内容正文:
第2节 生态系统的能量流动
课标内容要求 核心素养对接
1.分析生态系统中能量在生物群落中单向
流动并逐级递减的规律
2.举例说明利用能量流动规律,人们能够更
加科学、有效地利用生态系统中的资源
3.解释生态金字塔表征了食物网各营养级
之间在个体数量、生物量和能量方面的
关系
生命观念:使用图示等方式表示并说明生态系统中
能量流动的过程和特征
科学思维:尝试对相关的生态学实践应用作出合理
的分析和判断
科学探究:调查或探讨一个校园、公园、农田、森林、
湿地或池塘生态系统中的能量流动
[基础梳理]
一、能量流动的概念与过程
1.概念:生态系统中能量的 、 、
和散失的过程.
2.过程
(1)能量输入:被生产者通过 转
化为 .
(2)第一营养级的能量分析
(3)能量流动的过程示意图
①A~D分别代表
A. ,B. ,C. ,
D. .
②据图总结流入每一营养级的能量最终去向
通过自身呼吸作用以 形式散失
被 同化
被 分解利用
ì
î
í
ï
ï
ï
ï
3.能量的散失:通过 作用,以
形式散失.
二、能量流动的特点
三、生态金字塔
1.能量金字塔
将单位时间内各营养级所得到的
转换为相应面积(或体积)的图形,并将
图形按照 的次序排列,可形成一个
金字塔图形.
2.生物量金字塔
将单位时间内表示各个营养级 (每
个营养级所容纳的有机物的总干重)之间的
关系,就形成生物量金字塔.
83
生物选择性必修二
3.数量金字塔
各个营养级的 比值关系,就形
成数量金字塔.
四、研究能量流动的实践意义
1.帮助人们将生物在时间、空间上进行 ,
增大流入某个生态系统的总能量.
2.帮助人们科学地规划和设计人工生态系统,
使能量得到 的利用.
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
的部分.
[基础诊断]
1.能量通过光合作用和化能合成作用输入生态
系统,通过呼吸作用输出生态系统. ( )
2.能量在生态系统的食物链中是以热能的形
式流动的. ( )
3.生态系统维持正常功能需要不断得到来自
系统外的能量. ( )
4.在“植物→鼠→鹰”这条食物链中,第三营养
级含能量最少 ( )
5.沼渣、沼液作为肥料还田,使能量能够循环
利用 ( )
6.研究能量流动,可合理设计人工生态系统,
提高能量的传递效率 ( )
能量流动的过程
1.能量流动概念的理解
输入
源头:太阳能
流经生态系统总能量:生产者固定
的太阳能总量
ì
î
í
ï
ï
ï
ï
传递
↓ 途径:食物链和食物网
形式:有机物中的化学能{
转化
↓
太阳能 → 有机物中的化学能 → 热能
散失
↓ 形式:最终以热能形式散失
过程:呼吸作用{
2.流入某一营养级的能量的来源和去路
(1)能量来源
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营养级
同化的能量
ì
î
í
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ï
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ï
(2)能量去向:流入某一营养级(最高营养级除
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)
a.自身呼吸消耗
b.流入下一营养级
c.被分解者分解利用
ì
î
í
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ï
②定时(某段时间内的能量去路)
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.未被利用
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ïï
ï
ï
ï
◆[互动探究]
某生态系统中有 A、B、C、D四种生物,构成
食物链 A→B→C,D 为分解者.如图是该
生态系统中能量流入 B发生的一系列变化
示意图.据图思考讨论:
(1)说出甲、乙、丙、丁表示的含义分别是什么?
93
第三章 生态系统及其稳定性
(2)图中“粪便”中的能量是B的同化量的一部
分吗?
◆[对点训练]
1.如图为某鱼塘中能量流动图解部分示意图,
①②③④⑤各代表一定的能量值,下列各项
中正确的是 ( )
A.在人工饲养的高密度鱼塘中⑤一定大
于①
B.图中④包含了次级消费者粪便中的能量
C.在食物链中各个营养级能量输入的方式
和形式是完全相同的
D.第三营养级到第四营养级的能量传递效
率为(③/②)×100%
2.(不定项)如图为能量流动示意图.其中a1
是流入第一营养级的总能量,相关说法错误
的是 ( )
A.第一营养级传递给分解者的总能量是a4
B.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.第一营养级和第二营养级之间的能量传
递效率是(a6/a1)×100%
“拼图法”分析能量流动过程
输入第一营养级的能量(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)、流向下一营
养级的能量(D1),如图所示:
能量流动的特点及其研究的意义
1.能量流动的特点及原因
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
04
生物选择性必修二
类型
项目
能量金字塔 数量金字塔 生物量金字塔
象征含义
能量沿 食 物
链流动 过 程
中具有 逐 级
递减的特性
一般情况下,
生物个 体 数
量在食 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
每一级
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
数量
每一营 养 级
生物的 总 生
物量
◆[互动探究]
在社会主义新农村建设中,某地通过新建沼
气池和植树造林,构建了新型农业生态系统
(如图所示).据图思考讨论:
(1)该生态系统的建立,能够提高相邻两个
营养级之间的能量传递效率吗?
(2)农田清除杂草从能量流动的角度分析有
怎样的意义?
◆[对点训练]
1.下列关于生态系统的能量流动的叙述中,错
误的是 ( )
A.由于生态系统的能量流动是逐级递减
的,所以营养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动是单向不
可循环的
C.充分利用作物秸秆等可以提高能量利用
效率
D.能量流动和物质循环的渠道都是食物链
和食物网
2.(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.能量流动是从甲固定的太阳能开始的,
流入该生态系统的总能量为1250kJ
B.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.食物链的营养关系一般不可逆,这决定
了能量流动的单向性
能量传递效率与能量利用效率的比较
(1)能量传递效率:能量在沿食物链流动的
过程中,逐级递减,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为
10%~20%.
(2)能量利用效率:流入最高营养级的能量
占生产者所固定的能量的比值.在一个生
态系统中,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.
14
第三章 生态系统及其稳定性
1.下列关于能量流动的叙述,错误的是( )
A.各营养级同化的能量一般都会分为两部
分流向分解者
B.各营养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营养级
同化的能量
D.每种肉食性消费者同化的能量都来自不
同营养级
2.根据生态系统能量流动过程分析,下列说法
正确的是 ( )
A.初级消费者粪便中的能量属于第二营养
级的同化量
B.某一营养级的同化量并不等于该营养级
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.每个营养级同化的能量都有一部分要流
向下一营养级
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.按能量流动的最高效率计算,
此蛇间接消耗的植物为 ( )
A.45kg B.225kg
C.90kg D.20kg
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
5.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
118872百万千焦,但其中118761百万千
焦的能量未被利用,请回答:
(1)请将该生态系统的总能量值填写在图中
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传递
效率为 %,从第二营养级到第三营
养级的传递效率为 %.
(3)次级消费者通过异化作用消耗的能量占
其同化作用所得到的能量的百分比是
.
(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:①各营养级生
物体内的大量能量被 ;②上
一个营养级的部分能量 ;
③还有少量能量被 利用.
学习至此,请完成配套训练
24
生物选择性必修二
对点训练
1.B [图中有1条食物链,树→虫→鸟→蛇,A 错误;图中的
腐生细菌和真菌属于分解者,一些动物也属于分解者,B正
确;图中树、虫、鸟和蛇,以及分解者共同组成一个生物群落,
C错误;真菌不属于捕食食物链,D错误.]
2.C [根据图中数量关系可以判断a、b、c三者构成的捕食关
系为c→b→a,a为次级消费者,A项错误;c→b→a构成一条
食物链,B项错误;a与b、b与c为捕食关系,C项正确;a与
c不存在竞争关系,D项错误.]
课堂自测固双基
1.B [一块农田中的全部小麦和一个池塘中的所有鲫鱼各属
于一个种群,A、C错误;一块馒头上的霉菌不包括非生物环
境,不属于生态系统,D错误;一棵枯树及生活在上面的所有
生物包括了某一区域的所有生物及非生物环境,符合生态系
统的概念,B正确.]
2.D [生态系统结构包括营养结构和成分,营养结构指食物
链和食物网,成分有非生物的物质和能量、生产者、消费者和
分解者.所以 D选项正确.]
3.A [①代表生态系统的组成成分,A 错误;②代表生态系统
的营养结构即食物链和食物网,B正确;③代表生态系统的
分解者,是生态系统必不可少的成分,C正确;分解者与生态
系统的物质的循环有密切关系,D正确.]
4.ABC [生产者都位于能量金字塔第一营养级,A正确;生产
者都能固定 CO2,是自养生物,B正确;生产者都是生态系统
能量转换的载体,利用太阳能或化学能固定 CO2,C正确;生
产者包括绿色植物和营化能合成作用的硝化细菌,D错误.]
5.解析:(1)由以上分析可知,该食物网共有7条食物链;由于
食物网中的猫头鹰以多个营养级的生物为食,导致了其所占
营养级的级别和消费者的级别有多个,从植物开始为第一营
养级,由此推知,猫头鹰可以是第三、四、五、六营养级;
(2)蟾蜍与蜘蛛有两层关系,一是蟾蜍以蜘蛛为食,属于捕食
关系;二是两者同时以食草昆虫为食,属于种间竞争关系;
(3)鼠突然死亡,蛇因食物来源减少而出现数量下降;蟾蜍成
为蛇的唯一食物,其数量因蛇的过度捕食逐渐下降,蟾蜍下
降也导致了蛇数量的下降;
(4)生态系统的组成成分包括生产者、消费者、分解者、非生
物的物质和能量,图中还缺少分解者、非生物的物质和能量.
答案:(1)7 第三、第四、第五、第六 (2)种间竞争和捕食
(3)下降 (4)非生物的物质和能量(非生物成分) 分解者
第2节 生态系统的能量流动
教材梳理预新知
基础梳理
一、1.输入 传递 转化 2.(1)光合作用 化学能
(2)呼吸作用 生长、发育、繁殖 分解者 (3)初级消费者
次级消费者 三级消费者 分解者 热能 下一营养级 分
解者 3.呼吸 热能
二、单向流动 逆转 循环流动 逐级递减 逐级减少
10%-20% 越多 5个
三、1.能量数值 营养级 2.生物量 3.生物个体的数目
四、1.合理配置 2.最有效 3.对人类最有益
基础诊断
1.√ 2.× 3.√ 4.√ 5.× 6.×
互动探究克疑难
疑难点一 互动探究
(1)提示:甲表示 B的同化量;乙表示用于生长发育和繁殖
的能量;丙表示呼吸作用散失;丁表示分解者呼吸作用散失.
(2)提示:不是,图中“粪便”中的能量属于食物链中 B摄入
的食物中未消化部分即 A同化的能量.
对点训练
1.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
于上个营养级,所以④应包含初级消费者粪便中的能量,故
B错误;在食物链中各个营养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=一个营养级的同化量/
上一个营养级的同化量,所以第三营养级到第四营养级的能
量传递效率为(③/②)×100%,D正确.]
2.AC [第二营养级粪便中的能量a7 也属于第一营养级传递
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;第一营养级和第二营养
级之间的能量传递效率是(a6/a1)×100%,D项正确.]
疑难点二 互动探究
(1)提示:不能,能量传递效率在10%~20%之间,构建新型农
业生态系统,只能提高能量的利用率,但不能提高传递效率.
(2)提示:可以调整能量流动关系,使能量流向对人类最有益
的部分.
对点训练
1.C [生态系统的能量传递效率一般不能人为改变,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.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提供无机盐,但不能提
高能量传递效率;能量流动从生产者固定的太阳能开始,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%;食物链的营养关系一般不可逆,这决定了能量
流动的单向性.]
课堂自测固双基
1.D [各营养级获得的同化量中流向分解者的能量常常分为
两部分,即一部分是形成的尸体、残骸等,另一部分是被下一
营养级摄入后形成的粪便,A 正确;各营养级呼吸作用释放
的能量一部分用于满足自身生命活动,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
营养级同化的能量,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营养级,D错误.]
2.B [初级消费者粪便中的能量属于上一营养级的同化量,
即生产者(第一营养级)的同化量,A 错误;某一营养级同化
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;最高营养级同化
的能量不会流向下一营养级,D错误.]
87
生物选择性必修二
3.A [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.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
流动是单向的,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,减少了能量的流失,提
高了能量的利用效率,选项 D正确.]
5.解析:流入生态系统的总能量=所有生产者所固定的太阳能
的总量;某一营养级的总能量=呼吸作用释放的能量+流入
到下一营养级的能量+流向分解者的能量+未被任何生物
利用(如燃烧)的能量;能量转化(利用)率=上一营养级流到
下一营养级的能量÷上一营养级的总能量×100%.另外,
还要明白能量逐级递减的原因是每一营养级的生物都会因
呼吸作用消耗相当大的一部分能量,还有未被利用的能量,
并有一部分能量被分解者直接利用.
答案:(1)111 生产者 A (2)135 20 (3)60%
(4)呼吸作用消耗 未被下一个营养级利用 分解者
第3节 生态系统的物质循环
教材梳理预新知
基础梳理
一、1.(1)光合作用 呼吸作用 呼吸作用 捕食 分解作用
燃烧 (2)生产者 分解者 次级消费者 初级消费者
2.(1)CO2 (2)含碳有机物 3.(1)化石燃料的开采和使用
(3)二氧化碳 植树种草 4.(1)碳、氢、氧、氮、磷、硫 从非生
物环境到生物群落,又从生物群落到非生物环境 (2)全球性
循环性
二、1.某种元素或难以降解的化合物 超过 2.(1)聚集
积累
三、1.(1)全球性 循环性 (2)逐级递减 2.(1)同时进行
(2)载体 食物链(网) 动力 生物群落和非生物环境
四、1.(2)气候与环境 2.高温 30mL蒸馏水 是否含有微
生物 产生砖红色沉淀 无砖红色沉淀
基础诊断
1.× 2.× 3.√ 4.× 5.× 6.×
互动探究克疑难
疑难点一 互动探究
1.(1)提示:分解者、消费者、生产者.通过分解者、生产者、消
费者的呼吸作用将生物群落内的有机物分解为CO2,返回大
气中.
(2)提示:④.
(3)提示:不都是.①CO2 在生物群落和无机环境之间是双
向循环的.②在生物群落内部,沿食物链(网)传递时,碳循
环不是双向的,只能由低营养级向高营养级单向传递.
2.提示:打破碳循环平衡,使大气 CO2 进入生物群落过程受
阻,大气中CO2 的含量就会明显增多.
对点训练
1.A [消费者能通过呼吸作用将有机物中的碳转化为无机物
CO2,释放到无机环境中,参与了碳循环,A 错误;生产者的
光合作用能将无机环境中的无机碳转化为含碳有机物,是碳
进入生物群落的重要途径,因此是碳循环的重要环节,B正
确;土壤中的微生物的分解作用,能将有机物中的碳转化为
无机物释放到无机环境中,是碳返回无机环境的重要过程,
C正确;碳在无机环境与生物群落之间主要以 CO2 的形式
循环,在生物群落内部的传递形式是含碳有机物,D正确.]
2.C [甲、乙、丙、丁 分 别 表 示 生 产 者、消 费 者、消 费 者、分 解
者,故甲、乙、丙、丁共同组成了该生态系统的生物群落,A 错
误;碳在生物群落中以有机物的形式流动,因此碳元素在甲、
乙、丙、丁间以有机物的形式传递,B错误;甲为分解者,能将
动植物遗体及枯枝败叶分解为无机物,缺少分解者则生态系
统的物质循环不能正常进行,C 正确;b表示生产者的呼吸
作用,c、d表示捕食,D错误.]
疑难点二 互动探究
1.提示:甲同学的说法错误,乙同学的说法正确.因为能量是
单向流动的,不能循环利用,而物质是可以循环利用的.
2.(1)提示:DDT是一种有机氯农药,化学结构稳定,在环境中
不易降解,通过生物富集现象在顶级捕食者游隼体内的脂肪
中大量积累.
(2)提示:全球性.
对点训练
1.C [能量流动和物质循环不是两个独立的过程,而是相互
依存、不可分割的,A 错误;生态系统中的能量是单向流动、
逐级递减的,B错误;物质循环发生在生物群落与无机环境
之间,C正 确;在 食 物 链 中,营 养 级 越 高 所 含 能 量 越 少,D
错误.]
2.A [分析可知,甲图中应该含有6条食物链,少一条食物
链,即水草→甲→丁,A正确;图(1)所示食物网中,次级消费
者为第三营养级,如丙和丁,B错误;能量传递效率是指两个
营养级之间同化量的比值,第二营养级包括甲和乙,由于甲
的同化量未知,故无法计算第一营养级到第二营养级的能量
传递效率,C错误;经检测,水体中含有某种可被生物富集的
农药,推 测 此 农 药 含 量 最 高 的 生 物 是 最 高 营 养 级 丁,D
错误.]
课堂自测固双基
1.A [碳在生物群落和无机环境之间循环是以二氧化碳的形
式进行的,碳元素在生物群落中的传递,主要靠食物链和食
物网,传递形式为有机物,A正确.]
2.D [无机环境中的物质可以通过植物的光合作用或微生物
的化能合成作用进入生物群落,A 错误;无机环境中的物质
能通过微生物的分解作用或各种生物的呼吸作用返回无机
环境,B错误;能量流动和物质循环彼此相互依存,不可分
割,C错误;无机环境中的物质可以被生物群落反复利用,D
正确.]
3.A [乙生产者,丙消费者,丁分解者中的碳主要是通过呼吸
作用释放到无机环境中,A 正确;碳主要以 CO2 的形式在生
物群落和无 机 环 境 之 间 循 环,B 错 误;图 中 A 是 植 食 性 动
物,以 A为食的消费者有 B、C、D,C错误;丁为分解者,在碳
循环中不可缺少,D错误.]
4.ACD [叶绿体是高等绿色植物进行光合作用的细胞器,A
正确;甲、乙中,乙可能表示热带雨林,因为热带雨林温度高,
分解者活动比较强,积累土壤中的有机物比例低,B错误;农
97
参考答案