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3. 能量传递效率

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,同化量之比,通常约为10%~20%。

从哪来 基于“营养级”的层级划分,以及“能量金字塔”中能量逐级递减的形态特征。

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(最大损耗);二是未被下一营养级利用的遗体残骸被分解者分解;三是未被下一营养级捕食的部分。因此,只有少部分能量能流入下一营养级。

类比法
适合形象思维强、抽象逻辑较弱的学生。 将能量传递比作“快递中转”。生产者发出的包裹(总能量),大部分在运输途中破损(呼吸消耗)或被海关扣留(分解者利用),只有极少数完好无损地到达下一级仓库(下一营养级)。强调“损耗是常态,传递是例外”。
数据推演法
适合逻辑严密、擅长计算的学生。 列出公式:能量传递效率 = (下一营养级同化量 / 上一营养级同化量) × 100%。通过具体数值(如草1000J,兔吃100J,兔同化80J,鹰吃兔同化8J),演示为何是8%而非10%。强调分母是“上一级同化量”,分子是“下一级同化量”,排除干扰项。
生态工程应用法
适合关注实际应用、喜欢探究的学生。 从“为什么食物链一般不超过5个营养级”切入。如果传递效率只有1%,经过5级后能量仅剩0.001%,不足以维持顶级捕食者生存。进而引出生态农业中“缩短食物链”、“多级利用”以提高能量利用率(注意区分利用率与传递效率)的原理。
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练一道
基础题
某生态系统中,初级消费者(第二营养级)的同化量为200 MJ,次级消费者(第三营养级)的同化量为30 MJ。求该生态系统中第二营养级到第三营养级的能量传递效率。
变式
若某食物链为“草→兔→狐”,草固定的太阳能为1000 MJ,兔的同化量为100 MJ,狐的同化量为15 MJ。若狐要增重1 kg(假设狐同化量与增重成正比,且忽略其他损耗),至少需要消耗多少草?(注:此题考察对“至少”即最高效率20%的理解,但题目已给具体同化量,此处改为考察计算逻辑:若已知狐同化15MJ,求对应草的最低消耗量,需假设最高效率20%进行逆推,或者基于题目给定数据直接计算实际效率。为避免歧义,修正为:已知草同化1000MJ,兔同化100MJ,狐同化15MJ。若狐要获得15MJ能量,实际消耗了多少草?) 修正后的变式题: 在某生态系统中,草(第一营养级)同化量为1000 MJ,兔(第二营养级)同化量为100 MJ,狐(第三营养级)同化量为15 MJ。 (1) 计算第一到第二、第二到第三营养级的传递效率。 (2) 若狐要获得30 MJ能量,按此生态系统的实际平均传递效率计算,至少需要草提供多少能量?
试试手自己判
检测题
某生态系统中,第一营养级同化量为1000 kJ,第二营养级摄入量为200 kJ,粪便量为50 kJ,第三营养级同化量为20 kJ。 (1) 第二营养级的同化量是多少? (2) 第一营养级到第二营养级的能量传递效率是多少? (3) 第二营养级到第三营养级的能量传递效率是多少?
看答案和判分标准
答案:(1) 150 kJ (2) 15% (3) 13.3% (或 40/3 %)
判对标准:
1. 正确算出第二营养级同化量 = 200 - 50 = 150 kJ。(得1分)
2. 正确计算第一到第二效率 = 150 / 1000 = 15%。(得2分,若用200/1000则错)
3. 正确计算第二到第三效率 = 20 / 150 ≈ 13.3%。(得2分,若用20/200则错)
总分5分,全对为掌握。
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