資源簡介

第3章　生態系統及其穩定性
第2節　生態系統的能量流動（導學案）
學習目標 核心素養
1.通過分析能量在營養級間的流動情況和賽達伯格湖的能量流動，概述生態系統中能量流動的過程和特征。2．用生態金字塔表征生態系統中各營養級間的能量、生物量或數量等關系。3．概述研究生態系統能量流動的意義。4．嘗試調查當地某生態系統的能量流動情況。 1.生命觀念：一切生命活動都離不開能量，能量攝入并在生態系統中流動，建立生命系統的能量觀。2．科學探究：分析生態系統中的能量流動。3．社會責任：能量流動與人類的生產生活密切相關，將生物學知識應用于生產實踐。
知識梳理
知識點一　生態系統能量流動的概念和過程
1．能量流動的概念
生態系統中能量的輸入、傳遞、轉化和散失的過程。
2．能量流動的過程
(1)能量流經第一營養級的過程
①能量輸入：生產者通過光合作用把太陽能轉化為化學能，固定在它們所制造的有機物中。
②能量去向
(2)能量流經第二營養級的過程
①初級消費者攝入量＝初級消費者同化量＋初級消費者糞便量
攝入量：指動物取食的總量，可以理解為動物的食物總量；
同化量：指動物經過消化和吸收后轉化為自身的能量。
②初級消費者同化能量＝呼吸作用散失的能量＋用于生長、發育和繁殖的能量。
③生長、發育和繁殖的能量＝通過遺體殘骸被分解者利用的能量＋被下一營養級攝入的能量。
(3)能量流動圖解
(4)各營養級同化量來源和去向
(5)能量流動過程總結
知識點二　能量流動的特點
1．能量流動的特點
(1)生態系統中能量流動是單向的。在生態系統中，能量流動只能從第一營養級流向第二營養級，再依次流向后面的各個營養級，不可逆轉，也不能循環流動。
(2)能量在流動過程中逐級遞減。能量在相鄰兩個營養級間的傳遞效率是10%～20%。在一個生態系統中，營養級越多，在能量流動過程中消耗的能量就越多。因此，生態系統中的能量流動一般不超過5個營養級。
2．生態系統維持正常功能的條件
任何生態系統都需要不斷得到來自系統外的能量補充，以便維持生態系統的正常功能。
知識點三　生態金字塔及研究能量流動的實踐意義
1．生態金字塔
類型項目 能量金字塔 生物量金字塔 數量金字塔
形狀
定義 將單位時間內各營養級所得到的能量數值轉換為相應的面積(或體積)的圖形，并將圖形按照營養級的次序排列所得到的金字塔 將單位時間內各營養級生物量(每個營養級所容納的有機物的總干重)之間的關系，轉換為相應的面積(或體積)的圖形，并將圖形按照營養級的次序排列所得到的金字塔 將單位時間內各營養級的生物個體的數目轉換為相應的面積(或體積)的圖形，并將圖形按照營養級的次序排列所得到的金字塔
特點 直觀地反映出生態系統各營養級間能量的關系，由于能量在流動過程中總是逐級遞減的，因此能量金字塔通常都是上窄下寬的金字塔形 大多也是上窄下寬的金字塔形，一般來說，植物的總干重通常大于植食性動物的總干重，而植食性動物的總干重也大于肉食性動物的總干重 一般上窄下寬，有時出現上寬下窄倒置的金字塔形
特殊形狀 無 海洋生態系統中，生產者浮游植物個體小，壽命短，又會不斷被浮游動物吃掉，因而某一時間調查到的浮游植物的生物量可能要低于浮游動物的生物量 消費者個體小而生產者個體大，如一棵樹與樹上昆蟲及鳥的數量關系：
2.研究能量流動的實踐意義
(1)幫助人們將生物在時間、空間上進行合理配置，增大流入某個生態系統的總能量。例如間種套作、多層育苗、稻—萍—蛙等立體農業生產方式。
(2)幫助人們科學地規劃和設計人工生態系統，使能量得到最有效的利用。例如將秸稈用作飼料喂牲畜，可獲得肉、蛋、奶等；將牲畜的糞便作為沼氣池發酵的原料，可以生產沼氣提供能源；沼氣池中的沼渣還可以作為肥料還田，這樣就實現了對能量的多級利用，從而大大提高能量的利用率。
(3)幫助人們合理地調整生態系統中的能量流動關系，使能量持續高效地流向對人類最有益的部分。例如只有根據草場的能量流動特點，合理確定草場的載畜量，才能保持畜產品的持續高產。
　能量只能通過光合作用輸入到生態系統中嗎？
提示：太陽能是通過生產者光合作用輸入到生態系統中，其他能量可以通過某些原核生物的化能合成作用輸入生態系統。
　初級消費者糞便中的能量是它同化的能量嗎？
提示：不是。糞便中的能量不是該營養級同化的能量，而是上一個營養級的同化量的一部分。如羊吃草，羊糞便中的能量是草同化的能量，并不屬于羊。
　生態系統中能量流動和轉化是否遵循能量守恒定律？
提示：遵循。因為生產者固定的總量等于流動中散失的和儲存的能量之和。
　流經生態系統的能量能否再回到生態系統中來？
提示：不能。流經某生態系統的能量最終都以熱能形式散失，以維持地球上能量的收支平衡，這些能量再也不能回到這個生態系統了。
提醒　　“未利用”是指未被自身呼吸作用消耗，也未被后一個營養級和分解者利用的能量。
提醒　　關于能量傳遞效率的易錯點分析
(1)能量傳遞效率＝×100%
(2)能量傳遞效率是指各營養級之間的能量傳遞效率，不是指個體或種群之間的能量傳遞效率。
(3)能量傳遞效率為10%～20%是對整體而言的，某一食物鏈中相鄰兩個營養級的能量傳遞效率可能會低于10%。
　為什么任何生態系統都需要不斷得到來自系統外的能量補充？
提示：因為生產者固定的能量最終都以熱能形式從生物群落中散失，不能循環利用。
　能量傳遞效率等于能量利用率嗎？
提示：不等于。能量傳遞效率體現的是能量流動過程中所遵循的客觀規律，不能隨意改變，但能量利用率可以人為改變，例如充分利用農作物秸稈就可以提高能量利用率。
　農民在進行田間管理的時候，要進行滅蟲除草，目的是什么？
提示：使能量盡可能多地流向農作物，即流向對人類最有益的部分。
課堂小結
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