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_____ ________________________________________________________。 第2节　生态系统的能量流动答案 【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？ 光合作用固定的太阳能； 光能转变为有机物中稳定的化学能，一部分通过呼吸作用以热能的形式散失，一部分用于生产者的生长发育和繁殖； 储存在植物体的有机物中的能量，用于生产者的生长发育和繁殖，一部分随残枝败叶等被分解者分解，一部分被初级消费者利用； ②试着构建草同化量的能量流动图解。自身呼吸消耗 分解者分解 生产者同化的能量 太阳能 用于自身生长、发育和繁殖 绝大部分未被固定的太阳能 流入下一营养级 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？ 摄入量=同化量+粪便；斑马粪便中储存的能量属于草，这部分能量最终被分解者分解； ②试着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？并试着构建狮子同化量的能量流动图解。 不相同，狮子是最高营养级，其能量中没有流入下一营养级这一去路。 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、分析塞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. 小组讨论：如何理解“未利用”能量的含义？试举例说明。 未利用是指未被自身呼吸作用消耗，也未被后一个营养级和分解者利用的能量。 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。 3.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？ 能量在沿着食物链流动的过程中是逐级减少的，①一部分能量通过呼吸作用散失，②一部分能量未被利用，③一部分能量流向分解者，所以，输入到一个营养级中的能量不可能百分之百的流入下一个营养级。 4.为什么生态系统中的能量流动一般不超过5个营养级？ 因为能量流动是逐级递减的，当营养级达到第五级时，传递到该营养级的能量很少，不足以维持本营养级生物的生存。 探究三、食物网中能量的相关计算 1.流入该生态系统的总能量有哪些来源？ 生产者固定的太阳能和输入有机物中的能量 2.生产者、植食性动物和肉食性动物固定的总能量分别是多少？ 肉食性动物同化的能量为0.05+0.25+2.1+5.1=7.5X 103kJ/m2y。 植食性动物同化的能量为:2.5+4+9+0.5=16X 103kJ/m2y 生产者固定的总能量是(70+23+3+14)X 103kJ/m2y=110X 103kJ/m2y 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多少？(结果保留一位有效数字) 肉食性动物从植食性动物同化的能量应除去外界有机物的能量,为0.05+0.25+2.1+5.1-5=2.5X103kJ/m2y, 所以由植物性动物到肉食性动物的能量传递效率为2.5/16X 100%=15.6%。 植食性动物从生产者同化的能量为:2.5+4+9+0.5-2=14X 103kJ/m2y,因此生产者到植食性动物的能量传递效率是14/110=12.7%。 探究四、能量流动过程中相关“最值”计算 1. 判断：错 错 2.（1）BA (2)BD (3)D (4)B (5)C 探究五、研究能量流动的实践意义 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 对阳光、无机盐等资源的利用率 。同时，充分利用了生物的种间关系，这样共作的生态价值是：通过红萍固氮、鸭子除虫、除草、增肥，减少了化肥、农药的使用，保护了生态环境，提高了经济效益。 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？ 在空间上进行合理配置，增大流入生态系统的总能量。 3.从能量流动的角度分析，稻田除草、除虫的意义是什么？ 调整生态系统的能量流动关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分 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有什么优势？ 现代农业实现了对能量的多级利用，从而大大提高了能量的利用率。 学科网（北京）股份有限公司 $