3.2生态系统的能量流动课件-2026-2027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，涵盖过程、特点、计算及实践意义。以“鲁滨逊荒岛生存策略”问题导入，引导学生思考能量逐级递减，进而学习概念、各营养级流动过程、特点及应用，构建完整知识支架。 其亮点是问题驱动结合定量分析，通过赛达伯格湖数据、能量“最值”计算实例及生态金字塔对比，培养物质与能量观（生命观念）和科学思维。设置思考·讨论环节促进探究实践，丰富训练题助学生深化理解，教师可高效开展教学。

生态系统的能量流动 第3章 生态系统及其稳定性 人教版高中生物选择性必修2 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。 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。 问题探讨 应选策略1， 该食物链较短，能量是逐级递减的，最后人获得的能量较多 2 能量流动的过程 1 一、能量流动的概念 一切生命活动都伴随着能量的变化。没有能量的输入，也就没有生命的生态系统 1.概念： 生态系统中能量的_______、_______、_______和_______的过程。 输入 传递 转化 散失 能量的输入 能量的散失 生态系统 应以___________为单位研究能量流动 研究能量流动的基本思路 营养级 1.如果以个体为单位研究能量流动，有什么问题? 2.如果以种群为单位研究能量流动，有什么问题? 3.以营养级为单位研究能量流动，有什么什么优点? 有很大的局限性和偶然性，若个体死亡，数据可能不准确；且不同个体间差异过大 以种群为研究对象，能量流动的渠道为食物链， 在分析时，可能因为食物网的复杂性而影响结果的准确性。 某一营养级的生物代表处于该营养级所有生物。 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。 摄入量: 同化量: 粪便量: 食物中的能量 转化为自身物质中的能量 没被吸收的食物残渣中的能量 基础感念辨析 呼吸作用以热能形式散失 用于生长发育繁殖 地球上几乎所有的生态系统所需要的能量都来自太阳。 绝大部分都被地球表面的大气层所吸收、散射和反射掉 1%被生产者通过光合作用转化成化学能固定在有机物中 能量来源 99%散失 生产者所 固定的太阳能 用于生长 发育和繁殖 初级消费者 （植食性动物） 1%同化 呼吸作用 热能散失 分解者利用 残枝, 败叶 呼吸作用 热能散失 (同化量) 流向下一营养级 第一营养级能量流动过程 未利用（定时） 遗体残骸 呼吸作用 热能散失 粪便 初级消费者摄入 初级消费者同化 用于生长、发育和繁殖 次级消费者摄入 分解者利用 呼吸作用 热能散失 同化量 = 摄入量 粪便量 － 『问题』鸡粪便中包含的能量应该是属于哪个营养级的？ 玉米的同化量 第二营养级能量流动过程 流向下一营养级 未利用（定时） 遗体残骸 呼吸作用 热能散失 粪便 最高级消费者摄入 最高级消费者同化 用于生长、发育和繁殖 分解者利用 呼吸作用 热能散失 『问题』人的粪便中包含的能量应该是属于哪个营养级的？ 鸡的同化量 最高营养级能量流动过程 未利用（定时） 1.输入 源头： . 流经生态系统的总能量： . 太阳能 (主要) 生产者固定的太阳能 （而非照射的太阳能） 2.传递 传递途径： . 传递形式： . 主要方式：_____________________. 食物链和食物网 有机物中的化学能 3.转化 太阳能→有机物中的 →热能 化学能 4.散失 在各种生物的呼吸作用中以热能的形式散失 能量流动的过程 光合作用 流经人工生态系统的总能量：生产者固定的太阳能 ＋ 人工补充的能量 ①. 能量流经第一营养级的过程 太阳能 呼吸作用消耗（以热能散失） 生产者固定的太阳能 用于生长发育繁殖 流向下一营养级 被分解者分解利用 未利用（定时） 未固定 摄入量 呼吸作用消耗（以热能散失） 同化量 用于生长发育繁殖 流向下一营养级 被分解者分解利用 未利用（定时） 粪便量 被分解者分解利用 ②. 能量流经其他营养级的过程 摄入量 - 粪便量 同化量 = 生长发育繁殖的能量 = = 呼吸作用消耗 + 流向下一营养级 + 被分解者分解利用+未利用 同化量 – 呼吸作用消耗的能量 = 流向下一营养级 + 被分解者分解利用 = 呼吸作用消耗 +用于生长发育繁殖的能量 最高营养级无流向下一营养级的能量 注意： ③. 各能量间的关系 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） 呼吸作用 呼吸作用 呼吸作用 分 解 者 呼吸作用 ① 生产者固定 的太阳能 （流入生态系统的总能量） ② ③ 初级消费者的同化量 （生产者流入下一营养级的能量） 生产者流向分解者的能量 (=生产者的遗体残骸 ＋ 初级消费者的粪便量) 初级消费者粪便中的能量包含在那个箭头中？ 某营养级流向分解者的能量=某营养级遗体残骸 ＋ 下一营养级的粪便 易错点： ① ② ③ ④ (1)次级消费者粪便中的能量是哪个箭头？ 　 (2)哪些或哪个箭头代表初级消费者的同化量？ (3)哪些箭头代表初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量？ ④ ( 由初级消费者流向分解者的箭头) ① 或 ②＋③＋④ ①－③ 或 ②＋④ ⑤ 思考·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 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的有机物）中，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。 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？ 不能。能量流动是单向的。 （食物链中捕食关系不能逆转， 呼吸作用散失的热能不能再次被利用） 16 3.一种蜣螂专以大象粪为食，则该种蜣螂最多能获取多少大象的 同化量？为什么？ 思考·讨论 4.如人工鱼塘需要投喂饲料，此时流入鱼塘生态系统的总能量如何表示？ 流入人工鱼塘的总能量=生产者固定的太阳能＋人工投喂饲料中的化学能 0； 大象摄入量＝大象同化量＋大象粪便量（上一营养级同化量） 大象的粪便量属于上一营养级的同化量，不属于大象的同化量 17 生态系统能量流动的分析（拼图法） W1 生产者固定的太阳能 （同化、流入） 自身呼吸作用消耗 流向分解者 B1:未利用 D1:流向 下一营养级 =遗体+下一级粪便 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 针对训练 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 √ 针对训练 3.如图表示能量 流经第二营养级 的示意图，a~g表示相应能量的数值大小，据图回答 A:_______________________________B：___________________________ C:______________________________________ D：_________________________E:________________________ 第二营养级的摄入量 第二营养级的同化量 用于生长、发育、繁殖的能量 流向第三营养级的能量 流向分解者的能量 针对训练 能量流动的特点 2 Raymond Lindeman 林德曼对赛达伯格湖能量流动做了定量分析 赛达伯格湖位于美国明尼苏达州的赛达伯格沼泽自然保护区，是一个高原湖泊，深1米，面积为14480平方米，湖岸线长500米 。湖底深度一致、性质均一，没有大的波浪。 优点：小、简单、稳定 分析赛达伯格湖的能量流动 思考·讨论 1.生产者固定的太阳能是多少？ 流入下一营养级的能量是多少？ 2. 第二营养级的同化量是多少？ 流入下一营养级的能量是多少？ 3. 第三营养级的同化量是多少？ 分析赛达伯格湖的能量流动 思考·讨论 464.6 62.8 62.8 12.6 12.6 未利用的能量是针对定量定时情况而言，指某年本营养级的同化量中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。如羊不能吃完所有的草 23 营养级 流入能量 流出能量 （输入下一营养级） 能量传递效率 生产者 植食性动物 肉食性动物 464.6 62.8 62.8 12.6 12.6 13.52% 20.06% 能量传递效率= 上一营养级的同化量 某一营养级的同化量 ×100% 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)。 思考·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。 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？ 4. 通过以上分析，你能总结出什么规律? 生态系统中能量流动的特点是：单向流动；逐级递减 各营养级的能量还有： ①一部分呼吸作用以热能散失； ②一部分被分解者利用； ③一部分未被利用 思考·讨论 能量流动的特点 低 高 热能 10%~20% 呼吸消耗 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上的正常功能。 两个体间可能不在这个范围 × √ × × × 典型例题 1.易错辨析 1.下列叙述正确的是      （ ）                              A.当狼吃掉一只兔子时，就获得了兔子的全部能量  B.当狼捕食兔子并经同化作用合成了自身的的有机物时，能量就从 第一营养级流入第二营级  C.生产者通过光合作用合成有机物时,能量就由非生物环境流入生物群落  D.生态系统的能量流动是往复循环的 C 针对训练 28 2. 下列叙述中不正确的是( ) (W1为生产者固定的太阳能,方框大小表示所含能量的多少) B 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 针对训练 29 3.如图为某生态系统中能量传递示意图，以下叙述不正确的是(　　) 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1250 kJ 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转， 这决定了能量流动的单向性 C 针对训练 30 选______的食物链 选______传递效率_____ 选______传递效率_____ 消费者，获得最 _____ 消费者，获得最 ____ 选______的食物链 最短 最长 20% 10% 生产者，消耗最少 生产者，消耗最多 最大 最小 能量流动相关计算 在食物网中能量传递效率“最值”计算 多 少 能量流动的计算 例1.如图食物网中，猫头鹰的体重若增加20 g，至少需要消耗植物的重量为(　　) A．500 g　　　　 B．900 g C．1600 g D．2000 g A 能量流动的计算 例2.如图食物网中，猫头鹰的体重若增加20 g，最多需要消耗植物的重量为(　　) A．500 g　　　　 B．900 g C．1600 g D．2000 g D 能量流动的计算 例3.如图食物网中，猫头鹰的食物有1/2来自兔，1/2来自鼠, 猫头鹰的体重若增加20 g，至少需要消耗植物的重量为(　　) A．500 g　　　　 B．900 g C．1600 g D．2000 g A 能量流动的计算 例4.如图食物网中，猫头鹰的体重若增加20 g，至少需要消耗植物的重量为(　　) A．500 g　　　　 B．900 g C．1600 g D．2000 g A 能量流动的计算 例5.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．1600 g D．5600 g B 能量传递效率的计算 若题中未做具体说明，则一般认为能量传递的最低效率为10%，最高效率为20%。 1.正推型（知低营养级，求高营养级）： 若使得高营养级获能最少，应选 食物链 ； 获能最多, 应选 食物链 。 最长 ×10% ×20% 最短 不涉及“最多”、“至少”，计算时，需按具体数值计算。 提醒： 2.逆推型（知高营养级，求低营养级）： 若使得低营养级需能最少，应选 食物链 ； 需能最多，应选 食物链 。 最短 ÷20% 最长 ÷10% 37 知识小结 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 过程 输入 生产者固定的太阳能 生产者固定的太阳能量 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 最终呼吸作用以热能形式散失， 生产者→初级消费者→次级消费者…… 太阳能 特点 单向流动、逐级递减 两营养级之间能量传递效率为10%～20% 1.如图是某人工鱼塘生态系统能量流动过程中部分环节涉及的能量值[单位为103 kJ/(m2·y)]，下列说法错误的是(　 ) A．图中A代表的生理过程是呼吸作用 B．该生态系统中生产者固定的总能量是9.6×104 kJ/(m2·y) C．第二营养级到第三营养级的能量传递效率约为15.625% D．捕食关系一般不可逆转，所以能量流动具有单向性 B 典型例题 B C D 呼吸散失 典型例题 2.如图是某生态系统的食物网，如果将C的食物比例由A:B=1：1 调整为3：1，能量能量传递效率按20%算，生产者提供总能量不变的情况下，C的数量增加为原来的（ ） A. 0.8倍 B. 1.3倍 C. 1.5倍 D. 1.8倍 设C原来能获得的能量为X,则需要A提供的能量为 1/2X÷20% + 1/2X÷20% ÷20% = 15X 设调整后C 获得的能量为y ,则需要A提供的能量为 3/4X÷20% + 1/4X÷20% ÷20% = 15X = 10y y/x=1.5 10y C 由于生产者提供总能量不变可知: 生态金字塔 3 一、能量金字塔 1.特点： 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。 2.原因： 第一营养级 （生产者） 100% 第二营养级 （初级消费者） 10% 第三营养级 （次级消费者） 1% 第四营养级 （三级消费者） 0.1% 二、生物量金字塔 一般为正金字塔形，有可能倒置。 1.特点： 营养级 第四营养级 第三营养级 第二营养级 第一营养级 干重g/m2 1.5 11 37 809 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。 2.原因： 生物量金字塔在什么情况下，可能是上宽下窄倒置的金字塔形呢？ 一般情况下，是上窄下宽。但有时候会出现倒置的金字塔 形。例如，海洋生态系统中，由于生产者（浮游植物）个体小，寿命短，又会不断地被浮游动物吃掉。所以某一时刻调查到的 浮游植物的生物量可能低于浮游动物的生物量。 总的来看，浮游植物的总的生物量还是比浮游动物的要多。 45 三、数量金字塔 一般为正金字塔形，有时会出现倒金字塔形。 1.特点： 个体数量 鼠 草 鼬 如果消费者的个体小而生产者的个体大，则会呈现倒置金字塔。 个体数量 昆虫 树 研究能量流动的实践意义 4 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。 研究生态系统的能量流动，可以帮助人们科学规划和设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用。 立体农业 间作套种 立体农业 多层育苗 立体农业 稻—萍—蛙 1. 帮助人们将生物在______、______上进行合理配置， 增大流入某个生态系统的________。 时间 空间 总能量 能量流动的实践意义 48 单作 混作 间作 套作 连作 轮作 2. 帮助人们科学规划、设计 ， 使能量得到 的利用。 人工生态系统 最有效 燃烧秸秆 散失的热能不能被利用 将秸秆用作饲料喂牲畜 作物 粮食 秸秆 燃烧 牲畜 粪便 沼气池 沼渣 肉蛋奶等 沼气 实现能量多级利用， 从而大大提高 能量的利用率 能量利用率 ≠ 能量传递效率 注： 2. 帮助人们科学规划、设计 ， 使能量得到 的利用。 人工生态系统 最有效 思维拓展 能量在相邻两个营养级间的传递效率为10%～20%。 能量利用率：流入最高营养级的能量占生产者固定能量的比值, 食物链越短，能量利用率越高。 能量传递效率与能量利用率的比较 传递效率= 上一营养级的同化量 某一营养级的同化量 ×100% 能量利用率= 生产者能量 流入最高营养级的能量 ×100% 能量不能循环利用 ，能量传递效率 不能被提高 , 能量利用率可提高。 52 3. 帮助人们合理地调整生态系统中的_____________， 使能量_________地流向对人类_______的部分。 能量流动关系 持续高效 最有益 合理确定载畜量， 保持畜产品持续高产。 稻田除草、除虫等。 四 研究能量流动的实践意义 研究生态系统的能量流动，可以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。 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。 研究生态系统的能量流动，可以帮助人们科学规划和设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用。实现能量多级利用，从而大大提高能量的利用率 54 先吃鸡？ 先吃玉米？ 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。 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。 应选策略1， 该食物链较短，能量是逐级递减的，最后人获得的能量较多 问题探讨 55 思维拓展 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 食物链越短，最高营养级获得的能量越多。 56 练习与应用 1.生态系统中所有生物的生命活动都需要能量,而不同营养级的生物获取能量的途径是有差别的。据此判断下列表述是否正确。 (1)太阳能只有通过生产者才能输入到生态系统中（ ） (2)生态系统中初级消费者越多,次级消费者获得的能量越少( ) (3)能量沿食物链流动是单向的 ( ) √ × √ 练习与应用 58 2.流经神农架国家级自然保护区的总能量是( ) A.该保护区中生产者体内的能量 B.照射到该保护区中的全部太阳能 C.该保护区中生产者所固定的太阳能 D.该保护区中所有生产者、消费者、分解者体内的能量 C 练习与应用 59 3.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 B 练习与应用 60 4.下图是两个农业生态系统的模式图。图a中农作物为人类提供的食物、为家禽和家畜提供的饲料，都与图b相同。 (1)分析这两幅图，完成这两个生态系统的能量流动图解。 练习与应用 61 太阳能 农作物 家畜、家禽 人 图a 能量流动图解 图b 能量流动图解 太阳能 农作物 家畜、家禽 人 沼气池 (含微生物) 食用菌 (2)哪个生态系统的能量能够更多地被人类所利用？为什么？ 图b的生态系统实现了能量的多级利用，提高了能量利用率。 练习与应用 62 2.将一块方糖放入水中，方糖很快溶解，消失得无影无踪。 溶解在水中的方糖还能再自行变回原来的形状吗？为什么？ 不能，在一个封闭的系统中，物质总是由有序朝着无序(熵增)的方向发展。 练习与应用 63 生活在水中的硅藻，它们能利用溶解在水中的硅化物制造自己绚丽精致的外壳，而通常情况下水体中硅化物的含量极为微少，仅有百万分之几。这比方糖溶解后水中的含糖量低得多。硅藻依靠什么力量筑造自己的精美小“屋”呢？ 硅藻能利用获取的营养通过细胞呼吸释放能量，依靠能量完成由无序向有序的转化，维持其生命活动。 通过以上事例，对能量流动在生态系统中的作用是否有了进一步的认识？ 能量输入对于生态系统有序性的维持来说是不可缺少的。 练习与应用 64 THANKS (1)流经生态系统的总能量是照射在生产者上的太阳能。( ) (2)散失的热能不可以被生产者固定再次进入生态系统。( ) (3)当狼吃掉一只兔子时，就获得了兔子的全部能量。( ) (4)蜣螂以牛粪为食，因此被牛同化的能量可流入蜣螂。( ) (5)一只狼捕食了一只兔子，该狼获得了兔子能量的10%～20%。( ) Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $