2024-2025學(xué)年高中生物第3章生態(tài)系統(tǒng)及其穩(wěn)定性第2節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)教案新人教版選擇性必修第二冊(cè)

PAGE10-第2節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的能量流淌課標(biāo)內(nèi)容要求核心素養(yǎng)對(duì)接1.分析生態(tài)系統(tǒng)中的能量流淌呈現(xiàn)出能量單向流淌和逐級(jí)遞減的規(guī)律。2．舉例說(shuō)明利用能量流淌規(guī)律人們能夠更加科學(xué)地規(guī)劃和有效地利用生態(tài)系統(tǒng)中資源的途徑。3．說(shuō)明生態(tài)金字塔表征了食物網(wǎng)各養(yǎng)分級(jí)之間在個(gè)體數(shù)量、生物量和能量方面的關(guān)系。生命觀念—通過(guò)分析生態(tài)系統(tǒng)的能量流淌的過(guò)程，建立生命系統(tǒng)的物質(zhì)和能量觀?？茖W(xué)思維—分析能量流淌過(guò)程，歸納總結(jié)能量流淌特點(diǎn)，形成科學(xué)思維習(xí)慣。社會(huì)責(zé)任—通過(guò)總結(jié)探討能量流淌的實(shí)踐意義，形成學(xué)以致用，關(guān)注生產(chǎn)生活的看法。一、能量流淌的過(guò)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(guò)程。2．能量流經(jīng)第一養(yǎng)分級(jí)的過(guò)程(1)輸入：生產(chǎn)者通過(guò)光合作用把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，固定在有機(jī)物中。(2)能量去向①在生產(chǎn)者的呼吸作用中以熱能形式散失。②隨著殘枝敗葉等被分解者分解而釋放出來(lái)。③被初級(jí)消費(fèi)者攝入體內(nèi)，流入其次養(yǎng)分級(jí)。3．能量流經(jīng)其次養(yǎng)分級(jí)的過(guò)程(1)輸入：通過(guò)攝食生產(chǎn)者獲得。(2)去向①通過(guò)呼吸作用以熱能形式散失。②隨尸體、排泄物流向分解者。③被次級(jí)消費(fèi)者捕食，流入下一養(yǎng)分級(jí)。4．能量流淌過(guò)程圖解(1)補(bǔ)充圖中標(biāo)號(hào)代表的內(nèi)容甲：生產(chǎn)者；乙：初級(jí)消費(fèi)者；丙：次級(jí)消費(fèi)者；丁：呼吸作用；戊：分解者。(2)據(jù)圖總結(jié)流入每一養(yǎng)分級(jí)的能量最終去向：①通過(guò)自身呼吸作用以熱能形式散失。②被下一養(yǎng)分級(jí)同化。③被分解者分解利用。二、能量流淌的特點(diǎn)1．特點(diǎn)(1)單向流淌：沿食物鏈由低養(yǎng)分級(jí)流向高養(yǎng)分級(jí)，不行逆轉(zhuǎn)，也不能循環(huán)流淌。(2)逐級(jí)遞減：①能量在沿食物鏈流淌的過(guò)程中逐級(jí)削減。②養(yǎng)分級(jí)越多，在能量流淌過(guò)程中消耗的能量就越多，生態(tài)系統(tǒng)中的能量流淌一般不超過(guò)5個(gè)養(yǎng)分級(jí)。2．能量傳遞效率(1)能量在相鄰兩個(gè)養(yǎng)分級(jí)間的傳遞效率一般只有10%～20%，也就是說(shuō)，在輸入某一養(yǎng)分級(jí)的能量中，只有10%～20%能夠流到下一養(yǎng)分級(jí)。(2)計(jì)算公式相鄰兩個(gè)養(yǎng)分級(jí)間的能量傳遞效率＝eq\f(下一養(yǎng)分級(jí)同化量,上一養(yǎng)分級(jí)同化量)×100%三、生態(tài)金字塔1．能量金字塔將單位時(shí)間內(nèi)各養(yǎng)分級(jí)所得到的能量數(shù)值轉(zhuǎn)換為相應(yīng)面積(或體積)的圖形，并將圖形依據(jù)養(yǎng)分級(jí)的次序排列，可形成一個(gè)金字塔圖形。2．生物量金字塔用能量金字塔的方法表示各個(gè)養(yǎng)分級(jí)生物量(每個(gè)養(yǎng)分級(jí)所容納的有機(jī)物的總干重)之間的關(guān)系。3．?dāng)?shù)量金字塔用能量金字塔的方法表示各個(gè)養(yǎng)分級(jí)的生物個(gè)體的數(shù)目比值的關(guān)系。4．生態(tài)金字塔能量金字塔、生物量金字塔和數(shù)量金字塔統(tǒng)稱(chēng)為生態(tài)金字塔。四、探討能量流淌的實(shí)踐意義1．探討生態(tài)系統(tǒng)的能量流淌，可以幫助人們將生物在時(shí)間、空間上進(jìn)行合理配置，增大流入某個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的總能量。2．幫助人們科學(xué)規(guī)劃、設(shè)計(jì)人工生態(tài)系統(tǒng)，使能量得到最有效的利用。3．幫助人們合理地調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)中的能量流淌關(guān)系，使能量持續(xù)高效地流向?qū)θ祟?lèi)最有益的部分。推斷對(duì)錯(cuò)(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)1．能量通過(guò)光合作用和化能合成作用輸入生態(tài)系統(tǒng)，通過(guò)呼吸作用輸誕生態(tài)系統(tǒng)。 ()2．能量在生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈中是以熱能的形式流淌的。 ()3．生態(tài)系統(tǒng)維持正常功能須要不斷得到來(lái)自系統(tǒng)外的能量。 ()4．生態(tài)系統(tǒng)中能量的初始來(lái)源只有太陽(yáng)能。 ()5．農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中，沼渣、沼液作為肥料還田，使能量能夠循環(huán)利用。 ()提示：1.√2．×能量在生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈中是以化學(xué)能的形式流淌的。3．√4．×生態(tài)系統(tǒng)的能量來(lái)源主要為太陽(yáng)能，也可源自某些無(wú)機(jī)物氧化分說(shuō)明放的能量，如硝化細(xì)菌、硫鐵細(xì)菌等化能自養(yǎng)型生物。5．×沼液和沼渣可以為農(nóng)作物供應(yīng)肥料，沼氣池發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣又能成為人類(lèi)的能源物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)了能量的多級(jí)利用，而能量不能循環(huán)利用。能量流淌過(guò)程1．能量流淌概念的理解2．流入某一養(yǎng)分級(jí)的能量的來(lái)源和去路(1)能量來(lái)源eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a.生產(chǎn)者的能量主要來(lái)自太陽(yáng)能,b.消費(fèi)者的能量來(lái)自上一養(yǎng)分級(jí),同化的能量))(2)能量去向：流入某一養(yǎng)分級(jí)(最高養(yǎng)分級(jí)除外)的能量去向可從以下兩個(gè)角度分析：①不定時(shí)(能量的最終去路)eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a.自身呼吸消耗,b.流入下一養(yǎng)分級(jí),c.被分解者分解利用))②定時(shí)(某段時(shí)間內(nèi)的能量去路)eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a.自身呼吸消耗,b.流入下一養(yǎng)分級(jí),c.被分解者分解利用,d.未被利用))合作探究：1.呼倫貝爾草原上的鷹捕食兔子，存在一條食物鏈：草→兔→鷹。草原上生產(chǎn)者主要是草，草原上幾乎全部動(dòng)物都是干脆或間接由草養(yǎng)活，那么草的能量來(lái)自哪里？它的能量又是什么途徑傳遞給其他動(dòng)物的？提示：草的能量來(lái)自太陽(yáng)光能。傳遞途徑為食物鏈或食物網(wǎng)。2．如圖表示能量流經(jīng)其次養(yǎng)分級(jí)示意圖，請(qǐng)據(jù)圖思索下列問(wèn)題：(1)攝入量(a)和糞便量(c)、初級(jí)消費(fèi)者的同化量(b)之間具有怎樣的等量關(guān)系？(2)初級(jí)消費(fèi)者的糞便中的能量屬于哪個(gè)養(yǎng)分級(jí)的能量？第三養(yǎng)分級(jí)的糞便中的能量呢？(3)初級(jí)消費(fèi)者同化的能量又有幾個(gè)流向？提示：(1)攝入量(a)＝糞便量(c)＋同化量(b)。(2)初級(jí)消費(fèi)者的糞便中的能量屬于第一養(yǎng)分級(jí)的能量，第三養(yǎng)分級(jí)的糞便中的能量屬于其次養(yǎng)分級(jí)的能量。(3)三個(gè)：自身呼吸散失、被分解者利用和流向下一養(yǎng)分級(jí)。1．如圖為某魚(yú)塘中能量流淌圖解部分示意圖，①②③④⑤各代表肯定的能量值，下列各項(xiàng)中正確的是()A．在人工飼養(yǎng)的高密度魚(yú)塘中⑤肯定大于①B．圖中④包含了次級(jí)消費(fèi)者糞便中的能量C．在食物鏈中各個(gè)養(yǎng)分級(jí)能量輸入的方式和形式是完全相同的D．第三養(yǎng)分級(jí)到第四養(yǎng)分級(jí)的能量傳遞效率為(③/②)×100%D[在人工魚(yú)塘中，人們可通過(guò)投放飼料等措施來(lái)飼養(yǎng)更多的魚(yú)類(lèi)，所以⑤可能比①小，故A錯(cuò)誤；糞便中的能量屬于上個(gè)養(yǎng)分級(jí)，所以④應(yīng)包含初級(jí)消費(fèi)者糞便中的能量，故B錯(cuò)誤；在食物鏈中各個(gè)養(yǎng)分級(jí)能量輸入的方式和形式不完全相同，故C錯(cuò)誤；能量傳遞效率＝一個(gè)養(yǎng)分級(jí)的同化量/上一個(gè)養(yǎng)分級(jí)的同化量，所以第三養(yǎng)分級(jí)到第四養(yǎng)分級(jí)的能量傳遞效率為(③/②)×100%，D正確。]2．(不定項(xiàng))如圖為能量流淌示意圖。其中a1是流入第一養(yǎng)分級(jí)的總能量，相關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．第一養(yǎng)分級(jí)傳遞給分解者的總能量是a4B．a(chǎn)3不能再被生物同化利用C．a(chǎn)1、a2、a3、a6中的能量都以穩(wěn)定化學(xué)能的形式存在D．第一養(yǎng)分級(jí)和其次養(yǎng)分級(jí)之間的能量傳遞效率是(a6/a1)×100%AC[其次養(yǎng)分級(jí)糞便中的能量a7也屬于第一養(yǎng)分級(jí)傳遞給分解者的能量，A項(xiàng)錯(cuò)誤；能量a3以熱能的形式散失，不能再被生物同化利用，B項(xiàng)正確、C項(xiàng)錯(cuò)誤；第一養(yǎng)分級(jí)和其次養(yǎng)分級(jí)之間的能量傳遞效率是(a6/a1)×100%，D項(xiàng)正確。]“拼圖法”分析能量流淌過(guò)程輸入第一養(yǎng)分級(jí)的能量(W1)，被分為兩部分：一部分在生產(chǎn)者的呼吸作用中以熱能的形式散失了(A1)，一部分則用于生產(chǎn)者的生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖(B1＋C1＋D1)。而后一部分能量中，包括現(xiàn)存植物體的能量(B1)、流向分解者的能量(C1)、流向下一養(yǎng)分級(jí)的能量(D1)，如圖所示：能量流淌的特點(diǎn)和實(shí)踐意義1．能量流淌的特點(diǎn)及緣由2．生態(tài)金字塔的比較類(lèi)型項(xiàng)目能量金字塔數(shù)量金字塔生物量金字塔形態(tài)特點(diǎn)正金字塔形一般為正金字塔形，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)倒金字塔形一般為正金字塔形象征含義能量沿食物鏈流淌過(guò)程中具有逐級(jí)遞減的特性一般狀況下，生物個(gè)體數(shù)量在食物鏈中隨養(yǎng)分級(jí)上升而逐級(jí)遞減生物量(現(xiàn)存生物有機(jī)物的總量)沿食物鏈流淌逐級(jí)遞減每一級(jí)含義食物鏈中每一養(yǎng)分級(jí)生物所含能量的多少每一養(yǎng)分級(jí)生物個(gè)體的數(shù)量每一養(yǎng)分級(jí)生物的總生物量生活聯(lián)系：1.用能量流淌的原理，說(shuō)明諺語(yǔ)“一山不容二虎”隱含的道理。提示：依據(jù)生態(tài)系統(tǒng)中能量流淌逐級(jí)遞減的特點(diǎn)和規(guī)律可知，養(yǎng)分級(jí)越高，可利用的能量就越少，老虎在生態(tài)系統(tǒng)中幾乎是最高養(yǎng)分級(jí)，通過(guò)食物鏈(網(wǎng))流經(jīng)老虎的能量已減到很小的程度。因此，老虎的數(shù)量將是很少的。故“一山不容二虎”。2．假如你被困荒島，要維持更長(zhǎng)時(shí)間等待救援，要獲得更多能量，原委要采納以下哪種生存策略呢？A．先吃雞再吃玉米B．先吃玉米，然后用一部分玉米喂雞，吃雞下的蛋，最終吃雞提示：應(yīng)選A方案。應(yīng)當(dāng)先吃雞，因?yàn)閺酿B(yǎng)分級(jí)角度來(lái)講，雞是初級(jí)消費(fèi)者，玉米是生產(chǎn)者，依據(jù)能量流淌遞減法則，假如讓雞吃玉米，玉米的能量最多有20%轉(zhuǎn)換到雞的體內(nèi)，然后人再吃雞或者雞蛋的話，獲得的能量相當(dāng)于玉米的20%×20%，這種方案中，玉米是生產(chǎn)者，雞是初級(jí)消費(fèi)者，人是次級(jí)消費(fèi)者，人所獲得的能量是最少的，維持時(shí)間最短。所以，不如先把雞吃掉，再吃玉米。3．人們?cè)谔接懩芰苛魈蕰r(shí)，將秸稈作為牲畜飼料，糞便進(jìn)入沼氣池，生產(chǎn)燃料。此過(guò)程提高能量的傳遞效率了嗎？提示：沒(méi)有。以上過(guò)程提高了能量的利用率，即人類(lèi)充分利用了流向分解者的能量，實(shí)現(xiàn)了對(duì)能量的多級(jí)利用，削減了環(huán)境污染，但沒(méi)有提高能量在不同養(yǎng)分級(jí)之間的傳遞效率。1．下列關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)的能量流淌的敘述中，錯(cuò)誤的是()A．由于生態(tài)系統(tǒng)的能量流淌是逐級(jí)遞減的，所以養(yǎng)分級(jí)越高則所同化的能量就越少B．由于散失的熱能不能被生產(chǎn)者重新固定，所以生態(tài)系統(tǒng)的能量流淌是單向不行循環(huán)的C．充分利用作物秸稈等可以提高能量利用效率D．能量流淌和物質(zhì)循環(huán)的渠道都是食物鏈和食物網(wǎng)C[生態(tài)系統(tǒng)的能量傳遞效率一般不能人為變更，充分利用作物秸稈只能提高能量利用率而不能提高能量傳遞效率，C錯(cuò)誤。]2．用各養(yǎng)分級(jí)生物的能量、數(shù)量構(gòu)建的金字塔分別稱(chēng)為能量金字塔、數(shù)量金字塔。在某一櫟林中，第一養(yǎng)分級(jí)生物為櫟樹(shù)，其次養(yǎng)分級(jí)生物為昆蟲(chóng)，第三養(yǎng)分級(jí)生物為蛙、蜥蜴和鳥(niǎo)，第四養(yǎng)分級(jí)生物為蛇。該櫟林?jǐn)?shù)量金字塔的示意圖是()ABCDB[在數(shù)量金字塔中昆蟲(chóng)的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于櫟樹(shù)的數(shù)量，第三養(yǎng)分級(jí)生物的數(shù)量小于昆蟲(chóng)的數(shù)量，第四養(yǎng)分級(jí)生物的數(shù)量小于第三養(yǎng)分級(jí)生物的數(shù)量。]3．(不定項(xiàng))如圖為某生態(tài)系統(tǒng)中能量傳遞示意圖，以下敘述正確的是()A．能量流淌是從甲固定的太陽(yáng)能起先的，流入該生態(tài)系統(tǒng)的總能量為1250kJB．從乙到丙的能量傳遞效率為15%C．將乙和丙的糞便作為有機(jī)肥還田，可以提高能量利用效率D．食物鏈的養(yǎng)分關(guān)系一般不行逆，這確定了能量流淌的單向性ABCD[由圖分析可知，甲為生產(chǎn)者，乙為初級(jí)消費(fèi)者，丙為次級(jí)消費(fèi)者，丁為分解者。將乙和丙的糞便作為有機(jī)肥還田，經(jīng)分解者的分解作用后能為植物供應(yīng)無(wú)機(jī)鹽，但不能提高能量傳遞效率；能量流淌從生產(chǎn)者固定的太陽(yáng)能起先，流入該生態(tài)系統(tǒng)的總能量是生產(chǎn)者固定的太陽(yáng)能＝175＋200＋875＝1250(kJ)；從乙到丙的能量傳遞效率為30÷200×100%＝15%；食物鏈的養(yǎng)分關(guān)系一般不行逆，這確定了能量流淌的單向性。]能量傳遞效率與能量利用效率的比較(1)能量傳遞效率：能量在沿食物鏈流淌的過(guò)程中，逐級(jí)遞減，若以“養(yǎng)分級(jí)”為單位，能量在相鄰兩個(gè)養(yǎng)分級(jí)之間的傳遞效率為10%～20%。(2)能量利用效率：流入最高養(yǎng)分級(jí)的能量占生產(chǎn)者所固定的能量的比值。在一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中，養(yǎng)分級(jí)越多，在能量流淌過(guò)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。[課堂小結(jié)]知識(shí)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建核心語(yǔ)句歸納1.生態(tài)系統(tǒng)的能量流淌是指能量的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失的過(guò)程。2.生態(tài)系統(tǒng)的能量流淌從生產(chǎn)者固定太陽(yáng)能起先。3.生態(tài)系統(tǒng)中能量流淌是單向的、逐級(jí)遞減的。能量在相鄰兩個(gè)養(yǎng)分級(jí)間的傳遞效率大約為10%～20%。4.探討生態(tài)系統(tǒng)的能量流淌，可以幫助人們將生物在時(shí)間、空間上進(jìn)行合理配置，增大流入某個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的總能量。5.探討生態(tài)系統(tǒng)的能量流淌，可以幫助人們科學(xué)規(guī)劃、設(shè)計(jì)人工生態(tài)系統(tǒng)，使能量得到最有效的利用。6.探討生態(tài)系統(tǒng)的能量流淌，還可以幫助人們合理地調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)中的能量流淌關(guān)系，使能量持續(xù)高效地流向?qū)θ祟?lèi)最有益的部分。1．下列關(guān)于能量流淌的敘述，錯(cuò)誤的是()A．各養(yǎng)分級(jí)同化的能量一般都會(huì)分為兩部分流向分解者B．各養(yǎng)分級(jí)呼吸作用散失的能量都不能被其他生物所同化C．消費(fèi)者糞便中的能量應(yīng)屬于上一養(yǎng)分級(jí)同化的能量D．每種肉食性消費(fèi)者同化的能量都來(lái)自不同養(yǎng)分級(jí)D[各養(yǎng)分級(jí)獲得的同化量中流向分解者的能量經(jīng)常分為兩部分，即一部分是形成的尸體、殘骸等，另一部分是被下一養(yǎng)分級(jí)攝入后形成的糞便，A正確；各養(yǎng)分級(jí)呼吸作用釋放的能量一部分用于滿(mǎn)意自身生命活動(dòng)，一部分以熱能形式散失，其中散失的能量不能被其他生物所同化利用，B正確；消費(fèi)者糞便中的能量由于沒(méi)有被消費(fèi)者同化，所以應(yīng)屬于上一養(yǎng)分級(jí)同化的能量，C正確；在特定的生態(tài)系統(tǒng)中，部分肉食性消費(fèi)者同化的能量可能只來(lái)源于同一個(gè)養(yǎng)分級(jí)，D錯(cuò)誤。]2．依據(jù)生態(tài)系統(tǒng)能量流淌過(guò)程分析，下列說(shuō)法正確的是()A．初級(jí)消費(fèi)者糞便中的能量屬于其次養(yǎng)分級(jí)的同化量B．某一養(yǎng)分級(jí)的同化量并不等于該養(yǎng)分級(jí)用于生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖的能量C．初級(jí)消費(fèi)者同化的能量全部經(jīng)自身呼吸作用以熱能的形式散失D．每個(gè)養(yǎng)分級(jí)同化的能量都有一部分要流向下一養(yǎng)分級(jí)B[初級(jí)消費(fèi)者糞便中的能量屬于上一養(yǎng)分級(jí)的同化量，即生產(chǎn)者(第一養(yǎng)分級(jí))的同化量，A錯(cuò)誤；某一養(yǎng)分級(jí)同化的能量一部分經(jīng)自身呼吸作用以熱能的形式散失，一部分用于自身生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖，B正確、C錯(cuò)誤；最高養(yǎng)分級(jí)同化的能量不會(huì)流向下一養(yǎng)分級(jí)，D錯(cuò)誤。]3.某同學(xué)通過(guò)分析蛇的食性繪制了如圖所示的食物關(guān)系。假定一條1kg的蛇，4/5的食物來(lái)自鼠，1/5的食物來(lái)自蛙。按能量流淌的最高效率計(jì)算，此蛇間接消耗的植物為()A．45kg B．22.5kgC．90kg D．20kgA[依題意知，此蛇間接消耗的植物為(4/5)÷20%÷20%＋(1/5)÷20%÷20%÷20%＝45kg。]4.(不定項(xiàng))如圖是一個(gè)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)模式圖，下列關(guān)于該系統(tǒng)的敘述中，正確的是()A．微生物能利用農(nóng)作物通過(guò)光合作用儲(chǔ)存的能量B．沼氣池中的微生物是該生態(tài)系統(tǒng)的分解者C．沼渣、沼液作為肥料還田，使物質(zhì)能夠循環(huán)利用D．多途徑利用農(nóng)作物可提高該系統(tǒng)的能量利用效率ABCD[該系統(tǒng)中，沼氣池中的微生物能利用農(nóng)作物固定的太陽(yáng)能，屬于分解者，選項(xiàng)A、B正確；在生態(tài)系統(tǒng)中，能量流淌是單向的，不能循環(huán)利用，但物質(zhì)是可以循環(huán)利用的，選項(xiàng)C正確；物質(zhì)和能量的多級(jí)利用，削減了能量的流失，提高了能量的利用效率，選項(xiàng)D正確。]5．如圖是某湖泊生態(tài)系統(tǒng)能量流淌的定量分析圖解。圖中A、B、C代表三個(gè)養(yǎng)分級(jí)，數(shù)字均為實(shí)際測(cè)得的能量值，單位為百萬(wàn)千焦。已知該生態(tài)系統(tǒng)受到的太陽(yáng)輻射為118872百萬(wàn)千