3.2生态系统的能量流动第1课时课件-2025-2026学年高二上学期生物人教版选择性必修2

课前提问 1.生态系统的结构包括哪两方面？生态系统的成分有哪些？营养结构是什么？ 2.生产者、消费者、分解者的组成、作用和地位分别是什么？ 3.什么是食物网？形成原因？食物网中的成分？ 4.食物链、食物网的作用（P52两段话）？ 第三章生态系统及其稳定性 第2节 生态系统的能量流动-1 1.通过对能量流经第一、第二营养级的分析，简述如何研究生态系统的能量流动过程。 2.通过对赛达伯格湖能量流动的定量分析，概述生态系统的能量流动特点。 学习目标： 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。 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。 流落荒岛 问题探讨 先 后 方案1 一部分 一部分 方案2 生态系统中能量的输入、传递、转化和散失过程。 “输入”—— “传递”—— “转化”—— “散失”—— 绿色植物等通过光合作用固定太阳能是能量输入主要途径 能量沿食物链和食物网的营养级逐级传递 通过细胞呼吸以热能形式散失 能量流动概念： 能量流动的过程 研究能量流动的基本思路 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 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 储存在体内的能量 呼吸作用散失的能量 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。 研究能量流动的基本思路 如果将这个种群作为一个整体来研究，则左图可以概括成下图形式，从中可以看出分析能量流动的基本思路。 能量输入 种群 能量储存 能量散失 如果以种群为研究对象，能量流动的渠道为食物链，在分析时，可能因为食物网的复杂性而影响结果的准确性。 研究能量流动的基本思路 能量输入 种群 能量储存 能量散失 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。 某营养级 如果将一个营养级的所有种群作为一个整体，那么下图将概括为何种形式呢？ 1.草的能量来自哪里？ 2.照射在草上的太阳能都被吸收了吗？ 3.草吸收太阳能后，以何种形式储存？都有哪些去向？ 4.尝试自己完成草的能量流动示意图 以该食物链为例，阅读课本55页，第一、二段，思考以下问题： 思 9 二、能量流动的过程 1.能量流经第一营养级的过程 99% 散失 1% 固定(同化) 生产者所固定的全部太阳能 用于生长 发育和繁殖 初级消费者 （植食性动物） 分解者利用 残枝 败叶 分解作用 散失 呼吸作用 散失 生长发育和繁殖 未利用 ① ② ③ ④ 注意: 如果在某一时间段去分析去向，还应有未被利用的能量(最终也将 被分解者利用)。 生产者同化量 生产者固定的太阳能总量 = 1.兔子的能量来自哪里？ 2.这些能量都被兔子吸收了吗？ 3.兔子吸收能量之后，以何种形式储存？都有哪些去向？ 4.尝试自己完成兔子的能量流动示意图 以该食物链为例，阅读课本55页，结合图3-5，思考以下问题： 思 草 没，粪便 有机物 11 2.能量流经第二营养级的过程 流经第二营养级的总能量： 同化量 同化量 摄入量-粪便量 = 同化量 摄入量 粪便 属于上一营养级同化量的一部分，该部分能量最终流向分解者。 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 … 未利用 ① ② ③ ④ 2.能量流经第二营养级的过程 流经第二营养级的总能量： 同化量 同化量 摄入量-粪便量 = 同化量 摄入量 粪便 属于上一营养级同化量的一部分，该部分能量最终流向分解者。 【检测】1、下面大象是植食性动物，有一种蜣螂则专门以象粪为食，设大象在某段时间所同化的能量为107kJ，则这部分能量中流入蜣螂体内的约为( ) A.0kJ B.106kJ C.2×106kJ D.106～2×106kJ A 象粪中包含生产者同化的能量，大象同化的能量没有流入蜣螂。 2.能量流经第二营养级的过程 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 … 未利用 流经第二营养级的总能量： 同化量 同化量 摄入量-粪便量 = = 呼吸作用散失+用于生长 发育和繁殖（净同化量） ① ② ③ ④ = 呼吸作用散失+分解者利用+次级消费者同化量+（未利用） 未利用：例如：活体、石油煤炭、 未被捕食的个体等 能量流经第三、四营养级的过程与第二营养级的情况大致相同。 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 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 某营养级的能量某段时间内(定量定时)的能量去向 某营养级的能量最终(定量不定时)去向 2.能量流经第二营养级的过程 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 未利用 ① ② ③ 最高营养级同化的能量去向有哪些？ ①呼吸作用中以热能的形式散失 ②以遗体残骸的形式被分解者利用 ③未利用 （最高营养级没有流入下一营养级的能 量去向） 生产者 (植物) 呼吸 初级消费者 (植食动物) 呼吸 次级消费者 (肉食动物) 呼吸 分 解 者 … 呼吸 三级消费者 (肉食动物) 思考: 呼吸 残枝败叶+ 初级消费者的粪便量 流向分解者的能量 箭头的方向，由粗变浅：表示__________________________ 方形面积越来越小：表示_____________________________ 遗体残骸+ 次级消费者的粪便量 储存在某营养级生物体内的能量越来越少 二、能量流动的过程 能量单向流动，逐级递减 能量流经第二营养(即中间营养级)的过程 ①流经（输入）一个营养级的能量(同化量): 是指该营养级 的能量，也就是 。 ②流入某一营养级(最高营养级除外)的能量可存在的去向: 1.自身 ； 2.流入 ； 3.被 分解利用（h)； 4. 的能量(j)。 摄入能量(a) －粪便中能量(c) 呼吸作用中以热能的形式散失(d) 下一营养级(i) 分解者 同化 (h) 未被利用 检测 (e) 生产者通过光合作用将光能转化成为化学能，固定在 它们所制造的有机物中（其次还有化能合成作用）。 能量流动的概念 生态系统中能量的_______、_______、_______和_______的过程，称为生态系统的能量流动。 1.输入 ①生产者的能量来源（最终源头）: 太阳能 ②能量流动的起点: 生产者固定的太阳能 ③流经生态系统的总能量: 生产者所固定的全部太阳能 ④能量输入方式: 若为人工生态系统，流经生态系统的总能量除生产者固定的太 阳能总量，还有人工补充的能量（例如饲料中有机物中的化学能） 特别提醒： 输入 传递 转化 散失 各级消费者的能量来源: 上一营养级同化的能量 2.传递： ①能量传递的途径（渠道）： 食物链和食物网 ②能量传递的形式： 有机物中的化学能 3.转化： 太阳能 光合作用 有机物中的化学能 热能 呼吸作用 4.散失： 大部分以热能形式散失 ①散失形式： ②散失途径： 需要分解者的分解作用和每一级生物的呼吸作用 思考·讨论·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。 不能，能量流动是单向的（例如：释放出的热能是不能再利用的）。生态系统中所有生物通过呼吸作用散失的热能是不能重新进入该生态系统的。 2.流经某生态系统的能量能否再回到这个生态系统？ (1)当狼吃掉一只兔子时，就获得了兔子的全部能量 (　　) (2)初级消费者的粪便量属于第二营养级能量 (　　) (3)同化量≠用于生长发育和繁殖的能量 (　　) (4)呼吸作用所产生的能量都是以热能的形式散失 (　　) (5)分解者的分解作用也是通过呼吸作用完成的 ( ) × × √ √ × 小试牛刀 林德曼 R.L.Lindeman 美国生态学家 1915-1942 他通过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的定量分析，提出了“十分之一定律”。 向科学先辈学习 【思考•讨论】分析赛达伯格湖的能量流动 1.用表格的形式，将图中的数据进行整理，并计算“流出”该营养级的能量占“流入”该营养级能量的百分比。 注:为研究方便，这里把肉食性动物作为一个营养级 营养级 流入能量 （同化量） 流出能量 流入下一级 呼吸散失 分解者利用 未利用 出入比 生产者 植食性动物 肉食性动物 464.6 62.8 12.6 62.8 96.3 12.5 293 12.6 18.8 2.1 29.3 7.5 微量 5.0 / 未利用：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。（定时定量分析） 13.52% 20.06% 未利用：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。（定时定量分析） 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。 24 【思考•讨论】分析赛达伯格湖的能量流动 营养级 流入能量 （同化量） 流出能量 流入下一级 呼吸散失 分解者利用 未利用 出入比 生产者 植食性动物 肉食性动物 464.6 62.8 12.6 13.52% 20.06% 62.8 96.3 12.5 293 12.6 18.8 2.1 29.3 7.5 微量 5.0 / 能量传递效率= 某一营养级的同化量 上一营养级的同化量 ×100% 生物所处的营养级越高,获取的能量越___,说明能量流动具有_________的特点。 少 逐级递减 能量在相邻两个营养级间的传递效率是10％-20％ 未利用：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。（定时定量分析） 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。 25 (1)从方向上看： 单向流动 一.生态系统的能量流动的特点 在生态系统中，能量流动只能沿着_____由___营养级流向____营养级，不可_____，也不能_________； ①生物之间的捕食关系是长期自然选择的结果，一般不可逆转； ②各营养级呼吸作用散失的热能无法再利用。 食物链 低 高 逆转 循环流动 原因： (2)从数值上看： 原因： （10%～20%） 逐级递减 26 3、流入某一营养级的能量，为什么不能百分之百的流向下一营养级？ ③一部分未被捕食，未能进入下一营养级 流入某一营养级的能量除了流入下一营养级的之外，还有以下去向： ①一部分通过该营养级的呼吸作用散失 ②一部分作为排出物、遗体或残枝败叶被分解者利用 【思考•讨论】分析赛达伯格湖的能量流动 4、能量流动过程中逐级递减，与能量守恒定律矛盾吗？ 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 思考 为什么生态系统中能量流动一般不超过5个营养级？ 能量是单向流动，逐级递减的在一个生态系统中，营养级越多，在能量流动过程中消耗的能量就越多。 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。 方案重选 先 后 方案1 一部分 一部分 方案2 假设15kg玉米含有500KJ能量，一只鸡还有200KJ能量，假设第二种吃法中一半玉米用来喂鸡。分别算一下两种吃法中人最终能获得的能量最多是多少？ 玉米 鸡 人 500KJ 200KJ ×20% 100KJ ×20% 40KJ 玉米 鸡 人 500KJ 250KJ×20% 50KJ 250KJ×20% 50KJ ×20% 10KJ $