3.2生态系统的能量流动（第2课时）——高中生物学人教版（2019）选择性必修二

该高中生物学课件聚焦“生态系统的能量流动”第二课时，核心内容包括生态金字塔（能量、数量、生物量金字塔）的表征及研究能量流动的实践意义。课堂以赛达伯格湖能量数据导入，从数字到图形转化，衔接上一课时能量逐级递减规律，搭建数据到模型的学习支架。 其亮点在于通过对比表格明晰三种金字塔差异（科学思维），结合城市生态系统倒置金字塔、桑基鱼塘等案例（生命观念中的物质与能量观），设置玉米田能量计算的思维训练（探究实践）。助力学生深化模型构建能力，教师可高效落实重难点，提升教学效果。

3.2生态系统的能量流动 第二课时 学习目标 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。 概述研究生态系统能量流动的意义。 生态金字塔 1 研究能量流动的实践意义 2 目录 一.生态金字塔 能量分析 生产者 植食性动物 肉食性动物 输入能量 赛达伯格湖的能量流动数据分析 464.6 62.8 12.6 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？ 肉食性动物 12.6 植食性动物 62.8 生产者 464.6 如果将单位时间内各个营养级所得到的能量数值转换成相应面积（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。 生态金字塔包括能量金字塔、数量金字塔和生物量金字塔 5 2、生态金字塔 1. 能量金字塔 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，并按照营养级顺序排列，可形成一个金字塔图形。 肉食性动物 12.6 生产者 464.6 植食性动物 62.8 自然生态系统都是上窄下宽的正金字塔形。通常都是上窄下宽的正金字塔形。 能量在流动中总是逐级递减的。 (自然生态系统一定为正金字塔） 直观的反映出生态系统各营养级间能量的关系 （1）概念： （2）特点： （3）原因： （4）意义： 讨论：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？ 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。从能量流动金字塔可以看出：营养级越多，在能量流动过程中损耗的能量就越多。 高 低 能量 低 营养级 高 生态系统的能量流动一般不超过 营养级。 （原因：在一个生态系统中，营养级越高，能量 就越大。） 5个 损耗 思考：右图为某城市生态系统能量金字塔，为什么呈倒置状态也能维持生态系统的正常运行？ 从生态系统外输入大量的有机物 面积（或体积）表示各个营养级生物个体数之间的比值关系，即为数量金字塔。 2. 数量金字塔 大多也是上窄下宽的正金字塔形。 也可呈上宽下窄倒置的金字塔形，如昆虫和树。 思考：如果消费者个体小而生产者个体大，如昆虫和树。绘制出该数量金字塔？ （3）意义： 直观的反映生态系统各营养级的生物个体的数目比值关系。 2、生态金字塔 （1）概念： （2）特点： 3.生物量金字塔 用同样的方法（体积或面积）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。 可以是上窄下宽的正金字塔形，也可以是上宽下窄的倒置金字塔形。 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 （4）意义： 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、生态金字塔 （1）概念： （2）特点： （3）原因： 某海域的生物量 浮游植物 浮游动物 某湖泊的生物量 生产者 初级消费者 次级消费者 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。 思考：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？ 2、生态金字塔 10 类型 能量金字塔 数量金字塔 生物量金字塔 形状 象征含义 特殊形状 能量逐级递减 一般生物个体数量在食物链中随营养级的升高而减少 一般生物量有机物的总干重）（随食物链中营养级的升高而减少 自然情况下，不会倒置 如一棵树与树上昆虫的数量关系 如某一时刻浮游植物的生物量可能低于浮游动物的生物量 海洋生态系统中，浮游植物个体小，寿命短，又不断被浮游动物和其它动物吃掉，所以在某一时刻调查到的浮游植物的生物量很可能低于第二营养级的生物量，因此生物量金字塔会出现倒置。 如果消费者的个体小而生产者的个体大，则数量会呈现倒金字塔形。 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 11 二.研究能量流动的实践意义 研究能量流动的实践意义 1.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：农田生态系统中的间种套作、蔬菜大棚中的多层育苗、稻-萍-蛙等立体农业 蔬菜大棚中多层育苗 冬小麦夏玉米套作 稻—萍—蛙 研究能量流动的实践意义 2.帮助人们科学地规划和设计人工生态系统，使能量得到最有效地利用实现了对能量的多级利用，从而大大提高能量的利用率 能量利用率≠能量传递效率 粉碎秸秆作为饲料 沼气池 沼渣 研究能量流动的实践意义 能量传递效率与能量利用率 1.能量传递效率：能量在相邻两个营养级之间传递，传递效率为10%~20% 2.能量利用率：流入最高营养级的能量占生产者能量的比值，或考虑分解者的参与，以实现能量的多级利用 能量利用率 = 生产者固定总能量 流入最高营养级的能量 ×100% = 某一营养级同化量 上一营养级同化量 能量传递效率 ×100% 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 例如：合理确定草场的载畜量，稻田除草、除虫等 思维训练——分析和处理数据 计算提示：有机物相互转化时碳守恒。 1926年，美国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10000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，折算为葡萄糖6687kg 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1.6×104 kJ能量 4.在整个生长季节，入射到这块玉米田的太阳能总量为8.5×109kJ 思维训练——分析和处理数据 （1）这些玉米的含碳量折算合成葡萄糖是多少？这些葡萄糖储存的能量是多少？ 葡萄糖为：（12+18）/12×2675=6687.5kg 储存的能量为：6687.5×1.6×104 =1.07×108KJ （2）这些玉米呼吸作用消耗的能量是多少？ 2045×1.6×104KJ=3.272×107 KJ 思维训练——分析和处理数据 （3）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？ 这些玉米固定的太阳能总量是： 1.07×108+3.272×107=1.3972×108KJ 呼吸消耗能量占固定太阳能的比例为： 3.272×107/1.3972×108=23.4％ （4）这块玉米田的太阳能利用效率是多少？ 利用效率=1.3972×108/8.5×109=1.64% 生态金字塔： 数量金字塔 能量金字塔 生物量金字塔 意义： ①将生物在时间、空间上合理配置,增大流入生态系统的总能量 ②科学规划、设计人工生态系统,使能量得到最有效的利用 ③合理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 课堂小结 1.某湖泊的能量金字塔如图所示，下列相关叙述正确的是（ ） A.图中所有生物构成一条食物链 B.该能量金字塔中的a、c分别代表生产者、三级消费者 C.从图中可以看出，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 C 课堂检测 2.如图为某自然生态系统的能量金字塔，其中P表示生产者，D表示分解者，C表示消费者，数字为能量值。下列相关叙述正确的是（ ） A.图中P的能量是绿色植物固定的太阳能 B.次级消费者与三级消费者之间的能量传 递效率约为5.5% C.C与P在数量上形成的关系图与该能量金 字塔完全相符 D.生态系统由P、D、C组成，P与C可以形成多条食物链 B 3.关于生态系统能量流动的原理在实践中的应用的叙述，错误的是（ ） A.除虫除草可以让农田生态系统中的能量更多地流向对人类更有益的部分 B.多途径利用农作物可以实现对生态系统中能量的多级利用 C.根据草场能量流动的特点，可以合理确定草场的载畜量，从而保持畜产品的持续高产 D.“桑基鱼塘”的生产方式，在桑、蚕、鱼之间形成良性循环，将提高能量传递效率 D 4.生态农业不仅指对于农作物中所含物质、能量的充分利用，还具有很多的内涵。人们越来越认识到根据不同地区的土地、光、水等各种自然资源，设计出适合本地的生态农业结构的重要意义。在政府的大力支持下，部分村镇的农民率先建起了以沼气池为中心的生态工程，如图表示该生态农业示意图，甲、乙、丙、丁、戊表示物质或能量，下列说法错误的是（ ） A.戊中的能量属于生产者流向分解者的能量 B.该生态系统实现了经济效益和生态效益的 同步发展 C.利用秸秆制造沼气，提高了能量的利用率 D.流经该生态系统的能量只有水稻、大豆固 定的太阳能 D $