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2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 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 温故知新：生态系统的能量流动 特点 单向流动、逐级递减 两营养级之间能量传递效率为10%～20% 4 能量分析 生产者 植食性动物 肉食性动物 输入能量 464.6 62.8 12.6 赛达伯格湖的能量流动数据分析 除了用数字表示之外，还有什么方法可以表示生态系统中能量流动逐级递减的特征？ 生态金字塔 能量金字塔 数量金字塔 生物量金字塔 5 1.什么是能量金字塔？有何特点及意义？ 2.什么是生物量金字塔？有何特点及意义？ 3.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？ 4.什么是数量金字塔？有何特点及意义？ 5.在什么情况下，数量金字塔可能是上宽下窄倒置的金字塔形呢？ 6.列表从含义、形状、特点、意义等方面比较三种金字塔的异同。 7.研究能量流动有何实践意义？请举例说明。 请同学们自主阅读教材P57-58，小组合作思考讨论完成问题。 五、生态金字塔 第一营养级 第二营养级 第三营养级 第四营养级 1、能量金字塔 能直观的反映出生态系统各营养级 间能量的关系。 通常都是上窄下宽金字塔形。 能量在流动中总是逐级递减的。 （1）概念： （2）意义： （3）特点： 原因： 营养级越多，能量流动过程中消耗的能量越多。 生态系统中的能量流动一般不超过5个营养级。 五、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，并将 图形按照营养级的次序排列，可形成一个金字 塔图形，叫做能量金字塔。 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。 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。 2、生物量金字塔 用表示能量金字塔的方法表示各个营养级的生物量（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。 第二营养级 第一营养级 干重g/m2 1.5 11 37 809 营养级 第四营养级 第三营养级 大多也是上窄下宽的金字塔形。 （1）概念： （2）意义： （3）特点： 原因： 五、生态金字塔 生物量金字塔在什么情况下，可能是上宽下窄倒置的金字塔形呢？ 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。 3、数量金字塔 用表示能量金字塔的方法表示各营养级的生物个体的数目比值关系，即为数量金字塔。 直观地表明每个营养级 中生物个体的数量。 有上窄下宽的金字塔形，也会呈现上宽下窄倒置 的金字塔形。 （1）概念： （2）意义： （3）特点： 原因： 营养级 第二营养级 第一营养级 个体数量 昆虫 树 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 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。 五、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形 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 一般为正金字塔形,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 一般为正金字塔形,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、生态金字塔 11 迁移创新： 1.为什么肉类食品的价格比疏菜价格高？ 2.为什么说“一山不容二虎”? 蔬菜一般属于生产者范畴，而肉属于消费者范畴，由于能量传递的效率只有10%~20%，也就是说要得到1千克的肉至少要消耗5千克的植物；所以相同重量的肉比蔬菜贵。 根据生态系统中能量流动逐级递减的特点和规律，营养级越高，可利用的能量就越少，老虎在生态系统中几乎是最高营养级，通过食物链（网）流到老虎的能量已减到很少的程度。因此，老虎的数量将是很少的。故“一山不容二虎”有一定的生态学道理。 3.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。 13 1.甲、乙、丙、丁是某同学绘制的生态金字塔，下列与之相关的说法， 错误的是（ ） A.生态金字塔包括能量金字塔、生物量金字塔和数量金字塔，基本 呈现图丙所示形态 B.由于能量流动具有逐级递减的特征，能量金字塔通常呈现丙图所 示形态 C.不能用图甲表示生物数量金字塔 D.生态金字塔中每一层代表一个营养级，分解者不包含在其中 C 巩固训练　 2.如图a、b、c分别是某森林生态系统的生物数量金字塔、某草地生态 系统的能量金字塔和某浮游生物群落的能量金字塔。下列分析不正确 的是(　　) A．描述生态系统中各营养级之间的关系最好用b的形式 B．一个相对稳定的森林生态系统会出现生产者数量少于消费者数量 的现象 C．相对稳定的生态系统需要持续接受外部的能量输入 D．图c中的生产者与初级消费者之间的能量传递效率为10%～20% D 巩固训练　 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。 稻—萍—蛙 间作套种 多层育苗 六、研究能量流动的实践意义 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。 实现能量多级利用，从而大大提高能量的利用率 （ 能量利用率≠能量传递效率） 粪便制作沼气 用秸秆作饲料 六、研究能量流动的实践意义 3.帮助人们合理地调整生态系统中的能量流动关系，使能量持续 高效地流向对人类最有益的部分。 稻田除草、除虫等。 合理确定草场的载畜量 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。 六、研究能量流动的实践意义 3.稻田里，农民要拔掉稗草；鱼塘中，人们要不断清除肉食性的“黑鱼”， 用生态学的观点看，这是为了（ ） A.保持生态平衡 B.保持生物群落的单一性 C.调整生态系统中的能量流动方向 D.使物质能够尽快地循环流动 C 巩固训练　 4.在社会主义新农村建设中，四川某地通过新建沼气池和植树造林，构建 了新型农业生态系统（如图所示）下列有关叙述不正确的是( ) A.该生态系统中，处于第二营养级的 生物有人和家禽家畜 B.该生态系统中，人的作用非常关键， 植物是主要成分 C.该生态系统的建立，提高了各营养 级间的能量传递效率 D.沼气池的建造和植树造林，提高了 该生态系统的稳定性 C 巩固训练　 分析和处理数据 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共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% 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。 思维训练 5.“桑基鱼塘”被联合国粮农组织认定为全球重要农业文化遗产，它的 “塘基种桑、桑叶喂蚕、蚕沙(蚕的粪便)养鱼、鱼粪肥塘、塘泥壅桑” 生产方式成为生态农业的典范。相关叙述正确的是（ ） A.该群落的物种组成是区别于其他农田群落的重要特征 B.蚕沙中的能量属于蚕同化的能量 C.“桑基鱼塘”在本生态系统内实现了能量循环利用 D.塘泥中丰富的有机物(肥)可被桑树直接吸收利用 A 巩固训练　 A．该能量金字塔中的a、c分别代表生产者、三级 消费者 B．图中所有生物构成一条食物链 C．一个生态系统中营养级越多，在能量流动过程 中消耗的能量就越多 D．对于森林生态系统来说，往往一棵树上栖息着 很多昆虫，该生态系统中的能量金字塔呈倒置 状态 6.某湖泊的能量金字塔如图所示，下列相关叙述正确的是(　　) C 巩固训练　 课堂小结 25 练习与应用 26 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。( ) 一、概念检测 ✔ ✘ ✔ 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 C 课后练习 一、概念检测 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 B 课后练习 一、概念检测 1.下图是两个农业生态系统的模式图。图a中农作物为人类提供的食物、为家禽 和家畜提供的饲料，都与图b相同。 （1）分析这两幅图，完成这两个生态系统的能量流动图解。 二、拓展应用 30 二、拓展应用 （1）分析这两幅图，完成这两个生态系统的能量流动图解。 二、拓展应用 （2）哪个生态系统的能量能够更多地被人类所利用？为什么？ 图b所示生态系统中流向分解者的能量，还有一部分可以以生活能源或食物 中化学能的形式被人类再度利用，因此，该生态系统实现了能量的多级、充分 利用，提高了能量的利用率。 二、拓展应用 2、将一块方糖放入水中，方糖很快就会溶解，消失得无影无踪。溶解在水中 的方糖还能再自行变回原来的形状吗？为什么？ 不能。在一个封闭的系统中，物质总是由有序朝着无序（熵增加）的方向发展。 生活在水中的硅藻，它们能利用溶解在水中的硅化物制造自己绚丽精致的外壳，而通常情况下水体中硅化物的含量极为微少，仅有百万分之几，这比方糖溶解后水中的含糖量低得多。硅藻依靠什么力量筑造自己的精美小“屋”呢？ 通过以上事例，你对能量在生态系统中的作用是否有了进一步的认识？ 硅藻获取营养，通过细胞呼吸释放能量，依靠能量完成 物质由无序向有序的转化，维持其生命活动。 能量的输入生态系统的有序性的维持来说是不可缺少的。 谢谢聆听! 同学们辛苦啦！ 34 Lavf58.33.100 $$