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.doc

2021-2022高中生物 科学方法微课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

2021-2022高中生物 科学方法微课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

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模型法分析生态系统的能量流动和物质循环

一、能量流动模型的建构
　(1)分析能量流经一个种群的图示，定性分析能量流动，由“个体”能量的输入、输出，推广到对种群能量输入、输出的研究，建构能量流动相关概念关系的模型(如图)：生态系统的能量流动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，并引出能量流动的过程研究。
　(2)构建能量流动模型(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+下一营养级的同化量。
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)+下一营养级的同化量(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营养级都将迎刃而解。

　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第二营养级的变化示意图，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________营养级，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表示第二营养级生物用于________的能量，这其中包括________生物粪便中的能量。 
(4)若图一中第一营养级所固定的太阳能总量为3 200 kJ，则第一和第二营养级之间的能量传递效率是_________。从中可以看出生态系统的能量流动具有________的特点。 

　(1)通过碳循环示意图判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，因此可以判断出生产者与大气中的CO2库。
(2)通过构建食物链和食物网判断生态系统的营养关系，图一中建立食物链：乙→A→B→D；乙→A→D；乙→A→C。生产者乙为第一营养级。
(3)根据第二营养级能量流动示意图判断能量的去向：摄入量=同化量+粪便量，粪便中的能量属于上一营养级生物的能量。
【解析】(1)图一根据双向箭头判断生态系统中的生产者是乙，乙为第一营养级，丙中D为第三、四营养级。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表示第二营养级生物用于自身生长、发育和繁殖的能量，这其中包括第三营养级(或次级消费者)生物粪便中的能量。
(4)若图一中第一营养级所固定的太阳能总量为3 200 kJ，第二营养级同化的能量=A摄入量-Ⅳ散失量=500-100=400 kJ，则第一和第二营养级之间的能量传递效率是400÷3 200×100%=12.5%。从中可以看出生态系统的能量流动具有逐级递减(或单向流动、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　第三营养级(或次级消费者)
(4)12.5%　 逐级递减(或单向流动、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动调查结果如表所示(单位：×103 kJ)。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
465
X
Y
呼吸消耗量
96
22.8
3.8
未被利用
290
33.5
2.6
分解者分解
14
2.2
微量
(1)图中W表示___________。碳从甲到乙以______________的形式流动。
(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动。
(2)题图中甲是植物，乙是植食性动物，丙是肉食性动物；各营养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)流向下一个营养级的能量=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)×103 kJ=6.5×104 kJ，肉食性动物同化量Y=(65-22.8-33.5-2.2)×103 kJ =6.5×103 kJ，因此植食性动物与肉食性动物之间的能量传递效率=(6.5×103)÷(6.5×104)×100%=10%；植食性动物粪便中的能量不属于植食性动物的同化量。
答案：(1)无机物　含碳有机物　(2)丙　②③④　生长、发育和繁殖等生命活动　(3)10%　不属于