1、高二生物组 教学案 编制： 审核： 审批：_第2节 生态系统的能量流动 学习目标：1、 分析生态系统的能量流动的过程与特点。 2、概述研究能量流动的意义。3、理解能量金字塔 4、尝试调查农田生态系统中的能量流动情况学习重点生态系统能量流动的过程和特点学习难点生态系统能量流动的特点（具有单向性及逐级递减）及其形成原因基础梳理：一、能量流动的概念生态系统中能量的 、 、 和 的过程，称为生态系统的能量流动。二、能量流动的过程生态系统所需的能量来于 _1能量的来源绿色植物通过 作用将_ 能转化为 能，使太阳能输入到生态系统中。2能量的输入生产者所固定的 的总量，就是这个生态系统所获得的能量。能量的传
2、递生态系统中能量的传递是沿_ 渠道进行的。一个营养级的生物所获得的能量，（1） 一部分通过_ 作用以_ 形式散失了，一方面用于自身的 、 和 等生命活动；（2） 构成生物体的有机物中的能量一部分被_ 摄入同化；（3） 一部分则被 分解利用。（1）能量流动的源头是_ （2）流经生态系统的总能量是_（2）能量流动的渠道是_ （4）能量转换形式是_ _ _.3、流动的形式：以有机物的形式流动4、能量的转换：光能生物体有机物中的化学能热能三、能量流动的特点1.生态系统中能量流动的特点是 ， 。2.能量在相邻的两个营养级间的传递效率大约是 。四、能量的散失：热能是能量流动的最终归宿。（热能是不能重复利用
3、的，所以能量流动是单向的，不循环的。）能量金字塔能量金字塔的含义是：在一个生态系统中，营养级越多，在 就越多。生态系统中，食物链一般不超过 个营养级。五、研究能量流动的实践意义1.研究生态系统的能量流动，可以帮助人们 人工生态系统，使能量得到最有效的利用。2.可以帮助人们合理的调整 ，使能量持续高效的流向 。合作探究：一、能量流动的过程学生讨论：1.思考：植物通过光合作用制造的有机物中储存的能量是从哪里来的？2.思考：一片农田中，在农作物的生长期内是否能将照射到这片农田上的所有光能全部储存？观察94生态系统能量流动示意图思考：每一个营养级获得的能量有哪几条去路？二、能量流动的特点1、 观察94
4、图5-7，思考：为什么箭头由粗变细，方框的面积由大变小？2、 将95图5-8中所列数据归类整理并计算:流入流出出入比生产者464.662.8植食性动物62.812.6肉食性动物12.6-3、 观察96能量金字塔中各营养级生物数量的多少DCBA1、单向流动（1）单向流动是指能量只能从前一营养级流向后一营养级，而不能反向流动。（2）原因_，这是长期自然选择的结果；_形式散失掉，这些能量是生物无法利用的。2、逐级递减（1）逐级递减是指输入到一个营养级的能量不能百分之百地流入下一营养级，能量在沿食物链流动过程中逐级减少的。（2）原因：_消耗了大部分能量；_未被下一营养级利用，如枯枝败叶。（3）能量传递
5、效率：生态系统的为 10% 20% 的含义，是指一个营养级的总能量大约只有 10% 20% 传递到下一个营养级。知识拓展：三、生态金字塔生态金字塔是能量金字塔、数量金字塔、生物量金字塔的总称，这三者都是用来说明食物链中能量流动情况。不同的金字塔能形象地说明营养级与能量、生物量、数量之间的关系，是定量研究生态系统的直观体现。能量金字塔是以各营养级所固定的总能量来表示的，它以热力学为基础，较好地反映了生态系统内能量流动的本质。数量金字塔过高地估计了小型生物的作用，而生物量金字塔又过于强调了大型生物的作用，而能量金字塔所提供的情况较为客观和全面。1、能量金字塔能量沿食物链流动时逐级递减，营养级越多，
6、消耗的能量就越多，因此可以将单位时间内各个营养级的能量数值，由低到高绘制成图，这样就形成一个正金字塔图形，就叫做能量金字塔。在能量金字塔中，营养级别越低，占有的能量越多，反之，越少。能量金字塔绝不会倒置。从能量金字塔中可以看出：在生态系统中，营养级越多，在能量流动过程中消耗的能量就越多。而之所以呈现金字塔形，是因为通常情况下，能量从上一个营养级传递到下一个营养级，平均传递效率为10%20%。 能量金字塔每一台阶的含义：代表食物链中每一营养级生物所含能量多少。能量金字塔形状的象征含义：表明能量流动沿食物链流动过程具有逐级递减的特性。2、数量金字塔（用生物体数目来表示）以每个营养级的生物个体数量为
7、依据绘制的金字塔。但会出现有的生物个体数量很少而每个个体的生物量很大的情况，所以也会出现倒置的现象。数量金字塔每一台阶的含义：表示每一营养级生物个体的数目。数量金字塔形状的象征含义：因为在捕食链中，随着营养级的升高，能量越来越少，而动物的体形一般越来越大，因而生物个体数目越来越少。实例生物数量金字塔：人们对一片草地上的所有生物成员作了统计：三级消费者（肉食动物、吃小鸟的鹰）3只次级消费者（肉食动物、吃昆虫的小鸟）354904只初级消费者（草原动物、昆虫）708624只生产者（野草）5842424株3、生物量金字塔（用质量来表示）以每个营养级的生物量绘制的金字塔。但某些单细胞生物的生命周期短，不
8、积累生物量，而且在测定生物量时是以现存量为依据的，所以在海洋生态系统中会出现倒置现象，即出现浮游动物数量多于浮游植物。如海洋生态系统中，生产者浮游植物个体小，寿命短，又会不断被浮游动物吃掉，因而某一时间调查到的浮游植物的生物量可能要低于其捕食者浮游动物的生物量，但这并不是说流过生产者这一环节的能量比流过浮游动物的要少。生物量金字塔每一台阶的含义：表示每一营养级现存生物的质量，即有机物的总质量。生物量金字塔的一般形状：能量是以物质形式存在的，因而每一营养级的生物量（现存生物有机物的总质量）在一定程度上代表着能量值的高低，从这个意义上讲，生物量金字塔的形状一般同能量金字塔形状相似。 以生物量金字塔
9、为例，从“十分之一定律”这一理论上说，一个人若是靠吃水产品来增长1 kg体重的话，就得吃10 kg鱼，这10 kg鱼要以100 kg浮游动物为食，而这100 kg浮游动物又要消耗1 000 kg浮游植物才能成活。这就是说，要有1 000 kg浮游植物才能养活10 kg鱼，进而才能使人增长1 kg体重。总结只有能量金宇塔永远是底宽上尖的正金字塔形（即：能量金字塔绝不会倒置），数量金宇塔及生物量金字塔一般也是正金字塔形，但有时也会出现倒置的特殊形状的金字塔。四、生物富集作用生物富集作用又叫生物浓缩，是指生物体通过对环境中某些元素或难以分解的化合物（如重金属离子、不易分解的化学农药等），通过食物链会
10、在各个营养级的生物体内逐渐得富集起来（很容易积累到生物体的脂肪组织和肝脏中，不易分解），在能量流动的渠道中，随着营养级越高，生物体内的这些物质的浓度就越高。五、研究能量流动的实践意义观察“桑基鱼塘”的能量流动图解蚕桑 稻 鱼 猪难点分析：研究能量在沿着食物链从一个种群流动到另一种群时，需要考虑能量被利用和未被利用等多方面的能量值，以某动物种群捕食种群A为例，可用图5-4表示。图5-4 能量流动的分析六、生态系统能量流动中的有关计算由于一般情况下能量在两个相邻营养级之间的传递效率是10%20%。故在能量流动的相关问题中，若题干中未做具体说明，则一般认为能量传递的最低效率为10%，最高效率为20%
11、。所以，在已知较高营养级生物的能量求消耗较低营养级生物的能量时，若求“最多”值，则说明较低营养级生物的能量按“最低”效率传递，若求“最（至）少”值，则说明较低营养级生物的能量按“最高”效率传递。反之，已知较低营养级生物的能量求传递给较高营养级生物的能量时，若求“最多”值，则说明较低营养级生物的能量按“最高”效率传递，若求“最少”值，则说明较低营养级生物的能量按“最低”效率传递。这一关系可用下图来表示 ：例题精析例题1下图为某生态系统食物网简图，若E生物种群总能量为，B生物种群总能量为，从理论上计算，A贮存的总能量最少为（ ）A7.1108 kJ B4.8107 kJ C5.95107 kJ D
12、2.3107 kJ【解析】由图可知D为生产者，要使A获得的能量最少，则必须保证三个条件，即：一是能量来源途径最少；二是能量传递效率最低（按10%算）；三是食物链要最长。故从理论上讲，与A贮存的总能量最少相关的食物链不可能是DA，也不可能是DA、DECA同时存在，只能是DECA。为此，E的能量在传递给A的途径中，只有确保：E在传递给B时用去的能量最多；E的总能量减去传递给B的后再传给C时效率最低；C在传递给A时效率最低，结果才能使A获得的能量最少。所以据此计算得A贮存的总能量最少为：（7.1109 2.310810%）10%10%4.8107 kJ故答案选B项。例题2如下图简化的草原食物网中，假
13、如鹰的食物有2/5来自于兔，2/5来自于鼠，1/5来自于蛇。那么，鹰若增重20g，最多消耗多少克植物？最少消耗多少克植物？【解析】因为已知条件是最高营养级增加重量，以及鹰捕食兔、鼠、蛇的能量系数，最多消耗多少植物应按10（最低能量传递率）来计算。“植物兔鹰”这条食物链中，最多消耗植物为：同理，“植物鼠鹰”、“植物鼠蛇鹰”两条食物链中，最多消耗植物分别为：80080040005600（g） 故共计5600 g。同理，“最少消耗多少植物”应按20（最高能量传递率）来计算： 例3人们常用能量金字塔来描述一个生态系统中各营养级所得到的能量的数值，下面的说法正确的是（ ）A生态系统中，营养级越多，在能量
14、流动过程中损失的能量越多B.最多约有20%的能量从第一营养级流入次级消费者C.生产者呼吸消耗的能量一般没有流入初级消费者的能量多D.位于金字塔顶部的消费者获能最多答案：A例4大象是植食型动物，有一种蜣螂则专以象粪为食。设大象在某段时间所同化的能量为107kJ，则这部分能量中可流到蜣螂体内的约为A.0kJ B.106kJ C.2106kJ D. 1062106kJ答案:A巩固训练1、从生态系统的角度分析，生态系统中的能量流动最初来源于（ ）A光合作用 B高能化学键C绿色植物 D太阳光能2右图表示某湖泊生态系统的营养结构，ae代表各营养级的生物，下列叙述不正确的是A共有3条食物链B各营养级中，能量
15、最多的是c,生物个体数量最多的是aC若水体受有机磷农药轻度污染，则受害最严重的是aD若c所含能量为5.8109kJ,d含1.3108kJ,则a至少约含4.5107kJ3若鹿的消耗量为100%，其粪尿量为36%，呼吸量为48%，则鹿的同化量为（ ）A64%B84%C16% D52%4.在生态系统中有关食物链与能量流动的叙述，不正确的是（ ）A.能量沿食物链流动是单方向的 .初级消费者越多，次级消费者获得的能量越少.食物链越长，最高营养级获得的能量越少 D.生物种类越多，生态系统中的食物链越多5在“青草食草昆虫蜘蛛食虫鸟猫头鹰”的这条食物链中，占生态系统总能量比例最多的生物和最少的消费者依次是A猫
16、头鹰和食虫昆虫 B青草和猫头鹰 C食草昆虫和猫头鹰 D食草昆虫和青草6、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所固定的太阳能D.该生态系统中生产者体内的能量7下表是对某生态系统营养和能量流动情况的调查结果，表中甲、乙、丙、丁分别代表不同的营养级，戊为分解者(单位:102KJ/m2/年)。对该生态系统营养关系叙述正确的是：同化固定的能量体内贮存的能量呼吸消耗的能量甲15.92.813.1乙870.7369.4501.3丙0.90.30.6丁141.061.979.1戊211.520.1191.4
17、A丁为肉食性动物 B甲随丙的增加而增加C乙是能量流动的起点 D戊是丁的前一营养级8将鲜奶制成酸奶，所含能量_(增加、减少)了，其营养价值_(提高、降低)了( ) A减少 降低 B增加 降低 C增加 增加 D减少 提高9、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为c，则a、b、c之间的关系是（ ） Aa=b+c Bab+c Cab+c D c=a+b10、猫吃掉老鼠时，它获得这只老鼠的（ ）A全部物质 B全部能量 C全部物质和能量 D部分物质和能量11以下关于生态系统的能量流动的叙述中，哪一项是不正确的A能量流动是单向的、不循环
18、的 B食物链越短，可供终级消费者获得的能量越多C初级消费者越多，次级消费者获得的能量越少 D营养级越多，散失的能量越多12一片树林中，树、昆虫、食虫鸟的个体数比例关系如图854所示。下列选项能正确表示三者之间能量流动关系的是图85413生态系统的能量流动是指A太阳能被绿色植物固定的过程 B系统内生物体能量代谢的过程C系统内伴随物质循环的能量转移过程 D生态系统中能量的输入 传递 转化 散失14在“青草食草昆虫蜘蛛食虫鸟猫头鹰”的这条食物链中，占生态系统总能量比例最多和最少的消费者依次是A猫头鹰和食虫昆虫 B青草和猫头鹰C食草昆虫和猫头鹰 D食草昆虫和青草15在下列食物链中，假设初级消费者从生产
19、者获得的能量数值相同，哪一条食物链提供给猫头鹰的能量最多A绿色植物蚱蜢蜘蛛蜥蜴蛇猫头鹰 B绿色植物蚱蜢青蛙蛇猫头鹰C绿色植物鼠蛇猫头鹰 D绿色植物鼠猫头鹰16图855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数，单位是百万千焦。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：图855（1）请将流经该生态系统的总能量数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转化效率为_%，从第二营养级到第三营养级的转化效率为_%。（3）次级消费者通过异化作用消耗的
20、能量占其同化作用所得到能量的百分比是_。（4）由图855可知，下一个营养级不能得到上一个营养级的全部能量，原因有：各营养级生物体内的大量能量被：_；其次是上一个营养级的部分能量_；还有少数能量被_利用。17. (9分)根据右侧生态系统中的食物网简图，请据图回答：（1）该食物网中的肉食动物是 ，含能量最多的是 ，A生物与E生物的关系是 。（2）若B生物种群总能量为7.1l09 kJ，A生物种群总能量为2.3108 kJ，从理论上计算C储存的总能量最少为_kJ。在该生态系统的能量流动过程中B生物种群的能量除了图中所示的分配外，其余能量的去向还有 _ 、 _ 。 （3）若A种群生物量减少，E和D种群
21、将如何变化？ （4）右图是食物链“树昆虫食虫鸟”的两个金字塔。其中左边为 金宇塔，右边为 金字塔。 自主小结：第2节 生态系统的能量流动参考答案2009.11.31合作探究食物链中各营养级的顺序是不可逆转的 各营养级的能量大部分以呼吸作用产生的热能形式散失掉各营养级的生物都因呼吸各营养级总有一部分生物巩固训练1-5DBABB 6-10CCDBD 11-15CCCCD16（1）111 生产者A （2）13.5 20 （3）60% （4）被呼吸作用所利用 未被下一个营养级所利用 分解者17. (9分) (1）C；B；竞争 （2）4.8107；一部分能量用于自身呼吸作用被消耗掉；一部分用于B生物的生
22、长、发育和繁殖等生命活动，储存在B生物的有机物中；部分能量随着遗体、残枝败叶被分解者分解（3）先增加后减少，最终恢复动态平衡 （4）数量；能量课本中相关问题答案 四、答案和提示（一）问题探讨提示：应该先吃鸡，再吃玉米（即选择1）。若选择2，则增加了食物链的长度，能量逐级递减，最后人获得的能量较少。（二）思考与讨论11.提示：遵循能量守恒定律。能量在生态系统中流动、转化后，一部分储存在生态系统（生物体有机物）中，而另一部分被利用、散发至无机环境中，两者之和与流入生态系统的能量相等。2.提示：不能，能量流动是单向的。（三）资料分析1和2营养级流入能量流出能量（输入后一个营养级）出入比生产者464.
23、662.813.52%植食性动物62.812.620.06%肉食性动物12.6 分解者14.6 3.提示：流入某一营养级的能量主要有以下去向：一部分通过该营养级的呼吸作用散失了；一部分作为排出物、遗体或残枝败叶不能进入下一营养级，而为分解者所利用；还有一部分未能进入（未被捕食）下一营养级。所以，流入某一营养级的能量不可能百分之百地流到下一营养级。4.提示：生态系统中能量流动是单向的；能量在流动过程中逐级递减。（四）思考与讨论2提示：“桑基鱼塘”的设计理念是从人类所需出发，通过能量多级利用，充分利用流经各营养级的能量，提高生产效益。（五）调查参考调查点：稻田生态系统组成成分： （1） 非生物的物
24、质和能量； （2） 生产者： 水稻、杂草、浮游植物等；（3）消费者：田螺、泥鳅、黄鳝、鱼、青蛙、浮游动物、昆虫、鸟类等；（3）分解者：多种微生物。问题提示：1.生产者主体是水稻，其他生产者有杂草、浮游植物等。农民主要通过喷洒除草剂，或人工除草的方式抑制杂草的生长。2.初级消费者有：田螺、浮游动物、植食性昆虫、植食性鱼、鸟类等。一般而言，植食性昆虫和鸟类等往往对水稻生长构成危害，田螺、植食性鱼数量较多时也会对水稻生长构成危害。农民采取喷洒农药、竖稻草人等措施防止或减少这些动物的危害。3.次级消费者有：泥鳅、黄鳝、肉食性鱼、青蛙等。一般而言，这些消费者对水稻生长利大于害。农民通过禁捕，或适量放养等
25、措施，实现生态农业的目标。5.农民对秸秆的传统处理方式有焚烧或填埋等；现代农业提出了综合利用思想，例如，秸秆可作为多种工业原材料，还可以用来生产沼气，以充分利用其中的能量。6.主要通过合理密植的方法提高作物的光能利用效率。7.通过稻田养鱼等措施，实现立体化生态农业；通过建造沼气池，实现能量的多级利用。（六）技能训练：分析和处理数据提示：这些玉米的含碳量折合成葡萄糖是6 687.5 kg，计算公式是(12+18)/122 675，这些葡萄糖储存的能量是1.071011 kJ（计算公式是EG=MG1.6107）；这些玉米呼吸作用消耗的能量是3.2721010 kJ（计算公式为E呼=MG1.6107
26、）；这些玉米在整个生长季节所固定的太阳能总量是1.397 21011 kJ（计算公式为E固=EG+E呼），呼吸作用消耗的能量占所固定太阳能的比例是23.4%；这块玉米田的太阳能利用效率是1.64%（计算公式为=1.397 21011/8.51012）。（七）旁栏思考题一般情况下，也是金字塔形。但是有时候会出现倒置的塔形。例如，在海洋生态系统中，由于生产者（浮游植物）的个体小，寿命短，又会不断地被浮游动物吃掉，所以某一时刻调查到的浮游植物的量可能低于浮游动物的量。当然，总的来看，一年中流过浮游植物的总能量还是比流过浮游动物的要多。与此同理，成千上万只昆虫生活在一株大树上，该数量金字塔的塔形也会发生倒置。（八）练习 基础题 1.A。2.D。3.B。 拓展题（2）图b所示生态系统中流向分解者的能量，还有一部分可以以生活能源或食物中化学能的形式被人类再度利用，因此，该生态系统实现了能量的多级、充分利用，提高了能量的利用率。 2.提示：不能。在一个封闭的系统中，物质总是由有序朝着无序的方向（熵增加）发展。硅藻能利用获取的营养通过自身的新陈代谢作用释放能量，依靠能量完成物质由无序向有序的转化，维持其生命活动。w.w.w.k.s.5.u.c.o.m