高中生物 新人教版 选择性必修二课件第3章生态系统及其稳定性第2节

1、第3章生态系统及其稳定性第2节生态系统的能量流动课标要点学法指导1分析生态系统能量流动的过程和特点2概述研究能量流动的实践意义3尝试调查农田生态系统中能量流动情况 1分析生态系统的能量流动过程，建立生命系统的物质和能量观(生命观念)2概述研究能量流动的意义，建立生态平衡观(生命观念、社会责任)知识导图课前新知导学能量流动的概念、过程、特点1概念能量流动是指生态系统中能量_的过程。2过程(1)能量来源：_。(2)输入过程：主要是通过生产者的_，将光能转化成为化学能。输入、传递、转化和散失太阳光合作用(3)传递过程：【答案】生产者次级消费者分解者(4)转化和散失过程(以第一营养级为例)：在生产者的

2、_中以热能的形式散失。用于生产者的_等生命活动，储存在植物体的有机物中。构成植物体的_中的能量：a一部分随着残枝败叶等被_分解而释放出来。b另一部分则被初级消费者摄入体内，流入_营养级。呼吸作用生长、发育和繁殖有机物分解者第二3特点(1)_：沿食物链由_流向_，不可_，也不能_。(2)逐级递减：能量在沿食物链流动的过程中是_的，传递效率大约为_。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_个营养级。单向流动低营养级高营养级逆转循环流动逐级递减10%20%5初级消费者摄入的生产者中含有的能量是否均流向初级消费者体内？试解释原因。 微思考提示：不

3、是，因为初级消费者摄入生产者后并没有完全吸收，还有一部分能量以粪便的形式排出。关于生态系统能量流动的叙述，错误的是()A流经生态系统的总能量主要是绿色植物所固定的太阳能的总量B生态系统中流动的能量不包括各营养级的呼吸量C生态系统的能量流动是单向、不循环的D在生态系统中能量流动是逐级递减的【答案】B【解析】生态系统的能量流动是从生产者固定太阳能开始的，生产者所固定的总能量便是流经生态系统的总能量；生态系统的能量流动是沿着食物链或食物网进行的，能量流动是单向的，并且是逐级递减的。生态金字塔的类型1能量金字塔(1)概念：将单位时间内各个营养级所得到的_数值转换为相应面积或体积的图形，并将图形按照营养

4、级的次序排列，形成的金字塔图形被称为能量金字塔。(2)特点：通常是上窄下宽的金字塔，因为能量流动是_的。能量逐级递减2生物量金字塔(1)概念：将单位时间内各个营养级所得到的_(每个营养级所容纳的有机物的总干重)数值转换为相应面积或体积的图形，并将图形按照营养级的次序排列，形成的金字塔图形被称为生物量金字塔。(2)特点：大多是上窄下宽的金字塔，因为一般来说_通常大于植食性动物的总干重，植食性动物的总干重也大于肉食性动物的总干重。生物量植物的总干重3数量金字塔(1)概念：将单位时间内各个营养级所得到的生物个体的_转换为相应面积或体积的图形，并将图形按照营养级的次序排列，形成的金字塔图形被称为数量金

5、字塔。(2)特点：一般是上窄下宽的金字塔，有的是_的倒置的金字塔。数目上宽下窄所有生态金字塔都是上窄下宽的吗？举例说明。微思考提示：不是，生物量金字塔和数量金字塔都可能出现上宽下窄的倒置金字塔。一片树林中，树、昆虫和食虫鸟类的个体数比例关系如图甲所示。下列选项中能正确表示树、昆虫、食虫鸟之间的能量流动关系的是(选项中方框面积表示能量的多少)()【答案】C【解析】数量金字塔是以生态系统中每一营养级的生物个体数目为指标绘制的，有时会倒置，本题就是一个实例。能量金字塔是以生态系统中每一个营养级的能量数值为指标绘制的，由于能量流动是单向且逐级递减的，在相邻两个营养级之间传递效率大约只有10%20%，所

6、以能量金字塔是不会倒置的。研究能量流动的实践意义1研究生态系统的能量流动，可以帮助人们将生物在_、_上进行合理配置，增大流入某个生态系统的总能量。2研究生态系统的能量流动，可以帮助人们科学规划、设计人工生态系统，使能量得到_的利用。3研究生态系统的能量流动，可以帮助人们合理地调整_ _，使能量持续高效地流向_。时间空间最有效生态系统中的能量流动关系对人类最有益的部分农民在进行田间管理的时候，要进行灭虫除草，目的是什么？微思考提示：使能量尽可能地流向农作物中，即流向对人类最有益的部分。运用生态系统能量流动规律分析，下列四项中不利于能量流向对人类最有益的部分的是()A在森林中，使能量多储存在木材里

7、B在草原牧场，使能量多流向牛和羊C能量流经初级消费者次级消费者三级消费者(人的食物)D在养鱼池，让有机肥料以腐屑形式被鱼类或饵料动物直接摄食【答案】C【解析】能量流动是逐级递减的，食物链越长，丧失的能量就越多。课堂素养初培能量流动的过程及特点知识归纳2能量的传递(1)传递途径：食物链和食物网。(2)传递形式：有机物中的化学能。(3)某一营养级的能量分流：理解流入每一营养级的能量去向可从以下两个角度分析。定量不定时分析：流入某一营养级的一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流入下一营养级；c被分解者分解利用。定量定时分析：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

8、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。3能量的转化和散失(1)能量散失的主要途径：呼吸作用(包括各营养级生物本身的呼吸作用及分解者的呼吸作用)。特殊途径：动植物遗体形成煤炭、石油等，经过燃烧放出热能。(2)能量流动过程图解中箭头由粗到细：表示流入下一个营养级的能量逐级递减。4能量流动的特点(1)单向流动：特点：指生态系统的能量流动只能从第一营养级流向第二营养级，再依次流向后面的各个营养级，不可逆转也不可循环地流动。原因：a食物链中各种生物之间的捕食关系是确定的

9、，是在长期自然选择过程中形成的捕食关系，不能逆转；b各营养级的能量总是趋向于在呼吸作用过程中以热能形式散失，而热能是不能再被利用的。(2)逐级递减：特点：输入到一个营养级的能量不可能百分之百地流入下一个营养级，能量在沿食物链流动的过程中是逐级递减的。原因：a各营养级生物要维持自身的生命活动，总要消耗一部分能量；b各营养级消费者不可能百分之百地利用前一营养级的能量，总有一部分会自然死亡或被分解者所利用；c各营养级的同化率不是百分之百的，总有一部分变成排遗物进而被分解者利用。(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

10、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。美国生态学家林德曼对一个结构相对简单的天然湖泊赛达伯格湖的能量流动进行了定量分析，得出了如图所示的数据单位：J/(cm2a)：(1)图中生产者_捕食肉食性动物来完成能量的循环。呼吸作用散失的能量_再被生产者利用来合成有机物。(均填“能”或“不能”)(2)依图完成表中内容并分析，计算能量传递效率(保留小数点后1位)。提示：(1)不能不能(2)13.5%20.1%项目输入输出到下一营养级能量传递效率第一营养级(生产者)464.662.8_第二营养级(植食性动物)62.812.6_方法规律3种能量流动过程图的判断方法图1：每

11、一环节能量去向有2个，图中出现粪便量，由于同化量摄入量粪便量，所以A为摄入量，B为同化量，由图可知B同化量总体有2个去向，即D为呼吸散失，C为用于生长、发育和繁殖，E为流入分解者的能量，F为下一营养级摄入量。图2：每一营养级能量去向有3个，即一个营养级同化的能量(A)自身呼吸消耗(E)流入下一营养级(被下一营养级同化B)被分解者分解利用。图3：每一营养级能量去向有4个(研究某一时间段)，即一个营养级同化的能量(A)自身呼吸消耗(D)流入下一营养级(被下一营养级同化B)被分解者分解利用未被利用。对点精练1(2020广东广州检测)下图是一个处于平衡状态生态系统的能量流动图解，其中A、B、C、D分别

12、代表不同营养级的生物类群，对此图理解正确的一项是()A流经该生态系统的总能量就是A通过光合作用积累的有机物中的能量B在此生态系统中，若一只狼捕食了一只野兔，则该野兔中约有10%20%的能量流入这只狼体内C由于流经该生态系统的总能量是一定的，所以B获得的能量越多，留给C、D的能量就越少DB同化的能量要大于B、C、D呼吸消耗的能量之和【答案】D【解析】流经该生态系统的总能量是A通过光合作用固定的太阳能；能量的传递效率是指某一营养级的同化量与上一营养级的同化量之比，与个体间的捕食获得的能量没有直接关系，若一只狼捕食了一只野兔，则该野兔中的绝大部分的能量传递给了狼；B获得的能量越多，留给C、D的能量也

13、越多；B同化的能量要大于B、C、D呼吸消耗的能量之和，因为还有一部分能量流向了分解者，所以D选项正确。2(2020湖南新田检测)下图是某草原生态系统的能量流动图解，N代表能量值，下列有关叙述错误的是()A第一营养级与第二营养级间的能量传递效率为N5/N3100%B牛、羊粪便中的能量属于草同化的能量的一部分C牛、羊同化的能量N5牛、羊呼吸散失的能量用于自身生长发育和繁殖的能量D适量放牧牛、羊会增大N2与N1的比值【答案】A【解析】能量由第一营养级传递给第二营养级的传递效率为第二营养级同化量与第一营养级同化量的比值，即N5/N2100%，A错误；牛、羊粪便中的能量属于草同化的能量的一部分，B正确；

14、同化量呼吸量用于自身生长发育和繁殖的能量，C正确；适量放牧，会减少因叶片相互遮挡以及竞争而造成的部分牧草死亡等现象，有利于草的生长，因此能增大其对光能的利用率，增大N2与N1的比值，D正确。知识归纳1能量流动的极值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，从而确定是用10%还是20%来解题。能量流动的有关计算问题(1)能量在食物链中传递的计算。在一条食物链中若某一营养级的总能量为n，则最多传到下一营养级的能量为0.2n，最少为0.1n。在一条食物链中，某一营养级

15、的能量为n，需要前一营养级的能量至少为n20%5n，最多为n10%10n。(2)能量在食物网中传递的计算。设食物链ABCDE，分情况讨论：情景设置 提出的问题 计算思路 计算公式 E营养级净增重Y 至少需要A 营养级多少 传递效率取20% X(20%)4Y 至多需要A 营养级多少 传递效率取10% X(10%)4Y A营养级净增重X E营养级最多增重多少 传递效率取20% X(20%)4Y E营养级至少增重多少 传递效率取10% X(10%)4Y 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

16、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。设食物链ABCD，分情况讨论如下。(1)已知D营养级的能量为M，则至少需要A营养级的能量是多少？最多需要A营养级的能量是多少？ (2)已知A营养级的能量为N，则D营养级获得的能量最多是多少？D营养级获得的能量最少是多少？提示：(1)至少为M(20%)3，最多为M(10%)3。(2)最多为N(20%)3，最少为N(10%)3。方法规律能量流动的极值计算方法对点精练1(2020黑龙江大庆模拟)

17、下图表示能量流经某生态系统第二营养级示意图单位：J/(cm2a)，据图分析，有关说法正确的是()A该生态系统第二营养级同化的能量是80B第二营养级用于生长、发育和繁殖的能量是100C能量由第二营养级到第三营养级的传递效率是20%D该生态系统第一营养级同化的能量至少为500【答案】A【解析】图中的A是第二营养级的能量来源，其中有20被分解者利用，所以被第二营养级所同化的能量是80，A正确；第二营养级同化的能量是80，其中有50通过呼吸作用以热能的形式散失，所以用于生长、发育和繁殖的能量是30，B 错误；图中只有第三营养级的摄入量，无法得知第三营养级的同化量，所以无法计算由第二营养级到第三营养级的

18、能量传递效率，C错误；第二营养级同化的能量为80，根据能量传递效率可知，第一营养级同化的能量至少为8020%400，D错误。2在如图所示的食物网中，假如猫头鹰的食物有2/5来自兔子，2/5来自鼠，1/5来自蛇。那么，猫头鹰若增加20 g体重，最少需要消耗植物()A600 gB900 gC1 600 gD5 600 g【答案】B【解析】通过食物链“植物兔猫头鹰”，猫头鹰增重20 g2/58 g，最少需要消耗植物的量为8 g20%20%200 g；通过食物链“植物鼠猫头鹰”，猫头鹰增重20 g2/58 g，最少需要消耗植物的量为8 g20%20%200 g；通过食物链“植物鼠蛇猫头鹰”，猫头鹰增重

19、20 g1/54 g，最少需要消耗植物的量为4 g20%20%20%500 g。所以合计需要消耗植物200 g200 g500 g900 g。知识归纳生态金字塔的类型及特点不同的生态金字塔能形象地说明各营养级与能量、生物量、数量之间的关系，是定量研究生态系统的直观体现。1天然生态系统必须当能量状况表现为什么类型的金字塔形状时，方可维持生态系统的正常运转，从而维持生态系统的稳定性？人工生态系统中可能会出现能量金字塔倒置状况，举例说明。提示：1正金字塔。人工生态系统中因能量可人为补充，可能会使能量金字塔呈现倒置状况，如人工鱼塘中生产者的能量未必比消费者(鱼)多。2下图表示甲、乙两个特定生态系统的能

20、量金字塔，请思考：(1)依生态学原理看，同样的玉米，上述哪种营养结构可养活更多的人口？为什么？(2)一个吃玉米的人所获得的能量一定比一个吃牛肉的人获得的能量多，对吗？为什么？(3)若土壤中含相同浓度的难降解污染物，则甲中的人与乙中的人体内污染物浓度哪个更高？提示：2(1)甲种营养结构能养活更多的人口，因为乙中人处于第三营养级，能量损耗增大，养活的人口更少。(2)不对。甲、乙营养结构中“牛”“人”代表的是相应营养级环节，并非“一个人”。(3)乙中更高。【答案】B【解析】本题考查生态系统能量流动的相关知识，处于不同营养级的生物不一定位于一条食物链上，这一点是解答本题的关键。能量金字塔是依据单位时间

21、内不同营养级生物获得的能量绘制而成的，A、C正确。由于能量流动是逐级递减的，营养级越高的生物获取的能量越少，D正确。营养级是指食物网中处于同一营养级的所有生物，而不是一条食物链中不同营养级的生物，B错误。2(2020山东济宁期末)图甲表示某生态系统的能量锥体图，P为生产者，Q1为初级消费者，Q2为次级消费者。图乙是对图甲中的各营养级所含有的能量进行分类剖析，图中a、a1、a2表示上一年留下来的能量，e、e1、e2表示呼吸消耗量。下面分析错误的是()Abcde为本年度流入该生态系统的总能量Bc1表示初级消费者中被次级消费者所同化的量Cb和d之一，可代表生产者传递给分解者的能量D初级消费者产生的粪

22、便中所含的能量包含在c中【答案】D【解析】结合图形分析可知，bcde为植物光合作用利用的光能(固定的能量)，即流入该生态系统的总能量；c1代表初级消费者流入次级消费者的能量即被次级消费者所同化的量；b和d可代表生产者传递给分解者的能量和未利用的能量；初级消费者产生的粪便中所含的能量属于生产者同化的能量，应在b或d中。课堂延伸提分易错易混： 与能量流动有关的几个易错点1能量传递效率与能量利用效率的比较能量传递效率：能量在沿食物链流动的过程中，逐级减少，若以“营养级”为单位，能量在相邻两个营养级之间的传递效率约为10%20%。其计算公式为能量传递效率(下一营养级同化量上一营养级同化量)100%。能

23、量利用效率：通常考虑的是流入人体中的能量占生产者能量的比值，或流入最高营养级的能量占生产者能量的比值，或考虑分解者的参与，以实现能量的多级利用。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，因此食物链越短，能量利用效率越高；同时，生态系统中生物种类越多，营养结构越复杂，抵抗力稳定性越强，能量利用效率越高。2食物的摄入量同化量摄入量：指动物取食的总量，可以理解为动物的食物总量。同化量：指动物经过消化和吸收后转化为自身的能量。关系：摄入量同化量粪便中的能量3能量的输入并非只有光合作用能量的输入过程，绝大部分是通过绿色植物的光合作用，但在极少数特殊空间，如深海热泉口生态系统，是通过

24、特殊细菌的化能合成作用。4“未利用”的能量例如，多年生植物上一年自身生长发育的净积累量；未来得及分解，被埋藏在地下形成的煤炭、石油等能量。例1(2020广东汕头检测)在分析生态系统的能量流动时经常涉及“输入量(输入某一营养级的能量)”“摄入量”“同化量”“粪便量”等说法，则下列说法中正确的是()A某一营养级生物的摄入量即同化量B某一营养级生物的粪便量是该营养级生物同化量的一部分C输入某一营养级的能量即该营养级生物的同化量D相邻两营养级生物中较高营养级与较低营养级生物的摄入量之比表示能量传递效率【答案】C【解析】输入量即同化量，摄入量同化量粪便量，因此，A错误、C正确；某一营养级生物的粪便量实际

25、上是上一营养级生物同化量的一部分，B错误；能量的传递效率是指相邻两个营养级同化量的比值，D错误。解题技巧：表格题的答题方法例2下表是对某水生生态系统营养级和能量流动情况的调查结果，表中A、B、C、D分别表示不同的营养级，E为分解者。Pg表示生物同化作用固定能量的总量，Pn表示生物体储存的能量(PnPgR)，R表示生物呼吸消耗的能量。单位：102 kJ/(m2a)项目PgPnRA15.92.813.1B870.7369.4501.3C0.90.30.6D14161.979.1E211.520.1191.4回答下列问题：(1)能量流动是从A、B、C、D中的哪个营养级开始的？_。判断依据是_。(2)

26、该生态系统中能量从第三营养级传递到第四营养级的效率约为_(保留小数点后一位)。(3)从能量输入和输出角度看，该生态系统的总能量是否增加？_(填“是”或“否”)，原因是_。【答案】(1)BB营养级所含能量最多，B为生产者 (2)5.7%(3)是该生态系统输入的总能量大于所有生物消耗的能量之和【解析】根据公式计算从第三营养级到第四营养级的能量传递效率是0.9/15.9100%5.7%。输入的总能量即为生产者固定的总能量870.7102 kJ/(m2a)，输出的总能量所有生物呼吸消耗的能量之和13.1501.30.679.1191.4785.5102 kJ/(m2a)，因为870.7102 kJ/(

27、m2a)785.5102 kJ/(m2a)，所以生态系统输入的总能量大于所有生物消耗的能量之和，即该生态系统的总能量增加了。表格题的思维模板：第一步识表看清表格名称、行列标题及含义、数据单位，找出关键信息。第二步析表(1)分析表中数据、过程或现象所表示的生物学含义、变化规律及相关原因，特别要注意各种差异产生的原因。(2)分析表格中的特殊数据，如最大、最小、平均或“0”，而对过程表格要特别注意关键步骤和过程。首先根据表格、题干分析可知，B营养级固定的能量最多，故B为生产者，又因为E为分解者，所以食物链为BDAC。第三步用表联系教材中的基础知识，对表中的信息进行综合对比推理。小练素养达成1稻田里，

28、农民要拔掉稗草；鱼塘中，人们不断清除肉食性的“黑鱼”。用生态学的观点看，这是为了()A保持生态平衡B保持生物群落的单一性C调整生态系统能量流动方向D使物质能够尽快地循环流动【答案】C【解析】稻田中水稻与稗草构成种间竞争关系，它们共同争夺同一环境中的阳光、CO2、生存空间。除去杂草(稗草)，可使水稻拥有更丰富的生活条件，提高水稻的光合作用强度，为人类提供更多稻谷。鱼塘中清除更高营养级的肉食性“黑鱼”，可以减少能量在传递过程中的损失。所以这些操作都是为了调整能量在生态系统中流动的方向。2在生态系统中，营养级越高的生物获得的总能量越少。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各营养级中的能量一部分以热能形式散失C生物维持自身的生命活动消耗一部分能量D能量金字塔顶层的生物