【课堂新坐标】(教师用书)高中生物 第4章 第2节 第1课时 生态系统中的能量流动和物质循环同步备课名师精

3．物质循环和能量流动的关系
能量流动
物质循环
单向流动、逐级 在生物群落与无机环境之间反
区 递减
复循环
别 在各级生态系统 在生物圈范围内进行，具有全
步骤4：引导学生分析教材P85图4－12 和P86图4－13后，尝试画出碳循环和 氮循环的过程图解，相互交流后展示
和评价，对照【课堂互动探究】探究2 的1、2分析，总结规律，并通过例2分 析提高。
步骤5：引导学生分析能量流动和物 质循环的过程和特点、列表比较二者 的区别和联系，参照“课堂互动探究 2”的3中表格内容加以修正完善，通 过 分 析 教 材 P90“ 评 价 指 南 ” 的 第 5 小 题、巩固提高。
第二节
生态系统的稳态
第1课时 生态系统中的能量流动和物质循环
教师用书独具演示
●课标要求 1．分析生态系统中的物质循环和能量流动的基本规律 及其应用。 2．调查或探讨一个农业生态系统中的能量流动。
●课标解读 1．阐明生态系统能量流动的过程。 2．分析生态系统能量流动的基本规律及其应用。 3．举例说明生态系统的物质循环。 4．说明物质循环与能量流动的特点及关系。
步骤6：阅读教材P87“课题研究” 栏目，教师提出要求，学生课外 活动完成化肥与池塘富营养化的 实验探究，写出实验报告。
步骤7：抢答方式完成【正 误判断】并且分组互评 【当堂双基达标】的1、 2、3、4、5题。
步骤8：引导学生以小组合作形式 总结本课时重要知识点并以网络 图形式呈现，互评后参看【本课 知识小结】的网络构建。课下完 成【课后知能检测】。
(2)单向流动、逐级递减 (3)B 分解者作用 (4)(a－b)×10%
物质循环和能量流动
【问题导思】 ①如何理解生态系统中物质循环的概念？碳循环的过程 如何？ ②物质循环与能量流动的关系怎样？
1．碳循环 碳循环是生物圈基本的物质循环之一，其循环过程如图 所示
分析可知以下几点： (1)大气中的碳元素进入生物群落，是通过植物的光合 作用。 (2)碳在生物群落和无机环境之间是以CO2的形式进行循 环的。 (3)大气中CO2的来源有三个：一是分解者的分解作用； 二是动植物的细胞呼吸；三是化石燃料的燃烧。 (4)碳元素在生物群落中的传递，主要靠食物链和食物 网，传递形式为有机物。
【提示】 以CO2的形式。 5．生态系统的能量流动和物质循环是独立进行的。 (×) 【提示】 是同时进行的，彼此相互依存、不可分割。 6．在碳循环中，无机环境和生物群落相联系的生物作 用主要是光合作用和呼吸作用。(√)
生态系统的能量流动
【问题导思】 ①生态系统的能量是如何流动的？有何特点？ ②能量“金字塔”可呈倒置状吗？ ③研究能量流动有何实践意义？
2．与能量流动的关系
3．举例
2．(1)与自然界的碳循环关系最密切的两种细胞器是什 么？
【提示】 叶绿体、线粒体。 (2)生态系统的物质循环中的“物质”指的是有机物还 是无机物？ 【提示】 都不是，指的是组成生物体的化学元素。
1．能量通过光合作用输入生态系统，通过呼吸作用输 出生态系统。(√)
步骤1：情景导课：以 【新课导入建议】引出 本节课题。
步骤2：结合教材第83和84页图4－9 和图4－10分析能量输入生物群落后 发生的变化，通过【课堂互动探 究】探究1总结能量流动过程的特点 和规律，通过例1分析提高。
步骤3：结合生产实际分析 研究生态系统的能量流动 的意义，学生回答研究能 量流动的目的。
பைடு நூலகம்
3．以第二营养级为例分析能量的分流
动物同化的能量＝摄入量－粪便中有机物的能量，即第 二营养级粪便中的能量不属于第二营养级同化的能量。
4．能量的转化和散失 太阳能或无机物氧化产生的化学能化光能―合合―作成→用作用有机物 中的化学能生产者、呼消―吸―费作→者用、分解者能量ATP：用于各项生 命活动热能：散失
算。
6．生态金字塔 生态金字塔是生态学中表示不同关系的一种形式，生态 学中常以金字塔的形式表示的有能量金字塔、数量金字塔 等。不同的金字塔能形象地说明营养级与能量、生物个体数 量之间的关系，是定量研究生态系统的直观体现。
类型 项目
能量金字塔
数量金字塔
形状
特点
正金字塔形
一般为正金字塔形，有 时会出现倒金字塔形
●教学地位 生态系统的能量流动和物质循环是生态系统的两大重要 功能，也是本章的重点和难点。高考中对能量流动和物质循 环的考查频度较高，多考查对能量流动过程、特点的理解， 能量流动和物质循环的关系，能量流动和物质循环在农业生 产中的应用，温室效应等社会关注的热点问题。
●教法指导 1．对能量流动的学习，教师可引导学生先阅读教材P84 图4－10，再根据教材P83图4－9推算相关数据，归纳总结能 量流动的特点。在学习能量流动的意义时，教师可先设疑： (1)在草原如何放牧才能达到既有高产畜量又不会导致草原退 化？(2)如何使农田的农作物为人类提供更多的产品？要使学 生懂得能量流动的意义是合理调整能量的流动，使能量持续 高效地流向对人类最有益的部分，引导学生树立可持续发展 的生态学观点。
1．能量的输入 (1)起点：生产者固定的太阳能。 (2)流入生态系统的总能量：生产者所固定的太阳能总 量。 (3)输入方式 ①几乎所有的生态系统：光能光 绿―合 色―作 植→物用有机物中的化学 能 ②特殊的生态系统：无机物氧化产生的化学能 化硝能化―合―细成→菌作等用有机物中的化学能
2．能量的传递 (1)传递途径：食物链和食物网。 (2)传递形式：有机物中的化学能。 (3)传递过程
被自身呼吸消耗(即图中“？”)，用于本营养级生物的 生长、发育和繁殖(即图中“B”)，后一部分能量最终流入下 一营养级或被分解者分解。狼粪中的能量属于兔子(初级消 费者)，即属于图中“B”。初级消费者同化的能量＝摄入量 (a)－粪便量(b)，而呼吸量是同化后能量的去向之一。
【答案】 (1)初级消费者同化的能量 初级消费者用 于生长、发育和繁殖的能量 在细胞呼吸中以热能的形式散 失
【审题导析】 由于该图表示的是能量第二营养级流 入第三营养级的示意图，因此A、B不是代表营养级，应围 绕初级消费者(第二营养级)考虑能量的输入和输出情况。
【精讲精析】 本题考查流经初级消费者的能量的来源 与去向。消费者摄入的食物中的能量并没有被消费者全部吸 收、同化，没有吸收的部分以粪便形式排出体外，因此图中 “A”为初级消费者同化的能量。初级消费者的能量有两个 去向：
演示结束
课标解读
重点难点
1.阐明生态系统能量流动的过程。 2.分析生态系统能量流动的基本规 律及其应用。 3.举例说明生态系统的物质循环。 4.说明物质循环与能量流动的特点 及关系。
1.生态系统能量流 动和物质循环的过 程及特点。(重点) 2.生态系统能量流 动和物质循环的基 本规律及其应用。 (重难点)
1．一般食物链不超过5个营养级的原因是什么？ 【提示】 能量通过四个左右的营养级，已减少到不足 以维持下一个营养级的生命活动的程度，所以一条食物链中 营养级一般不超过五个。
生态系统中的物质循环
1.概念：又称为 生物地球化学循环 ，是指在生态系统 中，组成生物体的C、H、O、N、P、Ca等元素，不断进行 着从 无机环境 到 生物群落 ，再回到 无机环境 的循环过程。
2．能量在生态系统的食物链中是以热能的形式流动 的。(×)
【提示】 以有机物中化学能的形式流动。 3．能量传递效率约为10%是指上一营养级摄入的能量 占下一营养级摄入能量的比例。(×) 【提示】 指下一营养级同化的能量占上一营养级同化 能量的比例。
4．碳在生物群落和无机环境之间主要以碳单质的形式 循环。(×)
(5)碳在无机环境与生物群落之间传递时，只有生产者 与无机环境之间的传递是相互的，其他各成分之间的传递都 是单向的。
(6)一些进行化能合成作用的生物也可将CO2转变为有机 物进入生物群落。
其碳循环过程可以归纳为：
2．氮循环 氮是构成蛋白质和核酸的主要元素，对生物的各项生命 活动具有重要意义。其循环过程如图所示：
2．有关碳循环的过程，可以让学生运用前面学过的光 合作用和呼吸作用的知识进行讨论，并补充介绍化石燃料的 燃烧所排放二氧化碳方面的知识。教师应当注意联系环境， 如联系滥伐森林对碳循环的影响、化石燃料的大量使用与温 室效应的关系，增强学生保护环境的意识。
建议让学生讨论以下两个问题： (1)如果大量的森林被砍伐，会对碳循环过程产生什么 影响？ (2)人类应采取什么 措施 ，维持生物圈中碳循环的 平 衡，改善生存环境？
(3)能量传递效率：10%。
其计算方法：能量传递效率＝
下一营养级的同化量 上一营养级的同化量
×100%。
(4)有关能量计算
①若知食物网中最高营养级增重为N，求最多消耗第一
营养级量时，应按最长食物链计算。
②若知食物网中第一营养级总量为M，求最高营养级最
多(或最少)获得多少能量时，应按最短(或最长)食物链计
3．有关氮循环的过程，教师可以先让学生观察氮循环 示意图，分组讨论的氮循环的过程，然后引导学生分析每一 过程的含义，总结交流比较氮循环与碳循环的异同。
●新课导入建议 激趣设疑，导入新课：播放美国影片“荒岛余生(Cast Away)”的片段。 思考与讨论：假设你像电影中的主人公查克一样流落荒 岛，如果那里除了能饮用的水以外，几乎没有任何食物。你 随身带的食物只有一只母鸡、15 kg玉米。以下哪种生存策 略能让你维持更长的时间，你选择的救援策略是哪一种？为 什么？
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 和 散失 的过程。
2．过程
3．特点 (1)单向流动：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 。 (2)逐级递减：能量在沿 食物链 传递的 过程中 ， 每个 营养级的 生物代谢活动 都会消耗相当多的能量，由一个 营养级传递到下一个营养级的能量平均约为 10%左右 。 4．研究意义：提高生态系统 能量转化效率。例如：农 田生态系统中，要使更多地能量流向农作物并转化为产量， 就必须清除杂草、防治病虫害等。
5．能量流动的特点 (1)能量单向流动的原因 ①食物链中各种生物之间的捕食关系是确定的，是在长 期自然选择过程中形成的捕食关系，不能逆转。 ②各营养级的能量总是趋向于在呼吸作用过程中以热能 形式散失，而热能是不能再被利用的。 (2)能量流动逐级递减的原因 ①各营养级生物要维持自身的生命活动，总要消耗一部 分能量。 ②各营养级的同化率不是百分之百的，总有一部分变成 排遗物而被分解者利用。
类型 项目
能量金字塔
数量金字塔
象征 含义
能量在沿食物链流 生物个体数目在食物链
动过程中具有逐级 中随营养级升高而逐级
递减的特性
递减
每一阶 每一营养级生物所 每一营养级生物个体的
含义 含能量的多少
数目
如一棵树与树上昆虫及 鸟的数量关系：
特殊 形状
无
(2012· 承 德 高 二 检 测 ) 如 图 表 示 在 生 态 系 统 中，能量流经第二营养级的示意图，请分析回答。
1．先吃母鸡，再吃玉米。 2．先吃玉米，同时用一部分玉米喂母鸡，吃母鸡产下 的蛋，最后吃母鸡。 学生热烈讨论后，教师指出：哪种方法更合理，学了今 天的“生态系统的稳态——能量流动”有关内容，大家可以 解决这个问题。
●教学流程设计
学生课前预习：阅读教材P83－ ，填写【课前自主导学】，
86
完成“思考交流1、2”。
(1) 图 中 A 表 示 ______________________ ； B 表 示 __________________________________。除了图中所示，第 二营养级同化的能量还有一部分________________。
(2)从图中可以总结出能量流动的特点是___________， __________________________。 (3)在“兔子→狼”这一关系中，狼粪的能量去向与图中 ______到____________表示的途径最相似。 (4)若初级消费者摄入的能量为a，排出的粪便量为b，呼 吸量为c，则由初级消费者流入次级消费者体内的能量为 ____________________________。