3.2.1生态系统的能量流动课件-2024-2025学年高二上学期生物人教版（2019）选择性必修2

课前回顾 1. 生态系统的结构包括哪些?分别有什么作用？ 生态系统的组成成分 2. 生态系统的营养结构指什么？ 能量流动和物质循环的渠道。 生 态 系 统 的 结 构 食物链和食物网: 非生物的物质和能量： 生产者： 消费者： 分解者： 为生物群落提供物质和能量 将太阳能固定在它们所制造的有机物中，将太阳能转化成化学能，从而可以被生物所利用。 ①将有机物转化为无机物，加快生态系统的物质循环。 ②帮助植物传粉和种子的传播。 将动植物遗体和动物的排遗物中的有机物转化为无机物。 食物链和食物网 结构 生态系统的 组成成分 生态系统的营养结构 非生物的物质和能量 生产者 消费者 分解者 食物链 食物网 包括 包括 捕食构成 包括 交错 构成 概念、范围、类型 生态系统 功能 决定 能量流动、物质循环、信息传递 第3章 生态系统及其稳定性 第2节 生态系统的能量流动（第1课时） 【本节聚焦】 能量在生态系统中是怎样流动的？ 怎样理解生态金字塔？ 研究能量流动有什么实践意义？ 假设你像小说中的鲁滨逊一样，也流落到一个荒岛上，那里除了能饮用的水以外，几乎无任何食物。你随身尚存食物只有一只母鸡、15Kg玉米。 以下哪种生存策略能让你维持更长的时间来等待救援： 方案1 方案2 先 后 一部分 吃鸡蛋 一部分 问题探讨 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。 如果将一个营养级的所有种群作为一个整体？ 能量流经一个种群的情况可以图示如下： 能量输入 个体1 个体2 …… 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 某营养级 想一想：你今年吃了多少食物？食物中的能量都去了哪儿？ 思考： 食物 （能量输入） 人 能量储存 粪便 呼吸消耗 摄入 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的组成物质 或能量储存的过程。 同化量 同化量＝摄入量－粪便量 粪便量 摄入量 输入生态系统的的能量来源是什么？ 输入第一营养级的能量有几个去路？分别是什么？ 植物用于自身生长、发育、繁殖的能量有几个去路？分别是什么？ 初级消费者摄入的能量全部转化为自身的能量了吗？摄入的能量去路有几个？分别是什么？ 某一营养级的“粪便”中能量应属于谁的同化量？ 阅读教材P55，能量流动的过程，并分析图3-5和3-6，思考： 玉米 蝗虫 蛙 蛇 老鹰 能量流动的过程 二 1.能量流动：生态系统中能量的 、 、 和 的过程。 输入 传递 转化 散失 （1）能量的输入： ①来源： ②过程： 光能通过生产者的光合作用固定在制造的有机物中（光能→化学能） 地球上几乎所有的生态系统所需的能量都来自太阳。（P55第1段） 呼吸作用以热能形式散失 用于生长、发育和繁殖， （储存在有机物） 1% 光合作用 生产者固定的能量 分解者分解 流入初级消费者（下一营养级） 捕食 （2）能量的传递： 思考： 兔吃草后能将摄入的草全部同化吗？ 初级消费者 摄入 粪便 消费者同化 分解者 去路 去路 呼吸作用以热能散失 用于生长、发育、繁殖 （储存在有机物） 下一营养级 遗体残骸 同化量＝摄入量－粪便量 =呼吸作用散失+用于生长发育和繁殖 能量流动的过程 二 粪便量属于上一营养级的同化量 次级消 费者摄入 用于生长发育繁殖和储存在有机物中 初级消费者同化 初级消费者摄入 … 散失 呼吸作用 遗体 残骸 粪便 分解者利用 散失 呼吸 作用 能量流经第二营养级的过程: 能量流动的过程 二 思考： （1）狼吃兔子后，狼粪便的能量是谁的同化量？ 狼粪便的能量属于兔子同化的能量 （2）每一营养级同化的能量有哪些共同的去路？ 能量流动的过程 二 分 解 者 呼 吸 作 用 呼吸作用 生产者 初级消费者 次级消费者 … (绿色植物) (植食性动物) (肉食性动物) 生产者固定的太阳能 (同化量) 呼吸作用以热能的形式散失 用于生长、 发育和繁殖等 （储存在有机物中） 随残枝败叶流向分解者 初级消费者摄入量 初级消费者 同化量 粪便量 流向分解者 呼吸作用以热能的形式散失 用于生长、 发育和繁殖等 （储存在有机物中） 随遗体残骸流向分解者 次级消费者摄入量 玉米 蝗虫 蛙 蛇 老鹰 ①途径： ②形式： (2)传递 食物链和食物网 有机物中的化学能 能量流动的过程 二 1.能量流动：生态系统中能量的 、 、 和 的过程。 输入 传递 转化 散失 输入 流经生态系统的总能量 能量输入方式: 生产者通过光合作用（其次还有化能合成作用） 人工生态系统，还有人工补充的能量（如饲料中有机物） 能量传递的途径（渠道）： 食物链和食物网 能量传递的形式： 有机物中的化学能 传递 转化： 散失 太阳能 光合作用 有机物中的化学能 热能 呼吸作用 能量散失形式： 热能 能量散失途径： 呼吸作用 生产者所固定的全部太阳能(同化量)（几乎所有生态系统） 化学能（特殊生态系统，如深海热泉生态系统） 如：硫细菌通过氧化硫化物和还原二氧化碳来制造有机物 生态系统中的能量流动 思考·讨论 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。 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？ 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。 由于每一营养级和分解者都需要呼吸作用以热能的形式散失掉一部分能量。 林德曼（1915-1942） 赛达伯格湖 美国生态学家林德曼对一个结构相对简单的天然湖泊------赛达伯格湖 的能量流动进行了定量分析。 能量流动的特点 三 15 图中数字为能量数值，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，将肉食性动物作为一个整体看待。 思考·讨论 分析赛达伯格湖的能量流动 16 能量流动的特点 三 讨论1：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 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 (2)逐级递减： 释放的热能不能被重新利用 ①每一营养级呼吸作用消耗 ②一部分能量未被利用 ③一部分能量被分解者分解 (1)单向流动： 能量流动的特点及原因（P56） 能量沿食物链传递捕食关系不可逆 能量流动的特点 三 讨论1：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 20.06% 13.52% 能量传递效率 = 该营养级同化量 上一营养级同化量 ×100% 注意：能量在相邻两个营养级间的传递效率为 。 10%～20% 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。 学科交叉 与物理学的联系 根据热力学第二定律， 在封闭系统中，随着时间的推移，无序性将增加。 生命系统是开放系统，可以通过获取能量来维持系统的有序性。 热力学第一定律： 热力学第二定律： 能量不能凭空产生，也不能凭空消失，能量可以由一种形式转化为另一种形式。 在封闭的系统中，一切过程都伴随着能量的改变。 能量流动的特点 三 项目 能量金字塔 数量金字塔 生物量金字塔 形状 每一阶含义 每一营养级生物所含能量的多少 每一营养级生物个体的数目 每一营养级生物的有机物总量 会出现倒金字塔，如一颗大树上有很多只虫子 会出现倒金字塔，如在海洋生态系统中，由于海水涌动，某一时刻采集的浮游动物有机物总量大于浮游植物 生态金字塔的类型及特点 四、研究能量流动的实践意义 资料：在某稻田生态系统中，当地农民对害虫、杂草、秸秆的处理措施：对水稻秸秆的处理是进行焚烧。对杂草与害虫是使用除草剂与杀虫剂处理。 思考：1、焚烧秸秆是否是最佳做法？还可以有哪些处理办法？ 2、为什么要除去杂草和害虫？有没有将害虫与杂草中能量通过二次转化，被人类利用的方法呢？ 不是，例如，秸秆喂牲畜；粪便制作沼气；沼渣肥田。 实践意义①：实现能量多级利用，从而大大提高能量的利用率。 减少杂草的竞争、减少害虫取食造成能量流失 实践意义②：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。 措施：稻-萍-鸭共作稻田立体农业 四、研究能量流动的实践意义 将害虫与杂草中能量通过二次转化，被人类利用的方法： ①鸭可捕食害虫和杂草，收获的鸭可带来经济效益 ②鸭可翻田，促进水稻根部有氧呼吸 ③鸭可为水稻提供有机肥 ④稻和萍存在垂直结构，充分利用了阳光等环境资源。 实践意义③：帮助人们将生物在时间、空间上进行合理配置，增大流入生态系统的总能量。 思考：该养殖模式有哪些优点？ 要是有一种杂食性动物，帮助我们吃掉田间杂草并帮助我们除虫，我们以这种动物为食就好了。有没有这样的动物呢？通过人们观察，鸭子旺盛的杂食性可以吃掉稻田杂草，鸭子在田间走动，导致浑水，还能有效抑制杂草生长，减少竞争，还会觅食虫卵和稻螟虫等害虫，通过对采食一天的鸭进行胃解剖，发现有昆虫400~1000头，这种采食昆虫的数量是其他水稻害虫天敌远远不能及的。大大减少了输入系统能量的流失。有效的控制病虫草害的发生与发展，使水稻生长健壮，固定的太阳能增加。因此我们提出的提高能量利用的措施之一是稻鸭共作的生态系统。水稻田生态系统营养结构更加完善，系统的功能整合特性得到发挥 22 归纳总结 能量来源 呼吸作用散失 太阳能 生产者 能量去路 每个营养级 总能量 固定的太阳能总量 各级消费者 上一个营养级 生产者： 各级消费者： 被分解者利用 未被利用 用于自身生长、发育和繁殖 流入下一营养级 同化量=摄入量-粪便量 ① ② ③ ④ （一定时间内，存在未利用能量； 若时间足够长，则不存在未利用。） 最高营养级无 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。 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。 问题探讨 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。 24 $$