3.2生态系统的能量流动【深学深研】高二上学期生物人教版选择性必修2

生态系统的组成成分生态系统的营养结构非生物的物质和能量生物群落生产者消费者分解者生态系统的结构捕食食物链食物网物质循环和能量的渠道温故知新第2节生态系统的能量流动第3章生态系统及其稳定性目标010203利用图示、模型构建生态系统的能量流动过程。(科学思维)通过学习生态系统的能量流动过程，建立物质和能量观。(生命观念)认同利用能量流动规律，更加科学、有效地利用生态系统中的资源。(社会责任)问题

∙

探讨

假设你像小说中的鲁滨逊那样，流落在一个荒岛上，除了有能饮用的水，几乎没有任何食物。你身边尚存的食物只有1只母鸡、15Kg玉米。探究一：你认为以下哪种生存策略能让你维持更长的时间来等待救援？方案1方案2先后一部分吃鸡蛋一部分选择人数：_________选择人数：________一、能量流动莫高窟•鸣沙山•月牙泉能量的输入能量的散失生态系统

一切生命活动都伴随着能量的变化。没有能量的输入，也就没有生命和生态系统！1.概念：

生态系统中能量的_____、_____、_____和_____的过程。输入传递转化散失探究二：研究能量流动我们可以采用什么科学方法呢？（1）如果以个体为单位研究能量流动有什么问题？能量输入个体1储存在体内的能量呼吸作用散失的能量个体2个体3……储存在体内的能量呼吸作用散失的能量储存在体内的能量呼吸作用散失的能量能量输入种群能量储存能量散失

以个体为研究对象，有很大的局限性和偶然性，如果个体死亡，数据可能不准确；不同个体间差异过大。

以种群为研究对象，能量的流动渠道为食物链（或食物网），在分析时可能因食物网的复杂性而影响结果的准确性。（2）如果将种群作为一个整体来研究能量流动，又会遇到什么问题？能量流经一个种群的情况可以图示如下：一、能量流动2.科学方法：研究能量流动的基本思路

（3）如果将一个营养级的所有种群作为一个整体来研究，图示能量流动的情况。这种方式有什么优点?能量输入某营养级能量储存能量散失捕食食物链中包含一个个环节，处于某一环节上所有生物种类的总和，称为营养级。

将一个营养级的所有种群作为一个整体来研究能量流动，可以比较精确地测量每一个营养级能量的输入值和输出值。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。一、能量流动2.科学方法：研究能量流动的基本思路想一想：你上周吃了多少斤食物？长了多少斤？思考一下，你读书写字、打篮球、跑步等这些活动需要能量吗？生物的所有生命活动都需要能量，那你所需要的能量来源于哪里？吃了那么多体重却几乎没变，能量都去哪了？食物（能量输入）人排遗物：粪便生长、发育、繁殖等呼吸作用以热能形式散失二、能量流动的过程二、能量流动的过程探究三：请同学们自主阅读教材P55，小组合作思考讨论完成问题。（3分钟）1.输入生态系统的的能量来源是什么？2.输入第一营养级的能量有几个去路？分别是什么？3.植物用于自身生长、发育、繁殖的能量有几个去路？分别是什么？4.初级消费者摄入的能量全部转化为自身的能量了吗？摄入的能量去路有几个？分别是什么？5.某一营养级的“粪便”中能量应属于谁的同化量？6.结合营养级能量的去路，构建出能量流经生态系统的过程模型。二、能量流动的过程1.能量流经玉米（第一营养级）过程：光合作用呼吸作用以热能形式散失同化（固定）流入下一营养级残枝败叶被分解者分解用于自身生长、发育和繁殖输入生态系统的总能量：同化作用：是指生物体把从外界环境中获取的营养物质转变成自身物质，并且储存能量的过程。玉米的能量来自哪里？光能全部被玉米吸收了吗？玉米固定的能量有哪些去向？能量转化：

。光能→化学能生产者固定的太阳能探究四：所有生态系统中输入的总能量都只有生产者固定的太阳能吗？在人工生态系统中，总能量还有人工补充的能量（例如饲料、饵料等所含的有机物）！1%固定(同化)99%散失未利用实战训练1.流经神农架国家级自然保护区的总能量是()A.该保护区中生产者体内的能量B.照射到该保护区中的全部太阳能C.该保护区中生产者所固定的太阳能D.该保护区中所有生产者、消费者、分解者体内的能量二、能量流动的过程2.能量流经鸡（第二营养级）过程：探究五：鸡吃玉米后能将摄入的玉米全部同化吗？初级消费者摄入遗体残骸呼吸作用热量散失初级消费者同化用于生长、发育和繁殖次级消费者摄入分解者利用粪便摄入量=同化量+粪便量粪便属于上一营养级的同化量二、能量流动的过程3.能量流经人（最高营养级）过程：探究六：最高营养级同化的能量去向有哪些？呼吸作用散失用于自身生长发育繁殖人摄入粪便人同化遗体残骸最高营养级的能量去向：分解者利用（呼吸作用散失）探究七：通过以上学习，你能总结出各营养级同化的能量去向有哪些共同点呢？呼吸作用散失；分解者利用二、能量流动的过程呼吸作用散失生长发育繁殖分解者（残枝败叶）下一营养级摄入生产者固定的太阳能未被利用（如草根）散失粪便下一营养级同化量呼吸作用散失分解者（遗体残骸）下一营养级摄入

未被利用（如活体、石油煤炭）同化量=摄入量-粪便量同化量=呼吸散失的能量+

生长发育繁殖的能量同化量=呼吸散失的能量+流入下一级

+分解者

+未利用生产者同化量总结各营养级同化的能量去向某营养级同化量①呼吸作用中以热能形式散失用于自身生长、发育、繁殖②流入下一个营养级③被分解者分解利用若问：某营养级的能量最终去向某营养级同化量①呼吸作用中以热能形式散失用于自身生长、发育、繁殖②流入下一个营养级③被分解者分解利用未被利用的能量若问：某营养级的能量某段时间内的去向最高营养级无！即短时间内，某营养级的生物不会全部被捕食或死亡。“一来三去”最高营养级无！二、能量流动的过程总结各营养级同化的能量去向二、能量流动的过程呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用生产者（绿色植物）初级消费者（植食性动物）次级消费者（肉食性动物）三级消费者（肉食性动物）分解作用（呼吸作用）……分解者①能量流动的渠道是

。②能量散失的途径是各种生物的

(代谢过程)。③流动过程中能量的转化是太阳能→

→

。食物链和食物网呼吸作用有机物中的化学能热能探究八：请尝试构建食物链的能量流动模型。“一来二去”模型“一来三去”模型“一来四去”模型太阳能下一个营养级W1D1B1C1D1A1自身呼吸作用消耗流向分解者A2B2C2D2自身呼吸作用消耗流向分解者模型构建：构建食物链的能量流动模型二、能量流动的过程D2W1=A1+B1+C1+D1

=A1+B1+C1+

A2+B2+C2+D2?

能量流动过程输入生产者固定太阳能生产者固定的太阳能总量光能化学能光合作用①传递渠道：______________

②传递过程：食物链和食物网传递转化太阳能化学能热能ATP中活跃的化学能散失①大部分热能形式散失，②需要分解者的分解作用和每一级生物的呼吸作用生产者→初级消费者→次级消费者……太阳能①源头：________

②起点：从

开始。③流入生态系统总量：________________________

④主要方式：_________⑤能量转化：________________

________________________

___________________________________________

________________________

二、能量流动的过程实战训练2.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的去向不应该包括（）A.通过兔呼吸作用释放B.通过兔的粪便流入分解者体内C.通过狐狸的粪便流入分解者体内D.流入狐狸体内3.(课本60页)在一定时间内，某生态系统中全部生产者固定的能量值为a，全部消费者所获得的能量值为b，全部分解者所获得的能量值为c，则a、b、c之间的关系是（）A.a＝b＋c B.a>b＋cC.a<b＋c D.c<a＋b三、能量流动的特点生态系统中的能量流动(课本55页)思考.讨论讨论：1.生态系统中的能量流动和转化是否遵循能量守恒定律？为什么？2.流经某生态系统的能量能否再回到这个生态系统中来？

为什么？不能。能量流动是单向的。3.能量的流动有何特点呢？相邻营养级之间传递效率为多少呢？如何定量测量？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。生产者（绿色植物）初级消费者（植食性动物）次级消费者（肉食性动物）三级消费者（肉食性动物）呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用分解者呼吸作用RaymondLindeman

他对50万平方米的赛达伯格湖作了野外调查和研究后用确切的数据说明，生物量（有机物）从绿色植物向食草动物、食肉动物等按食物链的顺序在不同营养级上转移。林德曼（1915-1942）生态系统中的能量流动思考.讨论三、能量流动的特点分析赛达伯格湖的能量流动p56林德曼对赛达伯格湖能量流动做了定量分析

深1米，面积为14480平方米，湖岸线长500米。湖底深度一致、性质均一，没有大的波浪。优点：边界明显，封闭性强，变化小、简单、稳定1.流入（输入）该生态系统的总能量？2.图中62.8、12.6代表摄入量还是同化量？3.植食性动物粪便中的能量属于12.5还是2.1？4.图中2.1指的是什么？包括哪几部分？5.请计算每个营养级能量的来源和去向，说明是否遵循能量守恒定律？464.6同化量12.5植食性动物的遗体和肉食性动物的粪便生：来(464.6)=去(96.3+62.8+12.5+293)植：来(62.8)=去(18.8+12.6+2.1+29.3)生态系统中的能量流动思考.讨论三、能量流动的特点探究九：用表格的形式，将图中的数据进行整理。生态系统中的能量流动思考.讨论流入呼吸作用分解者利用暂未利用流出流出/流入生产者植食性动物肉食性动物464.696.312.529362.862.818.82.129.312.612.67.5微量5.020.06%13.52%能量传递效率=下一营养级同化量上一营养级同化量×100%注意：能量在相邻两个营养级间的传递效率为

。10%～20%探究十一：流入某一营养级的能量为什么不会百分之百地流到下一个营养级？三、能量流动的特点能量流动过程中逐级递减探究十：计算“流出”该营养级能量占“流入”该营养级能量的百分比。生态系统中的能量流动思考.讨论流入呼吸作用分解者利用暂未利用流出流出/流入生产者植食性动物肉食性动物464.696.312.529362.862.818.82.129.312.612.67.5微量5.020.06%13.52%

各营养级的能量都有一部分通过呼吸作用散失；一部分未被下一营养级利用；一部分被分解者分解。探究十二：通过以上分析，你能总结出什么规律？三、能量流动的特点探究十一：流入某一营养级的能量为什么不会百分之百地流到下一个营养级？单向流动②通过呼吸作用散失的热能不能再次被生物体利用①食物链中的捕食关系不能逆转能量流动特点逐级递减原因总有一部分能量经自身呼吸消耗、被分解者分解、未被下一个营养级利用。（能量传递效率为10%～20%）原因三、能量流动的特点探究十二：通过以上分析，你能总结出什么规律？

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。如果一个生态系统在一段较长时期内没有能量（太阳能或化学能）输入，这个生态系统就会崩溃。（不逆转、不循环）实战训练4.(2021·北京市平谷区第五中学高二月考)下图是某个农业生态系统的结构模式图，该图中表示生态系统能量流动的箭头是A.①②③B.①③⑤C.①③④D.①②③④⑤能量分析生产者植食性动物肉食性动物输入能量464.662.812.6赛达伯格湖的能量流动数据分析探究十三：除了用数字表示之外，还有什么方法可以表示生态系统中能量流动逐级递减的特征？生态金字塔能量金字塔数量金字塔生物量金字塔情景材料1.能量金字塔：将单位时间内各营养级所得到的能量数值转换为相应面积（或体积）的图形。能量分析生产者植食性动物肉食性动物输入能量464.662.812.6肉食性动物12.6生产者464.6植食性动物62.8（1）特点通常都是上窄下宽的正金字塔形。（2）原因能量在流动中总是逐级递减的。（3）意义直观的反映出生态系统各营养级间能量的关系。从能量流动金字塔可以看出：营养级越多，在能量流动过程中消耗的能量就越多。四、生态金字塔四、生态金字塔2.生物量金字塔：

用表示能量金字塔中的方法表示各营养级的生物量（每个营养级所容纳的有机物的总干重），即为生物量金字塔。营养级第四营养级第三营养级第二营养级第一营养级干重g/m21.51137809（1）特点一般为正金字塔形，有可能倒置（2）原因一般来说植物的总干重通常大于植食性动物的总干重，而植食性动物的总干重也大于肉食性动物的总干重。四、生态金字塔2.生物量金字塔：探究十四：在什么情况下，生物量金字塔可能是上宽下窄倒置的金字塔形？

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生物量可能低于浮游动物的生物量。四、生态金字塔3.数量金字塔：营养级第二营养级第一营养级个体数量鼠草鼬第三营养级营养级第二营养级第一营养级个体数量昆虫树如果表示各个营养级的生物个体的数目比值关系，就形成数量金字塔。（1）特点一般为正金字塔形，有时会出现倒金字塔形。（2）原因如果消费者的个体小而生产者的个体大，则会呈现倒置金字塔。（3）意义直观的反映生态系统各营养级的生物个体的数目比值关系。能量金字塔生物量金字塔数量金字塔形状每一层含义特点象征意义单位时间内，食物链中每一营养级生物所同化的能量的多少自然生态系统一定为正金字塔能量在流动过程中总是逐级递减单位时间内，每一营养级生物的有机物的总干重一般为正金字塔,有时会出现倒金字塔形一般生物量(现存生物有机物的总干重)随食物链中营养级的升高而减少每一营养级生物个体的数目一般为正金字塔,有时会出现倒金字塔形一般生物个体数目在食物链中随营养级升高而减少四、生态金字塔比较能量金字塔、生物量金字塔和数量金字塔1.(2020·临沂外国语学校高二月考)甲、乙、丙、丁是某同学绘制的生态金字塔，下列与之相关的说法，错误的是A.生态金字塔包括能量金字塔、生物量金字塔和数量金字塔，基本呈现

图丙所示形态B.由于能量流动具有逐级递减的特征，能量金字塔通常呈现丙图所示形态C.不能用图甲表示生物数量金字塔D.生态金字塔中每一层代表一个营养级，分解者不包含在其中实战训练2.如图a、b、c分别是某森林生态系统的生物数量金字塔、某草地生态系统的能量金字塔和某浮游生物群落的能量金字塔。下列分析不正确的是(

)A．描述生态系统中各营养级之间的关系最好用b的形式B．一个相对稳定的森林生态系统会出现生产者数量少于消费者数量的现象C．相对稳定的生态系统需要持续接受外部的能量输入D．图c中的生产者与初级消费者之间的能量传递效率为10%～20%探究十五：研究能量流动有何实践意义？请举例说明。

实战训练（142÷8690）×100%=1.6%情景视频探究十五：研究能量流动有何实践意义？请举例说明。

五、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。稻—萍—蛙间作套种多层育苗五、研究能量流动的实践意义2.研究生态系统的能量流动，可以帮助人们科学规划和设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用。实现能量多级利用，从而大大提高能量的利用率（

能量利用率≠能量传递效率，不能提高能量传递效率）粪便制作沼气用秸秆作饲料五、研究能量流动的实践意义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对人类最有益的部分。稻田除草、除虫等。合理确定草场的载畜量

牲畜过少，不能充分利用牧草所提供的能量；牲畜过多，就会造成草场的退化，使畜产品的产量下降。实战训练3.(2021·广州月考)稻田里，农民要拔掉稗草；鱼塘中，人们要不断清除肉食性的“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.调整生态系统中的能量流动方向D.使物质能够尽快地循环流动4.某湖泊的能量金字塔如图所示，下列相关叙述正确的是(

)A．该能量金字塔中的a、c分别代表生产者、三级消费者B．图中所有生物构成一条食物链C．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D．对于森林生态系统来说，往往一棵树上栖息着很多昆虫，该生态系统中的能量金字塔呈倒置状态实战训练拓展：能量流动的相关计算1.能量传递效率的计算公式：（1）能量传递效率=下一营养级同化量上一营养级同化量×100%（2）在食物网中能量传递效率“最值”计算正推：知低营养级求高营养级高营养级获能量最多选最短食物链，按×20%（1/5）计算高营养级获能量最少选最长食物链，按×10%（1/10）计算逆推：知高营养级求低营养级低营养级需能量最多选最长食物链，按÷10%（1/10）计算低营养级需能量最少选最短食物链，按÷20%（1/5）计算两个营养级之间，不是两个体之间1.右图表示某生态系统食物网的图解，猫头鹰体重每增加1kg，至少消耗A约（

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