1、第五章 生态系统及其稳定性第2节 生态系统的能量流动学习目标核心素养1.概述生态系统能量流动的过程2.说明能量流动的特点3.举例说明研究能量流动的意义1.生命观念通过分析生态系统能量流动的过程，形成生命系统的物质和能量观2.科学思维通过分析食物链(网)中各营养级生物的数量变动情况及能量流动过程图解，培养运用逻辑思维分析问题的能力3.社会责任通过总结研究能量流动的实践意义，形成学以致用，关注生产生活的态度读教材、抓双基自 主 预 习一、能量流动的概念及分析能量流动的思路1能量流动的概念生态系统中能量的输入、1 _、转化和 2 _的过程称为生态系统的能量流动。传递散失2分析能量流动的思路由上图可以
2、看出，分析能量流动的基本思路是将 3 _作为一个整体来进行研究。种群二、能量流动的过程1能量的输入 生产者光合作用化学能2.能量流经第二营养级的过程填图热能同化生分解者长、发育和繁殖3生态系统中能量流动的过程据图填空(1)补充图中标号代表的内容：甲：11 _；乙：12 _；丙：13_；丁：14 _；戊：15 _。生产者初级消费者次级消费者呼吸作用分解者(2)据图总结流入每一营养级的能量最终去向：自身 16 _消耗；流入 17 _；被 18 _分解利用。呼吸作用下一营养级分解者三、能量流动的特点1单向流动(1)方向：沿 19 _由低营养级流向高营养级。(2)特点：不可 20 _，也不能 21 _
3、。2逐级递减(1)能量传递效率：相邻两个营养级的能量传递效率约为 22_。(2)营养级数量：生态系统中能量流动所经过的营养级一般不超过 23 _个。食物链逆转循环流动10%20%45四、研究能量流动的意义1帮助人们科学规划、设计人工生态系统，使能量得到 24_的利用。2帮助人们合理地调整生态系统中的 25 _关系，使能量持续高效地流向对人类 26 _的部分。最有效能量流动最有益1判断正误(1)生态系统的能量流动指能量的输入和散失过程。()(2)太阳能只有通过生产者才能输入到生态系统中。()(3)每一营养级生物的同化量就是从上一营养级摄入的能量。()(4)在“植物鼠鹰”这条食物链中，第三营养级含
4、能量最少。()(5)沼渣、沼液作为肥料还田，使能量能够循环利用。()(6)研究能量流动，可合理设计人工生态系统，提高能量的传递效率。()2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生态系统内生物体能量代谢的过程C生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程D能量从生物体进入环境的过程解析：选 C 太阳能被绿色植物固定的过程仅是能量的输入；生态系统内生物体能量代谢的过程主要包括的是能量的传递和转化过程；由于能量蕴含在有机物中，所以在物质循环过程中伴随着的能量转移过程(包括输入、传递、转化和散失)就是指生态系统的能量流动；能量从生物体进入环境的过程主要是指能量的散失。3流经一个生态系
5、统的总能量是()A生产者用于生长、发育和繁殖的总能量B流经各个营养级的能量总和C各个营养级生物同化的能量总和D生产者固定的太阳能的总量解析：选 D 生产者固定的太阳能的总量是流经一个生态系统的总能量。4在一个草原生态系统中，如果要研究被第二营养级羊同化的能量去向，不应包括下列选项中的()A羊的呼吸消耗量B羊的粪便量C羊的生长量D部分死亡羊的生物量解析：选 B 生产者所固定的能量被第二营养级摄入后，一部分被第二营养级的生物同化，用于生长、发育和繁殖及通过呼吸作用消耗，还有一部分未被同化，通过粪便等排出体外。因此羊的粪便量不是被羊同化的能量去向。5研究生态系统中能量流动的主要目的是()A掌握能量流
6、动中的传递效率B熟悉生态系统的营养结构C了解能量流动的方向D使能量流向对人类最有益的部分解析：选 D 人们研究生态系统中能量流动的主要目的是设法使能量更多地流向对人类最有益的部分。解疑难、提能力课 堂 探 究探究点一|生态系统能量流动过程分析|核心探究|1能量流经第二、第营养级的过程分析图示分析摄入量(a)同化量(b)粪便量(c)。同化量(b)摄入量(a)粪便量(c)呼吸消耗量(d)净同化量(e)呼吸消耗量(d)流入下一营养级(g)被分解者利用(f)。净同化量(e)同化量(b)呼吸消耗量(d)流入下一营养级(g)被分解者利用(f)。2.流入某一营养级能量的来源和去路除最高营养级外，能量流经每个
7、营养级所发生的变化基本相同。图示如下：(1)能量来源：生产者的能量主要来自太阳能；消费者的能量来自上一营养级同化的能量。(2)能量去向：流入某一营养级(最高营养级除外)的能量去向可从以下两个角度分析：定量不定时(能量的最终去路)自身呼吸消耗；流入下一营养级；被分解者分解利用定量定时(流入某一营养级的一定量的能量在一定时间内的去路可有四条)自身呼吸消耗；流入下一营养级；被分解者分解利用；未被自身呼吸消耗，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|探究思考|1生态系统能量的输入只能通过光合作用吗？提示 不是。生态系统能量的输入绝大部分是通过光合作
8、用，但也可通过某些细菌的化能合成作用。2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，它们之间的关系是：同化量摄入量粪便量。3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。|探究演练|1关于草原生态系统能量流动的叙述，错误的是()A能量流动包括能量的输入、传递、转化和散失的过程B分解者所需的能量可来自各营养级生物所储存的能量C生态系统维持正常功能需要不断得到来自系统外的能量D生产者固定的能量除用于自身呼吸外，其余均流入下一营养级解析：选 D 生态系统的能量
9、流动包括能量的输入、传递、转化和散失的过程；分解者所需的能量可来自各营养级生物所储存的能量；能量流动逐级递减，生态系统维持正常功能需要不断得到来自系统外的能量；生产者固定的能量除用于自身呼吸外，其余均流入下一营养级及分解者。2(2018天津和平区月考)如图为能量流动示意图。其中 a1是流入第一营养级的总能量，相关说法正确的是()A第一营养级传递给分解者的总能量是 a4B能量散失 a3不能再被生物同化利用Ca1、a2、a3、a6中的能量都以稳定化学能的形式存在D第一营养级和第二营养级之间能量传递效率是 a6a2解析：选 B 第二营养级粪便中的能量 a7，也属于第一营养级传递给分解者的能量，A 错
10、误；能量 a3以热能的形式散失，不能再被生物同化利用，B 正确，C 错误；第一营养级和第二营养级之间能量传递效率应该是 a6a1100%，D 错误。3(2019福州模拟)某生态系统中有 a、b、c、d 四种生物，构成食物链 abc，d 为分解者，如图是该生态系统中能量流入 b 处发生的一系列变化示意图，下列说法错误的是 ()A图中的甲表示 b 的同化量，乙表示 b 用于生长、发育和繁殖的能量B参与丁过程的都是异养型生物，包括细菌、真菌等C当生态系统处于相对稳定状态时，b 的种群数量一般处于 K/2D图中 d 的能量不全部来自 b 生物解析：选 C 当生态系统处于相对稳定状态时，b 种群数量达到
11、环境容纳的最大值，一般处于 K 值；b 摄入量为其同化量和粪便量之和，其同化量一部分用于呼吸消耗，一部分用于自身的生长、发育和繁殖；丁过程为分解者的分解作用，分解者主要是营腐生生活的细菌、真菌等，都是异养型生物；d 的能量可来自于 b 的粪便，而此部分属于上一营养级 a 的能量。|误区警示|分析能量流动时的两个注意点动物同化的能量不等于摄入的能量说明同化量为每一营养级通过摄食并转化成自身有机物的能量，摄入量是消费者摄入的能量，同化量摄入量粪便量粪便量不是该营养级同化量的一部分说明消费者产生的粪便不属于该营养级同化的能量，它实际上与上一营养级的遗体、残骸一样，属于上一营养级的同化量的一部分探究点
12、二|生态系统能量流动的特点|核心探究|1能量流动的特点及原因分析(1)单向流动的原因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。各营养级通过呼吸作用所产生的热能不能被生物群落重复利用，因此能量流动无法循环。(2)逐级递减的原因各营养级生物都会因呼吸作用消耗大部分能量。各营养级的能量都会有一部分流入分解者。还有一部分能量未被利用。2生态金字塔的类型及特点项目能量金字塔数量金字塔生物量金字塔形状每一阶含义每一营养级生物所含能量的多少每一营养级生物个体数目的多少每一营养级生物有机物总量的多少项目能量金字塔数量金字塔生物量金字塔象征含义能量沿食物链流动过
13、程中具有逐级递减的特性一般生物个体数目在食物链中随营养级升高而逐级递减一般生物有机物的总质量沿食物链升高逐级递减特点正金字塔形一般为正金字塔形一般为正金字塔形项目能量金字塔数量金字塔生物量金字塔分析能量流动的过程中总是有能量的耗散，故能量流动逐级递减成千上万只昆虫生活在一株大树上时，该数量金字塔的塔形也会发生变化浮游植物的个体小，寿命短，又不断被浮游动物吃掉，所以某一时间浮游植物的生物量(用质量来表示)可能低于浮游动物的生物量|探究演练|4在生态系统中，能量可以通过食物链在生物群落中流动。随着营养级的升高，其获得的总能量越来越少。下列解释错误的是()A各营养级中总有一部分能量被分解者利用B各营
14、养级中的能量一部分以热能形式散失C生物维持自身的生命活动需要消耗一部分能量D能量金字塔顶层的生物进行生命活动需要的能量少解析：选 D 能量流动是逐级递减的，原因是一部分能量通过呼吸作用以热能的形式散失，另一部分能量被分解者利用，生物维持自身的生命活动也消耗一部分能量。能量金字塔顶层的生物进行生命活动需要的能量不一定少。5用各营养级生物的能量、数量构建的金字塔分别称为能量金字塔、数量金字塔。在某一栎林中，第一营养级生物为栎树，第二营养级生物为昆虫，第三营养级生物为蛙、蜥蜴和鸟，第四营养级生物为蛇。该栎林数量金字塔的示意图是()解析：选 B 在数量金字塔中，昆虫的数量远远大于栎树的数量，第三营养级
15、生物的数量小于昆虫的数量，第四营养级生物的数量小于第三营养级生物的数量。6如图为某一生态系统的能量金字塔，其中、分别代表不同的营养级，E1、E2 代表能量的形式。下列叙述正确的是()A和是连接生物群落与无机环境的关键成分B该图所示的食物网只有 1 条食物链：CE1表示流入这一生态系统的总能量D能量可在食物链中循环利用解析：选 C 图中 代表生产者，、和都代表消费者，实现物质循环的关键生物成分是生产者和分解者；每一营养级的生物种类很多，各种生物之间会形成错综复杂的食物网；生产者固定的太阳能表示流入生态系统的总能量；生态系统中能量流动是单向的，能量不能循环利用。探究点三|生态系统能量流动的相关计算
16、|核心探究|1能量传递效率的计算公式能 量 传 递 效 率 某一营养级的同化量上一营养级的同化量 100%(10%20%)在解决有关能量传递的计算问题时，首先要确定相关的食物链，理清生物在营养级上的差别，能量传递效率为 10%20%。解题时注意题目中是否有“最多”“最少”“至少”等特殊的字眼，从而确定使用 10%或 20%来解题。2能量传递效率的相关“最值”计算(1)食物链越短，最高营养级获得的能量越多。(2)生物间的取食关系越简单，生态系统的能量流动过程中消耗的能量越少。具体计算方法如下：知低营养级求高营养级知高营养级求低营养级获能量最多选最短食物链按20%计算需最多能量选最长食物链按10%
17、计算获能量最少选最长食物链按10%计算需最少能量选最短食物链按20%计算|探究演练|7有一食物网如图所示。如果能量传递效率为 10%，各条食物链传递到庚的能量相等，则庚增加 1 kJ 的能量，丙最少含多少能量()A550 kJB500 kJC400 kJD100 kJ解析：选 A 设丙的能量为 x，经丙丁己庚传递到庚的能量为 0.5 kJ，则需要丙 0.5(10%)3500(kJ)，经丙戊庚传递到庚的能量为 0.5 kJ，则需要丙 0.5(10%)250(kJ)，即丙最少含 50050550(kJ)的能量。8.(2018天津和平区模拟)如图是一个食物网，假如鹰的食物有 2/5 来自兔，2/5
18、来自鼠，1/5 来自蛇，那么鹰若要增加 20 g 体重，至少需要消耗植物()A900 gB500 gC200 gD600 g解析：选 A 当能量传递效率为最大值即 20%时，消耗的植物量最少。鹰经兔途径消耗的植物量为 20(2/5)20%20%200 g；鹰经鼠途径消耗的植物量为 20(2/5)20%20%200 g；鹰经蛇、鼠途径消耗的植物量为 20(1/5)20%20%20%500 g，共计消耗植物量为 200200500900 g。9.某生态系统中存在如图所示的食物网，如将丙的食物比例由甲乙11 调整为 21，能量传递效率按 10%计算，该生态系统能承载丙的数量是原来的()A1.375
19、倍B1.875 倍C1.273 倍D0.575 倍解析：选 A 由于生产者没有改变所以流向该生态系统的总能量没有变化，设丙原来的能量为 a，则需要甲提供的能量为1/2a 10 101/2a10；改变食物比例后的丙的能量设为 b，则需要甲提供的能量为 2/3b 101/3b1010，根据题意可得：1/2a 10 101/2a102/3b 101/3b1010，b/a1.375。课 堂 小 结|网络构建|巩固基础|1生态系统的能量流动包括能量的输入、传递、转化和散失等过程。2生态系统中能量的来源是太阳能，流经生态系统的总能量是生产者固定的太阳能的总量。3能量流动的起点是绿色植物的光合作用，渠道是食
20、物链和食物网，能量的转化形式为光能生物体有机物中的化学能热能。4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、流入下一营养级及遗体残骸被分解者分解。5能量流动的特点是单向流动，逐级递减。6研究能量流动的意义：设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用；调整能量流动关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。基础练、达标练课 堂 演 练1在某一生态系统的下列组分中，能将太阳能转化为化学能的是()A田螺B小球藻C大肠杆菌D草鱼解析：选 B 田螺、大肠杆菌、草鱼均属于消费者，不能将太阳能转化为化学能；小球藻具有叶绿体，可以将太阳能转化为化学能。2下列有关生态系统能量流动的叙述，正确的是
21、()A一种蜣螂专以大象粪便为食，则该种蜣螂最多能获取大象所同化能量的 20%B当狼捕食兔子并同化为自身的有机物时，能量就从第一营养级流入第二营养级C生产者通过光合作用合成有机物，能量就从非生物环境流入生物群落D生产者接受的太阳能是流经此生态系统的总能量解析：选 C 大象粪便中的能量不是大象同化的能量，因此，蜣螂以大象粪便为食，并没有获得大象同化的能量；兔子为第二营养级生物，当狼捕食兔子并同化为自身的有机物时，能量就从第二营养级流入第三营养级；生产者通过光合作用合成有机物，将非生物环境中的太阳能转化为生物群落中有机物中的化学能；生产者接受的太阳能并没有全部被生产者固定，只有被生产者固定的太阳能才
22、是流经此生态系统的总能量。3如图为能量流经某生态系统第二营养级的示意图(单位为Jcm2a1)，据图分析，有关说法正确的是()A该生态系统第一营养级同化的能量至少为 400B第二营养级用于生长、发育和繁殖的能量是 100C能量由第二营养级到第三营养级的传递效率是 20%D该生态系统第三营养级同化的能量是 15解析：选 A 题图为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 表示该营养级用于生长、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 表示分解者利用的能量；第二营养级同化的能量为 100(摄入量)20(粪便中的能量)
23、80，根据能量传递效率倒推出第一营养级同化的能量至少为 400；题图仅表示能量流经第二营养级的过程，并不能得出第三营养级的同化量，因此无法计算由第二营养级到第三营养级的能量传递效率；次级消费者摄入的能量并不等同于第三营养级同化的能量。4下表表示能量流经某种植食性动物的情况，下列说法正确的是()项目摄食量粪便量呼吸消耗量用于生长、发育和繁殖的能量能量(kJ)530330X110AX 表示的能量大小不能确定B该植食性动物同化的能量有 25%以热能的形式散失掉C表中四个量之间没有一定的数量关系D流向第三营养级生物的能量最多为 40 kJ解析：选 D 呼吸消耗量 X摄食量粪便量用于生长、发育和繁殖的能
24、量53033011090 kJ，A、C 错误；该植食性动物的呼吸消耗量与同化量的比值为 90200100%45%，故该植食性动物同化的能量有 45%以热能的形式散失掉，B 错误；流向第三营养级生物的能量最多为第二营养级生物的能量20%20020%40 kJ，D 正确。5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3.5612.8010.300.48226.50回答下列问题：(1)请画出该生态系统中的食物网。(2)甲和乙的种间关系是_；种群丁是该生态系统生物组分中的_。解析：(1)根据“营养级之间的能量传递效率为 10%20%”可知，戊中能量最多，处于第一营养级，乙和丙中能量相差不多，都处于第二营养级，甲处于第三营养级，丁处于第四营养级，因此可得出该生态系统中的食物网。(2)根据(1)中的食物网简图可以看出甲和乙之间的关系为捕食，戊是生产者，而甲、乙、丙和丁都为消费者。答案：(1)(2)捕食 消费者(其他合理答案也可)word部分：请做：课 下 提 能查缺失、补漏点点此进入该word板块
