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

第3章 生态系统及其稳定性 第2节 生态系统的能量流动 课堂导入 假设你像小说中的鲁滨逊那样，流落在一个荒岛上，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。 先 后 一部分喂鸡 吃鸡蛋 一部分 方案1 方案2 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？ 一、能量流动的过程 某株植物 能量输入 能量输出 细胞呼吸，以热能形式散失 摄入 被兔吃掉 被兔消化成小分子吸收，再用于合成兔细胞内的大分子有机物（被同化） 粪便（未被消化吸收的有机物） 被分解者分解，以热能形式散失 （同化量） 光合作用 （太阳能） 遗体残骸 一、能量流动的过程 某株植物 光合作用 （太阳能） 能量输入 能量输出 细胞呼吸，以热能形式散失 被兔同化 被分解者分解，以热能形式散失 （同化量） 若是在一个植物种群中，则可以把某一株植物替换成 。 第一营养级 （生产者同化量） 一、能量流动的过程 1% 可见光 太阳光 生产者通过 作用固定 光合 通过呼吸作用以 形式散失 热能 用于生长、发育和繁殖 流向 营养级 下一 被 利用 分解者 未被利用（暂时） 残枝败叶等 光能全部被草吸收了吗？ （总光合） （净光合） 初级消费者 草同化的能量去哪儿了？ 1. 能量流经第一营养级 一、能量流动的过程 摄入 兔子摄入草的能量都能被同化吗？ 用于生长 发育繁殖 呼吸作用 散失 粪便 粪便量属于上一营养级的同化量 分解者利用 遗体 残骸 呼吸 作用 散失 同化 次级消费 者摄入 = 同化量 + 摄入量 粪便量 = 呼吸散失 同化量 + 生长发育繁殖量 2. 能量流经第二营养级 一、能量流动的过程 2. 能量流经第二营养级 呼吸作用 散失（热能） 粪便 呼吸作用 散失（热能） 分解者利用 遗体残骸 初级消费者摄入 用于生长、 发育和繁殖 摄入量 = 同化量 + 粪便量 次级消费者摄入 初级消费者同化 同化量 = 自身生长发育繁殖= 呼吸作用散失＋自身生长发育繁殖 流入下一营养级＋分解者利用 “一来三去” 同化量 = 呼吸作用散失＋流入下一营养级＋分解者利用 一、能量流动的过程 3. 能量流经第三营养级 呼吸作用 生长发育和繁殖 分解者 鹰的同化量 呼吸作用散失 生长 发育 繁殖 流入下一营养级 遗体残骸 分解者 鹰同化了兔的能量后，这些能量有哪些去向？ 一、能量流动的过程 4. 能量流经最高营养级 人同化了鸡的能量后，这些能量有哪些去向？ 呼吸作用以 热能形式散失 遗体残骸 被分解者分解 用于自身生长、 发育和繁殖 同化为自身 能量 最高营养级没有流入下一营养级的能量去向 所以，你同化的能量最终去向有哪些？ 呼吸作用散失；分解者利用 一、能量流动的过程 一、能量流动的过程 5. 归纳各营养级能量去向 某营养级同化量 ①呼吸作用中以热能形式散失 用于自身生长、发育、繁殖 ②流入下一个营养级 ③被分解者分解利用 若问：某营养级的能量最终去向 某营养级同化量 ①呼吸作用中以热能形式散失 用于自身生长、发育、繁殖 ②流入下一个营养级 ③被分解者分解利用 暂时未被利用 若问：某营养级的能量某段时间内的去向 最高营养级无 即短时间内，某营养级的生物不会全部被捕食或死亡。 “一来三去” 最高营养级无 一、能量流动的过程 生产者 （绿色植物） 初级消费者 （植食性动物） 呼吸作用 呼吸作用 次级消费者 （肉食性动物） 三级消费者 （肉食性动物） 呼吸作用 呼吸作用 分解者 呼吸作用 6. 构建食物链的能量流动模型 能量流动：生态系统中能量的_______、_______、_______和_______的过程。 输入 传递 转化 散失 一、能量流动的过程 生产者 （绿色植物） 初级消费者 （植食性动物） 呼吸作用 呼吸作用 次级消费者 （肉食性动物） 三级消费者 （肉食性动物） 呼吸作用 呼吸作用 分解者 呼吸作用 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 6. 构建食物链的能量流动模型 一、能量流动的过程 生产者 （绿色植物） 初级消费者 （植食性动物） 呼吸作用 呼吸作用 次级消费者 （肉食性动物） 三级消费者 （肉食性动物） 呼吸作用 呼吸作用 分解者 呼吸作用 6. 构建食物链的能量流动模型 箭头由粗到细： 方框从大到小： 表示流入下一营养级的能量 。 随营养级的升高，储存在生物体内的能量 。 逐级递减 越来越少 一、能量流动的过程 生产者 （绿色植物） 初级消费者 （植食性动物） 呼吸作用 呼吸作用 次级消费者 （肉食性动物） 三级消费者 （肉食性动物） 呼吸作用 呼吸作用 分解者 呼吸作用 6. 构建食物链的能量流动模型 思考：长时间没有光照，对生态系统有什么影响，为什么？ 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。 课堂导入 假设你像小说中的鲁滨逊那样，流落在一个荒岛上，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。 先 后 一部分喂鸡 吃鸡蛋 一部分 方案1 方案2 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？ √ 课堂小测 1、大象是植食性动物，有一种蜣螂专门以象粪为食，设大象在某段时间所同化的能量为107 kJ，则这部分能量中流入蜣螂体内的约为(　　) A．0 kJ B．106 kJ C．2×106 kJ D．106～2×106 kJ A 课堂小测 2、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。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 B 二、能量流动的特点 【思考讨论】分析赛达伯格湖的能量流动 林德曼（1915—1942） 美国生态学家林德曼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了定量分析。 赛达伯格（Cedar Bog）湖 【思考讨论】分析赛达伯格湖的能量流动 二、能量流动的特点 思考： ①流入（输入）该生态系统的总能量？ ②图中62.8、12.6代表摄入量还是同化量？ ③植食性动物粪便中的能量属于12.5还是2.1？ ④图中2.1指的是什么？包括哪几部分？ ⑤请计算每个营养级能量的来源和去向，说明是否遵循能量守恒定律？ 464.6 同化量 12.5 初级消费者的遗体残骸和次级消费者的粪便 来(464.6)=去(96.3+62.8+12.5+293) 来(62.8)=去(18.8+12.6+2.1+29.3) 二、能量流动的特点 流入 呼吸作用 分解者利用 暂未利用 流出 流出/流入 生产者 植食性动物 肉食性动物 464.6 96.3 12.5 293 62.8 62.8 18.8 2.1 29.3 12.6 12.6 7.5 微量 5.0 ⑥计算“流出”该营养级能量占“流入”该营养级能量的百分比？ 能量传递效率 = 下一营养级同化量 上一营养级同化量 ×100% 13.5% 20% 【思考讨论】分析赛达伯格湖的能量流动 能量在相邻两个营养级间的传递效率为 。 10%～20% 二、能量流动的特点 1. 从方向上看 单向流动 （不逆转、不循环） 原因：①生物之间捕食关系是不可逆转的；(能量沿食物链流动） ②散失的热能不能被生物体再利用。 二、能量流动的特点 2. 从数值上看 逐级递减 （能量传递效率为10%～20%） 原因：①一部分通过本营养级的呼吸作用散失。 ②一部分作为排遗物、遗体或残枝败叶被分解者利用。 ③一部分未被利用。 二、能量流动的特点 试一试 1、在食物链“草→兔→鹰”中，假如现有草100kg，则： ①最多可使鹰增重 kg，能量传递效率按 来算。 ②最少可使鹰增重 kg，能量传递效率按 来算。 4 1 20% 10% 2、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，能量传递效率按 来算。 ②最少要消耗草______kg，能量传递效率按 来算。 200 50 10% 20% 二、能量流动的特点 试一试 3、如果A有10000 kg，C最多增加 kg，最少增加 kg。 400 1 4、若人的体重增加1 kg，最少需消耗水藻 kg，最多消耗水藻 kg。 25 100000 二、能量流动的特点 试一试 二、能量流动的特点 试一试 2.5 14 5、①流入肉食性动物的能量 = ； ②流入植食性动物的能量 = ； ③该生态系统中生产者固定的总能量是 ； ④第一营养级到第二营养级的能量传递效率为 ； 0.25＋0.05＋2.1＋5.1＝7.5 2.5＋0.5＋4＋9＝16 14＋3＋70＋23＝110 14/110×100%＝12.7% 二、能量流动的特点 试一试 6、①生产者的同化量： 。 ②生产者用于生长发育繁殖的能量： 。 ③初级消费者的同化量： 。 ④初级消费者用于生长发育繁殖的能量： 。 W1 或 A1+B1+C1+D1 W1-A1 或 B1+C1+D1 D1 或 A2+B2+C2+D2 D1-A2 或 B2+C2+D2 自身呼吸作用消耗 流向分解者 未利用 流向下一营养级 二、能量流动的特点 输入 ⇓ — 源头： 。 流经生态系统的总能量： 。 传递 ⇓ 转化 ⇓ 散失 — — — 途径： 。 形式： 。 形式： 。 过程： 。 太阳能→有机物中的 →热能 太阳能 食物链和食物网 有机物中的化学能 化学能 热能 呼吸作用 ＋外界输入的能量（如有机物中的化学能） 能量流动：生态系统中能量的_______、_______、_______和_______的过程。 输入 传递 转化 散失 生产者固定的太阳能 课堂小测 3、随着工业的发展，过度砍伐对某林地环境造成日渐严重的破坏，对该林地生态安全带来了巨大威胁。如图为该林地在人为干预下恢复过程的能量流动示意图，单位为103 kJ/(m2·a)，图中数字和m、n为能量数值。下列说法不正确的是（ ） A．图中n代表的数值为24 B．①表示的是流向分解者的能量 C．输入该生态系统的总能量 是1.316×106 kJ/(m2·a) D．植食性动物到肉食性动物的能量传递效率约为13.1% C 课堂小测 4、如图为某生态系统的能量流动模型，其中P代表生产者固定的太阳能，A代表呼吸作用释放的能量，B代表未被利用的能量，C代表流向分解者的能量。下列相关叙述错误的是(　　) A．P等于A1、A2、A3之和，D2等于A3、B3、C3、D3之和 B．未利用的能量是指未被自身呼吸作用消耗、也未被下一营养级和分解者利用的能量 C．植食性动物到肉食性动物的能量传递效率为(A3＋ B3＋ C3＋ D3)/ D1×100% D．图中B1＋ C1＋ D1的总能量为生产者储存在植物体中用于生长、发育、繁殖的能量 A 课堂小测 5、(多选)图1为某生态系统食物网，甲为某种鱼，甲从水草和藻类获得的能量相等。图2为图1中不同体长甲的食性比例。下列说法正确的是（ ） A．图1中有5条食物链，丁占据第三、四、五营养级，初级消费者有甲和乙 B．图1中甲、乙、丙、丁和水草、藻类共同构成生态系统，甲和丙为捕食关系 C．当甲体长4.2 cm时，甲获得10 kJ能量，藻类至少需要固定81.25 kJ太阳能 D．丁粪便中的能量属于丁同化量 中传给分解者的一部分 AC 课堂小测 6、某生态系统中存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A∶B＝2∶1，其他条件不变，相邻两个营养级之间的能量传递效率按10%计算，该生态系统能承载C的数量是原来的（ ） A．1.875倍 B．1.375倍 C．1.273倍 D．0.575倍 B 三、生态金字塔 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 用相应面积或 体积的图形表示： 能量金字塔 1. 能量金字塔 三、生态金字塔 第二营养级 第四营养级 第三营养级 第一营养级 能量递减 营养级递增 意义： 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，可形成一个金字塔图形 直观地反映出生态系统各营养级间能量的关系。 形状： 通常都是上窄下宽的金字塔形。 原因： 能量在流动过程中总是逐级递减。 1. 能量金字塔 三、生态金字塔 第二营养级 第四营养级 第三营养级 第一营养级 能量递减 营养级递增 特例： 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，可形成一个金字塔图形 某些人工生态系统（如人工鱼塘、城市）可呈现倒置情况。 需要从该生态系统外输入大量的有机物，如流入鱼塘生态系统内的总能量为生产者固定的太阳能+饲料中的化学能。 2. 生物量金字塔 三、生态金字塔 意义： 表示各个营养级生物量（每个营养级所容纳的有机物的总干重）之间的关系 直观地反映生态系统各营养级所容纳的有机物的总干重的关系。 形状： 大多是上窄下宽的金字塔形。 原因： 一般来说植物总干重>植食性动物总干重，植食性动物总干重>肉食性动物总干重。 第一营养级 第二营养级 第三营养级 营养级 96 11 4 生物量 第一营养级 第二营养级 营养级 4 21 生物量 3. 数量金字塔 三、生态金字塔 表示各营养级的生物个体的数目。 意义： 表明每个营养级中生物个体的数量。 形状： 可以是上窄下宽的金字塔形，也可以是上宽下窄倒置的金字塔形。 原因： 消费者个体小而生产者个体大就会出现倒置的金字塔形。 第一营养级 第二营养级 第三营养级 草 鼠 鼬 营养级 个体数量 第一营养级 第二营养级 树 昆虫 个体数量 营养级 课堂小测 7、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 课堂小测 8、生态金字塔用来表示生态系统中不同营养级的个体数、生物量、能量流动等情况。一般情况下，营养级低的数值比营养级高的要大，称为正置金字塔。反之，称为倒置金字塔。下列情况中会出现倒置的金字塔的是（ ） A．生物量金字塔，生产者的生活史比消费者的要短得多 B．生物量金字塔，消费者的生活史比生产者的要短得多 C．数量金字塔，其生产者的单个个体生物量要比消费者的单个个体生物量小 D．能量金字塔，其初级消费者是一种占有绝对优势的生物 A 四、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。 多层育苗 间作套种 稻-萍-蛙 间作：一般指几种作物同时期播种 套种：几种作物不同时期播种 40 四、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，使能量得到最有效的利用。 秸秆饲料 沼气池 沼渣 实现了对能量多级利用，从而大大提高能量利用率。（≠能量的传递效率） “桑基鱼塘” 四、研究能量流动的实践意义 概念辨析：能量传递效率与能量利用率 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= 生产者固定总能量 流入最高营养级的能量 ×100% ①能量传递效率：能量在相邻两个营养级之间传递。 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。 食物链越短，能量利用率越高 一般不能提高 四、研究能量流动的实践意义 3. 帮助人们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。 合理确定草场的载畜量 稻田除草除虫 课堂小测 9、为了防治莲藕食根金花虫，研究者在藕田套养以莲藕食根金花虫为食的泥鳅、黄鳝，并开展相关研究，结果见表。下列相关叙述错误的是（ ） A．混合套养更有利于防治莲藕食根金花虫、提高藕增产率 B．3种套养方式都显著提高了食物链相邻营养级的能量传递效率 C．混合套养中泥鳅和黄鳝因生态位重叠而存在种间竞争关系 D．生物防治优化了生态系统的能量流动方向，提高了经济效益和生态效益 B 套养方式 莲藕食根金花虫防治率/% 藕增产率/% 单独套养泥鳅 81.3 8.2 单独套养黄鳝 75.7 3.6 混合套养泥鳅和黄鳝 94.2 13.9 $