3.2生态系统的能量流动第2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 第二课时 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 三、能量流动的相关计算 1.能量传递效率的计算公式： 能量传递效率= 下一营养级同化量 上一营养级同化量 ×100% （注：是两个营养级之间， 不是两个个体之间） 下列有关生态系统中能量流动的叙述，正确的是(　　) A.兔子吃了1 kg的草，则这1 kg草中的能量就流入了兔子体内 B.一只狼捕食了一只兔子，则这只兔子中约有10%-20%的能量流入狼的体内 C.生产者通过光合作用合成有机物，能量就从无机环境流入生物群落 D.生态系统的能量是伴随着物质循环而被循环利用的 C 三、能量流动的相关计算 2.在食物网中能量传递效率“最值”计算 题型一：正推：知低营养级求高营养级 获得能量最多 选最短食物链，按×20%计算 获得能量最少 选最长食物链，按×10%计算 例1.如果A消耗10000 kg，C最多增重_____千克，最少增重___千克。 400 1 10000 2000 400 1000 100 10 1 三、能量流动的相关计算 2.在食物网中能量传递效率“最值”计算 题型二：逆推：知高营养级求低营养级 需能量最多 选最长食物链，按÷10%计算 需能量最少 选最短食物链，按÷20%计算 例2.右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 三、能量流动的相关计算 3.在能量分配比例已知时，按比例分别计算，最后相加。 例3：在右图的食物网中，如果C从B、F中获得的能量比为3∶1，C增重1kg，则最少需要消耗A多少kg？ 消耗A最少，按最高传递效率20%计算（前级是后级5倍）： 沿食物链A→B→C逆推：3/4kg X 5 X 5＝75/4kg 沿食物链A→D→E→F→C逆推：1/4kg X 5 X 5 X 5 X 5＝625/4kg 75/4kg+625/4kg=175kg 三、能量流动的相关计算 演练.如图食物网中，猫头鹰的食物有2/5来自兔，2/5来自鼠，1/5来自蛇，则猫头鹰的体重若增加20 g，至少需要消耗植物的重量为(　　) A．600 g　　　　 B．900 g C．1 600 g       D．5 600 g B 三、能量流动的相关计算 如图所示的食物网中，鸟的食物为互花米草和植食性昆虫，由原来的2∶1调整为1∶1，若保证养活同样多的鸟所需的互花米草数量与原来的数量之比为(能量传递效率按20%计算)( 　) A．9∶7　　　　 B．8∶5 C．11∶3 D．3∶8 A 由题意知图示共有食物链为互花米草→植食性昆虫→鸟，互花米草→鸟。 设鸟从上一营养级获得同化量为a，则原来互花米草的数量为： 2/(3a)÷20%＋1/(3a)÷20%÷20%＝35%/(3a)。 改变食物比例后，则所需互花米草的数量为： 1/(2a)÷20%＋1/(2a)÷20%÷20%＝30/(2a)。 则保证养活同样多的鸟所需的互花米草数量与原来的数量之比为30/(2a)÷35/(3a)＝9∶7。 4.能量分配比例改变，算数量之比 三、能量流动的相关计算 4.能量分配比例改变，算数量之比 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 演练. 食物比例调整前设C的同化量为x， 1/2x÷10%＋1/2x÷10%÷10%=55x 食物比例调整后设C的同化量为y， 2/3y÷10%＋1/3y÷10%÷10%=40y 食物比例调整前后生产者的同化量不变， 55x=40y，y/x=55/40=1.375 三、能量流动的相关计算 5.具有人工能量输入的能量传递效率计算 人为输入到某一营养级的能量是该营养级同化量的一部分,但不是从上一营养级流入的能量。如：求第二营养级至第三营养级的能量传递效率=第三营养级同化的能量(不含人工输入的能量)/第二营养级的同化量(包括人工输入的能量)X100% (1）该生态系统中流入生物群落的总能量有哪些来源？       生产者所固定的太阳能和输入的有机物中的化学能 三、能量流动的相关计算 5.具有人工能量输入的能量传递效率计算 人为输入到某一营养级的能量是该营养级同化量的一部分,但不是从上一营养级流入的能量。如：求第二营养级至第三营养级的能量传递效率=第三营养级同化的能量(不含人工输入的能量)/第二营养级的同化量(包括人工输入的能量)X100% (2）生产者、植食性动物和肉食性动物固定的总能量分别是多少？     肉食性动物固定的总能量= (0.25+0.05+2.1+5.1)X10³=7.5X103J/（cm2·a）; 植食性动物固定的总能量= [(7.5-5)+0.5+4+9]X10³=16X103J/（cm2·a）; 生产者固定的总能量= [(16-2)+3+70+23]X10³=110x103J/（cm2·a）。 三、能量流动的相关计算 5.具有人工能量输入的能量传递效率计算 (3) 生产者→植食性动物、植食性动物→肉食性动物的能量传递效率分别是多少?(结果保留一位有效数字)   (2）生产者、植食性动物和肉食性动物固定的总能量分别是多少？     肉食性动物固定的总能量=(0.25+0.05+2.1+5.1)X10³=7.5X103J/（cm2·a）; 植食性动物固定的总能量=[(7.5-5)+0.5+4+9]X10³=16X103J/（cm2·a）; 生产者固定的总能量=[(16-2)+3+70+23]X10³=110x103J/（cm2·a）。 ①生产者→植食性动物=(16-2)/110x100%≈12.7%; ②植食性动物→肉食性动物=(7.5-5)/16x100%≈15.6%。 三、能量流动的相关计算 6.生态系统能量流动的分析（拼图法） C1流向分解者=遗体+下一级粪便 ①.生产者用于生长发育繁殖的能量： 。 ②.初级消费者的同化量： 。 ③.初级消费者用于生长发育繁殖的能量： 。 某同学绘制了如图所示的能量流动图解(其中W1为生产者固定的太阳能) W1-A1 或 B1+C1+D1 D1或A2+B2+C2+D2 D1-A2或B2+C2+D2 补充 营养级 A B C D 能量（有机物） 15.9 870.7 1.9 141.5 可以确定食物链为____________ B→D→A→C 生物体 A B C D 有机汞浓度（mg.L-1） 0.05 7 0.51 68 可以确定食物链为____________ A→C→B→D 构建食物链的方法 1.根据能量或者有机物含量逐级递减特点 2.根据重金属、DDT等物质的富集现象(P64生物富集) 补充 3.根据各种变式模型确定食物链 非生物的物质和能量 生产者 消费者 分解者 丙→甲→乙→丁 D→A 四、生态金字塔 1、生态金字塔包括哪些？他们的定义分别是？ 2、能量金字塔都是上窄下宽的金字塔形吗？如果不是请举出例子。 3、生物量金字塔都是上窄下宽的金字塔形吗？如果不是请举出例子。 4、数量金字塔都是上窄下宽的金字塔形吗？如果不是请举出例子。 5、研究能量流动的意义有哪些？ 请同学们自主阅读P57-58，完成问题。 四、生态金字塔 将单位时间内各营养级所得到的能量数值转换为相应面积（或体积）的图形， 肉食性动物 12.6 生产者 464.6 植食性动物 62.8 1.能量金字塔： （1）特点： （2）原因： （3）意义： 通常都是上窄下宽的正金字塔形。 能量在流动中总是逐级递减的。 直观的反映出生态系统各营养级间能量的关系。 高 低 能量 低 营养级 高 四、生态金字塔 2.生物量金字塔： 用表示能量金字塔中的方法表示各营养级的生物量（每个营养级所容纳的有机物的总干重）之间的关系，即为生物量金字塔。 （1）特点 一般为正金字塔形，有可能倒置 （2）原因 一般来说植物的总干重通常大于植食性动物的总干重，而植食性动物的总干重也大于肉食性动物的总干重。 营养级 第四营养级 第三营养级 第二营养级 第一营养级 干重g/m2 1.5 11 37 809 四、生态金字塔 2.生物量金字塔： （3）意义 直观的反映生态系统各营养级所容纳的有机物的总干重的关系。 在什么情况下，生物量金字塔可能是上宽下窄倒置的金字塔形？ 在海洋生态系统中，由于生产者(浮游植物)的个体小，寿命短，又会不断地被浮游动物吃掉，所以某一时刻调查到的浮游植物的生物量可能低于浮游动物的生物量。 思考？ 四、生态金字塔 3.数量金字塔： 表示各个营养级的生物个体的数目比值关系，即为数量金字塔。 营养级 第二营养级 第一营养级 个体数量 鼠 草 鼬 第三营养级 营养级 第二营养级 第一营养级 个体数量 昆虫 树 （1）特点 （2）原因 一般为正金字塔形，有时会出现上宽下窄倒金字塔形。 如果消费者的个体小而生产者的个体大，则会呈现倒置金字塔。 四、生态金字塔 3.数量金字塔： （3）意义 直观的反映生态系统各营养级的生物个体的数目比值关系。 人类位于食物链的顶端，从能量金字塔来看，人口数量日益增长，这会对地球上现有的生态系统造成什么影响？ 人口数量日益增长，会要求低营养级有更多的能量流入人类所处的营养级，也就是说，人类所需要的食物会更多，将不得不种植或养殖更多的农畜产品，会给地球上现有的自然生态系统带来更大的压力。 思考？ 四、生态金字塔 能量金字塔 生物量金字塔 数量金字塔 形状 每一层含义 特点 象征意义 单位时间内，食物链中每一营养级生物所同化的能量的多少 自然生态系统一定为正金字塔 能量在流动过程中总是逐级递减 单位时间内，每一营养级生物的有机物的总干重 一般为正金字塔，有时会出现倒金字塔形 一般生物量(现存生物有机物的总干重)随食物链中营养级的升高而减少 每一营养级生物个体的数目 一般为正金字塔，有时会出现倒金字塔形 一般生物个体数目在食物链中随营养级升高而减少 五、研究能量流动的实践意义 ①研究生态系统的能量流动，可以帮助人们将生物在时间、空间上进行合理配置，增大流入某个生态系统的总能量。 例如: 农田生态系统的间作套种、蔬菜大棚中的多层育苗、稻--萍--蛙等立体农业生产方式。 ②研究生态系统的能量流动，可以帮助人们科学规划和设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用。 （提示：废弃物的利用） 例如：秸秆喂牲畜，获得肉、蛋、奶等；用牲畜粪便生产沼气，沼气池中的沼渣还可以作为肥料还田。意义：实现能量多级利用，从而大大提高能量的利用率。 （≠能量的传递效率） 能量永远不能循环利用，能量传递效率永远不能被提高。 五、研究能量流动的实践意义 ③研究生态系统的能量流动，还可以帮助人们合理地调整生态系统的能量流动关系，使能量持续高效地流向人类最有益的部分。 牲畜过少，不能充分利用牧草所提供的能量； 牲畜过多，就会造成草场的退化，使畜产品的产量下降。 稻田除草、除虫 合理确定草场的载畜量， 五、研究能量流动的实践意义 1926年，一位生态学家研究了一块玉米田的能量流动情况，得到如下数据。 1.这块田共收割玉米约10 000株，质量为6000kg。通过对玉米植株的化学成分进行分析，计算出其中共含碳2675kg。 2.据他估算，这些玉米在整个生长过程中通过细胞呼吸消耗的葡萄糖2045kg。 请根据以上数据计算： 这些玉米的含碳量折合成葡萄糖是多少？这些葡萄糖储存的能量是多少？ 3.1kg葡萄糖储存1.6×104kJ能量。 4.在整个生长季节，入射到这块玉米田的太阳能为8.5×109kJ. = 2675×180(C6H12O6)÷72(C6) 6687.5kg 1.07×108kJ 6687.5×1.6×104kJ = 这些玉米呼吸作用消耗的能量是多少？ 2045×1.6×104kJ= 3.272×107kJ 这些玉米在整个生长季节所固定的太阳能总量是多少？呼吸作用消耗的能量占所固定太阳能的比例是多少？ 1.07×108kJ+ 3.272×107kJ=1.3972×108kJ 3.272×107÷1.3972×108=23.4% 这块玉米田的太阳能利用效率是多少？ 1.3972×108÷8.5×109=1.64% 五、研究能量流动的实践意义 分析和处理数据 处理数据 根据计算结果，画出能量流经该玉米种群的图解，图解中应标明各环节能量利用和散失的比例 五、研究能量流动的实践意义 $$