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

该高中生物学课件聚焦生态系统能量流动的过程、特点及实践意义，以鲁滨逊荒岛生存策略问题导入，通过科学方法探讨（从个体到种群再到营养级的研究对象选择）构建学习支架，衔接能量流动概念、过程分析与特点总结。 其亮点在于以科学思维为核心，通过数据表格分析能量传递效率、“拼图法”解析能量去向，结合正逆推计算实例培养逻辑推理能力。融入探究实践，如讨论能量流动是否遵循守恒定律，强化物质与能量观。学生能深化理解，教师可提升教学互动性与知识系统性。

3.2.1 生态系统的能量流动 本节聚焦： 1.能量在生态系统中是怎样流动的？ 2.怎样理解生态金字塔？ 3.研究能量流动有什么实践意义？ 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1只母鸡、15kg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？ 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。 [答案]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。 问题探讨 能量流动的概念 01 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。 输入 传递 转化 散失 一切生命活动都伴随着能量的变化。没有能量的输入，也就没有生命和生态系统 科学方法：研究能量流动的基本思路 01 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 能量输入 个体1 个体2 个体3 …… 不合适，因为如果以个体为研究对象，有很大的 和 。 如：①如果个体死亡，数据可能不准确； ②不同个体间差异过大。 能量流经一个种群（以个体为研究单位）的情况可以图示如下： 在研究能量流动的时候，以个体为研究对象，是否合适？ 思考 局限性 偶然性 科学方法：研究能量流动的基本思路 01 能量流经一个种群（以种群为研究单位）的情况可以图示如下： 在研究能量流动的时候，以种群为研究对象，是否合适？ 思考 因为能量流动的渠道为 ， 对于复杂的生态系统，在分析时可能因为食物网的复杂性 而影响结果的准确性。 食物链和食物网 能量输入 种群 能量存储 能量散失 科学方法：研究能量流动的基本思路 01 能量流经一个种群（以种群为研究单位）的情况可以图示如下： 在研究能量流动的时候，以什么研究对象，比较合适？ 思考 能量输入 种群 能量存储 能量散失 某营养级 将一个营养级的所有种群作为一个整体来研究能量流动， 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。 能量流动的过程 02 ①输入：生产者通过 固定的太阳能总量（主要）； ②传递：以有机物中 能的形式沿着 传递（主要）； ③转化：光能→ 能→ 能（主要）； ④散失：通过各营养级及分解者的呼吸作用以 能形式散失（主要）； 光合作用 食物链和食物网 有机物中化学 热 热 化学 生产者、消费者的遗体中的能量会流入分解者。 1.能量的源头： 。 2.能量流动的起点： (主要)。 3.相关生理过程： (主要途径)；4.流入生态系统的总能量： 。 光合作用 绿色植物 能量流动的过程·输入 02 太阳能 生产者固定的太阳能 太阳能 有机物中的化学能 主要是生产者通过光合作用固定的太阳能总量 【资料】地球上几乎所有生态系统所需要的能量都来自太阳。太阳每天输送到地球的能量大约有1×1019kJ。这些能量绝大部分都被地球表面的大气层所吸收、散射和反射掉了，只有1%以可见光的形式，被生态系统的生产者通过光合作用转化成化学能，固定在它们所制作的有机物中。 能量流动的过程·输入 02 流入某些人工生态系统（如池塘）的总能量 除了生产者固定的太阳能外，还包括？ 思考 人工投喂的饲料等 有机物中的能量。 能量流动的过程·第一营养级的能量流动 02 生产者同化量 （生产者通过 固定） 太阳能 光合作用 用于自身 生长、发育 和繁殖 利用 利用 【补充】同化的概念和方式 ①同化就是把非己的变成自己的，同时储存能量的过程。 ②如：光合作用、化能合成作用、消化吸收。 呼吸作用以热能形式散失 流入下一营养级 被分解者 未被 定时分析 能量流动的过程·第二营养级的能量流动 02 初级消费者同化量 （通过 获得） 消化吸收 用于自身 生长、发育 和繁殖 利用 利用 同化量=摄入量-粪便量 呼吸作用以热能形式散失 流入下一营养级 被分解者 未被 定时分析 初级消费者摄入量 粪便量 注：粪便量属于上一营养级的同化量 往后的营养级能量流动与第二营养级大致相同。 最高营养级的能量去路没有哪一个？ 思考 流入下一营养级 摄入量指动物取食的总量，即食物总量；同化量是指该动物经过消化和吸收后转化为自身的能量。 能量流动的特点 03 分析赛达伯格湖的能量流动 思考·讨论 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，这里将肉食性动物作为一个整体看待。 【讨论1】用表格的形式，将图中的数据进行整理。例如，可以将每一营养级上的能量“流入”和“流出”整理成为一份清单（“流出”的能量不包括呼吸作用散失的能量）。 能量流动的特点 03 来源 去路 能量 传递 效率 输入能量（同化量） ①流入下一营养级 ②呼吸作用以热能形式散失 ③被分解者利用 ④未被 利用 生产者 植食性动物 肉食性动物 464.6 62.8 96.3 12.5 293 62.8 12.6 18.8 2.1 29.3 12.6 / 7.5 微量 5.0 13.5% 20.1% 【讨论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。 一般来说，能量在相邻两个营养级之间的传递效率大约是10～20%。 能量流动的特点 03 来源 去路 能量 传递 效率 输入能量（同化量） ①流入下一营养级 ②呼吸作用以热能形式散失 ③被分解者利用 ④未被 利用 生产者 植食性动物 肉食性动物 464.6 62.8 96.3 12.5 293 62.8 12.6 18.8 2.1 29.3 12.6 / 7.5 微量 5.0 13.5% 20.1% 【讨论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？ 答：流入某一营养级的能量除了流入下一营养级，还会流向： ①一部分通过该营养级的呼吸作用散失了； ②一部分被分解者利用； ③一部分未被利用； 能量流动的特点 03 1. 。 原因：在生态系统中，能量流动只能从第一营养级流向第二营养级， 再依次流向后面的各个营养级，不可逆转，也不能循环流动。 2. 。 原因： ①各营养级生物 作用以 形式散失大部分能量，无法再利用。②各营养级的生物中有一部分能量未被下一营养级的生物利用，即 部分。③少部分能量被 分解利用。 单向流动 逐级递减 呼吸 热能 未被利用 分解者 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。 问题探讨 策略1：先吃鸡，再吃玉米。 策略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。 鸡 玉米 人 鸡 人 玉米 采用策略1人获得的能量更多，可以维持更长的时间。 ? 先吃鸡 能量流动的特点 03 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 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？ 思考 答：遵循，能量在生态系统中流动、转化后， 一部分储存在生态系统（生物体有机物）中， 而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。 答：不能，通过（生产者、消费者、分解者）呼吸作用散失的 热能（无机环境），不能循环利用。 专题总结 1、依据捕食关系曲线构建食物链(网) 在捕食关系曲线中，先上升先下降者为被捕食者，后上升后下降者为捕食者，由此可以确定图1中食物链为C→B→A。 18 专题总结 2、依据所同化能量的多少构建食物链(网) 生态系统中能量是单向流动、逐级递减，且在相邻营养级间传递效率为10%～20%，故能量值大者为被捕食者。若两种生物的能量值相关性不大，不足以构成10%～20%的比例关系，则两者很可能属于同一营养级。 营养级 A B C D 能量(有机物含量)相对值 15.9 870.7 1.9 141.0 丙→甲→乙→丁 B→D→A→C 19 专题总结 3、巧用“拼图法”分析能量流动 输入第一营养级(绿色植物)的能量W1被分为两部分：一部分(A1)在生产者的呼吸作用中以热能的形式散失了一部分， 则用于生产者的生长、发育和繁殖。在一个生态系统中，所有生物的能量都来自W1，所有生物用于生长、发育和繁殖的能量之和都小于W1(呼吸作用消耗的缘故)。 (B1＋C1＋D1) 20 【检测】某同学绘制了如下图所示的能量流动图解(其中W1为生产者固定的太阳能,方框大小表示所含能量的多少)。下列叙述中不正确的是( ) A.生产者固定的总能量可表示为(A1+B1+C1+A2+B2+C2+D2) B. 由第一营养级到第二营养级的能量传递效率为D2/D1 C. 流入初级消费者的能量为(A2+B2+C2+D2) D. 图解表明能量流动的特点是单向流动、逐级递减 B D1/w1 专题总结 3、巧用“拼图法”分析能量流动 已知食物链越长，能量损失越多。为了充分利用能量，应尽量缩短食物链。有关能量的“最值”计算方法总结如下： ①正推型（知低营养级，求高营养级）： 获能最少选 食物链 ； 获能最多选 食物链 ； 最长 ×10% ×20% 最短 1、在“草→食草的昆虫→蜘蛛→蟾蜍→蛇→猫头鹰”这条食物链，设流经这条食物链的总能量为100％，按最高传递率计算，猫头鹰所得能量最多为__________;最少为___________。 (20%)5 (10%)5 专题总结 4、能量传递效率的计算 ②逆推型（知高营养级，求低营养级）： 需能最少选 食物链 ， 需能最多选 食物链 ； 最短 ÷20% 最长 ÷10% 1.在“浮游植物 浮游动物 鱼”这条食物链中，如果鱼要增加100kg体重，那至少需要浮游植物的重量为：_______ 最多需要浮游植物的重量为：_______ 2500kg 10000kg 2.上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 C 变式：最多需要A________kg 1000 ÷20%÷20% ÷10%÷10% 1÷20%÷20% 专题总结 4、能量传递效率的计算 微信公众号：中学生物科学，欢迎关注！ ③已确定营养级间能量传递效率的，不能按“最值法”计算，而需按具体数值计数。例如，在食物链A→B→C→D中，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%。 ④关于“定值”的计算:在食物网中,某一营养级同时从上一个营养级的多种生物中按一定比例获取能量，则按照单独的食物链进行计算后再合并。 专题总结 4、能量传递效率的计算 1.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？ 沿食物链A→D→E→F→C逆推：1/4kg × 5×5 × 5 ×5 =625/4kg 消耗A最少，按最高传递效率20%计算（前级是后级5倍）： 75/4 kg+625/4 kg=175 kg 沿食物链A→B→C逆推：3/4kg × 5 × 5＝75/4kg 专题总结 4、能量传递效率的计算 25 (1)散失的热能不可以被生产者固定再次进入生态系统(　　) (2)当狼吃掉一只兔子时，就获得了兔子的全部能量(　　) (3)蜣螂以牛粪为食，因此被牛同化的能量可流入蜣螂(　　) 能量流动的过程及特点 热能不能被重复利用。 √ × 狼并不能将兔子全部消化吸收，所以只能获得兔子的部分能量。 × 牛粪中的能量不属于牛同化的能量，应该属于牛上一营养级同化的能量。 1．如图为生态系统中能量流动图解部分示意图(字母表示能量的多少)，下列叙述正确的是(　　) A．图中b＝h＋c＋d＋e＋f＋i B．生产者与初级消费者之间的能量传递效率为b/a×100% C．“草→兔→狼”这一食物链中，狼粪便中的能量属于d D．缩短食物链可以提高能量传递效率 能量流动的过程及特点 C b（摄入量）＝h（粪便量）＋c（同化量），×； c同化量 h粪便量 f呼吸作用散失 i被分解者 利用 d用于生长、发育、繁殖 c/a×100%，×； 狼(次级消费者)粪便中的能量属于上一营养级同化量的一部分，属于d，√； 缩短食物链可以减少能量的损耗，但不能提高能量传递效率，×； 2．某同学绘制了如图所示的能量流动图解，下列叙述正确的是(　　) A．生产者固定的总能量可表示为A1＋B1＋C1＋A2＋B2＋C2＋D2 B．初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量为B2＋D2 C．初级消费者摄入的能量为A2＋B2＋C2 D．W1＝D1＋D2 能量流动的过程及特点 A W1＝A1＋B1＋C1＋D1，又因为D1＝A2＋B2＋C2＋D2，√； 初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量为B2＋C2＋D2，×； 初级消费者摄入的能量应大于其同化量，即大于A2＋B2＋C2＋D2，×； W1:生产者固定的总能量 A:呼吸作用以热能形式散失 B:未被利用 C:被分解者利用 D:被下一营养级同化 用于生长、发育和繁殖 同化量 最大能量传递效率为20%,所以W1>D1＋D1,×； 2．某同学绘制了如图所示的能量流动图解，下列叙述正确的是(　　) A．生产者固定的总能量可表示为A1＋B1＋C1＋A2＋B2＋C2＋D2 B．初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量为B2＋D2 C．初级消费者摄入的能量为A2＋B2＋C2 D．W1＝D1＋D2 能量流动的过程及特点 A W1＝A1＋B1＋C1＋D1，又因为D1＝A2＋B2＋C2＋D2，√； 初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量为B2＋C2＋D2，×； 初级消费者摄入的能量应大于其同化量，即大于A2＋B2＋C2＋D2，×； 最大能量传递效率为20%,所以W1>D1＋D1,×； 初级消费者粪便中的能量在哪部分中？ 思考 C1 $