3.2生态系统的能量流动 学案 2025—2026学年高二上学期生物人教版选择性必修2

第2节　生态系统的能量流动

【学习目标】　

1.通过分析能量流经各营养级的来源和去路，构建生态系统能量流动过程的一般模型，归纳生态系统能量流动的概念。

2.通过“赛达伯格湖的能量流动”表格数据的分析计算，概括阐释能量流动的特点。

3.用生态金字塔表征生态系统中各营养级间的能量、生物量或数量等关系。

4.概述研究生态系统能量流动的意义。

【知识梳理】

一、能量流动的过程

（一）概念？

1.能量的输入：

（1）能量流动的源头：几乎所有生态系统所需要的能量都来自          。

（2）生理过程：主要是生产者的                （其次还有              ）。

（3）输入生态系统的总能量为：                     。

2.能量的传递：

（1）能量流动的途径（传递渠道）：                    和                

（2）能量在生物群落内部的传递形式：有机物中的            

3.能量的转化：

太阳能→有机物中的化学能→         

4.能量的散失：

（1）最终散失形式：        

（2）过程：生物群落内各种生物的            。    

5.梳理研究能量流动的基本思路？                                            

二、能量流动的特点

1.能量流动的特点：               、                。

（1）生态系统中的能量流动是单向的，原因是？

（2）能量在流动过程中逐级递减。原因是？

2.能量传递效率： 

 

两相邻营养级间的能量传递效率一般约为              

3. 任何生态系统都需要不断得到来自       的能量补充，以便维持生态系统的正常功能。
4. 为什么生态系统中的能量流动一般不超过5个营养级？

三、生态金字塔

看课本，了解三种生态金字塔的含义？是否可倒置？

四、研究能量流动的实践意义

看课本，举例说明研究能量流动的意义或目的有哪些？

【课堂探究】

探究一、构建能量流动模型

自然界中存在 “草—斑马—狮子”这样一条食物链，分析该食物链，解决下列问题：

1.①草中的能量来自哪里?草吸收了太阳能后,这些能量有哪些去向?草中“储存在植物体的有机物中的能量”的用途是什么？

 

 ②构建草同化量的能量流动图解。

 

 

2.①斑马的能量来源于摄入了草的有机物中的能量，那么斑马的同化量与其摄入量和粪便量有怎样的关系？斑马粪便中储存的能量属于斑马还是草的能量？斑马粪便中的能量，最终又去了哪里？

 

②构建斑马摄入量的流动图解。

 

 

3.①流入狮子体内的能量去向与斑马完全相同吗？构建狮子同化量的能量流动图解。

 

 

4.由上述一条食物链中各营养级的能量来源与去向，总结：生态系统中某一营养级的能量流动模型。

 

 

探究二、分析赛达伯格湖的能量流动

阅读课本P56思考讨论，解决下列问题。

1. 如何理解“未利用”能量的含义_____________________________________________？

2.将图中的数据进行整理。例如，可以将每一营养级上的能量“流入”和“流出”整理成为一份清单(“流出”的能量不包括呼吸作用散失的能量)，并计算“流出”该营养级的能量占“流入”该营养级能量的百分比。

营养级	流入（该营养级的同化量）	流出（下一营养级的同化量）	出入比（能量传递效率）（不保留小数）
生产者
植食性动物
肉食性动物

分解者

3.生态系统中的能量流动和转化是否遵循能量守恒定律？

 

4.据上分析：某一营养级的同化量为何不能百分之百地传递至下一营养级？

 

5.为什么生态系统中的能量流动一般不超过5个营养级？

 

探究三、食物网中能量的相关计算

如图是某人工鱼塘生态系统能量流动过程中部分环节涉及的能量值[单位为103 kJ/(m2·y)]，据图分析：

1.流入该生态系统的总能量有___________

_______________________________________

2.生产者、植食性动物和肉食性动物固定的总能量分别是______________、___________、______________

3.生产者→植食性动物、植食性动物→肉食性动物的能量传递效率分别是___________、____________(结果保留一位有效数字)

探究四、能量流动过程中相关“最值”计算

1.判断：

①一种蜣螂专以大象粪为食，则该种蜣螂最多能获取大象所同化能量的20% （    ）

②一只狼捕食了一只兔子，该狼获得了兔子能量的10%～20%    (　　)

2.（1）若某生态系统固定的总能量为24000kJ，则该生态系统的第四营养级生物最多能获得的能量是（  ） ，最少获得的能量是 （   ） 

A.24kJ        B.192kJ     C.96kJ     D. 960kJ

（2）在一条有5个营养级的食物链中，若第五营养级的生物体重增加1 kg，理论上至少要消耗第一营养级的生物量为（  ），至多需要消耗第一营养级的生物量（   ）

A. 125kg      B. 625kg     C. 3125kg    D. 10000kg

（3）如图所示为某生态系统中的食物网示意图，若E生物种群含有的总能量为5.8 × 109KJ，B生物种群含有的总能量为1.6 × 108KJ,理论上A生物种群含有的总能量最多是（   ）

A. 1.0×108KJ   B. 1.0×108KJ   

C. 4.2×107KJ   D.2.0×108KJ

(4)如右图食物网中，假如猫头鹰的食物有2/5来自兔，2/5来自鼠，1/5来自蛇，那么，猫头鹰若要增加20g体重，最少需要消耗的植物为(    )

A．80 g    B．900 g    C．800 g    D．600 g

（5）如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（   ）

A．100 kg     B．44.5kg

C．25 kg      D．15 kg

总结：能量传递效率相关“最值”计算规律:

①知低营养级，求高营养级

获得能量最多？获得能量最少？

②知高营养级，求低营养级

所需能量最多？所需能量最少？

探究五、研究能量流动的实践意义

资料：“稻—鸭—萍”共作是一种新兴的生态农业模式，是在稻鸭共作的基础上，放养营养含量高且不占用水稻生长空间的红萍而形成的。其具有以下优点：(1)可以固氮富钾，红萍既可以从空气中固定氮，又能从水中富集钾，可提供水稻正常生长所需的70%的氮素和70%的钾素，并为鸭子提供饲料。(2)鸭子可以食用杂草，可大大减少多种水田杂草的发生和危害。(3)可以除虫，鸭子可以食用田间害虫，减少了害虫对水稻的危害，同时鸭子排出的粪便可以起到增肥的作用。总之， “稻—鸭—萍”立体农业利用生物间的相互关系，充分利用空间，将不同生物种群组合在一起，实现了多物种共存、多层次配置，提高了水田的物质能量利用率，具有明显的经济效益、生态效益和社会效益。

1.上述立体农业模式充分利用了群落的空间结构原理，提高了                利用率。同时，充分利用了生物的种间关系，这样共作的生态价值是：                。

2.从能量流动的角度分析，“稻—鸭—萍”共作模式与稻鸭共作模式相比，引入红萍有什么意义_______________________________________________________。

3.从能量流动的角度分析，稻田除草、除虫的意义是_________________________________

4.图一是传统农业对水稻秸秆的利用示意图，图二为现代农业对秸秆的利用示意图。据图回答问题：

 从能量利用的角度分析，现代农业相较于传统农业的优势是_____