学年高中生物北师大版必修三教学案第4章 第1节 第2课时 生态系统中的能量流动.docx

1、学年高中生物北师大版必修三教学案第4章 第1节 第2课时 生态系统中的能量流动第2课时生态系统中的能量流动1.生态系统中能量的输入、传递和输出的过程，称为生态系统的能量流动。2能量流动的起点是生产者固定的太阳能，渠道是食物链和食物网，能量形式的变化由光能生物体有机物中的化学能热能。3流经生态系统的总能量是生产者固定的全部太阳能。4能量流动的特点是单向流动，逐级递减。5能量金字塔的形状永远是正金字塔形，数量金字塔有倒置的情况。能量流动的概念和过程自读教材夯基础1概念生态系统中能量的输入、传递和输出的整个过程。2过程(1)能量来源：太阳能。(2)输入过程：主要是通过生产者的光合作用，将光能转化成为

2、化学能。(3)传递途径：太阳能生产者初级消费者次级消费者三级消费者(4)过程分析(以第一营养级为例)：1生态系统中能量的源头及流经该生态系统的总能量分别是指哪一部分？提示：能量的源头是太阳能，流经该生态系统的总能量指生产者固定的全部太阳能。2结合教材P95图48思考：(1)初级消费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，它们之间存在的关系是：同化量摄入量粪便量。(2)初级消费者同化的能量会有哪些去向？提示：通过呼吸作用以热能形式散失；流入下一营养级；被分解者分解利用。(3)初级消费者粪便中的能量是指其流向分解者的吗？为什么？提示：不是，初级消费

3、者粪便中的能量不属于其同化的能量。3整个生态系统中能量会因散失而减少，它主要是指哪个生理过程？以什么形式散失？提示：整个生态系统中的能量主要是通过呼吸作用以热能形式散失。跟随名师解疑难1生态系统能量流动过程分析 (1)能量流动的起点：生产者(主要是植物)固定太阳能。(2)能量流动的渠道：食物链和食物网。(3)能量流动中能量形式的变化：太阳光能生物体有机物中的化学能热能(最终散失)。(4)能量在食物链中流动的形式是：有机物(食物)中的化学能。(5)能量散失的主要途径：细胞呼吸(包括各营养级生物本身的呼吸及分解者的呼吸)。散失的主要形式：热能。2能量在流经每一营养级时的分流问题分析(1)能量来源：

4、生产者的能量来自于太阳能。各级消费者的能量一般来自上一个营养级(同化量摄入量粪便中所含能量)。(2)能量去路：每个营养级生物细胞呼吸产生的能量一部分用于生命活动，另一部分以热能散失。每个营养级生物一部分能量流到后一个营养级中(最高营养级除外)。每个营养级生物的遗体、粪便、残枝败叶中的能量被分解者分解而释放出来。未利用能量(现存量：最终被分解者利用，因此，也可归为c)。能量流动的基本特征及意义自读教材夯基础1能量流动的特点(1)从能量流动的方向来看：能量的流动是单方向的，而不是循环往复的。(2)从能量流动过程中的数量变化特征来看：逐级递减。能量在沿食物链流动的过程中是逐级减少的，林德曼效率大约为

5、10%20%。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，可形成一个金字塔图形。在一个生态系统中，营养级越多，在能量流动过程中消耗的能量就越多。生态系统中的能量流动一般不超过45个营养级。2研究能量流动的实践意义(1)帮助人们科学规划、设计人工生态系统，实现能量的多级利用，大大提高生态系统中能量的利用效率。(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结合考查P96图49思考：能量流动在第二营养级和第三营养级之间的传递效率是多少？能总结计算公式吗？提示：林德曼效率100%，能量在第二营养级与第三营养级之间的传递效率为11.

6、3%。2结合教材P97图410中各营养级的能量由低到高绘成能量金字塔，思考如果把每个营养级的生物量关系用图形表示出来，是不是也是正金字塔形？如果是，有没有例外？提示：一般情况下，也是正金字塔形。但是有时候会出现倒置的塔形。例如，在海洋生态系统中，由于生产者(浮游植物)的个体小，寿命短，又会不断地被浮游动物吃掉，所以某一时刻调查到的浮游植物的量可能低于浮游动物的量。当然，总的来看，一年中流过浮游植物的总能量还是比流过浮游动物的要多。同理，成千上万只昆虫生活在一株大树上，该数量金字塔的塔形也会发生倒置。跟随名师解疑难1能量流动特点(1)单向流动：食物链中，相邻营养级生物的吃与被吃关系不可逆转，因此

7、能量不能倒流，这是长期自然选择的结果。各营养级的能量总有一部分以细胞呼吸产生热能的形式散失掉，这些能量是无法再利用的。(2)逐级递减：每个营养级的生物总有一部分能量不能被下一营养级利用。各个营养级的生物都会因细胞呼吸以热能形式散失相当大的一部分能量。各营养级中的能量都要有一部分流入分解者。(3)林德曼效率：10%20%，即输入某一营养级的能量中，只有10%20%的能量流入到下一个营养级。计算方法为：林德曼效率100%。特别提醒因林德曼效率约为10%20%，传到第五营养级时，能量已经很少了，再往下传递不足以维持一个营养级生物的生存，所以一条食物链中营养级一般不超过5个。2生态金字塔能量流动模型类

8、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量)沿食物链流动逐级递减每一阶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目每一营养级生物的总生物量对能量流动概念和过程的理解例1如图为生态系统中食物链所反映出的能量流动情况，图中的箭头符号为能量的流动方向，单位为kJ/(m2a)。下列说法正确的是()在入射的太阳能中，生产者只利用了其中的1%左右分解者可利用来自各营养级转移到(A)的所有能量消费者营养

9、级别越高，可利用的总能量越多当人们把生产者当做食物时，比起其他营养级，可获得更多的能量A BC D精讲精析在入射的太阳能中，生产者利用的能量为16 000/1 500 9001%；各营养级转移到(A)的能量中，还包含各营养级呼吸消耗的能量，此部分能量不能再被分解者利用；能量流动是逐级递减的，消费者营养级别越高，可利用的总能量就越少；因为生产者含有更多的能量，所以把生产者当做食物，可获得更多能量。答案B当一条蛇捕食了一只青蛙后，从生态学角度看，下列叙述正确的是()A完成了物质循环 B蛇破坏了生态平衡C青蛙不适应环境 D青蛙的能量流向了蛇解析：当一条蛇捕食了一只青蛙后，青蛙体内的部分能量就顺着食物

10、链流到了蛇。答案：D能量流动的特点例2如图是某湖泊生态系统能量流动的定量分析图解。图中A、B、C代表三个营养级，数字均为实际测得的能量数，单位是百万千焦。已知该生态系统接受到的太阳辐射为118 872百万千焦，但其中118 761百万千焦的能量未被利用。请回答：(1)请将流经该生态系统的总能量数填写在图中的方框内，这部分能量是_所固定的太阳能。(2)能量从第一营养级到第二营养级的转化效率为_%，从第二营养级到第三营养级的转化效率为_%。(3)次级消费者通过异化作用消耗的能量占其同化作用所得到能量的百分比是_。(4)由图可知，下一个营养级不能得到上一个营养级的全部能量，原因有：各营养级生物体内的

11、大量能量被_消耗；上一个营养级的部分能量_；少数能量被_利用。精讲精析从图中A、B、C三者关系分析得出：A是第一营养级(生产者)；B是第二营养级(初级消费者)；C是第三营养级(次级消费者)，分解者不参与食物链构成，A、B、C框内的数值分别是其同化的能量值。根据所给数据进行计算：(1)流经该生态系统的总能量为：118 872118 761111百万千焦，该部分是生产者所固定的总能量；(2)A到B的能量转化效率为15.0/111100%13.5%，从B到C的能量转化效率为3.0/15.0100%20%。次级消费者通过异化作用消耗的能量占其同化作用所得到能量的百分比为1.8/3.0100%60%。能

12、量在传递过程中逐级递减，主要是由于每一营养级的生物都会因呼吸作用而消耗相当大的一部分能量，并且各个营养级的生物中总有一部分能量未被下一个营养级的生物利用，还有少部分能量随着残枝、败叶或遗体等直接流向了分解者。答案(1)111生产者(2)13.520(3)60%(4)呼吸作用未被下一个营养级利用分解者 典例剖析某研究者想调查某菜地的一只菜青虫每天用于生长和发育的能量。他需测定的内容是()虫子吃的叶片的干物质量每天虫子粪便的干物质量每天该虫子水和二氧化碳的排出量每天该虫子以热能的形式散失的能量A BC D解析虫子用于生长发育的能量虫子的摄入量粪便量呼吸作用以热能形式散失的量。属于虫子的摄入量，属于

13、粪便量，属于呼吸作用以热能形式散失的量。而中测定的二氧化碳的排出量，实际上是测虫子一天中呼吸作用的总量，而呼吸作用的总量不仅包括热能，还包括一部分ATP，这些ATP主要用于虫子的生长发育，如物质的合成等，所以测定虫子呼吸总量没有意义。答案B随堂基础巩固1下列4种现象中，不适宜用生态系统中能量流动规律进行合理分析的是()A虎等大型肉食动物容易成为濒危物种B蓝藻易在富营养化水体中爆发C饲养牛、羊等动物，成本低、产量高D巨大的蓝鲸以微小的浮游动物为食解析：虎等大型肉食动物处在最高营养级，获得的能量最少，因此容易成为濒危物种；蓝藻爆发是因为水体中含有大量的N、P等元素，给蓝藻提供营养物质，利于蓝藻的生

14、长，没有能量流动；牛、羊等属于第二营养级，从生产者中获得的能量较多，因此成本低，产量高；蓝鲸以浮游动物为食，能量便由浮游动物流向了蓝鲸。答案：B2如图是某森林生态系统物质和能量流向示意图，h、i、j、k表示不同用途的有机物(j是未利用部分)，方框大小表示使用量，下列叙述正确的是()A进入该生态系统的CO2量与各h产生的CO2总量相等B生产者i的量大于被初级消费者同化的有机物的量C流向分解者的k可能被生产者直接吸收利用D流经该生态系统的能量可循环利用解析：生态系统中能量流动的起点是生产者固定的太阳能，即生产者通过光合作用合成的有机物中的能量，该能量一部分通过呼吸作用以热能的形式散失，用h表示；一

15、部分被初级消费者摄入，用i表示；一部分是未被利用、储存起来的能量，用j表示；还有一部分是植物的残枝、败叶、遗体等被分解者分解，用k表示。摄入消费者体内的能量i，一部分被同化成为消费者自身的一部分，还有一部分没有被消化吸收，以粪便的形式被分解者分解，由于生态系统中有未被利用、储存起来的能量j，所以进入该生态系统的CO2量大于生产者、消费者和分解者通过呼吸作用产生的CO2量。流向分解者的k是有机物，只有被分解者分解成无机盐后才能被生产者吸收、利用。能量流动是单向的，不可循环利用。答案：B3(山东高考)以下表示动物利用食物的过程。正确的分析是()A恒温动物的/值一般高于变温动物B哺乳动物的/值一般为

16、10%20%C提高圈养动物生长量一般需提高/值D食肉哺乳动物的/值一般低于食草哺乳动物解析：恒温动物需要消耗更多的能量维持体温，所以有机物质积累量()较少，其/值一般低于变温动物。哺乳动物与其食物之间的能量传递效率应为：/(未获取量)。食肉动物与食草动物的/值大小无法比较。/值越高，说明有更多的食入量转变成饲养动物的同化量，有利于提高动物的生长量。答案：C4下图表示某生态系统中，四种生物所同化的有机物的量占该生态系统有机物总量的比例，则这四种生物之间的食物关系最可能是()解析：图示中，甲含能量最多，丁含能量最少，乙、丙所含能量相近。所以甲处在第一营养级，丁处在最高营养级，乙、丙处在同一营养级。

17、答案：A5某种植玉米的农场，其收获的玉米籽粒作为鸡的饲料，也作为人的粮食，玉米的秸秆则加工成饲料喂牛，生产出的牛、鸡供人食用，人、牛、鸡的粪便经过沼气池发酵产生的沼气作为能源，沼渣、沼液作为种植玉米的肥料，据此回答(不考虑空间因素)：(1)请绘制鸡、牛、玉米和人形成的食物网。(2)假设该农场将收获玉米的1/3作为饲料养鸡，2/3供人食用，生产出的鸡供人食用。现调整为2/3玉米养鸡，1/3供人食用，生产出的鸡仍供人食用。理论上，该农场供养的人数将会_(增多、不变、减少)，理由是：_。解析：依题意，可绘制出食物网，分析食物网可知，当鸡食用玉米增多时，人从玉米中获得的能量将减少，即能量的利用率降低，

18、该农场可供养的人数将会减少。答案：(1)如图所示： (2)减少改变用途的1/3玉米被鸡食用后，在鸡这一环节散失了一部分能量，导致人获得的能量减少课时跟踪检测(满分50分时间25分钟)一、选择题(每小题3分，共30分)1从生态学角度分析，生态系统中流动的能量最初来源于()A光合作用 B高能化学键C绿色植物 D太阳光能解析：生态系统的主要功能是物质循环和能量流动，而能量流动是伴随着物质循环而实现的，食物链(网)的能量均是从生产者开始的，但生态系统中能量的流动最初是来自于太阳光能，然后通过光合作用进入生产者体内，进而实现能量流动。答案：D2在由草、兔、狐组成的一条食物链中，兔经同化作用所获得的能量，

19、其去向不包括()A通过兔细胞呼吸释放的能量B通过兔的粪便流入到分解者体内的能量C通过狐的粪便流入到分解者体内的能量D流入到狐体内的能量解析：同化量摄入量粪便量，可见兔子的粪便中流入到分解者体内的能量不属于兔子的同化量，而是生产者同化量的一部分。而狐狸粪便中的有机物所含有的能量则是其捕食的兔子同化量的一部分。答案：B3下图为生态系统中能量流动过程的部分示意图，各代表一定的能量值，下列各项中不正确的是()A生物与生物之间吃与被吃的关系不可逆转，所以能量流动具单向性B表示流经生态系统内部的总能量C一般情况下，为的10%20%D从能量关系看解析：流经生态系统的总能量是生产者固定的总能量，而不是流向初级

20、消费者的总能量。答案：B4人们常用能量金字塔来描述一个生态系统中各营养级所得到的能量的数值，下面的说法正确的是()A生态系统中，营养级越多，在能量流动过程中损失的能量越多B最多约有20%的能量从第一营养级流入次级消费者C生产者呼吸消耗的能量一般没有流入初级消费者的能量多D位于金字塔顶部的消费者获能最多解析：在生态系统的能量流动中，每个营养级生物都会因细胞呼吸而损失很大一部分能量，而流入下一营养级的能量只占其总能量的10%20%。营养级越多，能量的损失就越多，所以能量金字塔顶部的消费者获能最少。答案：A5大象是植食性动物，有一种蜣螂则专以象粪为食。设大象在某段时间所同化的能量为107kJ，则这部

21、分能量中可流到蜣螂体内的约为()A0 kJ B106 kJC2106 kJ D1062106 kJ解析：象粪中所含有的能量属于被捕食者同化量的一部分，不属于象所同化的能量。答案：A6组成食物链的环节一般不超过5个，其原因是()A环境资源有限B被捕食者不能以捕食者为食C在每一个环节上都有大量的能量流失DA、B、C三项均是解析：能量沿食物链流动时逐级递减，食物链越长，环节越多，消耗能量就越多，所以一条食物链的营养级一般不会超过5个。答案：C7.某生态系统中存在如图所示的食物网，若将C的食物比例由AB11调整为21，林德曼效率按10%计算，则该生态系统能承载C的数量是原来的() A1.875倍 B1

22、.375倍C1.273倍 D0.575倍解析：解题时应该从C出发，设当食物比例AB11时C的能量为x，则需要的A为(1/2)x10%(1/2)x10%10%55x。设当食物比例AB21时C的能量为y，则需要的A为(2/3)y10%(1/3)y10%10%40y。由于两种情况下，生产者的数量是一定的，所以55x40y，则y1.375x。答案：B8某人的食物有1/2来自植物，1/4来自鸡、鸭、猪，1/4来自小型肉食动物。若能量在流动中的林德曼效率为10%，那么此人要增加1 kg体重，最多消耗绿色植物()A150 kg B280 kgC500 kg D1 000 kg解析：把3条食物链分开考虑，同时

23、注意能量林德曼效率是10%。答案：B9一片树林中，树、昆虫和食虫鸟类的个体数比例关系如右图所示。下列选项中正确表示树、昆虫、食虫鸟之间的能量流动关系的是(选项方框面积表示能量的大小)()解析：生态系统各营养级所拥有的能量沿食物链应逐级递减，按各营养级能量数值绘制而成的图形总呈正金字塔形。答案：C10下图为某生态系统能量流动示意图单位：J/(cm2a)，以下分析不正确的是()A甲通过光合作用固定在有机物中的总能量为1 250 J/(cm2a)B甲到乙的林德曼效率为16%C每一营养级的能量大部分用于呼吸作用和被丁利用D在此生态系统中，一只狼捕食一只野兔，获得能量只能在10%20%之间解析：每一个营

24、养级的能量都包括三个去向：用于自身的呼吸作用，流向下一营养级、流向分解者，因此甲通过光合作用固定的太阳能总能量1752008751 250 J/(cm2a)；相邻两个营养级之间能量传递效率等于下一营养级同化的能量与上一个营养级同化的能量的百分比，乙同化的能量为200，甲同化的能量为1 250，因此从甲到乙的林德曼效率为100%16%；从以上叙述中可以看出甲的能量只有16%传递到下一个营养级，因此大部分用于呼吸作用和被丁(分解者)利用；林德曼效率为10%20%指的是相邻两个营养级之间的传递效率，不是生物个体之间的传递效率，因此一只狼捕获一只兔子获得的能量有可能高于20%。答案：D二、非选择题(共

25、20分)11(14分)下图表示生态系统的能量流动过程，请据图回答：(1)A、B、C、D各营养级在生态系统中代表的成分依次为：A._；B._；C._；D._。(2)图中a1代表_。(3)图中a2代表_。(4)a3W2N2(2)bcde(3)15%生态系统中能量流动分析与计算专题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，林德曼效率约为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设食物链ABCD，分情况讨论如下：(1)已知D营养级的能量M，则至少需要A营养级的能量M(20%)3；最多需要A营养级的能量M(10%)3。(2)已知A营养级的能量N，则D营养级获得的最多能量N(20%)3；最少能量N(10%)3。2如果是在食物网中，同一生物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不等，则按照各自单独的食物链进行计算后合并。3在食物网中分析如确定生物量变化的“最多”或“最少”时，还应遵循以下原则：(1)食物链越短，最高营养级获得的能量越多；(2)生