3.2生态系统的能量流动课件学案-2024-2025学年高二上学期生物人教版选择性必修2

假设你像小说中的鲁滨逊那样，流落在一个荒岛上，那里除了有能饮用的水，几乎没有任何食物。你身边尚存的食物只有一只母鸡、15kg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。 流落荒岛 讨论： 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？ 1.先吃鸡，再吃玉米。 问题探讨 策略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。 策略1.先吃鸡，再吃玉米。 先吃鸡，再吃玉米。 我反对！ 为什么要先吃 我？ 问题探讨 对于母鸡的抗议，我们是可以理解的，我们必须给母鸡一个合理的解释，消除母鸡的不满情绪，这就得用到我们这节课的内容生态系统的能量流动 3 〖学习目标〗 1.通过对能量流经第一、第二营养级的分析，简述生态系统的能量流动过程。 2.通过对赛达伯格湖能量流动的定量分析，概述生态系统的能量流动规律。 第三单元  生态系统及其稳定性 第二节生态系统的能量流动 〖单元整体体系〗 一、研究能量流动的基本思路 二、生态系统能量流动的过程 三、生态系统能量流动的特点 4 一、研究能量流动的基本思路 【科学方法】 研究能量流动可以在个体水平上，也可以在种群水平上，还可以在群体(如一个营养级的全部种群)水平上进行。（P54） 问题:这三种水平上的研究思路分别是什么？哪一种数据更准确？ 1.以种群中的每个个体为研究对象； 2.将这个种群作为一个整体来研究； 3.将一个营养级的所有种群作为一个整体。 能很好地避免以个体和种群为研究对象带来的不足，提高结果的准确性。 一、研究能量流动的基本思路 能量输入 个体1 储存在体内的能量 呼吸作用散失的能量 个体2 储存在体内的能量 呼吸作用散失的能量 个体3…… 能量储存 种群 能量散失 将这些个体作为一个整体来研究 以个体为研究对象，有很大的局限性和偶然性，如果个体死亡，数据可能不准确；不同个体间差异过大。 某营养级 将一个营养级的所有种群作为一个整体 【科学方法】 能量输入 如果以种群为研究对象，能量流动的渠道为食物链，可能因为食物网的复杂性而影响结果的准确性 第一营养级 第二营养级 第三营养级 论证方案 （生产者） （初级消费者） （次级消费者） 食物链1 第一营养级 第二营养级 （生产者） （初级消费者） 食物链2 有多少能量能够从玉米最终流向鲁滨逊？ 第一营养级的能量来源及去路 第二营养级的能量来源及去路 二、生态系统能量流动的过程 ①阅读课本P55第一、二段内容，思考以下问题： 玉米的能量来自哪里？ 照射在玉米上的太阳能都被吸收了吗？ 玉米吸收太阳能后，以何种形式储存？有哪些去向？ ②完成玉米的能量流动示意图：（包括A自身呼吸作用以热能散失、B 用于自身生长、发育和繁殖、C残枝败叶、D 被分解者利用、E鸡摄入） 任务一：玉米(第一营养级)的能量流动情况 玉米 鸡 人 食物链1： 论证方案 二、生态系统能量流动的过程 太阳能 没有 玉米固定的太阳能的去向：呼吸作用以热能散失；用于自身生长、发育和繁殖（鸡摄入；分解者利用） 来源：同化量 = 生产者固定的太阳能总量 能量输入 生产者 能量存储 能量散失 残枝败叶被分解者分解 初级消费者摄入 构建模型1-玉米(第一营养级)的能量流动情况 形式： 热能 过程： 有机物中化学能 热能 呼吸作用 太阳能 有机物中化学能 热能 转化 生长、发育和繁殖 二、生态系统能量流动的过程 二、生态系统能量流动的过程 A 自身呼吸作用以热能散失、 B 用于自身生长、发育和繁殖、 C 残枝败叶、 D 被分解者利用、 E 鸡摄入 A B C D E 模型1 ①阅读P55图3-5，思考以下问题： 母鸡的能量来自哪里？ 这些能量都被母鸡吸收了吗？ 母鸡吸收能量后，以何种形式储存？有哪些去向？ ②完成鸡的能量流动示意图。 （包括：A 粪便、B 鸡同化量、C自身呼吸作用以热能散失、D用于自身生长、发育和繁殖、E遗体残骸被分解者利用、F人摄入量） 任务二：鸡(第二营养级)的能量流动情况 玉米 摄入量 - 粪便量=同化量 二、生态系统能量流动的过程 遗体残骸 呼吸作用 散失 粪便 同化量=摄入量 - 粪便量 初级消费者摄入 初级消费者同化 …… 用于生长、发育和繁殖 次级消费者摄入 分解者利用 呼吸作用 热能散失 构建模型2-鸡(第二营养级)的能量流动情况 深思考：鸡粪便中能量属于哪一部分的能量？ 粪便中的能量不属于该营养级同化的能量，粪便量是上一营养级同化的能量。 二、生态系统能量流动的过程 二、生态系统能量流动的过程 模型2 A 粪便、 B 鸡同化量、 C自身呼吸作用以热能散失、 D用于自身生长、发育和繁殖、 E遗体残骸被分解者利用、 F人摄入量 A B C D E F 分解者 总结： ①同化量=摄入量-粪便量 ②输入某营养级的总能量是指该营养级同化的能量，粪便中的能量不属于该营养级同化的能量，粪便量是上一营养级同化的能量。 ③初级消费者同化的能量=呼吸消耗的能量+用于生长、发育和繁殖的能量 ④生长、发育和繁殖的能量=分解者利用的能量+下一营养级同化的能量； ⑤最高营养级的能量去向：呼吸作用散失；分解者利用 二、生态系统能量流动的过程 14 任务三：构建模型3-构建能量流经生产者、初级消费者、次级消费者的能量流动过程图（每个营养级有3个去向即可） 二、生态系统能量流动的过程 二、生态系统能量流动的过程 散失：通过各营养级及分解者的呼吸作用以热能形式散失 构建模型3：构建生态系统的能量流动模型 输入:生产者通过光合作用固定的太阳能总量 传递：以有机物中化学能的形式沿着食物链（网）传递 ：光能 有机物中化学能 热能 ...... 生产者 （绿色植物） 初级消费者 次级消费者 三级 消费者 呼吸作用 呼吸作用 呼吸作用 呼吸作用 分解者 呼吸作用 太阳能 输入 传递 生态系统能量流动的概念： 转化 生态系统中能量的 的过程。 输入、传递、转化和散失 遵循能量守恒定律。 能量在生态系统中流动、转化后，一部分储存在生态系统生物体的有机物中，另一部分在呼吸作用中以热能的形式散失，两者之和与流入生态系统的能量相等。 问题1：生态系统中的能量流动和转化是否遵循能量守恒定律？为什么？ 思考•讨论：生态系统中的能量流动 问题2：流经某生态系统的能量能否再回到这个生态系统中来？为什么？ 不能，能量流动是单向的。 母鸡的等待，荒岛情景再现 17 Raymond Lindeman 对能量流动做了定量分析 《生态学的营养动态概说》 林德曼（1915-1942） 赛达伯格湖 优点：范围小、结构相对简单、较封闭稳定 任务四：分析赛达伯格湖的能量流动（P56 思考与讨论） 深1米，面积为14480平方米，湖岸线长500米。湖底深度一致、性质均一，没有大的波浪。 三、生态系统能量流动的特点 18 分析赛达伯格湖的能量流动 思考·讨论 图中数字为能量数值，单位是J/(cm2.a)(焦每平方厘米年）。图中“未固定”是指未被固定的太阳能，“未利用”是指未被自身呼吸作用消耗，也未被后一个营养级和分解者利用的能量。为研究方便起见，这里将肉食性动物作为一个整体看待。 讨论1.用表格的形式，将图中的数据进行整理。例如，可以将每一营养级上的能量“流入” 和“流出”整理成为一份清单（“流出”的能量不包括呼吸作用散失的能量）。 讨论2.计算“流出”该营养级的能量占“流入”该营养级能量的百分比。 讨论3.流入某一营养级的能量，为什么不会百分之百地流到下一个营养级？ 讨论4.通过以上分析，你能总结出什么规律？ 三、能量流动的特点 19 输入能量（同化量） 流入下一营养级 呼吸散失 分解者利用 未利用 出入比 生产者 植食性动物 肉食性动物 464.6 62.8 12.6 13.5% 20% 62.8 96.3 12.5 293 12.6 18.8 2.1 29.3 7.5 微量 5.0 / 能量传递效率 输出（去路） 逐级递减 能量传递效率= 某一个营养级的同化量 上一个营养级的同化量 ×100% 赛达伯格湖的能量流动 P56资料分析 三、能量流动的特点 各营养级的能量都有一部分通过呼吸作用散失；一部分未被下一营养级利用；一部分被分解者分解。 横向比较，是否遵循能量守恒定律？纵向比较，随着营养级的升高 ，同化量有什么变化？ 请计算一下第一到第二营养级的能量传递效率？能效一般为10%到20%，那么为什么能量不能全部流向下一级？ 横向比较，是否遵循能量守恒定律？纵向比较，随着营养级的升高 ，同化量有什么变化？请计算一下第一到第二营养级的能量传递效率？能效一般为10到20，十分之一定律，那么为什么能量不能全部流向下一级？ 1. 单向流动 2. 逐级递减 食物链中各营养级的顺序是不可逆转的，这是长期自然选择的结果；且各个营养级的能量总是以呼吸散失热能。 传递效率为10％～20％ 两个营养级之间 逐级递减的原因：①各营养级的生物都会因呼吸作用而消耗掉相当大的一部分能量,并以热能的形式散失,无法再利用；②各营养级的生物中总有一部分能量未被下一营养级的生物利用,即未被利用部分；③少部分能量随残枝败叶或遗体等直接传给了分解者 能量流动的特点 三、能量流动的特点 21 策略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。 策略1.先吃鸡，再吃玉米。 玉米 鸡 人 玉米 鸡 人 采用策略1获得的能量更多，可维持更长的时间 。 若策略2，则增加了食物链的长度，能量逐级递减， 最后人获得的能量较少。 我反对！ 为什么要先吃 我？ 三、能量流动的特点 1.生态系统中所有生物的生命活动都需要能量，而不同营养级的生物获取能量的途径是有差别的。据此判断下列表述是否正确。 (1)每一营养级生物的同化量就是从上一营养级摄入的能量(　　) (2)森林中生产者积累的有机物的能量总和即为输入该生态系统的总能量(　　) (3)越冬灰鹤粪便中的能量不属于其同化量的一部分(　　) (4)果蔬等植物获取的物质和能量主要来自有机肥(　　) (5)在食物链中，营养级越高，其同化的能量越少，原因是其通过呼吸作用消耗的能量太多(　　) (6)鱼吃杂草，杂草同化能量中的10%～20%流入鱼体内(　　) √ × 练习与应用 × × × × 23 练习与应用 2.如图是能量流经该稻田第二营养级的示意图，图中的数值表示能量(单位：×10 kJ·m－2·a－1)。图中的C代表什么含义？第二营养级到第三营养级的能量传递效率是多少？ _________________________________________________ C代表初级消费者用于自身生长、发育和繁殖等生命活动的能量(储存在有机物中的能量)； 第二营养级到第三营养级的能量传递效率为 (500×10－60×10)÷(1 220×10＋1 280×10) ×100%＝4 400÷25 000×100%＝17.6%。 24 练习与应用 一、概念检测 1.生态系统中所有生物的生命活动都需要能量，而不同营养级的生物获取能量的途径是有差别的。据此判断下列表述是否正确。 (1)太阳能只有通过生产者才能输入到生态系统中。 ( ) (2)生态系统中初级消费者越多，次级消费者获得的能量越少。 ( ) (3)能量沿食物链流动是单向的。 ( ) √ × √ 练习与应用 一、概念检测 2.流经神农架国家级自然保护区的总能量是( ) A.该保护区中生产者体内的能量 B.照射到该保护区中的全部太阳能 C.该保护区中生产者所固定的太阳能 D.该保护区中所有生产者、消费者、分解者体内的能量 C 练习与应用 一、概念检测 3.在一定时间内，某生态系统中全部生产者固定的能量值为a，全部消费者所获得的能量值为b，全部分解者所获得的能量值为c，则a、b、c之间的关系是（ ） A.a+b=c B.a＞b+c C.a＜b+c D.c=a+b B Lavf58.20.100 $$高二生物选择性必修二学案 姓名： 班级： 第三单元 生态系统及其稳定性 第二节 生态系统的能量流动 〖单元整体体系〗 〖学习目标〗 1.通过对能量流经第一、第二营养级的分析，简述生态系统的能量流动过程 2.通过对赛达伯格湖能量流动的定量分析，概述生态系统的能量流动规律。 〖学习重难点〗 生态系统的能量流动的过程和规律 〖自主学习〗 一、能量流动的概念 1.生态系统中能量的 、 、 和 的过程，称为生态系统的能量流动。 2.能量的输入：生产者所 的太阳能。 3.能量的传递途径： 和 （流动形式： ） 二、能量流动的过程 1.第一营养级的能量流动分析 2.流入第二营养级的能量分析 三、能量流动的特点 (1)单向流动①方向：沿____________由低营养级流向高营养级。 ②特点：不可________，也不能____________。 (2)逐级递减①能量传递效率：相邻两个营养级间的能量传递效率为________________。 ②营养级数量：生态系统中的能量流动一般不超过______个营养级。 〖课堂合作探究〗 一、研究能量流动的基本思路 问题1:研究能量流动可以在个体水平上，也可以在种群水平上，还可以在群体(如一个营养级的全部种群)水平上进行。 这三种水平上的研究思路分别是什么？哪一种数据更准确？ 1.以种群中的每个个体为研究对象； 2.将这个种群作为一个整体来研究； 3.将一个营养级的所有种群作为一个整体。 能量输入 二、能量流动的过程 1.分析食物链：玉米 鸡 人 任务一：玉米（第一营养级）的能量流动情况 ①阅读课本P55 第一、二段内容，小组讨论下问题: 玉米的能量来自哪里？照射在玉米上的太阳能都被吸收了吗？玉米吸收太阳能后，以何种形式储存？有哪些去向？ ②能量来源： 能量去向： ③完成玉米的能量流动示意图：将以下内容填入学案示意图的方格中 （A自身呼吸作用以热能散失、B 用于自身生长、发育和繁殖、C残枝败叶、D 被分解者利用、E鸡摄入） 任务二：鸡（第二营养级）的能量流动情况 ①阅读P55 图 3-5，小组讨论学案中问题：母鸡的能量来自哪里？这些能量都被母鸡吸收了吗？母鸡吸收能量后，以何种形式储存？有哪些去向？ ②完成鸡的能量流动示意图。将以下内容填入学案示意图的方格中 (A 粪便、B 鸡同化量、C自身呼吸作用以热能散失、D用于自身生长、发育和繁殖、E遗体残骸被分解者利用、F人摄入量) 鸡摄入 深思考：鸡粪便中能量属于哪一部分的能量？ 任务三：构建能量流经生产者、初级消费者、次级消费者的能量流动过程图（每个营养级有3个去向即可） 三、生态系统能量流动的特点 任务四：分析赛达伯格湖的能量流动（P56 思考与讨论） 模型构建：构建能量流动的数学模型 1.表格：赛达伯格湖的能量流动图解的数据整理 传递 效率 2.数学公式： 相邻两个营养级之间的能量传递效率＝×100% 3.生态系统能量流动的特点： （1） 。(原因： ) （2） 。(原因： ) 〖练习与运用〗1.生态系统中所有生物的生命活动都需要能量，而不同营养级的生物获取能量的途径是有差别的。据此判断下列表述是否正确。 (1)每一营养级生物的同化量就是从上一营养级摄入的能量(　　) (2)森林中生产者积累的有机物的能量总和即为输入该生态系统的总能量(　　) (3)越冬灰鹤粪便中的能量不属于其同化量的一部分(　　) (4)果蔬等植物获取的物质和能量主要来自有机肥(　　) (5)在食物链中，营养级越高，其同化的能量越少，原因是其通过呼吸作用消耗的能量太多(　　) (6)鱼吃杂草，杂草同化能量中的10%～20%流入鱼体内(　　) 2.如图是能量流经该稻田第二营养级的示意图，图中的数值表示能量(单位：×10 kJ·m－2·a－1)。图中的C代表什么含义？第二营养级到第三营养级的能量传递效率是多少？ _________________________________________________ 1 学科网（北京）股份有限公司 $$高二生物选择性必修二学案 姓名： 班级： 第三单元 生态系统及其稳定性 第二节 生态系统的能量流动 〖单元整体体系〗 〖学习目标〗 1.通过对能量流经第一、第二营养级的分析，简述生态系统的能量流动过程 2.通过对赛达伯格湖能量流动的定量分析，概述生态系统的能量流动规律。 〖学习重难点〗 生态系统的能量流动的过程和规律 〖自主学习〗 一、能量流动的概念 1.生态系统中能量的 、 、 和 的过程，称为生态系统的 能量流动。 2.能量的输入：生产者所 的太阳能。 3.能量的传递途径： 和 （流动形式： ） 二、能量流动的过程 1.第一营养级的能量流动分析 2.流入第二营养级的能量分析 三、能量流动的特点 (1)单向流动①方向：沿____________由低营养级流向高营养级。 ②特点：不可________，也不能____________。 (2)逐级递减①能量传递效率：相邻两个营养级间的能量传递效率为________________。 ②营养级数量：生态系统中的能量流动一般不超过______个营养级。 〖课堂合作探究〗 一、研究能量流动的基本思路 问题 1:研究能量流动可以在个体水平上，也可以在种群水平上，还可以在群体(如一个营养级的全部种 群)水平上进行。 这三种水平上的研究思路分别是什么？哪一种数据更准确？ 1.以种群中的每个个体为研究对象； 2.将这个种群作为一个整体来研究； 3.将一个营养级的所有种群作为一个整体。 二、能量流动的过程 1.分析食物链：玉米 鸡 人 任务一：玉米（第一营养级）的能量流动情况 ①阅读课本 P55 第一、二段内容，小组讨论下问题: 玉米的能量来自哪里？照射在玉米上的太阳能都被吸收了吗？玉米吸收太阳能后，以何种形式储存？有 哪些去向？ ②能量来源： 能量去向： 能量输入 2 ③完成玉米的能量流动示意图：将以下内容填入学案示意图的方格中 （A 自身呼吸作用以热能散失、B 用于自身生长、发育和繁殖、C 残枝败叶、D 被分解者利用、E鸡摄入） 任务二：鸡（第二营养级）的能量流动情况 ①阅读 P55 图 3-5，小组讨论学案中问题：母鸡的能量来自哪里？这些能量都被母鸡吸收了吗？母鸡吸 收能量后，以何种形式储存？有哪些去向？ ②完成鸡的能量流动示意图。将以下内容填入学案示意图的方格中 (A 粪便、B 鸡同化量、C 自身呼吸作用以热能散失、D 用于自身生长、发育和繁殖、E 遗体残骸被分解 者利用、F 人摄入量) 深思考：鸡粪便中能量属于哪一部分的能量？ 任务三：构建能量流经生产者、初级消费者、次级消费者的能量流动过程图（每个营养级有 3 个去向即 可） 三、生态系统能量流动的特点 任务四：分析赛达伯格湖的能量流动（P56 思考与讨论） 模型构建：构建能量流动的数学模型 1.表格：赛达伯格湖的能量流动图解的数据整理 2.数学公式： 相邻两个营养级之间的能量传递效率＝ 某一个营养级的同化量 上一个营养级的同化量 ×100% 3.生态系统能量流动的特点： （1） 。(原因： ) （2） 。(原因： ) 〖练习与运用〗1.生态系统中所有生物的生命活动都需要能量，而不同营养级的生物获取能量的途径是 有差别的。据此判断下列表述是否正确。 (1)每一营养级生物的同化量就是从上一营养级摄入的能量( ) (2)森林中生产者积累的有机物的能量总和即为输入该生态系统的总能量( ) (3)越冬灰鹤粪便中的能量不属于其同化量的一部分( ) (4)果蔬等植物获取的物质和能量主要来自有机肥( ) (5)在食物链中，营养级越高，其同化的能量越少，原因是其通过呼吸作用消耗的能量太多( ) (6)鱼吃杂草，杂草同化能量中的 10%～20%流入鱼体内( ) 2.如图是能量流经该稻田第二营养级的示意图，图中的数值表示能量(单位：×10 kJ·m－2·a－1)。图中的 C 代表什么含义？第二营养级到第三营养级的能量传递效率是多少？ _________________________________________________ 鸡摄入 传递 效率 null