第二节 生态系统的稳态
第1课时 生态系统中的能量流动
(时间：30分钟 满分：50分)
考查知识点及角度
难度及题号
基础
中档
稍难
能量流动的过程与特点
5、6
7
8
能量传递效率及相关计算
3
4
能量的流动的实践意义
1、2
一、选择题(共6小题，每小题5分，共30分)
1．(2009·江苏，17)下列4种现象中，不适宜用生态系统中能量流动规律进行合理分析的是 ( )。
A．虎等大型肉食动物容易成为濒危物种
B．蓝藻易在富营养化水体中爆发
C．饲养牛、羊等动物，成本低、产量高
D．巨大的蓝鲸以微小的浮游动物为食
解析 蓝藻爆发是因为水体中含有大量的N、P等元素，给蓝藻提供营养物
质，利于蓝藻的生长，没有能量流动。能量流动的特点之一是逐级递减，虎
等大型肉食动物处在最高营养级，获得的能量最少，因此容易成为濒危物种。
饲养的牛、羊等动物属于第二营养级，获得的能量较多，因此成本低、产量
高。蓝鲸以浮游动物为食，能量便由浮游动物流向了蓝鲸。
答案 B
2．从能量流动的特点分析，在农田生态系统中，农民采用的下列方法不能使水稻增产的是 ( )。
A．使用除草剂和人工除草
B．使用农药消灭害虫
C．大棚种植时，降低夜间温度
D．喷洒适宜浓度的生长素
解析 使用除草剂和人工除草可以减少农作物的竞争对手，使光能更多地流
向农作物；使用农药消灭害虫可以减少农作物流向害虫的能量；大棚种植时，
降低夜间温度可以降低呼吸作用消耗的能量；喷洒适宜浓度的生长素可以促
进水稻的生长，但收获的均为空壳，所以不能使水稻增产。
答案 D
3．如右图所示食物网中，E是生产者，共含有7.1×109 kJ的能量，B生物种群总能量为2.3×108 kJ，从理论上计算A最多获得的能量是 ( )。
A．2.84×108 kJ B．2.38×108 kJ
C．1.41×109 kJ D．3.05×108 kJ
解析 要计算A最多获得的能量，需考虑以下两方面：①各营养级间能量传
递效率按20%计算，②食物链选择最短的，即应选取E→D(C)→A，先计算B
总能量为2.3×108 kJ，需消耗E的能量为2.3×108 kJ÷20%＝1.15×109 kJ，
则A最多获取的能量为(7.1×109－1.15×109)kJ×20%×20%＝2.38×108 kJ。
答案 B
4．在生态系统中，营养级越高的生物获得的总能量越少。下列解释错误的是
( )。
A．各营养级中总有一部分能量被分解者利用
B．各营养级中的能量一部分以热能形式散失
C．生物维持自身的生命活动消耗一部分能量
D．能量金字塔顶层的生物数量少需要能量少
解析 各营养级生物的同化量一部分用于呼吸，以热能的形式散失；一部分用于自身的生长发育繁殖等，其中一部分流向下一营养级，一部分流向分解者，所以能量流动具有单向流动、逐级递减的特点，故A、B、C三项均正确，D项其实应该是能量金字塔顶层的生物因为所处营养级最高，因而获得的能量最少，不能满足太多数量的个体所需。
答案 D
5．下图为生态系统中能量流动图解部分示意图，①②③④各代表一定的能量值，下列各项中正确的是 ( )。
A．①表示流经生态系统内部的总能量
B．一般情况下，三级消费者增加1 kg，至少需要生产者100 kg
C．生物与生物之间的捕食关系一般不可逆转，所以能量流动具有单向性
D．从能量关系看②≥③＋④
解析 本题主要考查能量流动的特点。①表示第二营养级的同化量，流经生
态系统的总能量是生产者光合作用固定的总能量，要大于①；三级消费者增
加1 kg，至少消耗生产者的量，需以最大传递效率计算，即＝125 kg；
能量流动的特点之一是单向流动，主要原因是生物间的捕食关系不可逆转；
从能量关系看：②＝③＋④＋呼吸消耗，所以②>③＋④。
答案 C
6．下图表示某草原生态系统中能量流动图解，①～④表示相关过程的能量流动。下列有关叙述正确的是 ( )。
A．①是流入该生态系统的总能量
B．分解者分解动植物遗体释放出来的能量，可供绿色植物再利用
C．图中②/①的比值代表“草→兔”的能量传递效率
D．③和④分别属于草和兔同化量的一部分
解析 流入该生态系统的总能量应该是生产者(草)所固定的太阳能的总量，
而①仅是其中的一部分，所以A错。分解者分解动植物遗体，最终是以热能
的形式释放，而热能是不能被绿色植物固定利用的，所以B错。图中①②分
别是兔和狐的摄入量，二者之比不能代表“草→兔”的能量传递效率，所以
C错。③是兔排出的粪便中所含的能量，兔是一级消费者，一级消费者的粪
便所含的能量不属于一级消费者所同化的，应该属于生产者(草)的；④是由
兔流向分解者的能量，应属于兔同化量的一部分，所以D正确。
答案 D
二、非选择题(共20分)
7．(10分)某种植玉米的农场，其收获的玉米子粒既作为鸡的饲料，也作为人的粮食，玉米的秸秆则加工成饲料喂牛，生产的牛和鸡供人食用。人、牛、鸡的粪便经过沼气池发酵产生的沼气作为能源，沼渣、沼液作为种植玉米的肥料。据此回答(不考虑空间因素)：
(1)请绘制由鸡、牛、玉米和人组成的食物网：____________________________
__________________________________________________________________
(2)牛与鸡之间________________(有、无)竞争关系，理由是
_________________________________________________________________。
人与鸡的种间关系是________________________，人与牛的种间关系是_________________________________________________________________。
(3)假设该农场将生产玉米的1/3作为饲料养鸡，2/3供人食用，生产出的鸡供人食用。现调整为2/3的玉米养鸡，1/3供人食用，生产出的鸡仍供人食用。理论上，该农场供养的人数将会__________(增多、不变、减少)，理由是__________________________________________________________________
_________________________________________________________________。
解析 本题综合考查了生态系统的结构和功能及应用，由于对所学知识与实
际问题联系脱节导致生物群落中的种间关系判断失误，导致(1)、(2)两问错答，
食物网的绘制不全面，而对生态系统的功能描述不够准确，导致错答，因此
应加强基础知识的巩固，对于语言表达再力求规范准确，正确思路应是：
(1)由题干信息可知，玉米、鸡、牛、人之间的食物关系为：
(2)因人与鸡均食用玉米子粒，而牛食用玉米秸秆，且人还
食用鸡和牛，因不考虑空间因素，故人与鸡的种间关系为
竞争和捕食，人与牛的种间关系为捕食，而牛与鸡之间无竞争关系。
(3)食物链越长，能量沿食物链流动时损耗越多，高营养级获得的能量也就越
少，改变用途的1/3玉米中的能量流入人体内所经过的食物链延长，故人获
得的总能量将减少。
答案 (1)如图所示：
(2)无 它们所需食物资源不同(或牛食玉米秸秆、鸡吃玉米子粒) 捕食与竞争 捕食
(3)减少 改变用途的1/3玉米被鸡食用后，在鸡这一环节散失了一部分能量，导致人获得的能量减少
8．(10分)下图甲为某湖泊生态系统的能量金字塔简图，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别代表不同的营养级，m1、m2代表不同的能量形式。图乙表示能量流经该生态系统某一营养级的变化示意图，其中a～g表示能量值。请据图作答：
(1)图甲中，m1、m2表示的能量形式分别为________、________。通常情况下，位于营养级Ⅳ的生物个体数量一般远远少于Ⅲ，主要原因_________________________________________________________________。
(2)图乙中，若A表示图甲中营养级Ⅱ所摄入的全部能量，则B表示________，C表示________。若图甲中营养级Ⅰ所固定的太阳能总量为y，则营养级Ⅰ、Ⅱ间的能量传递效率是________(用图中所给字母表示)。
(3)由图乙可以总结出生态系统能量流动的主要特点是
________________________________________________________________。
(4)若图甲中营养级Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ各有一种生物甲、乙、
丙，构成的食物关系如图。其中，甲能量中比例为
X的部分直接提供给丙，则要使丙能量增加A kJ，至少需要消耗甲的能量为
________kJ(用所给字母表示)
解析 (1)m1表示流入该生态系统的总能量，这部分能量是太阳能或生产者同
化固定的能量，m2表示从该生态系统散失的能量，即热能或呼吸作用散失的
热量。由于能量在传递过程中是逐级递减的，因此营养级越高的生物，可利
用能量越少，所以个体数量往往也越少。
(2)若A表示图甲中营养级Ⅱ所摄入的全部能量，则B表示Ⅱ同化固定的能
量，C表示Ⅱ用于生长、发育和繁殖的能量。若图甲中营养级Ⅰ所固定的太
阳能总量为y，而图乙中营养级Ⅱ同化固定的总能量为b，因此营养级Ⅰ、Ⅱ
间的能量传递效率是b/y×100%。
(3)生态系统能量流动的主要特点是单向流动、逐级递减。
(4)假设至少需要消耗甲的能量为a，则丙从甲→丙途径获得的能量为
a×X×20%，丙从甲→乙→丙途径获得的能量为a×(1－X)×20%×20%，根
据题干中的条件可知：a×X×20%＋a×(1－X)×20%×20%＝A，因此a＝
25A/(1＋4X)。
答案 (1)太阳能(或生产者同化固定的能量) 热能(或呼吸作用散失的热量) 营养级高，可利用能量少
(2)营养级Ⅱ同化固定的能量 营养级Ⅱ用于生长、发育和繁殖的能量 b/y×100%
(3)单向流动、逐级递减
(4)25A/(1＋4X)
高中生物 生态系统的能量流动 浙教版必修3
学习目标：
1.分析生态系统的能量流动的过程与特点。
2.概述研究能量流动的意义。
3.尝试调查农田生态系统中的能量流动情况。
学习重点:
生态系统能量流的过程和特点。
一．导学过程：
（一）课前预习
1．能量流动的概念：_________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________
2．研究能量流动的方法：
研究生态系统中能量的流动一般在________水平上。
3．生态系统的能量流动过程：
沿________________进行流动。
4．能量流动的特点：
（1）能量流动的特点：
_________________________________________________
__________________________________________________
（2）能量传递效率：
能量在相邻两个营养级间的传递效率__________。
5．研究能量流动的实践意义：
（1）______________________________________________________________________________
（2）______________________________________________________________________________
（二）预习自测
3．有如图所示的一个食物网（能量传递效率按10%计算） 昆虫
则下列叙述正确的是 植物
A．昆虫属于第一营养级，鸟属于第二营养级 鸟
B．该食物网中初级消费者是昆虫，次级消费者是鸟
C．在鸟类的食物构成中，若动物性食物和植物性食物各占一半，则鸟类增加能量a时，生产者需提供的能量为50a
D．若绿色植物固定的太阳能总量为M ，昆虫获得的总能量为m1 鸟获得的总能量为m2 则
M 〉m1 +m2
6．在图中，每个字母代表食物网中一种生物，箭头表示能量流动方向。人和含能量最多的生物分别是
b
a c 分解者
d
A．a和分解者 B．b和分解者 C．b和c D．b和a
7．组成食物链的环节一般不会多于6个，其原因是
A．环境资源有限 B．在每一环节上都有大量的能量损失
C．捕食者不能以捕食者为食 D．ABC三项都对
8．某湖泊生态系统中有大型杂食性鱼类甲，其食物有1/2来自浮游植物乙，1/4来自草食性鱼类丙，1/4来自以草食性鱼类为食的小型肉食性鱼类丁。下列叙述中错误的是
A．甲和丁存在着竞争关系
B．甲每增加1千克体重，最少需要乙提供360千克的物质
C．若湖泊受到DDT污染，则DDT浓度最低的生物是乙
D．在此食物网中占有三个营养级的生物是甲
9．人们常用金字塔来说明生态系统中哪两者之间的关系是
A．能量和营养级 B．个体大小与营养级
C．个体大小与个体数量 D．个体总量与营养级
10．据图示判断，以下叙述不符合生态学原理的是
A．物质经过了多级利用，实现了良性循环
B．每一级生产环节都获得产品，提高了生态经济效益
C．由于食物链延长，能量逐级损耗，系统总能量利用效率降低
D．由于各级产物都可以利用，减少了废物和污染
（三）合作探究
1．阅读课本93页的问题探讨，然后回答问题
（1）讨论：你认为那种生存策略能让你维持更长的时间来等待救援：
（2）你还有其他的选择吗？
即主要是通过食物关系进行，而______是能量流动的最终点,分解者将流入生态系统的能量最
终以热能的形式散失。
（6）各个营养级的能量来源:
流入到各级消费者的总能量是指各级消费者所同化的能量，排出的粪便中的能量不计入排便
生物所同化的能量，生产者的能量来自______，分解者的能量来自______和______。
（7）各个营养级的能量去路：
一般有三条:
一部分通过________作用释放后，一方面用于自身的______、____和______等生命活动，一
方面以____ 形式散失；一部分被________摄入；一部分则被________分解利用。
可以概括为________________________________________________________________________
二．课堂巩固
1.如图表示生态系统的能量流动过程,请据图回答
（1）将A、B、C、D各营养级的名称依次写在图中：
A．______ B．______ C．______ D．______
（2）图中a1代表__________________________________________________________________
（3）图中a2代表__________________________________________________________________
（4）a3＜a2的原因是_______________________________________________________________
（5）从生态系统能量传递效率上看，一个营养级的能量，流到下一个营养级只有____________假若A的总能量为1，按最低传递效率计算，第四营养级所获得的能量为__________________。（6）图中只画出四个方框，向下还会很多吗？请分析原因。
2．如果一个生态系统有4种生物，并构成一条食物链，在某一时间内分别测得这4种生物（甲、乙、丙、丁）所含有机物的总量如图所示。请据此回答：
（1）这一食物链关系可以表示为___________。
（2）生态系统有4种成分，如果这4种生物分别属于其中2种成分，那么另外2种成分是____
______。
（3）如果在一段时间内，甲种生物的种群数量增加，则会引起其他3种生物种群数量的变化是_____________。
（4）如果提高系统中的的浓度，能使有机物总量有所增加，那么，按质量增加由多到少排列这4种生物的顺序应该是__________。
（5）如果系统中有某种有害物质易被生物体吸收，但不易被分解排出，那么这种物质在生物体内积累的浓度由高到低排列，这4种生物的顺序应该是_____________。
高二生物《5.2 生态系统的能量流动》教案 新人教版必修3
教学设计思路
对这一节的教学，教师往往采用的是讲授式，即教师讲、学生听、课后做作业。这种教学模式很难激起学生的学习兴趣，也很难完全达到教学目的。本人对这一节的教学设计采用以探究式活动为主的新的教学模式，在这个新的教学模式下设计教学方案时主要考虑以下几点。
“能量”是科学教育中的核心概念，高中学生已逐步建立了能量、能量传递、能量守恒等一些基本概念；在生物学中，学生已学习了“储存能量的物质”、“能量代谢”等内容，这些都是理解本节内容的基础，在教学中要紧紧依托这些知识展开教学。
本节的引入直接从教材中“问题探讨”提供的素材引入。可以激发学生学习的兴趣，建立能量在食物链中流动的感性认识。然后，引导学生理解能量流动的概念，用“问题探讨”的素材展开能量流动的过程的学习。在学习能量流动的特点之前，讨论能量流动的分析方法，再以林德曼的研究为资料进行分析。最后，通过“思考与讨论”，探讨研究能量流动的实践意义。
在教学中，要重视对学生“分析和处理数据”技能的训练，让学生体验整理数据、处理数据、分析数据，以及用数据说明生物学现象和规律的过程。
二、教学目标的确定
知识目标
能力目标
通过引导学生定量地分析某个具体生态系统的能量流动过程和特点，培养学生分析、综合和推理的思维能力。
情感目标
通过讨论“研究生态系统能量流动的意义”这一教学内容，使学生理解科学是第一生产力的观点。
三、教学实施的程序
教师的组织和引导
学生活动
教学意图
提出问题：
（1）生态系统的结构是什么？
（2）食物链和食物网的作用是什么？
讲评：生态系统中生物之间最重要联系是通过食物链和食物网成一个整体，所以食物链和食物网是生态系统中能量流动和物质循环的主渠道。制约生态系统结构组成的重要因素之一是群落成员间的营养关系，但是人们也可以从生态系统的能量流动中看出能量转变规律对生态系统的制约。
??? 回答问题。
??? 复习巩固旧知识并引入新课。
多媒体展示牛吃草的图片。
提出问题：
(1)草的能量是怎样得来的？
(2)草的能量将何去何从？
(3)牛吃草后，草的能量能被牛全部利用了吗？
(4)牛是如何利用草的能量？
阅读“能量流动的过程”,并思考下列问题：
(1)生态系统中能量流动的起点是从什么地方开始的?
(2)生态系统中能量是如何输入的，为什么起点不可以是动物?
(3)能量在沿食物链传递的过程中，是如何传递和散失的?
(4)流经一个生态系统的总能量是多少?
多媒体播放“生态系统的能量流动”动态图解，然后师生共同讨论上述问题。
??? 以草与兔两者之间能量的关系讨论能量流动的途径。
???
?
??? 阅读课本，思考回答。
??? 通过这些问题的分析、讨论，使“能量流动”这一较为抽象的概念具体化，便于深入理解，同时也激发学生学习的兴趣。
生态系统存在着：生产者→初级消费者→次级消费者→……的营养结构。提出问题：
（1）能量流动的渠道是什么？
（2）能量流动的过程是怎样的？
??? 练习用口头语言表达的方式，叙述能量流经生态系统的全过程，着重阐述生态系统能量的来源、传递、散失几个环节。
??? 达成本节教学目标。
提出问题：从前面关于能量流动过程的阐述，可以对能量的流动方向以及能量在数量上的变化有一个感性上的认识，那么能量在流动的过程中能否进行定量分析呢?
展示：赛达伯格湖的能量流动图解。
提出问题：
(1)计算赛达伯格湖的生态系统中，能量从第一营养级流入第二营养级占生产者所固定能量的百分比是多少?第二营养级流人第三营养级的能量，占初级消费者所同化的能量总量的百分比是多少?
(2)流入某个营养级的能量，为什么不能百分之百地流向后一个营养级?
??? 学生阅读，讨论完成教师提出问题。
??? 总结归纳生态系统的能量流动具有的两个明显特点。
??? 这是本节教学的重点与难点。引导学生通过自主学习，理解能量流动的过程与特点。
展示：某一个湖泊的能量金字塔。
指导学生分析并思考课本图8-24中的问题。
提出问题：
用能量流动的原理，解释谚语”一山不容二虎”隐含的道理。
提出问题：能量流动逐级递减这一特点与能量守恒定律相矛盾吗？
分析：在生态系统中，能量的形式不断转换，如太阳辐射能通过绿色植物的光合作用转变为储存于有机物化学键中的化学能；动物通过消耗自身体内储存的化学能变成爬、跳、飞、游的机械能。在这些过程中，能量既不能凭空产生，也不会消灭，只能按严格的当量比例由一种形式转变为另一种形式。
??? 进行交流讨论。
???认同能量守恒定律。
??? 加深学生对生态系统中能量流动特点的认识。
讲述：能量流动是一个客观规律，只有合理地调整生态系统中能量流动关系，才能使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。
归纳：人们在利用生态系统资源的过程中，期望的"高效"与"持续"常常会发生矛盾。如何根据客观规律来调整生态系统中的能量流动关系，以满足人类的需求，是一个必须解决的重要问题。
提出问题：
1．如何确定一个草场的载畜量，以防止由于过度放牧而使草场退化？
2．教材中农业生态系统的能量流动状况图解应该如何绘制？
检查学生完成情况并讲评。
??? 讨论“怎样调查畜量对草场主要牧草种群数量的影响，怎样判断一个草场上是不是过度放牧。”
?
?
??? 绘制教材中农业生态系统的能量流动状况图解。
??? 检查学生的学习效果，又可以训练学生分析问题的能力。
展示课堂练习，并要求学生当场完成。
学生完成练习。
巩固新知识。
总结：通过学习生态系统的能量流动，我们知道生态系统必须不断地从外界获取能量。能量是一切生命的动力，是生态系统的基础。能量流动维持各个营养级的生命和繁殖后代，使得一个生态系统得以存在和发展。
课件21张PPT。 必修3 第五章
第2节、生态系统的能量流动 假设你像小说中的鲁滨逊一样，也流落到一个荒岛上，那里除了有能饮用的水以外，几乎没有任何食物。你随身尚存的食物只有一只母鸡、5Kg玉米。 你认为以下哪种生存策略能让你维持更长的时间来等待救援：
A、先吃鸡，再吃玉米
B、先吃玉米，同时用一部分玉米喂
鸡，吃鸡产下的蛋，最后吃鸡。
照射在草地上的太阳能
都被小草固定了吗?
兔子把草吃进肚子里,草
中的能量都被兔子吸收了
吗? 同化 呼吸作用
呼吸作用
呼吸作用
暂未利用暂未利用暂未利用残枝败叶等残骸残骸分解者分解者分解者生
产者初级
消费者次级
消费者残枝败叶等残骸残骸 散失（分解者） 散失（呼吸作用） 呼吸作用
呼吸作用
呼吸作用
分解者分解者分解者能量流动：
生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。传递传递初级
消费者生
产者次级
消费者自身呼吸作用消耗（热能散失，生命活动）； 散失（呼吸作用） 散失（分解者） 传递传递能量流动的过程输入 起点:始于生产者固定太阳能，即流经生态系统的总能量。去向:分解者所利用；被下一营养级同化渠道:初级
消费者生
产者次级
消费者请计算能量传递效率（输入后一营养级的
能量与输入前一营养级的能量的比）13.5%20%单位（焦/厘米2 ·年）96.318.87.5 分解者
14.6 12.52.1微量 未利用
327.3 29329.35.0赛达伯格湖的能量流动图解 呼吸
122.6 单向流动:自身呼吸作用消耗分解者利用暂未利用13.5%20%96.318.87.5 分解者
14.6 12.52.1微量 未利用
327.3 29329.35.0 呼吸
122.6 逐级递减:能量流动的特点:能量传递效率10%～20%不可逆向，不可循环 肉食性动物
12.6 植食性动物
62.8 生产者
464.6
能量金字塔 1960年，科学家在密执安荒地对一个由植物、田鼠和鼬三个环节组成的食物链进行了能量流动分析。
荒地接受的太阳辐射量：6.3×1010卡/顷·年；
植物固定的能量：59.3×106卡/顷·年；
田鼠吃植物获得的能量为：176×103卡/顷·年；
鼬同化的能量为：55.6×103卡/顷·年。 农田生态系统中人类的劳作对能量流动有什么影响?研究能量流动的意义:
调整能量流动关系，使能量持续高效地流向对人类有益的部分。 假如给你一个池塘，你会怎样经营，从而获得更大的收益？A、先吃鸡，再吃玉米B、先吃玉米，同时用一部分玉米喂鸡，吃鸡产下的蛋，最后吃鸡。设计生态农业请利用水稻、玉米等农作物，猪、牛等牲畜，食用菌，沼气池等，设计一个能量高效利用的农业生态系统。水稻玉米猪、鸡人食用菌沼气发酵饲料秸秆沼渣沼渣、沼液作肥料秸秆粪便粪肥粪便燃料生态农业生产模式示意图谢 谢
