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1. 营养级能量计算

生态系统中的能量流动 · 高二
先确认一下:这一关能不能学
上面这几节是它的地基 —— 没通的话,补完再回来,比硬啃快得多。
讲清楚它是什么

定义 指生态系统中某一营养级生物同化量与其上一营养级同化量之间的比值或百分比关系。

从哪来 基于“3. 营养级”中食物链各层级生物的定义,以及“1. 能量金字塔”中能量逐级递减的结构特征。

为什么 能量在流动过程中存在三大损耗:一是各营养级生物呼吸作用以热能形式散失(主要损耗);二是部分有机物被分解者利用;三是未被下一营养级摄入或同化的部分。因此,只有10%-20%的能量能传递到下一营养级,这是由热力学第二定律和生物代谢特性决定的。

讲法
类比法:银行转账手续费 适合形象思维强、对抽象概念理解困难的学生。 把能量比作钱,把营养级比作银行账户。从第一级转到第二级,银行要扣掉80%-90%的手续费(呼吸消耗、分解者分走),只有10%-20%真正到账。问学生:如果第一级有1000元,第三级最多能剩多少?(1000×20%×20%=40元)。强调“手续费”是生物维持生命必须支付的“成本”,不是浪费,而是维持自身存在的必要支出。
讲法
公式推导法:同化量=摄入量-粪便量 适合逻辑严密、擅长数学建模的学生。 直接给出核心公式: 1. 同化量 = 摄入量 - 粪便量 2. 同化量 = 呼吸散失 + 用于生长、发育、繁殖的能量 3. 用于生长、发育、繁殖的能量 = 流向下一营养级 + 流向分解者 推导结论:流向下一营养级的能量 = 上一营养级同化量 - 上一营养级呼吸散失 - 上一营养级流向分解者。 强调计算时必须用“同化量”而非“摄入量”,因为粪便中的能量属于上一营养级,不属于本级。
讲法
图解拆解法:能量流动桑基图 适合视觉学习者、空间思维好的学生。 画一个矩形代表某营养级同化量,将其分为三块: 1. 最大的一块(约80%)标注“呼吸作用散失”; 2. 剩下的小块再分两半:一半标“流向分解者”,另一半标“流向下一营养级”。 通过视觉比例让学生直观看到“为什么金字塔是尖的”——因为每一层都被切掉了一大块,剩下的越来越小。
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练一道
基础题
某生态系统中,第一营养级(生产者)同化量为1000 MJ,第二营养级(初级消费者)同化量为150 MJ。求: (1) 第一营养级到第二营养级的能量传递效率是多少? (2) 若第三营养级(次级消费者)同化量为20 MJ,求第二到第三营养级的传递效率。
变式
某食物链:草 → 兔 → 狐。已知草同化量为2000 MJ,兔同化量为200 MJ,兔粪便中含能量30 MJ。求: (1) 兔的呼吸作用散失能量至少为多少?(假设兔用于生长、发育、繁殖的能量全部流向狐或分解者,且狐同化量为20 MJ,兔流向分解者的能量为50 MJ) (2) 若有人误将兔的摄入量当作200 MJ进行计算,会导致什么错误?
试试手自己判
检测题
在某生态系统中,生产者同化量为1000 kJ,初级消费者同化量为120 kJ,次级消费者同化量为15 kJ。 (1) 计算第一到第二、第二到第三营养级的能量传递效率。 (2) 若初级消费者粪便中含能量20 kJ,求初级消费者的摄入量。
看答案和判分标准
答案:(1) 第一到第二营养级传递效率 = 120/1000 × 100% = 12% 第二到第三营养级传递效率 = 15/120 × 100% = 12.5% (2) 摄入量 = 同化量 + 粪便量 = 120 + 20 = 140 kJ
判对标准:
- 第(1)问:两个效率计算正确,单位正确,得2分。
- 第(2)问:正确应用“摄入量 = 同化量 + 粪便量”公式,计算正确,得2分。
- 若将粪便量从同化量中扣除,或混淆同化量与摄入量,得0分。
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