高中人教版 (2019)第2节 生态系统的能量流动学案设计

  第2节   生态系统的能量流动

学习目标：

1.分析生态系统中的物质 在生物群落与无机环境之间不断循环、能量在生物群落中单向流动并逐级递减的规律。

2.举例说 明利用物质循环和能量流动规律,人们能够更加科学、有效地利用生态系统中的资源。

3.解释生态金字塔表征了食物网各营养级之间在个体数量、生物量和能量方面的关系。

学习内容：

一、能量流动的概念和过程

1．能量流动的概念：指生态系统中能量的         、          、         和         的过程。

2.

3．能量流经第一营养级的过程

 (1)能量的输入：生产者通过               将太阳能转化为化学能，固定在有机物中。

 (2)能量的输出：

①在生产者的           中以热能形式散失。

②用于生产者的                          等生命活动，储存在植物体的有机物中。

a.一部分随着残枝败叶等被                 分解而释放出来；

b.另一部分则被初级消费者摄入体内，流入         营养级。

(3)能量在第一营养级内部流动图解:

4.能量流经第二营养级的过程

(1)能量的输入：通过摄食              获得

(2)能量的去向：

①呼吸作用以            的形式散失；

②以遗体残骸的形式被              分解利用；

③流向                 。

(3)能量流经第二营养级的过程图解

摄入量指植食性动物取食的总量，即食物总量；同化量是指动物经过消化和吸收后转化为自身的能量。

①消费者摄入能量(a)=                      +                    ,即动物粪便中的能量不属于该营养级同化的能量，应为                     固定或同化的能量。

②初级消费者同化能量(b)=                        +                                       。

③用于生长、发育和繁殖的能量(e)=                    +                    +                  。

④消费者同化能量为b=                           =                     。

3.生态系统能量流动的示意图

(1)据图分析，流入各营养级(最高营养级除外)的能量的去路：

①通过自身呼吸作用以          形式散失。

②流入                      。

③被              分解利用。

(2)初级消费者粪便中的能量属于               流向分解者的一部分。

(3)       或                      代表初级消费者的同化量。

(4)            或              代表初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量。

(5)生态系统中的能量流动和转化     (是不是)遵循能量守恒定律。

(6)流经生态系统的能量     (能不能)再回到这个生态系统中来。

4.如图所示的能量流动图解(W1为生产者固定的太阳能)

 (1)流经该生态系统的总能量可表示为          。

(2)生产者固定的总能量可表示为               或                  。

(3) A1、B 1、C1、D1可分别表示                               、                           、

                                、                                  。

(4)用于生产者生长、发育、繁殖的能量可表示为                 或                 。

(5)第一营养级的同化量可表示为                 或                 ，第二营养级的同化量可表示为                 或                 。

二、能量流动的特点

1. 特点

(1)            ：沿食物链由低营养级流向高营养级，不可            ，也不能             流动。

(2)                 ：能量在沿食物链流动的过程中逐级减少；营养级越多，在能量流动过程中消耗的能量就越多，生态系统中的能量流动一般不超过          个营养级。

2．能量不会百分之百地流入下一个营养级的原因：流入某一营养级的能量除了流入下一营养级的之外，还有：(1)                                  ；(2)                                                   ；(3)                                  。

3．能量传递效率的计算

(1)计算公式

能量传递效率＝                                  ×100%。

(2)一般生态系统中相邻两个营养级间的能量传递效率为                 。

4．生态系统维持正常功能的条件

任何生态系统都需要不断得到来自           的能量补充，以便维持生态系统的正常功能。如人工鱼塘需要投喂饲料，此时流入鱼塘生态系统的总能量为生产者固定的太阳能＋人工投入的有机物中的化学能。

三、生态金字塔

1．生态金字塔包括：                 、                 、                 。

2．能量金字塔

(1)概念：如果将单位时间内各营养级所得到的             数值转换为相应面积(或体积)的图形，并将图形按照营养级的次序排列，可形成一个金字塔图形，叫作能量金字塔。

(2)特点：通常呈            的金字塔形。

(1)图中A、B、C、D每层代表                   。

(2)最底层A代表        营养级，以此类推，由低到高。

(3)由于能量的逐级递减,能量金字塔往往是         的。

3．生物量金字塔

(1)概念：如果用同样的方法表示各个营养级       (每个营养级所容纳的有机物的总干重)之间的关系，就形成生物量金字塔。

(2)特点：大多也是                的金字塔形。

4．数量金字塔

(1)概念：如果表示各个营养级的生物            比值关系，就形成数量金字塔。

(2)特点：一般呈上窄下宽的金字塔形，但不同生态系统,金字塔的形状会有差异。也可呈上宽下窄

        的金字塔形，例如草原中草比鼠多，鼠比鼬多；但森林中却出现了一棵大树上存在许多昆虫的现象。

5.比较三种类型的生态金字塔

四、研究能量流动的实践意义

1．意义

(1)可以帮助人们将生物在时间、空间上进行合理配置，增大流入某个生态系统的              。例如农田生态系统中的间种套作、蔬菜大棚中的多层育苗、稻—萍—蛙等立体农业。

(2)可以帮助人们科学地规划和设计            ，使能量得到                。例如“桑基鱼塘”等生态农业实现了对能量的多级利用，从而大大提高了                    。

(3)还可以帮助人们合理地        生态系统中的能量流动关系，使能量                           。例如，合理确定草场载畜量、麦田除草、农田捉虫等。

2.能量传递效率与能量利用率的比较

(1)能量传递效率：能量在沿食物链流动的过程中，逐级递减，若以“营养级”为单位，能量在相邻两个营养级之间的传递效率为              。

(2)能量利用率：流入人类或食物链最高营养级的能量占生产者所固定的能量的比值。在一个生态系统中，营养级越多，在能量流动过程中消耗的能量就越多，因此食物链越短，一般能量利用率越         。

答案

一、1．输入、传递、转化和散失的过程。

2. 太阳光能   生产者   化学能

3． (1)光合作用 (2) ① 呼吸作用 ②生长、发育和繁殖  a.分解者 b. 第二

(3) 呼吸作用   植物遗体、残枝败叶被分解者分解

4.(1)生产者 (2)①  热能  ②分解者  ③下一营养级

(3) ①消费者同化能量(b)+粪便中能量(c)    上一个营养级 

②初呼吸消耗能量(d)+该营养级用于生长、发育和繁殖的能量(e)

③分解者分解利用的能量(f)+下一营养级同化能量(i) +未被利用能量(j)

④消b=d+e= d+(f+i+j)

3. (1)①热能   ②下一个营养级  ③分解者 (2)生产者 (3) ①或②＋③＋④ (4)①－③或②＋④

 (5)是  (6)不能

4. (1) W1  (2) W1或A1+ B 1+C1 +D1  (3)呼吸作用以热量散失的能量、现存在生物体内的能量、流向分解者的能量、流入下一营养级的能量(4) B1+C1 +D1或W1-A1(5) W1或A1+ B 1+C1 +D1   D1或A2+ B2+C2 +D2。

二、1.

(1)单向流动     逆转     循环  (2)  逐级递减  五 

2． (1)一部分通过该营养级的呼吸作用散失；(2)一部分作为排遗物、遗体或残枝败叶被分解者利用；(3)一部分未被利用。

3． (1)

(2) 10%～20%

4．系统外

三、1．能量金字塔  生物量金字塔  数量金字塔

2． (1)能量 (2)特点：上窄下宽

(1)各个营养级获得的能量  (2第一(3)正立

3． (1)生物量(2)上窄下宽

4．(1)个体的数目 (2)倒置

5. 递减   递减    递减

四、1．(1) 总能量  (2)人工生态系统  最有效的利用  能量的利用率

(3)调整   持续高效地流向对人类最有益的部分

2.(1) (2)高