人教版(新教材)高中生物选择性必修2学案：3 2 1 能量流动的过程及特点

人教版(新教材)高中生物选择性必修2PAGEPAGE1第2节生态系统的能量流动第1课时能量流动的过程及特点〖学习目标〗通过分析能量在各营养级间的流动情况和赛达伯格湖的能量流动，概述生态系统的能量流动的过程和特征。〖素养要求〗1.生命观念：物质与能量观——一切生命活动都离不开能量，能量摄入并在生态系统中流动，这个过程伴随着物质的变化，保证了生命活动的进行。2.科学思维：模型建构——在明确研究能量流动基本思路的基础上建立能量流动的概念模型。1．能量流动的概念：指生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。2．能量流动的过程(1)第一营养级能量的输入和输出①输入：生产者通过光合作用将太阳能转化为化学能，固定在有机物中。②输出a．在生产者的呼吸作用中以热能形式散失。b.(2)能量流经第二营养级的示意图(3)生态系统能量流动的示意图据图分析，流入各营养级(最高营养级除外)的能量的去路：①通过自身呼吸作用以热能形式散失。②流入下一个营养级。③被分解者分解利用。3．能量流动的特点4．能量传递效率的计算(1)计算公式能量传递效率＝eq\f(下一个营养级同化量,上一个营养级同化量)×100%。(2)一般生态系统中相邻两个营养级间的能量传递效率为10%～20%。5．生态系统维持正常功能的条件任何生态系统都需要不断得到来自系统外的能量补充，以便维持生态系统的正常功能。判断正误(1)流经生态系统的总能量是照射在生产者上的太阳能()(2)生产者和各级消费者的能量均可流入下一个营养级()(3)散失的热能不可以被生产者固定再次进入生态系统()(4)当狼吃掉一只兔子时，就获得了兔子的全部能量()〖答案〗(1)×(2)×(3)√(4)×探讨点1研究能量流动的基本思路1．研究能量流经一个种群的情况，可以列举该种群中每一个个体的情况：如果以个体为单位研究能量流动，有什么问题？〖提示〗以个体为研究对象，有很大的局限性和偶然性，如个体会死亡，数据可能不准确，不同个体之间的差异过大。2．如果将种群看作一个整体去研究能量流动，则可概括为下图形式，又会遇到什么问题？〖提示〗种群存在于复杂的食物网内，可能因食物网的复杂性而影响结果的准确性。3．如果以一个营养级的所有种群作为一个整体来研究，下图表示能量流动的情况，这种方式有什么优点？〖提示〗能很好地避免以个体和种群为研究对象带来的不足，提高结果的准确性。探讨点2能量流动的过程1．地球上几乎所有生态系统的能量都来自哪里？这些能量是如何输入生态系统的？〖提示〗来自太阳。生产者通过光合作用将光能转化为化学能，固定在有机物中。2．绘图表示第一营养级的能量来源是什么，去路有哪些？第一营养级的能量怎样传递到第二营养级？〖提示〗如图所示储存在植物体中的能量，有一部分被初级消费者摄入体内，能量就流入了第二营养级。3．下图为能量流经第二营养级的示意图，其中摄入量指植食性动物取食的总量，即食物总量；同化量是指动物经过消化和吸收后转化为自身的能量。请据图写出二者之间的关系。〖提示〗同化量＝摄入量－粪便量。4．分析、比较分别流入第一、第二营养级的能量的去路，归纳二者的共同点。〖提示〗输入这两个营养级的能量，一部分在呼吸作用中以热能的形式散失，另一部分用于其自身的生长、发育和繁殖等生命活动，储存在自身的有机物中。这些有机物中的能量一部分流向分解者，另一部分则被下一营养级摄入体内。5．在生态系统中，能量流动大致可以概括为下图：请思考：(1)初级消费者粪便中的能量是哪个箭头？〖提示〗由生产者流向分解者的箭头。(2)哪些或哪个箭头代表初级消费者的同化量？〖提示〗①或②＋③＋④。(3)哪些箭头代表初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量？〖提示〗①－③或②＋④。(4)生态系统中的能量流动和转化是否遵循能量守恒定律？〖提示〗遵循能量守恒定律。能量在生态系统中流动、转化后，一部分储存在生态系统(生物体的有机物)中，另一部分在呼吸作用中以热能的形式散失，两者之和与流入生态系统的能量相等。(5)流经生态系统的能量能否再回到这个生态系统中来？为什么？〖提示〗不能，能量流动是单向的。探讨点3定量研究能量流动的特点1．设计表格，整理赛达伯格湖能量流动图解中的数据，计算“流出”该营养级的能量占“流入”该营养级能量的百分比。营养级流入能量流出能量出入比生产者464.662.813.5%植食性动物62.812.620.1%肉食性动物12.6－－2.流入某一营养级的能量，为什么不会百分之百地流入下一个营养级？〖提示〗流入某一营养级的能量除了流入下一营养级的之外，还有：(1)一部分通过该营养级的呼吸作用散失；(2)一部分作为排遗物、遗体或残枝败叶被分解者利用；(3)一部分未被利用。3．通过以上分析，请总结生态系统中能量流动的特点。〖提示〗生态系统中能量流动是单向的；能量在流动过程中逐级递减。4．能量在流动过程中逐级递减，与能量守恒定律矛盾吗？为什么？〖提示〗不矛盾。能量在流动过程中逐级递减，指的是流入各个营养级的能量。能量守恒定律可以用于衡量流入某个生态系统的总能量，总能量＝储存在生态系统(生物体的有机物)中的能量＋被各个营养级的生物利用、散发至非生物环境中的能量。因此，虽然能量在流动过程中逐级递减，但总能量依然遵循能量守恒定律。5．任何生态系统都需要不断得到能量补充，以便维持生态系统的正常功能，如人工鱼塘需要投喂饲料，此时流入鱼塘生态系统的总能量如何表示？〖提示〗生产者固定的太阳能＋人工投入的有机物中的化学能。核心归纳1．能量流动概念的理解2．流入某一营养级的能量的来源和去路(1)能量来源eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(①生产者的能量主要来自太阳能,②消费者的能量来自上一营养级同化的能量))(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：①各营养级同化量的去向(能量的最终去向)：②短时间内，某营养级的生物不会被全部捕食或死亡，因此同化量的去向(某段时间内的能量去向)还应该包括未被利用的能量。即：未被利用是指：在统计能量流动的时间段内，某一营养级生物的同化量中未被呼吸作用消耗，也未被下一营养级捕食或分解者利用的能量，有时还包括以化石燃料形式储存于地下未被人类开采的能量，还包括多年生植物上一年自身生长发育的净积累量。如草原中一批羊，羊吃草可以长大，在统计期间，有被狼捕食的，有死亡的，还有未死亡的(未利用)。3．能量流动的特点(1)生态系统中能量流动是单向的，其原因是捕食关系是经过长期进化形成的，不可逆转，每一营养级呼吸作用散失的能量不能再被生物群落利用，因此无法循环。(2)能量在流动过程中逐级递减，输入某一营养级的能量只有10%～20%能流入下一营养级，即能量传递效率为10%～20%，营养级越多，能量流动过程中损耗越多，因此食物链中的营养级一般不超过5个。1．(2021·山东烟台检测)某同学绘制了下图所示的能量流动图解，下列叙述正确的是()A．生产者固定的总能量可表示为A1＋B1＋C1＋A2＋B2＋C2＋D2B．初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量为B2＋D2C．初级消费者摄入的能量为A2＋B2＋C2D．W1＝D1＋D2〖答案〗A〖解析〗生产者固定的总能量(W1)是流经该生态系统的总能量，W1＝A1＋B1＋C1＋D1，又因为D1＝A2＋B2＋C2＋D2，所以W1＝A1＋B1＋C1＋A2＋B2＋C2＋D2，A项正确；初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量为B2＋D2＋C2，B项错误；初级消费者摄入的能量应大于其同化量，即大于A2＋B2＋C2＋D2，C项错误；按最大能量传递效率20%计算，图中的D1＝W1×20%，D2＝D1×20%＝W1×4%，所以D1＋D2＝W1×24%，故W1>D1＋D2，D项错误。2．下图为生态系统中能量流动图解