2024-2025学年高中生物第3章生态系统及其稳定性第2节生态系统的能量流动教案新人教版选择性必修第二册

PAGE10-第2节生态系统的能量流淌课标内容要求核心素养对接1.分析生态系统中的能量流淌呈现出能量单向流淌和逐级递减的规律。2．举例说明利用能量流淌规律人们能够更加科学地规划和有效地利用生态系统中资源的途径。3．说明生态金字塔表征了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。生命观念—通过分析生态系统的能量流淌的过程，建立生命系统的物质和能量观。科学思维—分析能量流淌过程，归纳总结能量流淌特点，形成科学思维习惯。社会责任—通过总结探讨能量流淌的实践意义，形成学以致用，关注生产生活的看法。一、能量流淌的过程1．概念：生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。2．能量流经第一养分级的过程(1)输入：生产者通过光合作用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热能形式散失。②随着残枝败叶等被分解者分解而释放出来。③被初级消费者摄入体内，流入其次养分级。3．能量流经其次养分级的过程(1)输入：通过摄食生产者获得。(2)去向①通过呼吸作用以热能形式散失。②随尸体、排泄物流向分解者。③被次级消费者捕食，流入下一养分级。4．能量流淌过程图解(1)补充图中标号代表的内容甲：生产者；乙：初级消费者；丙：次级消费者；丁：呼吸作用；戊：分解者。(2)据图总结流入每一养分级的能量最终去向：①通过自身呼吸作用以热能形式散失。②被下一养分级同化。③被分解者分解利用。二、能量流淌的特点1．特点(1)单向流淌：沿食物链由低养分级流向高养分级，不行逆转，也不能循环流淌。(2)逐级递减：①能量在沿食物链流淌的过程中逐级削减。②养分级越多，在能量流淌过程中消耗的能量就越多，生态系统中的能量流淌一般不超过5个养分级。2．能量传递效率(1)能量在相邻两个养分级间的传递效率一般只有10%～20%，也就是说，在输入某一养分级的能量中，只有10%～20%能够流到下一养分级。(2)计算公式相邻两个养分级间的能量传递效率＝eq\f(下一养分级同化量,上一养分级同化量)×100%三、生态金字塔1．能量金字塔将单位时间内各养分级所得到的能量数值转换为相应面积(或体积)的图形，并将图形依据养分级的次序排列，可形成一个金字塔图形。2．生物量金字塔用能量金字塔的方法表示各个养分级生物量(每个养分级所容纳的有机物的总干重)之间的关系。3．数量金字塔用能量金字塔的方法表示各个养分级的生物个体的数目比值的关系。4．生态金字塔能量金字塔、生物量金字塔和数量金字塔统称为生态金字塔。四、探讨能量流淌的实践意义1．探讨生态系统的能量流淌，可以帮助人们将生物在时间、空间上进行合理配置，增大流入某个生态系统的总能量。2．帮助人们科学规划、设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用。3．帮助人们合理地调整生态系统中的能量流淌关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。推断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)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．能量在生态系统的食物链中是以热能的形式流淌的。 ()3．生态系统维持正常功能须要不断得到来自系统外的能量。 ()4．生态系统中能量的初始来源只有太阳能。 ()5．农业生态系统中，沼渣、沼液作为肥料还田，使能量能够循环利用。 ()提示：1.√2．×能量在生态系统的食物链中是以化学能的形式流淌的。3．√4．×生态系统的能量来源主要为太阳能，也可源自某些无机物氧化分说明放的能量，如硝化细菌、硫铁细菌等化能自养型生物。5．×沼液和沼渣可以为农作物供应肥料，沼气池发酵产生的沼气又能成为人类的能源物质，实现了能量的多级利用，而能量不能循环利用。能量流淌过程1．能量流淌概念的理解2．流入某一养分级的能量的来源和去路(1)能量来源eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a.生产者的能量主要来自太阳能,b.消费者的能量来自上一养分级,同化的能量))(2)能量去向：流入某一养分级(最高养分级除外)的能量去向可从以下两个角度分析：①不定时(能量的最终去路)eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a.自身呼吸消耗,b.流入下一养分级,c.被分解者分解利用))②定时(某段时间内的能量去路)eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a.自身呼吸消耗,b.流入下一养分级,c.被分解者分解利用,d.未被利用))合作探究：1.呼伦贝尔草原上的鹰捕食兔子，存在一条食物链：草→兔→鹰。草原上生产者主要是草，草原上几乎全部动物都是干脆或间接由草养活，那么草的能量来自哪里？它的能量又是什么途径传递给其他动物的？提示：草的能量来自太阳光能。传递途径为食物链或食物网。2．如图表示能量流经其次养分级示意图，请据图思索下列问题：(1)摄入量(a)和粪便量(c)、初级消费者的同化量(b)之间具有怎样的等量关系？(2)初级消费者的粪便中的能量属于哪个养分级的能量？第三养分级的粪便中的能量呢？(3)初级消费者同化的能量又有几个流向？提示：(1)摄入量(a)＝粪便量(c)＋同化量(b)。(2)初级消费者的粪便中的能量属于第一养分级的能量，第三养分级的粪便中的能量属于其次养分级的能量。(3)三个：自身呼吸散失、被分解者利用和流向下一养分级。1．如图为某鱼塘中能量流淌图解部分示意图，①②③④⑤各代表肯定的能量值，下列各项中正确的是()A．在人工饲养的高密度鱼塘中⑤肯定大于①B．图中④包含了次级消费者粪便中的能量C．在食物链中各个养分级能量输入的方式和形式是完全相同的D．第三养分级到第四养分级的能量传递效率为(③/②)×100%D[在人工鱼塘中，人们可通过投放饲料等措施来饲养更多的鱼类，所以⑤可能比①小，故A错误；粪便中的能量属于上个养分级，所以④应包含初级消费者粪便中的能量，故B错误；在食物链中各个养分级能量输入的方式和形式不完全相同，故C错误；能量传递效率＝一个养分级的同化量/上一个养分级的同化量，所以第三养分级到第四养分级的能量传递效率为(③/②)×100%，D正确。]2．(不定项)如图为能量流淌示意图。其中a1是流入第一养分级的总能量，相关说法错误的是()A．第一养分级传递给分解者的总能量是a4B．a3不能再被生物同化利用C．a1、a2、a3、a6中的能量都以稳定化学能的形式存在D．第一养分级和其次养分级之间的能量传递效率是(a6/a1)×100%AC[其次养分级粪便中的能量a7也属于第一养分级传递给分解者的能量，A项错误；能量a3以热能的形式散失，不能再被生物同化利用，B项正确、C项错误；第一养分级和其次养分级之间的能量传递效率是(a6/a1)×100%，D项正确。]“拼图法”分析能量流淌过程输入第一养分级的能量(W1)，被分为两部分：一部分在生产者的呼吸作用中以热能的形式散失了(A1)，一部分则用于生产者的生长、发育和繁殖(B1＋C1＋D1)。而后一部分能量中，包括现存植物体的能量(B1)、流向分解者的能量(C1)、流向下一养分级的能量(D1)，如图所示：能量流淌的特点和实践意义1．能量流淌的特点及缘由2．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一般为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性一般状况下，生物个体数量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量)沿食物链流淌逐级递减每一级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量每一养分级生物的总生物量生活联系：1.用能量流淌的原理，说明谚语“一山不容二虎”隐含的道理。提示：依据生态系统中能量流淌逐级递减的特点和规律可知，养分级越高，可利用的能量就越少，老虎在生态系统中几乎是最高养分级，通过食物链(网)流经老虎的能量已减到很小的程度。因此，老虎的数量将是很少的。故“一山不容二虎”。2．假如你被困荒岛，要维持更长时间等待救援，要获得更多能量，原委要采纳以下哪种生存策略呢？A．先吃鸡再吃玉米B．先吃玉米，然后用一部分玉米喂鸡，吃鸡下的蛋，最终吃鸡提示：应选A方案。应当先吃鸡，因为从养分级角度来讲，鸡是初级消费者，玉米是生产者，依据能量流淌递减法则，假如让鸡吃玉米，玉米的能量最多有20%转换到鸡的体内，然后人再吃鸡或者鸡蛋的话，获得的能量相当于玉米的20%×20%，这种方案中，玉米是生产者，鸡是初级消费者，人是次级消费者，人所获得的能量是最少的，维持时间最短。所以，不如先把鸡吃掉，再吃玉米。3．人们在探讨能量流淌时，将秸秆作为牲畜饲料，粪便进入沼气池，生产燃料。此过程提高能量的传递效率了吗？提示：没有。以上过程提高了能量的利用率，即人类充分利用了流向分解者的能量，实现了对能量的多级利用，削减了环境污染，但没有提高能量在不同养分级之间的传递效率。1．下列关于生态系统的能量流淌的叙述中，错误的是()A．由于生态系统的能量流淌是逐级递减的，所以养分级越高则所同化的能量就越少B．由于散失的热能不能被生产者重新固定，所以生态系统的能量流淌是单向不行循环的C．充分利用作物秸秆等可以提高能量利用效率D．能量流淌和物质循环的渠道都是食物链和食物网C[生态系统的能量传递效率一般不能人为变更，充分利用作物秸秆只能提高能量利用率而不能提高能量传递效率，C错误。]2．用各养分级生物的能量、数量构建的金字塔分别称为能量金字塔、数量金字塔。在某一栎林中，第一养分级生物为栎树，其次养分级生物为昆虫，第三养分级生物为蛙、蜥蜴和鸟，第四养分级生物为蛇。该栎林数量金字塔的示意图是()ABCDB[在数量金字塔中昆虫的数量远远大于栎树的数量，第三养分级生物的数量小于昆虫的数量，第四养分级生物的数量小于第三养分级生物的数量。]3．(不定项)如图为某生态系统中能量传递示意图，以下叙述正确的是()A．能量流淌是从甲固定的太阳能起先的，流入该生态系统的总能量为1250kJB．从乙到丙的能量传递效率为15%C．将乙和丙的粪便作为有机肥还田，可以提高能量利用效率D．食物链的养分关系一般不行逆，这确定了能量流淌的单向性ABCD[由图分析可知，甲为生产者，乙为初级消费者，丙为次级消费者，丁为分解者。将乙和丙的粪便作为有机肥还田，经分解者的分解作用后能为植物供应无机盐，但不能提高能量传递效率；能量流淌从生产者固定的太阳能起先，流入该生态系统的总能量是生产者固定的太阳能＝175＋200＋875＝1250(kJ)；从乙到丙的能量传递效率为30÷200×100%＝15%；食物链的养分关系一般不行逆，这确定了能量流淌的单向性。]能量传递效率与能量利用效率的比较(1)能量传递效率：能量在沿食物链流淌的过程中，逐级递减，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。[课堂小结]知识网络构建核心语句归纳1.生态系统的能量流淌是指能量的输入、传递、转化和散失的过程。2.生态系统的能量流淌从生产者固定太阳能起先。3.生态系统中能量流淌是单向的、逐级递减的。能量在相邻两个养分级间的传递效率大约为10%～20%。4.探讨生态系统的能量流淌，可以帮助人们将生物在时间、空间上进行合理配置，增大流入某个生态系统的总能量。5.探讨生态系统的能量流淌，可以帮助人们科学规划、设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用。6.探讨生态系统的能量流淌，还可以帮助人们合理地调整生态系统中的能量流淌关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。1．下列关于能量流淌的叙述，错误的是()A．各养分级同化的能量一般都会分为两部分流向分解者B．各养分级呼吸作用散失的能量都不能被其他生物所同化C．消费者粪便中的能量应属于上一养分级同化的能量D．每种肉食性消费者同化的能量都来自不同养分级D[各养分级获得的同化量中流向分解者的能量经常分为两部分，即一部分是形成的尸体、残骸等，另一部分是被下一养分级摄入后形成的粪便，A正确；各养分级呼吸作用释放的能量一部分用于满意自身生命活动，一部分以热能形式散失，其中散失的能量不能被其他生物所同化利用，B正确；消费者粪便中的能量由于没有被消费者同化，所以应属于上一养分级同化的能量，C正确；在特定的生态系统中，部分肉食性消费者同化的能量可能只来源于同一个养分级，D错误。]2．依据生态系统能量流淌过程分析，下列说法正确的是()A．初级消费者粪便中的能量属于其次养分级的同化量B．某一养分级的同化量并不等于该养分级用于生长、发育和繁殖的能量C．初级消费者同化的能量全部经自身呼吸作用以热能的形式散失D．每个养分级同化的能量都有一部分要流向下一养分级B[初级消费者粪便中的能量属于上一养分级的同化量，即生产者(第一养分级)的同化量，A错误；某一养分级同化的能量一部分经自身呼吸作用以热能的形式散失，一部分用于自身生长、发育和繁殖，B正确、C错误；最高养分级同化的能量不会流向下一养分级，D错误。]3.某同学通过分析蛇的食性绘制了如图所示的食物关系。假定一条1kg的蛇，4/5的食物来自鼠，1/5的食物来自蛙。按能量流淌的最高效率计算，此蛇间接消耗的植物为()A．45kg B．22.5kgC．90kg D．20kgA[依题意知，此蛇间接消耗的植物为(4/5)÷20%÷20%＋(1/5)÷20%÷20%÷20%＝45kg。]4.(不定项)如图是一个农业生态系统模式图，下列关于该系统的叙述中，正确的是()A．微生物能利用农作物通过光合作用储存的能量B．沼气池中的微生物是该生态系统的分解者C．沼渣、沼液作为肥料还田，使物质能够循环利用D．多途径利用农作物可提高该系统的能量利用效率ABCD[该系统中，沼气池中的微生物能利用农作物固定的太阳能，属于分解者，选项A、B正确；在生态系统中，能量流淌是单向的，不能循环利用，但物质是可以循环利用的，选项C正确；物质和能量的多级利用，削减了能量的流失，提高了能量的利用效率，选项D正确。]5．如图是某湖泊生态系统能量流淌的定量分析图解。图中A、B、C代表三个养分级，数字均为实际测得的能量值，单位为百万千焦。已知该生态系统受到的太阳辐射为118872百万千