第3章 第2节 第1课时 能量流动的过程及特点-【金版新学案】2025-2026学年高中生物选择性必修2 生物与环境同步课堂高效讲义教师用书word（人教版，多选）

本讲义聚焦生态系统能量流动的过程及特点，系统梳理能量输入、传递、转化和散失的路径，从第一营养级生产者固定太阳能的分配，到第二营养级同化量与摄入量的关系，结合示意图和赛达伯格湖案例，构建完整知识支架。 以物质与能量观为核心，通过活动分析营养级能量去向、计算传递效率，培养科学思维与探究实践能力。含思维导图、自我诊断及针对练，课中辅助教师引导学生建模分析，课后帮助学生梳理知识、查漏补缺，强化生命观念与科学素养。

第2节　生态系统的能量流动 第1课时　能量流动的过程及特点 [学习目标]　1.结合具体实例分析能量在营养级间的流动情况。　2.结合赛达伯格湖的能量流动，概述生态系统中能量流动的过程和特征。　3.尝试调查当地某生态系统的能量流动情况。 任务一　能量流动的过程 1.能量流动的概念：生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。 2.能量流动的过程 (1)第一营养级能量流动 　　第一营养级生产者固定的太阳能中，一部分能量用于呼吸消耗，另一部分用于自身的生长、发育和繁殖。 　(2)第二营养级能量流动过程分析 　　初级消费者粪便中的能量不属于第二营养级同化的能量，而是属于第一营养级生产者所同化的能量。 3.生态系统能量流动的示意图 据图总结流入每一营养级的能量最终去向： 　　以一个营养级的所有种群作为一个整体来研究能量流动的情况，有什么优点? 提示：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。 【自我诊断】 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.蜣螂以牛粪为食，因此被牛同化的能量可流入蜣螂。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(×) 3.散失的热能不可以被生产者固定再次进入生态系统。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(√) 4.生态系统相对稳定时无能量的输入和散失。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(×) 5.第三营养级生物产生粪便中的能量属于该营养级的同化量。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(×) 学生用书⬇第64页 [活动1]　能量流经各营养级的过程 材料1：下图表示第一营养级的能量来源和去向，思考下列问题： (1)照射到植物体的所有太阳能，均被生产者固定吗? 提示：没有。绝大部分的太阳能没有被生产者捕捉和固定。 (2)第一营养级的能量怎样传递到第二营养级? 提示：储存在植物体中的能量，有一部分被初级消费者摄入体内并同化，能量就流入了第二营养级。 材料2：下图表示能量流入第二营养级后的去向，据图回答有关问题： (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。它们之间的关系：同化量=摄入量-粪便量。 (2)初级消费者粪便中的能量是其同化量的一部分吗?为什么? 提示：不是。初级消费者粪便(存在于消化道中，未被同化)中的能量不属于其同化的能量，而是属于生产者所同化的能量。 (3)第二营养级能量的去路有　　　　　　　　(填图中字母)。 提示：d+e(或d+i+f) (4)第二营养级的摄入量(a)、同化量(b)及净同化量(e)分别可以如何计算(用图中字母的表达式表示)? 提示：①摄入量=同化量+粪便量，即a=b+c。 ②同化量=摄入量-粪便量=呼吸消耗量+用于生长、发育和繁殖的能量，即b=a-c=d+e=d+i+f。 ③用于生长、发育和繁殖的能量=同化量-呼吸消耗量=流入下一营养级的能量+被分解者利用的能量(+未利用的能量)，即e=b-d=i+f。 【归纳总结】 1.生态系统中能量的输入、传递、转化和散失 2.流入某一营养级的能量去向可从以下两个角度分析 (1)定量不定时(在足够长的时间内能量的最终去路) ①自身呼吸作用消耗；②流入下一营养级(最高营养级无该过程)；③被分解者分解利用。 (2)定量定时(截止到某一固定时刻) ①自身呼吸作用消耗；②流入下一营养级(最高营养级无该过程)；③被分解者分解利用；④未被自身呼吸作用消耗，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。 针对练1.(2024·广西名校联考)生态系统的能量流动指的是生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程，下列叙述正确的是(　　) A.输入生态系统的能量就是生产者固定的太阳能的总量 B.能量以有机物中化学能的形式在食物网中传递 学生用书⬇第65页 C.能量散失的过程是“光→生产者→消费者→分解者” D.生态系统中能量最终通过分解者的分解作用，以热能的形式散失 答案：B 解析：一般来说，就自然生态系统而言，输入生态系统的能量就是生产者固定的太阳能的总量，但对于人工生态系统而言，输入生态系统的能量一般还包括人工投入的能量，A错误；能量的传递渠道是食物链和食物网，传递形式是有机物中的化学能，B正确；能量散失的过程是生产者、消费者的呼吸作用和分解者的分解作用，C错误；生态系统中能量最终通过生产者、消费者和分解者的呼吸作用，以热能的形式散失，D错误。 针对练2.下图是某生态系统中能量流动示意图，其中字母表示能量。下列叙述正确的是(　　) A.图中h是初级消费者同化量的一部分 B.f表示初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量 C.图中丙是分解者，分解的是动植物的遗体 D.第二营养级的同化量是b-h 答案：D 解析：图中h表示初级消费者粪便中的能量，是生产者同化量的一部分，A错误；f表示初级消费者呼吸作用消耗的能量，B错误；图中丙表示分解者，分解的是动植物的遗体残骸以及动物的排遗物，C错误；第二营养级的同化量=摄入量-粪便量=b-h，D正确。 1.流经生态系统的总能量是生产者固定的太阳能，而不是照射在所有植物体上的太阳能。 2.流经某些人工生态系统的总能量除了生产者固定的太阳能外，还包括人工投喂的饲料等有机物中的能量。 3.能量最后以热能的形式回到非生物环境中，包括各营养级生物的呼吸作用和分解者的呼吸作用，热能不能被重复利用。 任务二　能量流动的特点 1.能量流动的特点及原因 (1)单向流动：沿食物链由低营养级流向高营养级，不可逆转，也不能循环流动。 ①能量流动是沿食物链进行的，食物链中各营养级之间的捕食关系是长期自然选择的结果，是不可逆转的。 ②各营养级通过呼吸作用所产生的热能散失到非生物环境中，不能被生物群落重复利用，因此能量无法循环流动。 (2)逐级递减：能量在沿食物链流动的过程中是逐级减少的。 ①各营养级生物都会因呼吸作用消耗大部分能量。 ②各营养级的能量都会有一部分流入分解者，还有一部分未被下一营养级生物利用，一般来说，在输入到某一个营养级的能量中，只有10%~20%的能量能够流到下一个营养级。 ③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 5个营养级。 2.能量传递效率 (1)计算公式 相邻两个营养级间的能量传递效率=×100% (2)能量在相邻两个营养级间的传递效率一般只有10%~20%，也就是说，在输入某一营养级的能量中，只有10%~20%能够流到下一营养级，能量逐级递减。 1.流经某生态系统的能量不能再回到这个生态系统中来，因为能量流动是单向的。 2.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 3.生态系统维持正常功能的条件 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。 　　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? 提示：遵循。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。 学生用书⬇第66页 [活动2]　通过图示、模型建构生态系统的能量流动过程 材料：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，得出了如下图所示的数据。(单位：J·cm-2·a-1)。 (1)据图分析： ①图中生产者　　　　(填“能”或“不能”)通过捕食肉食性动物来完成能量的循环。 ②呼吸作用散失的能量　　　　(填“能”或“不能”)再被生产者利用来合成有机物。 ③能量流动的第一个特点是　　　　　　。 提示：①不能　②不能　③单向流动 (2)依图完成表中内容并分析。 项目 输入 输出到下一营养级 传递效率 第一营养级(生产者) 464.6 62.8 第二营养级(植食性动物) 62.8 12.6 ①可以看出，能量在相邻两个营养级间的传递效率的范围大约为　　　　　　。 ②能量流动的第二个特点是　　　　　　。 提示：13.5%　20.1%　①10%~20%　②逐级递减 【归纳总结】 1.能量流动的传递效率 2.“拼图法”分析能量流动过程 (1)图中箭头上的字母(W1、D1、D2)代表流入某一营养级的能量，即同化量。 (2)自然生态系统中，输入第一营养级(生产者)的能量W1被分为两部分：一部分(A1)在生产者的呼吸作用中以热能的形式散失了，一部分(B1+C1+D1)用于生产者的生长、发育和繁殖。而后一部分的能量包括现存的植物体中的能量(未利用的能量)B1、流向分解者的能量C1、流入下一个营养级的能量D1。 (3)流经整个生态系统的总能量是生产者固定的总能量，即W1。将图中第三营养级同化的总能量D2“拼回”第二营养级，则A2+B2+C2+D2刚好等于D1，即第二营养级同化的总能量；再将D1“拼回”第一营养级，则A1+B1+C1+D1刚好等于生产者固定的总能量W1。 (4)拼图是按照定量定时分析的，所以同化量包含四条去向：自身呼吸作用消耗(A1、A2)，流入下一营养级(D1、D2)，被分解者分解利用(C1、C2)和未被利用(B1、B2)。 针对练3.下列有关能量流动的叙述，错误的是(　　) A.能量流动是单向的、不循环的 B.营养级越多，散失的能量越多 C.初级消费者越多，次级消费者获得的能量越多 D.食物链越短，可供最高级消费者获得的能量越少 答案：D 解析：生态系统的能量流动是单向流动、逐级递减的，不可循环利用，A正确；每个营养级都有呼吸作用散失的能量，故营养级越多，散失的能量越多，B正确；由于能量传递效率为10%~20%，所以初级消费者越多，次级消费者获得的能量也越多，C正确；能量流动具有逐级递减的特点，故食物链越短，最高级消费者获得的能量越多，D错误。 针对练4.(多选)(2024·潍坊高二期末)某同学绘制了如图所示的能量流动图解(其中W1为生产者固定的太阳能)，下列叙述正确的是(　　) 学生用书第67页 A．A1是生产者经呼吸作用散失的能量 B．B2是初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量 C．C2包含初级消费者粪便中流向分解者的能量 D．生产者固定的太阳能还可表示为A1＋A2＋B1＋B2＋C1＋C2＋D2 答案：AD 解析：A1表示生产者经呼吸作用散失的能量，呼吸作用释放的能量除散失的之外，还储存在ATP中，A正确；B2＋C2＋D2是初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量，B错误；初级消费者粪便中的能量包含在上一营养级流向分解者的能量C1中，C错误；生产者固定的太阳能还可表示为(A1＋B1＋C1＋D1)或(A1＋B1＋C1＋A2＋B2＋C2＋D2)，D正确。 (1)图中箭头上的字母(W1、D1、D2)代表流入某一营养级的能量，即同化量。 (2)拼图是按照定量定时分析的，所以同化量包含四条去向：自身呼吸作用消耗(A1、A2)，流入下一营养级(D1、D2)，被分解者分解利用(C1、C2)和未被利用(B1、B2)。 思维导图 要语必背 1.生态系统的能量流动包括能量的输入、传递、转化和散失的过程。 2.流入每个营养级中能量的去路一般有：通过呼吸作用以热能的形式散失(主要去向)、流入下一营养级及遗体残骸等被分解者分解。 3.能量流动的特点是单向流动、逐级递减。 4.能量单向流动的原因：食物链中的捕食关系是长期自然选择的结果，不可逆转；生产者不能再利用散失的能量。 5.能量流动逐级递减的原因：某个营养级同化的能量，自身呼吸要消耗一部分，还有一部分被分解者分解利用，还有一部分未被利用，所以不能将全部的能量流入下一个营养级。 6.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。 1.下列有关生态系统能量流动的叙述，正确的是(　　) A.在食物链中，能量的传递形式是光能 B.生态系统的能量流动可从分解者到生产者体内 C.生态系统的能量流动是指生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程 D.流经任何生态系统的总能量都是生产者固定的太阳能 答案：C 解析：在食物链中，能量的传递形式是有机物中的化学能，A错误；生态系统的能量流动是单向的，逐级递减的，不能循环利用，B错误；生态系统的能量流动是指能量在整个生态系统的输入、传递、转化和散失的过程，C正确；流经某些人工生态系统(如人工鱼塘)的总能量除生产者固定的太阳能外，还包括人工投喂的饲料等有机物中的能量，D错误。 2.在一个生态系统中，草食动物所同化的能量等于(　　) A.生产者固定的太阳能的总量 B.生产者固定的太阳能的总量减去生产者的呼吸作用散失的能量 C.被草食动物吃了的植物所含的能量减去粪便等排遗物中的能量 D.用于草食动物的生长、发育和繁殖等生命活动所需的能量 答案：C 解析：生产者固定的太阳能的总量是流经生态系统的总能量，A错误；生产者固定的太阳能的总量减去生产者呼吸作用散失的能量是生产者用于生长、发育和繁殖等生命活动的能量，B错误；草食动物所同化的能量等于被草食动物摄食的植物所含的能量减去粪便等排遗物中的能量，C正确；用于草食动物的生长、发育和繁殖等生命活动所需的能量和呼吸作用消耗的能量之和才是草食动物所同化的能量，D错误。 学生用书⬇第68页 3.(2024·芜湖高二期末)下图表示能量流经某生态系统第二营养级示意图[单位：J/(cm2·a)]，据图分析，下列叙述正确的是(　　) A.该生态系统第二营养级同化的能量是100 J/(cm2·a) B.第二营养级流向分解者的能量为20 J/(cm2·a) C.第二营养级的同化量有50%通过呼吸作用以热能形式散失了 D.C表示用于第二营养级生长、发育和繁殖的能量，其中流入第三营养级的能量低于15 J/(cm2·a) 答案：D 解析：题图表示能量流经某生态系统第二营养级的示意图，其中A表示该营养级摄入的能量，B表示该营养级同化的能量，C表示用于生长、发育和繁殖的能量，D表示呼吸作用中以热能的形式散失的能量，E表示流向分解者的能量。该生态系统中第二营养级同化的能量是摄入量-粪便量，即100-20=80 J/(cm2·a)，A错误；流向分解者的20 J/(cm2·a)属于第一营养级的同化量，第二营养级流向分解者的能量无法计算，B错误；第二营养级同化的能量是80 J/(cm2·a)，通过呼吸作用散失的能量是50 J/(cm2·a)，则第二营养级的同化量有50/80×100%=62.5%通过呼吸作用以热能形式散失了，C错误；第三营养级摄入的能量是15 J/(cm2·a)，其中流入第三营养级的能量低于15 J/(cm2·a)，D正确。 4.如图所示为食物链中各营养级共有的能量流动情况，其中字母代表能量，不考虑未被利用的能量。下列分析正确的是(　　) A.a代表呼吸作用散失的能量，b代表该营养级摄入的能量 B.a、d是各营养级共有的能量流向，所以能量在食物链中逐级递减 C.若图示为第一营养级能量流动情况，则d表示流向第二营养级的能量 D.若图示为第一营养级能量流动情况，则流向下一营养级的能量最多为 0.2c 答案：B 解析：b是流入各营养级的能量，所以b代表各营养级的同化量，A错误；a表示呼吸作用散失的能量，d表示流向分解者的能量，a、d是各营养级共有的能量流向，所以能量在食物链中逐级递减，B正确；若图示为第一营养级能量流动情况，则缺少流向第二营养级的能量，C错误；若图示为第一营养级能量流动情况，能量在各营养级的传递效率为10%~20%，则流向下一营养级的能量值大致范围为0.1b~0.2b，D错误。 5.(2024·广州高二期末)某生态系统部分营养成分之间的关系及营养级的部分能量值(单位：J·m-2·a-1)如图，下列叙述错误的是(　　) A.草食性动物粪便中的能量有0.3×109 J·m-2·a-1 B.X表示的是呼吸量，以热能的形式散失 C.草食性动物和肉食性动物①之间的能量传递效率为10% D.正常情况下，肉食性动物②同化量最大为4.5×106 J·m-2·a-1 答案：C 解析：草食性动物粪便中含有的能量=摄入量-同化量=1.05×109-7.50×108=0.3×109 J·m-2·a-1，A正确；X是呼吸作用散失的能量即呼吸量，这部分能量以热能的形式散失，B正确；草食性动物的同化量为7.50×108 J·m-2·a-1，肉食性动物①的同化量为2.25×107 J·m-2·a-1，所以草食性动物和肉食性动物①之间的能量传递效率为[2.25×107/(7.50×108)]×100%=3%，C错误；通常情况下，能量传递效率最大为20%，所以肉食性动物②同化量最大为2.25×107×20%=4.5×106 J·m-2·a-1，D正确。 6.(创新情境)某陆地生态系统中，除分解者外，仅有甲、乙、丙、丁、戊5个种群。调查得知，该生态系统有4个营养级，营养级之间的能量传递效率为10%~20%，且每个种群只处于一个营养级。一年内输入各种群的能量数值如下表所示，表中能量数值的单位相同。 种群 甲 乙 丙 丁 戊 能量 3.56 12.80 10.30 0.48 226.50 回答下列问题： (1)除了表中的各成分外，该陆地生态系统的组成成分还有　。 (2)依表中数据可以确定，　　　　是该生态系统的基石；甲为　　　　消费者；乙和丙的种间关系是　　　　　。 (3)该生态系统第三营养级和第四营养级之间的能量传递效率约为　　　　(用百分数表示，保留两位小数)，这体现了生态系统中，能量具有　　　　　的特点。 (4)一年内输入该生态系统第四营养级的能量流动去向包括　。 答案：(1)非生物的物质和能量、分解者　(2)戊　次级　种间竞争　(3)13.48%　逐级递减　(4)(自身)呼吸作用消耗、被分解者利用(或流向分解者)以及未被利用 解析：(1)生态系统的组成成分包括非生物的物质和能量、生产者、消费者和分解者。表中成分包含生产者和各级消费者。(2)分析题表，戊含有的能量最多，应属于第一营养级，为生产者，是生态系统的基石；乙和丙所含能量接近，应该同处第二营养级，所以它们之间的关系为种间竞争。甲应属于第三营养级，为次级消费者。(3)输入第三营养级的能量为3.56，输入第四营养级的能量为0.48，体现出逐级递减的特点，能量传递效率为0.48 ÷3.56×100%≈13.48%。(4)丁为第四营养级，是该生态系统的最高营养级，其输入的能量不会再流向下一个营养级，能量去向包括自身呼吸作用消耗、被分解者利用(或流向分解者)以及未被利用三个方向。 学科网（北京）股份有限公司 $