3.2.1 生态系统的能量流动课件-2024-2025学年高二上学期生物人教版（2019）选择性必修2

第1课时 能量流动的过程及特点 学习目标 理解记忆生态系统能量流动的过程 2. 理解记忆生态系统能量流动的特点 3. 能根据某营养级生物量计算其他营养级的生物量。 4. 概述研究能量流动的实践意义。 当堂习题巩固 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。 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？ 问题探讨 当堂习题巩固 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。 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 当堂习题巩固 生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程，称为生态系统的能量流动。 能量的输入：生产者所固定的太阳光能。 能量的传递：食物链和食物网。 （形式：有机物中的化学能） 能量的转化和散失：太阳能→有机物中的化学能→热能。 生产者 初级消费者 次级消费者 一、能量流动的概念 深入内部考察个体 生态系统能量流动的研究一般在群体水平上进行。将群体视为一个整体进行研究是系统科学常用的研究方法。 整合局部 环节规律 探索系统 动态规律 研究能量流动的基本思路 科学方法 当堂习题巩固 6 消化吸收合成自身物质，储存能量 能量流经生物个体的过程 呼吸作用 散失（热能） 粪便 呼吸作用 散失（热能） 分解者利用 遗体残骸 摄入 用于生长发育繁殖 摄入量 = 同化量 + 粪便量 捕食者摄入 同化 同化量= 呼吸作用散失＋自身生长发育 同化量= 呼吸作用散失＋捕食者摄入＋分解者利用 科学方法 当堂习题巩固 同化作用：生物体把从外界获取的营养物质转变成自身的组成物质并且储存能量的过程，简单来说就是将“非己”转变成“自己”。 7 生态系统能量流动在营养级层次研究 生产者 草等 兔等 初级消费者 鹰等 次级消费者 第一营养级 第二营养级 第三营养级 科学方法 当堂习题巩固 8 呼吸作用以 热能形式散失 草的能量如何得来？ 光能全部被草吸收了吗？ 草固定的能量将何去？ 1% 生长发育和 繁殖储存起来 呼吸作用散失 生长 发育 繁殖 遗体 残枝败叶 分解者 流入下一营养级 生产者固定的太阳能 残枝败叶 被分解者分解 能量流动的过程 二、 9 本图片讲述能量从无机自然界进入生态系统的过程：地球上几乎所有生态系统所需要的能量都来自太阳。太阳能大都被地球表面的大气层吸收，散射和反射了，只有大约1%以可见光的形式被生产者通过光合作用固定。植物通过光合作用将太阳能固定下来，这是生态系统繁荣的基础，因此我们可以说生产者是生态系统的能量基础。 呼吸作用分解有机物所产生的能量有哪些用途？呼吸作用产生的能量，一部分供生物生命活动消耗，另一部分以热能的形式散失到无机环境中。 是不是剩下的所有的草都能被初级消费者所利用呢？不是，还有一部分没有被利用的。 草固定的能量主要有四个去向，注意不要遗忘。 粪便 兔吃草后能将摄入的草全部同化吗？ 同化 流入 呼吸作用 分解者 摄入 生长发育和 繁殖储存起来 同化量 = 摄入量 粪便量 － 能量流动的过程 二、 10 本图片讲述能量从第一营养级（生产者)进入第二营养级（初级消费者）的过程。同化作用：生物体把从外界获取的营养物质转变成自身的组成物质并且储存能量的过程，简单来说就是将“非己”转变成“自己”。流入某营养级的能量是该营养级的同化量，即摄入量—粪便量。 呼吸作用 分解者 生长发育和 繁殖储存起来 兔同化了小草的能量后，这些能量有哪些去向？ 呼吸散失 生长 发育 繁殖 遗体 残骸 分解者 流入下一营养级 兔同化的能量 能量流动的过程 二、 鹰同化了兔的能量后，这些能量有哪些去向？ 呼吸散失 生长 发育 繁殖 遗体 残骸 分解者 鹰同化的能量 呼吸作用 分解者 生长发育和 繁殖储存起来 能量流动的过程 二、 分 解 者 呼 吸 作 用 生产者 初级消费者 (绿色植物) 次级消费者 (植食性动物) (肉食性动物) 能量流动的过程 二、 转化 太阳能 有机物中化学能 热能 生物群落 环境 输入 输出 散失：通过各营养级及分解者的呼吸作用以热能形式散失 总量：生产者通过光合作用固定的太阳能 传递 输入 形式：有机物中化学能 途径：食物链和食物网 概念：生态系统中能量的 、 、 和 的过程。 输入 传递 转化 散失 ①流经自然生态系统的总能量是： ②流经人工生态系统的总能量是： ③自然生态系统的能量来源是： ④人工生态系统的能量来源是： 生产者固定的太阳能 生产者固定的太阳能和人工输入的有机物中的化学能 太阳能 太阳能+人工输入的有机物中的化学能 能量流动的过程 一、 分析赛达伯格湖的能量流动 Raymond Lindeman 《生态学的营养动态概说》对能量流动做了定量分析 林德曼（1915-1942） 赛达伯格湖 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。 优点：小、简单、稳定 思考·讨论 当堂习题巩固 他通过对一个结构相对简单的天然湖泊——赛达伯格湖的能量流动进行的定量分析 16 植食性动物 62.8 62.8 赛达伯格湖的能量流动 P56资料分析 太阳能 未 固 定 生产者 464.6 分解者 12.5 呼吸作用 96.3 未利用 293 2.1 18.8 29.3 12.6 肉食性动物 12.6 微量 7.5 5.0 327.3 122.6 14.6 数字为能量数值。“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。 思考·讨论 当堂习题巩固 单位是年。未利用：沉积到湖底的有机物残体 62.8是植食性动物的同化量，不包括粪便量，因为粪便是植物未被消化吸收的部分，被分解者利用，故算在生产者流向分解者这里 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 单位（焦/厘米2 ·年） 未利用：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。（定时定量分析） 能量传递效率= 某一营养级的同化量 上一营养级的同化量 ×100% 赛达伯格湖的能量流动 P56资料分析 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？ 赛达伯格湖能量流动图解 1.从方向上看： 单向流动 在生态系统中，能量流动只能从第一营养级流向第二营养级，再依次流向后面的各个营养级，不可_____，也不能_________； ①生物之间的捕食关系是长期自然选择的结果，一般不可逆转； ②各营养级呼吸作用散失的热能无法再利用。 逆转 循环流动 原因： 能量流动的特点 三、 从方向上看，能量流动是否会逆转，能不能循环流动？ 19 赛达伯格湖能量流动图解 2.从数值上看： 逐级递减 自身呼吸作用消耗； 被分解者分解； 暂时未被利用。 原因： （能量传递效率为10%～20%） 能量流动的特点 三、 讨论2：从能量传递效率上看，能量为什么不能百分之百从一个营养级流到下一个营养级？ 能量在流动过程中逐级递减，与能量守恒定律矛盾吗？ 总能量=储存在生态系统(生物体的有机物)中的能量+被各个营养级的生物利用、散发至非生物环境中的能量。因此，虽然能量在流动过程中逐级递减，但总能量依然遵循能量守恒定律。 20 1.单向流动： 不可逆，不循环 原因： 生物间的捕食关系是一定的 散失的热能不能被生物体再利用 2.逐级递减： 能量是沿食物链（网）流动的，在流动过程中是逐级减少的 自身呼吸散失 原因： 分解者利用 未利用 总结归纳 能量流动的特点 三、 规律：食物链越短，能量利用率越高。 能量传递效率与能量利用效率的比较 传递效率= 上一营养级的同化量 下一营养级的同化量 ×100% 能量利用率= 生产者能量 流入最高营养级的能量 ×100% 四、能量流动的有关计算 流动的特点 当堂习题巩固 选______的食物链 选最小传递效率_____ 生产者 最少消耗 选最大传递效率_____ 消费者 最大消耗 获得最多 获得最少 选______的食物链 最短 最长 20% 10% 四、能量流动的有关计算 流动的特点 当堂习题巩固 由最高营养级推导生产者（消耗量）A→B→C 需最多能量：选最长食物链；按÷10%计算 (食物链前级是后级10倍) 需最少能量：选最短食物链；按÷20%计算 (食物链前级是后级5倍) 浮游植物 小鱼 大鱼 1000kg 10% 10% 10% 20% 20% 25kg 1kg 例：大鱼体重增加1kg，最多(至少)需要浮游植物多少千克 【思维拓展】 当堂习题巩固 需最多能量—消耗最多—给向下一营养级的能量少：10% ：选最长的食物链 （需最多能量，因为消耗量多，哪一条食物链消耗最多选哪条，选长的，给下一营养级的能量少：按10%算） 能量流动 能量的源头： 流经生态系统的总能量： 生产者固定的太阳能的总量 能量流动的途径： 特点 单向流动： 逐级递减： 不循环、不可逆 传递效率为10%～20%。 太阳能 课堂小结 食物链或食物网 能量散失的途径、形式： 呼吸作用 热能 能量的转化形式： 太阳能- -有机物中的 化学能- -热能 当堂习题巩固 1.下图表示某生态系统食物网的图解，猫头鹰体重每增加1kg，至少消耗A约（ ） A．100kg B．44.5kg C．25kg D．15kg C 课堂练习 当堂习题巩固 需最多能量—消耗最多—给向下一营养级的能量少：10% ：选最长的食物链 （需最多能量，因为消耗量多，哪一条食物链消耗最多选哪条，选长的，给下一营养级的能量少：按10%算） 2.下图是一个食物网，假如鹰的食物有2/5来自兔，2/5来 自鼠，1/5来自蛇，那么鹰若要增加20 g体重，至少需要消耗植物（ ） A.900g　　　 B.500g C.200g D.600g A 课堂练习 当堂习题巩固 3. 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．1.375倍　　 B．1.875倍 C．1.273倍 D．0.575倍 A 课堂练习 当堂习题巩固 28 4.判断 (1)当狼吃掉一只兔子时，就获得了兔子的全部能量 (　　) (2)初级消费者的粪便量属于第二营养级能量 (　　) (3)同化量≠用于生长发育和繁殖的能量 (　　) (4)呼吸作用所产生的能量都是以热能的形式散失 (　　) (5)分解者的分解作用也是通过呼吸作用完成的 ( ) × × √ √ × 课堂练习 当堂习题巩固 5.如图表示能量流经该生态系统某一营养级的变化示意图，其中a～g表示能量值。若图中A表示某食物网中第二营养级所摄入的全部能量，则下列说法不正确的是(　　) A．图中B表示同化的能量 B．图中C表示流入下一营养级的能量 C．图中D表示通过呼吸作用散失的能量 D．图中a值与c＋d＋e的值相同 B 课堂练习 当堂习题巩固 感谢观看 $$