第1課時生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動學(xué)習(xí)目標(biāo)知識概覽(教師用書獨(dú)具)1.概述能量流動的概念，描述能量在生態(tài)系統(tǒng)中的流動過程。(重點(diǎn))2.分析總結(jié)能量流動的特點(diǎn)。(重難點(diǎn))3.闡明研究能量流動的意義。自 主 預(yù) 習(xí)探 新 知1能量流動的概念和過程(1)概念：生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失的過程。(2)過程圖解(3)能量來源：太陽能。(4)總能量：生產(chǎn)者固定的太陽能總量。(5)渠道：食物鏈和食物網(wǎng)。2能量流動的特點(diǎn)及研究意義(1)能量流動的特點(diǎn)單向流動：指生態(tài)系統(tǒng)的能量只能從第一營養(yǎng)級流向第二營養(yǎng)級，再流向第三營養(yǎng)級能量流動不可逆轉(zhuǎn)，也不能循環(huán)。逐級遞減：指能量在沿食物鏈傳遞的過程中，每一個營養(yǎng)級的生物在代謝中都會消耗很多的能量，結(jié)果流向下一個營養(yǎng)級的能量逐級減少。傳遞效率 能量在相鄰兩個營養(yǎng)級之間的傳遞效率平均只有10%20%。 生態(tài)系統(tǒng)的能量流動規(guī)律可用“能量金字塔”表示。從能量金字塔可以看出，一個生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)級越多，在能量流動過程中散失的熱能就越多。 生態(tài)系統(tǒng)的能量流動一般不超過45個營養(yǎng)級。(2)研究意義：在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中推廣生態(tài)農(nóng)業(yè)，研究生態(tài)系統(tǒng)能量流動的規(guī)律，是為了使能量被多效利用，大大提高能量的利用率，還可以合理調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動關(guān)系，使能量流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠帧；A(chǔ)自測1判斷對錯(1)能量通過光合作用和化能合成作用輸入生態(tài)系統(tǒng)，通過呼吸作用輸出生態(tài)系統(tǒng)。()(2)流經(jīng)第二營養(yǎng)級的總能量指次級消費(fèi)者攝入到體內(nèi)的能量。()提示：第二營養(yǎng)級是指初級消費(fèi)者，因此流經(jīng)第二營養(yǎng)級的總能量是指被第二營養(yǎng)級所同化的能量，而不是被次級消費(fèi)者攝入到體內(nèi)的能量。(3)能量在生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈中是以熱能的形式流動的。()提示：是以有機(jī)物中化學(xué)能形式流動的。(4)研究能量流動，可調(diào)整能量流動關(guān)系，使生產(chǎn)者固定的能量全部流向人類。()提示：由于在各營養(yǎng)級中都會有生物的細(xì)胞呼吸存在，通過細(xì)胞呼吸，部分能量會以熱能的形式散失，因此研究能量流動，可調(diào)整能量流動關(guān)系，使生產(chǎn)者固定的能量盡可能多地流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠郑亲霾坏饺苛飨蛉祟?。?作 探 究攻 重 難能量流動的概念與過程思考交流能量流動是指能量的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失的過程。結(jié)合下圖完成以下探究。1某一營養(yǎng)級的生物是指生物個體還是指某個種群？提示：某一營養(yǎng)級的生物代表處于該營養(yǎng)級的所有生物，不代表生物個體也不是某個種群。2生物的現(xiàn)存量與同化量的含義一樣嗎？二者有什么關(guān)系？提示：不一樣。生物的現(xiàn)存量同化量呼吸量被分解者分解的遺體殘骸中所含能量。3初級消費(fèi)者流向分解者的能量包含初級消費(fèi)者糞便中的能量嗎？提示：不包含。初級消費(fèi)者糞便中的能量不屬于其同化量。4如何分析某個營養(yǎng)級的能量去向？輸入到某個營養(yǎng)級的能量的去向都相似嗎？提示：某個營養(yǎng)級的能量去路一般有：該營養(yǎng)級生物呼吸消耗。流入到下一個營養(yǎng)級的生物中。以動植物遺體、殘枝落葉等形式被分解者分解利用。其中，輸入頂級營養(yǎng)級的能量的去向只有2個，即：該營養(yǎng)級生物呼吸消耗；被分解者分解利用。歸納總結(jié) 1能量流動過程分析起點(diǎn)生產(chǎn)者源頭太陽能或氧化無機(jī)物產(chǎn)生的化學(xué)能能量輸入生理過程光合作用或化能合成作用總能量生產(chǎn)者固定的能量傳遞形式光能或氧化無機(jī)物產(chǎn)生的化學(xué)能有機(jī)物中的化學(xué)能能量的傳遞傳遞渠道食物鏈和食物網(wǎng)傳遞形式有機(jī)物中的化學(xué)能能量的散失生理過程生產(chǎn)者、消費(fèi)者和分解者的呼吸作用形式熱能2能量流動過程圖解(1)模式圖(以第二營養(yǎng)級為例)。(2)分析模式圖。動物同化的能量攝入量糞便中有機(jī)物的能量，即第二營養(yǎng)級糞便中的能量不屬于第二營養(yǎng)級同化的能量，而是屬于第一營養(yǎng)級同化的能量。每一營養(yǎng)級同化的能量分為兩部分，一部分在自身的呼吸作用中以熱能的形式散失了，另一部分則用于自身的生長、發(fā)育和繁殖等生命活動。用于自身生長、發(fā)育和繁殖等生命活動的能量主要包括未利用部分、流向分解者部分、流向下一營養(yǎng)級部分。未利用部分是指存在于某營養(yǎng)級活體中的能量，既未被自身呼吸消耗，也未傳給下一營養(yǎng)級、未被分解者利用。特別提醒：攝入量、同化量和糞便量的關(guān)系典例通關(guān)如圖為草原生態(tài)系統(tǒng)的能量流動圖解模型，A、B、C分別表示流入各營養(yǎng)級生物的能量，D、E、F分別表示各營養(yǎng)級生物用于生長、發(fā)育和繁殖的能量，G、H、I分別表示草、兔子、狼呼吸作用消耗的能量，J、K、L分別表示流入分解者的能量。下列說法中，正確的是()A圖中AD，BE，CFBK中能量包括兔子尸體及狼糞便中的能量C食物鏈中能量最少的是分解者所處的營養(yǎng)級D第一營養(yǎng)級與第二營養(yǎng)級間的能量傳遞效率是E/D【技巧點(diǎn)撥】(1)明確每個營養(yǎng)級的能量來源和去向；(2)明確能量傳遞效率的含義。B由圖可知，AGD；BEH；CFI，A錯誤；狼的糞便中的能量未被狼吸收，即不屬于C中的能量，故兔流入分解者的能量包括兔子尸體及狼糞便中的能量，B正確；分解者不屬于食物鏈中的營養(yǎng)級，C錯誤；第一營養(yǎng)級與第二營養(yǎng)級間的能量傳遞效率是B/A，D錯誤?；顚W(xué)活用1有關(guān)生態(tài)系統(tǒng)能量流動的敘述中，錯誤的是() 【導(dǎo)學(xué)號：85732174】A生態(tài)系統(tǒng)中所接收的全部太陽能是流經(jīng)這個生態(tài)系統(tǒng)的總能量B生態(tài)系統(tǒng)中的能量是沿著食物鏈和食物網(wǎng)流動的C能量流動的特點(diǎn)是單向的、不循環(huán)的D能量流動是逐級遞減的，傳遞效率大約是10%20%A流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量是生態(tài)系統(tǒng)中生產(chǎn)者所固定的全部太陽能，A錯誤；生態(tài)系統(tǒng)中能量流動的渠道是食物鏈和食物網(wǎng)，B正確；能量流動的特點(diǎn)是單向流動、逐級遞減，C正確；相鄰營養(yǎng)級之間能量傳遞效率大約是10%20%，D正確。2某草原生態(tài)系統(tǒng)一條食物鏈ABC中，各種群對能量的同化、利用、傳遞等的部分?jǐn)?shù)量關(guān)系如下表。已知該草原生態(tài)系統(tǒng)受到的太陽輻射為150 000百萬千焦，但其中149 875百萬千焦的能量未被生產(chǎn)者固定。下列有關(guān)計算錯誤的是(單位：百萬千焦)()種群同化量凈生產(chǎn)量(凈同化量)呼吸消耗傳遞給分解者傳遞給下一營養(yǎng)級未被利用的能量A62.531541.5B1450.522.5C21.4微量(不計)無A流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的總能量為125百萬千焦BA凈生產(chǎn)量為59.5百萬千焦CB呼吸消耗的能量為9百萬千焦D能量從B到C的傳遞效率為10.5%D生產(chǎn)者固定的能量150 000149 875125(百萬千焦)，A正確。凈生產(chǎn)量同化量呼吸量12565.559.5(百萬千焦)，B正確。B呼吸消耗的能量1459(百萬千焦)，C正確。能量從B到C的傳遞效率214100%14.3%，D錯誤。(1)種群C的凈同化量是多少？(2)能量從種群A到種群B的傳遞效率是多大？(1)提示：C的凈同化量21.40.6(百萬千焦)。(2)提示：A到B的傳遞效率14125 100%11.2%。能量流動的特點(diǎn)和意義思考交流1從能量流動角度分析，為什么豬肉的價格一般比蔬菜和糧食的價格更高一些？提示：蔬菜和糧食屬于生產(chǎn)者，是第一營養(yǎng)級，豬屬于初級消費(fèi)者，是第二營養(yǎng)級，而能量傳遞效率只有10%20%，所以要獲得相同質(zhì)量的豬肉，要消耗510倍的蔬菜和糧食。因此豬肉的價格一般比蔬菜和糧食高。2下圖為某城市生態(tài)系統(tǒng)能量金字塔，為什么呈倒置狀況也能維持生態(tài)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)？提示：因?yàn)槌鞘猩鷳B(tài)系統(tǒng)的能量基本是靠外部輸入，所以其自身初級營養(yǎng)級能量很低，而次級營養(yǎng)級因?yàn)槿丝诒姸嗟木壒誓芰亢芨撸瑥亩芰矿w現(xiàn)出倒金字塔。3有人說：“其中營養(yǎng)級之間能量的傳遞效率可由人類任意控制?！蹦阏J(rèn)為對嗎？提示：不對。通過人工設(shè)計可以把本應(yīng)該流向分解者的能量，重新被人類利用，從而提高了能量的利用效率，而沒有改變能量的傳遞效率。4人們在研究能量流動時，將秸稈作為牲畜飼料，糞便進(jìn)入沼氣池，生產(chǎn)燃料。此過程提高能量的傳遞效率了嗎？提示：沒有。以上過程提高了能量的利用率，即人類充分利用了流向分解者的能量，實(shí)現(xiàn)了對能量的多級利用，減少了環(huán)境污染。但沒有提高能量在不同營養(yǎng)級之間的傳遞效率。歸納總結(jié) 1能量流動特點(diǎn)及原因分析(1)單向流動的原因。食物鏈各營養(yǎng)級的順序是不可逆轉(zhuǎn)的，這是長期自然選擇的結(jié)果，如肉食性動物以植食性動物為食，而不能反過來。各營養(yǎng)級通過呼吸作用以熱能形式散失的能量是無法再被利用的，因此，能量也不能循環(huán)流動，必須由太陽能不斷予以補(bǔ)充。(2)逐級遞減的原因。各營養(yǎng)級的生物都會因呼吸作用而消耗掉相當(dāng)大的一部分能量。各營養(yǎng)級的生物中總有一部分能量未被下一個營養(yǎng)級利用。還有少部分能量隨著殘枝敗葉或遺體流入分解者。2生態(tài)金字塔的類型不同的生態(tài)金字塔能形象地說明營養(yǎng)級與能量、生物量、數(shù)量之間的關(guān)系，是定量研究生態(tài)系統(tǒng)的直觀體現(xiàn)。類型項目能量金字塔數(shù)量金字塔生物量金字塔形狀特點(diǎn)正金字塔形一般為正金字塔形，有時會出現(xiàn)倒金字塔形，如樹上昆蟲與樹的數(shù)量關(guān)系正金字塔形象征含義能量沿食物鏈流動過程中具有逐級遞減的特征生物個體數(shù)目在食物鏈中隨營養(yǎng)級升高而逐級遞減生物量(現(xiàn)存生物有機(jī)物的總質(zhì)量)沿食物鏈流動逐級遞減每一階含義食物鏈中每一營養(yǎng)級生物所含能量的多少每一營養(yǎng)級生物個體的數(shù)目每一營養(yǎng)級生物的總生物量特別提醒：能量在食物鏈上傳遞的特點(diǎn)是逐級遞減，但是在整個無機(jī)環(huán)境中，能量的總和不會變，它只不過是從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，即能量守恒。典例通關(guān)如圖為生態(tài)系統(tǒng)中能量流動圖解的部分示意圖，各代表一定的能量值，下列說法中不正確的是()A生物與生物之間的捕食關(guān)系不可逆轉(zhuǎn)，所以能量流動具有單向性B中包含了三級消費(fèi)者糞便中的能量C第二營養(yǎng)級流向第三營養(yǎng)級的能量傳遞效率為/100%D在人工飼養(yǎng)的高密度魚塘生態(tài)系統(tǒng)中，表示流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的總能量【技巧點(diǎn)撥】(1)明確能量流動兩個特點(diǎn)的含義；(2)明確自然生態(tài)系統(tǒng)與人工飼養(yǎng)魚塘能量來源的異同點(diǎn)。D食物鏈各營養(yǎng)級的順序是不可逆轉(zhuǎn)的，能量流動只能由第一營養(yǎng)級沿著食物鏈依次向下進(jìn)行，不能逆流；均表示相應(yīng)營養(yǎng)級的同化量，三級消費(fèi)者糞便中的能量來源于次級消費(fèi)者同化的能量，最終要被分解者分解，屬于中能量的一部分；在人工飼養(yǎng)的高密度魚塘生態(tài)系統(tǒng)中，流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量除了生產(chǎn)者固定的能量外，還有人工餌料中的化學(xué)能，D錯誤?；顚W(xué)活用下列四種現(xiàn)象中，不適宜用生態(tài)系統(tǒng)中能量流動規(guī)律進(jìn)行合理分析的是() 【導(dǎo)學(xué)號：85732175】A虎等大型肉食動物容易成為瀕危物種B藍(lán)藻易在富營養(yǎng)化水體中爆發(fā)C飼養(yǎng)牛、羊等動物，成本低、產(chǎn)量高D巨大的藍(lán)鯨以微小的浮游動物為食B虎等大型肉食動物位于食物頂端，易因能量不足成為瀕危物種；C、D選項為食物鏈短有利于獲得較多能量；B選項藍(lán)藻為自養(yǎng)型生物，與N、P等營養(yǎng)物質(zhì)不能構(gòu)成食物鏈。(1)如何利用食物鏈解釋“巨大的藍(lán)鯨以微小的浮游動物為食”符合能量流動的規(guī)律？(2)“虎等大型肉食動物容易成為瀕危物種”和“飼養(yǎng)牛、羊等動物，成本低、產(chǎn)量高”體現(xiàn)了能量流動的哪個特點(diǎn)？(1)提示：食物鏈越短，消耗的能量越少，藍(lán)鯨獲得的能量就越多。(2)提示：逐級遞減。(備選習(xí)題)如圖為生態(tài)系統(tǒng)中能量流動圖解部分示意圖(字母表示能量的多少)。下列選項中正確的是()A圖中bhcdefB生產(chǎn)者與初級消費(fèi)者之間的能量傳遞效率為b/a 100%C“草兔狼”這一關(guān)系中，狼糞便的能量屬于dD縮短食物鏈可以提高能量傳遞效率C圖中bhc，A錯誤；生產(chǎn)者與初級消費(fèi)者之間的能量傳遞效率為(bh)/a100%，B錯誤；“草兔狼”這一關(guān)系中，狼糞便中的能量不屬于狼的同化量，仍屬于其上一個營養(yǎng)級，即屬于d，C正確；縮短食物鏈可以減少能量的損耗，但不能提高能量傳遞效率，D錯誤。易錯警示：能量傳遞效率能量利用率(1)能量傳遞效率：能量在沿食物鏈流動的過程中，逐級減少，若以“營養(yǎng)級”為單位，能量在相鄰兩個營養(yǎng)級之間的傳遞效率為10%20%。(2)能量利用效率：流入最高營養(yǎng)級的能量占生產(chǎn)者所固定的能量的比值。在一個生態(tài)系統(tǒng)中，營養(yǎng)級越多，在能量流動過程中消耗的能量就越多，因此食物鏈越短，能量利用效率越高。當(dāng) 堂 達(dá) 標(biāo)固 雙 基1下列有關(guān)生態(tài)系統(tǒng)能量流動的敘述，錯誤的是()A通過物質(zhì)多級利用可大大提高能量的傳遞效率B處于穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)能量輸入與輸出相對穩(wěn)定C生態(tài)系統(tǒng)的能量大多以熱能的形式散失D太陽能只有通過生產(chǎn)者才能輸入生態(tài)系統(tǒng)A通過物質(zhì)多級利用可以提高能量的利用率，但不能提高傳遞效率，A錯誤；處于穩(wěn)態(tài)的生態(tài)系統(tǒng)能量輸入與輸出基本相等，保持動態(tài)平衡，B正確；生產(chǎn)者固定的太陽能通過生產(chǎn)者、消費(fèi)者和分解者的呼吸作用大多以熱能形式散失到環(huán)境中，C正確；太陽能可被綠色植物通過光合作用固定轉(zhuǎn)化成化學(xué)能，所以只有通過生產(chǎn)者才能輸入生態(tài)系統(tǒng)，D正確。2如圖為生態(tài)系統(tǒng)能量流動的部分圖解，代表一定的能量值。下列相關(guān)敘述中，正確的是() 【導(dǎo)學(xué)號：85732176】A生態(tài)系統(tǒng)的能量流動是循環(huán)進(jìn)行的B能量在沿食物鏈流動時逐級遞減C次級消費(fèi)者屬于第二營養(yǎng)級D圖中代表呼吸作用所消耗的能量B生態(tài)系統(tǒng)的能量流動是單向的、逐級遞減的，A錯誤；能量在沿食物鏈流動時一部分被自身呼吸消耗、一部分被分解者分解利用，所以是逐級遞減的，B正確；生產(chǎn)者為第一營養(yǎng)級，初級消費(fèi)者為第二營養(yǎng)級，次級消費(fèi)者為第三營養(yǎng)級，C錯誤；圖中代表流向分解者的能量，D錯誤。3下圖為某草原生態(tài)系統(tǒng)流經(jīng)第二營養(yǎng)級的能量示意圖，其中a表示該營養(yǎng)級食物的攝入量，f表示流向下一營養(yǎng)級的能量。以下分析正確的是()A圖中b表示用于生長、發(fā)育和繁殖的能量Bc表示生物體內(nèi)儲存的有機(jī)物Cd中能量均未被該營養(yǎng)級生物同化D為提高羊肉的產(chǎn)量，應(yīng)該提高圖中c/a的比值Db表示該營養(yǎng)級同化的能量；c表示用于生長、發(fā)育和繁殖的能量，儲存在生物體的有機(jī)物中，A、B錯誤；d表示分解者利用的能量，有一部分能量未被該營養(yǎng)級生物同化，C錯誤；圖中a表示該營養(yǎng)級攝入的能量，c表示用于生長、發(fā)育和繁殖的能量，所以c/a的值越高，羊肉的產(chǎn)量越高，D正確。4如圖表示某池塘生態(tài)系統(tǒng)中飼養(yǎng)草魚時的能量流動過程示意圖，ai表示能量值，下列有關(guān)該過程的敘述，正確的是() 【導(dǎo)學(xué)號：85732177】A人工投放飼料的類型不影響g/c的大小B該生態(tài)系統(tǒng)中，高營養(yǎng)級的能量可能比低營養(yǎng)級的多C第一、二營養(yǎng)級之間的能量傳遞效率為(gh)/aD草魚產(chǎn)生的糞便也包含能量，該能量屬于第一營養(yǎng)級B圖示為某池塘生態(tài)系統(tǒng)中飼養(yǎng)草魚時的能量流動過程示意圖，其中植物的同化量為a，草魚從植物處同化的能量為h，同時草魚還同化了部分飼料中的能量，即g。人工投放飼料的類型會影響g/c的大小，A錯誤；由于人工投放飼料，該生態(tài)系統(tǒng)中，高營養(yǎng)級的能量可能比低營養(yǎng)級的多，B正確；第一、二營養(yǎng)級之間的能量傳遞效率為h/a，C錯誤；草魚產(chǎn)生的糞便也包含能量，該能量不是草魚同化的能量，屬于第一營養(yǎng)級和飼料，D錯誤。5某生態(tài)學(xué)家分別對一片玉米田、一片荒地和一個湖泊在單位時間內(nèi)的光合作用效率進(jìn)行測定，測出的數(shù)據(jù)如表(單位：kJ)，請回答下列問題：玉米田荒地湖泊入射太陽能2 001.0497.0111 572.0輸入第一營養(yǎng)級的能量25.34.95111.3生產(chǎn)者的呼吸量8.40.9937.0(1)太陽能的利用率最高的生態(tài)系統(tǒng)是_，作出這一判斷的依據(jù)是_。(2)假如兩個陸地生態(tài)系統(tǒng)的綠色植物固定了等量的太陽能，則_(填“玉米田”或“荒地”)生態(tài)系統(tǒng)具有較多的能量傳遞到下一個營養(yǎng)級。(3)玉米田生態(tài)系統(tǒng)中，輸入第一營養(yǎng)級的能量，除一部分用于生產(chǎn)者的呼吸作用以熱能形式散失外，其余能量用于_。(4)玉米與玉米田中的雜草之間的關(guān)系是_，從生態(tài)系統(tǒng)的能量流動角度闡述除草的原理：_。解析(1)由表中數(shù)據(jù)分析可知，玉米田中輸入第一營養(yǎng)級的能量與入射太陽能的比值最高，所以太陽能利用率最高的生態(tài)系統(tǒng)是玉米田。(2)荒地生態(tài)系統(tǒng)中生產(chǎn)者呼吸消耗的有機(jī)物占制造有機(jī)物總量的比例較少，所以傳遞到下一營養(yǎng)級的能量較多。(3)輸入第一營養(yǎng)級的能量，除了一部分用于細(xì)胞呼吸以熱能形式散失掉，其他的用于自身生長、發(fā)育和繁殖等生命活動。(4)玉米和玉米田中的雜草都是生產(chǎn)者，具有競爭關(guān)系。除草能合理調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動關(guān)系，使能量持續(xù)高效地流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠帧４鸢?1)玉米田玉米田中輸入第一營養(yǎng)級的能量與入射太陽能的比值最高(2)荒地(3)自身生長、發(fā)育和繁殖等生命活動(4)競爭合理調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動關(guān)系，使能量持續(xù)高效地流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠趾诵恼Z句歸納1生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、傳遞(包括轉(zhuǎn)化)和散失的過程，稱為生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動。2能量流動的起點(diǎn)是生產(chǎn)者固定的太陽能，流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量是生產(chǎn)者固定的全部太陽能。3生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動具有單向流動和逐級遞減的特點(diǎn)。能量的傳遞效率大約是10%。4研究生態(tài)系統(tǒng)能量流動的規(guī)律，是為了提高生態(tài)系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)化效率，使能量更多流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠帧?