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1、最新浙科版必修三《能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)》教案 2 導(dǎo)學(xué)誘思 一、能量流動(dòng) 1 .輸入生態(tài)系統(tǒng)的總能量：等于生產(chǎn)者固定太陽能的總量。 2 .起點(diǎn)：生產(chǎn)者固定太陽能開始。 3 .能量流動(dòng)的途徑：能量不斷沿著太陽 一植物一植食動(dòng)物一肉食動(dòng)物一頂位肉食動(dòng)物的 方向流動(dòng)。 4 .能量流動(dòng)的特點(diǎn)：一是能量流動(dòng)是單向的 ，不可逆轉(zhuǎn)的，也不能循環(huán)流動(dòng)；二是能量在流 動(dòng)的過程中逐級(jí)遞減，能量在相鄰兩個(gè)營養(yǎng)級(jí)間的傳遞效率一般只有約 10%。 思考：市場(chǎng)上肉類和雞蛋的價(jià)格比糧食和蔬菜高 ，你能從生態(tài)學(xué)角度分析肉類和雞蛋價(jià)格 高的原因嗎？ 提示：在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中，動(dòng)物一般處于第二、三營養(yǎng)級(jí)，新陳代

2、謝要消耗一些能量，只有 約10%的能量傳到下一營養(yǎng)級(jí)，而蔬菜和糧食處于第一營養(yǎng)級(jí) ，所以與糧食和蔬菜相比，要得 到同質(zhì).量的肉類和雞蛋，需要消耗更多能量，故肉類、雞蛋成本高，價(jià)格也高。 二、物質(zhì)循環(huán) （一）物質(zhì)循環(huán)的概念 1 .概念：組成生物體的物質(zhì)—，都不斷地進(jìn)行著從無機(jī)環(huán)境到生物群落 ，又從生物群落到無機(jī) 環(huán)境的循環(huán)過程,這就是生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)。 2 .物質(zhì)循環(huán)的特點(diǎn)是：全球性和反復(fù)循環(huán)。 （二）碳循環(huán) 1 .循環(huán)形式：碳在牛物群落與無機(jī)環(huán)境之間的循環(huán)主要是以二氧化碳的形式進(jìn)行的。 2 .循環(huán)途徑：從大氣圈到植物和動(dòng)物，再從動(dòng)植物通向分解者，最后又回到大氣圈。 3 .圖

3、解 (1)①?⑥表示的生理過程分別是：①光合作用 ，②呼吸作用，③呼吸作用，④捕食，⑤呼吸 作用，⑥燃燒。 (2) A、B、C、D表示的生物類群是： A .生產(chǎn)者,B分解者,C次級(jí)消費(fèi)者,D初 級(jí)消費(fèi) 有。 思考： 溫室效應(yīng)”導(dǎo)致當(dāng)今地球上氣溫不斷上升 ，引發(fā)了地球上各種熱帶風(fēng)暴、紅色警報(bào) 不斷，人們已經(jīng)切身感受到人類的活動(dòng)對(duì)自然的破壞造成的嚴(yán)重惡果。那么 溫室效應(yīng)”是由 于什么原因?qū)е碌模? 提示：溫室效應(yīng)”是由于地球上二氧化碳過多引起的 ，二氧化碳過多的主要原因是化石燃 料的燃燒。 (三)水循環(huán)、氮循環(huán) 循環(huán)形式：水、氮在生物群落與無機(jī)環(huán)境之間的循環(huán)主要是以無機(jī)物的形

4、式進(jìn)行的 ，在生 物群落內(nèi)水主要以無機(jī)物的形式循環(huán) ，氮以有機(jī)物的形式循環(huán)。 三、物質(zhì)循環(huán)與能量流動(dòng)的區(qū)別 與聯(lián)系 1 .區(qū)別：物質(zhì)循環(huán)的特點(diǎn)不同于能量流動(dòng) ，物質(zhì)可以被牛物群落反復(fù)利用 ,而能量流動(dòng)是單 回的，逐級(jí)遞減的，是不循環(huán)的。 2 .聯(lián)系：生態(tài)系統(tǒng)的主要功能是進(jìn)行能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán) ，并且二者同時(shí)進(jìn)行，彼此相互依 存,不可分割。使生態(tài)系統(tǒng)的各組成成分緊密地聯(lián)系在一起 ，形成一個(gè)統(tǒng)一的整體。 思考：遠(yuǎn)離南極的地區(qū)進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)時(shí)使用農(nóng)藥 ，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在南極的企鵝體內(nèi)有這個(gè)地區(qū) 使用的農(nóng)藥，這說明了什么？ 提示：物質(zhì)循環(huán)具有全球性。 合作探究 探究一：生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)

5、 能量流動(dòng)是生態(tài)系統(tǒng)的重要功能之一。生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)是從生產(chǎn)者固定太陽能開 始的,能量的變化情況是：太陽光能 一生物體中的化學(xué)能一熱能。因此熱能是能量流動(dòng)的最 終歸宿。 1 .起點(diǎn)：生產(chǎn)者。 2 .流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量：全部生產(chǎn)者固定的太陽能總量。 3 .途徑：食物鏈和食物網(wǎng)。 4 .每個(gè)營養(yǎng)級(jí)的能量來源和能量去路：生產(chǎn)者 的能量主要來自太陽光；各級(jí)消費(fèi)者的能 量來自上一個(gè)營養(yǎng)級(jí)，流入各級(jí)消費(fèi)者的總能量是指各級(jí)消費(fèi)者在進(jìn)行同化作用過程中所同 化的物質(zhì)中含有的能量總和，消費(fèi)者糞便中所含有的能量不能計(jì)入排便生物所同化物質(zhì)中的 能量；分解者的能量來自生產(chǎn)者和消費(fèi)者。 每個(gè)營養(yǎng)級(jí)的

6、能量去路：一是通過呼吸作用分解一部分有機(jī)物 ，釋放能量，供生命活動(dòng)利 用；二是隨尸體、排泄物等流入分解者中去；三是有一小部分有機(jī)物中的能量流入到下一 個(gè)營養(yǎng)級(jí)中（最后一個(gè)營養(yǎng)級(jí)除外） ，這是通過捕食關(guān)系進(jìn)行的。 5 .特點(diǎn)：逐級(jí)遞減和單向流動(dòng)。 逐級(jí)遞減的原因：第一，各營養(yǎng)級(jí)的生物都會(huì)因呼吸作用消耗相當(dāng)大的一部分能量；第二 ， 各營養(yǎng)級(jí)總有一部分生物未被下一個(gè)營養(yǎng)級(jí)的生物所利用。 單向流動(dòng)的原因：第一 ，食物鏈中各營養(yǎng)級(jí)的順序是不可逆轉(zhuǎn)的 ，這是長期自然選擇的結(jié) 果；第二，各營養(yǎng)級(jí)的能量大部分以呼吸作用產(chǎn)生的熱能的形式散失掉 ，熱能是能量流動(dòng)的最 終歸宿。這些能量是不能重復(fù)利用的。

7、 6 .林德曼效率"（即‘十分之一定律”）：其含義是 在輸入到一個(gè)營養(yǎng)級(jí)的能量中大約只 有10%的能量流動(dòng)到下一個(gè)營養(yǎng)級(jí) 這里的能量指的是該營養(yǎng)級(jí)生物同化的能量。 即：能量傳遞效率下一個(gè)營養(yǎng)級(jí)的同化量 /上一個(gè)營養(yǎng)級(jí)的同化量 X100%。 探究二：生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán) 組成生物體的碳、氫、氧、氮、磷、硫等化學(xué)元素在生態(tài)系統(tǒng)中一次次 ,地被循環(huán)利用，就 是生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)，又稱生物地球化學(xué)循環(huán)。 對(duì)于生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)的概念，要從以下四個(gè)方面理解： 1 .生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)的范圍是指地球上最大的生態(tài)系統(tǒng) ——生物圈，也就是說物質(zhì)循環(huán) 具有全球性。 2 .所指的物質(zhì)主要

8、是指組成生物體的基本元素 ，而不是指由這些元素組成的糖類、脂肪和 蛋白質(zhì)等具體形態(tài)的物質(zhì)。 3 .所指的循環(huán)是指組成生物體的基本元素在生物群落與無機(jī)環(huán)境之間的往返運(yùn)動(dòng) ，其中伴 隨著復(fù)雜的物質(zhì)變化和能量變化。 4 .生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)離不開能量流動(dòng)。 探究三：生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)與物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系 項(xiàng)目 能量流動(dòng) 物質(zhì)循環(huán) 形式 以有機(jī)物的形式流動(dòng) 以無機(jī)物的形式流動(dòng) 過程 沿食物鏈（網(wǎng)）單向流動(dòng) 在無機(jī)環(huán)境生物群落間往復(fù)循環(huán) 范圍 生態(tài)系統(tǒng)各營養(yǎng)級(jí) 全球性 特點(diǎn) 單向流動(dòng)、逐級(jí)遞減 反復(fù)出現(xiàn)、循環(huán)流動(dòng) 聯(lián)系 ①能量的固定、轉(zhuǎn)移、釋放離不開物質(zhì)的合成和

9、分解②物質(zhì)是能量沿食物鏈（網(wǎng)） 流動(dòng)的載體③能量是物質(zhì)在生態(tài)系統(tǒng)中往復(fù)循環(huán)的動(dòng)力總之 ，二者互為因果、相輔 相成，具后/、可分割的聯(lián)系 動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)，才緊密地聯(lián)系在一起 ，形成一個(gè)統(tǒng)一的整體，圖解如下: 生態(tài)系統(tǒng)中的各種組成成分 一一非生物環(huán)境、生產(chǎn)者、消費(fèi)者和分解者 ，正是通過能量流 7 / 7 大氣中的C。工能量 題例領(lǐng)悟 【例題1】2008卷,32下圖表示某生態(tài)系統(tǒng)中，四種生物所同化的有機(jī)物的量占該生態(tài)系 統(tǒng)有機(jī)物總量的比例，則這四種生物之間的食物關(guān)系最可能的是（ 甲 乙 丙 T A,甲、丙/丁 丙 C,甲f乙f丙f 丁

10、D.甲一乙:C 、丁 解析：生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)是沿食物鏈由低營養(yǎng)級(jí)向高營養(yǎng)級(jí)進(jìn)行的。其傳遞效率一 般約為10%。因此，不同營養(yǎng)級(jí)所含的能量多少不同 ，形成金字塔形結(jié)構(gòu)。從給出的餅狀圖 可以看出，甲占85%,說明甲是生產(chǎn)者，位于第一營養(yǎng)級(jí)；乙和丙含有的能量相近 ，說明兩者位 于同一個(gè)營養(yǎng)級(jí)（第二營養(yǎng)級(jí) ，是初級(jí)消費(fèi)者）；丁含 有的能量最少，說明丁位于第三營養(yǎng) 級(jí),是次級(jí)消費(fèi)者。據(jù)此，我們可以推測(cè)出甲~丁四種生物之間的食物關(guān)系最可能的是 A選項(xiàng) 所示的關(guān)系。 答案：A 領(lǐng)悟 生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)的規(guī)律是逐級(jí)遞減 ，單向不循環(huán)，傳遞效率一般約為 10%,不超過 20%。 【例題

11、2】2007重慶卷,1稻一鴨一萍共作是一種新興的生態(tài)農(nóng)業(yè)模式 淇中，水生植物紅 萍（滿江紅）適生于蔭蔽環(huán)境 ，可作為鴨子的飼料，鴨子能吃有害昆蟲并供肥 ，促進(jìn)水稻生長 對(duì)以此模式形成的生態(tài)系統(tǒng)，下列敘述錯(cuò)誤的是（ ） A.該生態(tài)系統(tǒng)的主要功能是物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng) -B.鴨子既是初級(jí)消費(fèi)者，又是次級(jí)消費(fèi)者 C.生物群落由水稻、紅萍、鴨子和有害昆蟲組成 D.水稻和紅萍分層分布，能提高光能利用率 解析：本題考查對(duì)生態(tài)系統(tǒng)及生物群落的理解 ，生態(tài)系統(tǒng)的主要功能是物質(zhì)循環(huán)和能量流 動(dòng)。該生態(tài)系統(tǒng)中鴨子是雜食性動(dòng)物 ，既可以以植物為食，又可以以害蟲等動(dòng)物為食，所以既 是初級(jí)消費(fèi)者，又是次級(jí)消

12、費(fèi)者。水稻和紅萍因形態(tài)結(jié)構(gòu)差異 ，呈現(xiàn)垂直分層分布，這樣能提 高光能利用率。生物群落是在一定的自然區(qū)域內(nèi) ，相互之間具有直接或間接關(guān)系的各種生物 的總和，在該區(qū)域內(nèi)，除了水稻、紅萍、鴨子和有害昆蟲 ，還有雜草等植物，其他昆蟲、鳥類動(dòng) 物，細(xì)菌、真菌等微生物、所有這些生物組成了生物群落，故C選項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案：C 【例題3］我國北方處于平衡狀態(tài)的某森林生態(tài)系統(tǒng) ，其碳素循環(huán)如下圖，箭頭和字母分別 表示碳素傳遞方向和轉(zhuǎn)移量。下列選項(xiàng)正確的是（ ） A.夏季,a>b+c+e B.秋季,e+fvg C.夏季,g=b+e+f D.冬季,d>c+f 解析：解此題時(shí)首先應(yīng)該分析

13、 a?g代表的意義。a：光合作用；b、d：呼吸作用；g：分 解作用；c：動(dòng)物攝食；e、f：動(dòng)植物的遺體、殘落物。由于我國北方的夏季溫度高 ，光照強(qiáng), 光照時(shí)間長，所以生產(chǎn)者光合作用產(chǎn)生的有機(jī)物總是多于支出的 ，從而使有機(jī)物得以積累，植 物體不斷長大。 答案：A 領(lǐng)悟 在穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)和能量的輸入總是大于輸出 ，生態(tài)系統(tǒng)才能保持,穩(wěn)定。 【例題4】在自然生態(tài)系統(tǒng)中，物質(zhì)是能量的載體。下列敘述正確的是（ ） A.能量可驅(qū)動(dòng)物質(zhì)循環(huán) B.物質(zhì)和能量可循環(huán)利用 C.能量只能在食物鏈中流動(dòng) D.能量和生物數(shù)量金字塔均可倒置 解析：生態(tài)系統(tǒng)的功能是物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng) ，物質(zhì)是能量的

14、載體，能量是物質(zhì)循環(huán)的動(dòng) 力。能量流動(dòng)是逐級(jí)遞減、單向不循環(huán)的。能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的渠道是食物鏈和食物 網(wǎng)。能量金字塔永遠(yuǎn)是正立的。 答案：A 領(lǐng)悟 生態(tài)系統(tǒng)的功?能是物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)，能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的渠道是食物鏈和食物網(wǎng)。 物質(zhì)是能量的載體，能量是物質(zhì)循環(huán)的動(dòng)力。 課堂反饋 1 .在生態(tài)系統(tǒng)中，生產(chǎn)者所制造的有機(jī)物，最終消失于（） A.初級(jí)消費(fèi)者 B.次級(jí)消費(fèi)者 C.三級(jí)消費(fèi)者 D.分解者 解析：考查物質(zhì)循環(huán)的大致過程。無機(jī)環(huán)境中的無機(jī)物通過生產(chǎn)者的光合作用或化能合 成作用合成有機(jī)物，有機(jī)物順著食物鏈或食物網(wǎng)傳遞的過程中 ，可以被生產(chǎn)者和各級(jí)消費(fèi)者所 利用，但這不是

15、最后的利用過程，生產(chǎn)者和消費(fèi)者體內(nèi)所含的有機(jī)物最終要隨尸體、糞便或殘 枝敗葉被分解利用，變成CO2返回到無機(jī)環(huán)境，這樣生產(chǎn)者合成的有機(jī)物才最后消失。 答案：D 2 .假設(shè)一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的總能量為 100%,按最高傳遞效率計(jì)算，第三營養(yǎng)級(jí)和三級(jí)消費(fèi)者所 獲得的能量應(yīng)為（ ） A.4% 和 0.8% B.0.8% 和 0.8% C.4% 和 4% D.20% 和 4% 解析：考查食物鏈的營養(yǎng)級(jí)和消費(fèi)者級(jí)別的關(guān)系 ，及能量傳遞效率的計(jì)算。食物鏈各營養(yǎng) 級(jí)及消費(fèi)級(jí)別關(guān)系如下： 生產(chǎn)者一初級(jí)消費(fèi)者一次級(jí)消費(fèi)者一三級(jí)消費(fèi)者一…… I I I I I 第一營養(yǎng)級(jí)第二營養(yǎng)級(jí).第二營養(yǎng)級(jí)第四營養(yǎng)

16、級(jí)…… 能量傳遞效率最高按20%計(jì)算，總能量為100%,所以第三營養(yǎng)級(jí)獲得的 能量為： 20%X20%=4%,三級(jí)消費(fèi)者所獲得的能量為 20%X20%X20%=0.8%。 答案：A 3 .如果一個(gè)人的食物中有 1/2來自綠色植物，1/4來自小型肉食動(dòng)物，1/4來自羊肉。假如傳 遞效率為10%,那么該人每增加1千克體重，約消耗植物（） A.10千克 B.28千克 C.100千克 D.280千克 解析：根據(jù)題意可以寫出三條食物鏈：①植物 一人,在此食物鏈中人要增重 0.5千克，需消 耗0.5 6.1=5千克植物；②植物一羊一人，在此食物鏈中人要增重0.25千克，消耗 0.25 0.1 0.1=25千克；③植物 一植食動(dòng)物一小型肉食動(dòng)物 一人，在此食物鏈中，人類增重 0.25千克，消耗0.25 0.1 6.1 0.1=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