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)（第一課時(shí)）教學(xué)目標(biāo)目標(biāo)010203利用圖示、模型構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)過(guò)程。(科學(xué)思維)通過(guò)學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)過(guò)程，建立物質(zhì)和能量觀。(生命觀念)認(rèn)同利用能量流動(dòng)規(guī)律，更加科學(xué)、有效地利用生態(tài)系統(tǒng)中的資源。(社會(huì)責(zé)任)情景材料一合作探究一：你認(rèn)為以下哪種生存策略能讓你維持更長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)等待救援？

假設(shè)你像小說(shuō)中的魯濱遜那樣，流落在一個(gè)荒島上，除了有能飲用的水，幾乎沒(méi)有任何食物。你身邊尚存的食物只有1只母雞、15Kg玉米。方案1方案2先后一部分吃雞蛋一部分選擇人數(shù)：_________選擇人數(shù)：________能量的輸入能量的散失生態(tài)系統(tǒng)

一切生命活動(dòng)都伴隨著能量的變化。沒(méi)有能量的輸入，也就沒(méi)有生命的生態(tài)系統(tǒng)一、能量流動(dòng)1.概念：生態(tài)系統(tǒng)中能量的_____、_____、_____和_____的過(guò)程。輸入傳遞轉(zhuǎn)化散失合作探究二：研究能量流動(dòng)我們可以采用什么科學(xué)方法呢？能量輸入個(gè)體1儲(chǔ)存在體內(nèi)的能量呼吸作用散失的能量個(gè)體2儲(chǔ)存在體內(nèi)的能量呼吸作用散失的能量個(gè)體3……能量?jī)?chǔ)存種群能量散失能量輸入將這些個(gè)體作為一個(gè)整體來(lái)研究

以個(gè)體為研究對(duì)象，有很大的局限性和偶然性，如果個(gè)體死亡，數(shù)據(jù)可能不準(zhǔn)確；不同個(gè)體間差異過(guò)大。某營(yíng)養(yǎng)級(jí)將一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的所有種群作為一個(gè)整體能很好地避免以個(gè)體和種群為研究對(duì)象帶來(lái)的不足，提高結(jié)果的準(zhǔn)確性。一、能量流動(dòng)2.科學(xué)方法：研究能量流動(dòng)的基本思路二、能量流動(dòng)的過(guò)程合作探究三：請(qǐng)同學(xué)們自主閱讀教材P54-55，小組合作思考討論完成問(wèn)題。

1.輸入生態(tài)系統(tǒng)的的能量來(lái)源是什么？2.輸入第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量有幾個(gè)去路？分別是什么？3.植物用于自身生長(zhǎng)、發(fā)育、繁殖的能量有幾個(gè)去路？分別是什么？4.初級(jí)消費(fèi)者攝入的能量全部轉(zhuǎn)化為自身的能量了嗎？攝入的能量去路有幾個(gè)？分別是什么？5.某一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的“糞便”中能量應(yīng)屬于誰(shuí)的同化量？6.結(jié)合營(yíng)養(yǎng)級(jí)能量的去路，構(gòu)建出能量流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的過(guò)程模型。二、能量流動(dòng)的過(guò)程1.能量流經(jīng)玉米（第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)）過(guò)程：1%固定(同化)99%散失生產(chǎn)者固定的太陽(yáng)能呼吸作用散失（熱能）用于生長(zhǎng)發(fā)育和繁殖分解者殘枝敗葉未利用初級(jí)消費(fèi)者（植食性動(dòng)物）（1）輸入生態(tài)系統(tǒng)的總能量：生產(chǎn)者固定的太陽(yáng)能合作探究四：所有生態(tài)系統(tǒng)中輸入的總能量都只有生產(chǎn)者固定的太陽(yáng)能嗎？在人工生態(tài)系統(tǒng)中，總能量還有人工補(bǔ)充的能量（例如飼料、餌料等）實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練

1.流經(jīng)神農(nóng)架?chē)?guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)的總能量是()A.該保護(hù)區(qū)中生產(chǎn)者體內(nèi)的能量B.照射到該保護(hù)區(qū)中的全部太陽(yáng)能C.該保護(hù)區(qū)中生產(chǎn)者所固定的太陽(yáng)能D.該保護(hù)區(qū)中所有生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者體內(nèi)的能量二、能量流動(dòng)的過(guò)程2.能量流經(jīng)雞（第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)）過(guò)程：合作探究五：雞吃玉米后能將攝入的玉米全部同化嗎？初級(jí)消費(fèi)者攝入遺體殘骸呼吸作用熱量散失初級(jí)消費(fèi)者同化用于生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖次級(jí)消費(fèi)者攝入分解者利用糞便攝入量=同化量+糞便量糞便屬于上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的同化量二、能量流動(dòng)的過(guò)程3.能量流經(jīng)人（最高營(yíng)養(yǎng)級(jí)）過(guò)程：合作探究六：最高營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化的能量去向有哪些？呼吸作用散失用于自身生長(zhǎng)發(fā)育繁殖人攝入糞便人同化遺體殘骸最高營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量去向：①呼吸作用散失；分解者利用分解者利用（呼吸作用散失）合作探究七：通過(guò)以上學(xué)習(xí)，你能總結(jié)出各營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化的能量去向有哪些有何共同點(diǎn)呢？呼吸作用散失生長(zhǎng)發(fā)育繁殖分解者（殘枝敗葉）下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)攝入生產(chǎn)者固定的太陽(yáng)能未被利用（草根）散失糞便下一級(jí)同化量呼吸作用散失分解者（遺體殘?。┫乱粻I(yíng)養(yǎng)級(jí)攝入

未被利用（活體石油煤炭）同化量=攝入量-糞便量同化量=呼吸散失+生長(zhǎng)發(fā)育繁殖同化量=呼吸散失+下一級(jí)

+分解者

+未利用生產(chǎn)者同化量二、能量流動(dòng)的過(guò)程實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練

2.在由草、兔、狐組成的一條食物鏈中，兔經(jīng)同化作用所獲得的能量的去向不應(yīng)該包括A.通過(guò)兔呼吸作用釋放B.通過(guò)兔的糞便流入分解者體內(nèi)C.通過(guò)狐貍的糞便流入分解者體內(nèi)D.流入狐貍體內(nèi)實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練

3.在一定時(shí)間內(nèi)，某生態(tài)系統(tǒng)中全部生產(chǎn)者固定的能量值為a，全部消費(fèi)者所獲得的能量值為b，全部分解者所獲得的能量值為c，則a、b、c之間的關(guān)系是A.a＝b＋c

B.a>b＋cC.a<b＋c

D.c<a＋b某營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化量呼吸作用中以熱能形式散失用于自身生長(zhǎng)、發(fā)育、繁殖被分解者分解利用流入下一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)二、能量流動(dòng)的過(guò)程4.某營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量最終去向：5.某營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量某段時(shí)間內(nèi)的能量去向：某營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化量呼吸作用中以熱能形式散失用于自身生長(zhǎng)、發(fā)育、繁殖被分解者分解利用流入下一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)未被利用的能量合作探究八：請(qǐng)嘗試構(gòu)建食物鏈的能量流動(dòng)模型。呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用生產(chǎn)者（綠色植物）初級(jí)消費(fèi)者（植食性動(dòng)物）次級(jí)消費(fèi)者（肉食性動(dòng)物）三級(jí)消費(fèi)者（肉食性動(dòng)物）呼吸作用……分解者二、能量流動(dòng)的過(guò)程①能量流動(dòng)的渠道是

。②能量散失的途徑是各種生物的

(代謝過(guò)程)。③流動(dòng)過(guò)程中能量的轉(zhuǎn)化是太陽(yáng)能→

→

。食物鏈和食物網(wǎng)呼吸作用有機(jī)物中的化學(xué)能熱能

①源頭：

。②起點(diǎn)：從

開(kāi)始。③流入生態(tài)系統(tǒng)總量：

。

④主要方式：__________。⑤能量轉(zhuǎn)化：

。

能量流動(dòng)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)程過(guò)程輸入生產(chǎn)者固定太陽(yáng)能生產(chǎn)者固定的太陽(yáng)能總量光能化學(xué)能光合作用①傳遞渠道：

。②傳遞過(guò)程：食物鏈和食物網(wǎng)傳遞轉(zhuǎn)化太陽(yáng)能化學(xué)能熱能ATP中活躍的化學(xué)能散失①大部分熱能形式散失，②需要分解者的分解作用和每一級(jí)生物的呼吸作用生產(chǎn)者→初級(jí)消費(fèi)者→次級(jí)消費(fèi)者……太陽(yáng)能二、能量流動(dòng)的過(guò)程生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)思考.討論二、能量流動(dòng)的過(guò)程合作探究九：生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)和轉(zhuǎn)化是否遵循能量守恒定律？為什么？

遵循能量守恒定律。能量在生態(tài)系統(tǒng)中流動(dòng)、轉(zhuǎn)化后，一部分儲(chǔ)存在生態(tài)系統(tǒng)（生物體的有機(jī)物）中，另一部分在呼吸作用中以熱能的形式散失，兩者之和與流入生態(tài)系統(tǒng)的能量相等。合作探究十：流經(jīng)某生態(tài)系統(tǒng)的能量能否再回到這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中來(lái)？為什么？不能。能量流動(dòng)是單向的。合作探究十一：能量的流動(dòng)有何特點(diǎn)呢？?jī)蔂I(yíng)養(yǎng)級(jí)之間傳遞效率為多少呢？分析賽達(dá)伯格湖的能量流動(dòng)三、能量流動(dòng)的特點(diǎn)思考.討論RaymondLindeman林德曼（1915-1942）賽達(dá)伯格湖

1941年美國(guó)耶魯大學(xué)生態(tài)學(xué)家林德曼發(fā)表了《一個(gè)老年湖泊內(nèi)的食物鏈動(dòng)態(tài)》的研究報(bào)告。他對(duì)50萬(wàn)平方米的賽達(dá)伯格湖作了野外調(diào)查和研究后用確切的數(shù)據(jù)說(shuō)明，生物量從綠色植物向食草動(dòng)物、食肉動(dòng)物等按食物鏈的順序在不同營(yíng)養(yǎng)級(jí)上轉(zhuǎn)移。植食性動(dòng)物

62.862.8太陽(yáng)能未固定生產(chǎn)者464.6分解者12.5呼吸作用96.3未利用327.32932.118.829.312.6肉食性動(dòng)物

12.6微量7.55.0122.614.6三、能量流動(dòng)的特點(diǎn)分析賽達(dá)伯格湖的能量流動(dòng)思考.討論合作探究十一：用表格的形式，將圖中的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理。流入呼吸作用分解者利用暫未利用流出流出/流入生產(chǎn)者植食性動(dòng)物肉食性動(dòng)物464.696.312.529362.862.818.82.129.312.612.67.5微量5.0能量流動(dòng)過(guò)程中逐級(jí)遞減三、能量流動(dòng)的特點(diǎn)分析賽達(dá)伯格湖的能量流動(dòng)思考.討論合作探究十一：用表格的形式，將圖中的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理。合作探究十二：計(jì)算“流出”該營(yíng)養(yǎng)級(jí)能量占“流入”該營(yíng)養(yǎng)級(jí)能量的百分比。流入呼吸作用分解者利用暫未利用流出流出/流入生產(chǎn)者植食性動(dòng)物肉食性動(dòng)物464.696.312.529362.862.818.82.129.312.612.67.5微量5.0三、能量流動(dòng)的特點(diǎn)分析賽達(dá)伯格湖的能量流動(dòng)思考.討論20.06%13.52%能量傳遞效率=下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化量上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化量×100%注意：能量在相鄰兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)間的傳遞效率為

。10%～20%合作探究十三：流入某一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量為什么不會(huì)百分之百地流到下一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)？流入呼吸作用分解者利用暫未利用流出流出/流入生產(chǎn)者植食性動(dòng)物肉食性動(dòng)物464.696.312.529362.862.818.82.129.312.612.67.5微量5.0三、能量流動(dòng)的特點(diǎn)分析賽達(dá)伯格湖的能量流動(dòng)思考.討論20.06%13.52%合作探究十三：流入某一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量為什么不會(huì)百分之百地流到下一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)？

各營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量都有一部分通過(guò)呼吸作用散失；一部分未被下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)利用；一部分被分解者分解。合作探究十四：通過(guò)以上分析，你能總結(jié)出什么規(guī)律？三、能量流動(dòng)的特點(diǎn)分析賽達(dá)伯格湖的能量流動(dòng)思考.討論合作探究十四：通過(guò)以上分析，你能總結(jié)出什么規(guī)律？單向流動(dòng)②通過(guò)呼吸作用散失的熱能不能再次被利用①食物鏈中的捕食關(guān)系不能逆轉(zhuǎn)能量流動(dòng)特點(diǎn)逐級(jí)遞減原因總有一部分能量經(jīng)自身呼吸消耗、被分解者分解、未被下一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)利用。（能量傳遞效率為10%～20%）原因合作探究十五：能量在流動(dòng)過(guò)程中逐級(jí)遞減，與能量守恒定律矛盾嗎？為什么？

不矛盾。能量在流動(dòng)過(guò)程中逐級(jí)遞減，指的是流入各個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量。能量守恒定律可以用于衡量流入某個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的總能量，總能量=儲(chǔ)存在生態(tài)系統(tǒng)(生物體的有機(jī)物)中的能量+被各個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物利用、散發(fā)至非生物環(huán)境中的能量。因此，雖然能量在流動(dòng)過(guò)程中逐級(jí)遞減，但總能量依然遵循能量守恒定律。三、能量流動(dòng)的特點(diǎn)合作探究十五：能量在流動(dòng)過(guò)程中逐級(jí)遞減，與能量守恒定律矛盾嗎？為什么？

任何生態(tài)系統(tǒng)都需要不斷得到來(lái)自系統(tǒng)外的能量補(bǔ)充，以便維持生態(tài)系統(tǒng)的正常功能。如果一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)在一段較長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)沒(méi)有能量（太陽(yáng)能或化學(xué)能）輸入，這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)就會(huì)崩潰。實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練

4.(2021·北京市平谷區(qū)第五中學(xué)高二月考)下圖是某個(gè)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模式圖，該圖中表示生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的箭頭是A.①②③B.①③⑤C.①③④D.①②③④⑤四、能量流動(dòng)的相關(guān)計(jì)算1.能量傳遞效率的計(jì)算公式：（1）能量傳遞效率=下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化量上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化量×100%（2）在食物網(wǎng)中能量傳遞效率“最值”計(jì)算正推：知低營(yíng)養(yǎng)級(jí)求高營(yíng)養(yǎng)級(jí)獲能量最多選最短食物鏈，按×20%計(jì)算獲能量最少選最長(zhǎng)食物鏈，按×10%計(jì)算逆推：知高營(yíng)養(yǎng)級(jí)求低營(yíng)養(yǎng)級(jí)需能量最多選最長(zhǎng)食物鏈，按÷10%計(jì)算需能量最少選最短食物鏈，按÷20%計(jì)算兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間，不是兩個(gè)體之間實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練

5.右圖表示某生態(tài)系統(tǒng)食物網(wǎng)的圖解，貓頭鷹體重每增加1kg，至少消耗A約（

）

A．100kg

B．44.5kg

C．25kg

D．15kg四、能量流動(dòng)的相關(guān)計(jì)算1.能量傳遞效率的計(jì)算公式：(3)在能量分配比例已知時(shí)，按比例分別計(jì)算，最后相加。例：在右圖的食物網(wǎng)中，如果C從B、F中獲得的能量比為3∶1，C增重1kg，則最少需要消耗A多少kg？消耗A最少，按最高傳遞效率20%計(jì)算（前級(jí)是后級(jí)5倍）：沿食物鏈A→B→C逆推：3/4kgX5X5＝75/4kg沿食物鏈A→D→E→F→C逆推：1/4kgX5X5X5X5＝625/4kg75/4kg+625/4kg=175kg