生态系统能量流动过程分析 1．下面为能量流经某生态系统第二营养级的示意图[单位：J/(cm2·a)]，据图分析，有关说法正确的是( ) A．该生态系统第一营养级同化的能量至少为400 B．第二营养级用于生长、发育和繁殖的能量是100 C．能量由第二营养级到第三营养级的传递效率是20% D．该生态系统第三营养级同化的能量是15 2．如图所示桑基鱼塘生态系统局部的能量流动，图中字母代表相应的能量。下列有关叙述不正确的是( ) A．如果c1表示蚕传递给分解者的能量，则b1表示未被 利用的能量 B．图中b表示桑树呼吸作用散失的能量 C．图中的c可表示桑树用于生长、发育、繁殖的能量 D．图中d1/d可以表示第一营养级到第二营养级的能量传递效率 3．如图为草原生态系统的能量流动图解模型，A、B、C分别表示流入各营养级的能量，D、E、F分别表示各营养级生物用于生长、发育、繁殖的能量，G、H、I分别表示草、兔子、狼呼吸作用消耗的能量，J、K、L分别表示流入分解者的能量。下列说法中正确的是( ) A．图中A＝D、B＝E、C＝F B．K中能量包括兔子尸体及狼粪便中的能量 C．食物链中能量最少的是分解者所处的营养级 D．第一营养级与第二营养级间的能量传递效率是E/D 4．(2015·茂名模拟)下列对人工鱼塘生态系统的分析，合理的是( ) A．消费者同化的能量往往大于生产者所固定的太阳能B．生态系统中能量流动不是逐级递减的 C．调查该生态系统中某鱼类密度常用的方法是样方法D．该生态系统的功能只有物质循环和能量流动 5．如图为某人工松林18年间能量流动情况的调查统计(单 位略)，有关说法正确的是( ) A．“能量Q”是指生产者固定的太阳能总量 B．无需人工能量投入该松林就可维持其稳定性 C．18年间该松林中分解者获取总能量是285×1010 D．动物的存在加快了人工松林的物质循环 6．下表是某营养级昆虫摄食植物后能量流动的情况，下 列说法不正确的是( ) 项目昆虫摄食量昆虫粪便量昆虫呼吸消耗量昆虫生长的能量 能量(kJ) 410 210 130 70 A. B．昆虫同化的能量中约有35%用于其生长、发育和繁殖 C．昆虫的后一个营养级能够获得的能量最多为14 kJ D．昆虫的前一营养级的能量至少为1 000 kJ
高考常考，重点强化，思维建模，跨越障碍，全取高考拉分题 重点题型1能量流动分流模型解读 1.能量流经不同营养级示意图 2．构建能量流动模型（表示方法） 方法一： 说明：两个去向：同化量（b）＝呼吸作用消耗量（d）＋用于生长发育和繁殖的能量（e）；摄入量（a）＝同化量（b）＋粪便量（c） 方法二：
说明：三个去向：同化量＝呼吸作用消耗量＋分解者分解量＋下一营养级的同化量 方法三： 说明：四个去向：同化量＝自身呼吸作用消耗量（A）＋未利用（B）＋分解者的分解量（C）＋下一营养级的同化量（D） 【典例】如图是生态系统的能量流动图解，N1～N6表示能量数值。请回答下列有关问题。 （1）流经该生态系统的总能量为（用N1～N6中的字母表示）。 （2）由初级消费者传递给蜣螂的能量为。 （3）图中N3表示__________________________________________。 （4）能量由生产者传递给初级消费者的传递效率为。（用N1～N6中的字母表示）。 （5）生态系统具有自我调节能力的基础是。若要提高生态系统的抵抗力稳定性，一般可采取的措施为___________________________________。 审题指导
答案（1）N2（2）0（3）生产者用于生长、发育和繁殖的能量（4）N5/N2×100%（5）负反馈调节增加各营养级的生物种类 （1）最高营养级能量去路只有流向分解者和呼吸消耗。 （2）分解者分解作用的实质仍然是呼吸作用。 （3）流经各营养级的总能量：对生产者而言强调关键词“固定”而不能说“照射”，对各级消费者而言强调关键词“同化”而不能说“摄入”。 （4）若系统中含有输入的有机物（饵料、有机污染物等），则总能量＝生产者固定的能量＋输入有机物中能量 1.下图表示能量流经某生态系统第二营养级示意图[单位J/（cm2·a）]，据图分析，有关说法正确的是（） A．该生态系统第一营养级同化的能量至少为400 B．第二营养级用于生长、发育和繁殖的能量是100 C．能量由第二营养级到第三营养级的传递效率是20% D．该生态系统第三营养级同化的能量是15 解析题图为能量流经某生态系统第二营养级的示意图，其中A表示该营养级摄入的能量，B表示该营养级同化的能量，C表示该营养级用于生长、发育和繁殖的能量，D表示呼吸作用中以热能的形式散失的能量，E表示分解者利用的能量，B错误；题图仅表示能量流经第二营养级的过程，并不能得出第三营养级的
1．下表是某农田生态系统中田鼠种群摄食植物后能量流动情况，下列有关叙述错误的是 A．田鼠同化的能量中有35%用于其生长发育和繁殖 B．田鼠粪便量属于其同化能量中流向分解者能量的一部分 C．以田鼠为食的天敌最多可获得的能量为1.4×109J/（hm2·a） D．田鼠的上一营养级同化的能量至少为3.5×1010J/（hm2·a） 【答案】B 109J/（hm2·a），C正确；田鼠的上一营养级同化的能量至少=7.0×109/20%=3.5×1010J/（hm2·a），D 正确。 2．如图所示为某食物链中各个营养级共有的能量流动情况，其中a～d代表能量值。请回答下列问题： （1）a、b、c的数量关系可以表示为，d代表。 （2）若图示为第一营养级的能量流动情况，则图中缺少的能量流向是，该能量流向的能量值范围为。 （3）若图示为第二营养级的能量流动情况，假设该动物的摄入量为e，为了提高该动物的食物利用率，应提高（用字母表示）的值。如果该动物为恒温动物，在气温逐渐降低时，假设b保持 不变，则b/a的值将（填“增大”“减小”或“不变”）。 【答案】（1）b=a+c流向分解者的能量值 （2）流向下一（第二）营养级的能量0.1b～0.2b （3）b/e（或b）减小
0.1b～0.2b。（3）要提高该动物的食物利用率，需提高同化量与摄入量的比值或提高同化量的值，即 提高b/e（或b）的值。当气温逐渐降低时，恒温动物为了维持体温的恒定，势必增加呼吸散失量（a），因此，在b保持不变的情况下，b/a的值将减小。 1．如下图甲表示某生态系统的能量锥体图，P为生产者，Q1为初级消费者，Q2为次级消费者。现对图中的各营养级所含有的能量进行分类剖析，其中分析不正确的是（注：图乙中a、a1、a2表示上一年留下来的能量，e、e1、e2表示呼吸消耗量） A．b＋c＋d＋e为本年度流入该生态系统的总能量 B．c1表示初级消费者中被次级消费者所同化的能量 C．b和d之一可代表生产者传递给分解者的能量 D．初级消费者产生的粪便中所含的能量包含在c中 【答案】D 【解析】本题考查的是能量流动的相关知识。b＋c＋d＋e为生产者光合作用利用的光能，即本年度流入该生态系统的总能量，A正确；图中Q1为初级消费者，Q2为次级消费者，因此c1表示初级消费者中被次级消费者所同化的量，B正确；生产者的能量去向有四个方面：自身呼吸消耗（e）、被下一营养级利用（c）、被分解者分解、未被利用，因此b和d之一可代表生产者传递给分解者的能量，C正确；初级消费者产生的粪便中所含的能量未被初级消费者同化，因此不包含在c中，D错误。
能量流动的计算方法归纳 能量流动的计算专题 (1)计算某种群数量时，公式为N:[a]=[b]:[c]其中a表示第一次捕获并标记个 体数量，b表示第二次捕获数量，c表示在第二次捕获个体中被标记个体的数量。 (2)已知第一营养级(生产者)生物的量，求最高营养级生物的最多量时，食物 链按最短、传递效率按20%计算;求最高营养级生物的最少量时，食物链按最长、 传递效率按10%计算。 (3)已知最高营养级生物的量，求消耗生产者(第一营养级)的最多量时，食物 链按最长、传递效率按10%计算;求消耗生产者(第一营养级)的最少量时，食物链 按最短、传递效率按20%计算。 例1((2006上海)下图食物网中的猫头鹰体重每增加20g，至少需要消耗植物( ) A(200g B(250g C(500g D(1000g 解析:该题有2条食物链～但因计算的是猫头鹰和植物的关系～则可当作“1 条”链来看,“至少”提示应按20%的传递效率计算～所以有20g?20%?20%=500g。 答案:C 例2(在如图所示的食物网中，假如猫头鹰的食物有2/5来自于兔子，2/5来自 于鼠，1/5来自于蛇，那么猫头鹰增加20g体重，最少需要消费植物( ) A(600g B(900g C(1600g D(5600g
解析:通过食物链,植物?兔子?猫头鹰,～猫头鹰增重20g×2/5=8g～最少需要消费植物的量为8g?20%?20%=200g,通过食物链,植物?鼠?猫头鹰,～猫头鹰增重 20g×2/5=8g～最少需要消费植物的量为8g?20%?20%=200g,通过食物链,植物?鼠?蛇?猫头鹰,～猫头鹰增重20g×1/5=4g～最少需要消费植物的量为 4g?20%?20%?20%=500g。所以合计需要消费植物200g+200g+500g=900g。 例3.在如图所示的食物网中，假如猫头鹰的食物有2/5来自于兔子，2/5来自于鼠，1/5来自于蛇，那么猫头鹰增加20克体重，最少需要消耗植物: 植物? ? 兔 ? 猫头鹰 鼠?? 蛇? A、600g B、900g C 、1600g D、5600g 解题思路:通过食物链(植物?兔子?猫头鹰)，猫头鹰增重20g×2/5=8g，最少需要消费植物的量为8g?20%?20%=200g;通过食物链(植物?鼠?猫头鹰)，猫头鹰增重20g×2/5=8g，最少需要消费植物的量为8g?20%?20%=200g;通过食物链(植物?鼠?蛇?猫头鹰)，猫头鹰增重20g×1/5=4g，最少需要消费植物的量为 4g?20%?20%?20%=500g。所以合计需要消费植物的量为200g+200g+500g=900g。 参考答案:B。 易错警示:该题需要清楚:当生产者消耗最多时，则传递效率是10%，食物链需要按最长的计算;当生产者消耗最少时，则传递效率是20%，食物链需要按最短的计算。而本题则是猫头鹰增加20克体重，最少需要消耗植物的量，应该根据传递效率是20%的计算，而不需要考虑食物链的长短，因为每一条食物链都需要考虑。如果不能理清最多和最少的关系，就容易出错。
《生态系统的能量流动》教案 一、教材分析 .本节内容的地位 本节在教材中属于人教07版高中生物必修3稳态与环境第5章第2节“生态系统的能量流动”，生态系统的主要功能是物质循环和能量流动，所以本节内容是本章的重点之 一。由于“能量”的概念比较抽象，学生已经在物理、化学 的学习中逐步建立了能量、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。 2.教学重点和难点 生态系统的主要功能是物质循环和能量流动，本节的教 学重点确定为：生态系统能量流动的过程和特点。由于“能 量”的概念比较抽象，而生活中形成模糊混乱的前概念对本 节内容的影响，生态系统能量流动的过程成为难点，尤其是 能量流经第二营养级过程难以整理清楚。 3.教学目标 二、学情分析及教学策略 .学情分析 高中学生认知特点鲜明，他们喜欢发现式学习，讨论式 学习，批判式学习，抽象逻辑思维能力和自主学习能力都有
了一定的发展，以“光合作用”和“呼吸作用”为基础，学 生基本了解各营养级之间的能量变化关系。 2.教学策略 基于学情分析和创建活跃课堂思维的基本理念，确定了 以情境问题驱动的自主、合作式建构能量流动模型的教学策 略。按照“感知——理解——应用”的认知过程，力求把“讲堂”变为“学堂”，使学生在教师设计的情景中，充分发挥 其主观能动性，让他们去感知、体验、思考；教师在整个教 学过程中是学生学习的组织者、设计者和引导者。 三、教学过程 .引入 假设你像鲁滨逊那样，流落在一个荒岛上，那里除了有 能饮用的水以外，几乎没有任何事物。你随身尚存的食物只 有一只母鸡、15kg玉米。 你认为以下哪种方法能让你存活更长时间： .先吃鸡，再吃玉米。 2.先吃玉米，同时用一部分玉米喂鸡，吃鸡产下的蛋， 最后吃鸡。 学生回答，不论哪种答案，都要陈述理由，锻炼了分析 问题的能力同时充分调动了学习积极性。学生带着问题完成 课程学习，最后再陈述答案及依据，学习的魅力便在这一猜 测一匡正的过程中。
生态系统中能量流动的计算方法 生态系统中能量流动的计算是近几年高考的热点，考生常因缺乏系统总结和解法归纳而容易出错。下面就相关问题解法分析如下： 一、食物链中的能量计算 1.已知较低营养级生物具有的能量（或生物量），求较高营养级生物所能获得能量（或生物量）的最大值。 例1.若某生态系统固定的总能量为24000kJ，则该生态系统的第四营养级生物最多能获得的能量是（） A. 24kJ B.192kJ C.96kJ D. 960kJ 分析：据题意，生态系统固定的总能量是生态系统中生产者（第一营养级）所固定的能量，即24000kJ，当能量的传递效率为20%时，每一个营养级从前一个营养级获得的能量是最多的。因而第四营养级所获得能量的最大值为：24000×20%×20%×20%=192kJ。答案：B 规律：已知较低营养级的能量（或生物量），不知道传递效率，计算较高营养级生物获得能量（或生物量）的最大值时，可按照最大传递效率20%计算，即较低营养级能量（或生物量）×(20%)n（n为食物链中由较低营养级到所需计算的营养级的箭头数）。 2.已知较高营养级的能量（或生物量），求较低营养级应具备的能量（或生物量）的最小值。 例2.在一条有5个营养级的食物链中，若第五营养级的生物体重增加1 kg，理论上至少要消耗第一营养级的生物量为（） A. 25 kg B. 125 kg C. 625 kg D. 3125 kg 分析：据题意，要计算消耗的第一营养级的生物量，应按照能量传递的最大效率20%计算。设需消耗第一营养级的生物量为X kg，则X=1÷(20%)4=625 kg。答案：C 规律：已知能量传递途径和较高营养级生物的能量（或生物量）时，若需计算较低营养级应具有的能量（或生物量）的最小值（即至少）时，按能量传递效率的最大值20%进行计算，即较低营养级的生物量至少是较高营养级的能量（或生物量）×5n（n为食物链中，由较低营养级到所需计算的营养级的箭头数）。 3.已知能量的传递途径和传递效率，根据要求计算相关生物的能量（或生物量）。 例3.在能量金字塔中，生产者固定能量时产生了240molO2，若能量传递效率为10%～15%时，次级消费者获得的能量最多相当于多少mol葡萄糖？（） A.0.04 B.0.4 C.0.9 D.0.09 分析：结合光合作用的相关知识可知：生产者固定的能量相当于240÷6＝40mol葡萄糖；生产者的能量传递给次级消费者经过了两次传递，按最大的能量传递效率计算，次级消费者获得的能量最多相当于40×15%×15%＝0.9mol葡萄糖。答案：C 规律：已知能量传递效率及其传递途径时，可在确定能量传递效率和传递途径的基础上，按照相应的能量传递效率和传递途径计算。 二、食物网中能量流动的计算 1.已知较高营养级从各食物链中获得的比例，未告知传递效率时的能量计算。 例4.右图食物网中，在能量传递效率为10%～20% 时，假设每个营养级的生物从前一营养级的不同生物 处获得的能量相等。则人的体重每增加1 kg，至少需 要消耗水藻 kg。
生态系统的能量流动 1、生态系统中的能量流动 （1）概念：生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。 （2）过程:见下图。 （3）分析： ◆输入途径：主要是生产者的光合作用。 ◆起点：从生产者固定太阳能开始，流经一个生态系统的总能量是生产者固定的太阳能总量。 ◆渠道：食物链和食物网。 ◆能量流动中能量形式的变化：太阳光能→生物体有机物中的化学能→热能（最终散失） ◆能量在食物链（网）中流动形式：有机物中的化学能。 ◆能量传递效率= ◆能量散失的主要途径：细胞呼吸（包括各营养级生物本身的呼吸及分解者的呼吸） ◆能量散失的形式:热能（呼吸作用产生） 2、能量在流经每一营养级时的分流问题： （1）能量来源 ①生产者的能量来自太阳能。 ②各营养级消费者的能量一般来自上一个营养级。 同化量=摄入量－粪便中所含能量 （2）能量去路 ①每个营养级生物细胞呼吸产生的能量一部分用于生命活动，另一部分以热能形式散失。 ②每个营养级生物有一部分能量流到后一个营养级（注意：最高营养级无此途径）。 ③每个营养级生物的遗体、粪便、残枝败叶中的能量被分解者分解而释放出来。 ④未被利用的能量（储存在煤炭、石油或化石中的能量，最终去路是上述三个途径） （3）流入某一营养级的能量来源和去路图解 前一营养级同化的能量 后一营养级同化的能量
3、能量流动特点： ★单向流动：生态系统内的能量只能从第一营养级流向第二营养级，再依次流向下一个营养级，不能逆向流动，也不能循环流动。 ★逐级递减：能量在沿食物链流动的过程中，逐级减少，能量在相邻两个营养级间的传递效率是10%-20%。 单向流动原因： ①在食物链中，相邻营养级生物吃与被吃的关系不可逆转。 ②各营养级的能量大部分以细胞呼吸产生热能的形式散失掉，这些能量是无法再利用的。 逐级递减原因： ①每个营养级的生物都会因细胞呼吸消耗相当大的一部分能量，供自身利用和以热能形式散失。 ②每个营养级中的能量都要有一部分流入分解者。 ③每个营养级的生物总有一部分能量不能被下一营养级利用。 【提醒】上一个营养级未散失的能量是否能全部传递到下一个营养级？为什么？ ◆捕食不彻底：当动物体在捕食猎物时，由于相互之间经过长期的自然选择，捕食者能够捕食到 猎物，但不可能将其种群中的全部个体捕食。 ◆摄食不彻底：当动物捕食成功后，在取食对方时，也不可能将对方的所有有机物全部吃下。 ◆消化不彻底：当动物将食物摄取到消化道中之后，也不可能将其中的全部营养都能吸收。 【特别提示】 （1）能量传递效率的计算 如某食物链中，生物A到生物B的能量传递效率为：。 若在食物网中，则A传递给下一个营养级的的能量传递效率为：。 （2）一条食物链中营养级一般不超过4-5个。原因是：能量传递效率为10%-20%，传到第4-5营养级时，能量已经很少了，再往下传递不足以维持一个营养级。 4、能量金字塔 （1）概念：各个营养级单位时间内所得到的能量数值，由低到高绘制成图，可形成一个金字塔图形，叫做能量金字塔。 （2）意义：从能量金字塔可以看出，在一个生态系统中，营养级越多，能量流动过程中消耗的能量就越多。生态系统中的能量流动一般不超过4～5个营养级。
生态系统中能量流动的计算类型分析生态系统中能量流动的计算是近几年高考的热点，考生常因缺乏系统总结和解法归纳而容易出错。下面就相关问题解法分析如下: 一、食物链中的能量计算 1.已知较低营养级生物具有的能量(或生物量)，求较高营养级生物所能获得能量(或生物量)的最大值。 例1.若某生态系统固定的总能量为24000kJ，则该生态系统的第四营养级生物最多能获得的能量是( ) A. 24kJ B. 192kJ C.96kJ D. 960kJ 解析:据题意，生态系统固定的总能量是生态系统中生产者(第一营养级)所固定的能量，即24000kJ，当能量的传递效率为20%时，每一个营养级从前一个营养级获得的能量是最多的。因而第四营养级所获得能量的最大值 为:24000×20%×20%×20%=192kJ。 答案:D 规律:已知较低营养级的能量(或生物量)，不知道传递效率，计算较高营养级生物获得能量(或生物量)的最大值时，可按照最大传递效率20%计算，即较低营养级能量(或生n物量)×(20%)(n为食物链中由较低营养级到所需计算的营养级的箭头数)。 2.已知较高营养级的能量(或生物量)，求较低营养级应具备的能量(或生物量)的最小值。 例2.在一条有5个营养级的食物链中，若第五营养级的生物体重增加1 kg，理论上至少要消耗第一营养级的生物量为( ) A. 25 kg B. 125 kg C. 625 kg D. 3125 kg
解析:据题意，要计算消耗的第一营养级的生物量，应按照能量传递的最大效率20%计4算。设需消耗第一营养级的生物量为X kg，则X=1?(20%)=625 kg。 答案:C 规律:已知能量传递途径和较高营养级生物的能量(或生物量)时，若需计算较低营养级应具有的能量(或生物量)的最小值(即至少)时，按能量传递效率的最大值20%进行计n算，即较低营养级的生物量至少是较高营养级的能量(或生物量)×5(n 为食物链中，由较低营养级到所需计算的营养级的箭头数)。 3.已知能量的传递途径和传递效率，根据要求计算相关生物的能量(或生物量)。 例3.在能量金字塔中，生产者固定能量时产生了240molO，若能量传递效率为10%,15%2 时，次级消费者获得的能量最多相当于多少mol葡萄糖,( ) A.0.04 B. 0.4 C.0.9 D.0.09 解析:结合光合作用的相关知识可知:生产者固定的能量相当于240?6,40mol葡萄糖;生产者的能量传递给次级消费者经过了两次传递，按最大的能量传递效率计算，次级消费者获得的能量最多相当于40×15%×15%,0.9mol葡萄糖。 答案:C 规律:已知能量传递效率及其传递途径时，可在确定能量传递效率和传递途径的基础上，按照相应的能量传递效率和传递途径计算。 二、食物网中能量流动的计算 1.已知较高营养级从各食物链中获得的比例，未告知传递效率时的能量计算。 例4.右图食物网中，在能量传递效率为10%,20% 时，假设每个营养级的生物从前一营养级的不同生物
有关能量流动的计算题的解题技巧 生态系统的主要功能是进行能量流动和物质循环，生物考试中一般以计算题的形式考查生态系统的能量流动这部分知识。下面就常见的一些类型进行归类，总结该类题的解题技巧。 一． 求能量传递效率 求能量传递效率= 例1. 下表是对某一水生生态系统营养级和能量流动的调查结果，其中A 、B 、C 、D 分别 表示不同的营养级，E 为分解者。pg 为生物同化作用固定能量的总量，Pn 为生物体储存的能量（Pg=Pn+R ）,R 为生物呼吸消耗的能量。请分析回答。 １. 能量流动是从A 、B 、C 、D 中的那个营养级开始的？为什么？ ２. 该生态系统中能量从第三营养级传递到第四营养级的效率是多少？ ３. 从能量输入和输出的角度看，该生态系统的总能量是否增加？为什么？ 解析：（1）因为B 营养级的能量最多，储存的能量和呼吸消耗的能量也最多故B 是生产者。 （2）已知E 是分解者，按照生态系统中能量逐级递减的特点，食物链为B → D → A → C 。从第三营养级传递到第四营养级的效率为（0.9／15.9）×100﹪=5.7﹪ （3）因为在该生态系统中，输入的总能量为生产者固定的总能量870.7，输出的总能量=13.1+501.3+0.6+79.1+191.4=785.5，870.7＞785.5。所以生态系统输入的总能量大于输出的总能量之和。 答案（1）B 因为B 营养级含能量最多，是生产者。 （2）5.7﹪ （3）增加。因为该生态系统输入的总能量大于输出的总能量之和。 下一个营养级的同化量 上一个营养级的同化量 ×100％
例2 某一生态系统中，已知一只鹰增重2千克要吃10千克小鸟，小鸟增重0.25千克要 吃2千克昆虫；而昆虫增重100千克要吃1000千克绿色植物。在此食物链中鹰对绿色植物的能量利用率为( ) A 0.05﹪ B 0.5﹪ C 0.25﹪ D 0.025﹪ 解析：能量传递效率在各营养级之间不一样，逐步计算。或以植物为基准，在食物链的基础上推出2.5/1000×100%=0.25% 二 求营养级的生物量 (一） 已知能量传递效率求生物量 例3在植物 昆虫 鸟 的营养结构中，若能量传递效率为10%，以鸟类同化的总量为（ ） B A Y X D C X X X Y Y Y
5.2生态系统的能量流动 高中生物备课组主讲人：王春玉 一、教学目标 1、知识性目标 ⑴、理解生态系统能量流动的概念。 ⑵、描述生态系统能量流动的过程和特点（重点）。 ⑶、说出研究生态系统能量流动的意义。 2、技能性目标 ⑴、引导学生用数据来分析能量流动的特点，让学生在归纳总结的基础上，阐述出生态系统能量流 动具有的两个特点。 ⑵、指导学生构建能量流动的概念模型、数学模型、物理模型。 ⑶、对生态系统中能量的流入和流出加以分析，培养知识迁移和运用能力。 3、情感性目标 ⑴、通过小组分工与自主性学习相结合，培训同学发现问题解决问题以及与他人合作交流的能力。 ⑵、注重生态学观点的培养，同时关注农业的发展和生态农业的建设。 ⑶、培养实事求是的科学态度，树立科学服务于社会的观点。 二、教学重点和难点 重点：描述生态系统能量流动的过程和特点。 难点：引导学生用数据来分析能量流动的特点，让学生在归纳总结的基础上，阐述出生态系统能量流动具有的两个特点。 三、教具：多媒体课件
附件1能量流动的概念模型
生产者 植食动物 肉食动物 顶位肉食动物 分解者 入射光能 118872 能量A 118432 0.25 0.05 贮存 输出 有机物输入 12 5 2 ① 5.1 0.5 2.1 ① 9 3 70 23 4 ① ① ② ① 附件2能量流动的数学模型与物理模型 数学模型：第n 营养级获得的能量最多为 最少为 物理模型：能量金字塔 附件3能量流动的经典例题 请同学们讨论：该生态系统中，流经该生态系统的总能量是多少？第二营养级到第三营养级的能量 传递效率是多少？ 五、教学反思 本教案已多次用于实际教学中，课后我对整节课作了反思，归纳以下几点： 1、 成功点 教学中，由于引入了网络功能，使得教学中知识点更加生动，便于理解。同时我努力引导学生通过多手段、多角度的探索，多次运用模型构建的方法分析问题、解决问题，发展创新意识。使学生能很好的理解并运用所学知识。 2、 疑惑点 本节课知识点多且难，而课标要求只能用一课时来教学。故教学中难度与广度很难把握。知识点稍为拓深，时间就会超出要求。如何做到在一节课内，完成本节课所以知识点，还需探讨更有效率的教学方法。 3、 感悟点 通过追踪教学过程，审视教学环节。我发现兴趣仍是大部分学生的学习推动力。而通过多媒体的教学手法则很好的调动了学生的学习兴趣。当然，认真严谨的教学设计也是必需的。如今，网络已经改变了人们的生活。若能合理的搜索网络资源并整合到教学中，将于教于学都大有裨益。这方面我还需要努力。
例析生态系统中能量流动计算的几种题型 能量流动的知识，是高中生物教材中为数不多的几个D 级知识点之一，因此，关于能量流动的计算问题，是一种重要的题型。常见的计算题型大致可分为如下几种： 1. 根据能量流动效率直接计算 例1 某生态系统中初级消费者和次级消费者的总能量分别是W 1和W 2，当下列哪种情况发生时，最有可能使生态平衡遭到破坏（ ） A. 2110W W > B. 215W W > C. 2110W W < D. 215W W < 解析 生态系统的能量流动效率为10%~20%，即一般情况下上一营养级传递给下一营养级的能量不超过自身同化量的20%，如，则说明初级消费者和次级消费者之间的能量流动效率已经高于20%，初级消费者、食物链和生态系统的稳定性都受到了破坏，影响了生物的可持续性发展，因而最有可能使生态平衡遭到破坏。答案选D 项。 例2 有5个营养级的一条食物链，若第五营养级的生物体重增加1kg ，理论上至少要消耗第一营养级的生物（ ） A. 25kg B. 125kg C. 625kg D. 3125kg 解析 这是最为简单的一种计算题型。所谓至少消耗，即是按照最高的效率（20%）传 递。设需消耗第一营养级生物x kg ，则有(20%)4x=1，不难选出正确答案为C 项。 2. 根据隐含的能量流动数量关系进行计算 例3 在某生态系统中，已知1只2kg 的鹰要吃10kg 的小鸟，0.25kg 的小鸟要吃2kg 的昆虫，而100kg 的昆虫要吃1000kg 的绿色植物。若各营养级生物所摄入的食物全转化成能量的话，那么，这只鹰转化绿色植物的百分比应为（ ） A. 0.05% B. 0.5% C. 0.25% D. 0.025% 解析 该题中能量流动效率不仅用重量表示，而且其数值在各营养级之间都不一样，但以植物为基准，在食物链的基础上可推出它们间的数量转化关系： 植物 → 昆虫 → 小鸟 → 鹰 1000kg 100kg 12.5kg 2.5kg 这样，鹰转化绿色植物的百分比即为2.5/1000，也就是0.25%。 3. 根据规定的能量流动效率计算 例4 有一食物网如图1所示。假如猫头鹰的食物2/5来自兔子，2/5来自老鼠，其余来自蛇，那么猫头鹰要增加20g 体重，最多消耗植物多少克？ 图1 解析 据题意，猫头鹰的食物可来源于三条食物链，直接来源于三种不同的生物：兔、鼠、蛇，如要使其增重20g ，则这种食物食用后必须使其分别增加8g 、8g 、4g 。这样可得到图2。 图2 考虑到是最多消耗，计算时要按最低的能量流动效率即10%计算，这样这三条链消耗的植物分别为800g 、800g 、4000g ，共消耗植物5600克。 例5 在如下图3所示的食物网中，已知各营养级之间的能量转化效率为10%，若一种生物摄食两种上一营养级的生物时，两种被摄食的生物量相等，则丁每增加10千克生物量，需消耗生产者多少千克？
能量流动的相关计算 一、能量传递效率的选择问题 例1、在食物链:草→兔→狼中， 1）狼增加1kg,至少要消耗草 ______ kg 2）狼增加1kg,最多要消耗草______ kg 3）若草→兔的传递效率为15﹪,兔→狼的传递效率为16﹪，那么，消耗1000kg草，狼增加______kg 例2、在右图的食物网中 1、消耗绿色植物1kg,鹰至少增重_______千克；最多增重_______ 千克。 2、鹰每增加１千克体重至少需_______千克绿色植物； 3、鹰每增加１千克体重所消耗的绿色植物最多为______千克； 二、能量流动比例分配问题 1、在上图的食物网中，若鹰的食物来源1/3来自兔，1/3来自相思鸟，1/3来自蛇，鹰增加3千克体重至少需消耗_______千克绿色植物。 2、假如北极狐的食物1/2来自雷鸟，1/8来自植物，且该系统能 量从生产者到消费者的传递效率为10%，从消费者到消费者的能量 传递效率为20%，如果北极狐种群增加的能量为80kJ，若不考虑其 他变化的影响，则植物增加的能量是kJ。 3、右图表示某生态系统食物网的图解，若一种生物摄食两种前一 营养级的生物，且它们被摄食的生物量相等，则猫头鹰体重增加1 kg，至少需要消耗生产者 ( ) A．100 kg B．312.5 kg C．25 kg D．15 kg 三、能量流动比例调整问题 例4、假设某农场将生产的玉米的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____ 。调整后的人数是调整前的人数的____倍。（传递效率为10﹪） 例5、为缓解人口增长带来的世界性粮食紧张状况，人类可以适当改变膳食结构。 若将(草食)动物性与植物性食物的比例由1∶1调整为1∶4，地球可供养的人口 数量是原来的________倍。(能量传递效率按10%计算，结果精确到小数点后两位 数字) 四、能量传递效率的计算问题 例6、上图表示某农田生态系统的能量流动情况，其中箭 头表示能量流动方向，数字为同化能量数值，单位为 J/(cm2·a)。请回答下列问题： 1）流经该农田生态系统的总能量 为， 2）图中第一营养级到第二营养级的能量传递效率 为。 例7、（1）由图中数据可知，生产者固定的能量值 为，肉食动物需补偿输入的能量值 为。(单位忽略） （2）在人为干预下，能量在第二营养级到第三营养 级之间的传递效率为。 （3）由图中可知：用于植食动物自身的生长、发育、
能量流动的过程 1．概念：生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。 (1)流经生态系统的总能量：是生产者通过光合作用所固定的全部太阳能。 (2)渠道：食物链和食物网。 (3)能量转化：太阳能→有机物中的化学能→热能(最终散失)。流动形式是有机物中的化学能。 (4)散失途径：呼吸作用，包括各个营养级自身的呼吸消耗以及分解者的呼吸作用。
(5)能量散失的形式：以热能形式散失。 2．过程图解 在各营养级中，能量的三个去路：通过呼吸作用以热能的形式散失；流向下一营养级生物利用；被分解者利用。 3．特点：单向流动和逐级递减。 4．意义 ①帮助人们科学规划、设计人工生态系统，使能量得到有效的利用。 ②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。 判断下列有关能量流动叙述的正误。 (1)生态系统中生产者得到的能量必然大于消费者得到(2011·海南卷，2A)(√) (2)流经生态系统的总能量是照射在生产者上的太阳能(×) (3)沼渣、沼液作为肥料还田，使能量能够循环利用(2010·新课标全国卷，5C)(×) (4)多吃肉食比多吃素食消耗的粮食总量更多(2010·江苏卷，11C)(√) (5)流经第二营养级的总能量指次级消费者摄入到体内的能量(×) (6)某营养级生物的粪便量属于上一营养级生物的同化量(√) 临考视窗高考侧重于考查能量流动的过程、特点及有关计算。以流程图、表格数据、示意图的形式命题，考查学生图文转换、获取信息的能力。 (2014·河南郑州一模)如图是一个处于平衡状态生态系统的能量流动图解，其中A、B、C、D分别代表不同营养级的生物类群，对此图解理解正确的一项是( ) A．流经该生态系统的总能量就是A通过光合作用固定的太阳能减去自身呼吸消耗的能量 B．D中所含的能量与C中所含的能量之比就是能量从C传递到D的效率 C．B同化的能量要大于B、C、D呼吸消耗的能量之和 D．由于流经该生态系统的总能量是一定的，所以B获得的能量越多，留给C、D的能量就越少 [自主解答] ________ 解析：流经该生态系统的总能量就是A通过光合作用固定的太阳能，A 错误；能量从C传递到D的效率是指D同化的能量与C同化的能量之比，B错误；B同化的能量要大于B、C、D呼吸消耗的能量之和，因为还有一部分能量流向了分解者，C正确；B获得的能量越多，留给C、D的能量也越多，D错误。 答案： C 【互动探究】 1.流入量与同化量是什么关系？同化量、摄入量与粪便量
能量流动经典例题 1.如图若草固定的太阳能转化的有机物为1000 kg；又假如每 个营养级的生物被2种生物捕食时各食一半，则鹰最少增加 （） A．12.75 kg B．15.25 kg C．7.75 kg D．21 kg 2.下图表示某草原生态系统中能量流动图解，①～④表示相关过程能量流动量。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 3、如图所示的一个食物网（能量传递效率按10%计算），则下列叙述正确的是 ①该食物网中初级消费者只有昆虫，次级消费者只有鸟 ②昆虫属于第一营养级，鸟属于第二营养级 ③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 ④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 提供能量为55A A.①② B.①③ C.②③ D.③④ 4、下图为生态系统中食物链所反映出的能量流动情况，图中箭头符号为能量的流动方向，单位 为kcal/(m3·年)。下列说法正确的是( ) ①在入射的太阳能中，生产者只利用 了其中的1%左右 ②分解者可利用来自各营养级转移 到A中的所有能量 ③消费者营养级别越高，可利用的总能量越多 ④当人们把生产者当作食物时，可获得更多的能量 A①② B．①④ C②④D．③④ 5、在某草原生态系统能量流动过程中，假设羊摄入体内的能量为n，羊粪便中的能量为36%n， 呼吸作用散失的能量为48%n，则( ) A．羊同化的能量为64%n B．贮存在羊体内的能量为52%n C．由羊流向分解者的能量为16%n D．由羊流向下一营养级的能量为64%n 6、如图所示，下列有关生态系统的表述正确的是 A.若图中A、B、C依次表示同一个种群中老、中、幼年龄段个体数量，则此 种群为增长型种群 B.若A、B、C为某生态系统中的三个营养级，则A、B、C构成该生态系统的 生物群落 C.若A、B、C为某生态系统中的三个种群，并且形成A→B→C的食物链，那 么A、B、C不一定符合能量金字塔 D.若A、B、C为某生态系统中的三个营养级，B、C中不会出现同一生物种群 7、如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．生物与生物之间捕食关系一般不可逆转，所以能量流动具单向性 D．从能量关系看②≥③＋④1 8.某生态系统中初级消费者和次级消费者的总能量分别是W1和W2，当下列哪种情况发生时，最有 可能使生态平衡遭到破坏（） A. 2 1 10W W> B. 2 1 5W W> C. 2 1 10W W< D. 2 1 5W W< 9、某生态系统中存在如图所示的食物网，如将C的食物比例由A∶B=1∶1调整 为2∶1，能量传递效率按10%计算，该生态系统能承载C的数量是原来的 A.1.875倍 B.1.375倍 C.1.273倍 D.0.575倍 10、如图所示食物网中，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 11、在如图食物网中，a表示鸟的动物性食物所占比例，若要使鸟体重增加x， 最多需要生产者量为y，那么x与y的关系可表示为
知识点一能量流动的过程 1．如图是某个农业生态系统的结构模式图，该图中能表示生态系统能量流动的箭头的是 ( ) A．①③B．②③⑤C．①③④D．②⑤ 答案 C 解析农作物的能量可传给人、鸡、猪、牛，而鸡、猪、牛的能量也可传给人；但人和鸡、猪、牛的能量不能传给农作物，这是由食物链的方向决定的。 2．在一个草原生态系统中，如果要研究被第二营养级羊同化的能量去向，不应包括下列选项中的( ) A．羊的呼吸消耗量B．羊的粪便量 C．羊的生长量D．部分死亡羊的重量 答案 B 解析生产者所固定的能量被第二营养级摄入后，一部分被第二营养级的生物同化，用于生长、发育和繁殖及通过呼吸作用消耗，还有一部分未被同化，通过粪便等排出体外。 因此羊的粪便量不是被羊同化的能量去向。 3．如图表示某草原生态系统中的能量流动图解，①～④表示相关过程的能量数值。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．分解者获得的能量最少 C．图中②/①的值代表草→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 答案 D 解析流入该生态系统的总能量应该是草同化的总能量，①代表的是兔同化的总能量； 能量流动的特点是单向流动、逐级递减的，所以食物链中营养级级别最高的狐获得的能量最少；图中②代表的是狐同化的总能量，则②/①的值代表兔→狐的能量传递效率； 兔粪便中的能量并不是兔同化量的一部分，而是草同化量的一部分，兔遗体、残骸中的
能量属于兔同化量的一部分。 知识点二能量流动的特点及相关计算 4．在一个生态系统中，已知初级消费者与次级消费者的个体数分别为N1、N2，个体平均重量分别为M1、M2，则下列关系式正确的是( ) A．N1·M1＞N2·M2B．N1·M1＜N2·M2 C．N1·M1＝N2·M2D．N1·M1≥N2·M2 答案 A 解析能量流动是逐级递减的，一般生物量可以代表能量值，所以N1·M1＞N2·M2。5．以下表示动物利用食物的过程，下列分析正确的是( ) 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 答案 C 解析恒温动物相对于变温动物来说，代谢强，所以呼吸代谢消耗量相对多，有机物积累少，④/③值一般低于变温动物；相邻两个营养级的能量传递效率是10%～20%，哺乳动物与其上一个营养级(食物)之间的传递效率表示为③/(①＋未获取量)；提高圈养动物的生长量应该提高③/②值，这样才能促使有机物积累；食肉哺乳动物与食草哺乳动物的③/②值无法比较。 6．下列关于生态系统的能量流动的叙述中，不正确的是( ) A．能量流动是单向的、不循环的 B．食物链越短，可供最高营养级消费者获得的能量越多 C．初级消费者越多，次级消费者获得的能量越少 D．营养级越多，散失的能量越多 答案 C 解析次级消费者获得的能量为初级消费者总能量的10%～20%。初级消费者越多，向下可传递的能量也就越多，因此次级消费者获得的能量也越多。 知识点三研究能量流动的实践意义 7. 2009年我国各地粮食蔬菜价格不断攀升，导致肉、蛋类食物价格不断上涨，并且后者价 格一直远高于前者价格。从生态学观点来看，这主要是因为( ) A．动物饲养麻烦、投资大 B．动物性食品营养价值高
生态系统能量流动练习 1.下图为生态系统能量流动示意图，下列叙述正确的是( ) A．B2表示初级消费者的摄入量 B．D3中包含了次级消费者粪便中的能量 C．流经该生态系统的物质和能量可循环利用 D．第二营养级流向第三营养级的能量传递效率为(C2／B2)×100％ 2.右图是一个农业生态系统模式图，关于该系统的叙述，错误的是（） A. 微生物也能利用农作物通过光合作用储存的能量 B. 多途径利用农作物可提高该系统的能量传递效率 C. 沼渣、沼液作为肥料还田，使物质能够循环利用 D. 沼气池中的微生物也是该生态系统的分解者 3.在某草原生态系统能量流动过程中，假设羊摄入的能量为n，羊粪 便中的能量为36%n，呼吸作用散失的能量为48%n，则() A．羊同化的能量为64%n B．贮存在羊体内的能量为52%n C．由羊流向分解者的能量为16%n D．由羊流向下一营养级的能量为64%n 4.某生态系统中初级消费者和次级消费者的总能量分别是W1和W2，当下列哪种情况发生时，最有可能使生态平衡遭到破坏（） A． W1>10W2 B． W1>5W2 C． W1<10W2 D． W1<5W2 5.在右图所示食物网中，E是生产者，共含有7.1×109kJ的能量，B生物种群总能 量为2.3×108kJ，从理论上计算A最多获得的能量是() A2.84×108kJ B．2.38×108kJ C．1.41×109kJ D．3.05×108kJ 6.在如图所示的食物网中，假如猫头鹰的食物有2/5来自于兔子， 2/5来自于鼠，1/5来自于蛇，那么猫头鹰若增加20 g体重，最 少需要消耗植物() A．600 g B．900 g C．1 600 g D．5 600 g