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

第三章第2节生态系统的 能量流动 演讲人： 时间： 1 能量流动的过程 2 生物选择性必修一 环境与稳态 假设你像小说中的鲁滨逊一样，也流落到一个荒岛上，那里除了能饮用的水以外，几乎无任何食物。你随身尚存食物只有一只母鸡、15Kg玉米。 讨论: 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？ 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。 3 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。 生态系统能量流动：生态系统中能量的_______、_______、_______和_______的过程。 输入 传递 散失 能量的输入 能量的散失 传递 转化 生态系统 转化 如何研究生态系统的能量流动呢？ 4 科学方法：研究能量流动的基本思路 能量输入 个体1 个体2 个体3 ······ 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 如果个体死亡，数据可能不准确；不同个体间差异过大。 1.如果以个体为单位研究能量流动，有什么问题? 5 能量输入 种群 能量储存 能量散失 2.如果以种群为单位研究能量流动，有什么问题? 科学方法：研究能量流动的基本思路 在分析时,可能因食物网的复杂性而影响结果的准确性。 6 能量输入 营养级 能量储存 能量散失 某一营养级的生物代表处于该营养级所有生物，不代表生物个体，也不代表某一生物群体。 3.如果以营养级为单位研究能量流动，有什么什么优点? 科学方法：研究能量流动的基本思路 7 自主学习任务 阅读教材P55图文内容，思考以下问题： 1.第一营养级的能量来自哪里？ 输入第一营养级的能量有哪些去路？ 构建第一营养级的能量流动示意图。 2.第一营养级的能量怎样传递到第二营养级？ 构建第二营养级的能量流动示意图。 3.归纳第一、第二营养级能量流动的共同点。 4.最高营养级的能量流动情况有什么不同吗？ 构建最高营养级的能量流动示意图。 8 光合作用 固定(同化) 1% 生产者 同化（固定） 用于自身生长、 发育和繁殖 同化作用：是指生物体把从外界环境中获取的营养物质转变成自身物质，并且储存能量的过程。 第一营养级的能量流动情况 【以策略二中的食物链玉米→鸡→人为例进行分析】 99% 大气层吸收、散射和反射 呼吸作用以 热能形式散失 分解者分解利用 残枝 败叶 流入下一营养级 能量转化： 。 光能 → 化学能 所有生态系统中输入的总能量都只有生产者固定的太阳能吗？ 一般而言，输入生态系统的总能量=生产者固定的太阳能总量（生产者的同化量）； 在人工生态系统中，输入生态系统的总能量还有人工补充的能量（例如饲料、饵料等） 9 呼吸作用以热能形式散失 生产者固定的太阳能(同化量) 太阳能 用于自身生长、 发育和繁殖 流入下一营养级 分解者分解利用 未被利用 (净同化量) (呼吸消耗量) 生产者固定的全部太阳能 = 呼吸作用消耗 + 用于生长、发育和繁殖 用于生长、发育和繁殖的能量 = 流入下一营养级 + 分解者分解利用（+未被利用） 流入第一营养级能量/流经生态系统总能量 = 生产者固定的全部太阳能 (同化量) 第一营养级的能量流动情况： 【短时间内，某营养级的生物不会全部被捕食或死亡】 10 用于自身生长、 发育和繁殖 生产者 同化（固定） 第二营养级的能量流动情况 【以策略二中的食物链玉米→鸡→人为例进行分析】 分解者分解利用 遗体 残骸 流入下一营养级 鸡把玉米吃进肚子里，玉米中的能量都被鸡吸收(同化固定)了吗？ 摄入 同化为 自身能量 粪便 鸡同化了玉米的能量后，这些能量有哪些去向？ 呼吸作用以 热能形式散失 第二营养级（鸡）的粪便量属于谁的能量？ 属上一营养级（玉米）的同化量。 摄入量 = 同化量 + 粪便中的能量 11 摄入 用于自身生长、 发育和繁殖 最高营养级的能量流动情况 【以策略二中的食物链玉米→鸡→人为例进行分析】 分解者分解利用 遗体 残骸 同化为 自身能量 粪便 呼吸作用以 热能形式散失 人的粪便量属于谁的同化量？ 属上一营养级（鸡）的同化量。 人同化了鸡的能量后，这些能量有哪些去向？ 最高营养级没有流入下一营养级的能量去向 12 某营养级 摄入量 = 同化量 粪便中的 能量 呼吸作用消耗的能量 用于生长发育繁殖的能量 流向下一营养级的能量 分解者分解利用的能量 未被利用的能量（短期内） 总结：各营养级的能量流动 该营养级 遗体残骸中的能量 下一营养级 粪便中的能量 （1）对于生产者来说， 对于最高营养级来说， （2）某营养级“粪便中的能量”________该营养级同化的能量， 属于_________________________。 （3）“流入下一营养级的能量”代表“被下一营养级同化的能量”。 （4）某营养级“被分解者分解利用的能量”应包括: ”____营养级遗体残骸中的能量” +“______ 营养级粪便中的能量” 不属于 上一营养级同化的能量 该 下一 没有“摄入量”，生产者固定的太阳能即生产者的同化量。 没有“流入下一营养级的能量”。 13 某一营养级(最高营养级除外)的能量去路： 总结：各营养级的能量流动 流入某一营养级的能量来源： a. 生产者的能量主要来自太阳能 b. 消费者的能量来自上一营养级 同化的能量 a. 自身呼吸消耗 b. 流入下一营养级 c. 被分解者分解利用 d. 未被利用 分析角度①——不定时 (能量的最终去路) a. 自身呼吸作用消耗 b. 流入下一营养级 c. 被分解者分解利用 分析角度②——定时 (某段时间内的能量去路) 14 生物选择性必修一 环境与稳态 下图为能量流经第二营养级的示意图。第二营养级的摄入量(a)，同化量(b)及用于生长、发育和繁殖的能量(e)分别可以如何计算(用图中字母的表 达式表示)? a＝b＋c； b＝a－c＝d＋e＝d＋f＋i； e＝b－d＝f＋i。 15 能量流动的特点 16 为了研究能量流经生态系统的食物链时，每一级的能量变化和能量转移效率。美国生态学家林德曼对一个结构相对简单的天然湖泊—赛达伯格湖的能量进行了定量分析。 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：边界明显，封闭性强，变化小、简单、稳定。 林德曼（1915-1942） 17 Q1.用表格的形式，将图中的数据进行整理。 并计算“流出”该营养级的能量占“流入”该营养级能量的百分比。 Q2.通过以上分析，总结出能量流动的特点并分析原因。 思考•讨论 【未利用】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。 18 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 13.5% 20% = + + + 19 ①生物之间的捕食关系是长期自然选择的结果，一般不可逆转； ②各营养级生物呼吸作用散失的热能不能被生物群落利用， 因此能量无法循环流动。 单向流动 ①各营养级生物都会因呼吸作用散失大部分能量 ； ②各营养级能量都有一部分被分解者分解利用； ③各营养级生物都不能全部被下一营养级捕食，各营养级能量都有一部分未利用。 逐级递减 总结：能量流动的特点： （1）从方向上看： （2）从数值上看： 表现： 原因： 能量沿着食物链由低营养级流向高营养级，不可逆转，也不能循环流动。 表现： 原因： 流入某一营养级的能量，不能百分之百地流到 下一个营养级。 20 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？ 不矛盾。 能量在流动过程中“逐级递减”是指流入各营养级的能量。 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 = 储存在生态系统中的能量+被各营养级生物利用、 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。 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。 21 自身呼吸作用消耗 流向分解者 未利用 流向下一营养级 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.生产者与初级消费者间的能量传递效率： 。 W1 或 A1+B1+C1+D1 W1-A1 或 B1+C1+D1 D1 或 A2+B2+C2+D2 D1 / W1 ×100% “拼图法”分析能量流动的过程（按照定量、定时分析） 第一营养级 第二营养级 W1 = A1+B1+C1+D1 22 某一营养级的同化量 上一营养级的同化量 能量传递效率 = × 100% 能量在相邻两个营养级间的传递效率为 。 10%～20% 生态系统中的营养流动一般不超过5个营养级。 23 生物选择性必修一 环境与稳态 1.下图是某人工鱼塘生态系统能量流动过程示意图，其中数字表示部分环节涉及的能量值[单位为103 kJ/(m3·a)] (1)该生态系统中流入生物群落的总能量有哪些来源？ 一个来源是生产者通过光合 作用固定的太阳能，另一个 来源是人工输入的有机物中 的化学能。 24 生物选择性必修一 环境与稳态 (2)肉食性动物、植食性动物和生产者固定的总能量分别是多少？ 肉食性动物固定的总能量＝ (0.25＋0.05＋2.1＋5.1)×103 ＝7.5×103 kJ/(m2·a)； 植食性动物固定的总能量＝ [(7.5－5)＋0.5＋4＋9]×103＝16×103 kJ/(m2·a)； 生产者固定的总能量＝[(16－2)＋3＋70＋23]×103 ＝110×103 kJ/(m2·a)。 2.5 14 110 7.5 16 25 生物选择性必修一 环境与稳态 (3)依据上图分析，能量流动有哪些特点？如何理解这些特点？ ①单向流动。在生态系统中， 能量只能从某一个营养级流 向下一个营养级，不可逆转， 也不能循环流动。 ②逐级递减。能量在沿食物链流动的过程中是逐级减少的。 110 7.5 16 26 生物选择性必修一 环境与稳态 (4)图中生产者→植食性动物以及植食性动物→肉食性动物的能量传递效率分别是多少？ （16-2）÷110=12.7% （7.5-5）÷16=15.6% 2.5 14 110 7.5 16 能量传递效率＝ ×100%。 27 生物选择性必修一 环境与稳态 答疑解惑 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。 玉米 鸡 人 玉米 鸡 人 28 题型一　能量传递效率的相关“最值”计算 若题干中未做具体说明,则一般认为能量传递的最低效率为10%,最高效率为20%。 (1)在食物链A→B→C→D中,则有 29 (2)在食物网中则有 如图表示某生态系统食物网的图解,猫头鹰体重每增加1 kg,至少消耗A约(　　)  A.100 kg B.44.5 kg C.25 kg D.15 kg C 30 题型二　能量传递效率有关的“定值”计算 (1)已确定营养级间能量传递效率的,不能按“最值”法计算,而需按具体数值计算。 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%。 (2)如果是在食物网中,某一营养级同时从上一营养级的多种生物中获得能量,且各途径获得的能量比例确定,则按照各单独的食物链进行计算后再合并。 由于“赤潮”的影响,一条6 kg重的杂食性海洋鱼死亡,假如该杂食性海洋鱼的食物有1/3来自植物,1/3来自食草鱼类,1/3来自以食草鱼类为食的小型肉食鱼类。若能量传递效率按20%来计算,该杂食性鱼增重6 kg共需海洋植物(　　) A.310 kg B.240 kg C.180 kg D.150 kg A 31 题型三　具有人工能量输入的能量传递效率计算 人为输入到某一营养级的能量是该营养级同化量的一部分,但却不是从上一营养级流入的能量。如求第二营养级至第三营养级能量传递效率时,应为第三营养级从第二营养级同化的能量(不包括人工输入到第三营养级的能量)/第二营养级的同化量(包括人工输入到第二营养级的能量)×100%。 32 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 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,给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(　　) 33 生产者 464.6 植食性 动物 62.8 肉食性动物 12.6 能量金字塔 表示生态系统能量流动，逐级递减的特点，除了用图中数字表示外，你还能用什么方法可以更清晰直观地展现其特点呢？ 用相应面积或 体积的图形表示： 34 生态金字塔 35 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，并将图形按照营养级顺序排列，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。 通常呈上窄下宽的金字塔。 能量在流动中总是逐级递减的。 特例：某些人工生态系统（如人工鱼塘、城市）可呈现倒置情况。 (1)概念： (2)意义： (3)特点： (4)原因： 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。 第一营养级 第二营养级 第三营养级 第四营养级 1、能量金字塔 36 表示各营养级的生物个体的数目比值关系，即为数量金字塔。 也可呈上宽下窄倒置的金字塔形，如昆虫和树。 一般呈上窄下宽的金字塔； 营养级 第二营养级 第一营养级 个体数量 昆虫 树 2、数量金字塔 如果消费者个体小而生产者个体大，如昆虫和树。那么该数量金字塔如何？ (1)概念： (2)意义： (3)特点： 直观的反映生态系统各营养级的生物个体的数目比值关系。 37 用同样的方法表示各营养级的生物量（每个营养级所容纳的有机物的总干重），即为生物量金字塔。 大多呈上窄下宽的金字塔。 一般来说（植物总干重）>（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 有时也可呈“倒置的金字塔形” 3、生物量金字塔 (1)概念： (2)特点： (3)原因： 38 第一营养级 第二营养级 营养级 4 21 生物量 为什么某海域的生物量会出现金字塔倒置？ 海洋生态系统中，浮游植物个体小，寿命短，又不断被浮游动物和其它动物吃掉，所以在某一时刻调查到的浮游植物的生物量很可能低于第二营养级的生物量，因此生物量金字塔会出现倒置。 39 一般生物有机物的总质量\ 沿食物链升高逐级递减 能量沿食物链流动过程中具有逐级递减的特性 象征 含义 每一营养级生物的 有机物总量 每一营养级 生物个体的数目 每一营养级生物 所含能量的多少 每一阶 含义 形状 生物量金字塔 数量金字塔 能量金字塔 项目 特点 正金字塔形 一般为正金字塔形 一般为正金字塔形 一般生物个体数目在食物链 中随营养级升高而逐步递减 分析 能量流动的过程中 总是有能量的耗散， 故能量流动逐级递减 成千上万只昆虫生活在一株大树上时，该数量金字塔的塔形也会发生变化 浮游植物的个体小，寿命短， 又不断被浮游动物吃掉，所 以某一时间浮游植物的生物 量(用质量来表示)可能低于 浮游动物的生物量 40 研究能量流动的实践意义 41 甘蔗和大豆间作 冬小麦夏玉米套种 蔬菜大棚中的多层育苗 稻-萍-蛙立体农业生产 根据所学知识，对于下列措施进行评价 粪便制作沼气 用秸秆作饲料 合理放牧 稻田除草、除虫 42 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。 甘蔗和大豆间作 冬小麦夏玉米套种 蔬菜大棚中的多层育苗 稻-萍-蛙立体农业生产 有哪些措施能增加流入农田生态系统的总能量？ 间作、套种为什么可以增加流入生态系统的总能量？ 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。 （1）充分利用了空间；（2）不同层次的作物利用不同强度的太阳光能。 （3）适当提高了种植密度，能利用更多的太阳能。 43 用秸秆作饲料 粪便制作沼气 沼渣肥田 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。 从而实现了对能量的多级利用，从而大大提高能量的利用率。 例如，将秸秆用作饲料喂牲畜，可获得肉、蛋、奶； 将牲畜的粪便作为沼气池发酵的原料，生产沼气提供能源； 沼气池中的沼渣还可作为肥料还田。 44 食物链越 ，能量利用率越高; 能量传递效率在10-20%之间，一般不能提高。 概念辨析： 能量传递效率 与 能量利用率 上一营养级的同化量 某营养级的同化量 ×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 = 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。 能量利用率 ≠ 能量传递效率; 短 45 放牧量太少 过度放牧 合理放牧 3、调整生态系统的能量流动关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。 稻田除草、除虫 牲畜过多，就会造成草场的退化，使畜产品的产量下降。 牲畜过少，不能充分利用牧草所提供的能量； 根据草场的能量流动特点，合理确定草场的载畜量， 才能保持畜产品的持续高产。 46 谢谢聆听 演讲人：第一PPT 时间：201X.05 47 $