第08讲生态系统的能量流动-2021-2022学年高二生物教学讲义（人教版2019选择性必修2）

生态系统的能量流动◆素养目标学习目标素养定位1.了解生态系统能量流动的概念，以及能量流动的过程。2.分析生态系统中的能量在生物群落中单向流动和逐级递减的规律。3.举例说出研究生态系统能量流动的意义。1.通过分析生态系统的能量流动的过程，建立生态系统的物质和能量观（生命观念）。2.运用模型建构法，构建生态系统中各营养级间的能量的关系模型（科学思维）。3.通过总结研究能量流动的实践意义，形成学以致用、关注生产生活的态度（社会责任）。◆预习清单【填一填】一、能量流动的过程1.能量流动的概念生态系统的能量流动是指生态系统中能量的_______、_______、_______和_______的过程。2.能量流经第一营养级的过程（1）输入：生产者通过_______把太阳能转化为化学能，固定在有机物中。（2）能量去向：①在生产者的呼吸作用中以_______形式散失；②随着残枝败叶等被_______分解而释放出来；③被初级消费者摄食同化，流入_______营养级。3.能量流经第二营养级的过程（1）输入：通过_______获得。（2）去向：①通过_______以_______形式散失。②随尸体、排泄物流向_______。③被_______摄食同化，流入下一营养级。二、能量流动的特点1.能量流动的特点能量流动的特点可以概述为：_______、_______。能量在相邻两个营养级间的传递效率大约是_______。在一个生态系统中，营养级越多，在能量的流动过程中消耗的能量就_______。2.能量金字塔将单位时间内各个_______所得到的_______数值，由低到高绘制成图，可形成一个金字塔图形，叫做能量金字塔。三：研究能量流动的实践意义1.帮助人们将生物在时间、_______上进行合理配置，增大流入某个生态系统的总能量。2.帮助人们科学规划、设计_______，使能量得到_______的利用。3.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_______的部分。参考答案：一、1.输入传递转化散失2.（1）光合作用（2）热能分解者第二3.（1）摄食生产者（2）呼吸作用热能分解者次级消费者二、1.单向流动、逐级递减10%20%越多2.营养级能量三、1.空间2.人工生态系统最有效3.对人类最有益【判一判】1.流经生态系统的总能量是照射在生产者上的太阳能。（）2.流经第二营养级的总能量指次级消费者摄入体内的能量。（）3.兔吃草后排出的粪便中的能量是兔同化量的一部分。（）4.生态系统的食物链中营养级越高的生物,其体型必然越大。（）5.研究能量流动,可调整能量流动关系,使生产者固定的能量全部流向人类。（）6.在稻田生态系统中,防治稻田害虫可提高生产者和消费者之间的能量传递效率。（）7.生物量金字塔、数量金字塔同能量金字塔一样都是正立的。（）参考答案：1.×2.×3.×4.×5.×6.×7.×【画一画】◆知识精析一、能量流动概念的解读二、能量流动的特点及原因三、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形状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一般为正金字塔形象征含义能量沿食物链流动过程中具有逐级递减的特性一般情况下，生物个体数量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量)沿食物链流动逐级递减每一级含义食物链中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量每一营养级生物的总生物量四、有关能量流动的几个等式：（1）消费者摄入能量＝消费者同化能量＋粪便中的能量（即动物粪便中的能量不属于该营养级同化能量，应为上一个营养级固定或同化能量）。（2）消费者同化能量＝呼吸消耗的能量＋生长、发育和繁殖的能量。（3）生长、发育和繁殖的能量＝分解者分解利用的能量＋下一营养级同化的能量＋未被利用的能量。五、能量流动相关的计算1.能量传递效率的相关“最值”计算（1）食物链越短，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得(需要)能量最多选最短食物链按×20%计算选最长食物链按÷10%计算获得(需要)能量最少选最长食物链按×10%计算选最短食物链按÷20%计算2.能量传递效率的有关“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A→B→C→D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M×a%×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。◆题型训练考点一、能量流动的过程1.如图表示一般生态系统的结构模式图，在不考虑物质的输入和输出情况下，下列说法正确的是（）A．能量主要是以太阳能的形式输入生态系统B．组分1、2、3分别代表生产者、消费者和分解者C．在一个幼苗茁壮成长的农田生态系统中能量的输出量和输入量相等D．如果组分1是生产者，那么组分1代表的是绿色植物【答案】A【解析】能量主要是通过生产者固定太阳能输入生态系统的，A正确；据图可知，生态系统的组分1、2、3分别代表生产者、分解者和消费者，B错误；在一个幼苗茁壮成长的农田生态系统中能量的输入量大于输出量，C错误；如果组分1是生产者，那么组分1代表的主要是绿色植物，还包括蓝藻，以及进行化能合成作用的硝化细菌等，D错误。2.下图是某生态系统能量流动示意图，相关叙述正确的是（）A．图中各营养级的生物共形成一条食物链，这是能量流动的渠道B．②与①的比值表示由第一营养级到第二营养级的能量传递效率C．④表示通过呼吸作用释放的能量，可用于生物体的生长、发育和繁殖D．每个营养级的能量输出除③④外，还能流入下一营养级【答案】B【解析】图中各营养级的生物应包含许多种群，故包含许多条食物链并形成复杂的食物网，A错误；能量传递效率为相邻两个营养级同化量的比值，所以②与①的比值表示由第一营养级到第二营养级的能量传递效率，B正确；呼吸作用释放的能量，一部分用于生物体的生长、发育和繁殖，还有一部分以热能的形式散失了，而④表示自身呼吸散失的能量，C错误；食物链中最高营养级的生物所同化的能量不再流入“下一营养级”，D错误。考点二、能量流动的特点3.在一个生态系统中，已知初级消费者与次级消费者的个体数分别为N1、N2，个体平均质量分别为M1、M2，则下列关系式正确的是()A．N1·M1＞N2·M2 B．N1·M1＜N2·M2C．N1·M1＝N2·M2 D．N1·M1≥N2·M2【答案】A【解析】能量流动是逐级递减的，一般生物量可以代表能量值，所以N1·M1＞N2·M2。综上所述，A正确。4.如图为一生态金字塔示意图，字母代表不同的营养级。下列有关说法错误的是（）A．该金字塔能够代表食物链“草→虫→蜘蛛→蛙→蛇→猫头鹰”各个营养级的生物量关系B．该金字塔的一部分能够表示食物链“油松→松毛虫→乌鸦”各个营养级之间的个体数量关系C．该金字塔能够表示食物链“油松→松毛虫→乌鸦”各个营养级之间的能量关系D．兔子和鹿均吃草，它们所处的塔层相同【答案】B【解析】食物链各营养级之间的生物量金字塔可表示为正金字塔形，A正确。松毛虫的数量显然比油松多，所以个体数量呈倒金字塔形，不能用题目中给出的正金字塔形表示，B错误。食物链各营养级之间的能量金字塔一定是正金字塔形，C正确。兔子和鹿均吃草，为植食性动物营养级，即第二个营养级，在金字塔中所处塔层相同，D正确。考点三、研究能量流动的实践意义5.稻田中农民要把稗草拔掉，鱼塘中要不断清除肉食性“黑鱼”，用生态学观点看是为了（）A.保持能量循环B.保持生物群落的单一性C.调整生态系统中能量流动的关系D.使物质能够尽快地循环流动【答案】C【解析】清除田间稗草的目的是调整能量在生态系统中的流动方向，使能量更多地流向农作物；清除鱼塘中肉食性“黑鱼”的目的是调整能量在生态系统中的流动方向，使能量更多地流向其他鱼类。综上分析，C符合题意。6.用经过处理后的鸡粪沼液来培养小球藻，以降低沼液中的氨氮、总磷等含量。下列叙述正确的是（）A．鸡粪便中所含的能量属于鸡未摄入的能量B．此生态系统中，小球藻既是生产者，又是分解者C．小球藻吸收沼液中的无机氮可用于合成自身的淀粉D．对鸡粪沼液的处理能提高能量的利用率【答案】D【解析】由于摄入上一营养级的能量=同化量+粪便中的能量，故鸡粪便中所含的能量属于鸡摄入的能量，A错误；小球藻能够通过光合作用将无机物转化成有机物并储存能量，故小球藻属于生产者，不属于分解者，B错误；淀粉的组成元素为C、H、O，故无机氮不可用于合成自身的淀粉，C错误；用鸡粪沼液培养小球藻可实现能量的多级利用，提高能量的利用率，D正确。考点四、能量流动的相关计算7.下图是某生态系统一条食物链中的三个种群一年内能量流动统计的部分数据。有关叙述正确的是（）A．三个种群组成的食物链是Ⅰ→Ⅱ→ⅢB．种群Ⅱ全部生物的呼吸消耗能量约为6.95×107kJC．不同营养级之间的能量流动以有机物为载体D．第二营养级到第三营养级的能量传递效率约为10%【答案】C【解析】从图中可以看出，种群Ⅱ同化的能量最多，其次是种群I，最少的是种群Ⅲ，所以三个种群组成的食物链是Ⅱ→I→Ⅲ，A错误；种群Ⅱ全部生物同化的能量有呼吸消耗的能量、流向分解者的能量、流入下一营养级的能量和未被利用的能量，呼吸作用消耗的能量少于6.95×107kJ，B错误；物质是能量的载体，生态系统的能量流动以有机物为载体，C正确；第二营养级到第三营养级的能量传递效率约为3.0÷15.0×100%=20%，D错误。8.如图所示为一个食物网,假如鹰的食物有2/5来自兔,2/5来自鼠,1/5来自蛇,那么鹰若要增加20g体重,至少需要消耗植物(