3.2.1 生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)（第一課時(shí)）課件 2024-2025學(xué)年高二上學(xué)期生物人教版選擇性必修2

第三章

生態(tài)系統(tǒng)及其穩(wěn)定性第2節(jié)

生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)（第1課時(shí)）問題探討

假設(shè)你像小說中的魯濱遜那樣,流落在一個(gè)荒島上,那里除了有能飲用的水,幾乎沒有任何食物。你身邊尚存的食物只有1只母雞、15kg玉米。關(guān)鍵看為人提供的能量有多少？這些生物能量最初來自哪里？玉米中能量的去路有哪些？討論：哪種生存策略能讓你維持更長(zhǎng)的時(shí)間來等待救援?方案1方案2問題探討一切生命活動(dòng)都伴隨著能量的變化。沒有能量的輸入，也就沒有生命和生態(tài)系統(tǒng)。能量的輸入能量的散失生態(tài)系統(tǒng)傳遞轉(zhuǎn)化1.生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的概念：生態(tài)系統(tǒng)中能量的_______、_______、_______和_______的過程。輸入傳遞轉(zhuǎn)化散失如何研究生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)呢？能量輸入個(gè)體1儲(chǔ)存在體內(nèi)的能量呼吸作用散失的能量個(gè)體2個(gè)體3……儲(chǔ)存在體內(nèi)的能量呼吸作用散失的能量?jī)?chǔ)存在體內(nèi)的能量呼吸作用散失的能量能量輸入種群能量?jī)?chǔ)存能量散失

以個(gè)體為研究對(duì)象，有很大的局限性和偶然性，如果個(gè)體死亡，數(shù)據(jù)可能不準(zhǔn)確；不同個(gè)體間差異過大。

以種群為研究對(duì)象，能量的流動(dòng)渠道為食物鏈（或食物網(wǎng)），在分析時(shí)可能因食物網(wǎng)的復(fù)雜性而影響結(jié)果的準(zhǔn)確性。問題探討2.科學(xué)方法：研究能量流動(dòng)的基本思路：能量輸入個(gè)體1儲(chǔ)存在體內(nèi)的能量呼吸作用散失的能量個(gè)體2儲(chǔ)存在體內(nèi)的能量呼吸作用散失的能量個(gè)體3……能量?jī)?chǔ)存種群能量散失能量輸入某營(yíng)養(yǎng)級(jí)將一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的所有種群作為一個(gè)整體

研究生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)一般在群體水平上這種方式有什么優(yōu)點(diǎn)？能比較精確地測(cè)量每一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)能量的輸入值和輸出值，提高結(jié)果的準(zhǔn)確性。問題探討2.科學(xué)方法：研究能量流動(dòng)的基本思路：一、能量流動(dòng)的過程第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)（生產(chǎn)者）（初級(jí)消費(fèi)者）（次級(jí)消費(fèi)者）有多少能量能夠從玉米最終流向魯濱遜？思考第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)(生產(chǎn)者)的能量來源及去路第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)(初級(jí)消費(fèi)者)的能量來源及去路最高營(yíng)養(yǎng)級(jí)(最高級(jí)級(jí)消費(fèi)者)的能量來源及去路一、能量流動(dòng)的過程1.第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量流動(dòng)情況①生產(chǎn)者的能量來自哪里?②這些能量都被生產(chǎn)者吸收了嗎?照射在地面上的太陽能是如何被生產(chǎn)者吸收?③生產(chǎn)者吸收了太陽能后,這些能量有哪些去向?④該過程中能量發(fā)生了怎樣的轉(zhuǎn)化？活動(dòng)1：閱讀P55第一二段，思考問題，嘗試建構(gòu)第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)能量流動(dòng)模型生產(chǎn)者光合作用固定(同化)呼吸作用以熱能形式散失1%同化（固定）流入下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)殘枝敗葉被分解者分解用于自身生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖輸入生態(tài)系統(tǒng)的總能量：生產(chǎn)者固定的太陽能在人工生態(tài)系統(tǒng)中，總能量還有人工補(bǔ)充的能量（例如飼料、餌料等）同化作用：是指生物體把從外界環(huán)境中獲取的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)變成自身物質(zhì)，并且儲(chǔ)存能量的過程。玉米的能量來自哪里？光能全部被玉米吸收了嗎？玉米固定的能量有哪些去向？所有生態(tài)系統(tǒng)中輸入的總能量都只有生產(chǎn)者固定的太陽能嗎？能量轉(zhuǎn)化：

。光能→化學(xué)能一、能量流動(dòng)的過程1.第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量流動(dòng)情況呼吸作用以熱能形式散失生產(chǎn)者所固定的太陽能太陽能用于生長(zhǎng)、發(fā)育、繁殖流入下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)殘枝敗葉等被分解者利用未被利用(同化量)(凈同化量)(呼吸消耗量)生產(chǎn)者固定的全部太陽能(同化量)②生產(chǎn)者固定的全部太陽能=呼吸作用+用于生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖③用于生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖=流入下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)+分解者利用①流入第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)（生態(tài)系統(tǒng)）能量=一、能量流動(dòng)的過程1.第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量流動(dòng)情況一、能量流動(dòng)的過程2.第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量流動(dòng)情況①第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量來自哪里？能全部利用嗎？為什么？②流入第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量有哪些去路？活動(dòng)2：閱讀P55第二段內(nèi)容，思考問題，以第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)為例建構(gòu)消費(fèi)者的能量流動(dòng)模型……雞把玉米吃進(jìn)肚子里，玉米中的能量都被雞吸收(同化固定)了嗎？攝入同化（固定）同化量=攝入量糞便量－糞便糞便量屬于誰的能量？屬上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)（玉米）的同化量。同化為自身能量攝入量是指生物體實(shí)際吃進(jìn)肚子里食物所蘊(yùn)含的總能量該部分能量最終流向分解者一、能量流動(dòng)的過程2.第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量流動(dòng)情況流入下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)呼吸作用以熱能形式散失遺體殘骸被分解者分解用于自身生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖同化為自身能量雞同化了玉米的能量后，這些能量有哪些去向？一、能量流動(dòng)的過程2.第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量流動(dòng)情況呼吸作用散失（熱能）糞便呼吸作用散失（熱能）分解者利用遺體殘骸初級(jí)消費(fèi)者攝入用于生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖攝入量=同化量+糞便量流入下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)初級(jí)消費(fèi)者同化同化量

=呼吸作用散失＋自身生長(zhǎng)發(fā)育繁殖同化量

=呼吸作用散失＋流入下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)＋分解者利用一、能量流動(dòng)的過程2.第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量流動(dòng)情況人同化了雞的能量后，這些能量有哪些去向？呼吸作用以熱能形式散失遺體殘骸被分解者分解用于自身生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖同化為自身能量最高營(yíng)養(yǎng)級(jí)沒有流入下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量去向所以，你同化的能量最終去向有哪些？呼吸作用散失；分解者利用一、能量流動(dòng)的過程3.最高營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量流動(dòng)情況呼吸作用散失（熱能）糞便呼吸作用散失（熱能）分解者利用遺體殘骸最高營(yíng)養(yǎng)級(jí)攝入用于生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖攝入量=同化量+糞便量最高營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化同化量

=呼吸作用散失＋自身生長(zhǎng)發(fā)育繁殖同化量

=呼吸作用散失＋分解者利用一、能量流動(dòng)的過程3.最高營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量流動(dòng)情況一、能量流動(dòng)的過程思考:通過以上學(xué)習(xí)，你能總結(jié)出各營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化的能量去向有哪些，有何共同點(diǎn)呢？某營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化量呼吸作用中以熱能形式散失用于自身生長(zhǎng)、發(fā)育、繁殖被分解者分解利用流入下一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)未被利用的能量若問：某營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量某段時(shí)間內(nèi)的去向某營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化量呼吸作用中以熱能形式散失用于自身生長(zhǎng)、發(fā)育、繁殖被分解者分解利用流入下一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)若問：某營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量最終去向呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用生產(chǎn)者（綠色植物）初級(jí)消費(fèi)者（植食性動(dòng)物）次級(jí)消費(fèi)者（肉食性動(dòng)物）三級(jí)消費(fèi)者（肉食性動(dòng)物）呼吸作用……分解者③流動(dòng)過程中能量的轉(zhuǎn)化是太陽能→

→

。有機(jī)物中的化學(xué)能熱能散失傳遞以有機(jī)物的形式沿食物鏈和食物網(wǎng)向下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)傳遞輸入生產(chǎn)者固定的太陽能總量為流經(jīng)這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的總能量散失一、能量流動(dòng)的過程4.生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)過程：一、能量流動(dòng)的過程①②③④⑤1.初級(jí)消費(fèi)者糞便中的能量屬于以上哪個(gè)箭頭的部分？2.哪些或哪個(gè)箭頭代表初級(jí)消費(fèi)者的同化量？①或②＋③＋⑤3.哪些箭頭代表初級(jí)消費(fèi)者用于生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖的能量？①－③或②＋⑤④思考小結(jié)源頭：

流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)總能量：途徑：形式：太陽能→有機(jī)物中的________→熱能過程：形式：最終以

形式散失輸入傳遞轉(zhuǎn)化散失太陽能食物鏈和食物網(wǎng)有機(jī)物中的化學(xué)能生產(chǎn)者固定的太陽能總量化學(xué)能熱能呼吸作用能量流動(dòng)概念：生態(tài)系統(tǒng)中能量的

、

、

和

的過程。輸入傳遞轉(zhuǎn)化散失1.下列有關(guān)生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的敘述，正確的是()A．生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)是指能量的輸入和散失的過程B．流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量是照射在生產(chǎn)者上的太陽能C．流經(jīng)第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)的總能量是指初級(jí)消費(fèi)者同化的能量D．各營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化的能量都會(huì)沿著食物鏈和食物網(wǎng)流向下一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)C習(xí)題鞏固2.如圖為生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)的部分過程。下列相關(guān)敘述不正確的是(

)A．①中的能量來自生產(chǎn)者的同化作用B．應(yīng)在a處加上細(xì)胞呼吸散失的熱能箭頭C．b為初級(jí)消費(fèi)者用于生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖的能量D．分解者利用的能量一定比a小D習(xí)題鞏固3.如圖表示能量流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)某一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的變化示意圖，其中a～g表示能量值。若圖中A表示某食物網(wǎng)中第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)所攝入的全部能量，則下列說法不正確的是(

)A．圖中B表示同化的能量B．圖中C表示流入下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量C．圖中D表示通過呼吸作用散失的能量D．圖中a值與c＋d＋e的值相同B習(xí)題鞏固生產(chǎn)者固定的太陽能呼吸作用以熱能形式散失用于生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖被下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)所攝食分解者利用初級(jí)消費(fèi)者糞便量初級(jí)消費(fèi)者同化量呼吸作用以熱能形式散失用于生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖被下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)所攝食分解者利用次級(jí)消費(fèi)者糞便量次級(jí)消費(fèi)者同化量呼吸作用以熱能形式散失用于生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖…….小結(jié)討論1：生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)和轉(zhuǎn)化是否遵循能量守恒定律？為什么？討論2：流經(jīng)某生態(tài)系統(tǒng)的能量能否再回到這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中來？為什么？遵循能量守恒定律。能量在生態(tài)系統(tǒng)中流動(dòng)、轉(zhuǎn)化后，一部分儲(chǔ)存在生態(tài)系統(tǒng)（生物體的有機(jī)物）中，另一部分在呼吸作用中以熱能的形式散失，兩者之和與流入生態(tài)系統(tǒng)的能量相等。如何證明呢？不能。能量流動(dòng)是單向的。生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)為了研究能量流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈時(shí)，每一級(jí)的能量變化和能量轉(zhuǎn)移效率。美國(guó)生態(tài)學(xué)家林德曼對(duì)一個(gè)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單的天然湖泊—賽達(dá)伯格湖的能量進(jìn)行了定量分析。RaymondLindeman賽達(dá)伯格湖位于美國(guó)明尼蘇達(dá)州的賽達(dá)伯格沼澤自然保護(hù)區(qū)，是一個(gè)高原湖泊，深1米，面積為14480平方米，湖岸線長(zhǎng)500米。湖底深度一致、性質(zhì)均一，沒有大的波浪。優(yōu)點(diǎn)：邊界明顯，封閉性強(qiáng)，變化小、簡(jiǎn)單、穩(wěn)定二、能量流動(dòng)的特點(diǎn)植食性動(dòng)物

62.862.8太陽能未固定生產(chǎn)者464.6分解者12.5呼吸作用96.3未利用2932.118.829.312.6肉食性動(dòng)物

12.6微量7.55.0327.3122.614.6討論1:用表格的形式，將圖中的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理？未利用：指未被自身呼吸作用消耗，也未被后一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)和分解者利用的能量。分析賽達(dá)伯格湖的能量流動(dòng)二、能量流動(dòng)的特點(diǎn)二、能量流動(dòng)的特點(diǎn)3.請(qǐng)計(jì)算第一到第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量傳遞效率？2.橫向比較，是否遵循能量守恒定律？縱向比較，隨著營(yíng)養(yǎng)級(jí)的升高，同化量有什么變化？1.將圖中的數(shù)據(jù)用表格的形式進(jìn)行整理。輸入能量（同化量）流入下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)呼吸散失分解者利用未利用出入比生產(chǎn)者

植食性動(dòng)物

肉食性動(dòng)物

464.662.8

12.613.5%20%62.896.312.529312.618.82.129.37.5微量5.0/能量傳遞效率逐級(jí)遞減

=

+

+

+能量傳遞效率=某一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的同化量上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的同化量×100%

=

++

+分析賽達(dá)伯格湖的能量流動(dòng)二、能量流動(dòng)的特點(diǎn)4.流入某一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量，為什么不會(huì)百分之百地流到下一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)？流入某一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量除了流入下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的之外，還有：①一部分通過該營(yíng)養(yǎng)級(jí)的呼吸作用散失；②一部分作為排遺物、遺體或殘枝敗葉被分解者利用；③一部分未被利用。5.生物之間經(jīng)過長(zhǎng)期的進(jìn)化形成的吃與被吃的捕食關(guān)系不可逆轉(zhuǎn)，因此能量流動(dòng)還具有什么特點(diǎn)？生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)是單向的。思考通過以上分析，你能總結(jié)出什么規(guī)律？二、能量流動(dòng)的特點(diǎn)1.能量流動(dòng)的特點(diǎn)：①單向流動(dòng)b.通過呼吸作用散失的熱能不能再次被利用a.食物鏈中的捕食關(guān)系不能逆轉(zhuǎn)能量流動(dòng)特點(diǎn)②逐級(jí)遞減a.能量傳遞效率：一般10-20%b.營(yíng)養(yǎng)級(jí)數(shù)量：一般不超過5個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)思考：如人工魚塘需要投喂飼料，此時(shí)流入魚塘生態(tài)系統(tǒng)的總能量如何表示？生產(chǎn)者固定的太陽能＋人工投入的有機(jī)物中的化學(xué)能。二、能量流動(dòng)的特點(diǎn)

不矛盾。能量在流動(dòng)過程中逐級(jí)遞減，指的是流入各個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量。能量守恒定律可以用于衡量流入某個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的總能量，總能量=儲(chǔ)存在生態(tài)系統(tǒng)(生物體的有機(jī)物)中的能量+被各個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物利用、散發(fā)至非生物環(huán)境中的能量。因此，雖然能量在流動(dòng)過程中逐級(jí)遞減，但總能量依然遵循能量守恒定律。能量在流動(dòng)過程中逐級(jí)遞減，與能量守恒定律矛盾嗎？為什么？

任何生態(tài)系統(tǒng)都需要不斷得到來自系統(tǒng)外的能量補(bǔ)充，以便維持生態(tài)系統(tǒng)的正常功能。如果一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)在一段較長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)沒有能量（太陽能或化學(xué)能）輸入，這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)就會(huì)崩潰。課本P56

假設(shè)你像小說中的魯濱遜那樣,流落在一個(gè)荒島上,那里除了有能飲用的水,幾乎沒有任何食物。你身邊尚存的食物只有1只母雞、15kg玉米。討論：哪種生存策略能讓你維持更長(zhǎng)的時(shí)間來等待救援?方案1方案2選擇方案1，方案1食物鏈較短，最后人獲得的能量較多。1.能量傳遞效率的“至少”和“至多”計(jì)算Ⅱ.獲得能量最少：選最

食物鏈；能量傳遞效率按

計(jì)算Ⅰ.獲得能量最多：選最

食物鏈；能量傳遞效率按

計(jì)算短長(zhǎng)如果草有10000kg，鷹最多增加

kg，最少增加

kg。4001①

已知低營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化量，求高營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化量：草鷹兔蛇青蛙食草昆蟲×10%×20%能量傳遞效率=某一營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化量上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化量×100%二、能量流動(dòng)的特點(diǎn)2.能量流動(dòng)相關(guān)計(jì)算：1.能量傳遞效率的“至少”和“至多”計(jì)算②

已知高營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化量，求低營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化量Ⅱ.需最多能量：選最

食物鏈；能量傳遞效率按

計(jì)算Ⅰ.需最少能量：選最

食物鏈；能量傳遞效率按

計(jì)算若鷹的體重增加1kg，最少需消耗草____kg，最多消耗草_________kg。2510000短長(zhǎng)÷10%÷20%草鷹兔蛇青蛙食草昆蟲二、能量流動(dòng)的特點(diǎn)2.能量流動(dòng)相關(guān)計(jì)算：選______的食物鏈選______傳遞效率_____選______傳遞效率_____獲得最多獲得最少選______的食物鏈

最短最長(zhǎng)20%10%生產(chǎn)者消耗最少消耗最多消費(fèi)者

最大最小1.能量傳遞效率的“至少”和“至多”計(jì)算二、能量流動(dòng)的特點(diǎn)2.能量流動(dòng)相關(guān)計(jì)算：2.在能量分配比例已知時(shí)，按比例分別計(jì)算，最后相加例：在右圖的食物網(wǎng)中，如果C從B、F中獲得的能量比為3∶1，C增重1kg，則最少需要消耗A多少kg？消耗A最少，按最高傳遞效率20%計(jì)算：沿食物鏈A→B→C逆推：3/4kg?20%?20%＝75/4kg沿食物鏈A→D→E→F→C逆推：1/4kg?20%?20%?20%?20%＝625/4kg75/4kg+625/4kg=175kg二、能量流動(dòng)的特點(diǎn)2.能量流動(dòng)相關(guān)計(jì)算：專題36根據(jù)各類信息書寫食物鏈（網(wǎng)）的方法(1)根據(jù)能量或者有機(jī)物的含量“由多到少”書寫食物鏈營(yíng)養(yǎng)級(jí)ABCD能量（有機(jī)物）15.9870.71.9141.5根據(jù)能量多少和傳遞效率10%～20%,食物