2024-2025學(xué)年高中生物第5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)教案新人教版必修3

PAGE8-第2節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的能量流淌學(xué)習(xí)目標(biāo)核心素養(yǎng)1.識(shí)記能量流淌的概念2.理解能量流淌在生態(tài)系統(tǒng)中的流淌過程3.駕馭能量流淌的特點(diǎn)及意義4.嘗試調(diào)查農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中的能量流淌狀況1.通過分析生態(tài)系統(tǒng)的能量流淌的過程，建立生命系統(tǒng)的物質(zhì)和能量觀2.分析能量流淌過程，歸納總結(jié)能量流淌特點(diǎn)，形成科學(xué)思維的習(xí)慣3.通過總結(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．能量流經(jīng)第一養(yǎng)分級(jí)的過程(1)輸入：生產(chǎn)者通過光合作用把太陽能轉(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。③被初級(jí)消費(fèi)者攝食同化，流入其次養(yǎng)分級(jí)。3．能量流經(jīng)其次養(yǎng)分級(jí)的過程(1)輸入：通過攝食生產(chǎn)者獲得。(2)去向①通過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)者攝食同化，流入下一養(yǎng)分級(jí)。4．能量流淌過程圖解(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；?。汉粑饔?；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程中逐級(jí)削減。②養(yǎng)分級(jí)越多，在能量流淌過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4～5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，在輸入某一養(yǎng)分級(jí)的能量中，只有10～20%能夠流入下一養(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%3．能量金字塔將單位時(shí)間內(nèi)各個(gè)養(yǎng)分級(jí)所得到的能量數(shù)值，由低到高繪制成圖，可以形成一個(gè)金字塔圖形。三、探討能量流淌的意義1．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。2．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祟愖钣幸娴牟糠帧Ｍ茢鄬?duì)錯(cuò)(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)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自系統(tǒng)外的能量。 ()4．生態(tài)系統(tǒng)中能量的初始來源只有太陽能。 ()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。3．√4．×生態(tài)系統(tǒng)的能量來源主要為太陽能，也可源自某些無機(jī)物氧化分說明放的能量，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。能量流淌的過程[問題探究]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：草的能量來自太陽光能。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＝糞便量＋同化量。(2)初級(jí)消費(fèi)者的糞便量中的能量屬于第一養(yǎng)分級(jí)的能量，第三養(yǎng)分級(jí)的糞便量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)。[歸納總結(jié)]流入某一養(yǎng)分級(jí)能量的來源和去路(1)能量來源eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a.生產(chǎn)者的能量主要來自太陽能,b.消費(fèi)者的能量來自于上一養(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))1．下圖為某魚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[在人工魚塘中，人們可通過投放飼料等措施來飼養(yǎng)更多的魚類，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．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)說法正確的是()A．第一養(yǎng)分級(jí)傳遞給分解者的總能量是a4B．能量散失a3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÷a2B[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)錯(cuò)誤。]能量流淌的特點(diǎn)及意義[問題探究]1．用能量流淌的原理，說明諺語“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(duì)能量的多級(jí)利用，削減了環(huán)境污染，但沒有提高能量在不同養(yǎng)分級(jí)之間的傳遞效率。[歸納總結(jié)](1)能量流淌特點(diǎn)及緣由分析①單向流淌的緣由a．食物鏈各養(yǎng)分級(jí)的依次是不行逆轉(zhuǎn)的，這是長期自然選擇的結(jié)果，如肉食性動(dòng)物以植食性動(dòng)物為食，而不能反過來。b．各養(yǎng)分級(jí)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)流淌，必需由太陽能不斷予以補(bǔ)充。②逐級(jí)遞減的緣由a．各養(yǎng)分級(jí)的生物都會(huì)因呼吸作用而消耗掉相當(dāng)大的一部分能量。b．各養(yǎng)分級(jí)的生物中總有一部分能量未被下一個(gè)養(yǎng)分級(jí)利用。c．還有少部分能量隨著殘枝敗葉或遺體流入分解者。(2)三種生態(tài)金字塔的比較類型項(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傳遞的效率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．下列四種現(xiàn)象中，不相宜用生態(tài)系統(tǒng)中能量流淌規(guī)律進(jìn)行合理分析的是()A．虎等大型肉食動(dòng)物簡單成為瀕危物種B．藍(lán)藻易在富養(yǎng)分化水體中爆發(fā)C．飼養(yǎng)牛、羊等動(dòng)物，成本低、產(chǎn)量高D．巨大的藍(lán)鯨以微小的浮游動(dòng)物為食B[A項(xiàng)，虎屬于最高養(yǎng)分級(jí)，獲得能量少，簡單成為瀕危物種；B項(xiàng)，在富養(yǎng)分化的水體中，N、P含量高，藍(lán)藻會(huì)進(jìn)行爆發(fā)式繁殖，但是沒有體現(xiàn)出食物鏈，所以不相宜用能量流淌規(guī)律來分析；C項(xiàng)，牛、羊?qū)儆诔跫?jí)消費(fèi)者，干脆從生產(chǎn)者獲得食物，獲得的能量多，因此成本低；D項(xiàng)，能體現(xiàn)出食物鏈，能用能量流淌規(guī)律來說明。](1)如何利用食物鏈說明“巨大的藍(lán)鯨以微小的浮游動(dòng)物為食”符合能量流淌的規(guī)律？提示：食物鏈越短，消耗的能量越少，藍(lán)鯨獲得的能量越多。(2)“虎等大型肉食動(dòng)物簡單成為瀕危物種”和“飼養(yǎng)牛、羊等動(dòng)物，成本低、產(chǎn)量高”體現(xiàn)了能量流淌的哪個(gè)特點(diǎn)？提示：逐級(jí)遞減。[課堂小結(jié)]知識(shí)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建核心語句歸納1.生態(tài)系統(tǒng)的能量流淌是指能量的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失的過程。2.生態(tài)系統(tǒng)的能量流淌從生產(chǎn)者固定太陽能起先。3.生態(tài)系統(tǒng)中能量流淌是單向的、逐級(jí)遞減的。4.能量在相鄰兩個(gè)養(yǎng)分級(jí)間的傳遞效率大約為10%～20%。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)整能量流淌關(guān)系，使能量持續(xù)高效地流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠帧?．流經(jīng)某一生態(tài)系統(tǒng)的總能量是()A．照耀到該生態(tài)系統(tǒng)中的全部太陽能B．該生態(tài)系統(tǒng)中全部生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者體內(nèi)的能量C．該生態(tài)系統(tǒng)中生產(chǎn)者體內(nèi)的能量D．該生態(tài)系統(tǒng)中生產(chǎn)者所固定的太陽能D[流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量是該生態(tài)系統(tǒng)中生產(chǎn)者所固定的太陽能。]2．依據(jù)生態(tài)系統(tǒng)能量流淌過程分析，下列說法正確的是()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、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、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的食物來自鼠，1/5的食物來自蛙。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.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，錯(cuò)誤的是()A．微生物能利用農(nóng)作物通過光合作用儲(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，使能量能夠循環(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C[在生態(tài)系統(tǒng)中，能量流淌是單向的，不能循環(huán)利用，故C項(xiàng)錯(cuò)誤。該系統(tǒng)中，沼氣池中的微生物能利用農(nóng)作物固定的太陽能，屬于分解者，選項(xiàng)A、B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)際測得的能量值，單位為百萬千焦。已知該生態(tài)系統(tǒng)受到的太陽輻射為118872百萬千焦，但其中118761百萬千焦的能量未被利用，請(qǐng)回答：(1)請(qǐng)將該生態(tài)系統(tǒng)的總能量值填寫在圖中的方框內(nèi)，這部分能量是________所固定的太陽能。(2)能量從第一養(yǎng)分級(jí)到其次養(yǎng)分級(jí)的傳遞效率為________%，從其次養(yǎng)分級(jí)到第三養(yǎng)分級(jí)的傳遞效率為________%。(3)次級(jí)消費(fèi)者通過異化作用消耗的能量占其同化作用所得到的能量的百分比是________。(4)由圖可知，下個(gè)養(yǎng)分級(jí)不能得到上個(gè)養(yǎng)分級(jí)的全部能量，緣由有：①各養(yǎng)分級(jí)生物體內(nèi)的大量能量被______________；②上個(gè)養(yǎng)分級(jí)的部分能量______________________________________________________________________________________________________________