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（2019）选择性必修2

第3 生态系统及其稳定性 在我国内蒙古东北部，既有一望无际的大兴安岭森林，也有沃野千里的呼伦贝尔草原。有的地方，森林与草地仅一河之隔，相距如此之近的两个地段，为什么这边是森林群落，那边却是草原群落呢？是那边的草原还没有演替为森林吗？ 千百年来，大兴安岭森林一直郁郁葱葱、遮天蔽日，而呼伦贝尔草原始终是天苍苍、野茫茫。为什么它们可以长期保持相对的稳定呢？ 森林、草原、荒漠、海洋……地球上分布着多种多样的生物群落。这些群落外貌不同，物种组成也有差异，然而它们都与所处的环境形成了统一的整体，这就是生态系统。 第2节 生态系统的能量流动 （第1课时） 概述研究生态系统能量流动的意义。 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。 目标 01 02 03 用生态金字塔表征生态系统中各营养级间的能量、生物量或数量等关系。 学习目标 3 温故而知新 1.生态系统的结构包括哪两方面？ 2.生态系统的成分有哪些？ 3.生态系统的营养结构是什么? 生态系统的成分,食物链和食物网 生产者、消费者、分解者、非生物的物质和能量 食物链和食物网 应该先吃鸡，再吃玉米（即选择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。 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。 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 讨论： 流落荒岛 一切生命活动都伴随着能量的变化。没有能量的输入， 也就没有生命和生态系统 能量的输入 能量的散失 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 研究能量流动我们可以采用什么科学方法呢？ 一、能量流动的概念 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 能量输入 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 生态系统的能量流动是以“营养级”为单位的。 研究能量流动的基本思路 科学方法 草 兔子 老鹰 二、能量流动的过程 1、小草的能量来自哪里? 2、照射在草地上的太阳能如何被小草吸收? 这些能量都被小草吸收了吗? 3、小草吸收了太阳能后,这些能量储存在哪里？有哪些去向? 二、能量流动的过程 太阳 通过小草的光合作用 没有 阅读课本55页，思考并找出下列问题答案： ③随残枝败叶等被分解者分解而释放出来； 小草光合作用制造的有机物中的能量 用于自身生长、发育和繁殖 ①呼吸作用中以热能的形式散失了； ②初级消费者（兔）摄入 1.能量流经第一营养级示意图 用于生长 发育和繁殖 初级消费者 （植食性动物） 分解者利用 生产者 （植物） 1% 固定(同化) 残枝 败叶 99% 散失 呼吸作用 散失 呼吸作用 散失 二、能量流动的过程 4、兔子把草吃进肚子里,草中的能量都被兔子吸收了吗? 草中未被吸收的能量存在于哪里？ 5、兔子吸收了的能量,这些能量有哪些去向? 没有。 二、能量流动的过程 兔的粪便中。 摄入量 = 同化量 + 粪便量 2.能量流经第二营养级示意图 初级消费者 摄入 初级消费者 同化 粪便 分解者利用 用于生长 发育和繁殖 次级消费者 摄入 遗体 残骸 呼吸作用 散失 呼吸作用 散失 思考： 摄入量 = 同化量吗？ 属于上一营养级同化量的一部分 二、能量流动的过程 3.能量流经最高营养级示意图 最高营养级 摄入 最高营养级 同化 粪便 分解者利用 用于生长 发育和繁殖 遗体 残骸 呼吸作用 散失 呼吸作用 散失 二、能量流动的过程 在短时间内，生物一定会死亡或者被捕食吗？ 不一定； 因此短时间内的能量去向还应加上未被利用的部分 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 4.某营养级能量的最终去向： 5.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 6、3种能量流动过程图比较 二、能量流动的过程 图1：每一环节能量去向有2个，图中出现粪便量，由于同化量=摄入量-粪便量，所以A为 ，B为 ；由图可知B总体有2个去向，即D为 ，C为 ；C有2个去向，即E为 的能量，F为 。 摄入量 同化量 呼吸散失 用于生长、发育和繁殖 流入分解者 下一营养级摄入量 二、能量流动的过程 6、3种能量流动过程图比较 图2：每一营养级能量去向有3个： 即：一个营养级同化的能量（A）= （E）+ （B） +被分解者分解利用。 自身呼吸消耗 流入下一营养级 二、能量流动的过程 6、3种能量流动过程图比较 图3：每一营养级能量去向有4个（研究某一时间段）： 即：一个营养级同化的能量（A）= （D）+ （B） +被分解者分解利用+未被利用。 自身呼吸消耗 流入下一营养级 呼吸作用散失 生长 发育 繁殖 分解者（残枝败叶） 下一营养级摄入 生产者固定的太阳能 未被利用 散失 粪便 下一级同化量 呼吸作用散失 分解者（遗体残骸） 下一营养级摄入 未被利用 同化量=摄入量 - 粪便量 同化量=呼吸散失 + 自身生长、发育、繁殖 同化量=呼吸散失 + 下一级 + 分解者（ + 未利用） 生产者同化量 二、能量流动的过程 18 生产者固定的太阳能总量为流经这个生态系统的总能量 输入 传递 散失 以有机物的形式沿食物链向下一营养级传递 ：光能 化学能 热能 二、能量流动的过程 转化 散失 7.生态系统能量流动的示意图： ①源头： 。 ②起点：从 开始。 ③流入生态系统总量： 。 ④主要方式：__________。 ⑤能量转化： 。 能量流动 概念 生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程 过 程 输入 生产者固定太阳能 生产者固定的太阳能总量 光能 化学能 光合作用 ①传递渠道： 。 ②传递形式： 食物链和食物网 传递 转化 太阳能 有机物中化学能 热能 散失 ①大部分以热能形式散失， ②包括每一级生物的呼吸作用和分解者的分解作用 有机物中的化学能 太阳能 小结： 20 1、如图为生态系统中能量流动的部分过程．下列叙述 不正确的是（　　） A.①中的能量来自生产者的同化作用 B.分解者利用的能量一定比a小 C.b为初级消费者用于生长发育和繁殖的能量 D.应在a处加上细胞呼吸散失的热能箭头 B 巩固训练　 2、如图为草原生态系统的能量流动图解模型（G、H、I属于D、E、F）： 1.__________________表示流入各营养级生物的能量 写出其中等量关系_________________ 2.______ 分别表示草、兔子、狼呼吸作用消耗的能量； 3.________分别表示分解者分解利用的能量； 4.兔子用于生长、发育和繁殖的能量=____________； 5.___ 中能量包括兔子尸体及狼粪便中的能量 A、B、C、D、E、F C+K或B-H G、H、I J、K、L A=D、B=E、C=F K 巩固训练　 生态系统中的能量流动 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。 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，因为能量流动是单向的。 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。 三、能量流动的特点 分析塞达伯格湖的能量流动 图中数字为能量值，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。 思考·讨论 太阳能 未 固 定 生产者 464.6 62.8 12.6 呼吸作用 122.6 7.5 分解者 14.6 12.5 未利用 327.3 29.3 5.0 塞达伯格湖能量流动图解 植食性动物62.8 肉食性动物12.6 96.3 18.8 293 微量 2.1 2.1 营养级 流入能量 流出能量 出入比 生产者 植食性动物 肉食性动物 —— —— 分解者 —— —— 464.6 62.8 12.6 62.8 12.6 13.52% 20.06% 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)。 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。 微量 14.6 思考·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? 4.通过以上分析，你能总结出什么规律? 生态系统中的能量流动是单向的；能量在流动过程中逐级递减。 思考·讨论 流入某一营养级的能量除了流入下一营养级的之外，还有： ①一部分通过该营养级的呼吸作用散失了； ②一部分以排出物、遗体或残枝败叶的形式被分解者利用； ③一部分未被利用 1.单向流动 （1）具体表现 在生态系统中，能量流动只能沿着___ ___由__ _营养级流向 ____营养级，_________，也___________ ； （2）原因 ①生物之间的捕食关系是____________的结果，一般不可逆转； ②各营养级生物通过___________________不能被生物群落重复 利用，能量无法循环流动； 食物链 低 高 不可逆转 不能循环流动 长期自然选择 呼吸作用散失的热能 三、能量流动的特点 2.逐级递减 （1）具体表现：能量在 ____________间的传递效率是______ _； （2）原因：①________________________________ ②________________________________ ③________________________________ 相邻两个营养级 10%-20% 能量传递效率 = ×100% 某一营养级的同化量 上一营养级的同化量 还有部分能量未被利用。 三、能量流动的特点 各营养级生物呼吸作用散失大部分能量； 各营养级的能量一部分流入分解者； 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。 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？ 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。 旁栏思考题 巩固训练　 3、下图是某个农业生态系统的结构模式图，该图中表示生态系统 能量流动的箭头是（ ） A.①②③ B.①③⑤ C.①③④ D.①②③④⑤ C 1.能量传递效率的计算公式： （1）能量传递效率 = 下一营养级同化量 上一营养级同化量 ×100% （2）在食物网中能量传递效率“最值”计算 正推：知低营养级求高营养级 获能量最多 选最短食物链，按×20%计算 获能量最少 选最长食物链，按×10%计算 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 两个营养级之间，不是两个体之间 四、能量流动的相关计算 巩固训练　 4、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 (3)在能量分配比例已知时，按比例分别计算，最后相加。 例：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 1.能量传递效率的计算公式： 四、能量流动的相关计算 5、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．1600 g D．5600 g B 巩固训练　 谢谢聆听! 同学们辛苦啦！ 36 $$