備課素材：生態(tài)系統(tǒng)中能量流動的特點 高二上學期生物人教版選擇性必修2

生態(tài)系統(tǒng)中能量流動的特點2019版高中生物學選擇性必修二說，生態(tài)系統(tǒng)能量流動有兩個特點——單向流動；逐級遞減：那么，如何準確理解這兩個特點？能量是生態(tài)系統(tǒng)的基礎，一切生命系統(tǒng)都存在著能量的流動和轉(zhuǎn)化。沒有能量的流動，就沒有生命和生態(tài)系統(tǒng)。流量流動是生態(tài)系統(tǒng)的重要功能之一，能量的流動和轉(zhuǎn)化要服從于熱力學第一定律和第二定律，因為熱力學就是研究能量傳遞規(guī)律和能量形式轉(zhuǎn)換規(guī)律的科學。1．能量流動的概念：生態(tài)系統(tǒng)中能量輸入、傳遞和散失（輸出）的過程。能量是一切生命活動的動力，也是生態(tài)系統(tǒng)存在和發(fā)展的基礎。生物圈中每一個完整的生態(tài)系統(tǒng)都是一個能量輸入、傳遞和輸出系統(tǒng)，生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)這一能量單向傳遞的全過程，就是能量流動。2．生態(tài)系統(tǒng)能量流動的過程：（1）能量流動的源頭：太陽光能（2）能量流動的輸入起點：（光→生物群落）①相關(guān)生理過程：綠色植物的光合作用將光能轉(zhuǎn)換成化學能。②輸入的總值：綠色植物通過光合作用固定的光能總值。能量流動是生態(tài)系統(tǒng)的重要功能之一，是從綠色植物把太陽能固定在體內(nèi)以后開始的。流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量就是全部生產(chǎn)者所固定下來的太陽能的總量，而不是被我們觀察到生產(chǎn)者的那部分生物量。流入各級消費者的總能量是指各級消費者在進行同化作用過程中所同化的物質(zhì)中所含有的能量總量。消費者糞便中所含有的能量未被消費者所同化，故不能計入排便動物所同化物質(zhì)中的能量。（3）能量的傳遞①傳遞的形式：以有機物的形式。②傳遞途徑：沿生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)——食物鏈和食物網(wǎng)。③傳遞效率：10%－20%（定量分析是研究能量流動的關(guān)鍵）此含義是指一個營養(yǎng)級的總能量大約只有10%－20%傳到下一營養(yǎng)級。如果按20%這一最高效率計算，以第一營養(yǎng)級的總能量為100%，第二營養(yǎng)級所獲得的能量為20%……第n個營養(yǎng)級所能獲得的能量是第一營養(yǎng)級的1/5n－1（若按傳遞效率10%計算，其計算公式為1/10n－1）④能量傳遞特點：單向流動：能量沿食物鏈由低營養(yǎng)級流向高營養(yǎng)級，不能逆轉(zhuǎn)，也不能循環(huán)流動。第一，食物鏈中，相鄰營養(yǎng)級生物的吃與被吃關(guān)系不可逆轉(zhuǎn)，因此能量不能倒流，這是長期自然選擇的結(jié)果。第二，各營養(yǎng)級的能量總有一部分以細胞呼吸產(chǎn)生熱能的形式散失掉，這些能量是無法再利用的。逐級遞減：輸入到一個營養(yǎng)級的能量不可能百分之百地流入下一營養(yǎng)級，能量在沿食物鏈流動的過程中是逐級減少的。第一，各營養(yǎng)級的生物都會因呼吸作用消耗相當一部分能量（ATP、熱能）；第二，各營養(yǎng)級總有一部分生物或生物的一部分能量未被下一營養(yǎng)級生物所利用，還有少部分能量隨著殘枝敗葉或遺體等直接傳遞給分解者。食物的營養(yǎng)級越多，能量損耗越大。第五營養(yǎng)級生物同化作用所獲得的能量最多僅相當于生產(chǎn)者固定太陽能總量的0.16%，已無法滿足該營養(yǎng)級生物生命活動的需要。因此食物鏈的長度一般不超過5個營養(yǎng)級；一山不能容二虎，道理即此。（4）能量的利用和散失：輸入該營養(yǎng)級的能量，一部分在其呼吸作用中以熱能的形似散失了；一部分用于自身的生長、發(fā)育和繁殖等生命活動，儲存在體內(nèi)的有機物中。構(gòu)成生物體的有機物中的能量，一部分隨著遺體殘骸等被分解者分解而釋放出來，另一部分則被下一營養(yǎng)級攝入體內(nèi)，流入下一營養(yǎng)級（除最高營養(yǎng)級），還有一部分暫時沒有被該生態(tài)系統(tǒng)利用。①散失能量的形式：熱能（對生物群落而言，相當于能量的輸出。）②散失能量的產(chǎn)生：通過生產(chǎn)者、消費者、分解者的呼吸作用分解有機物而產(chǎn)生的能量，一部分形成ATP被生物利用，另一部分以熱能形式散失到無機環(huán)境中。（5）能量流動中能量形式的變化：太陽光能→有機物中的化學能→熱能（最終散失），而熱能不能被生物群落重復利用，即能量流動無法循環(huán)。綜上所述，簡而言之：①食物鏈大都是捕食鏈，捕食關(guān)系不可逆。（教材上說各營養(yǎng)級的關(guān)系是固定不變的）②生產(chǎn)者和消費者的呼吸作用釋放的熱能，散失到大氣中，生物體不能利用。（不能被下一營養(yǎng)級利用）③生產(chǎn)者和消費者的遺體等被分解者所分解（不能被下一營養(yǎng)級利用）。④生產(chǎn)者和消費者總有未被利用的（羊吃草，不能吃掉所有的草）所以能量流動是單向的，不循環(huán)的，而且還逐級遞減。3．研究意義：在生態(tài)系統(tǒng)中，如果生產(chǎn)者固定的太陽能總量和食物鏈的長度保持一定，則該生態(tài)系統(tǒng)中生物之間的營養(yǎng)關(guān)系越復雜，生物在生存斗爭中損耗的能量就越多，能量傳遞效率也就越低；反之，生物之間的營養(yǎng)關(guān)系越簡單，則生存斗爭中損耗的能量就越少，能量傳遞效率也就越高。人們研究生態(tài)系統(tǒng)的能量流動關(guān)系，使能量流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠?。最有效的措施就是盡量減少能量流動的中間環(huán)節(jié)，縮短食物鏈，其次是增加物質(zhì)的利用層次，實現(xiàn)對能量的多級利用，從而提高能量利用效率。例、關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)的能量流動，以下說法正確的是（）A、能量流動的方向是可逆轉(zhuǎn)的B、能量流動的渠道是生物群落C、輸入生態(tài)系統(tǒng)的總能量遠遠少于投射到該區(qū)域的太陽能D、能量金字塔反映了生態(tài)系統(tǒng)各營養(yǎng)級的數(shù)量關(guān)系解析：能量流動的渠道是食物鏈和食物網(wǎng)，食物鏈中各營養(yǎng)級的順序是不可逆轉(zhuǎn)的，能量流動的特點是單向流動，逐級遞減；太陽輸送到地球的能量，絕大部分都被地球表面的大氣層吸收、散失和反射掉，大約只有1%以可見光的形式，被生產(chǎn)者固定；能量金字塔反映了生態(tài)系統(tǒng)各營養(yǎng)級的能量關(guān)系．A、食物鏈中各營養(yǎng)級的順序是不可逆轉(zhuǎn)的，能量流動的特點是單向流動，逐級遞減，A錯誤；B、