人教版 (2019)选择性必修2第2节 生态系统的能量流动导学案

  高二生物导学案

第3章 第2节　生态系统的能量流动01

班级                       姓名                   

第1课时　能量流动的过程及特点

[学习目标]　通过分析能量在各营养级间的流动情况和赛达伯格湖的能量流动，概述生态系统的能量流动的过程和特征。

[素养要求]　1.生命观念：物质与能量观——一切生命活动都离不开能量，能量摄入并在生态系统中流动，这个过程伴随着物质的变化，保证了生命活动的进行。2.科学思维：模型建构——在明确研究能量流动基本思路的基础上建立能量流动的概念模型。

【预习案】

1．能量流动的概念：指生态系统中                                            。

2．能量流动的过程

(1)第一营养级能量的输入和输出

①输入：生产者通过                                          ，固定在有机物中。

②输出

a．在生产者的呼吸作用中以热能形式散失。

b.

(2)对照教材P55画出能量流经第二营养级的示意图

(3)对照教材P55画出生态系统能量流动的示意图

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                                   。

②流入                                    。

③                        利用。

3．能量流动的特点

（1）

（2）

4．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                         。

5．生态系统维持正常功能的条件

任何生态系统都                                      ，以便维持生态系统的正常功能。

【探究案】

探讨点一　能量流动的过程

1．地球上几乎所有生态系统的能量都来自哪里？这些能量是如何输入生态系统的？

2．绘图表示第一营养级的能量来源是什么，去路有哪些？第一营养级的能量怎样传递到第二营养级？

3．下图为能量流经第二营养级的示意图，其中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。请据图写出二者之间的关系。

 　同化量＝

4．分析、比较分别流入第一、第二营养级的能量的去路，归纳二者的共同点。

5．在生态系统中，能量流动大致可以概括为下图：

请思考：(1)初级消费者粪便中的能量是哪个箭头？

(2)哪些或哪个箭头代表初级消费者的同化量？

(3)哪些箭头代表初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量？

(4)生态系统中的能量流动和转化是否遵循能量守恒定律？

(5)流经生态系统的能量能否再回到这个生态系统中来？为什么？

探讨点二　定量研究能量流动的特点

1．设计表格，整理赛达伯格湖能量流动图解中的数据，计算“流出”该营养级的能量占“流入”该营养级能量的百分比。

2.流入某一营养级的能量，为什么不会百分之百地流入下一个营养级？

3．通过以上分析，请总结生态系统中能量流动的特点。

4．任何生态系统都需要不断得到能量补充，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如何表示？

【检测案】

1判断正误

(　　)(1)流经生态系统的总能量是照射在生产者上的太阳能

(　　)(2)生产者和各级消费者的能量均可流入下一个营养级

(　　)(3)散失的热能不可以被生产者固定再次进入生态系统

(　　)(4)当狼吃掉一只兔子时，就获得了兔子的全部能量

(　　)2．某同学绘制了下图所示的能量流动图解，下列叙述正确的是

A．生产者固定的总能量可表示为A1＋B1＋C1＋A2＋B2＋C2＋D2

B．初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量为B2＋D2

C．初级消费者摄入的能量为A2＋B2＋C2            D．W1＝D1＋D2

(　　)3．下图为生态系统中能量流动图解部分示意图，①②③④各代表一定的能量值，下列叙述中错误的

A．生态系统中的能量流动具有单向性，主要是因为食物链中生物之间捕食与被捕食的关系不可逆转

B．一般情况下，能量在相邻的两个营养级之间的传递效率是10%～20%

C．①表示流经此生态系统的总能量

D．从能量关系看，②＞③＋④

[核心归纳]]

1．能量流动概念的理解

2．流入某一营养级的能量的来源和去路

(1)能量来源

(2)能量去向：流入某一营养级的能量去向可从以下两个角度分析：

①各营养级同化量的去向(能量的最终去向)：

②短时间内，某营养级的生物不会被全部捕食或死亡，因此同化量的去向(某段时间内的能量去向)还应该包括未被利用的能量。即：

未被利用是指：在统计能量流动的时间段内，某一营养级生物的同化量中未被呼吸作用消耗，也未被下一营养级捕食或分解者利用的能量，有时还包括以化石燃料形式储存于地下未被人类开采的能量，还包括多年生植物上一年自身生长发育的净积累量。如草原中一批羊，羊吃草可以长大，在统计期间，有被狼捕食的，有死亡的，还有未死亡的(未利用)。

3．能量流动的特点

(1)生态系统中能量流动是单向的，其原因是捕食关系是经过长期进化形成的，不可逆转，每一营养级呼吸作用散失的能量不能再被生物群落利用，因此无法循环。

(2)能量在流动过程中逐级递减，输入某一营养级的能量只有10%～20%能流入下一营养级，即能量传递效率为10%～20%，营养级越多，能量流动过程中损耗越多，因此食物链中的营养级一般不超过5个。

高二生物导学案

第3章 第2节　生态系统的能量流动01

班级                       姓名                   

第1课时　能量流动的过程及特点

[学习目标]　通过分析能量在各营养级间的流动情况和赛达伯格湖的能量流动，概述生态系统的能量流动的过程和特征。

[素养要求]　1.生命观念：物质与能量观——一切生命活动都离不开能量，能量摄入并在生态系统中流动，这个过程伴随着物质的变化，保证了生命活动的进行。2.科学思维：模型建构——在明确研究能量流动基本思路的基础上建立能量流动的概念模型。

【预习案】

1．能量流动的概念：指生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。

2．能量流动的过程

(1)第一营养级能量的输入和输出

①输入：生产者通过光合作用将太阳能转化为化学能，固定在有机物中。

②输出

a．在生产者的呼吸作用中以热能形式散失。

b.

(2)能量流经第二营养级的示意图

(3)生态系统能量流动的示意图

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热能形式散失。

②流入下一个营养级。

③被分解者分解利用。

3．能量流动的特点

4．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10%～20%。

5．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系统外的能量补充，以便维持生态系统的正常功能。

【探究案】

探讨点一　能量流动的过程

1．地球上几乎所有生态系统的能量都来自哪里？这些能量是如何输入生态系统的？

提示　来自太阳。生产者通过光合作用将光能转化为化学能，固定在有机物中。

2．绘图表示第一营养级的能量来源是什么，去路有哪些？第一营养级的能量怎样传递到第二营养级？

提示　如图所示

储存在植物体中的能量，有一部分被初级消费者摄入体内，能量就流入了第二营养级。

3．下图为能量流经第二营养级的示意图，其中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。请据图写出二者之间的关系。

提示　同化量＝摄入量－粪便量。

4．分析、比较分别流入第一、第二营养级的能量的去路，归纳二者的共同点。

提示　输入这两个营养级的能量，一部分在呼吸作用中以热能的形式散失，另一部分用于其自身的生长、发育和繁殖等生命活动，储存在自身的有机物中。这些有机物中的能量一部分流向分解者，另一部分则被下一营养级摄入体内。

5．在生态系统中，能量流动大致可以概括为下图：

请思考：(1)初级消费者粪便中的能量是哪个箭头？

提示　由生产者流向分解者的箭头。

(2)哪些或哪个箭头代表初级消费者的同化量？

提示　①或②＋③＋④。

(3)哪些箭头代表初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量？

提示　①－③或②＋④。

(4)生态系统中的能量流动和转化是否遵循能量守恒定律？

提示　遵循能量守恒定律。能量在生态系统中流动、转化后，一部分储存在生态系统(生物体的有机物)中，另一部分在呼吸作用中以热能的形式散失，两者之和与流入生态系统的能量相等。

(5)流经生态系统的能量能否再回到这个生态系统中来？为什么？

提示　不能，能量流动是单向的。

探讨点二　定量研究能量流动的特点

1．设计表格，整理赛达伯格湖能量流动图解中的数据，计算“流出”该营养级的能量占“流入”该营养级能量的百分比。

2.流入某一营养级的能量，为什么不会百分之百地流入下一个营养级？

提示　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)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．通过以上分析，请总结生态系统中能量流动的特点。

提示　生态系统中能量流动是单向的；能量在流动过程中逐级递减。

4．任何生态系统都需要不断得到能量补充，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如何表示？

提示　生产者固定的太阳能＋人工投入的有机物中的化学能。

【检测案】

1判断正误

(1)流经生态系统的总能量是照射在生产者上的太阳能(　　)

(2)生产者和各级消费者的能量均可流入下一个营养级(　　)

(3)散失的热能不可以被生产者固定再次进入生态系统(　　)

(4)当狼吃掉一只兔子时，就获得了兔子的全部能量(　　)

答案　(1)×　(2)×　(3)√　(4)×

1．某同学绘制了下图所示的能量流动图解，下列叙述正确的是(　　)

A．生产者固定的总能量可表示为A1＋B1＋C1＋A2＋B2＋C2＋D2

B．初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量为B2＋D2

C．初级消费者摄入的能量为A2＋B2＋C2

D．W1＝D1＋D2

答案　A

解析　生产者固定的总能量(W1)是流经该生态系统的总能量，W1＝A1＋B1＋C1＋D1，又因为D1＝A2＋B2＋C2＋D2，所以W1＝A1＋B1＋C1＋A2＋B2＋C2＋D2，A项正确；初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量为B2＋D2＋C2，B项错误；初级消费者摄入的能量应大于其同化量，即大于A2＋B2＋C2＋D2，C项错误；按最大能量传递效率20%计算，图中的D1＝W1×20%，D2＝D1×20%＝W1×4%，所以D1＋D2＝W1×24%，故W1>D1＋D2，D项错误。

2．下图为生态系统中能量流动图解部分示意图，①②③④各代表一定的能量值，下列叙述中错误的是(　　)

A．生态系统中的能量流动具有单向性，主要是因为食物链中生物之间捕食与被捕食的关系不可逆转

B．一般情况下，能量在相邻的两个营养级之间的传递效率是10%～20%

C．①表示流经此生态系统的总能量

D．从能量关系看，②＞③＋④

答案　C

解析　①表示初级消费者的同化量，C项错误。

核心归纳　

1．能量流动概念的理解

2．流入某一营养级的能量的来源和去路

(1)能量来源

(2)能量去向：流入某一营养级的能量去向可从以下两个角度分析：

①各营养级同化量的去向(能量的最终去向)：

②短时间内，某营养级的生物不会被全部捕食或死亡，因此同化量的去向(某段时间内的能量去向)还应该包括未被利用的能量。即：

未被利用是指：在统计能量流动的时间段内，某一营养级生物的同化量中未被呼吸作用消耗，也未被下一营养级捕食或分解者利用的能量，有时还包括以化石燃料形式储存于地下未被人类开采的能量，还包括多年生植物上一年自身生长发育的净积累量。如草原中一批羊，羊吃草可以长大，在统计期间，有被狼捕食的，有死亡的，还有未死亡的(未利用)。

3．能量流动的特点

(1)生态系统中能量流动是单向的，其原因是捕食关系是经过长期进化形成的，不可逆转，每一营养级呼吸作用散失的能量不能再被生物群落利用，因此无法循环。

(2)能量在流动过程中逐级递减，输入某一营养级的能量只有10%～20%能流入下一营养级，即能量传递效率为10%～20%，营养级越多，能量流动过程中损耗越多，因此食物链中的营养级一般不超过5个。