高考生物一轮复习 生态系统的能量流动导学案

〖课    题〗ξ5.4  生态系统的能量流动

〖学习要求〗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

课前预习

【预习指导】课前默写下列知识要点，然后自主复习课本，对默写结果进行矫正，并达到导学案提出的学习水平要求（记忆→理解→掌握→运用）。

一、能量流动的过程：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。

1．能量输入：能量从无机环境进入生物群落的过程。

生态系统的能量输入过程包括生产者的光合作用和化能合成作用。

【思考1】生产者固定的太阳能总量是流经生态系统的总能量。

【思考2】在黑暗海底火山口周围也有较为复杂的生态系统，其能量输入主要来自某些微生物的化能合成作用过程。

2．能量传递：能量在生物群落内部的各种生物之间传递的过程。

生产者固定的能量沿着食物链传递；每个营养级产生的遗体、残骸传递给分解者。

【思考3】能量在生态系统中的传递形式化学能（光能、化学能、热能、机械能）。

【思考4】食物链中最高营养级体内的能量最终传递给分解者。

3．能量散失：能量从生物群落进入无机环境的过程。

生物群落中的能量是通过生产者、消费者和分解者的呼吸作用，以热能形式离开生物群落的。

【思考5】通过生产者、消费者和分解者的呼吸作用，将有机物中的化学能转化为热能和ATP中活跃化学能，后者分解后再以热能形式散失。

4．能量转化：能量在生态系统中的转化形式。

生态系统中的能量转化是指光能→化学能→热能的转化过程；

【思考6】从光能到化学能依靠生产者的光合作用，从化学能到热能依靠各种生物的呼吸作用。

【归纳1】每个营养级中的能量输入、传递和散失：

①每个营养级通过同化作用输入能量。

②每个营养级获得的能量大部分通过呼吸作用散失；少部分用于生长、发育和繁殖，并贮存在有机物中。

③贮存在有机物中的能量一部分传递给下一营养级，一部分被分解者利用并散失。

【自主练习】在一年中，兔子的摄食量为U，同化量为P，粪便量为S，呼吸量为R，遗体残骸量为M，被摄食量为U'。

则：一年当中兔子种群的增长量（未利用量）为U－S－R－M－U'。

二、能量流动的特点     

分析：赛达伯格湖能量流动图解

（1）流经该生态系统的总能量为4.6J／cm2·年，第二营养级的同化量为62.8J／cm2·年，第三营养级的同化量为12.6J／cm2·年。

（2）生态系统中每个营养级都能通过自身的呼吸作用散失部分能量；每个营养级都能产生遗体残骸并通过分解者的呼吸作用散失部分能量。

（3）从第二营养级到第三营养级的能量传递效率为20.1％。

（4）该生态系统中各营养级的未利用量分别为293J／cm2·年、29.3J／cm2·年、5.0J／cm2·年，表明各营养级的生物种群正处于增长（增长、稳定、衰退）时期。

（5）327.3J／cm2·年的未利用量最终要通过各种生物的呼吸作用而散失。

三、研究生态系统能量流动的实践意义

1．调整生态系统的能量流动关系，使能量持续有效地流向对人类最有益的部分。

2．建立人工生态系统，做到对能量的多级利用，提高能量利用率。

课中研讨

【问题研讨一】能量流动的过程：

（归纳）每一生物个体（或种群）的能量流动包括哪些方面？

能量输入、能量散失和能量储存三个方面。

阅读教材P94“能量流动的过程”小节，分析回答下列问题：

1．（理解）能量是通过什么途径输入到生态系统的第一营养级的？

太阳能通过生产者的光合作用固定在有机物中。

生产者固定的太阳能总量是流经生态系统的总能量。

2．（分析）输入到第一营养级的能量有哪些去向？

一部分通过生产者的呼吸作用以热能的形式散失；

一部分储存在生产者体内，用于生产者的生长、发育和繁殖等。

储存在生产者体内的能量，一部分随残枝败叶等被分解者分解而释放出来，另一部分则被初级消费者摄入体内，流入了第二营养级。

3．（学会分析）据图分析下列问题：

①a、b、c、d、e、f之间具有怎样的等量关系？

a=b+c         b=d+e+f

②第一营养级中未被利用能量的最终去向是什么？

死亡后被分解者吸收利用，通过分解者的呼吸

作用散失。

结合图5－6和5-7，分析回答下列问题：

1．（理解）被初级消费者摄入的能量（摄入量）

全部被初级消费者同化（同化量）了吗？

没有。生产者被初级消费者摄入后要排出粪便。粪便中有机物的能量（粪便量）最终流向了分解者。

即：摄入量＝同化量＋粪便量。

2．（识记）流入初级消费者体内的能量（同化量）有何用途？

细胞呼吸、生长、发育和繁殖。

3．（识记）流入初级消费者体内的能量（同化量）的最终去向有哪些？

呼吸作用散失、流向第三营养级、分解者的呼吸作用散失。

4．（识记）能量流动的渠道是什么？

食物链和食物网

5．（分析）对每个营养级来说，能量流动的各个过程之间有何关系？

能量输入＝呼吸作用散失＋流向下一营养级＋分解者的呼吸作用散失。

6．（理解）流入生物群落的能量，最终通过什么途径离开生物群落？

通过生物（各个营养级和分解者）的呼吸作用以热能形式散失。

【问题研讨二】结合图5－8，分析赛达伯格湖的能量流动情况：

1．对于每一个营养级来讲，输入和输出的能量是否相等？为什么？这说明了什么？

不相等。因为每个营养级中都有未被利用的能量。

说明生态系统中的有机物逐渐积累增多。

2．从第一营养级流入第二营养级的能量，占第一营养级所固定能量的百分比是多少？

13.5%。

从第二营养级流入第三营养级的能量，占第二营养级所同化能量的百分比是多少？

20%。

3．能量传递效率：相邻营养级的能量传递效率一般为10～20％。

4．流入某个营养级的能量，为什么不能百分之百地流向下一个营养级？

各营养级生物体内大部分能量被呼吸作用消耗；

其次是上个营养级的部分能量未被下一个营养级利用；

还有少数能量被分解者利用。

【总结】能量流动的特点：单向流动，逐级递减。

【归纳】生态系统的能量流动为什么是单向的？为什么是逐级递减的？

单向流动原因：食物链中的捕食关系不能逆转；热能不能再次被固定。

逐级递减原因：每个营养级都有能量通过呼吸做作用散失；每个营养级都有遗体残骸通过分解者的呼吸作用散失。

【跟踪练习1】下图为某生态系统食物网图解，猫头鹰体重每增加1kg，至少消耗A约（C）

结合图5－9，阅读教材P95～P96中的5个自然段，分析回答下列问题：

1．生态系统能量流动的特点有哪些？其原因分别是什么？

单向流动：原因是能量只能从低营养级流向高营养级；通过呼吸作用散失的热量不能再次被生产者固定。

逐级递减：原因是能量在相邻两个营养级之间的传递效率是10%～20%。

2．在能量金字塔中，下一营养级能量约占上一营养级能量的比例是1/5～1/10。

3．食物链为什么一般不会超过5个营养级？

由于能量流动的传递效率是10％～20％，营养级越高，所获取的能量越少。食物链到第五营养级时，可利用的能量不足以维持更高营养级的生存。

【补充】生态金字塔的类型

能量金字塔：根据组成食物链的各个营养级的层次，把生态系统中的各个营养级的能量数值绘制成的图形。

生物量金字塔：根据组成食物链的各个营养级的层次，把生态系统中的各个营养级的质量数值绘制成的图形。

A．此食物网中有六条食物链，丁占有四个不同的营养级

B．戊接受的太阳能是流经此生态系统的总能量

C．丙可利用的总能量小于乙和丁可利用的总能量之和

D．向此生态系统大量引人外来物种，可增强该系统的稳定性

【问题研讨三】研究能量流动的实践意义

阅读教材P96最后2个自然段，分析回答下列问题：

研究生态系统能量流动有哪些实践意义？

科学的规划、设计人工生态系统，使能量得到最有效地利用。

调整生态系统中的能量流动关系，使能量持续高效流向对人类最有益的部分。

【跟踪练习3】（10年山东）以下表示动物利用食物的过程

正确的分析是（C）

A．恒温动物的④/③值一般高于变温动物

B．哺乳动物的③/①值一般为10%-20%

C．提高圈养动物生长量一般需提高③/②值

D．食肉哺乳动物的③/②值一般低于食草哺乳动物

课后学习

1．结合本节导学案，巩固记忆所学基础知识（课前提问检查）。