高中生物人教版 (2019)选择性必修2第3章 生态系统及其稳定性第2节 生态系统的能量流动第1课时学案及答案

第2节 生态系统的能量流动（第一课时）

【学习目标】

1．通过分析能量在营养级间的流动情况，建立生态系统能量流动模型，概述生态系统中能量流动的过程。

2．通过定量分析赛达伯格湖的能量流动，概述生态系统中能量流动的特征。

【课前学习】

一、能量流动的过程

1．能量流动的概念

生态系统的能量流动是指生态系统中能量的_______、_______、_______和_______的过程。

2．能量流经第一营养级的过程

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

   （2）能量去向：①在生产者的呼吸作用中以_______形式散失；②随着残枝败叶等被_______分解而释放出来；③被初级消费者摄食同化，流入_______营养级。

3．能量流经第二营养级的过程

   （1）输入：通过_______获得。

   （2）去向：①通过_______以_______形式散失。 ②随尸体、排泄物流向_______。③被_______摄食同化，流入下一营养级。

二、能量流动的特点

1．能量流动的特点

    能量流动的特点可以概述为：_______、_______。能量在相邻两个营养级间的传递效率大约是_______。在一个生态系统中，营养级越多，在能量的流动过程中消耗的能量就_______。

2．能量金字塔

将单位时间内各个_______所得到的_______数值，由低到高绘制成图，可形成一个金字塔图形，叫做能量金字塔。

三：研究能量流动的实践意义

1．帮助人们将生物在时间、_______上进行合理配置，增大流入某个生态系统的总能量。

2．帮助人们科学规划、设计_______，使能量得到_______的利用。

3．帮助人们合理地调整生态系统中的能量流动关系，使能量持续高效地流向_______的部分。

参考答案：一、1．输入  传递  转化  散失 2．（1）光合作用  （2）热能  分解者  第二3．（1）摄食生产者  （2）呼吸作用  热能  分解者  次级消费者

二、1．单向流动、逐级递减  10%-20%  越多2．营养级 能量

三、1．空间  2．人工生态系统  最有效  3．对人类最有益

【课上学习】

任务一：请思考以下问题并尝试完成能量流经某营养级的能量流动模型（以第二营养级为例）。

1．第二营养级的能量来源是什么？

2．第二营养级输入了多少能量？

3．输入的能量分别有哪些去路？

4．能量流经第二营养级的能量流动模型：

任务二：请根据以下生态系统能量流动模型回答下列问题：

1．生态系统输入的总能量是：

2．生态系统中能量传递的形式与途径分别是：

3．生态系统能量流动过程中能量是如何转化的？

4．生态系统中能量散失的形式与过程分别是：

任务三：请根据赛达伯格湖能量流动图解，完成下表：

任务四：根据生态系统能量流动模型及对赛达伯格湖能量流动的定量分析，请思考下列问题：

1．从方向上看，能量流动是否会逆转，能不能循环流动？为什么？

2．从能量传递效率上看，能量为什么不能百分之百从一个营养级流到下一个营养级？

【课后练习】

1． 下列关于生态系统能量流动的叙述，正确的是（  ）

A．营养级数量越多，相邻营养级之间的能量传递效率就越低

B．各个营养级具有的能量与其平均体重成正相关

C．动物同化的能量不包括其粪便中的能量，粪便中的能量属于上一营养级

D．营养级所处的位置越高，该营养级所具有的总能量就越多

2． 假设某初级消费者摄入的能量为a，其粪便中的能量为b，通过呼吸作用散失的能量为c，用于生长、发育和繁殖的能量为d，则理论上流入次级消费者的能量最多为（  ）

A．（a+b）×20％                B．（c+d）×20％

C．（a-c）×20％                    D．（b+d）×20%

3． 下图为某生态系统植物光合作用积累的有机物被植食性动物利用过程中的能量流动示意图。有关叙述不正确的是（  ）

A．②占①④之和的百分比为这两个营养级间的能量传递效率

B．①④与植物的呼吸消耗量之和即为输入该生态系统的总能量

C．③用于植食性动物的生长、发育和繁殖

D．④⑤代表的能量可流向分解者

4． 下表为某河流生态系统从生产者开始的四个营养级的年能量流量。其中属于次级消费者的是（  ）

A．a            B．b             C．c                 D．d

5．如图为某人工鱼塘食物网及其能量传递示意图 （图中数字为能量数值，单位是J•m-2•a-l）。下列叙述正确的是（  ）

A．该食物网中最高营养级为第六营养级

B．太阳鱼呼吸作用消耗的能量为1357 J•m-2•a-l

C．该食物网中第一到第二营养级的能量传递效率为25%

D．初级消费者与次级消费者之间的能量传递效率为e/b×100%

6．如图表示一般生态系统的结构模式图，在不考虑物质的输入和输出情况下，下列说法正确的是（   ）

A．能量主要是以太阳能的形式输入生态系统

B．组分1、2、3分别代表生产者、消费者和分解者

C．在一个幼苗茁壮成长的农田生态系统中能量的输出量和输入量相等

D．如果组分1是生产者，那么组分1代表的是绿色植物

7．下图是某生态系统能量流动示意图，相关叙述正确的是（   ）

A．图中各营养级的生物共形成一条食物链，这是能量流动的渠道

B．②与①的比值表示由第一营养级到第二营养级的能量传递效率

C．④表示通过呼吸作用释放的能量，可用于生物体的生长、发育和繁殖

D．每个营养级的能量输出除③④外，还能流入下一营养级

8．在一个生态系统中，已知初级消费者与次级消费者的个体数分别为N1、N2，个体平均质量分别为M1、M2，则下列关系式正确的是(　　)

A．N1·M1＞N2·M2　　　　    B．N1·M1＜N2·M2

C．N1·M1＝N2·M2       D．N1·M1≥N2·M2

9．如图为一生态金字塔示意图，字母代表不同的营养级。下列有关说法错误的是（   ）

A．该金字塔能够代表食物链“草→虫→蜘蛛→蛙→蛇→猫头鹰”各个营养级的生物量关系

B．该金字塔的一部分能够表示食物链“油松→松毛虫→乌鸦”各个营养级之间的个体数量关系

C．该金字塔能够表示食物链“油松→松毛虫→乌鸦”各个营养级之间的能量关系

D．兔子和鹿均吃草，它们所处的塔层相同

10．下图是某生态系统一条食物链中的三个种群一年内能量流动统计的部分数据。有关叙述正确的是（   ）

A．三个种群组成的食物链是Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ

B．种群Ⅱ全部生物的呼吸消耗能量约为6．95×107kJ

C．不同营养级之间的能量流动以有机物为载体

D．第二营养级到第三营养级的能量传递效率约为10%

11．如图所示为一个食物网，假如鹰的食物有2/5来自兔，2/5来自鼠，1/5来自蛇，那么鹰若要增加20 g体重，至少需要消耗植物(　　)

A．900 g　　　B．500 g　　　C．200 g　　　D．600 g

12． 下图是某湖泊生态系统能量流动的定量分析图解。图中A、B、C代表三个营养级，数字均为实际测得的，单位为百万千焦。

(1)请将流经该生态系统的总能量填写在图中的方框内。这部分能量是________________通过同化作用所固定的太阳能。

(2)能量从第一营养级到第二营养级的传递效率为______%，从第二营养级到第三营养级的传递效率为________%。

(3)次级消费者通过呼吸作用散失的能量占其同化作用所得能量的百分比是________。

(4)由图可知，下个营养级不能得到上个营养级的全部能量，原因有：

①各营养级生物体内的大量能量被____________________________；

②上个营养级的部分能量____________________________________；

③还有少量能量被________利用。

参考答案：

1. C 相邻营养级之间的能量传递效率的高低与营养级数量无关， A错误；各个营养级具有的能量与营养级的高低有关，与其个体平均体重无关，B错误；C正确；食物链越长，在能量流动中损失的能量就越多，所以营养级所处的位置越高，该营养级所具有的总能量就越少，D错误。

2. B 生态系统中能量去路：①自身呼吸消耗、转化为其他形式的能量和热能；②流向下一营养级；③残体、粪便等被分解者分解。能量流动的特点是单向流动，逐级递减，传递效率为10%--20%。在该生态系统中，假设初级消费者摄入的能量为a，其中存在于粪便中的能量为b，说明初级消费者同化的能量是a-b；因此，流入次级消费者的能量最多为（a-b）×20%。初级消费者通过呼吸消耗的能量为c，用于生长、发育和繁殖的能量为d，说明初级消费者同化的能量是c+d；因此，流入次级消费者的能量最多还可表示为（c+d）×20%。综上分析，B正确，ACD错误。

3. A  能量传递效率为两个营养级同化量的比值，①④之和不是生产者的同化量，A项错误；①④之和为植物光合作用积累的有机物，①④与植物的呼吸消耗量之和即为生产者同化的总能量，等于输入该生态系统的总能量，B项正确；植食动物用于生长、发育和繁殖的能量即为有机物而积累量，C项正确；④⑤代表的能量一般流向分解者，D项正确。

4. B在生态系统中，营养级越高，占有的能量越少，因此表中的四种生物可以构成一条食物链：c→a→b→d，其中属于次级消费者的是b，故B正确。

5. C 该食物网中最高营养级为第五营养级，A项错误；太阳鱼的同化量为840+210+1260=2310 J•m-2•a-l，流向鲈鱼的能量为126J•m-2•a-l，由于用于生长、发育的能量未知，无法计算呼吸作用消耗的能量，B项错误；该食物网中第一到第二营养级的能量传递效率为（3780+4200）/31920=25%，C项正确；D项错误。

6.  A  能量主要是通过生产者固定太阳能输入生态系统的，A正确；据图可知，生态系统的组分1、2、3分别代表生产者、分解者和消费者，B错误；在一个幼苗茁壮成长的农田生态系统中能量的输入量大于输出量，C错误；如果组分1是生产者，那么组分1代表的主要是绿色植物，还包括蓝藻，以及进行化能合成作用的硝化细菌等，D错误。

7.B  图中各营养级的生物应包含许多种群，故包含许多条食物链并形成复杂的食物网，A错误；能量传递效率为相邻两个营养级同化量的比值，所以②与①的比值表示由第一营养级到第二营养级的能量传递效率，B正确；呼吸作用释放的能量，一部分用于生物体的生长、发育和繁殖，还有一部分以热能的形式散失了，而④表示自身呼吸散失的能量，C错误；食物链中最高营养级的生物所同化的能量不再流入“下一营养级”，D错误。

8.A  能量流动是逐级递减的，一般生物量可以代表能量值，所以N1·M1＞N2·M2。综上所述，A正确。

9.B  食物链各营养级之间的生物量金字塔可表示为正金字塔形，A正确。松毛虫的数量显然比油松多，所以个体数量呈倒金字塔形，不能用题目中给出的正金字塔形表示，B错误。食物链各营养级之间的能量金字塔一定是正金字塔形，C正确。兔子和鹿均吃草，为植食性动物营养级，即第二个营养级，在金字塔中所处塔层相同，D正确。

10. C  从图中可以看出，种群Ⅱ同化的能量最多，其次是种群I，最少的是种群Ⅲ，所以三个种群组成的食物链是Ⅱ→I→Ⅲ，A错误；种群Ⅱ全部生物同化的能量有呼吸消耗的能量、流向分解者的能量、流入下一营养级的能量和未被利用的能量，呼吸作用消耗的能量少于6.95×107kJ，B错误；物质是能量的载体，生态系统的能量流动以有机物为载体，C正确；第二营养级到第三营养级的能量传递效率约为3.0÷15.0×100%=20%，D错误。

11. A 当能量传递效率为最大值即20%时,消耗的植物量最少。鹰经兔途径消耗的植物量为20×(2/5)÷20%÷20%=200 g;鹰经鼠途径消耗的植物量为20×(2/5)÷20%÷20%=200 g;鹰经蛇、鼠途径消耗的植物量为20×(1/5)÷20%÷20%÷20%=500 g,共计消耗植物量为200+200+500=900 g。综上分析，A符合题意。

12．【答案】(1) 111   生态系统内全部生产者   (2) 13.5    20   (3) 60%   

(4) 呼吸作用消耗    未被下一营养级利用    分解者

【解析】(1) 图中A为生产者，流经该生态系统的总能量是全部生产者固定的太阳能，根据生产者的能量输出可计算流经该生态系统的总能量为3.0+15.0+41.5+51.5=111（百万千焦）。

(2)能量从第一营养级到第二营养级的传递效率为15.0/111×100%=13.5%，从第二营养级到第三营养级的传递效率为3.0/15.0×100%=20%。

(3) 次级消费者通过呼吸作用散失的能量占其同化作用所得能量的1.8/3.0×100%=60%。

(4) 每一营养级同化的能量，一部分在呼吸作用中以热能的形式散失，一部分流向分解者，还有一部分暂时未被利用，因此下个营养级不能得到上个营养级的全部能量。