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2. 能量传递效率计算

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 指相邻两个营养级之间,下一营养级同化量占上一营养级同化量的百分比。

从哪来 建立在1. 能量金字塔(体现能量逐级递减的规律)和3. 营养级(界定能量流动的起点与终点)之上。

为什么 能量在流动过程中存在“损耗”,导致传递效率远低于100%。 1. 呼吸消耗:生物体维持生命活动(运动、体温、代谢)需通过细胞呼吸将大部分有机物氧化分解为热能散失,这部分能量无法被下一营养级利用。 2. 未被利用/分解者利用:上一营养级的遗体、残骸及排泄物被分解者分解,能量流向分解者,而非流入下一营养级。 3. 捕食限制:下一营养级无法捕食上一营养级的全部个体(如猎物逃跑、隐蔽)。 因此,只有少部分能量(通常10%-20%)能通过摄食进入下一营养级的同化量中。

类比法:银行转账手续费** **适合学生
抽象思维较弱,喜欢生活化类比的学生。 讲解:把能量流动比作银行转账。上一营养级是“转出方”,下一营养级是“转入方”。但每次转账,银行(生态系统)要收取高额“手续费”(呼吸消耗、分解者分食)。如果你转出100元,对方可能只收到10-20元。传递效率就是“实际到账金额”除以“转出金额”。问学生:为什么不能100%到账?因为中间有成本。
公式拆解法:同化量 vs 摄入量** **适合学生
逻辑严密,擅长数学推导,容易混淆概念的学生。 讲解:强调公式的分子分母必须严格对应。 公式:$ \eta = \frac{\text{下一营养级同化量}}{\text{上一营养级同化量}} \times 100\% $ 重点辨析: 1. 分母必须是上一营养级的同化量,不是摄入量(因为摄入但未消化的粪便能量不属于该营养级同化)。 2. 分子必须是下一营养级的同化量,不是其生长量或生物量。 3. 强调“相邻”二字,不能跨级计算(如第三营养级除以第一营养级)。
图解追踪法:能量去向四分支** **适合学生
视觉型学习者,空间想象力强的学生。 讲解:画出能量流动图解。 上一营养级同化量 = 呼吸作用散失 + 流入下一营养级 + 流向分解者 + 未被利用。 让学生看“流入下一营养级”这一支箭头的粗细,与总同化量(主干)对比。 提问:如果“呼吸作用”这条箭头变粗(如剧烈运动),传递效率会变高还是变低?(答:变低,因为分母中用于传递的比例小了)。通过调整箭头粗细,直观理解效率受呼吸消耗影响。
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练一道
基础题
某生态系统中,第二营养级(初级消费者)的同化量为 200 MJ,第三营养级(次级消费者)的同化量为 30 MJ。求第二营养级到第三营养级的能量传递效率。
变式
某食物链中,第一营养级(生产者)同化量为 1000 MJ,第二营养级摄入量为 200 MJ,粪便量为 50 MJ,第三营养级同化量为 25 MJ。求第二营养级到第三营养级的能量传递效率。
试试手自己判
检测题
在某生态系统中,若第二营养级生物的同化量为 500 kJ,其中 200 kJ 通过呼吸作用散失,100 kJ 流向分解者,50 kJ 未被利用,则第三营养级生物的同化量最多为多少?(假设传递效率按最大值 20% 计算)
看答案和判分标准
答案:100 kJ。
判对标准:
1. 正确识别分母为第二营养级同化量 500 kJ(而非呼吸、分解等分项之和,虽然分项之和等于同化量,但概念上分母是同化量)。
2. 正确应用最大传递效率 20%。
3. 计算 $ 500 \times 20\% = 100 $ kJ。
若学生用 500 减去其他项再乘以 20%,虽数值可能巧合相同,但逻辑错误,应判错。若学生直接用 500 乘以 10%-20% 范围,答 50-100 kJ 亦可,但题目问“最多”,故 100 kJ 为最佳。
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