新教材选择性必修二：3-2　生态系统的能量流动（导学案）

第3章　生态系统及其稳定性
第2节　生态系统的能量流动（导学案）
学习目标 核心素养
1.通过分析能量在营养级间的流动情况和赛达伯格湖的能量流动，概述生态系统中能量流动的过程和特征。2．用生态金字塔表征生态系统中各营养级间的能量、生物量或数量等关系。3．概述研究生态系统能量流动的意义。4．尝试调查当地某生态系统的能量流动情况。 1.生命观念：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，建立生命系统的能量观。2．科学探究：分析生态系统中的能量流动。3．社会责任：能量流动与人类的生产生活密切相关，将生物学知识应用于生产实践。
知识梳理
知识点一　生态系统能量流动的概念和过程
1．能量流动的概念
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)能量流经第一营养级的过程
①能量输入：生产者通过光合作用把太阳能转化为化学能，固定在它们所制造的有机物中。
②能量去向
(2)能量流经第二营养级的过程
①初级消费者摄入量＝初级消费者同化量＋初级消费者粪便量
摄入量：指动物取食的总量，可以理解为动物的食物总量；
同化量：指动物经过消化和吸收后转化为自身的能量。
②初级消费者同化能量＝呼吸作用散失的能量＋用于生长、发育和繁殖的能量。
③生长、发育和繁殖的能量＝通过遗体残骸被分解者利用的能量＋被下一营养级摄入的能量。
(3)能量流动图解
(4)各营养级同化量来源和去向
(5)能量流动过程总结
知识点二　能量流动的特点
1．能量流动的特点
(1)生态系统中能量流动是单向的。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，不可逆转，也不能循环流动。
(2)能量在流动过程中逐级递减。能量在相邻两个营养级间的传递效率是10%～20%。在一个生态系统中，营养级越多，在能量流动过程中消耗的能量就越多。因此，生态系统中的能量流动一般不超过5个营养级。
2．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。
知识点三　生态金字塔及研究能量流动的实践意义
1．生态金字塔
类型项目 能量金字塔 生物量金字塔 数量金字塔
形状
定义 将单位时间内各营养级所得到的能量数值转换为相应的面积(或体积)的图形，并将图形按照营养级的次序排列所得到的金字塔 将单位时间内各营养级生物量(每个营养级所容纳的有机物的总干重)之间的关系，转换为相应的面积(或体积)的图形，并将图形按照营养级的次序排列所得到的金字塔 将单位时间内各营养级的生物个体的数目转换为相应的面积(或体积)的图形，并将图形按照营养级的次序排列所得到的金字塔
特点 直观地反映出生态系统各营养级间能量的关系，由于能量在流动过程中总是逐级递减的，因此能量金字塔通常都是上窄下宽的金字塔形 大多也是上窄下宽的金字塔形，一般来说，植物的总干重通常大于植食性动物的总干重，而植食性动物的总干重也大于肉食性动物的总干重 一般上窄下宽，有时出现上宽下窄倒置的金字塔形
特殊形状 无 海洋生态系统中，生产者浮游植物个体小，寿命短，又会不断被浮游动物吃掉，因而某一时间调查到的浮游植物的生物量可能要低于浮游动物的生物量 消费者个体小而生产者个体大，如一棵树与树上昆虫及鸟的数量关系：
2.研究能量流动的实践意义
(1)帮助人们将生物在时间、空间上进行合理配置，增大流入某个生态系统的总能量。例如间种套作、多层育苗、稻—萍—蛙等立体农业生产方式。
(2)帮助人们科学地规划和设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用。例如将秸秆用作饲料喂牲畜，可获得肉、蛋、奶等；将牲畜的粪便作为沼气池发酵的原料，可以生产沼气提供能源；沼气池中的沼渣还可以作为肥料还田，这样就实现了对能量的多级利用，从而大大提高能量的利用率。
(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对人类最有益的部分。例如只有根据草场的能量流动特点，合理确定草场的载畜量，才能保持畜产品的持续高产。
　能量只能通过光合作用输入到生态系统中吗？
提示：太阳能是通过生产者光合作用输入到生态系统中，其他能量可以通过某些原核生物的化能合成作用输入生态系统。
　初级消费者粪便中的能量是它同化的能量吗？
提示：不是。粪便中的能量不是该营养级同化的能量，而是上一个营养级的同化量的一部分。如羊吃草，羊粪便中的能量是草同化的能量，并不属于羊。
　生态系统中能量流动和转化是否遵循能量守恒定律？
提示：遵循。因为生产者固定的总量等于流动中散失的和储存的能量之和。
　流经生态系统的能量能否再回到生态系统中来？
提示：不能。流经某生态系统的能量最终都以热能形式散失，以维持地球上能量的收支平衡，这些能量再也不能回到这个生态系统了。
提醒　　“未利用”是指未被自身呼吸作用消耗，也未被后一个营养级和分解者利用的能量。
提醒　　关于能量传递效率的易错点分析
(1)能量传递效率＝×100%
(2)能量传递效率是指各营养级之间的能量传递效率，不是指个体或种群之间的能量传递效率。
(3)能量传递效率为10%～20%是对整体而言的，某一食物链中相邻两个营养级的能量传递效率可能会低于10%。
　为什么任何生态系统都需要不断得到来自系统外的能量补充？
提示：因为生产者固定的能量最终都以热能形式从生物群落中散失，不能循环利用。
　能量传递效率等于能量利用率吗？
提示：不等于。能量传递效率体现的是能量流动过程中所遵循的客观规律，不能随意改变，但能量利用率可以人为改变，例如充分利用农作物秸秆就可以提高能量利用率。
　农民在进行田间管理的时候，要进行灭虫除草，目的是什么？
提示：使能量尽可能多地流向农作物，即流向对人类最有益的部分。
课堂小结
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