8.2.3 能量流动和物质循环是生态系统的主要功能 课件-2025-2026学年济南版生物八年级下册

适合济南版使用 第二章 　生态系统是生物与环境构成的有机整体 三 能量流动和物质循环是生态系统的主要功能 结合“桑基鱼塘”、秸秆利用等实例，以及对温室效应、“碳达峰与碳中和”等社会议题的讨论，理解能量流动和物质循环规律对农业生产和环境保护的指导意义，树立可持续发展的社会责任感。（态度责任、生命观念） 01 通过观察和分析碳循环示意图，概述物质循环的过程和特点，认识到生产者和分解者在物质循环中的重要作用，建立生态系统是一个有机整体的观念。（科学思维、生命观念） 02 03 通过分析生态系统能量流动示意图和能量金字塔模型，阐明能量流动具有单向流动、逐级递减的特点，初步形成生态系统的物质与能量观。（生命观念、科学思维） 学习目标 浙江湖州的桑基鱼塘 新课导入 新课导入 “塘中养鱼、塘基种桑、桑叶喂蚕、蚕沙养鱼、塘泥肥桑”。 浙江湖州的桑基鱼塘，一个传承千年的循环农业模式，被联合国认定为全球重要农业文化遗产。 新课导入 在这个古老的生态系统中，鱼、桑、蚕之间形成了一个怎样的“链条”？ 捕食关系 物质利用关系 这背后隐藏的正是生态系统的两大主要功能——能量流动和物质循环。 维持这个系统运转，让鱼儿肥、桑树壮的“动力”和“养料”是从哪里来，又到哪里去了呢？ 塘泥 塘 泥 雍 桑 塘基种桑 桑叶 桑叶喂蚕 蚕 蚕沙 池塘养鱼 新课导入 1.能量在单向流动中逐级递减 生物的生命活动所需能量，来自有机物中的化学能。生态系统中的能量通过食物链传递。生物在食物链中所处的层次，称作营养级。 …… 第一营养级 第二营养级 第三营养级 分解者 1.能量在单向流动中逐级递减 观察与思考 （1）概括每个营养级能量的来源和去向。 （2）生态系统中的能量能否逆向流动或者循环流动？ （3）谚语“一山不容二虎”蕴含着自然界的一个规律：所处营养级越高的生物，其数量通常会越少。为什么？ 1.能量在单向流动中逐级递减 （1）概括每个营养级能量的来源和去向。 能量来源：上一营养级。第一营养级的能量最终来源于太阳能。 能量去向： ① 通过呼吸作用以热能形式散失。 ② 流向下一营养级。 ③ 遗体、排泄物等中的能量被分解者利用。 观察与思考 1.能量在单向流动中逐级递减 （2）生态系统中的能量能否逆向流动或者循环流动？ …… 第一营养级 第二营养级 第三营养级 分解者 不能。 能量从生产者（第一营养级）开始，沿食物链流向各级消费者，是单向的，不可逆，也不能循环。 观察与思考 1.能量在单向流动中逐级递减 （3）谚语“一山不容二虎”蕴含着自然界的一个规律：所处营养级越高的生物，其数量通常会越少。为什么？ 生态系统中能量输入、传递和散失的过程，称为生态系统的能量流动。能量在流动过程中，大部分通过呼吸作用散失，只有约10%-20%能传递给下一营养级。营养级越高，获得的能量越少，能够支持的生物数量也就越少。 观察与思考 1.能量在单向流动中逐级递减 第四营养级 第三营养级 第二营养级 第一营养级 生态系统中各营养级能量对比示意图 观察与思考 能量对比示意图直观地表示了能量在沿食物链流动过程中，是逐级减少的。塔基是生产者，拥有的总能量最多；营养级越高，所处的塔层越小，拥有的总能量越少。 1.能量在单向流动中逐级递减 （1）生物自身的呼吸消耗。 （2）植物的残枝落叶和动物的骨骼、皮毛等难以被下一营养级生物利用，导致能量在流动过程中会逐级递减。 结论：因此一条食物链一般不会超过5个营养级。 能量在沿着食物链流动的过程中，为什么会逐级递减？ 1.能量在单向流动中逐级递减 研究能量流动规律对农业生产有什么启示？ 秸秆还田：秸秆中的能量通过分解者作用，转化为土壤肥力，被生产者再利用。 1.能量在单向流动中逐级递减 研究能量流动规律对农业生产有什么启示？ 秸秆作饲料或培养食用菌：将秸秆中的能量转移给牛羊或食用菌，人类就可以获取肉、奶等丰富的食物。 1.能量在单向流动中逐级递减 研究能量流动规律对农业生产有什么启示？ 利用牲畜粪便发酵产生沼气：将粪便中的化学能转化为沼气的热能和电能，实现对能量的多级利用，从而减少能量的浪费。 与能量不同，组成生物体的化学元素（如碳、氮、水等）可以在生态系统中循环利用。它们从非生物环境进入生物体，再回归非生物环境，完成一个循环过程，这称为生态系统的物质循环。 2.物质在循环往复中维持平衡 01 02 03 生物的哪些生理过程参与了碳循环？ 在碳循环过程中，生态系统哪些成分的作用不可替代？为什么？ 结合碳循环图，分析大气中二氧化碳增加的主要原因及应对措施。 2.物质在循环往复中维持平衡 观察与思考 （1）生物的哪些生理过程参与了碳循环？ 光合作用：从大气中吸收二氧化碳，将其固定在有机物中。 呼吸作用：分解有机物，向大气中释放二氧化碳。 分解作用：分解动植物遗体，释放二氧化碳。 2.物质在循环往复中维持平衡 观察与思考 （2）在碳循环过程中，生态系统哪些成分的作用不可替代？为什么？ 2.物质在循环往复中维持平衡 观察与思考 生产者（绿色植物）。它们是唯一能将大气中的无机碳（二氧化碳）固定下来，制成有机物的生物，是碳进入生物群落的入口。 分解者（细菌、真菌）。它们能将动植物遗体中的有机碳分解，使碳以无机物形式返回无机环境，是碳返回无机环境的关键环节。 （3）结合碳循环图，分析大气中二氧化碳增加的主要原因及应对措施。 主要原因： ①化石燃料（煤、石油、天然气）的大量燃烧。 ②光合作用减弱：植被的大量破坏，导致光合作用固定的二氧化碳减少。 2.物质在循环往复中维持平衡 观察与思考 应对措施： ① 减少化石燃料使用，开发新能源。 ② 植树造林，保护植被。 ③ 践行低碳生活。 2.物质在循环往复中维持平衡 观察与思考 物质循环和能量流动具有什么特点？二者之间有何关系？ 2.物质在循环往复中维持平衡 观察与思考 能量流动 物质循环 化学能 化学元素 单向流动、逐级递减 周而复始、循环利用 渠道：食物链和食物网 范围：整个生物圈（全球性） 相互关系：二者同时进行，紧密相联，不可分割。物质是能量的载体，能量流动驱动着物质循环。能量流动和物质循环是生态系统的主要功能。 2.物质在循环往复中维持平衡 能量流动与物质循环的关系是什么？ 二者同时进行，紧密相联，不可分割。 （1）物质是能量的载体：能量沿着物质载体（有机物）进行流动。 （2）能量是物质循环的动力：能量流动驱动着物质在生态系统中循环。 结论：能量流动和物质循环是生态系统的两大主要功能。 碳达峰与碳中和 拓展延伸 碳达峰，指某个地区或行业的年度二氧化碳排放量达到历史最高值，是二氧化碳排放量由增转降的历史拐点。碳中和，指某个地区在一定时间内（一般指一年），人类活动直接和间接排放的二氧化碳总量，与通过植树造林、工业固碳等吸收的二氧化碳总量相互抵消，从而达到相对“零排放”。我国力争于2030年前实现碳达峰，于2060年前实现碳中和。 作为中学生，我们可以为实现“碳达峰、碳中和”目标做些什么？请列举至少两项你在生活中可以践行的“低碳”行为。 随手关灯，节约用电；绿色出行，多乘坐公共交通或骑行；减少使用一次性制品；积极参与植树活动等。 餐桌上的能量流动经济学 拓展延伸 假设有1000千克的植物（如牧草），能量传递效率按10%计算。请思考： 1．如果将这些牧草全部喂牛，最终能产出多少千克的牛肉（能量）？ 2．如果人类直接食用这1000千克的植物（假设为粮食），获得的能量与吃牛肉相比，哪个更多？ 3．这个计算结果对我们调整饮食结构，实现全球粮食安全有什么启示？ 1．产出牛肉的质量：1000×10%=100（kg） 2．人类直接食用植物获得的能量是吃牛肉的10倍。 3．缩短食物链，可以养活更多的人口。因此，提倡以植物性食物为主的均衡饮食，不仅有益健康，也更节约能源，有利于缓解全球粮食压力。 课堂小结 能量流动和物质循环是生态系统的 主要功能 物质循环 特点：周而复始、循环利用 二者关系 范围：生物圈（全球性） 能量流动和物质循环同时进行、相互依存（物质是载体，能量是动力） 能量流动 特点：单向流动、逐级递减 载体：食物链和食物网 应用：实现能量多级利用 实例：碳循环（与温室效应相关） 1．判断下列关于生态系统中能量流动和物质循环的叙述是否正确。 （1）狼以兔为食，经过狼的消化和吸收，兔的部分能量会进入狼的 体内。 （ ） （2）棉田中，一株棉上生活着成百上千只蚜虫，这些蚜虫体内的总能 量可能超过了棉体内的能量。 （ ） （3）糖类等有机物都含有碳元素，有机物是生态系统中碳循环的主要 形式。 （ ） （4）科学合理的秸秆还田措施，可以增加土壤养分、改良土壤结构。（ ） √ × × 随堂练习 √ [ 2．右图是反映生态系统各营养级之间关系的概念图。 （1）若每个方框代表一个营养级，将第一营养级、第二营养级、第三营养级填写在合适的方框内。 （2）将生产者、初级消费者、次级消费者填写在合适的横线上。 随堂练习 第一营养级 第二营养级 第三营养级 次级消费者 初级消费者 生产者 （3）图中的箭头代表什么？为什么表示每个营养级所含能量的方框大小不同？ 箭头代表生态系统中的能量流动方向，即能量从较低营养级流向较高营养级。 因为能量在沿食物链流动的过程中是逐级递减的。在能量从一个营养级传递到下一个营养级的过程中，大部分能量会通过呼吸作用以热能的形式散失掉，只有一小部分（约10%~20%）被下一个营养级同化利用。因此，营养级越高，所含有的总能量就越少，所以表示能量的方框也越小。 3．草场发生蝗灾时，相对于化学防治、机械防治等方式，牧鸡治蝗和牧鸭治蝗较为可控且环保。 （1）将鸡、鸭引入草场，调整了原有的食物链。从能量流动的角度分析， 这有什么意义？ 这种做法的意义在于，它合理地调整了生态系统中的能量流动关系，使能量能够尽可能多地流向对人类有益的部分。 具体来说，蝗虫消耗了草（生产者）的能量，通过引入鸡、鸭捕食蝗虫，就将原本储存在“害虫”蝗虫体内的能量，转移到了对人类有经济价值的鸡、鸭身上，实现了能量的多级利用，提高了整个生态系统的能量利用效率。 随堂练习 3．草场发生蝗灾时，相对于化学防治、机械防治等方式，牧鸡治蝗和牧鸭治蝗较为可控且环保。 （2）应用该生物防治技术带来的生态效益体现在哪些方面？ （1）减少环境污染：相比化学防治，生物防治避免了使用农药，从而减少了对土壤、水源和大气的化学污染，也保护了草场中的其他有益生物。 （2）促进物质循环：蝗虫被鸡、鸭吃掉，鸡、鸭的粪便可以作为肥料回归草场，促进草的生长。这实现了“变废为宝”，加速了生态系统的物质循环过程。 （3）维护生态平衡：利用天敌控制害虫数量，是一种符合自然规律的方式，有助于维持草场生态系统的稳定性和生物多样性，避免了化学农药可能带来的生态破坏。 随堂练习 1．在一个生态系统中，流经该系统的总能量是指（ ） A．所有生产者和消费者体内的总能量 B．生产者通过光合作用固定的太阳能总量 C．所有生物呼吸作用消耗的能量总和 D．射入该生态系统的太阳能总量 B 补充练习 随堂练习 2．下列关于生态系统物质循环的说法，错误的是（ ） A．物质循环是全球性的 B．物质在生物与无机环境间循环 C．物质循环离不开分解者的作用 D．物质和能量一样，也是单向流动的 D 随堂练习 2．“落红不是无情物，化作春泥更护花”的诗句中，“落红”是如何“化作春泥”的？这个过程体现了生态系统中哪一类生物成分的重要作用？ “落红”被土壤中的细菌、真菌等分解者分解成无机物（即“春泥”）。体现了分解者的作用。 随堂练习 随堂练习 调查并了解一种生态农业模式（如稻田养鸭、林下养鸡等），分析其中是如何体现能量的多级利用和物质的循环再生的。 课后作业 选做 根据本节课所学，绘制一幅简图，清晰地表示出能量流动和物质循环的特点及其相互关系。 必做 谢谢 $