2018_2019学年高中生物第5章生态系统及其稳定性第2节生态系统的能量流动教学案（含解析）新人教版必修3.doc

1、第 2 节生态系统的能量流动1生态系统的能量流动包括能量的输入、传递、转化和散失等过程。2生态系统中能量的来源主要是太阳能，流经生态系统的总能量主要是生产者固定的太阳能的总量。3能量流动的起点一般是绿色植物的光合作用，渠道是食物链和食物网，能量的转化方式为光能生物体有机物中的化学能热能。4每个营养级中能量的去路一般有：通过呼吸作用以热能的形式散失、流入下一营养级及遗体残骸被分解者分解。5能量流动的特点是单向流动，逐级递减。6研究能量流动的意义：设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用；调整能量流动关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。一、能量流动的概念生态系统中能量的输入、传递、转化和

2、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能量的输入2能量流经第二营养级的过程填图3能量流动的过程据图填空(1)补充图中标号代表的内容：甲：生产者；乙：初级消费者；丙：次级消费者；丁：呼吸作用；戊：分解者。(2)据图总结流入每一营养级的能量最终去向：自身呼吸作用消耗；流入下一营养级(最高营养级除外)；被分解者分解利用。三、能量流动的特点1单向流动(1)方向：沿食物链由低营养级流向高营养级。(2)特点：不可逆转，也不能循环流动。2逐级递减(1)能量传递效率：相邻两个营养级的能量传递效率约为 10%20%。(2)能量金字塔：将单位时间内各个营养级所得到的能量数值，由低到高绘制成图，可形

3、成一个金字塔图形，称为能量金字塔。(3)营养级数量：生态系统中能量流动所经过的营养级一般不超过 45 个。四、研究能量流动的意义1帮助人们科学规划、设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用。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。1判断下列叙述的正误(1)生态系统的能量流动指能量的输入和散失过程()(2)太阳能只有通过生产者才能输入到生态系统中()(3)每一营养级生物的同化量就是从上一营养级摄入的能量()(4)在“植物鼠鹰”这条食物链中，第三营养级含能量最少()(5)沼渣、沼液作为肥料还田，使能量能够循环利用()(6)研究能量流动，可合理设计人工生

4、态系统，提高能量的传递效率()2生态系统的能量流动是指( )A太阳能被绿色植物固定的过程B生态系统内生物体能量代谢的过程C生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程D能量从生物体进入环境的过程解析：选 C 太阳能被绿色植物固定的过程仅是能量的输入；生态系统内生物体能量代谢的过程主要包括的是能量的传递和转化过程；由于能量蕴含在有机物中，所以在物质循环过程中伴随着的能量转移过程(包括输入、传递、转化和散失)就是指生态系统的能量流动；能量从生物体进入环境的过程主要是指能量的散失。3流经一个生态系统的总能量是( )A生产者用于生长、发育和繁殖的总能量B流经各个营养级的能量总和C各个营养级生物同化的能

5、量总和D生产者固定的太阳能的总量解析：选 D 生产者固定的太阳能的总量是流经一个生态系统的总能量。4在一个草原生态系统中，如果要研究被第二营养级羊同化的能量去向，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羊的生长量 D部分死亡羊的生物量解析：选 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。因此羊的粪便量不是被羊同化的能量去向。5根据生态学的原理，要使能量流经食物链的总消耗最少，人们应采取哪一种食物结构( )A以家禽的蛋类为主B以淡水养殖的鱼、虾为主C以谷物和植物蛋白为主D

6、以鸡、猪等家禽、家畜的肉类为主解析：选 C 根据能量流动逐级递减的原理，食物链越长，流经食物链的总能量损失越多。由此可知，以植物性产品为食的食物链最短，能量在此种食物链流动时损失最少。6研究生态系统中能量流动的主要目的是( )A掌握能量流动中的传递效应B熟悉生态系统的营养结构C了解能量流动的方向D使能量流向对人类最有益的部分解析：选 D 人们研究生态系统中能量流动的主要目的是设法使能量更多地流向对人类最有益的部分。Error!核 心 要 点 一 能 量 流 动 的 过 程1分析能量流动的基本思路研究能量流动不能在个体水平上，只能在群体水平上。以食物链和食物网为渠道，以种群或营养级为对象作为一个

7、整体来研究，可以简化问题，清晰地分析出能量流动的基本思路。2能量流动的环节思考探究1(1)流经生态系统的总能量是辐射到该地区太阳能的总量吗？提示：不是。是生产者通过光合作用固定的太阳能总量。(2)生态系统能量的输入只能通过光合作用吗？提示：不是。生态系统能量的输入绝大部分是通过光合作用，但也可通过某些细菌的化能合成作用。3能量流经第二营养级的过程分析(1)过程图解：(2)相关分析：摄入量( a)同化量( b)粪便量( c)。同化量( b)摄入量( a)粪便量( c)呼吸消耗量( d)用于生长、发育和繁殖的能量( e)呼吸消耗量( d)流入下一营养级( g)被分解者利用( f)。用于生长、发育和

8、繁殖的能量( e)同化量( b)呼吸消耗量( d)流入下一营养级( g)被分解者利用( f)。4某一营养级能量的来源与去路(1)能量来源Error!(2)能量去向：流入某一营养级的能量去向可从以下两个角度分析：定量不定时(在足够长的时间内能量的最终去路)：a自身呼吸消耗；b.流入下一营养级(最高营养级除外)；c.被分解者分解利用。定量定时：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：a.自身呼吸消耗；b.流入下一营养级；c.被分解者分解利用；d.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，这部分的能量将保留到下一年。思考探究2(1)初级消费

9、者摄入的能量是其同化量吗，它们之间存在什么关系？提示：初级消费者摄入的能量不等于其同化量，它们之间的关系是：同化量摄入量粪便量。(2)初级消费者粪便中的能量是其同化量的一部分吗？为什么？提示：不是。初级消费者粪便中的能量不属于其同化的能量，而是属于生产者所同化的能量。题组冲关1草兔子狐狸狼为某草原上的一条食物链，下列关于该食物链的说法正确的是( )A在此食物链中能量形式的转变顺序是化学能光能热能B兔子产生粪便中的能量不属于兔子的同化量，而属于草的同化量C当狐狸捕食兔子并同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D根据能量流动的特点，狼个体体内的能量少于狐狸个体体内的能量解析：选 B

10、 在题述食物链中能量形式的转变顺序是光能化学能热能；兔子的同化量摄入量粪便量，兔子粪便中的能量属于上一营养级即草的同化量；兔子和狐狸分别处于第二、第三营养级；根据能量流动的特点，所有狼个体体内的能量之和少于所有狐狸个体体内的能量之和。2如图为生态系统中能量流动图解部分示意图(字母表示能量的多少)，下列选项中正确的是( )A图中 b h f d gB生产者与初级消费者之间的能量传递效率为 b/a100%C图中乙代表初级消费者用于生长、发育、繁殖的能量D缩短食物链可以提高能量传递效率解析：选 C b c h， c d f， d i e，故 b i e f h；生产者与初级消费者之间的能量传递效率为

11、 c/a100%；图中乙代表初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量；缩短食物链可以减少能量的损耗，但不能提高能量传递效率。Error!核 心 要 点 二 能 量 流 动 的 特 点1能量流动的特点及原因分析(1)单向流动的原因：能量流动是沿食物链进行的，食物链中各营养级之间的捕食关系是长期自然选择的结果，是不可逆转的。各营养级通过呼吸作用所产生的热能不能被生物群落重复利用，因此能量流动无法循环。(2)逐级递减的原因：各营养级生物都会因呼吸作用消耗大部分能量。各营养级的能量都会有一部分流入分解者。还有一部分能量未被利用。2能量传递效率与能量利用率的区别(1)能量传递效率：含义：生态系统中能量传递效

12、率约为 10%20%，即输入某一营养级的能量中，只有10%20%的能量流入到下一营养级(最高营养级除外)。计算公式：能量传递效率 100%下 一 营 养 级 同 化 量本 营 养 级 同 化 量(2)能量利用率：一般指流入最高营养级(或人类)的能量占生产者固定总能量的比值。一般来说，食物链越短，能量利用率越高。有时考虑分解者的参与，使营养结构更复杂，以实现能量的多级利用，从而提高能量利用率。名师点拨 关于能量传递效率的易误点分析(1)能量传递效率是指各营养级之间的能量传递，不是指个体或种群之间的能量传递效率。(2)能量传递效率为 10%20%是对整体而言的，某一食物链中相邻两个营养级的传递效率

13、可能会低于 10%。3三种生态金字塔的比较类型项目 能量金字塔 数量金字塔 生物量金字塔图形象征含义能量在沿食物链流动过程中具有逐级递减的特性生物个体数目在食物链中随营养级升高而逐级递减生物量(现存生物有机物的总质量)沿食物链升高逐级递减每一阶含义每一营养级生物所含能量的多少每一营养级生物个体的数目每一营养级生物的有机物总量特点 正金字塔形 一般为正金字塔形，有 一般为正金字塔形，有时会出现倒金字塔 时会出现倒金字塔题组冲关3在生态系统中，能量可以通过食物链在生物群落中流动。随着营养级的升高，其获得的总能量越来越少。下列解释错误的是( )A各营养级中总有一部分能量被分解者利用B各营养级中的能量

14、一部分以热能形式散失C各营养级的生物维持自身的生命活动都需要消耗一部分能量D能量金字塔顶层的生物进行生命活动需要的能量少解析：选 D 能量流动是逐级递减的，原因是一部分能量通过呼吸作用以热能的形式散失，另一部分能量被分解者利用，生物维持自身的生命活动也消耗一部分能量。能量金字塔顶层的生物进行生命活动需要的能量不一定少。4.如图为某生态系统中能量传递示意图，以下叙述错误的是( )A能量流动是从甲固定的太阳能开始的，流入该生态系统的总能量为 1 250 kJB从乙到丙的能量传递效率为 15%C将乙和丙的粪便作为有机肥还田，可以提高能量传递效率D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解

15、析：选 C 由图分析可知，甲为生产者，乙为初级消费者，丙为次级消费者，丁为分解者。能量流动从生产者固定的太阳能开始，流入该生态系统的总能量是生产者固定的太阳能1752008751 250(kJ)；从乙到丙的能量传递效率为 30200100%15%；将乙和丙的粪便作为有机肥还田，经分解者的分解作用后能为植物提供无机盐，但不能提高能量传递效率；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。5.右图为某一生态系统的能量金字塔，其中、分别代表不同的营养级，E1、E 2代表能量的形式。下列叙述正确的是( )A和是连接生物群落与无机环境的关键成分B该图所示的食物网只有 1 条食物链：CE 1表示流

16、入这一生态系统的总能量D能量可在食物链中循环利用解析：选 C 图中 代表生产者，、和都代表消费者，实现物质循环的关键生物成分是生产者和分解者；每一营养级的生物种类很多，各种生物之间会形成错综复杂的食物网；生产者固定的太阳能表示流入生态系统的总能量；生态系统中能量流动是单向的，不能循环利用。生 态 系 统 中 能 量 流 动 的 相 关 计 算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，理清生物在营养级上的差别，能量传递效率约为 10%20%，解题时注意题目中是否有“最多” “最少” “至少”等特殊的字眼，从而确定使用 10%还是 20%来解题。1能量传递效率的“最值”计算(1)食物

17、链越短，最高营养级获得的能量越多。(2)生物间的取食关系越简单，生态系统的能量流动过程中消耗的能量越少。具体计算方法如下：知低营养级求高营养级 知高营养级求低营养级获能量最多选最短食物链按20%计算需最多能量选最长食物链按10%计算获能量最少选最长食物链按10%计算需最少能量选最短食物链按20%计算2能量传递效率的“定值”计算(1)已确定营养级间能量传递效率的，不能按“最值”法计算，而需按具体数值计数。例如，在食物链 ABCD 中，能量传递效率分别为 a%、 b%、 c%，若 A 的能量为 M，则 D获得的能量为 Ma%b%c%。(2)如果是在食物网中，某一营养级同时从上一营养级多种生物获得能

18、量，且各途径所获得的生物量比例确定，则按照各单独的食物链进行计算后合并。题组冲关6某生态系统食物网如下图所示，猫头鹰体重每增加 1 kg 至少消耗 A 约( )A100 kg B44.5 kgC25 kg D15 kg解析：选 C 食物链越短，能量消耗得越少，即按 AB猫头鹰这条食物链，且能量传递效率按 20%来计算。7.如图食物网中，猫头鹰的食物有 2/5 来自兔，2/5 来自鼠，1/5 来自蛇，则猫头鹰的体重若增加 20 g，至少需要消耗植物的重量为( )A600 g B900 gC1 600 g D5 600 g解析：选 B 已知高营养级求至少需要低营养级的能量时需按照最大传递效率进行计

19、算，即 202/520%20%202/520%20%201/520%20%20%900(g)。8.右图为一食物网。若要使丙体重增加 x，其食用的动物性食物所占比例为 a，至少需要的生产者量为 y，那么 x 与 y 的关系可表示为( )A y90 ax10 x B y25 ax5 xC y20 ax5 x D y10 ax10 x解析：选 C 从题干的“至少”和各种食物所占比例入手，用数学方法解答该题。由题意“至少”可知，应该按最大传递效率为 20%计算， a 表示食用动物性食物所占比例，则(1 a)表示直接从甲获得的能量所占的比例，故有(1 a)x20% ax20%20% y，得y20 ax5 x。9.某生态系统中存在如右图所示的食物网，如将 C 的食物比例由AB11 调整为 21，能量传递效率按 10%计算，该生态系统能承载 C 的数 量是原来的( )A1.375 倍 B1.875 倍C1.273 倍 D0.575 倍解析：选 A 由于生产者没有改变所以流向该生态系统的总能量没有变化，设 C 原来的能量为 a，则需要 A 提供的能量为 1/2a10101/2 a1055 a；改变食物比例后的 C 的能量设为 b，则需要 A 提供的能量为 2/3b101/3 b101040 b。根据题意可知：55a40 b，即： b/a1.375。