3.2生态系统的能量流动第二课时课件-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、能量流动的具体过程？ 2、同化量的具体去向？ 3、粪便量是属于谁的？ 4、初级消费者流向分解者的能量包括？ 5、具体分析能量流动的概念？（对四个词语的具体分析） 6、生态系统的能量流动指的是什么？能量流动的特点是什么？能量传递效率是多少？怎么计算？ 课前提问： 1、.能量流经第二营 养级的过程分析 ①输入第二营养级的能量：摄食能量中被 的部分（用T表示）。 T=初级消费者摄入的能量—_____中的能量，后者仍然属于第___营养级的能量，最终被______利用。 ②初级消费者同化能量(b)= + 。 ③用于生长、发育和繁殖的能量(e)= + + 。 ④消费者同化能量为b= = 。 ⑤初级消费者流向分解者的能量包括： 。 初级消费者同化 粪便 一 分解者 呼吸作用散失（d） 用于生长、发育、繁殖能量（e） i f j d+e d+i+f+j 初级消费者的遗体残骸和次级消费者的粪便量 2、（地球上绝大多数生态系统） a、生态系统中能量的最终来源（源头）:_________________ b、流经生态系统的总能量：_________________________________ c、能量流动的起点：_______________________________________ d、能量的流动形式:__________________________________ e、能量流动的渠道:_________________________________ f、每一个营养级能量的来源：①第一营养级的能量来源：___________ ②各级消费者的能量来源：____________ g、每个营养级能量的去路：①自身呼吸消耗；②被下一营养级同化；③被分解者利用。（若为最高营养级能量有哪些去路） h、能量的散失形式：______________________ i、能量转变形式：光能 _______ 热能 3、生态系统的能量流动指的是什么？能量流动的特点是什么？能量传递效率是多少？怎么计算？ 太阳能 生产者所固定的全部太阳能 生产者固定的太阳能 有机物中的化学能 食物链和食物网 生产者固定的太阳能 上一营养级同化的能量 大部分以热能形式散失 有机物中的化学能 第2节 生态系统的能量流动 第三章 生态系统及其稳定性 间作套种 多层育苗 稻—萍—蛙 第2课时 学习目标： 1.通过阅读课本P57-58，明确生态金字塔的含义及特点。 2.通过阅读课本P58，探究能量流动的实践意义。 3.掌握能量传递效率相关的计算规律 生产者 464.6 植食性动物 62.8 肉食性动物 12.6 请同学们将赛达伯格湖的能量流动数据，用相应面积或体积的图形表示，并按营养级由低到高排列。 生产者 464.6 植食性动物 62.8 肉食性动物 12.6 四、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 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顺序排列，可形成一个金字塔图形，叫做能量金字塔。 地反映出生态系统各营养级间能量的关系。 通常都是上窄下宽的金字塔形。 (自然生态系统一定为正金字塔） 能量在流动中总是逐级递减的 （1）概念： （2）意义： （3）特点： 原因： 直观 体积代表能量多少注：用体积大小代表能量多少。 7 2.数量金字塔 用同样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。 直观的反映生态系统各营养级的 比值关系。 可以是上窄下宽的正金字塔形，也可以是上宽下窄的倒置正金字塔形。 （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(如昆虫和树），则会呈现倒置金字塔。 生物个体的数目 直观的反映生态系统各营养级所容纳的 的关系。 3.生物量金字塔 用同样的方法表示各营养级的生物量（每个营养级所容纳的有机物的总干重），即为生物量金字塔。 营养级 第四营养级 第三营养级 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正金字塔形 （1）概念： （2）意义： （3）特点： 原因： 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 有机物的总干重 一般情况下，生物量金字塔是上窄下宽的金字塔形，但是有时候会出现倒置的金字塔形。特殊情况：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。当然，总的来看，一年中浮游植物的总的生物量还是比浮游动物的要多。 思考：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？ 思考讨论：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。 四、生态金字塔 生态金字塔 能量金字塔 生物量金字塔 数量金字塔 想一想：哪种指标构建的金字塔能更客观的表示生态系统能量传递规律，不出现倒置现象呢？ 能量金字塔能更客观、准确的表示能量在各营养级间的传递规律。 第一营养级 第二营养级 第三营养级 第四营养级 项目 能量金字塔 生物量金字塔 数量金字塔 形状 每层含义 单位时间内，食物链中每一营养级生物所 的多少 单位时间内,每一营养级生物所容纳的 . 每一营养级生物个体的数目 特点 天然生态系统一定为 的金字塔形 象征意义 能量在流动过程中总是 。 特殊形状 同化的能量 有机物的总干重 上窄下宽 逐级递减 某些人工生态系统(如人工鱼塘)可呈现倒置状况 一般为上窄下宽的 金字塔形 一般为上窄下宽的 金字塔形 生物量(有机物的总干重)随食物链中营养级的升高而逐级递减 在食物链中随营养级升高而逐级递减 浮游植物个体小，寿命短，又会不断被捕食，因而某一时间呈现倒置金字塔形 如果消费者个体小而生产者个体大，就会呈现倒置金字塔形，如昆虫和树 五、研究生态系统能量流动的意义 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。 例如，间作套种、多层育苗、稻——萍——蛙等立体农业生产方式。 间作套种 多层育苗 稻—萍—蛙 稻花香里说丰年,听取蛙声一片——"稻蛙共生"绘就乡村 13 2.研究生态系统的能量流动，可以帮助人们科学地规划和设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用； 例如，秸秆喂牲畜；粪便制作沼气；沼渣肥田，实现了对能量的多级利用，从而大大提高能量的利用率 粉碎秸秆作为饲料 沼气池 沼渣 能量利用率≠能量传递效率 规律: 食物链越短，能量利用率越高。 能量传递效率与能量利用效率的比较 能量传递效率= 上一营养级的同化量 下一营养级的同化量 ×100% 能量利用率= 生产者能量 流入最高营养级的能量 ×100% 【易错易混】 （能量传递效率一般为10%～20%） 根据生态系统的能量流动规律，在实际生产生活中借鉴以下措施： (1)尽量缩短食物链。 (2)充分利用生产者。 (3)充分利用分解者，如利用秸秆培育食用菌、利用植物残体生产沼气等。 将原本流向分解者的能量再次流向对人类有益的部分，以实现能量的多级利用。　　　　　　　　　 15 3.研究生态系统的能量流动，还可以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。 划区轮牧 稻田除虫、除草 例如，在森林中，最好使能量多储存在木材中；在草原牧场上，则最好使能量多流向到牛、羊等牲畜体内，获得更多的毛、肉、皮、奶等畜产品。又如：除草、治虫、合理确定载畜量、捞捕量。 16 调查当地某生态系统中的能量流动情况 以稻田生态系统为例。组成成分：非生物的物质和能量；生产者，包括水稻、杂草、浮游植物等；消费者，包括蜘蛛、田螺、鱼(如泥鳅、黄鳝)、青蛙、浮游动物、昆虫、鸟类等；分解者，包括多种微生物。 1. 生产者主体是水稻，其他生产者有杂草、浮游植物等。农民主要通过喷洒除草剂或人工除草的方式抑制杂草的生长。 2. 初级消费者有田螺、浮游动物、植食性的昆虫和鸟等。一般而言，植食性的昆虫和鸟等对水稻生长构成危害，田螺数量较多时也会对水稻生长构成危害。农民采取喷洒农药、竖稻草人等措施防止或减少这些动物的危害。 3. 次级消费者有肉食性鱼、青蛙和蜘蛛等。一般而言，这些消费者对水稻生长的利大于害。农民通过禁捕，或适量放养等措施，实现生态农业的目标。 4. 农民对秸秆的传统处理方式有焚烧或填埋等；现代农业生态工程提出了综合利用思想。例如，秸秆可作为多种工业原材料，还可以用来生产沼气，以充分利用其中的能量。 5. 主要通过合理密植的方法提高作物的光能利用效率。 6. 通过稻田养鱼等措施，实现立体化生态农业；通过建造沼气池，实现能量的多级利用。 思维训练：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。 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% 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？ 处理数据 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：分析和处理数据 六、能量传递效率的相关计算 2.相邻营养级的能量传递效率：10%～20%，计算方法如下： 某一营养级同化量 上一营养级同化量 ×100% 能量传递效率 ＝ 1.能量的传递以营养级为单位 在食物网中，能量传递效率不是以个体或种群为单位的，而是以营养级为单位的。如对于食物网 由第一营养级到第二营养级的能量传递效率是指B和C同化的总能量占A同化的总能量的比例。 例题：一只狼捕捉了一只兔子，则这只狼最多能获得兔子20%的能量（ ） × 1 4 1、已知低营养级同化量，求高营养级同化量： 在食物链“草→兔→鹰”中，假如现有草100kg，则： ①最多可使鹰增重____kg。 ②最少可使鹰增重____kg。 能量传递效率按 来算。 能量传递效率按 来算。 20% 10% 200 50 2、已知高营养级同化量，求低营养级同化量： 在食物链“草→兔→鹰”中，要使鹰增加2kg体重，则： ①最多要消耗草______kg。 ②最少要消耗草_____kg。 能量传递效率按 来算。 能量传递效率按 来算。 10% 20% 六、能量传递效率的相关计算 注意：已确定营养级间能量传递效率的，不能按“最值”法计算。例如，能量传递效率分别为a%、b%、c%，若A的能量为M，则D获得的能量为M×a%×b% ×c%。 3、多条食物链,已知低营养级同化量，求高营养级 获得能量最多：选最 食物链；按 计算 获得能量最少：选最 食物链；按 计算 短 长 10% 20% 如果A有10000 kg，C最多增加_____kg，最少增加___kg。 400 1 若人的体重增加1kg，最少需消耗水藻____kg，最多消耗水藻________kg。 25 100 000 4、多条食物链,已知高营养级同化量，求低营养级 需最少能量：选最 食物链；按 计算 需最多能量：选最 食物链；按 计算 短 长 10% 20% 六、能量传递效率的相关计算 ①食物链越短，能量利用效率越高，最高营养级获得的能量越多。 ②生物间的取食关系越简单，生态系统的能量流动过程中消耗的能量越少。 5、在食物网中，某一营养级同时从上一营养级的多种生物获得能量，且各途径所获得的生物量比例确定，则需按照各单独的食物链进行计算后合并。 (1)如图食物网中，假如猫头鹰的食物有2/5来自兔，2/5来自鼠，1/5来自蛇。那么，猫头鹰若要增加20 g体重，最少需要消耗的植物为 A.80 g B.900 gC.800 g D.600 g √ 六、能量传递效率的相关计算 假如猫头鹰的食物有2/5来自于兔子，2/5来自于鼠，1/5来自于蛇，那么猫头鹰若增加20g体重： 已知高营养级的能量，求低营养级能量时，需最少能量应按÷20%计算。 食物链：植物→兔→猫头鹰，至少消费植物2/5×20÷20%÷20%=200g；食物链：植物→鼠→猫头鹰，至少消费植物2/5×20÷20%÷20%=200g；食物链：植物→鼠→蛇→猫头鹰，至少消费植物1/5×20÷20%÷20%÷20%=500g。综合以上可知至少需要消耗植物200+200+500=900g 六、能量传递效率的相关计算 6、在食物网中，第一营养级同时给不同的生物提供能量，且分配的能量比例确定，则需按照各单独的食物链进行计算后合并。 (2)如图食物网中，假如植物2/5被兔所食，3/5被鼠所食，鼠有2/3直接被猫头鹰所食，有1/3被蛇捕食后流入猫头鹰体内。那么，猫头鹰若要增加20 g体重，最少需要消耗的植物为 假设低营养级需求量为H，由低营养级向高营养级递推 食物链：植物→兔→猫头鹰，猫头鹰能量2/5Hx20%x20%；食物链：植物→鼠→猫头鹰，猫头鹰能量3/5Hx20%x2/3x20%；食物链：植物→鼠→蛇→猫头鹰，猫头鹰能量3/5Hx20%x1/3x20%x20%。综合以上可知至少需要消耗植物H=595Kg 在如图所示的食物网，如将A流向B和C的比例由B∶C＝1:1调整为1:2，能量传递效率按10%计算，C获得的能量是原来的_______倍。 1.27 设现有A能量为150，当A流向B和C的能量为1:1时，C获得的能量为： 75×10%×10%+75×10%=8.25 当A流向B和C的能量为1:2时，C获得的能量为： 50×10%×10%+100×10%=10.5 所以，C获得的能量是原来的10.5/8.25=1.27倍 六、能量传递效率的相关计算 在如图所示的食物网，如将C的食物比例由A∶B＝1∶1调整为2∶1，能量传递效率按10%计算，该生态系统能承载C的数量是原来的_______倍。 1.375 设当食物比例A：B=1：1时，C的能量为x 则需要的A为1/2x÷10%+1/2x÷10%÷10%=55x 设当食物比例A：B为2：1时，C的能量为y 则需要的A为 由于两种情况下，生产者的数量是一定的，所以55x=40y， 则y=1.375x 2/3y÷10%+1/3y÷10%÷10%=40y 六、能量传递效率的相关计算 下图为一食物网。若要使丙体重增加x，已知其食用的动物性食物(乙)所占比例为a，则至少需要的生产者(甲)的量为y，那么x与y的关系可表示为(　　) A．y＝90ax＋10x B．y＝25ax＋5x C．y＝20ax＋5x D．y＝10ax＋10x C 食物链：甲→丙，至少消费甲（1-a）X÷20%；食物链：甲→乙→丙，至少消费甲aX÷20%÷20%； （1-a）X÷20%+aX÷20%÷20%=y y=20ax＋5x 已知高营养级的能量，求低营养级能量时，需最少能量应按÷20%计算。 六、能量传递效率的相关计算 已知其食用的动物性食物(乙)所占比例为a，则其食用的动物性食物(甲)所占比例为1-a 根据图示的食物网，若黄雀的全部同化量来自两种动物，蝉和螳螂各占一半，则当绿色植物增加G千克时，黄雀增加体重最多是(　　) A．G/75千克　　　B．3G/125千克 C．6G/125千克 D．G/550千克 A 食物链：植物→蝉→螳螂→黄雀，至少消费蝉1/2X÷20%÷20%；食物链：植物→蝉→黄雀，至少消费蝉1/2X÷20% 则，1/2X÷20%÷20%+1/2X÷20%=G/5 解得X=G/75； 已知低营养级的能量，求高营养级能量时，增加最多能量应按x20%计算。 六、能量传递效率的相关计算 绿色植物增加G千克时，蝉至多增加G/5千克 设黄雀增加体重最多是X千克，黄雀的全部同化量来自两种动物——蝉和螳螂，且它们各占一半， 练习与应用 一、概念检测 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。 ( ) √ × √ 练习与应用 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 练习与应用 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 二、拓展应用 练习与应用 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。 (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a 图b 二、拓展应用 练习与应用 太阳能 农作物 家禽、家畜 人 太阳能 农作物 家禽、家畜 沼气池 食用菌 人 图a 图b 二、拓展应用 练习与应用 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利用，提高了能量的利用率。 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。 (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a 图b 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？ 生活在水中的硅藻，它们能利用溶解在水中的硅化物制造口己绚丽精致的外壳，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？ 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。 硅藻能利用获取的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。能量的输人对于生态系统有序性的维持来说是不可缺少的。 二、拓展应用 练习与应用 一、概念检测 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 C 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 练习与应用 P60 二、拓展应用 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。 农作物 家禽、家畜 人 粪肥 饲料 食物 粪肥 食物 图a 太阳能 农作物 家畜、家禽 人 图a 能量流动图解 农作物 家禽、家畜 人 燃烧 沼气池 (含微生物) 食用菌 粪肥 饲料 粪肥 粪肥 菌渣等 秸秆 沼渣沼液做肥料 沼渣 图b 太阳能 农作物 家畜、家禽 人 沼气池 (含微生物) 食用菌 图b 能量流动图解 二、拓展应用 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。 (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所示的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多级、充分利用，提高了能量利用率。 2.将一块方糖放入水中，方糖很快溶解，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？ 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？ 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。 硅藻能利用获取的营养通过细胞呼吸释放能量，依靠能量完成由无序向有序的转化，维持其生命活动。 通过以上事例，对能量流动在生态系统中的作用是否有了进一步的认识？ 能量输入对于生态系统有序性的维持来说是不可缺少的。 $