3.2 生态系统的能量流动（课时1）-【省心备课】2024-2025学年高二生物同步教学精优课件（人教版2019选择性必修2）

3.2 生态系统的能量流动（1） 贺老师 第3章 生态系统及其稳定性 1 假设你像小说中的鲁滨逊那样，流落在一个荒岛上，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。 先 后 一部分喂鸡 吃鸡蛋 一部分 方案1 方案2 问题探讨 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？ 一切生命活动都伴随着能量变化。没有能量的输入，也就没有生命和生命系统。 让人获得最多的能量 关键看为人提供的能量有多少？ 不管吃什么，目的都是为了获得食物中的能量？ 2 问题：输入生态系统的的能量来源是什么？沿着什么渠道进行传递？以什么形式传递？最终以什么形式散失？ 能量流动的概念 能量的输入 能量的散失 生态系统 一切生命活动都伴随着能量的变化。没有能量的输入，也就没有生命的生态系统 1.概念： 生态系统中能量的_______、_______、_______和_______的过程。 输入 传递 转化 散失 3 想一想： 你上周吃了多少斤食物？长了多少斤？ 思考一下，你读书写字、打篮球、跑步等这些活动需要能量吗？ 生物的所有生命活动都需要能量，那你所需要的能量来源于哪里？ 吃了那么多体重却几乎没变，能量都去哪了？ 食物 （能量输入） 人 排遗物：粪便 生长、发育、繁殖等 呼吸作用以热能形式散失 能量流动的过程 4 科学方法：研究能量流动的基本思路 （1）如果以个体为单位研究能量流动有什么问题？ 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 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 能量输入 种群 能量储存 能量散失 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。 以种群为研究对象，能量的流动渠道为食物链（或食物网），在分析时可能因食物网的复杂性而影响结果的准确性。 （2）如果将种群作为一个整体来研究能量流动，又会遇到什么问题？ 能量流经一个种群的情况可以图示如下： 5 科学方法：研究能量流动的基本思路 　　（3）如果将一个营养级的所有种群作为一个整体来研究，图示能量流动的情况。这种方式有什么优点? 能量输入 某营养级 能量储存 能量散失 捕食食物链中包含一个个环节，处于某一环节上所有生物种类的总和，称为营养级。 　　将一个营养级的所有种群作为一个整体来研究能量流动，可以比较精确地测量每一个营养级能量的输入值和输出值。 某一营养级的生物代表处于该营养级所有生物，不代表生物个体，也不代表某一生物群体。 6 能量流动的过程 光合作用 固定(同化) 呼吸作用以 热能形式散失 1% 同化（固定） 流入下一营养级 残枝败叶 被分解者分解 用于自身生长、 发育和繁殖 输入生态系统的总能量： 在人工生态系统中，总能量还有人工补充的能量（例如饲料、饵料等） 同化作用：是指生物体把从外界环境中获取的营养物质转变成自身物质，并且储存能量的过程。 玉米的能量来自哪里？ 光能全部被玉米吸收了吗？ 玉米固定的能量有哪些去向？ 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？ 能量转化： 。 光能→化学能 生产者固定的太阳能 1.第一营养级（生产者）的能量流动情况 生产者固定的太阳能＋人工投入的有机物中的化学能。 7 能量流动的过程 鸡把玉米吃进肚子里，玉米中的能量都被鸡吸收(同化固定)了吗？ 摄入 同化（固定） 同化量 = 摄入量 粪便量 － 粪便 粪便中的能量属于谁的同化量？ 鸡并没有将粪便中的能量转变成自身物质，因此鸡粪中的能量属上一营养级（玉米）的同化量。 同化为自身 能量 该部分能量最终流向分解者 2.第二营养级（鸡）的能量流动情况 摄入量是指生物体实际吃进肚子里食物所蕴含的总能量 8 流入下一营养级 呼吸作用以 热能形式散失 遗体残骸 被分解者分解 用于自身生长、 发育和繁殖 同化为自身 能量 鸡同化了玉米的能量后，这些能量有哪些去向？ 能量流动的过程 9 2.第二营养级（鸡）的能量流动情况 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 初级消费者摄入 用于生长、 发育和繁殖 摄入量 = 同化量 + 粪便量 次级消费者摄入 初级消费者同化 同化量 = 自身生长发育繁殖= 呼吸作用散失＋自身生长发育繁殖 流入下一营养级＋分解者利用 “一来三去” 同化量 = 呼吸作用散失＋流入下一营养级＋分解者利用 10 3.最高营养级（人）的能量流动情况 人同化了鸡的能量后，这些能量有哪些去向？ 呼吸作用以 热能形式散失 遗体残骸 被分解者分解 用于自身生长、 发育和繁殖 同化为自身 能量 最高营养级没有流入下一营养级的能量去向 所以，你同化的能量最终去向有哪些？ 呼吸作用散失；分解者利用 能量流动的过程 11 某营养级同化量 ①呼吸作用中以热能形式散失 用于自身生长、发育、繁殖 ②流入下一个营养级 ③被分解者分解利用 若问：某营养级的能量最终去向 4.归纳各营养级能量去向 某营养级同化量 ①呼吸作用中以热能形式散失 用于自身生长、发育、繁殖 ②流入下一个营养级 ③被分解者分解利用 未被利用的能量 若问：某营养级的能量某段时间内的去向 最高营养级无 即短时间内，某营养级的生物不会全部被捕食或死亡。 “一来三去” 最高营养级无 12 生产者 （绿色植物） 初级消费者 （植食性动物） 呼吸作用 呼吸作用 次级消费者 （肉食性动物） 三级消费者 （肉食性动物） 呼吸作用 呼吸作用 分解者 呼吸作用 ①能量流动的渠道是 。 ②能量散失的途径是各种生物的 (代谢过程)。 ③流动过程中能量的转化是太阳能→ → 。 食物链和食物网 呼吸作用 有机物中的化学能 热能 构建食物链的能量流动模型 13 箭头由粗到细： 方框从大到小： 表示流入下一营养级的能量 。 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 呼吸作用 呼吸作用 呼吸作用 分解者 呼吸作用 随营养级的升高，储存在生物体内的能量 。 逐级递减 越来越少 构建食物链的能量流动模型 思考：长时间没有光照，对生态系统有什么影响，为什么？ 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。 14 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的形式散失，两者之和与流入生态系统的能量相等。 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 呼吸作用 呼吸作用 呼吸作用 分解者 呼吸作用 相邻营养级之间传递效率为多少呢？如何定量测量？ 15 分析赛达伯格湖的能量流动 p56 林德曼（1915-1942） Raymond Lindeman 林德曼对赛达伯格湖能量流动做了定量分析 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：边界明显，封闭性强，变化小、简单、稳定 能量流动的特点 16 思考： 1.流入（输入）该生态系统的总能量？ 2.图中62.8、12.6代表摄入量还是同化量？ 3.植食性动物粪便中的能量属于12.5还是2.1？ 4.图中2.1指的是什么？包括哪几部分？ 5.请计算每个营养级能量的来源和去向，说明是否遵循能量守恒定律？ 464.6 同化量 12.5 植食性动物的遗体和肉食性动物的粪便 生：来(464.6)=去(96.3+62.8+12.5+293) 植：来(62.8)=去(18.8+12.6+2.1+29.3) 能量流动的特点 ，箭头内的62.8等于植食性 17 流入 呼吸作用 分解者利用 暂未利用 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 1、计算“流出”该营养级能量占“流入”该营养级能量的百分比？ 能量传递效率 = 下一营养级同化量 上一营养级同化量 ×100% 能量在相邻两个营养级间的传递效率为 。 10%～20% 13.5% 20% 能量流动的特点 如何计算相邻营养级之间传递效率？ 讨论1:用表格的形式，将图中的数据进行整理？ 18 2. 通过以上分析，你能总结生态系统中能量流动的特点吗？ 1.单向流动 （不逆转、不循环） 原因：①生物之间捕食关系是不可逆转的；(能量沿食物链流动） ②散失的热能不能被生物体再利用。 2.逐级递减（传递效率为10%～20%） 能量流动的特点 原因： 一部分通过本营养级的呼吸作用散失。 一部分作为排遗物、遗体或残枝败叶被分解者利用。 一部分未被利用。 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？ 19 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。 输入 ⇓ — 源头： 。 流经生态系统的总能量： 。 传递 ⇓ 转化 ⇓ 散失 — — — 途径： 。 形式： 。 形式： 。 过程： 。 太阳能→有机物中的 →热能 太阳能 生产者固定的太阳能总量 食物链和食物网 有机物中的化学能 化学能 热能 呼吸作用 归纳总结：能量流动的概念理解 20 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)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 ( ) √ × √ 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 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 C B 意味着次级消费者能够获得更多的能量来源 还有呼吸作用散失的热能 21 1.在森林生态系统中，当一只狼吃掉一只兔子时，它获得了这只兔子的_________。 A.10%-20%的能量 B.大部分能量 C.全部的能量 D.无法确定 B 2.在森林生态系统中，当狼种群捕食兔子种群时，狼种群获得了兔子种群的_________。 A.10%-20%的能量 B.大部分能量 C.全部的能量 D.无法确定 D 3.在森林生态系统中，假设初级消费者只有兔子，次级消费者只有狼。当狼种群捕食兔子种群，理论上狼种群获得了兔子种群_______。 A.10%-20%的能量 B.大部分能量 C.全部的能量 D.无法确定 A 同化量=摄入量-粪便量 粪便中含的能量较少 无法确定狼吃了兔群中的多少只兔子，狼可能还捕食其他生物 22 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 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。 问题探讨 23 $$