【公开课课件】3.2生态系统的能量流动课件2021-2022学年高二上学期生物人教版选择性必修2

1、 假设你像小说中的鲁滨逊那样，流落在一个荒岛上，那里除了有能饮用的水，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。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？ 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。问题探讨策略1策略2 有多少能量能够从玉米有多少能量能够从玉米最终流向鲁滨逊？最终流向鲁滨逊？第一营养级的能量第一营养级的能量来源来源及及去路去路第二营养级的能量第二营养级的能量来源来源及及去路去路3.2 生态系统的能量流动 生态系统中能量的_、_、_和_的过程，称为生态系统的能量流动。输入传递转化散失(1)生态系统的

2、能量来源: 生产者的能量来源生产者的能量来源( (最终源头最终源头):_):_ 各级消费者的能量来源各级消费者的能量来源:_:_(2)能量输入的主要方式: _ _(3)流经生态系统的总能量: _太阳能生产者通过光合作用将光能转化为化学能，固定在它们所制造的有机物中（其次还有化能合成作用）生产者固定的太阳能总量 若为人工生态系统，流经生态系统的总能量除生产者固定的若为人工生态系统，流经生态系统的总能量除生产者固定的太阳能总量，太阳能总量，还有人为补充的能量还有人为补充的能量（例如饲料中有机物中的能量）（例如饲料中有机物中的能量）上一营养级同化的能量(1)(1)能量传递的途径能量传递的途径( (渠

3、道渠道):):_(2)(2)能量传递的形式能量传递的形式: :_食物链和食物网有机物中的化学能 _太阳能有机物中的化学能热能(1)(1)散失形式：散失形式：_(2)(2)散失途径：散失途径：_热能呼吸作用 研究能量流动的基本思路如果将一个如果将一个营养级营养级中的所有种群作为一个整体，那么应该如何作图？中的所有种群作为一个整体，那么应该如何作图？科学方法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能量输入个体1个体2个体3能量输入种群能量储存能量散失在呼吸作用中以热能形式散失1%用于生长、发育和繁殖A.残枝败叶被分解者分解B.被初级消费

4、者摄入 固定(光合作用）生产者固定的太阳能在呼吸作用中以热能形式散失用于生长、发育和繁殖流入下一营养级被分解者分解生产者固定的生产者固定的太阳能太阳能= =同化量同化量 呼吸作用散失A.遗体残骸被分解者分解用于生长、发育和繁殖初级消费者摄入初级消费者同化粪便（未同化）被分解者分解B.被次级消费者摄入同化量同化量= =摄入量摄入量- -粪便量粪便量思考: : 兔子的摄入量就是兔子的同化量吗？思考：思考：兔子兔子吃了吃了1 1斤草，被斤草，被消化吸收消化吸收6 6两，不能消化吸收的则以两，不能消化吸收的则以粪便粪便形形式排出。判断吃的式排出。判断吃的1 1斤草和吸收的斤草和吸收的6 6两草分别对应

5、同化量还是摄入量？两草分别对应同化量还是摄入量？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的组成物质，并且储存能量的变化过程。简单来说就是“消化、吸收和利用”。同化量=摄入量粪便量兔子粪便中的能量属于草的能量，即属于上一营养级。练习：大象是植食性动物，有一种蜣螂专以象粪为食。设练习：大象是植食性动物，有一种蜣螂专以象粪为食。设大象在某时间段内大象在某时间段内同化同化的能量为的能量为10107 7KJKJ，则这部分能量中流，则这部分能量中流入蜣螂体内的约为（入蜣螂体内的约为（ ）A.0 KJ B.10A.0 KJ B.106 6 KJ KJ C.3C.310106 6 KJ D.

6、10KJ D.106 62 210106 6 KJKJA该营养级的摄入量粪便量同化量在呼吸作用中以热能形式散失用于生长、发育和繁殖流入下一营养级被分解者分解注意注意: : 输入某营养级的总能量是指该营养级输入某营养级的总能量是指该营养级同化同化的能量。的能量。粪便量不是粪便量不是该营养级同化量的一部分该营养级同化量的一部分, ,而而是是上一营养级同化量上一营养级同化量的一部分。的一部分。摄入最高营养级摄入最高营养级同化粪便分解者利用用于生长发育和繁殖遗体残骸呼吸作用散失呼吸作用散失最高营养级的摄入量粪便量同化量在呼吸作用中以热能形式散失用于生长、发育和繁殖被分解者分解注意：注意：最高营养级没有

7、最高营养级没有流入下一营养级流入下一营养级这一能量去向。这一能量去向。分解者呼吸作用思考：(1)初级消费者粪便中的能量是哪个箭头？ 由生产者流向分解者的箭头。(2)哪些或哪个箭头代表初级消费者的同化量？ 或。(3)哪些箭头代表初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量？ 或。(4)生态系统中的能量流动和转化是否遵循能量守恒定律？ 遵循能量守恒定律。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。(5)流经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。策略1策略2 应该先吃鸡，

8、再吃玉米（即选择1）。若选择2，则增加了食物链的长度，能量逐级递减，最后人获得的能量较少。1.流经某一生态系统的总能量是流经某一生态系统的总能量是A.照射到该生态系统中的全部太阳能照射到该生态系统中的全部太阳能B.该生态系统中所有生产者、消费者、分解者体内的能量该生态系统中所有生产者、消费者、分解者体内的能量C.该生态系统中生产者体内的能量该生态系统中生产者体内的能量D.该生态系统中生产者所固定的太阳能该生态系统中生产者所固定的太阳能解析流经生态系统的总能量是该生态系统中生产者所固定的太阳能。2.(2021北京市平谷区第五中学高二月考北京市平谷区第五中学高二月考)下图是某个农业生态系统的结下图

9、是某个农业生态系统的结构模式图，该图中表示生态系统能量流动的箭头构模式图，该图中表示生态系统能量流动的箭头是是A. B.C.D.解析图中的农作物的能量可以传递给鸡、猪、牛、人，而鸡、猪、牛的能量也可以传递给人，这是由食物链的方向决定的，所以属于食物链中能量的传递，因此该图中表示生态系统能量流动的箭头是。3.(2021辽宁葫芦岛市高二期末辽宁葫芦岛市高二期末)在一定时间内，某生态系统中全部生产在一定时间内，某生态系统中全部生产者固定的能量值为者固定的能量值为a，全部消费者所获得的能量值为，全部消费者所获得的能量值为b，全部分解者所获，全部分解者所获得的能量值为得的能量值为c，则，则a、b、c之间

10、的关系是之间的关系是A.abc B.abcC.abc D.cab解析流经生态系统的总能量是生产者固定的太阳能总量，生产者固定的能量包括三个去路：自身呼吸作用、流入初级消费者、流入分解者，故abc，B正确。4.在由草、兔、狐组成的一条食物链中，兔经同化作用所获得的能量在由草、兔、狐组成的一条食物链中，兔经同化作用所获得的能量的去向不应该包括的去向不应该包括A.通过兔呼吸作用释放通过兔呼吸作用释放B.通过兔的粪便流入分解者体内通过兔的粪便流入分解者体内C.通过狐狸的粪便流入分解者体内通过狐狸的粪便流入分解者体内D.流入狐狸体内流入狐狸体内解析通过兔子的粪便流入到分解者体内的能量属于上一营养级草的同

11、化量，但不属于兔的同化量，B错误。Raymond LindemanRaymond Lindeman 林德曼（林德曼（1915-19421915-1942）赛达伯格湖赛达伯格湖分析赛达伯格湖的能量流动思考讨论营养级生产者植食性动物肉食性动物输入能量流出能量出入比赛达伯格湖的能量流动数据分析464.662.813.52%62.812.612.620.06%1 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的能量“流入流入”和和“流出流出”整理成为一份清单（整理成为一份清单（“流出流出”的能量不包括的能量不包括呼

12、吸作用散失的能量）。呼吸作用散失的能量）。2.2.计算计算“流出流出”该营养级的能量占该营养级的能量占“流入流入”该营养级能量的百分比。该营养级能量的百分比。3.3.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? ?流入某一营养级的能量除了流入下一营养级之外，还有：一部分通过该营养级的呼吸作用散失了；一部分以排遗物、遗体或残枝败叶的形式被分解者利用；一部分未被利用4.4.通过以上分析，你能总结出什么规律通过以上分析，你能总结出什么规律? ?生态系统中的能量流动是单向的；能量在流动过程中逐级递减。1. 单向流动2. 逐级递减

13、 在生态系统中，能量流动只能从第一营养级流向第二营养级，在生态系统中，能量流动只能从第一营养级流向第二营养级，_，也，也_。不可逆转不可逆转不能循环流动不能循环流动能量传递效率=下一营养级同化量上一营养级同化量100%能量传递效率是指相邻两个营养级能量传递效率是指相邻两个营养级之间之间 的的比值。一般来说比值。一般来说， 相邻两个营养级之间的能量传递效率相邻两个营养级之间的能量传递效率为为 。同化量10%20%生态系统中的能量流动一般不超过5个营养级。 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。 如果一个生态系统在一段较长时间内没有能量( (太阳能或化学能)

14、)输入，这个生态系统就会崩溃。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？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？【检测】【检测】如图为生态系统中能量流动图解部分示意图（字母表示能量如图为生态系统中能量流动图解部分示意图（字母表示能量的多少），下列选项中正确的是（的多少），下列选项中正确的是（ ）A A. .图中图中b bh hc cd de ef fi iB B. .生产者与初级消费者之间的能量传递效率为生产者与初级消费者之间的能量传递效率为(b/a )X100%(b/a )X100%C C. .“草草兔兔狼狼”这一关系中，狼粪便的能量属于这一关系中，狼粪便的能量

15、属于d dD.D.d d中的能量去向是用于生长、发育、繁殖和被分解者利用中的能量去向是用于生长、发育、繁殖和被分解者利用E.E.缩短食物链可以提高能量传递效率缩短食物链可以提高能量传递效率F.F.一只狼捕食了一只兔子，则这只兔子中有一只狼捕食了一只兔子，则这只兔子中有10%-20%10%-20%的能量流入狼的体内的能量流入狼的体内cb bh hc ch hf fd dc/aX100% 或(b-h)/aX100%初级消费者同化量分解者利用呼吸作用用于生长发育和繁殖粪便( (未同化) )某同学绘制了如下图所示的能量流动图解某同学绘制了如下图所示的能量流动图解( (其中其中W W1 1为生产者固定的

16、太阳能为生产者固定的太阳能, ,方框大小表示所含能量的多少方框大小表示所含能量的多少) )。下。下列叙述中不正确的是列叙述中不正确的是( )( )A A. .生产者固定的总能量可表示生产者固定的总能量可表示为为(A(A1 1+B+B1 1+C+C1 1+A+A2 2+B+B2 2+C+C2 2+D+D2 2) )B B. . 由第一营养级到第二营养级由第一营养级到第二营养级的能量传递效率为的能量传递效率为D D2 2/D/D1 1C C. . 流入初级消费者的能量为流入初级消费者的能量为(A(A2 2+B+B2 2+C+C2 2+D+D2 2) )D D. . 图解表明能量流动的特点是单向流动

17、、逐级递减图解表明能量流动的特点是单向流动、逐级递减BD D1 1/ /ww1 104能量分析生产者植食性动物肉食性动物输入能量464.662.812.6赛达伯格湖的能量流动数据分析除了用数字表示外，还有什么方法可以表示生态系统中各营养级的除了用数字表示外，还有什么方法可以表示生态系统中各营养级的能量值？能量值？肉食性动物肉食性动物12.612.6植食性动物植食性动物62.862.8生产者生产者464.6464.6 如果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的次序排列，可形成一个金字塔图形，叫作能量金字塔。 生态金字塔包括能量金字塔、数量金字塔和

18、生物量金字塔。能量金字塔第一营养级第二营养级第三营养级第四营养级3.意义：1.特点：2.原因： 能量在流动过程中总是逐级递减。通常都是上窄下宽的金字塔形。直观地反映出生态系统各营养级间能量的关系。生物量金字塔：表示各个营养级生物量（有机物的总干重）之间的关系。1.特点：2.原因：大多也是上窄下宽的金字塔形。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。生物量金字塔在什么情况下，可能是上宽下窄倒置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？的金字塔形呢？ 一般情况下，生物量金字塔是上窄下宽的金字塔形，但是有时会出现倒置的金字塔形。例

19、如，在海洋生态系统中，由于生产者（浮游植物）的个体小，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。当然，总的来看，一年中浮游植物的总的生物量还是比浮游动物的要多。数量金字塔：表示各个营养级中生物个体的数量。营养级第二营养级第一营养级个体数量鼠草鼬第三营养级昆虫树1.特点：2.原因：可以是上窄下宽的正金字塔形，也可以是上宽下窄倒置的金字塔形。如果消费者个体小而生产者个体大，则会呈现倒置的金字塔形。1.下图为某一生态系统的能量金字塔，其中下图为某一生态系统的能量金字塔，其中、分别代表分别代表不同的营养级，不同的营养级，E1、E2代表能量的形式。下

20、列叙述正确的代表能量的形式。下列叙述正确的是是A.是初级消费者是初级消费者B.为分解者为分解者C.E1为太阳能，为太阳能，E2为热能为热能D.能量可在食物链中循环能量可在食物链中循环利用利用解析据图分析，是生产者，处于第一营养级，A错误；为三级消费者，处于第四营养级，B错误；E1为太阳能，用于植物的光合作用，E2为热能，是生物呼吸作用产生的，C正确；能量是单向流动的，不能循环利用，D错误。2.(2020临沂外国语学校高二月考临沂外国语学校高二月考)甲、乙、丙、丁是某同学绘制的生态甲、乙、丙、丁是某同学绘制的生态金字塔，下列与之相关的说法，错误的是金字塔，下列与之相关的说法，错误的是A.生态金字

21、塔包括能量金字塔、生物量金字塔和数量金字塔，基本生态金字塔包括能量金字塔、生物量金字塔和数量金字塔，基本呈现呈现 图图丙所示形态丙所示形态B.由于能量流动具有逐级递减的特征，能量金字塔通常呈现丙图所示形态由于能量流动具有逐级递减的特征，能量金字塔通常呈现丙图所示形态C.不能用图甲表示生物数量金字塔不能用图甲表示生物数量金字塔D.生态金字塔中每一层代表一个营养级，分解者不包含在其中生态金字塔中每一层代表一个营养级，分解者不包含在其中解析生态金字塔包括能量金字塔、生物量金字塔和数量金字塔，大多数情况下呈现图丙所示的正金字塔形，A正确；能量沿食物链(网)流动时逐级递减，因此能量金字塔通常呈现正金字塔

22、形，B正确；某些食物链，如树虫鸟，其数量金字塔可能如图甲，C错误；生态金字塔表示不同营养级上能量、生物量或数量的关系，不包含分解者，D正确。3.如图甲为某生态系统的能量金字塔简图，如图甲为某生态系统的能量金字塔简图，P为生产者，为生产者，Q1为初级消费者，为初级消费者，Q2为次级消费者。现对图甲中各营养级所含有的能量进行分类剖析，结为次级消费者。现对图甲中各营养级所含有的能量进行分类剖析，结果如图乙所示，下列分析不正确的是果如图乙所示，下列分析不正确的是注：图乙中注：图乙中a、a1、a2表示上一年留下来的能量，表示上一年留下来的能量，e、e1、e2表示呼吸消耗表示呼吸消耗的能量。的能量。A.b

23、cde为本年度流入该生态系统的总能量为本年度流入该生态系统的总能量B.c1表示初级消费者中被次级消费者所同化的能量表示初级消费者中被次级消费者所同化的能量C.b和和d之一可代表生产者传递给分解者的能量之一可代表生产者传递给分解者的能量D.初级消费者粪便中所含的能量包含在初级消费者粪便中所含的能量包含在c中中123456789101112131415解析由图可知，bcde代表的是生产者固定的太阳能，是本年度流入该生态系统的总能量，A项正确；c代表初级消费者的同化量，c1代表次级消费者的同化量，B项正确；123456789101112131415已知e是呼吸消耗的能量，那么b和d中的一个表示被分解

24、者利用的能量，一个表示未被利用的能量，C项正确；初级消费者粪便中的能量不属于该营养级的同化量，不在c中，应该属于生产者流向分解者的部分，在b或d中，D项错误。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。间种套作多层育苗稻萍蛙例如例如: : 间种套作、多层育苗、稻间种套作、多层育苗、稻萍萍蛙等立体农业生产方式。蛙等立体农业生产方式。 例如例如: : 秸秆用作饲料喂牲畜，可获得肉、蛋、奶等；用牲畜的粪便秸秆用作饲料喂牲畜，可获得肉、蛋、奶等；用牲畜的粪便生产沼气，沼气池中的沼渣还可以作为肥料还田。生产沼气，沼气池中的沼渣还可以作为肥料还田。 实现了对能量的多级利用，

25、从而大大提高能量的利用率。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。粉碎秸秆作为饲料沼气池沼渣能量利用率能量利用率能量传递效率，能量传递效率，可以人为提高能量利用率，但不能提高可以人为提高能量利用率，但不能提高能量传递效率。能量传递效率。3.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。 例如例如: : 合理确定草场的载畜量合理确定草场的载畜量，稻田除草、除虫等。，稻田除草、除虫等。牲畜过少，就不能充分利用牧草所提供的能量；牲畜过多，就会造成草场的退化，使畜产品的产量下降。1.(2021广州月考广州月考)稻田里，农民要拔掉稗草；鱼塘

26、中，人们要不断清除稻田里，农民要拔掉稗草；鱼塘中，人们要不断清除肉食性的肉食性的“黑鱼黑鱼”，用生态学的观点看，这是为了，用生态学的观点看，这是为了A.保持生态平衡保持生态平衡B.保持生物群落的单一性保持生物群落的单一性C.调整生态系统中的能量流动方向调整生态系统中的能量流动方向D.使物质能够尽快地循环流动使物质能够尽快地循环流动解析稻田中水稻与稗草构成种间竞争关系，除去杂草(稗草)，可使能量尽可能多地流向水稻；鱼塘中清除更高营养级的肉食性“黑鱼”，可使能量尽可能多地流向养殖鱼类。2.(2021长沙月考长沙月考)如图是近年在某地试验成功并大范围推广的生态农业如图是近年在某地试验成功并大范围推广的生态农业模式，下列有关此生态系统的叙述中，错误的模式，下列有关此生态系统