人教版(新教材)高中生物選擇性必修2PAGEPAGE1第2節生態系統的能量流動第1課時能量流動的過程及特點〖學習目標〗通過分析能量在各營養級間的流動情況和賽達伯格湖的能量流動，概述生態系統的能量流動的過程和特征?！妓仞B要求〗1.生命觀念：物質與能量觀——一切生命活動都離不開能量，能量攝入并在生態系統中流動，這個過程伴隨著物質的變化，保證了生命活動的進行。2.科學思維：模型建構——在明確研究能量流動基本思路的基礎上建立能量流動的概念模型。1．能量流動的概念：指生態系統中能量的輸入、傳遞、轉化和散失的過程。2．能量流動的過程(1)第一營養級能量的輸入和輸出①輸入：生產者通過光合作用將太陽能轉化為化學能，固定在有機物中。②輸出a．在生產者的呼吸作用中以熱能形式散失。b.(2)能量流經第二營養級的示意圖(3)生態系統能量流動的示意圖據圖分析，流入各營養級(最高營養級除外)的能量的去路：①通過自身呼吸作用以熱能形式散失。②流入下一個營養級。③被分解者分解利用。3．能量流動的特點4．能量傳遞效率的計算(1)計算公式能量傳遞效率＝eq\f(下一個營養級同化量,上一個營養級同化量)×100%。(2)一般生態系統中相鄰兩個營養級間的能量傳遞效率為10%～20%。5．生態系統維持正常功能的條件任何生態系統都需要不斷得到來自系統外的能量補充，以便維持生態系統的正常功能。判斷正誤(1)流經生態系統的總能量是照射在生產者上的太陽能()(2)生產者和各級消費者的能量均可流入下一個營養級()(3)散失的熱能不可以被生產者固定再次進入生態系統()(4)當狼吃掉一只兔子時，就獲得了兔子的全部能量()〖答案〗(1)×(2)×(3)√(4)×探討點1研究能量流動的基本思路1．研究能量流經一個種群的情況，可以列舉該種群中每一個個體的情況：如果以個體為單位研究能量流動，有什么問題？〖提示〗以個體為研究對象，有很大的局限性和偶然性，如個體會死亡，數據可能不準確，不同個體之間的差異過大。2．如果將種群看作一個整體去研究能量流動，則可概括為下圖形式，又會遇到什么問題？〖提示〗種群存在于復雜的食物網內，可能因食物網的復雜性而影響結果的準確性。3．如果以一個營養級的所有種群作為一個整體來研究，下圖表示能量流動的情況，這種方式有什么優點？〖提示〗能很好地避免以個體和種群為研究對象帶來的不足，提高結果的準確性。探討點2能量流動的過程1．地球上幾乎所有生態系統的能量都來自哪里？這些能量是如何輸入生態系統的？〖提示〗來自太陽。生產者通過光合作用將光能轉化為化學能，固定在有機物中。2．繪圖表示第一營養級的能量來源是什么，去路有哪些？第一營養級的能量怎樣傳遞到第二營養級？〖提示〗如圖所示儲存在植物體中的能量，有一部分被初級消費者攝入體內，能量就流入了第二營養級。3．下圖為能量流經第二營養級的示意圖，其中攝入量指植食性動物取食的總量，即食物總量；同化量是指動物經過消化和吸收后轉化為自身的能量。請據圖寫出二者之間的關系。〖提示〗同化量＝攝入量－糞便量。4．分析、比較分別流入第一、第二營養級的能量的去路，歸納二者的共同點?！继崾尽捷斎脒@兩個營養級的能量，一部分在呼吸作用中以熱能的形式散失，另一部分用于其自身的生長、發育和繁殖等生命活動，儲存在自身的有機物中。這些有機物中的能量一部分流向分解者，另一部分則被下一營養級攝入體內。5．在生態系統中，能量流動大致可以概括為下圖：請思考：(1)初級消費者糞便中的能量是哪個箭頭？〖提示〗由生產者流向分解者的箭頭。(2)哪些或哪個箭頭代表初級消費者的同化量？〖提示〗①或②＋③＋④。(3)哪些箭頭代表初級消費者用于生長、發育和繁殖的能量？〖提示〗①－③或②＋④。(4)生態系統中的能量流動和轉化是否遵循能量守恒定律？〖提示〗遵循能量守恒定律。能量在生態系統中流動、轉化后，一部分儲存在生態系統(生物體的有機物)中，另一部分在呼吸作用中以熱能的形式散失，兩者之和與流入生態系統的能量相等。(5)流經生態系統的能量能否再回到這個生態系統中來？為什么？〖提示〗不能，能量流動是單向的。探討點3定量研究能量流動的特點1．設計表格，整理賽達伯格湖能量流動圖解中的數據，計算“流出”該營養級的能量占“流入”該營養級能量的百分比。營養級流入能量流出能量出入比生產者464.662.813.5%植食性動物62.812.620.1%肉食性動物12.6－－2.流入某一營養級的能量，為什么不會百分之百地流入下一個營養級？〖提示〗流入某一營養級的能量除了流入下一營養級的之外，還有：(1)一部分通過該營養級的呼吸作用散失；(2)一部分作為排遺物、遺體或殘枝敗葉被分解者利用；(3)一部分未被利用。3．通過以上分析，請總結生態系統中能量流動的特點?！继崾尽缴鷳B系統中能量流動是單向的；能量在流動過程中逐級遞減。4．能量在流動過程中逐級遞減，與能量守恒定律矛盾嗎？為什么？〖提示〗不矛盾。能量在流動過程中逐級遞減，指的是流入各個營養級的能量。能量守恒定律可以用于衡量流入某個生態系統的總能量，總能量＝儲存在生態系統(生物體的有機物)中的能量＋被各個營養級的生物利用、散發至非生物環境中的能量。因此，雖然能量在流動過程中逐級遞減，但總能量依然遵循能量守恒定律。5．任何生態系統都需要不斷得到能量補充，以便維持生態系統的正常功能，如人工魚塘需要投喂飼料，此時流入魚塘生態系統的總能量如何表示？〖提示〗生產者固定的太陽能＋人工投入的有機物中的化學能。核心歸納1．能量流動概念的理解2．流入某一營養級的能量的來源和去路(1)能量來源eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(①生產者的能量主要來自太陽能,②消費者的能量來自上一營養級同化的能量))(2)能量去向：流入某一營養級的能量去向可從以下兩個角度分析：①各營養級同化量的去向(能量的最終去向)：②短時間內，某營養級的生物不會被全部捕食或死亡，因此同化量的去向(某段時間內的能量去向)還應該包括未被利用的能量。即：未被利用是指：在統計能量流動的時間段內，某一營養級生物的同化量中未被呼吸作用消耗，也未被下一營養級捕食或分解者利用的能量，有時還包括以化石燃料形式儲存于地下未被人類開采的能量，還包括多年生植物上一年自身生長發育的凈積累量。如草原中一批羊，羊吃草可以長大，在統計期間，有被狼捕食的，有死亡的，還有未死亡的(未利用)。3．能量流動的特點(1)生態系統中能量流動是單向的，其原因是捕食關系是經過長期進化形成的，不可逆轉，每一營養級呼吸作用散失的能量不能再被生物群落利用，因此無法循環。(2)能量在流動過程中逐級遞減，輸入某一營養級的能量只有10%～20%能流入下一營養級，即能量傳遞效率為10%～20%，營養級越多，能量流動過程中損耗越多，因此食物鏈中的營養級一般不超過5個。1．(2021·山東煙臺檢測)某同學繪制了下圖所示的能量流動圖解，下列敘述正確的是()A．生產者固定的總能量可表示為A1＋B1＋C1＋A2＋B2＋C2＋D2B．初級消費者用于生長、發育和繁殖的能量為B2＋D2C．初級消費者攝入的能量為A2＋B2＋C2D．W1＝D1＋D2〖答案〗A〖解析〗生產者固定的總能量(W1)是流經該生態系統的總能量，W1＝A1＋B1＋C1＋D1，又因為D1＝A2＋B2＋C2＋D2，所以W1＝A1＋B1＋C1＋A2＋B2＋C2＋D2，A項正確；初級消費者用于生長、發育和繁殖的能量為B2＋D2＋C2，B項錯誤；初級消費者攝入的能量應大于其同化量，即大于A2＋B2＋C2＋D2，C項錯誤；按最大能量傳遞效率20%計算，圖中的D1＝W1×20%，D2＝D1×20%＝W1×4%，所以D1＋D2＝W1×24%，故W1>D1＋D2，D項錯誤。2．下圖為生態系統中能量流動圖解