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

第2节 生态系统的能量流动 第3章 生态系统及其稳定性 学习目标 1、分析生态系统能量流动的过程和特点 3、概述研究能量流动的实践意义 2、生态金字塔的类型和特点 问题探讨 　　假如你流落到荒岛上，那里除了可饮用的水，几乎没有任何食物。你身边只有一只母鸡、15 kg玉米。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？ 先吃鸡，再吃玉米。 先吃玉米，同时用一部分玉米喂鸡， 吃鸡产下的蛋，最后吃鸡。 温故知新 1、生态系统的结构由哪几部分组成？ 次级 消费者 食物链中箭头的方向代表物质和能量流动的方向 生态系统的物质循环和能量流动的渠道 2、食物链、食物网的种间关系? 3.食物链作用： 生态系统中能量的输入、传递、转化和散失过程。 能量流动概念： “输入”—— “传递”—— “转化”—— “散失”—— 绿色植物通过光合作用固定太阳能是能量输入主要途径（其次还有化能合成作用） 沿食物链和食物网的营养级以化学能的形式逐级传递 通过细胞呼吸以热能形式散失 特殊途径：动植物遗体形成煤炭、石油等，经过燃烧放出热能。 一、能量流动的过程 阅读P55，第一段和第二段，思考以下问题： 从生产者所固定太阳能开始 生产者固定的太阳能总量 1.生态系统中能量流动的起点是什么？ 2.输入生态系统的总能量是什么？ 3.流入第一营养级的能量去向有哪些？请简单归纳一下。 呼吸作用 能量输入 生产者 生长发育繁殖 热能散失 初级消费者摄入 分解者分解 1.能量流经第一营养级（生产者）过程 6 思考 流经生态系统的总能量是辐射到该地区太阳能的总量吗？ 不是，辐射到该地区的太阳能大部分被大气层或地面吸收、散射和反射掉了，大约只有1%以可见光的形式，被生产者通过光合作用转化成化学能，固定在它们所制造的有机物中，这样才能被生物利用。 因此，流经生态系统的总能量是生产者通过光合作用固定在有机物中的总能量。 结合图3-5和3-6，回答问题 初级消费者 摄入 用于生长 发育和繁殖 次级消费者 摄入 呼吸作用 以热能的形式散失 遗体残骸 初级消费者 同化 分解者利用 粪便 呼吸作用 散失 ... 初级消费者同化量=摄入量-粪便量 3. 流入初级消费者的能量有哪几个去向？ 以遗体残骸的形式被分解者利用 下一个营养级摄入 未被利用 2. 能量在食物链中流动的形式是什么？ 有机物中的化学能 真正流入初级消费者的能量是同化量 呼吸作用散失 同化量 生长发育和繁殖 （储存在自身有机物中） 1、初级消费者摄入的能量能全部转化为自身的能量吗？ 不能，还有一部分能量（化学能）留在粪便中，没有被同化 未被利用 粪便属于上一营养级的同化量。 2.能量流经第二营养级（初级消费者）过程： 摄入量、同化量和粪便量的区别与联系 项目 区别 摄入量 动物摄取的食物中所含的能量，即动物所吃食物中的能量 同化量 动物经消化道消化、吸收后所获得的能量，即动物摄食后转化为自身能量的能量 粪便量 动物摄取的食物中未被消化、吸收部分中的能量，即食物残渣中的能量 联系 摄入量=同化量+粪便量 尝试说出次级消费者的能量去向 呼吸作用 有机物中 分解 未被利用 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 【思考】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 最高营养级没有流入下一营养级的能量去向 3.能量流经最高营养级过程： 一、能量流动的过程 呼吸作用散失 生长 发育 繁殖 分解者（残枝败叶） 下一营养级摄入 生产者固定的太阳能 未被利用 （草根） 散失 粪便 下一级同化量 呼吸作用散失 分解者（遗体残骸） 下一营养级摄入 未被利用 （活体石油煤炭） 同化量=摄入量 - 粪便量 同化量=呼吸散失 + 生长发育繁殖 同化量=呼吸散失 + 下一级 + 分解者 + 未利用 生产者同化量 总结：用流程图表示不同营养级能量流动 未利用，即未被自身呼吸作用消耗，也未被下一营养级和分解者利用 12 ④未被利用，即未被自身呼吸作用消耗，也未被下一营养级和分解者利用。 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 5.某营养级的能量最终去向： 4.某营养级的能量某段时间内的能量去向： 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 未被利用的能量 　实战训练　 1.在由草、兔、狐组成的一条食物链中，兔经同化作用所获得的能量的去向不应该包括 A.通过兔呼吸作用释放 B.通过兔的粪便流入分解者体内 C.通过狐狸的粪便流入分解者体内 D.流入狐狸体内 　实战训练　 2.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 　实战训练　 3.如图表示能量流经该生态系统某一营养级的变化示意图，其中a～g表示能量值。若图中A表示某食物网中第二营养级所摄入的全部能量，则下列说法不正确的是(　　) A．图中B表示同化的能量 B．图中C表示流入下一营养级的能量 C．图中D表示通过呼吸作用散失的能量 D．图中a值与c＋d＋e的值相同 合作探究：请尝试构建食物链的能量流动模型。 呼吸作用 呼吸作用 呼吸作用 呼吸作用 生产者 （绿色植物） 初级消费者（植食性动物） 次级消费者（肉食性动物） 三级消费者（肉食性动物） 呼吸作用 …… 分解者 一、能量流动的过程 ①能量流动的渠道是 。 ②能量散失的途径是各种生物的 (代谢过程)。 ③流动过程中能量的转化是太阳能→ → 。 食物链和食物网 呼吸作用 有机物中的化学能 热能 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传递过程： 食物链和食物网 传递 转化 太阳能 化学能 热能 散失 ①大部分热能形式散失， ②需要分解者的分解作用和每一级生物的呼吸作用 生产者→初级消费者→次级消费者…… 太阳能 一、能量流动的过程 18 注意： 箭头由粗到细： 菱形从大到小： 随营养级的升高，储存在生物体内的能量越来越少。 表示流入下一营养级的能量（同化量）逐级递减。 呼吸作用 呼吸作用 呼吸作用 呼吸作用 生产者 （绿色植物） 初级消费者（植食性动物） 次级消费者（肉食性动物） 三级消费者（肉食性动物） 呼吸作用 …… 分解者 【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？ 思考讨论 【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？ 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，另一部分通过呼吸作用以热能的形式散失，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。 植食性动物 62.8 62.8 太阳能 未 固 定 生产者 464.6 分解者 12.5 呼吸作用 96.3 未利用 327.3 293 2.1 18.8 29.3 12.6 肉食性动物 12.6 微量 7.5 5.0 122.6 14.6 二、能量流动的特点 分析赛达伯格湖的能量流动 思考.讨论 21 1. 用表格的形式，将图中的数据进行整理 2. 计算“流出”该营养级的能量占“流入”该营养级能量的百分比。 营养级 流入能量 （同化量） 流出能量 （输入后一个营养级） 出入比/% （能量传递效率） 生产者 植食性动物 肉食性动物 —— —— 分解者 —— —— 464.6 62.8 12.6 14.6 62.8 12.6 13.52 20.06 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% 3. 流入某一营养级的能量，为什么不会百分之百地流到下一个营养级？ 流入某一营养级的能量主要有以下去向： ①通过该营养级自身的呼吸作用散失了。 ②以排遗物、遗体或残枝败叶的形式被分解者利用。 ③未能进入（未被捕食）下一个营养级。 所以，流入某一营养级的能量不可能百分之百地流到下一个营养级。 生产者 464.6 植食性动物 62.8 肉食性动物 12.6 呼吸作用 122.6 未利用 327.3 分解者 14.6 太阳能 未固定 62.8 12.6 12.5 96.3 293 18.8 5.0 2.1 7.5 29.3 植食性动物 62.8 62.8 生产者 464.6 12.6 肉食性动物 12.6 13.52% 20.06% 传递效率为：10%~20%。 4. 通过以上分析，你能总结出什么规律？ （1）从方向上看 单向流动 （2）从同化量数据上看： 逐级递减 二、能量流动的特点 (1)单向流动 （不逆转、不循环） 原因：①生物之间食物关系是不可逆转的；(能量沿食物链流动） ②散失的热能无法被生物体再利用。 (2)逐级递减（传递效率为10%～20%） 原因：①呼吸散失；②被分解者利用；③未利用。 ①相邻两个营养级间的能量传递效率为10%-20%； 要点： 注意：能量传递效率是指相邻两个营养级之间同化量的比值。 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% ②营养级越多，在能量流动中消耗的能量越多； ③营养级越高，得到的能量越少； ④生态系统中食物链的营养级一般不超过5个。 25 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：能量在流动过程中逐级递减，与能量守恒定律矛盾吗？为什么？ 二、能量流动的特点 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。 1.先吃鸡，再吃玉米 玉米 鸡 人 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。 玉米 人 鸡 先吃鸡，再吃玉米 原因：减少了鸡的消耗， 缩短食物链获得的能量更多， 持续时间更久。 问题探讨 　实战训练　 4.(2021·北京市平谷区第五中学高二月考)下图是某个农业生态系统的结构模式图，该图中表示生态系统能量流动的箭头是 A.①②③ B.①③⑤ C.①③④ D.①②③④⑤ 三、能量流动的相关计算 1.能量传递效率的计算公式： （1）能量传递效率 = 下一营养级同化量 上一营养级同化量 ×100% （2）在食物网中能量传递效率“最值”计算 正推：知低营养级求高营养级 获能量最多 选最短食物链，按×20%计算 获能量最少 选最长食物链，按×10%计算 逆推：知高营养级求低营养级 需能量最多 选最长食物链，按÷10%计算 需能量最少 选最短食物链，按÷20%计算 两个营养级之间，不是两个体之间 　实战训练　 5.流经食物链的总能量为y，猫头鹰所得能量最多为____ ; 最少为__ ______。 6.右图表示某生态系统食物网的图解，猫头鹰体重每增加1kg，至少消耗A约（ ） A．100kg B．44.5kg C．25kg D．15kg y×(20%)2 y×(10%)3 C 四、能量流动的相关计算 1.能量传递效率的计算公式： (3)在能量分配比例已知时，按比例分别计算，最后相加。 例：在右图的食物网中，如果C从B、F中获得的能量比为3∶1，C增重1kg，则最少需要消耗A多少kg？ 消耗A最少，按最高传递效率20%计算（前级是后级5倍）： 沿食物链A→B→C逆推：3/4kg X 5 X 5＝75/4kg 沿食物链A→D→E→F→C逆推：1/4kg X 5 X 5 X 5 X 5＝625/4kg 75/4kg+625/4kg=175kg 　实战训练　 7.如图食物网中，猫头鹰的食物有2/5来自兔，2/5来自鼠，1/5来自蛇，则猫头鹰的体重若增加20 g，至少需要消耗植物的重量为(　　) A．600 g　　　　 B．900 g C．1 600 g D．5 600 g 【练习1】下图所示为某生态系统中能量流向物种甲后发生的一系列变化，下列有关叙述错误的是（ ） A、A表示物种甲同化的能量 B、A中的能量包括物种甲粪便中的能量 C、D表示分解者呼吸散失的能量 D、E表示物种甲呼吸散失的能量 B 【练习2】右图所示食物网中，E是生产者，共含有7.1×109kJ的能量，B的总能量为2.3×108kJ，从理论上计算A最多获得的能量是（ ） A、2.84×108kJ B、2.38×108 kJ C、1.41×109kJ D、3.05×108kJ B 提示 能量传递效率： ①一般为10-20%； ②强调“相邻营养级” 【练习3】下图为某生态系统中的能量传递示意图(单位：kJ)，下列叙述错误的是（ ） A.能量流动是从甲固定的太阳能开始的，流入该生态系统的总能量为1250kJ B.从乙到丙的能量传递效率为15% C.将乙和丙的粪便作为有机肥还田，可以提高能量传递效率 D.食物链的营养关系一般不可逆，这决定了能量流动的单向性 C 如图为生态系统中能量流动的部分过程。下列叙述不正确的是(　　) A．①中的能量来自生产者的同化作用 B．分解者利用的能量一定比a小 C．b为初级消费者用于生长发育和繁殖的能量 D．应在a处加上细胞呼吸散失的热能箭头 B 当堂检测 根据生态系统能量流动过程分析，下列说法正确的是(　　) A．初级消费者粪便中的能量属于第二营养级的同化量 B．某一营养级的同化量并不等于该营养级用于生长、发育和繁殖的能量 C．初级消费者同化的能量全部经自身呼吸作用以热能的形式散失 D．每个营养级同化的能量都有一部分要流向下一营养级 B 当堂检测 提示：最高营养级同化的能量不会流向下一营养级 如图为生态系统中能量流动图解部分示意图，①②③④各代表一定的能量值，下列叙述中错误的是（ ） A.生态系统中的能量流动具有单向性，主要是因为食物链中生物之间捕食 与被捕食的关系不可逆转 B.一般情况下，能量在相邻的两个营养级之间的传递效率是10%～20% C.①表示流经此生态系统的总能量 D.从能量关系看，②＞③＋④ C 当堂检测 $