资料简介
第2节 生态系统的能量流动
教师参考
新课导入
导入1:师问1:生态系统的营养结构是什么?请写出一条食物链。
提示:食物链和食物网,食物链的一般模式:生产者(草)→初级消费者(兔
)→次级消费者(狼)→……
师问2:食物链中“箭头”表示什么?
提示:下一营养级以上一营养级为食物。
师引导:食物中的能量也会由该营养级流入下一营养级。今天我们共同
学习生态系统的能量流动。
导入2:大草原上主要的生产者就是小草,草原上几乎所有的动物都是由
小草养活的,没有小草,也就不会有兔子和鹰了。
现在小草有问题要问了:
①我们的能量来自哪里?
②照射在草地上的太阳能都被我们吸收了吗?
③我们吸收了太阳能后,这些能量有哪些去向?
导入生态系统的能量流动。
[学习目标] 1.分析生态系统能量流动的过程和特点;2.概述研究能量流
动的实践意义;3.尝试调查农田生态系统中的能量流动情况。
知识点一 能量流动的定义及其过程
教材导读
阅读教材第93～94页,完成下列填空:
1.能量流动的定义
生态系统中能量的 、 、 和 的过程。
[思考与讨论] 一切生命活动都伴随着能量的变化。没有能量的输入
就没有生命和生态系统。你认为生态系统中能量的输入指的是什么?
提示:生态系统的生产者通过光合作用将光能转化为化学能,固定在它
们所制造的有机物中。即生产者固定的太阳能是输入到生态系统的
能量。
输入 传递 转化 散失
2.能量流动的过程
(1)能量流经第二营养级示意图
①输入一个营养级的能量:是指该营养级同化的能量,即同化量=
。
②输入某一营养级的能量的去向:a.自身 消耗;b.用于自身
和 。
③用于自身生长、发育和繁殖的能量=流入 的能量+
利用。
摄入量-粪便量
呼吸作用
生长、发育 繁殖
下一营养级
分解者
(2)能量流经生态系统的过程
①能量流动的渠道是 。
②能量散失的途径是各种生物的 (代谢过程)。
③流动过程中能量的转化是太阳能→ → 。
[思考与讨论] 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。能量在生态系统中流动、转化后,一部分储存在生态系统
中,而另一部分被利用,以热能的形式散发至无机环境中,两者之和与
流入生态系统的能量相等。
食物链和食物网
呼吸作用
有机物中的化学能 热能
要点1 能量流动的过程分析
如图是能量流入某营养级的定时定量分析图,仔细观察后回答下列问题:
要点探究
(1)流入某一营养级的能量在一定时间内的去路有几条?分别是什么?
提示:有4条。a.自身呼吸消耗;b.流入下一个营养级;c.被分解者利用
;d.未被自身呼吸消耗,也未被下一个营养级和分解者利用,即“未利
用”如果以年为单位研究,这部分能量将保留到下一年。
(2)流经某营养级的能量绝大部分的去路是以热能形式散失。这部分能
量还能否进入这个生态系统被利用?
提示:不能,因为散失的热能不能再次被生物利用。
(3)次级消费者粪便中的能量属于次级消费者给分解者的能量吗?为什么
?
提示:不属于。次级消费者的粪便中的能量不属于次级消费者同化的
能量,属于初级消费者的遗体残骸流向分解者的能量。
[归纳总结] 生态系统能量流动过程分析
能量的输入 生产者的同化量
能量的输出 各生物成分的呼吸量
生态系统所需能量的根本来源 几乎都是来自太阳能
流经某生态系统的总能量 生产者所固定的太阳能总量(生产者的同化量)
消费者的同化量 摄入量-粪便量
同化量的去路(某营养级能量的去路)
呼吸消耗量+用于生长、发育和繁殖的能量=呼吸
消耗量+流入下一营养级的能量+被分解者利用的
能量
要点2 关于同化量、摄入量和粪便量
在由草、兔、狐组成的一条食物链中,兔经同化作用所获得的能量,其去
向不包括( )
A.通过兔细胞呼吸释放的能量
B.通过兔的粪便流入到分解者体内的能量
C.通过狐的粪便流入到分解者体内的能量
D.流入到狐体内的能量
提示:同化量=摄入量-粪便量,可见兔子的粪便中流入到分解者体内的
能量不属于兔子的同化量,而是生产者同化量的一部分。而狐的粪便
中的有机物所含有的能量则是其捕食的兔子同化量的一部分。
B
[归纳总结] 摄入量、同化量和粪便量的区别与联系
摄入量 同化量 粪便量
区别
动物摄取的食物中所含的
能量,即动物所吃食物中的
能量
动物经消化道消化、吸收
后所获得的能量,即动物摄
食后转化为自身的能量
动物所摄入食物中未被消
化、吸收部分中的能量,即
食物残渣中的能量
联系 摄入量=同化量+粪便量
知识点二 能量流动的特点及意义
阅读教材第95～96页,完成下列填空:
1.能量流动的特点
(1)生态系统中的能量流动是 。
在生态系统中,能量流动只能从第一营养级流向第二营养级,再依次流向
后面的各个营养级, ,也 。
(2)能量在流动过程中 。
输入到一个营养级的能量不可能百分之百的流入下一个营养级,能量在
沿食物链的流动过程中是 的。
教材导读
单向的
不可逆转 不能循环流动
逐级递减
逐级减少
[思考与讨论] 能量流动为什么是单向的、逐级递减的?
提示:自然界中的捕食关系是长期自然选择的结果,无法逆转,能量在
流动过程中各营养级的能量总有一部分以细胞呼吸产生热能的形式
散失掉,这些能量是无法再利用的。各营养级总有一部分生物或生物
的一部分能量未被下一营养级生物所利用,还有少部分能量随着残枝
败叶或遗体等被分解者利用。因此能量流动是单向的、逐级递减的。
2.能量传递效率
能量传递效率指 之间 的比值,一般来说,能
量在相邻两个营养级间的传递效率大约是 ～ 。
3.能量金字塔
将单位时间内 所得到的 , 绘
制成图,可形成一个金字塔图形,叫做 。
相邻两个营养级
10% 20%
各个营养级 能量数值 由低到高
能量金字塔
同化量
[思考与讨论] 能不能说:“上述能量金字塔中只包含A、B、C、D四种生
物,其食物链为A→B→C→D?”为什么?
提示:不能,能量金字塔中每一塔级应代表一个营养级,每一塔级所包含的
生物可为多个物种。故能量金字塔中各环节可形成复杂的食物网,而不是
只形成一条食物链。
4.研究能量流动的意义
(1)研究生态系统的能量流动,可以帮助人们科学规划、设计 ，
,使能量得到 。
(2)研究生态系统的能量流动,可以帮助人们合理地调整生态系统中的
,使能量持续高效地 的部分。
[思考与讨论] 农民经常拔除稻田里的稗草,人们要不断地清除鱼塘中食
肉的“黑鱼”。用生态学的观点分析,这样做的目的是什么?
提示:调整生态系统中能量流动关系,使能量持续高效地流向对人类最有
益的部分。
人工生态
系统
能量流动关系 流向对人类最有益
最有效的利用
要点 能量流动特点及相关计算
如图是某湖泊生态系统能量流动的原理分析图解。图中A、B、C代表三
个营养级,数字均为实际测得的能量数,单位为百万千焦。请据图回答下
列问题:
要点探究
(1)流经该生态系统的总能量是哪部分?具体数值是多少?
提示:生产者(A)固定的太阳能总量,即:3.0+15.0+51.5+41.5=111.0(百
万千焦)。
(2)能量从第一营养级到第二营养级的转化效率为多少?从第二营养级到
第三营养级的转化效率又是多少?
(3)次级消费者通过异化作用消耗的能量占其总能量的百分比是多少?
(4)图中展示了生态系统能量流动的两个特点,分别是什么?
提示:能量流动的特点是单向流动、逐级递减。
[归纳总结]能量流动的相关计算
(1)能量在食物链中传递的计算
①在一条食物链中,若某一营养级的总能量为n,则最多传到下一营养
级的能量为n·20%(0.2n),最少为n·10%(0.1n)。
②在一条食物链中,若某一营养级的能量为n,则需要前一营养级的能
量最少为n÷20%=5n,最多为n÷10%=10n。
(2)能量在食物网中传递的计算
①若一食物网中,已知最高营养级增重为N,
a.求最多消耗第一营养级多少时,按最长食物链,最低传递效率计算;
b.求最少消耗第一营养级多少时,按最短食物链,最高传递效率计算。
②若一食物网中,已知第一营养级能量为M,
a.求最高营养级最多获得多少能量时,按最短食物链,最高传递效率计算
;
b.求最高营养级最少获得多少能量时,按最长食物链,最低传递效率
计算。
核心知识小结
[要点整合] [关键语句]
1.生态系统中能量的输入、传递、转
化和散失的过程,称为生态系统的能
量流动。
2.太阳能通过生产者的光合作用输入
到生态系统的第一营养级,由此开始
在食物链中的流动过程。
3.能量在食物链中单向流动、逐级递减。流入某一营养级
的能量主要有以下去向:一部分通过该营养级的呼吸作用散
失了;一部分作为排出物、遗体或残枝败叶不能进入下一营
养级,而为分解者所利用;一部分进入下一营养级;还有一部
分未能进入(未被捕食)下一营养级,也被分解利用。
4.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。如果一个生态系统在一段较
长时期内没有能量(太阳能或现成有机物质)输入,这个生态
系统就会崩溃。
5.研究生态系统的能量流动,可以帮助人们持续高效地利用
生态系统中的能量。
随堂检测·基础达标
1.关于草原生态系统能量流动的叙述,错误的是( )
A.能量流动包括能量的输入、传递、转化和散失的过程
B.分解者所需的能量可来自各营养级生物所储存的能量
C.生态系统维持正常功能需要不断得到来自系统外的能量
D.生产者固定的能量除用于自身呼吸外,其余均流入下一营养级
D
解析:生态系统的能量流动包括能量的输入、传递、转化和散失的过
程;植物的残枝落叶、动物的遗体及排遗物中储存的能量都可被分解
者所利用;能量在生态系统中流动时逐级递减,生态系统维持正常功能
需要不断得到来自系统外的能量,如太阳能;生产者固定的能量除用于
自身呼吸外,其余可流入下一营养级和分解者。
2.从健康的角度考虑,提倡素食可以减少脂肪和胆固醇等的摄入,能降低
心血管等疾病的发病率。从生态系统的营养结构和生态系统功能的角度
考虑,对提倡素食的好处的描述不正确的是( )
A.提倡素食能使人类的食物链缩短
B.提倡素食能提高能量传递效率
C.提倡素食能减少生态系统中能量的散失
D.提倡素食能使人类从生产者体内获得更多的能量
B
解析:提倡素食即人直接以植物性食物为食,从生产者到人类只有两个
营养级,因此,缩短了食物链,可以使人类从生产者体内获得更多的能
量,减少能量的散失,但不能提高能量传递效率。
3.草→兔子→狐狸→狼为某草原上的一条食物链,下列关于该食物链的说
法中正确的是( )
A.兔子产生粪便中的能量不属于兔子的同化量,而属于草的同化量
B.在此食物链中能量形式的转变顺序是化学能→光能→热能
C.当狐狸捕食兔子并同化为自身的有机物时,能量就从第一营养级流入第
二营养级
D.狼的同化量的去向是自身呼吸作用散失、用于自身的生长、发育和繁
殖以及被分解者利用
A
解析:兔子的同化量=摄入量-粪便量,兔子粪便中的能量属于上一营养
级即草的同化量;在题述食物链中能量形式的转变顺序是光能→化学
能→热能;兔子和狐狸分别处于第二、第三营养级;狼在该食物链中为
最高营养级,狼的同化量的去向为自身呼吸作用散失和用于自身的生
长、发育和繁殖,而用于生长、发育和繁殖的能量有一部分被分解者
利用。
4.如图为一食物网。若要使丙体重增加x,已知其食用的动物性食物(乙)
所占比例为a,则至少需要的生产者(甲)的量为y,那么x与y的关系可表示
为( )
A.y=90ax+10x B.y=25ax+5x
C.y=20ax+5x D.y=10ax+10x
C
解析:由题干中的“至少”可知,应该按最大传递效率20%计算,a表示
动物性食物(乙)所占比例,则1-a表示直接从生产者(甲)获得食物所占
比例,故有(1-a)x÷20%+ax÷20%÷20%=y,即y=20ax+5x。
5.某生态学家分别对一片玉米田、一片荒地和一个湖泊在单位时间内的
光合作用效率进行测定,测出的数据如下表(单位:kJ),请回答下列问题:
(1)太阳能的利用率最高的生态系统是 ,做出这一判断的
依据是 。
玉米田 荒地 湖泊
入射太阳能 2 001.0 497.0 111 572.0
输入第一营养级的能量 25.3 4.95 111.3
生产者的呼吸量 8.4 0.99 37.0
解析:太阳能的利用率=输入第一营养级的能量/入射太阳能,玉米田的
相应比值最大,故其利用率最高。假如两个陆地生态系统的绿色植物
固定了等量的太阳能,因为荒地生态系统中生产者呼吸量占其同化量
比例较少,所以传递到下一营养级的能量较多。玉米田生态系统中,输
入第一营养级的能量,除一部分用于生产者的呼吸作用以热能形式散
失外,其余能量用于自身生长、发育和繁殖等生命活动。玉米与玉米
田里的杂草之间的关系是竞争,玉米田除草的目的是调整生态系统中
的能量流动关系,使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。
答案:(1)玉米田 玉米田中输入第一营养级的能量与入射太阳能的比
值最高
(2)假如两个陆地生态系统的绿色植物固定了等量的太阳能,
则 (填“玉米田”或“荒地”)生态系统可能有较多的能量传递
到下一个营养级。
(3)玉米田生态系统中,输入第一营养级的能量,除一部分由于生产者
的呼吸作用以热能形式散失外,其余能量用于 。
答案:(2)荒地
(3)自身生长、发育和繁殖等生命活动
(4)玉米与玉米田中的杂草之间的关系是 ,从生态系统的能
量流动角度阐述除草的意义: 。
答案:(4)竞争 合理调整生态系统中的能量流动关系,使能量持续高
效地流向对人类最有益的部分
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