3.2生态系统的能量流动第1课时课件-2024-2025学年高二上学期生物人教版选择性必修2

第三章 第2节 生态系统的能量流动 第一课时 本课课程标准： 2.2.3 分析生态系统中的能量在生物群落中单向流动并逐级递减的规律 2.2.4 举例说明利用能量流动规律，人们能够更加科学、有效地利用生态系统中的资源 2.2.5 解释生态金字塔表征了失望各营养级之间在个体数量、生物量和能量方面的关系 本课教学目标： 01 02 03 通过分析能量在营养级间的流动情况和赛达伯格湖的能量流动，概述生态系统中能量流动的过程和特征。 用生态金字塔表征生态系统中各营养级间的能量、生物量和数量等关系 概述生态系统能量流动的意义 本课教学重难点： 重点 难点 难点 生态系统的能量流动过程 1.分析生态系统能量流动的过程 2.尝试调查当地生态系统的能量流动情况 问题探讨 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1只母鸡、15kg玉米。 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。 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。 适应是普遍存在的，所有的生物都具有适应环境的特征。 一、能量流动的概念 研究能量流动的基本思路 科学方法： 能量输入 个体1 个体2 个体3 储存在体内的能量 呼吸作用散失的能量 储存在体内的能量 呼吸作用散失的能量 储存在体内的能量 呼吸作用散失的能量 ...... 能量输入 种群 能量储存 能量散失 能量流经个体的情况 如果把这个种群作为一个整体来研究，上图应概括成什么形式呢？ 以个体为研究对象，有很大的局限性和偶然性，如个体死亡，数据可能不准确，不同个体间差异过大等。 以种群为研究对象，能量的流动渠道为食物链或食物网，在分析时，可能会因食物网的复杂性而影响结果的准确性。 一、能量流动的概念 研究能量流动的基本思路 科学方法： 能量输入 个体1 个体2 个体3 储存在体内的能量 呼吸作用散失的能量 储存在体内的能量 呼吸作用散失的能量 储存在体内的能量 呼吸作用散失的能量 ...... 能量输入 种群 能量储存 能量散失 能量流经个体的情况 能量流经种群的情况 研究生态系统中能量流动一般在群体水平 如果将一个营养级中的所有种群作为一个整体，那么应概括成什么形式呢？ 思考？ 能量输入 某营养级 能量储存 能量散失 自主学习 阅读教材55页，并完成下列问题 二、能量流动的过程 1.输入生态系统的的能量来源是什么？ 2.输入第一营养级的能量去向是什么？ 3.植物用于自身生长、发育、繁殖的能量去向是什么？ 4.初级消费者摄入的能量全部被初级消费者同化了吗？ 5.教材55页图3-5中，粪便量应属于谁的同化量？ 二、能量流动的过程 生态系统能量流动在营养级层次的研究 草等 生产者 第一营养级 第二营养级 第三营养级 初级消费者 次级消费者 兔等 鹰等 二、能量流动的过程 呼吸作用以 热能形式散失 1% 通过呼吸作用以热能形式散失 生长 发育 繁殖 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 生产者 第一营养级 问题一：第一营养级的能量来源和去向是什么呢？ 用于自身生长、发育 繁殖等生命活动 99% 散失 初级消费者第二营养级 （1）输入生态系统的总能量： 生产者固定的太阳能 思考？ 所有生态系统中输入的总能量都只有生产者固定的太阳能吗？ 流经人工生态系统（如人工鱼塘、城市污水处理池）的总能量=人工额外输入的能量（如人工投放的饵料或城市污水中有机物所含的能量）＋生产者固定的能量 二、能量流动的过程 粪便 同化 流入 摄入 同化量 = 摄入量 粪便量 － 思考？ 兔吃草后能将摄入的草全部同化吗？ 兔子的粪便量属于谁的同化量？ 粪便属于上一营养级的同化量 二、能量流动的过程 问题二：第二营养级同化了第一营养级的能量，这些能量去向是什么呢？ 遗体残骸被 分解者分解 生长 发育 繁殖 遗体 残骸 分解者 流入下一营养级 第二营养级同化的能量 呼吸作用以 热能形式散失 初级消费者用于自身生长、 发育繁殖等生命活动 生产者 第一营养级 初级消费者第二营养级 次级消费者第三营养级 通过呼吸作用以热能形式散失 二、能量流动的过程 生长 发育 繁殖 遗体 残骸 分解者 问题二：第三营养级同化了第二营养级的能量，这些能量去向是什么呢？ 初级消费者第二营养级 次级消费者第三营养级 呼吸作用以 热能形式散失 次级消费者用于自身生长、 发育繁殖等生命活动 遗体残骸被 分解者分解 第三营养级同化的能量 通过呼吸作用以热能形式散失 思考？ 1.通过以上学习，你发现最高营养级的能量去向和其他营养级的能量去向有何不同呢？ 2.各营养级同化的能量去向有哪些共同点呢？ 二、能量流动的过程 某营养级同化量 呼吸作用以热能形式散失 用于自身生长、发育、繁殖 被分解者分解利用 最高营养级的能量最终去向： 某营养级同化量 呼吸作用以热能形式散失 用于自身生长、发育、繁殖 被分解者分解利用 流入下一个营养级 某营养级的能量最终去向： 二、能量流动的过程 某营养级的能量某段时间内的能量去向： 某营养级同化量 呼吸作用中以热能形式散失 用于自身生长、发育、繁殖 被分解者分解利用 流入下一个营养级 未被利用的能量 二、能量流动的过程 注意： 1.能量流动并不只在食物链（网）中传递。 生产者、消费者、分解者的遗体中的能量会流入分解者。 2.生产者同化的能量就是其通过光合作用制造的有机物中的能量，即总光合作用量。用于生产者自身生长、发育和繁殖的能量，即 净光合作用量 。 总光合作用速率=净光合速率＋呼吸速率 3.初级消费者同化量中流入分解者的能量=初级消费者遗体残骸 + 次级消费者粪便中所含的能量。 二、能量流动的过程 呼吸作用 呼吸作用 呼吸作用 呼吸作用 生产者 （绿色植物） 初级消费者（植食性动物） 次级消费者（肉食性动物） 三级消费者（肉食性动物） 呼吸作用 …… 分解者 思考？ 观察生态系统能量流动示意图，你有什么发现呢？ 箭头由粗到细： 方框从大到小： 表示随营养级的升高，储存在生物体内的能量越来越少。 表示流入下一营养级的能量逐级递减。 箭头单向： 表示能量的传递是单向的（不可逆性）。 二、能量流动的过程 呼吸作用 呼吸作用 呼吸作用 呼吸作用 生产者 （绿色植物） 初级消费者（植食性动物） 次级消费者（肉食性动物） 三级消费者（肉食性动物） 呼吸作用 …… 分解者 能量流动的概念：生态系统中能量的_______、_______、_______和_______的过程。 输入 传递 转化 散失 一、能量流动的概念 对能量流动概念的理解 输入 传递 转化 散失 太阳能（大多数） 生态系统固定的太阳能总量 食物链和食物网 有机物中的化学能 有机物中的化学能 热能 最终以热能形式散失 自身呼吸作用 太阳能 源头： 总能量： 渠道： 形式： 形式： 途径： 注：人工生态系统（如人工鱼塘、城市污水处理池）的总能量=人工额外输入的能量＋生产者同化的能量 一、能量流动的概念 对能量流动概念的理解 注：人工生态系统（如人工鱼塘、城市污水处理池）的总能量=人工额外输入的能量＋生产者同化的能量 二、能量流动的过程 P55思考讨论 讨论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？ 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形式散失，两者之和与流入生态系统的能量相等。 讨论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。 二、能量流动的过程 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1只母鸡、15kg玉米。 1.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。 玉米 鸡 人 玉米 鸡 人 应选择1；若选择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。 二、能量流动的特点 思考讨论 分析赛达伯格湖的能量流动 Raymond Lindeman 林德曼（1915-1942） 赛达伯格湖 1941年美国耶鲁大学生态学家林德曼发表了《一个老年湖泊内的食物链动态》的研究报告。他对50万平方米的赛达伯格湖作了野外调查和研究后用确切的数据说明，生物量从绿色植物向食草动物、食肉动物等按食物链的顺序在不同营养级上转移。 二、能量流动的特点 图中数字为能量数值，单位是J/（cm2·a）（焦每平方厘米年）。“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。 分析赛达伯格湖的能量流动 P56 二、能量流动的特点 分析赛达伯格湖的能量流动 P56 用表格的形式，将图中的数据进行整理。 流入 呼吸作用 分解者利用 未利用 流出 流出/流入 生产者 植食性动物 肉食性动物 464.6 96.3 12.5 293 62.8 62.8 18.8 2.1 29.3 12.6 12.6 7.5 微量 5.0 能量流动过程中逐级递减 20.06% 13.52% 能量传递效率 = 第n＋1营养级同化量 第n营养级同化量 ×100% 10%～20% 注意：能量在相邻两个营养级间的传递效率为 。 思考讨论 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？ 二、能量流动的特点 思考讨论 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？ 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。 通过以上分析，你能总结出什么规律？ 单向流动 逐级递减 原因 原因 能量流动特点 ①食物链中的捕食关系不能逆转 ②通过呼吸作用散失的热能不能再次被利用 总有一部分能量经自身呼吸消耗、被分解者分解、未被下一个营养级利用。能量传递效率为10%～20% 三、能量流动的特点 能量在流动过程中逐级递减，与能量守恒定律矛盾吗？为什么？ 不矛盾。能量在流动过程中逐级递减，指的是流入各个营养级的能量。能量守恒定律可以用于衡量流入某个生态系统的总能量，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。 任何生态系统都需要不断得到来自系统外的能量补充，以便维持生态系统的正常功能。如果一个生态系统在一段较长时期内没有能量（太阳能或化学能）输入，这个生态系统就会崩溃。 $$