2024-2025学年高中生物第四章生态系统的稳态第2节第1课时生态系统中的能量流动学案苏教版必修3

PAGE9-第1课时生态系统中的能量流淌学习目标核心素养1.分析生态系统中的能量在生物群落中单向流淌并逐级递减的规律。2.说明生态金字塔表示的食物网各养分级之间在个体数量、生物量和能量方面的关系。3.阐明某些有害物质会通过食物链不断地富集的现象。1.运用示意图等方式表示和说明生态系统中能量流淌的过程和特征，并对相关的生态学实践做出合理的分析和推断。(生命观念、科学思维、社会责任)2.能根据科学探究的要求，调查或探讨一个校内、公园、农田、森林、湿地或池塘生态系统中的能量流淌。1．能量流淌的概念和过程(1)概念：生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。(2)过程图解(3)能量来源：太阳能。(4)总能量：生产者固定的太阳能总量。(5)渠道：食物链和食物网。2．能量流淌的特点及探讨意义(1)能量流淌的特点①单向流淌：指生态系统的能量只能从第一养分级流向其次养分级，再流向第三养分级……能量流淌不行逆转，也不能循环。②逐级递减：指能量在沿食物链传递的过程中，每一个养分级的生物在代谢中都会消耗许多的能量，结果流向下一个养分级的能量逐级削减。③传递效率a.能量在相邻两个养分级之间的传递效率平均只有10%～20%。b.生态系统的能量流淌规律可用“能量金字塔”表示。从能量金字塔可以看出，一个生态系统的养分级越多，在能量流淌过程中散失的热能就越多。c.生态系统的能量流淌一般不超过4～5个养分级。(2)探讨意义：在农业生产中推广生态农业，探讨生态系统能量流淌的规律，是为了使能量被多级利用，大大提高能量的利用率，还可以合理调整生态系统中的能量流淌关系，使能量流向对人类最有益的部分。(1)能量通过光合作用和化能合成作用输入生态系统，通过呼吸作用输诞生态系统。 (√)(2)流经其次养分级的总能量指次级消费者摄入体内的能量。 (×)提示：其次养分级是指初级消费者，因此流经其次养分级的总能量是指被其次养分级所同化的能量，而不是被次级消费者摄入体内的能量。(3)能量在生态系统的食物链中是以热能的形式流淌的。 (×)提示：是以有机物中化学能的形式流淌的。(4)探讨能量流淌，可调整能量流淌关系，使生产者固定的能量全部流向人类。 (×)提示：由于在各养分级中都会有生物的细胞呼吸存在，通过细胞呼吸，部分能量会以热能的形式散失，因此探讨能量流淌，可调整能量流淌关系，使生产者固定的能量尽可能多地流向对人类最有益的部分，但是做不到全部流向人类。能量流淌的过程1.能量流淌过程分析eq\x(输入)—eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(源头：太阳能,流经生态系统的总能量：生产者固定的太阳,能总量))⇓eq\x(传递)—eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(途径：食物链和食物网,形式：有机物中的化学能))⇓eq\x(转化)—太阳能→有机物中的化学能→热能⇓eq\x(散失)—eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(形式：最终以热能形式散失,过程：呼吸作用))2．每一养分级的能量来源与去路分析(1)理解流入每一养分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养分级的肯定量的能量在足够长的时间内的去路可有三条：a.自身呼吸消耗；b.流入下一养分级；c.被分解者分解利用。但这肯定量的能量不管如何传递，最终都以热能的形式从生物群落中散失。生产者只有源源不断地固定太阳能，才能保证生态系统能量流淌的正常进行。②定量定时分析流入某一养分级的肯定量的能量在肯定时间内的去路可有四条：a.自身呼吸散热消耗，即以热能的形式散失；b.流入下一养分级；c.被分解者分解利用；d.未被自身呼吸消耗，也未被后一养分级和分解者利用，即“未利用”。假如是以年为单位探讨，未利用部分的能量将保留到下一年(如下图)。(2)各种能量之间的关系①消费者摄入量＝消费者同化量＋粪便中的能量，即动物粪便中的能量不属于该养分级同化量，应为上一养分级同化量。②消费者同化量＝呼吸消耗量＋用于生长、发育和繁殖的能量。③用于生长、发育、繁殖的能量＝分解者分解利用量＋下一养分级同化量＋未被利用量。④由②③可知，消费者的同化量＝呼吸消耗量＋分解者分解利用量＋下一养分级同化量＋未被利用量。[留意说明]动物同化的能量＝摄入量－粪便有机物中的能量，即摄入的食物只有部分被同化。例如，蜣螂利用大象的粪便获得能量，就不能说蜣螂获得大象的能量。1．关于草原生态系统能量流淌的叙述，错误的是()A．能量流淌包括能量的输入、传递、转化和散失的过程B．分解者所需的能量可来自各养分级生物所储存的能量C．生态系统维持正常功能须要不断得到来自系统外的能量D．生产者固定的能量除用于自身呼吸外，其余均流入下一养分级D[本题主要考查生态系统的能量流淌等相关学问。能量流淌包括能量的输入、传递、转化和散失过程，A项正确；分解者的作用就是将有机物分解成无机物，并从中获得生命活动所需的能量，B项正确；生态系统维持正常功能须要不断地输入光能，C项正确；生产者固定的能量除用于自身呼吸外，部分流向分解者，部分流向下一养分级，D项错误。]2．如图是能量流淌的图解，下列理解错误的是()A．图中A、B、C、D方框的大小可表示该养分级生物同化的能量的多少B．该图中的食物链为A→B→C→DC．该图中的A固定的能量表示流经该生态系统的总能量D．图中A固定的能量是B、C、D同化的能量之和D[图中A、B、C、D方框的大小可表示该养分级生物同化的能量的多少，A正确；图中A为生产者，B、C、D为消费者，食物链为A→B→C→D，B正确；生产者固定的太阳能是流经该生态系统的总能量，C正确；每个养分级(最高养分级除外)的能量的去向包括流入下一养分级、流向分解者和自身呼吸作用消耗，故A固定的能量要大于B、C、D同化的能量之和，D错误。]能量流淌的特点及意义[问题探究]桑基鱼塘是为了充分利用土地而创建的一种挖深鱼塘、垫高基田、塘基植桑、塘内养鱼的高效人工生态系统，将养蚕产生的废物作为鱼粮，鱼的排泄物沉于塘底成为养分丰富的腐殖质塘泥，可以作为桑树及其他作物的肥料。从能量流淌角度分析，桑基鱼塘对能量的利用有何优点？提示：实现能量的多级利用，提高了能量的利用率。[讲解归纳]1．养分级能量传递效率(1)能量传递效率＝eq\f(某一养分级的同化量,上一养分级的同化量)×100%，而不是该养分级生物的有机物所含能量或摄取量。(2)能量传递效率为10%～20%，是针对相邻两个养分级中的全部生物而言的，某一条食物链中相邻两个养分级的能量传递效率可能低于10%或高于20%。2．能量流淌特点及缘由分析(1)单向流淌的缘由①食物链各养分级的依次是不行逆转的，这是长期自然选择的结果，如肉食性动物以植食性动物为食，而不能反过来。②各养分级通过呼吸作用以热能形式散失的能量是无法再被利用的，因此，能量也不能循环流淌，必需由太阳能不断地予以补充。(2)逐级递减的缘由①各养分级的生物都会因呼吸作用而消耗掉相当大的一部分能量。②各养分级的生物中总有一部分能量未被下一个养分级利用。③还有少部分能量随着残枝败叶或遗体流入分解者。特殊提示：能量传递效率≠能量利用率1能量传递效率：能量在沿食物链流淌的过程中，逐级削减，若以“养分级”为单位，能量在相邻两个养分级之间的传递效率为10%～20%。2能量利用效率：流入最高养分级的能量占生产者所固定的能量的比值。在一个生态系统中，养分级越多，在能量流淌过程中消耗的能量就越多，因此食物链越短，能量利用效率越高。3．生态金字塔的类型不同的生态金字塔能形象地说明养分级与能量、生物量、数量之间的关系，是定量探讨生态系统的直观体现。类型项目能量金字塔数量金字塔生物量金字塔形态特点正金字塔形一般为正金字塔形，有时会出现倒金字塔形，如树上昆虫与树的数量关系正金字塔形象征含义能量沿食物链流淌过程中具有逐级递减的特征生物个体数目在食物链中随养分级上升而逐级递减生物量(现存生物有机物的总质量)沿食物链流淌逐级递减每一阶的含义食物链中每一养分级生物所含能量的多少每一养分级生物个体的数目每一养分级生物的总生物量特殊提示：能量在食物链上传递的特点是逐级递减，但是在整个无机环境中，能量的总和不会变，它只不过是从一种形式转化为另一种形式，即能量守恒。1．如图为生态系统中能量流淌图解部分示意图(字母表示能量的多少)。下列叙述正确的是()A．图中b＝h＋c＋d＋e＋fB．生产者与初级消费者之间的能量传递效率为b/a×100%C．“草→兔→狼”这一关系中，狼粪便的能量属于dD．缩短食物链可以提高能量传递效率C[图中b＝h＋c，A错误；生产者与初级消费者之间的能量传递效率为(b－h)/a×100%，B错误；“草→兔→狼”这一关系中，狼粪便中的能量不属于狼的同化量，仍属于其上一个养分级，即属于d，C正确；缩短食物链可以削减能量的损耗，但不能提高能量传递效率，D错误。]2．如图为两种生态金字塔示意图，其中Ⅰ为水生生态系统，Ⅱ为陆地生态系统。下列说法错误的是()A．金字塔Ⅰ可能是生物量金字塔B．金字塔Ⅱ可能是生物数量金字塔C．Ⅰ和Ⅱ都不能表示能量金字塔D．Ⅰ中空白的养分级可代表昆虫，Ⅱ中空白的养分级代表浮游动物D[金字塔Ⅰ可能是生物量金字塔，如海洋浮游植物的生物量小于浮游动物，但浮游植物繁殖速度很快，A正确；金字塔Ⅱ可能是生物数量金字塔，如一棵大树和树上的昆虫，昆虫的数量远远大于1，B正确；Ⅰ和Ⅱ都不能表示能量金字塔，因为能量金字塔是正金字塔形，C正确；Ⅰ中空白的养分级可代表海洋中的浮游动物，Ⅱ中空白的养分级代表树上的昆虫，D错误。][课堂小结]知识网络构建核心语句归纳1.生态系统中能量的输入、传递(包括转化)和散失的过程，称为生态系统中的能量流淌。2.能量流淌的起点是生产者固定的太阳能，流经生态系统的总能量是生产者固定的全部太阳能。3.生态系统中的能量流淌具有单向流淌和逐级递减的特点。能量的传递效率大约是10%。4.探讨生态系统能量流淌的规律，是为了提高生态系统的能量转化效率，使能量更多地流向对人类最有益的部分。1．下列有关生态系统能量流淌的叙述中，错误的是()A．生态系统中所接收的全部太阳能是流经这个生态系统的总能量B．生态系统中的能量是沿着食物链和食物网流淌的C．能量流淌的特点是单向的、不循环的D．能量流淌是逐级递减的，传递效率是10%～20%A[流经生态系统的总能量是生态系统中生产者所固定的全部太阳能，A错误；生态系统中能量流淌的渠道是食物链和食物网，B正确；能量流淌的特点是单向流淌、逐级递减，C正确；相邻养分级之间能量传递效率是10%～20%，D正确。]2．如图为草原生态系统的能量流淌图解模型，A、B、C分别表示流入各养分级生物的能量，D、E、F分别表示各养分级生物用于生长、发育和繁殖的能量，G、H、I分别表示草、兔子、狼呼吸作用消耗的能量，J、K、L分别表示流入分解者的能量。下列叙述正确的是()A．图中A＝D，B＝E，C＝FB．K中能量包括兔子尸体及狼粪便中的能量C．食物链中能量最少的是分解者所处的养分级D．第一养分级与其次养分级间的能量传递效率是E/DB[由图可知，A＝G＋D，B＝E＋H，C＝F＋I，A错误；狼的粪便中的能量未被狼汲取，即不属于C中的能量，故兔流入分解者的能量包括兔子尸体及狼粪便中的能量，B正确；分解者不属于食物链中的养分级，C错误；第一养分级与其次养分级间的能量传递效率是B/A，D错误。]3．下图为某草原生态系统流经其次养分级的能量示意图，其中a表示该养分级食物的摄入量，f表示流向下一养分级的能量。以下分析正确的是()A．图中b表示用于生长、发育和繁殖的能量B．c表示生物体内储存的有机物C．d中能量均未被该养分级生物同化D．为提高羊肉的产量，应当提高图中c/a的比值D[b表示该养分级同化的能量；c表示用于生长、发育和繁殖的能量，储存在生物体的有机物中，A、B错误；d表示分解者利用的能量，有一部分能量未被该养分级生物同化，C错误；图中a表示该养分级摄入的能量，c表示用于生长、发育和繁殖的能量，所以c/a的值越高，羊肉的产量越高，D正确。]4．某地建设完成的千亩荷花湿地、千亩水稻高产示范田、百亩稻蟹共养区，构成了一种新型的农业发展模式，下列叙述错误的是()A．该新型农业发展模式利用了种植业和畜牧业合理优化技术B．水稻种植期间除草和除虫可以调整能量流淌的方向C．稻蟹共养的生产模式能实现能量的多级利用，提高能量的传递效率D．脱离人为干预后，该湿地的养分结构可能会变得更困难C[湿地生态系统的动植物种类多样，养分结构困难，某地建设了千亩荷花湿地、千亩水稻高产示范田、百亩稻蟹共养区，该地区新型农业发展模式利用了种植业和畜牧业的合理优化，A正确；水稻田中的杂草和水稻是竞争关系，害虫和水稻是捕食关系，通过除草、除虫可以合理调整能量流淌方向，使能量更多地流向有益于人类的方向，B正确；稻蟹共养的生产模式能实现能量的多级利用，提高能量的利用率，但能量沿食物链的传递效率不会发生变更，C错误；随着时间的推移，该地的物种丰富度可能会渐渐上升，群落可能会发生演替，优势物种可能会发生变更，D正确。]5．如图所示为某生态系统内能量的流淌状况，其中A、B、C为相应养分级同化的总能量。回答下列问题：(1)生态系统的结构为__________________________________。(2)该生态系统内，其次养分级与第三养分级之间的能量传递效率为______________，该值一般状况下不应大于________。(3)次级消费者粪便中的能量属于________(填图中相应字母)，经________(填图中序号)途径流向分解者。(4)该生态系统中，某初级消费者的种群密度下降对次级消费者的影响特别显著，可见该生态系统的反抗力稳定性________(填“较弱”或“较强”)。(5)从图中信息可知，生态系统中能量流淌的特点是________