PAGE8-第1課時生態系統中的能量流淌學習目標核心素養1．分析生態系統中的能量在生物群落中單向流淌并逐級遞減的規律。2.說明生態金字塔表示的食物網各養分級之間在個體數量、生物量和能量方面的關系。3.闡明某些有害物質會通過食物鏈不斷地富集的現象。1．運用示意圖等方式表示和說明生態系統中能量流淌的過程和特征，并對相關的生態學實踐做出合理的分析和推斷。(生命觀念、科學思維、社會責任)2.能依據科學探究的要求，調查或探討一個校內、公園、農田、森林、濕地或池塘生態系統中的能量流淌。1．能量流淌的概念和過程(1)概念：生態系統中能量的輸入、傳遞、轉化和散失的過程。(2)過程圖解(3)能量來源：太陽能。(4)總能量：生產者固定的太陽能總量。(5)渠道：食物鏈和食物網。2．能量流淌的特點及探討意義(1)能量流淌的特點①單向流淌：指生態系統的能量只能從第一養分級流向其次養分級，再流向第三養分級……能量流淌不行逆轉，也不能循環。②逐級遞減：指能量在沿食物鏈傳遞的過程中，每一個養分級的生物在代謝中都會消耗許多的能量，結果流向下一個養分級的能量逐級削減。③傳遞效率a.能量在相鄰兩個養分級之間的傳遞效率平均只有10%～20%。b.生態系統的能量流淌規律可用“能量金字塔”表示。從能量金字塔可以看出，一個生態系統的養分級越多，在能量流淌過程中散失的熱能就越多。c.生態系統的能量流淌一般不超過4～5個養分級。(2)探討意義：在農業生產中推廣生態農業，探討生態系統能量流淌的規律，是為了使能量被多級利用，大大提高能量的利用率，還可以合理調整生態系統中的能量流淌關系，使能量流向對人類最有益的部分。(1)能量通過光合作用和化能合成作用輸入生態系統，通過呼吸作用輸誕生態系統。(√)(2)流經其次養分級的總能量指次級消費者攝入體內的能量。(×)提示：其次養分級是指初級消費者，因此流經其次養分級的總能量是指被其次養分級所同化的能量，而不是被次級消費者攝入體內的能量。(3)能量在生態系統的食物鏈中是以熱能的形式流淌的。(×)提示：是以有機物中化學能的形式流淌的。(4)探討能量流淌，可調整能量流淌關系，使生產者固定的能量全部流向人類。(×)提示：由于在各養分級中都會有生物的細胞呼吸存在，通過細胞呼吸，部分能量會以熱能的形式散失，因此探討能量流淌，可調整能量流淌關系，使生產者固定的能量盡可能多地流向對人類最有益的部分，但是做不到全部流向人類。能量流淌的過程1．能量流淌過程分析eq\x(輸入)—eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(源頭：太陽能,流經生態系統的總能量：生產者固定的太陽,能總量))?eq\x(傳遞)—eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(途徑：食物鏈和食物網,形式：有機物中的化學能))?eq\x(轉化)—太陽能→有機物中的化學能→熱能?eq\x(散失)—eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(形式：最終以熱能形式散失,過程：呼吸作用))2．每一養分級的能量來源與去路分析(1)理解流入每一養分級的能量去向可從以下兩個角度分析。①定量不定時分析流入某一養分級的肯定量的能量在足夠長的時間內的去路可有三條：a.自身呼吸消耗；b.流入下一養分級；c.被分解者分解利用。但這肯定量的能量不管如何傳遞，最終都以熱能的形式從生物群落中散失。生產者只有源源不斷地固定太陽能，才能保證生態系統能量流淌的正常進行。②定量定時分析流入某一養分級的肯定量的能量在肯定時間內的去路可有四條：a.自身呼吸散熱消耗，即以熱能的形式散失；b.流入下一養分級；c.被分解者分解利用；d.未被自身呼吸消耗，也未被后一養分級和分解者利用，即“未利用”。假如是以年為單位探討，未利用部分的能量將保留到下一年(如下圖)。(2)各種能量之間的關系①消費者攝入量＝消費者同化量＋糞便中的能量，即動物糞便中的能量不屬于該養分級同化量，應為上一養分級同化量。②消費者同化量＝呼吸消耗量＋用于生長、發育和繁殖的能量。③用于生長、發育、繁殖的能量＝分解者分解利用量＋下一養分級同化量＋未被利用量。④由②③可知，消費者的同化量＝呼吸消耗量＋分解者分解利用量＋下一養分級同化量＋未被利用量。[留意說明]動物同化的能量＝攝入量－糞便有機物中的能量，即攝入的食物只有部分被同化。例如，蜣螂利用大象的糞便獲得能量，就不能說蜣螂獲得大象的能量。1．關于草原生態系統能量流淌的敘述，錯誤的是()A．能量流淌包括能量的輸入、傳遞、轉化和散失的過程B．分解者所需的能量可來自各養分級生物所儲存的能量C．生態系統維持正常功能須要不斷得到來自系統外的能量D．生產者固定的能量除用于自身呼吸外，其余均流入下一養分級D[本題主要考查生態系統的能量流淌等相關學問。能量流淌包括能量的輸入、傳遞、轉化和散失過程，A項正確；分解者的作用就是將有機物分解成無機物，并從中獲得生命活動所需的能量，B項正確；生態系統維持正常功能須要不斷地輸入光能，C項正確；生產者固定的能量除用于自身呼吸外，部分流向分解者，部分流向下一養分級，D項錯誤。]2．如圖是能量流淌的圖解，下列理解錯誤的是()A．圖中A、B、C、D方框的大小可表示該養分級生物同化的能量的多少B．該圖中的食物鏈為A→B→C→DC．該圖中的A固定的能量表示流經該生態系統的總能量D．圖中A固定的能量是B、C、D同化的能量之和D[圖中A、B、C、D方框的大小可表示該養分級生物同化的能量的多少，A正確；圖中A為生產者，B、C、D為消費者，食物鏈為A→B→C→D，B正確；生產者固定的太陽能是流經該生態系統的總能量，C正確；每個養分級(最高養分級除外)的能量的去向包括流入下一養分級、流向分解者和自身呼吸作用消耗，故A固定的能量要大于B、C、D同化的能量之和，D錯誤。]能量流淌的特點及意義[問題探究]桑基魚塘是為了充分利用土地而創建的一種挖深魚塘、墊高基田、塘基植桑、塘內養魚的高效人工生態系統，將養蠶產生的廢物作為魚糧，魚的排泄物沉于塘底成為養分豐富的腐殖質塘泥，可以作為桑樹及其他作物的肥料。從能量流淌角度分析，桑基魚塘對能量的利用有何優點？提示：實現能量的多級利用，提高了能量的利用率。[講解歸納]1．能量流淌特點及緣由分析(1)單向流淌的緣由①食物鏈各養分級的依次是不行逆轉的，這是長期自然選擇的結果，如肉食性動物以植食性動物為食，而不能反過來。②各養分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，能量也不能循環流淌，必需由太陽能不斷地予以補充。(2)逐級遞減的緣由①各養分級的生物都會因呼吸作用而消耗掉相當大的一部分能量。②各養分級的生物中總有一部分能量未被下一個養分級利用。③還有少部分能量隨著殘枝敗葉或遺體流入分解者。特殊提示：能量傳遞效率≠能量利用率1能量傳遞效率：能量在沿食物鏈流淌的過程中，逐級削減，若以“養分級”為單位，能量在相鄰兩個養分級之間的傳遞效率為10%～20%。2能量利用效率：流入最高養分級的能量占生產者所固定的能量的比值。在一個生態系統中，養分級越多，在能量流淌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。2．生態金字塔的類型不同的生態金字塔能形象地說明養分級與能量、生物量、數量之間的關系，是定量探討生態系統的直觀體現。類型項目能量金字塔數量金字塔生物量金字塔形態特點正金字塔形一般為正金字塔形，有時會出現倒金字塔形，如樹上昆蟲與樹的數量關系正金字塔形象征含義能量沿食物鏈流淌過程中具有逐級遞減的特征生物個體數目在食物鏈中隨養分級上升而逐級遞減生物量(現存生物有機物的總質量)沿食物鏈流淌逐級遞減每一階的含義食物鏈中每一養分級生物所含能量的多少每一養分級生物個體的數目每一養分級生物的總生物量特殊提示：能量在食物鏈上傳遞的特點是逐級遞減，但是在整個無機環境中，能量的總和不會變，它只不過是從一種形式轉化為另一種形式，即能量守恒。1．如圖為生態系統中能量流淌圖解部分示意圖(字母表示能量的多少)。下列敘述正確的是()A．圖中b＝h＋c＋d＋e＋fB．生產者與初級消費者之間的能量傳遞效率為b/a×100%C．“草→兔→狼”這一關系中，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b＝h＋c，A錯誤；生產者與初級消費者之間的能量傳遞效率為(b－h)/a×100%，B錯誤；“草→兔→狼”這一關系中，狼糞便中的能量不屬于狼的同化量，仍屬于其上一個養分級，即屬于d，C正確；縮短食物鏈可以削減能量的損耗，但不能提高能量傳遞效率，D錯誤。]2．依據生態系統的結構和功能分析，下列敘述錯誤的是()A．“桑基魚塘”生態系統與一般水稻生態系統相比實現了能量多級利用B．人工魚塘生態系統中消費者同化的能量往往大于生產者所固定的太陽能C．水產養殖業中，為使生產者所固定的能量更多地流向人類，應以食物鏈長的魚類為養殖對象D．養分級越高的生物種群體內積累的有毒物質越多，所獲得的能量越少C[A項中，“桑基魚塘”生態系統實現了能量的多級利用。B項中，人工魚塘生態系統中由于投放餌料，消費者同化的能量往往大于生產者所固定的太陽能。C項中，水產養殖業中，應以食物鏈短的魚類為養殖對象。D項中，依據生物富集作用和能量逐級遞減規律，養分級越高的生物種群體內積累的有毒物質越多，所獲得的能量越少。]1．下列有關生態系統能量流淌的敘述中，錯誤的是()A．生態系統中所接收的全部太陽能是流經這個生態系統的總能量B．生態系統中的能量是沿著食物鏈和食物網流淌的C．能量流淌的特點是單向的、不循環的D．能量流淌是逐級遞減的，傳遞效率是10%～20%A[流經生態系統的總能量是生態系統中生產者所固定的全部太陽能，A錯誤；生態系統中能量流淌的渠道是食物鏈和食物網，B正確；能量流淌的特點是單向流淌、逐級遞減，C正確；相鄰養分級之間能量傳遞效率是10%～20%，D正確。]2．如圖為草原生態系統的能量流淌圖解模型，A、B、C分別表示流入各養分級生物的能量，D、E、F分別表示各養分級生物用于生長、發育和繁殖的能量，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。下列敘述正確的是()A．圖中A＝D，B＝E，C＝FB．K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養分級D．第一養分級與其次養分級間的能量傳遞效率是E/DB[由圖可知，A＝G＋D，B＝E＋H，C＝F＋I，A錯誤；狼的糞便中的能量未被狼汲取，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養分級，C錯誤；第一養分級與其次養分級間的能量傳遞效率是B/A，D錯誤。]3．下圖為某草原生態系統流經其次養分級的能量示意圖，其中a表示該養分級食物的攝入量，f表示流向下一養分級的能量。以下分析正確的是()A．圖中b表示用于生長、發育和繁殖的能量B．c表示生物體內儲存的有機物C．d中能量均未被該養分級生物同化D．為提高羊肉的產量，應當提高圖中c/a的比值D[b表示該養分級同化的能量；c表示用于生長、發育和繁殖的能量，儲存在生物體的有機物中，A、B錯誤；d表示分解者利用的能量，有一部分能量未被該養分級生物同化，C錯誤；圖中a表示該養分級攝入的能量，c表示用于生長、發育和繁殖的能量，所以c/a的值越高，羊肉的產量越高，D正確。]4．探討生態系統能量流淌的主要目的是()A．熟識生態系統的養分結構B．探討能量流淌的方向C．探討能量流淌的效率D．使能量盡可能多地流向對人類最有益的部分D[能量是生態系統的動力，是一切生命活動的基礎，在生態系統中能量起先于太陽輻射能的固定，結束于生物體的完全分解，能量流淌的過程稱為能流，在生態系統中主要是綠色植物進行光合作用，固定太陽能，所以，人們探討生態系統中能量流淌的主要目的是設法使能量更多地持續、高效地流向對人類最有益的部分。]5．如圖所示為某生態系統內能量的流淌狀況，其中A、B、C為相應養分級同化的總能量。回答下列問題：(1)生態系統的結構為__________________________________。(2)該生態系統內，其次養分級與第三養分級之間的能量傳遞效率為______________，該值一般狀況下不應大于________。(3)次級消費者糞便中的能量屬于________(填圖中相應字母)，經________(填圖中序號)途徑流向分解者。(4)該生態系統中，某初級消費者的種群密度下降對次級消費者的影響特別顯著，可見該生態系統的反抗力穩定性________(填“較弱”或“較強”)。(5)從圖中信息可知，生態系統中能量流淌的特點是____________________________________________________。[解析](1)生態系統的結構為生態系統的組成成分和養分結構(食物鏈、食物網)。(2)該生態系統內，A是生產者，B是初級消費者，C是次級消費者。其次養分級與第三養分級之間的能量傳遞效率＝次級消費者(第