3.2生态系统的能量流动导学案2026-2027学年高二上学期生物人教版选择性必修2

第三章 第2节 生态系统的能量流动 导学案 一、学习目标 1.理解能量流动的概念 2.掌握能量流动的过程 3.了解能量流动的特点 二、学习重难点 1.掌握能量流动的过程 2.了解能量流动的特点 三、情境导入 假设你像小说中的鲁滨逊一样，也流落到一个荒岛上，那里除了能饮用的水以外，几乎无任何食物。你随身尚存食物只有一只母鸡、15Kg玉米。 讨论: 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？ 策略1：先吃鸡，再吃玉米。 策略2：先吃玉米，同时用一部分玉米喂鸡，吃鸡产下的蛋，最后吃鸡。 四、课中学习 （一）能量流动的概念 指生态系统中能量的_______、_______、_______和_______的过程。 （二）科学方法：研究能量流动的基本思路 1.如果以个体为单位研究能量流动，有什么问题? 2.如果以种群为单位研究能量流动，有什么问题? 3.如果以营养级为单位研究能量流动，有什么什么优点? （二）能量流动的过程 1.画出第一营养级的能量流动过程。 2.画出第二营养级的能量流动过程。 问题：鸡粪便中包含的能量应该是属于哪个营养级的？ 3.画出最高营养级的能量流动过程。 问题：人的粪便中包含的能量应该是属于哪个营养级的？ 4.在生态系统中，能量流动大致可以概括为下图： (1)初级消费者粪便中的能量是属于哪个箭头？ (2)哪些或哪个箭头代表初级消费者的同化量？ (3)哪些箭头代表初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量？ (4)分析、比较输入第一、第二营养级的能量的去路，归纳二者的共同点。 （三）能量流动的特点 1.下图是某人工鱼塘生态系统能量流动过程示意图，其中数字表示部分环节涉及的能量值[单位为103 kJ/(m3·a)]，据图回答下列问题： (1)该生态系统中流入生物群落的总能量有哪些来源？ (2)肉食性动物、植食性动物和生产者固定的总能量分别是多少？ (3)依据上图分析，能量流动有哪些特点？如何理解这些特点？ (4)图中生产者→植食性动物以及植食性动物→肉食性动物的能量传递效率分别是多少？ 五、课堂检测 1.判断题 (1)流经生态系统的总能量是照射在生产者上的太阳能（ ） (2)生产者和各级消费者的能量均可流入下一个营养级（ ） (3)散失的热能不可以被生产者固定再次进入生态系统（ ） (4)当狼吃掉一只兔子时，就获得了兔子的全部能量（ ） 2.下图为能量流经第二营养级的示意图，第二营养级的摄入量(a)，同化量(b)及用于生长、发育和繁殖的能量(e)分别可以如何计算(用图中字母的表达式表示)? 六、课时作业 1.流经某一生态系统的总能量是(　　) A.照射到该生态系统中的全部太阳能 B.该生态系统中所有生产者、消费者、分解者体内的能量 C.该生态系统中生产者体内的能量 D.该生态系统中生产者所固定的太阳能 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之间的关系是(　　) A.a＝b＋c B.a>b＋c C.a<b＋c D.c<a＋b 3.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 4.在“草→鼠→蛇→鹰”食物链中，鹰的数量明显少于蛇的数量，其原因是(　　) A.能量单向流动，逐级递减 B.能量双向流动，逐级递减 C.能量单向流动，逐级递增 D.能量双向流动，逐级递增 5.以下关于生态系统的能量流动的叙述中，不正确的是(　　) 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 6.下图为某生态系统中能量流经第二营养级的过程示意图，其中a表示该营养级食物的摄入量，f表示流向第三营养级的能量。下列叙述正确的是(　　) A.图中b表示肉食性动物通过摄食同化的能量 B.图中c表示初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量 C.图中d表示的能量均来自第二营养级 D.第二到第三营养级的能量传递效率为f/c 7.下表是对某湖泊生态系统营养级和能量流动情况的调查结果，其中字母表示不同的生物成分(D为分解者)，表中数据表示一年中流经A～D的能量。请分析回答： 生物成分 A B C D 能量(J/m2) 2.5×108 5.0×107 1.06×106 2.8×106 (1)该生态系统所需的能量是通过[A]________的光合作用进入生物群落的：一年中流经该生态系统的总能量是________J/m2，其中绝大部分能量最终都会通过生物的________作用散失。 (2)该生态系统中处于第二营养级的生物成分是______(填字母)。第一营养级到第二营养级的能量传递效率是________。 (3)在该湖泊生态系统中，能量流动的特点是_______________________。 参考答案： 三、情境导入 假设你像小说中的鲁滨逊一样，也流落到一个荒岛上，那里除了能饮用的水以外，几乎无任何食物。你随身尚存食物只有一只母鸡、15Kg玉米。 讨论: 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？ 策略1：先吃鸡，再吃玉米。 策略2：先吃玉米，同时用一部分玉米喂鸡，吃鸡产下的蛋，最后吃鸡。 答案：策略1——先吃鸡，再吃玉米。 解析：能量沿食物链流动时逐级递减。若采用策略2，先吃玉米并用部分玉米喂鸡，人获得能量之前要多经过“鸡”这一营养级，鸡的呼吸作用消耗、鸡自身遗体以及未被利用的部分都会带走能量，人最终能获得的能量总量变少；先吃鸡可以直接利用鸡体内已经积累的能量，少一次传递损耗，因此能维持更长的时间等待救援。 四、课中学习 （一）能量流动的概念 指生态系统中能量的_______、_______、_______和_______的过程。 输入 传递 转化 散失 （二）科学方法：研究能量流动的基本思路 1.如果以个体为单位研究能量流动，有什么问题? 以个体为单位：个体有出生、衰老和死亡，能量随个体死亡而消失，不同个体之间差异大，测量数据偶然性大，无法反映整个营养级能量的变化规律。 2.如果以种群为单位研究能量流动，有什么问题? 以种群为单位：一个种群往往处在复杂的食物网中，还可能占据不同的营养级，种群内部又存在种内竞争和年龄差异，会因食物网的复杂程度影响结果的准确性。 3.如果以营养级为单位研究能量流动，有什么什么优点? 把处于同一营养级的所有种群作为一个整体来研究，可以避免以个体、种群为研究对象带来的偶然性与干扰，提高结果的准确性，便于定量分析能量的输入、传递和散失。 （二）能量流动的过程 1.画出第一营养级的能量流动过程。 能量输入：生产者通过光合作用把太阳能固定在有机物中，即生产者固定的太阳能（生产者的同化量）。去向为： 在自身呼吸作用中以热能的形式散失； 用于自身的生长、发育和繁殖并储存在有机物中，这部分能量又包括：随残枝败叶等流向分解者、被初级消费者摄入而流入第二营养级、未被利用。 太阳能 ↓ 生产者同化量（第一营养级总能量） ┌───────────┴───────────┐ ↓ ↓ 呼吸散失（热能） 用于生长、发育、繁殖的能量 ┌───────┬───────┐ ↓ ↓ ↓ 流向分解者 流入第二营养级 未被利用 （残枝败叶） （被初级消费者摄入） 2.画出第二营养级的能量流动过程。 问题：鸡粪便中包含的能量应该是属于哪个营养级的？ 摄入量＝同化量＋粪便量。同化量的去向为：呼吸作用散失、用于生长、发育和繁殖（其中一部分随遗体残骸流向分解者，一部分被下一营养级摄入）。 鸡粪便中包含的能量属于第一营养级（生产者）。粪便中的能量是鸡摄入而未被同化的能量，仍属于上一营养级同化量中流向分解者的部分。 来自第一营养级的有机物（被摄入） ↓ 初级消费者【摄入量】 ┌───────────┴───────────┐ ↓ ↓ 粪便量（属于第一营养级同化量） 初级消费者【同化量】 ↓ 流向分解者 ┌───────────┴───────────┐ ↓ ↓ 呼吸散失（热能） 用于生长、发育、繁殖的能量 ┌───────┴───────┐ ↓ ↓ 遗体残骸→分解者 被次级消费者摄入（流入第三营养级） 3.画出最高营养级的能量流动过程。 问题：人的粪便中包含的能量应该是属于哪个营养级的？ 同化量的去向只有：呼吸作用散失、用于生长、发育和繁殖（其中一部分随遗体残骸流向分解者，一部分未被利用）。没有流向下一营养级的去路。 人的粪便中包含的能量属于人的食物所对应的上一营养级；同理，粪便中的能量不计入本人所在营养级的同化量。 来自上一营养级的有机物（被摄入） ↓ 最高营养级【摄入量】 ┌───────────┴───────────┐ ↓ ↓ 粪便量（属于上一营养级同化量） 最高营养级【同化量】 ↓ 流向分解者 ┌───────────┴───────────┐ ↓ ↓ 呼吸散失（热能） 用于生长、发育、繁殖的能量 ┌───────┴───────┐ ↓ ↓ 遗体残骸→分解者 未被利用 4.在生态系统中，能量流动大致可以概括为下图： (1)初级消费者粪便中的能量是属于哪个箭头？ ⑤ 解析：粪便中的能量是初级消费者吃进去，但没有同化的能量，属于上一营养级（生产者）的能量，随粪便流向分解者，对应箭头⑤。 (2)哪些或哪个箭头代表初级消费者的同化量？ ② + ③ + ④ 解析：初级消费者同化量有两条去路： ①呼吸作用散失（③）； ②用于生长发育繁殖。用于生长发育繁殖的能量又分为流向下一营养级②、流向分解者④。 所以同化量 = ③ + ② + ④。 (3)哪些箭头代表初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量？ ② + ④ 解析：同化量除去呼吸散失（③）剩下的，就是用于生长发育繁殖的能量。这部分能量一部分被次级消费者摄入（②），一部分自身遗体残骸流向分解者（④）。 (4)分析、比较输入第一、第二营养级的能量的去路，归纳二者的共同点。 输入营养级的同化量，都有两个去向： 1. 一部分通过呼吸作用以热能形式散失； 2. 另一部分用于自身生长、发育和繁殖，储存在有机物中。 而储存在有机物中的能量，一部分会流向分解者，还有一部分可以被下一营养级生物摄入（最高营养级除外）。 （三）能量流动的特点 1.下图是某人工鱼塘生态系统能量流动过程示意图，其中数字表示部分环节涉及的能量值[单位为103 kJ/(m3·a)]，据图回答下列问题： (1)该生态系统中流入生物群落的总能量有哪些来源？ ①生产者通过光合作用固定的太阳能（光能）； ②人工输入的有机物中的化学能（鱼塘投喂饲料）。 (2)肉食性动物、植食性动物和生产者固定的总能量分别是多少？ 肉食性动物：7.5×10³ kJ/(m³·a)。计算：。其中 5 来自人工输入，真正由植食性动物流入的只有 7.5－5＝2.5。 植食性动物：16×10³ kJ/(m³·a)。计算：。其中 2 来自人工输入，真正由生产者流入的只有 16－2＝14。 生产者固定的总能量：110×10³ kJ/(m³·a)。计算：。 (3)依据上图分析，能量流动有哪些特点？如何理解这些特点？ 单向流动——能量只能沿食物链由低营养级流向高营养级：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，不可逆转；各营养级呼吸作用散失的热能不能被生物群落重新固定利用，因此能量也不能循环。 逐级递减——输入某一营养级的能量不会全部传给下一营养级：大部分在呼吸作用中以热能散失，一部分随遗体残骸等流向分解者，还有一部分未被利用。因此营养级越高，可利用的能量越少，相邻两个营养级之间的传递效率一般只有 10%～20%。 (4)图中生产者→植食性动物以及植食性动物→肉食性动物的能量传递效率分别是多少？ 生产者→植食性动物：14 ÷ 110 × 100% ≈ 12.7%。 植食性动物→肉食性动物：2.5 ÷ 16 × 100% ≈ 15.6%。 五、课堂检测 1.判断题 题目 判断 理由 (1) 流经生态系统的总能量是照射在生产者上的太阳能 × 是生产者所“固定”的太阳能。照射到生产者上的太阳能绝大部分未被固定。 (2) 生产者和各级消费者的能量均可流入下一个营养级 × 最高营养级的能量不能再流入下一个营养级。 (3) 散失的热能不可以被生产者固定再次进入生态系统 √ 呼吸作用散失的热能不能被生产者重新固定利用，所以能量不能循环流动。 (4) 当狼吃掉一只兔子时，就获得了兔子的全部能量 × 兔子体内的能量还有粪便、遗体残骸等去向；狼摄食后也有一部分能量以粪便形式排出，只能获得其中一部分。 2.下图为能量流经第二营养级的示意图，第二营养级的摄入量(a)，同化量(b)及用于生长、发育和繁殖的能量(e)分别可以如何计算(用图中字母的表达式表示)? 摄入量 ；同化量 ；用于生长、发育和繁殖的能量 。 式中：c 为粪便中的能量（属于上一营养级同化的能量，最终流向分解者），d 为呼吸作用散失的能量，f 为随遗体残骸流向分解者的能量，i 为被次级消费者摄入的能量。 六、课时作业 题目要点 答案 解析 1. 流经某一生态系统的总能量 D 流经生态系统的总能量是生产者所固定的太阳能总量；消费者和分解者体内的能量都来自生产者，不是总量的来源。 2. 生产者固定的能量 a 与消费者获得的能量 b、分解者获得的能量 c 的关系 B 生产者固定的能量中有一部分用于自身呼吸消耗，其余才流向消费者和分解者，故 a＞b＋c。 3. 兔经同化作用获得的能量的去向不应包括 B 兔的粪便中的能量属于上一营养级（草）的同化量，不属于兔同化的能量，因此不应计入；兔同化的能量可流向呼吸作用、遗体（被分解者利用）和狐狸。 4. “草→鼠→蛇→鹰”中鹰的数量明显少于蛇 A 能量单向流动、逐级递减，营养级越高可获得的能量越少，能维持的生物数量一般也越少。 5. 关于生态系统能量流动的叙述不正确的是 D 食物链越短，流动过程中损耗的能量越少，可供最高营养级消费者获得的能量越多，D 错误；营养级越多，散失的能量越多。 6. 能量流经第二营养级的过程示意图（a 为摄入量，f 为流向第三营养级的能量） B a 为摄入量，b 为同化量，c 为用于生长、发育和繁殖的能量，d 为流向分解者的能量（包括上一营养级的粪便和本营养级的遗体残骸），f 为流向第三营养级的能量。A 错在 b 是第二营养级（初级消费者）的同化量；C 错在 d 不全部来自第二营养级；D 错在传递效率应为 f/b。 7.下表是对某湖泊生态系统营养级和能量流动情况的调查结果，其中字母表示不同的生物成分(D为分解者)，表中数据表示一年中流经A～D的能量。请分析回答： (1) 该生态系统所需的能量是通过［A］生产者的光合作用进入生物群落的；一年中流经该生态系统的总能量是 2.5×10⁸ J/m²，其中绝大部分能量最终都会通过生物的呼吸作用散失。 (2) 处于第二营养级的生物成分是 B；第一营养级到第二营养级的能量传递效率＝5.0×10⁷ ÷ 2.5×10⁸ × 100%＝20%。 (3) 该湖泊生态系统中能量流动的特点是单向流动、逐级递减。 学科网（北京）股份有限公司 $