学案43生态系统的能量流动

学案43 生态系统的能量流动

考纲要求 生态系统能量流动的基本规律及应用(Ⅱ)。

一、能量流动的概念

生态系统中能量的________、传递、________和散失的过程，称为生态系统的能量流动。 二、能量流动的过程

1．起点：生产者____________开始。 2．总量：生产者________________。 3．流动渠道：________和________。

4．特点：(1)单向流动：能量只能沿着食物链由________流向高营养级。 (2)逐级递减

①每个营养级生物都因________而散失部分热能。

②每个营养级生物总有一部分不能被____________利用。 ③传递效率为______(形象地用____________)。

三、能量流动研究意义

1．帮助人们科学规划，设计________________，使能量得到最有效利用，实现能量的________。

2．帮助人们合理地________生态系统中能量流动关系，使能量持续高效地流向____________________。

探究点一 生态系统中能量流动过程 分析能量流动过程图，完成下列填空：

由上图可知：

(1)能量转化：________→有机物中的化学能→________(最终散失)。 (2)流动形式：________中的化学能。

(3)散失途径：呼吸作用，包括____________自身的呼吸消耗以及________的呼吸作用。 (4)能量散失的形式：以热能形式散失。 思维拓展

1．消费者同化的能量＝摄入量－粪便中有机物的能量，即摄入的食物只有部分被同化。消费者粪便中含有的能量不能计入排遗生物所同化的能量，它实际与上一个营养级的遗体、残骸一样，属于未被下一个营养级利用的那一部分能量。例如屎壳郎利用大象的粪便获得能量，就不能说屎壳郎获得了大象的能量，而是获得了植物的能量。

2．流入一个营养级的能量是指被这个营养级的生物所同化的全部能量。 (1)能量的来源

生产者的能量主要来自太阳能。其余各营养级的能量来自上一营养级所同化的能量。 (2)能量的去路

①自身呼吸消耗，转化为其他形式的能量和热能。 ②流向下一营养级。

③遗体、残骸、粪便等被分解者分解。

④未被利用：包括生物每年的积累量，也包括动植物遗体、残骸以化学燃料形式被储存起来的能量。

即一个营养级所同化的能量＝呼吸消耗的能量＋被下一营养级同化的能量＋分解者利用的能量＋未被利用的能量。

探究示例1 如图表示在某生态系统中，能量流经第二营养级的示意图。对该图分析不合理的是( )

A．能量流动是伴随着物质利用而进行的

B．图中甲为初级消费者同化的能量，即第二营养级所含有的能量 C．该图不够完善，缺少甲中因呼吸以热能散失的能量

D．乙比甲的能量少的原因是甲的遗体、残骸中的能量被分解者利用而未传递下去 听课记录：

探究点二 能量流动的特点

1．分析能量流动模型，完成下列填空。

(1)大方框代表一个________。

(2)大粗箭头表示流经一个生态系统的总能量，即本生态系统中____________________。 (3)能量流动的方向(以箭头表示)________。

(4)箭头由粗到细表示流入下一个营养级的能量________。

(5)方块面积越来越小表示随营养级别的________，贮存在生物体内的能量________。 (6)分解者体内的能量及呼吸产生的能量以热能的形式散失到系统外，成为不能再利用的能量。

(7)能量流动特点：________、________。 (8)能量传递效率：________。

计算式为：相邻两营养级之间的传递效率＝下一个营养级同化量/上一个营养级同化量×100%。

2．简述能量流动的意义及提高能量利用率的措施。

思维拓展 1．能量的传递效率为10%～20%的含义是指一个营养级的总能量大约只有10%～20%传到下一营养级。如果按20%这一最高效率计算，若第一营养级的总能量为100%，第二营养级所获得的能量为20%，第三营养级所获得的能量为20%×20%＝4%??，第n营养级所获

11

得的能量是第一营养级能量的n－1(若按传递效率10%计算，公式为n－1)，由此可知生态系

510

统中的能量传递一般不超过4～5个营养级。

2．确定食物链中的营养关系。据能量传递效率20%计算，相邻两个营养级的能量差值也在5倍左右，若能量差值远比五倍小，则应位于同一营养级。

3．提高能量利用率的措施不能提高能量传递效率。 4．极值计算：(1)设食物链A→B→C→D，分情况讨论 现实 问题 思路求解 D营养级 至少需要A营养级多少 N×(20%)3＝M 净增重M 最多需要A营养级多少 N×(10%)3＝M 3A营养级 D营养级最多增重多少 N×(20%)＝M 净增重N D营养级至少增重多少 N×(10%)3＝M (2)在某一食物网中，一个消费者往往同时占有多条食物链，当该消费者增加了某一值时，若要计算最少消耗生产者多少时，应选最短的食物链和最大传递效率20%进行计算，这样消费者获得的能量最多；若要计算最多消耗生产者多少时，应选最长的食物链和最小传递效率10%进行计算，这样消费者获得的能量最少。

探究示例2 (2010·淮安一模)下图为生态系统中食物链所反映的能量流动情况，图中箭头表示能量流动的方向，单位为kcal/(m2·a)。下列说法错误的是( )

A．食物链的营养关系一般不可逆，这决定了能量流动的单向性

B．辐射的太阳能中仅有1%左右的能量被生产者利用 C．每一营养级的能量大部分用于呼吸和被分解者利用 D．此生态系统中的分解者可利用图中A的所有能量 听课记录：

探究点三 生态金字塔

完成下表填空：比较三种金字塔 类型 能量金字塔 数量金字塔形 生物量金字塔 项目

形状 一般为____金字塔形，有 特点 正金字塔形 一般为正金字塔形 象征含义 每一级含义 能量沿食物链流动过程中具有________的特性 每一营养级生物所含____的多少 时会出现____金字塔形 生物个体____在食物链中随营养级升高而逐级递减 每一营养级生物个体的____ 一株大树上鸟、虫、树的数量金字塔的塔形会发生倒置 生物量(现存生物有机物的______)沿食物链升高逐级递减 每一营养级生物的________ 浮游植物的个体小，寿命短，又不断被浮游动物吃掉，所以某一时间浮游植物的生物量(用质量来表示)可能____浮游动物的生物量 特殊形状 能量流动的过程中总是有能量的消耗

探究示例3 如图为某一生态系统的能量金字塔，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别代表不同的营养级，E1、E2代表能量的形式。下列叙述正确的是( )

A．Ⅰ是初级消费者 B．Ⅳ为分解者

C．E1为太阳能，E2为热能 D．能量可在食物链中循环利用 听课记录：

题组一 能量流动过程和特点 1．(2011·安徽十校测试)在一个草原生态系统中，如果要研究被第二营养级同化的能量去向，不应包括下列选项中的( )

A．羊的呼吸消耗量 B．羊的粪便量 C．羊的生产量

D．部分死亡羊的重量

2．以下关于生态系统的能量流动的叙述中，哪一项是不正确的( ) A．能量流动是单向的、不循环的

B．食物链越短，终级消费者获得的能量越多 C．初级消费者越多，次级消费者获得的能量越少

D．营养级越多，散失的能量越多

3．下列有关生态系统能量流动的叙述中，错误的是( )

A．当狼捕食兔子并转化为自身的有机物时，能量就从第一营养级流入第二营养级 B．当狼吃掉一只兔子时，狼不可能获得兔子的全部能量

C．生产者通过光合作用合成有机物，能量就从非生物环境流入生物群落 D．生态系统的能量流动是单向的，逐级递减的 4．(2010·无锡模拟)如图表示一般生态系统的结构模式图，在不考虑物质的输入和输出情况下，下列说法不正确的是(多选)( )

A．能量主要是以太阳能的形式输入生态系统

B．组分1、2、3分别代表生产者、分解者和消费者

C．在一个幼苗茁壮成长的农田生态系统中能量的输出量和输入量相等 D．如果组分1是生产者，那么组分1代表的是绿色植物

5．某自然生态系统中有一条食物链：甲→乙→丙→丁，测得这四种生物所含的有机物总量分别为a、b、c、d(单位：kg/年)。下列叙述中正确的是( )

A．丙种群个体所含有机物的平均值一定大于丁种群 B．甲从无机环境中获得的能量等于a所含的能量

C．若能量在相邻的两个营养级间的传递效率是20%，则b＋c＋d＝0.2 a D．甲的同化作用类型为自养型 6．(2011·马鞍山模拟)如图表示某湖泊生态系统的营养结构，a～e代表各营养级的生物，下列叙述不正确的是( )

A．共有三条食物链

B．各营养级中，能量最多的是c，生物个体数量最多的是a C．若水体受有机磷农药轻微污染，则受害最严重的是a

D．若c所含能量为5.8×109kJ，d含1.3×108kJ，则a至少约含4.5×107kJ 题组二 生态金字塔和研究能量流动的意义 7．(2011·常州模拟)在社会主义新农村建设中，四川某地通过新建沼气池和植树造林，构建了新型农业生态系统(如图所示)。下列有关叙述正确的是(多选)( )

A．该生态系统中，处于第二营养级的生物有人和家禽家畜 B．该生态系统中，人的作用非常关键，植物是主要成分 C．该生态系统的建立，提高了各营养级间的能量传递效率 D．沼气池的建造和植树造林，提高了该生态系统的稳定性 8．(2011·长沙模拟)如图是某个农业生态系统的结构模式图，该图中表示生态系统能量流动的箭头是( )

A．①③ B．②③⑤ C．①③④ D．②⑤ 9．我国北方的一些地区每年都会发生一定程度的蝗灾，当地政府和农牧民常用喷洒农药的方法来杀灭蝗虫。2000年发生蝗灾时，新疆某地邀请来一批养鸭户，把几十万只鸭子放养到虫害严重的草原上，收到很好的效果。下列有关叙述中错误的是( )

A．利用农药灭虫，农药对蝗虫起选择作用，生存下来的蝗虫都是抗药能力较强的

B．利用鸭子消灭蝗虫，根本目的是调整生态系统能量流动关系，使能量更多地流向鸭子

C．利用鸭子消灭蝗虫，从生态的成分看，鸭子是次级消费者，鸭子与草原上的牛、羊的关系是种间互助

D．利用鸭子消灭蝗虫不仅可以获得较好的经济效益，而且还能减轻污染、保护其他生物

10．下图表示A、B两个特殊生态系统的能量金字塔。有关解释正确的是( )

①一个吃玉米的人所获得的能量一定比一个吃牛肉的人获得的能量多 ②能量沿食物链单向流动，传递效率随营养级的升高而逐级递减

③若A和B中玉米的数量相同，A若能养活10 000人，则B可能只能养活1 000人 ④若土壤中含相同浓度的难降解污染物，则A中的人比B中的人体内污染物浓度低 A．①③④ B．①②③ C．①②③④ D．③④

题 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答 案 题组三 综合题 11．(2011·天津理综，9)放牧强度可影响人工草地的物质循环和能量流动。图1是亚热带某人工草地在不同放牧强度下牧草净光合产量(净光合产量＝光合作用合成量－呼吸作用消耗量)的变化图，G0为不放牧，G1～G3为放牧强度逐渐增强。

据图回答：

(1)5～10月份的最适放牧强度是________(从G0～G3中选填)，________月份可被初级消费者利用的总能量最多。

(2)与放牧草地相比，8月份不放牧草地净光合产量明显偏低的原因有________(多选)。 A．过多枝叶对下层植物有遮光作用 B．植株衰老组织较多

C．缺少动物粪尿的施肥作用

D．草地生态系统的物质循环加快

(3)据图1分析，为使牧草净光合产量维持在最高水平，4～10月份需要采取的放牧措施是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。 (4)牧草的光合作用强度可用单位时间和面积的____________来表示。

(5)在牧草上喷洒32P标记的磷肥，检测32P在初级和次级消费者中的放射强度，结果见图2，其中A消费者处于第________营养级。

(6)在生态系统的生物成分中，生产者体内的32P除被消费者利用外，还有部分进入________。

12．下图甲为某湖泊生态系统的能量金字塔简图，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别代表不同的营养级，m1、m2代表不同的能量形式。图乙表示能量流经该生态系统某一营养级的变化示意图，其中a～g表示能量值的多少。请据图作答：

(1)图甲中，m1、m2表示的能量形式分别为__________、________。通常情况下，位于营养级Ⅳ的生物个体数量一般远远少于Ⅲ，主要原因是________________________________。

(2)图乙中，若A表示图甲中营养级Ⅱ所摄入的全部能量，则B表示____________，C表示________________。若图甲中营养级Ⅰ所固定的太阳能总量为y，则营养级Ⅰ、Ⅱ间的能量传递效率是________(用图中所给字母的表达式表示)。

(3)由图乙可以总结出生态系统能量流动的主要特点是

________________________________________________________________________。

(4)若图甲营养级Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ各有一种生物甲、乙、丙，构成食物关系如右图。其中，甲能量中比例为X的部分直接提供给丙，则要使丙能量增加A kJ，至少需要消耗甲的能量为________kJ(用所给字母的表达式表示。)

学案43 生态系统的能量流动

课前准备区 一、输入 转化

二、细胞呼吸 细胞呼吸 初级消费者 次级消费者 三级消费者 细胞呼吸 有机物

细胞呼吸 热能

1．固定太阳能 2.固定的太阳能总量 3.食物链 食物网

4．(1)低营养级 (2)①呼吸作用 ②下一营养级 ③10%～20% 能量金字塔表示 三、1.人工生态系统 多级利用 2.调整 对人类最有益的部分 课堂活动区 探究点一

(1)太阳能 热能 (2)有机物 (3)各个营养级 分解者

探究示例1 D [由图可知，甲为初级消费者同化的能量，即第二营养级所含有的能量；乙为初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量，即第二营养级所含的能量减去因呼吸以热能形式散失的能量之后而剩余的能量，该部分的能量最终将有两个去向，一是遗体、残骸中的能量被分解者利用，二是被次级消费者摄入。乙和甲仍然处于同一个营养级，乙比甲的能量少的原因是呼吸作用消耗。]

探究点二

1．(1)生态系统 (2)全部生产者所固定的太阳能总量 (3)单向流动 (4)逐级递减 (5)增加 越来越少

(7)单向流动 逐级递减 (8)10%～20% 2．(1)意义

①帮助人们科学规划、设计人工生态系统，使能量得到最有效利用。

②帮助人们合理地调整生态系统中的能量流动关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。

(2)措施

①尽量缩短食物链。

②使废物资源化，充分利用生产者、分解者。如利用秸秆培育食用菌等。 探究示例2 D [图中A中的能量包括呼吸散失的热能，分解者不能利用。]

思路导引 ①明确能量流动的特点及形成原因。②生产者利用的太阳能与辐射太阳能的关系。 ③A指的是什么？

探究点三

正 倒 逐级递减 数目 总质量 能量 数目 有机物总量 低于

探究示例3 C [能量金字塔反映食物链中各营养级所拥有能量值的大小。能量金字塔的最低层为第一营养级即生产者，Ⅳ为本金字塔中最高营养级而非分解者。非生物的物质和能量中太阳能被生产者经光合作用固定而进入生物群落。最终被各营养级成分的呼吸作用以热能的形式散失到无机环境。]

构建知识网络

单向流动 逐级递减 人工生态系统 更有益 课后练习区

1．B [生产者所固定的能量被第二营养级摄入后，一部分被第二营养级的生物同化，用于生长、发育和繁殖及通过呼吸作用消耗，还有一部分未被同化，通过粪便等排出体外，此部分属于第一营养级。因此羊的粪便量不是被羊同化的能量去向。]

图型解读 能量的来源及去向图解 (1)图示

(2)析图：①消费者摄入能量(a)＝消费者同化能量(b)＋粪便中能量(c)，即动物粪便中能量不属该营养级同化能量，应为上一个营养级固定或同化能量。

②消费者同化能量(b)＝呼吸消耗(d)＋生长、发育和繁殖(e)。

③生长、发育和繁殖(e)＝分解者分解利用(f)＋下一营养级同化(i)＋未被利用(j)，即消费者同化能量若为两部分之和是b＝d＋e；若为四部分之和是b＝d＋f＋i＋j。

2．C [初级消费者的多少，理论上并不影响相邻营养级间能量的传递效率，因此次级消费者获得的能量还是相对稳定的。]

3．A [兔子是第二营养级，狼是第三营养级，故狼捕食兔子后，能量从第二营养级流入第三营养级。]

方法技巧 利用“拼图法”解决能量流动中的难题

输入第一营养级的能量(W1)，被分为两部分：一部分在生产者的呼吸作用中以热能的形式散失了(A1)，一部分则用于生产者的生长、发育和繁殖(B1＋C1＋D1)。而后一部分能量中，包括现存的植物体B1流向分解者的C1、流向下一营养级的D1。参考图示，很容易理解以下问题：

(1)流经整个生态系统的总能量是生产者固定的总能量，即W1。将图中第三营养级同化的总能量D2“拼回”第二营养级，则刚好等于D1，即第二营养级同化的总能量；再将D1“拼回”第一营养级，则刚好等于生产者固定的总能量W1。可见，在一个草原生态系统中，草原上所有生物的总能量都来自W1，所有生物总能量之和都小于W1(呼吸作用消耗的缘故)。

(2)能量传递效率不会是100%。从上图可以看出，从第一营养级向第二营养级能量的传递效应等于D1/W1，因此不会达到100%，一般情况下，能量传递效率为10%～20%。

(3)在解决有关能量传递的计算问题时，首先要确定相关的食物链，理清生物与生物在营养级上的差值。

4．ACD [组分1为生产者，既可代表绿色植物，也可代表硝化细菌、蓝藻等自养生物，故D错误；幼苗茁壮成长，能量的输入大于输出，C错误；能量主要以化学能的形式输入生态系统。]

5．D [丙营养级有机物大于丁营养级而不是种群；甲从无机环境中获得的能量大于a所含的能量；能量在两营养级之间的传递效率为20%，则b为0.2 a，c为0.04 a，d为0.008 a；生产者甲一定是自养型。]

6．B [图中共有c→d；c→e→a；c→b→a三条食物链；a处的营养级最高，所以生物富集作用最严重；a“至少”获得的能量：按10%传递，选择食物链最长的计算；d消耗c的能量按最多为1.3×108kJ÷10%＝1.3×109kJ，c剩余的能量为5.8×109kJ－1.3×109kJ＝4.5×109kJ，按10%的传递效率，由c→b→a，得4.5×107kJ，故D正确。]

7．ABD [该生态农业实现了物质和能量的多级利用，大大提高了能量的利用率，而非能量传递效率。]

8．C [农作物的能量可传给人、鸡、猪、牛，而鸡、猪、牛的能量也可传给人；但人和鸡、猪、牛的能量不能传给农作物，这是由食物链的方向决定的。]

9．B [利用鸭子消灭蝗虫并非想使能量更多地流向鸭子，根本目的是利用鸭子与蝗虫的捕食关系更好地消灭蝗虫，获得更好地经济效益。]

10．D [生态系统的能量流动指的是种群间的能量流动，而非个体，故①错误。能量沿食物链单向流动，随着营养级的升高而逐级递减，能量传递效率并未随着营养级的升高而逐级递减，故②错误。]

知识归纳 对三种类型金字塔的理解 (1)在一条食物链中，由低营养级到高营养级推算，前一营养级比后一营养级含量一定多的指标是“能量”，而“数量”和“生物量”均可能出现反例。

(2)在人工生态系统中因能量可人为补充，可能会使能量金字塔呈现倒置状况。如人工鱼塘中生产者的能量未必比消费者(鱼)多。天然生态系统则必须当能量状况表现为金字塔形状时，方可维持生态系统的正常运转，从而维持生态系统的稳定性。

(3)某营养级的“粪便”中的能量不同于“尿液”中的能量。前者应归于上一营养级，是未被该营养级利用的能量(含在上一营养级同化能量的80%～90%中)；后者则归于该营养级，是该营养级所同化的能量中的一部分(含在上一营养级传递来的10%～20%的能量中)。

(4)以金字塔图形式呈现 如下图所示，如果成千上万只昆虫生活在一棵大树上，鸟又以该树上的昆虫为食(食物链：树→昆虫→鸟)。那么树、昆虫和鸟的能量金字塔、生物量金字塔和生物数量金字塔可依次表示为A、A、C。

11．(1)G2 6 (2)A、B、C (3)4月份不放牧，5～10月份放牧强度保持在G2水平 (4)有机物生成量(CO2的消耗量或O2生成量) (5)二 (6)分解者

解析 (1)净光合产量最大时的放牧强度最适宜，由图1可知，5～10月份，最适宜的放牧强度是G2。净光合产量最大时，被初级消费者利用的能量最多，由图1可知，6月份的净光合产量最大，该月份被初级消费者利用的总能量最多。

(2)因净光合产量＝光合作用合成量－呼吸作用消耗量。不放牧时，影响光合作用的因素是光照强度和肥料多少。枝叶长大后，枝叶对下层植物有遮光作用，导致光照强度下降，从而使光合作用合成量减少。此外，植株衰老时，细胞中相应酶的活性降低，也会导致光合作用强度降低。

(3)由图1可知，净光合产量与放牧量有关，故其措施是4月份不放牧，5～10月份放牧强度保持在G2水平，净光合产量都保持最大值。

(4)光合作用强度可用O2生成量、有机物生成量或CO2消耗量表示。

(5)营养级越高的生物，体内积累的32P越多，此为生物富集效应。由图2可知，A消费者的放射强度相对值的最大值小于B，说明A消费者的营养级级别低于B，故A消费者为初级消费者，属于第二营养级。

(6)生产者的能量除被消费者利用外，还有部分被分解者利用。 12．(1)太阳能(或同化固定的能量) 热能(或呼吸作用散失的热量) 营养级越高，可利用能量越少(或营养级高的物种，往往体型较大) (2)同化固定的能量 用于生长、发育和繁殖的能量 b/y×100% (3)单向流动，逐级递减 (4)25A/(1＋4X)

解析 (1)m1表示流入该生态系统的能量，这部分能量是太阳能或同化固定的能量，m2

表示从该生态系统散失的能量，即热能或呼吸作用散失的热量。由于能量在传递过程中是逐级递减的，则营养级越高的生物，可利用能量越少，所以个体数量也越少。

(2)若A表示图甲营养级Ⅱ所摄入的全部能量，则B表示Ⅱ同化固定的能量，C表示Ⅱ用于生长、发育和繁殖的能量。若图甲中营养级Ⅰ所固定的太阳能总量为y，而图乙中营养级Ⅱ同化固定的总能量为b，因此营养级Ⅰ、Ⅱ间的能量传递效率是b/y×100%。

(3)生态系统能量流动的主要特点是单向流动，逐级递减。

经同域分布，一度都有较大的种群数量。由于栖息地破坏导致它们的数量锐减，目前野生大熊猫仅有1 600只左右，而华南虎在野外已基本绝迹。

(1)从生态系统能量流动的特点分析，大熊猫比华南虎有一定生存优势的原因是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)成年大熊猫经常用尿液和肛腺的分泌物在岩石或树干上进行标记，这种行为传递的信息类型属于________________________________________________________________。

(3)目前，野生大熊猫分布在六个彼此隔离的种群中，通过建立生态廊道沟通各种群，可以使种群间发生________________________________________________________________。

(4)建立自然保护区，改善栖息环境，以提高________，是提高大熊猫种群密度的根本措施。

专题学案47 生态问题归纳拓展与集训

课堂活动区

一、1.(1)N0λt 倍数 (2)上升 稳定 下降 灭亡 2．(1)ac (2)c (3)cd (4)de

探究示例1 (1)d (2)b (3)a c (4)b (5)不能，“S”型曲线与“J”型曲线并不重合，图中ab段增长仍然受到环境阻力的影响，并不是理想的条件 (6)在此处，生物已达到一定的初始数量，而且已经适应了环境，此时的资源和空间比较充足，天敌较少

解析 “S”型曲线的成因是环境资源有限，种群有K值。“S”型曲线中种群的增长速率先变大，后变小，最后达到K值时种群的增长速率为0。由于在K/2时，种群的增长速率最大，所以在利用野生生物资源时，应在K/2时，这时种群数量的恢复速度最快，获得的野生生物资源多。“S”型曲线的起始段与“J”型曲线相似，但有着本质的区别，“S”型曲线是在有限资源空间下种群增长曲线，而“J”型曲线是在理想的无限的资源空间条件下种群增长曲线。K/2增长速度最快，这是由于种群已有足够的初始数量，且食物、空间资源充足，种群的出生率很大，而死亡率很小，故种群增长速率最大，增长速度最快。

二、1.乙 第一 丙 甲 乙→丙→甲 2.各营养级 低 多 少 3.10%～20% 4.增加 增加 C E D

三、1.(2)负反馈 2.基础 远离 抑制 减弱 加速

探究示例2 B [水蚤以藻类为食，早期藻类大量增多，水蚤增多。因水蚤大量繁殖，导致藻类减少，这属于负反馈，而后期因污染导致水蚤死亡，水蚤的死亡又加重了污染，属于正反馈。]

思路导引 ①掌握反馈调节的基本过程。②理解两种反馈调节的本质，并加以比较区分。 四、增多 增多 N、P 赤潮

探究示例3 D [解答本题时要注意的是“一次性有机物污染”，而不是连续污染。有机物的分解主要靠好氧微生物，因为开始污染物含量较多，所以微生物的数量在一定时期内逐渐增加，但随着微生物的分解作用，污染物逐渐减少，导致微生物的斗争加剧，出生率下降、死亡率增大，微生物数量减少。]

课后练习区 1．A [为保护鱼类资源，捕捞后鱼的种群数量应维持在c点。害虫防治应该在b点以前。种群增长速度最快的是c点。由于种群的增长受环境阻力的影响，因此λ(表示种群数量是一年前种群数量的倍数)发生变化。]

方法技巧 有关种群增长曲线的辨析

(1)种群数量变化曲线与增长速率曲线不同：把握种群的数量增长方式时，要从增长条件、增长率变化、有无K值等几个方面进行把握。“J”型增长是在一种理想条件下形成的，自然界中的“J”型增长往往是短时期的，如一个物种迁入一个新的环境后的短期内的增长。大多数种群的数量增长呈“S”型增长。

(2)“增长率”是否就是曲线的斜率：增长率是单位时间内增长的个体数/初始个体数；增长速率是单位时间内增长的个体数/时间。

其实，在种群增长曲线中，增长率并不等于曲线的斜率，只有增长速率才等于曲线的斜率。“J”型增长曲线的增长率不变，但其增长速率(等于曲线的斜率)却逐渐增大。“S”型增长曲线的种群增长率先不变后下降，其增长速率(相当于曲线斜率)是先增后减。

(3)“S”型增长曲线的开始部分是不是“J”型增长曲线 答案是否定的，这个问题可以从两个方面来理解：

①“S”型增长曲线的种群增长率是先不变后下降，而“J”型增长曲线的种群增长率始终保持不变。

②“J”型增长曲线是一种理想条件下的种群数量增长曲线，如有些种群迁入一个食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害的理想环境，迁入后种群数量马上就会呈指数形式增长，不存在适应过程；而“S”型增长曲线的前段是种群对新环境的一个适应阶段，始终存在环境阻力。

2．ABD

3．ACD [处理有机物污染时可以用微生物将其分解，杀死微生物不利于污水处理。] 4．B [根据题干信息，食叶甲虫与阔叶树是捕食关系，因此食叶甲虫属于该生态系统中的消费者，处于生态系统的第二营养级，因此B选项错误。]

5．C [在有限的资源条件下，种群的数量会在一定时期内稳定在一定的水平上，从而达到K值，故A、B两个选项都是正确的；若重复此实验，由于时间、培养条件等的不同，K值有可能不同，D项也是正确的；若在相同条件下培养变形虫，由于变形虫与大草履虫对生活资源的要求不同，其K值一定不同，所以C项是不正确的。]

方法链接 种群数量变化的几种数学模型

种群生态学研究的核心是种群的动态问题。种群增长是种群动态的主要表现形式之一，它是在不同环境条件下，种群数量随着时间的变化而增长的状态。反映种群数量变化的常见数学模型有：

t(1)公式模型：如“J”型增长种群的数量变化可以表示为Nt＝N0·λ[Nt代表t年后种群数量，N0代表种群的初始数量，λ表示相邻两年(生物的两代)种群数量的倍数]。公式模型具有数量精确的优点，但公式模型比较抽象且理想化。

(2)表格模型，通过统计表的形式反映种群数量变化情况，表格模型相对比较直观，但由于表格容纳的信息有限，表格模型往往不能完全反映种群数量的变化趋势。

(3)曲线模型，如“J”型、“S”型增长曲线等。曲线模型是最直观的数学模型，根据曲线模型可以预测种群数量变化趋势。

(4)其他数学模型，如柱形图、饼状图等。

6．C [X1过程为光合作用，多数植物的光合作用在叶绿体中完成，少数生物如蓝藻没有叶绿体也可完成光合作用，故A选项错误；X1过程吸收的CO2总量应大于Y1、Y2、Y3、……及Z过程释放的CO2总量，故B选项错误；能量在食物链中的传递效率为10%～20%，故X3过程的能量值约为X1过程的能量值的1%～4%，故C选项正确；生产者、消费者体内的有机物除了被分解者分解外，还有一部分用于自身生命活动，转化为其他物质，故D选项错误。]

知识链接 生态系统的能量流动过程可以用下图表示

流入每一营养级的能量去向可从以下两个角度分析： (1)定量不定时分析：流入某一营养级的一定量的能量，在足够长的时间内的去路有三条：①自身呼吸散热消耗；②流入下一营养级；③被分解者分解利用。但这一定量的能量不管如

何传递，最终都以热能形式从生物群落中散失，只有生产者源源不断地固定太阳能，才能保证生态系统能量流动的正常进行。

(2)定量定时分析：流入某一营养级的一定量的能量，在一定时间内的去路可有四条：①自身呼吸散热消耗；②流入下一营养级；③被分解者分解利用；④未被自身呼吸消耗，也未被下一营养级和分解者利用，即“未利用”。如果是以年为单位研究，第4部分的能量将保留给下一年。

7．D

8．(1)自我调节(或反馈调节、负反馈调节) 抵抗力 分解者 (2)10 400 增加 生物多样性(或物种多样性) (3)捕食 900 偏高 (4)升高 下丘脑 肾小管和集合管

解析 (1)抵抗力稳定性是指生态系统抵抗外界干扰并使自身的结构和功能保持原状的能力。生态系统之所以具有抵抗力稳定性，是因为生态系统内部具有一定的自我调节能力。生态系统的自我调节能力有大有小，因此，抵抗力稳定性有高有低。一般地说，生态系统的成分越单纯，营养结构越简单，自我调节能力就越小，抵抗力稳定性就越低。生态系统的组成成分包括非生物的物质和能量以及生物成分(生产者、消费者和分解者)，图中的生物组成成分缺少了分解者。

(2)据图分析，鹰所在的食物链有三条，分别占据着第三营养级和第四营养级，它所获得的能量最低值要按照最长食物链(草→鼠→蛇→鹰)、最低能量传递效率(10%)来计算，即10 000×10%×10%×10%＝10 kJ；它所获得的能量最高值要按照最短食物链(草→鼠或兔→鹰)、最高能量传递效率(20%)来计算，即10 000×20%×20%＝400 kJ。若去除蛇，且狐的数量不变，则兔的数量不变，而鼠的数量增多，去除蛇后，因为鹰的食物来源还有兔和鼠，且通过更短的食物链获得鼠的能量，故鹰的数量增多；若外来物种入侵到当地生态系统，外来物种会以当地物种为食物，或与当地物种竞争食物、空间等资源，会使当地生物多样性锐减甚至丧失。

(3)图中兔与草、狐、鹰形成捕食关系，与鼠形成竞争关系，两种种间关系都影响到兔种群的数量变化；兔和鼠都以草为食，鼠的数量增加势必影响兔种群的数量变化；兔和鼠都以草为食，鼠的数量增加势必影响兔种群的繁殖，增加的400只鼠争夺了100只兔的食物，所以兔种群的K值是1 000－100＝900只。标志重捕法是根据重捕到的动物中标记个体数占总个体数的比例来估计种群密度。其计算公式是M/N＝m/n(其中N表示种群内个体总数，M表示第一次捕捉到并标记个体数；n表示第二次捕捉数；m表示第二次捕捉个体中标记数)，则N＝Mn/m，若部分标记个体迁出，即m值偏小，N值会偏高。

(4)动物机体缺水时体内细胞外液渗透压升高，刺激下丘脑内的渗透压感受器产生兴奋，兴奋经反射弧传导到垂体，促进抗利尿激素的释放。抗利尿激素促进肾小管和集合管对水分的重吸收，减少尿的排放，以保持体内水分平衡。

9．(1)大熊猫比华南虎的营养级低，获得的能量相对较多 (2)化学信息 (3)基因交流 (4)环境容纳量(或K值)

解析 (1)大熊猫是初级消费者，属于第二营养级，华南虎是三级或四级消费者，属于第四或第五营养级。在食物链中，所处营养级越高，能量传递过程中损耗的能量也就越多，处于该营养级的生物同化的能量就越少。(2)生态系统中的信息分为物理信息、化学信息和行为信息，生物在生命活动过程中，还产生一些可以传递信息的化学物质，如本题中的大熊猫尿液和肛腺分泌物即为化学信息。(3)通过建立生态廊道使各个孤立的种群沟通，可以加强基因交流，促进生物进化。(4)建立自然保护区可以为生物创造良好的生存环境，提高环境容纳量(或K值)。

专题学案48 生物实验与探究

考纲要求 1.教材基本实验(Ⅱ)。2.实验设计及分析(Ⅰ)。3.实验评价与修订(Ⅰ)。 命题规律 在各套高考卷中，实验作为重要内容，突出了对学生学习能力和科学素养的考查，而且常常作为全卷的压轴题。分析近三年高考可以看出，对于教材实验，一般不单独考查一个，而是将几个实验综合在一起进行考查。对于教材以外的拓展实验，一般是创设情境，利用所学的实验技能、方法进行分析、解答。具体如下：

1．以教材所列实验内容为命题素材，以对实验技术的掌握，对实验原理、实验程序、实

现现象、实验结果等内容的分析、归纳与总结为基本要求，重点考查实验过程、操作技能及分析推导能力，以及运用恰当的语言对实验结果作出科学描述和解释的能力。试题基础性强，难度较小或适中。这类题目在高考中考查较多，如2010年江苏卷第19题、2009年福建理综第1题、2008年江苏卷第4题等。

2．以技术为背景而设计的各项实验，重点考查基础知识、基本理论及运用已有知识在新情境下解决新问题的能力。试题具有较强的综合性，但难度适中，如2009年江苏卷第32题，探究肝脏小块对有机物X是否具有解毒作用；2008年宁夏理综第29题，考查了用硫酸铵溶液分离蛋白质。

3．以给出的材料为基础，要求根据现有条件，设计实验程序，预测实验结果，对实验结果进行合理的分析和解释。题目所需背景知识也可能与教材内容无关，所要验证的事实由题目提供的材料告知，因此需要阅读材料，再通过分析，设计出严密的实验方案，如2010年浙江理综第29Ⅱ、2010年安徽理综第29Ⅱ、2009年广东卷第36题、2009年福建理综第26题等。此类题目考查了考生独立完成实验的能力，包括理解实验原理、实验目的及要求；了解材料、用具；会控制实验条件(如设置对照、重复实验、控制无关变量等)和使用实验仪器；会处理实验安全问题；能观察和解释实验现象、数据，得出合理的结论，较好地反映考生的综合素质(如自学能力、收集处理信息的能力、语言表达能力、逻辑思维能力等)。此类题目符合当前高考改革的需要，并成为目前高考命题的热点题型。

4．给出实验的原理、步骤等，对实验能否完成实验目的作出评价，或对实验中的错误进行修订，如2008年江苏卷第29题。此类题目在高考中相对较少。

在实验设计中，还有一类题目是设计表格用以填入记录的数据，如2010年浙江理综第29题。

纵观近几年高考试题，高考实验的命题形式多种多样，绝不仅仅局限于做过的实验，其特点是“情在书外，理在书中”，主要以考查能力为主，具体命题角度也呈现多样化，如补充实验步骤、预测实验结果、设计实验程序、探索实验中各种因素对实验的影响、探索生物的某种生理作用等。

考查题型上，主要以简答题形式出现，选择题相对较少。

命题趋势 实验题是高考必考的内容，也是命题的热点。高考生物实验的考查，一是重视实验回归教材：从内容上看，既可对教材实验内容直接考查，也可对教材相关实验的原理和方法进行拓展考查。从形式上看，不是简单机械的重复，而是通过创设新的实验情境，考查考生对教材实验的分析、理解和提取新信息的能力；二是重视对探究能力的考查：既有以实验操作技能训练为主的试题，又有以检验已知的事实、概念或原理为主的验证性试题，作为相对成熟的考查模式，探究性实验仍然是未来两年高考的重点和热点，题型以简答为主，难度0.56，不易得分。

一、考纲要求的教材实验归纳分类 实验类型 实验名称 1.用高倍显微镜观察几种细胞 2.观察DNA和RNA在细胞中的分布 3.用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体 4.观察植物细胞的吸水和失水 5.观察细胞的有丝分裂和减数分裂

实验一般程序 显微镜 观察类 取材→(染色)→____→ 显微观察→结论 探究性 实验 1.影响酶活性的条件 2.探究酵母菌细胞呼吸的方式 3.低温诱导染色体数目变化 4.植物生长素类似物对插条生根的作用 5.探究培养液中酵母菌种群数量的变化 6.探究水箱(或鱼缸)中群落的演替 ____编号→____对照→条件____ →观察比较→得出____ 处理→______→结论 ____材料→材料______→ 检测或分离→____ 验证性 实验 1.检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 2.绿叶中色素的提取和分离 1.通过模拟实验探究膜的透性 模拟实验 2.模拟探究细胞大小与物质运输的关系 3.模拟尿糖的检测 1.种群密度的取样调查 2.调查常见的人类遗传病 3.土壤中小动物类群丰富度的研究 4.环境污染对生物的影响 选择材料→____研究 →结论 调查类 实验 选择课题→课题选择理由→ 收集、处理____→结论 探究示例1 (创新预测)由实际调查获得的事实证据及数据，经过科学的统计和分析，可获得一些规律性的结论。下列有关调查、实习的内容正确的一组是( ) 内容 方法 实验要点 一定要选择群体中发病率较高的单基因A 人群中遗传病 实际调查法 遗传病 随机选取不同大小的样方，统计种群密度B 种群密度 样方调查法 平均值 将多种生物放入广口瓶中，一定要在直射C 设计并制作小生态瓶 模拟淡水生态系统 光下 调查环境污染对生物的实际调查法、实验法可选择SO2处理植物、探索酸雨对植物的D 影响 等 影响 听课记录：

二、生物学中常见的试剂 试剂 作用对象 颜色 备注 ______ 斐林试剂 还原糖 ________，需水浴加热 ______ 双缩脲试剂 紫色 先加____液，再加____液 ____ 苏丹Ⅲ(Ⅳ)染液 脂肪 有毒害性和致癌性 ______ ______ 甲基绿 绿色 DNA、RNA都存在时混合使用 RNA ____ 吡罗红 ______ 健那绿 线粒体 活染法 ______ 龙胆紫(醋酸洋红) 紫(红)色 染色前必须漂洗彻底 ____ 探究示例2 (2011·山东卷，6)只有在保持细胞活性的条件下，才能显示细胞中某物质或结构的实验是( )

A．苏丹Ⅲ染色观察花生种子子叶细胞中的脂肪

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/8qlv.html