【公开课】生态系统的能量流动课件高二上学期生物人教版（2019）选择性必修2

3.2生态系统的能量流动新教材•人教版•选择性必修2能量输入种群能量储存能量散失能量输入某营养级能量储存能量散失科学方法：研究能量流动的基本思路

能量流经一个种群的情况可以图示如下：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以个体为研究对象，有很大的局限性和偶然性，如果个体死亡，数据可能不准确；不同个体间差异过大。

如果将这个种群作为一个整体来研究，则左图可以概括成下图形式，从中可以看出分析能量流动的基本思路。如果以种群为研究对象，能量流动的渠道为食物链，可能因为食物网的复杂性而影响结果的准确性。

如果将一个营养级的所有种群作为一个整体，那么左图将概括为何种形式呢？

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。

生态系统能量流动的研究一般在群体水平上进行。将群体视为一个整体进行研究是系统科学常用的研究方法。请写出食物链

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一只母鸡、15kg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。流落荒岛讨论：

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。问题探讨

应该先吃鸡，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√第一营养级第二营养级第三营养级一.生态系统的能量流动论证方案2（生产者）（初级消费者）（次级消费者）食物链1：第一营养级第二营养级（生产者）（初级消费者）食物链2：有多少能量能够从玉米最终流向鲁滨逊？第一营养级（生产者）的能量来源及去路第二营养级（初级消费者）的能量来源及去路第一营养级第二营养级第三营养级一.生态系统的能量流动论证方案2（生产者）（初级消费者）（次级消费者）食物链1：①阅读课本P55第一、二段内容，讨论以下问题：

玉米的能量来自哪里？

照射在玉米上的太阳能都被吸收了吗？

玉米吸收太阳能后，以何种形式储存？有哪些去向？②构建玉米的能量流动示意图：（自身呼吸作用以热能散失、用于自身生长发育繁殖、残枝败叶、被分解者利用、鸡摄入）A.玉米(第一营养级)的能量流动情况玉米鸡人一.生态系统的能量流动论证方案2食物链1：玉米固定的太阳能呼吸作用散失用于自身生长发育繁殖鸡摄入分解者利用光合作用固定(同化)散失呼吸作用散失枯枝败叶呼吸作用散失；鸡摄入；分解者利用；未被利用一.生态系统的能量流动A.玉米(第一营养级)的能量流动情况大部分同化量=生产者固定的太阳能总量99%1%玉米固定的太阳能的去向：未利用①阅读P55图3-5，讨论以下问题：

母鸡的能量来自哪里？

这些能量都被母鸡吸收了吗？

母鸡吸收能量后，以何种形式储存？有哪些去向？②完成鸡的能量流动示意图。（粪便、鸡同化量、自身呼吸作用以热能散失、用于自身生长发育繁殖、遗体残骸、被分解者利用、人摄入量）一.生态系统的能量流动B.鸡(第二营养级)的能量流动情况呼吸作用散失用于自身生长发育繁殖鸡摄入粪便鸡同化遗体残骸人摄入分解者利用（呼吸作用散失）—=鸡粪便中能量是谁的能量？属于玉米同化量呼吸作用散失；人摄入；分解者利用；未被利用同化量摄入量粪便量一.生态系统的能量流动B.鸡(第二营养级)的能量流动情况鸡的同化量去向有：未利用；粪便量摄入量同化量经消化吸收得到的能量来源于所摄食玉米的同化量呼吸作用散失用于自身生长发育繁殖人摄入粪便人同化遗体残骸一.生态系统的能量流动C.人(第三营养级)的能量流动情况分解者利用（呼吸作用散失）属于上一营养级的同化量呼吸作用散失；分解者利用最高营养级的能量去向：呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用生产者（绿色植物）初级消费者（植食性动物）次级消费者（肉食性动物）三级消费者（肉食性动物）呼吸作用……分解者注意：每个箭头及箭头的方向大小、菱形方块的大小代表什么含义？初级消费者粪便中的能量属于以上哪个颜色箭头的部分？一.生态系统的能量流动模型构建1：构建食物链的能量流动模型1.能量流动的过程同化量同化量同化量例1.大象是植食性动物，有一种蜣螂专以象粪为食，设大象在某段时间所同化的能量为107，那么这部分能量可流入蜣螂体内的约有（）

A.0B.106C.2×106D.107-2×106

A一.生态系统的能量流动能量来源呼吸作用散失太阳能生产者能量去路每个营养级总能量固定的太阳能总量各级消费者上一个营养级生产者：各级消费者：同化总量=摄入量-粪便量流入下一营养级被分解者利用未被利用用于自身生长、发育和繁殖一.生态系统的能量流动模型构建2：构建某一营养级的能量流动模型1.能量流动的过程《作》P182、72.下图所示为某生态系统中能量流向物种甲后发生的一系列变化,下列有关叙述错误的是(

)A.A表示物种甲同化的能量B.E表示物种甲呼吸散失的能量C.D表示分解者呼吸散失的能量D.A中的能量包括物种甲粪便中的能量

D7.下图表示初级消费者能量流动的部分过程,括号中的字母表示能量,初级消费者呼吸散失的能量为b。下列相关说法正确的是(

)A.应在B处加上标有细胞呼吸的箭头B.初级消费者同化的能量为n-aC.次级消费者摄入的能量为n-a-bD.B为初级消费者所同化的总能量

B1213例如：玉米→鸡→人玉米未捕食被捕食未摄入摄入未同化（如粪便等：能量属于上一级）同化呼吸消耗构成机体（生长、发育、繁殖）分解者利用被捕食（下一营养级）未利用同化量＝摄入量－粪便量一.生态系统的能量流动模型构建3：能量流经第二营养级的过程1.能量流动的过程遵循能量守恒定律。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。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：生态系统中的能量流动方框大小、箭头粗细一.生态系统的能量流动1.能量流动的过程不能，能量流动是单向的。讨论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？思考•讨论：生态系统中的能量流动方框大小、箭头粗细一.生态系统的能量流动1.能量流动的过程由于每一营养级和分解者都需要呼吸作用以热能的形式散失掉一部分能量方案1方案2方案一能让你维持更长的时间来等待救援先后一部分吃鸡蛋一部分一.生态系统的能量流动1.能量流动的过程枯枝败叶遗体遗体遗体生物群落环境输入输出一.生态系统的能量流动2.能量流动的概念生态系统中能量的

的过程输入、传递、转化和散失散失：通过各营养级及分解者的呼吸作用以热能形式散失输入:生产者通过光合作用固定的太阳能总量传递：以有机物中化学能的形式沿着食物链（网）传递

：光能

有机物中化学能

热能转化（其次还有化能合成作用）例1.(2021·衡水高三开学考试)在分析生态系统的能量流动时经常涉及“总能量”、“摄入量”、“输入量(输入到某一营养级的能量)”、“同化量”、“粪便量”、“能量传递效率”等说法,则下列说法中正确的是(

)A.太阳辐射到某一生态系统中的能量即为输入生态系统的总能量B.生产者积累的有机物中的能量为输入生态系统的总能量C.某一营养级生物的摄入量减去粪便量,为该营养级生物同化量D.相邻两营养级生物中高营养级与低营养级生物的摄入量之比表示能量传递效率C一.生态系统的能量流动形式：途径方式：转化：特殊途径：能量传递渠道：能量形式：来源去路能量的来源和去向源头：输入途径方式：输入的总能量：能量的转化：生态系统的能量流动能量输入能量散失生产者：消费者：分解者：小结：能量流动的过程源头：输入途径方式：输入的总能量：能量的转化：生态系统的能量流动能量输入能量散失太阳能光合作用生产者所固定的太阳能太阳能有机物中的化学能食物链和食物网有机物中的化学能形式：途径方式：转化：特殊途径：呼吸作用有机物中的化学能热能能量传递渠道：能量形式：来源去路能量的来源和去向生产者：消费者：分解者：呼吸作用中热能散失流入下一营养级被分解者利用太阳能从上一营养级摄入后同化各营养级热能化石燃料的燃烧热能未被利用（看情况）小结：能量流动的过程用于自身生长、发育和繁殖《金》P59例1自然和人工生态系统的填空标准：①.流经自然生态系统的总能量是：②.流经人工生态系统的总能量是：③.自然生态系统的能量来源是：④.人工生态系统的能量来源是：

生产者固定的太阳能生产者固定的太阳能和人工输入的有机物中的化学能太阳能太阳能和人工输入的有机物中的化学能一.生态系统的能量流动2.能量流动的概念RaymondLindeman对能量流动做了定量分析《生态学的营养动态概说》

林德曼（1915-1942）赛达伯格湖优点：小、简单、稳定一.生态系统的能量流动3.能量流动的特点思考•讨论：分析赛达伯格湖的能量流动深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。A.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。B.通过以上分析，请总结出能量流动的特点并分析原因。一.生态系统的能量流动思考•讨论：分析赛达伯格湖的能量流动3.能量流动的特点未利用：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。（定时定量分析）营养级该营养级同化量下一营养级同化量能量传递效率（不保留小数）生产者

植食性动物

肉食性动物

（2)上一营养级的能量为何不能百分之百地传递至下一营养级？部分能量被自身呼吸作用消耗，部分能量被分解者利用，部分能量未被利用（有限时间内）。464.662.862.812.612.620%14%20%14%3.能量流动的特点相邻营养级间的能量传递效率=某一营养级的同化量上一营养级的同化量×100%逐级递减能量在相邻两个营养级间的传递效率为10%～20%赛达伯格湖能量流动图解(1)从方向上看：单向流动一.生态系统的能量流动3.能量流动的特点在生态系统中，能量流动只能沿着_____由___营养级流向____营养级，不可_____，也不能_________；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各营养级呼吸作用散失的热能无法再利用。食物链低高逆转循环流动原因：赛达伯格湖能量流动图解(2)从数值上看：逐级递减一.生态系统的能量流动3.能量流动的特点①各营养级的生物都会因自身呼吸作用散失掉一部分能量。②各营养级能量都要有一部分流入分解者。③各营养级生物都不能全部被下一营养级捕食,各个营养级能量都有一部分未利用。原因：（能量传递效率为10%～20%）例2.(2021·北京高考模拟)下图为甲、乙两生态系统中的食物网。请回答问题:(1)食物网由

交织而成,它反映了

中

关系。(2)在食物网甲中,A鱼体内的能量直接来自

。

多条食物链群落捕食藻类、食肉昆虫一.生态系统的能量流动例2.(2021·北京高考模拟)下图为甲、乙两生态系统中的食物网。请回答问题:(3)甲、乙两食物网的营养级最多均有

级,导致这一现象出现的原因是

。

四能量在各个营养级之间的传递效率只有大约10%~20%(生产者固定的能量在沿食物链流动过程中大部分都损失了,传递到下一营养级的能量较少)附1：营养级数量：一般不超过5个营养级？一.生态系统的能量流动附2：生态系统中食物链的营养级数量一般不会太多，原因是？小结：生态系统能量流动的特点能量传递效率：一般10-20%营养级数量：一般不超过5个营养级1.生态系统中的能量是单向流动的。2.能量在流动过程中逐级递减。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。《金》P60例2（2）在绿色植物→鼠→猫头鹰这条食物链中，猫头鹰增重1Kg，至少需要消耗绿色植物____Kg；最多需要消耗绿色植物____Kg。1（1）、在绿色植物→鼠→猫头鹰这条食物链中，绿色植物1Kg，猫头鹰至多增重____Kg；猫头鹰最少增重____Kg。250.010.04100有关能量的计算：技法必备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%，则：正推：知低营养级求高营养级获能量最多选最短食物链，按×20%计算获能量最少选最长食物链，按×10%计算逆推：知高营养级求低营养级需能量最多选最长食物链，按÷10%计算需能量最少选最短食物链，按÷20%计算二.能量流动中的最值计算二、能量传递效率的计算1.在食物网中能量的最值计算知低营养级求高营养级获得能量最多选

食物链效率按

计算(相乘)获得能量最少选

食物链效率按

计算(相乘)最短×20%最长×10%最多为：

.最少为：

.a×(10%)3例1：在A→B→C→D，已知A的能量为a，则D获得的能量最多为？最少为？Ea×(20%)2知高营养级求低营养级需最多能量选

食物链效率按

计算(除以)需至少能量选

食物链效率按

计算(除以)最短÷20%最长÷10%最多为：

.至少为：

.b÷(10%)3b÷(20%)2例2：在A→B→C→D，已知D的能量为b，则消耗A能量最多多少？至少为？E2、最少消耗

(获得最多)选

的食物链选

的传递率（20%）3、最大消耗

(获得最少)选

的食物链选

的传递效率（10%）1、由前求后（知低求高）：

；

由后求前（由高求低）：

。4、“定值”：按

计算最短最大“×”“÷”最长最小定值二、有关能量的计算：5.下图所示食物网中,E是生产者,共含有7.1×109kJ的能量,B的总能量为2.3×108kJ,从理论上计算A最多获得的能量是(

)A.2.84×108kJ

B.2.38×108kJC.1.41×109kJ

D.3.05×108kJ《作业》P185、10B最少？例如：下图是一个食物网，假如鹰的食物有2/5来自兔，2/5来自鼠，1/5来自蛇，那么鹰若要增加20g体重，至少需要消耗植物

。900g（1）计算各食物链分别消耗植物量，至少，用最大效率20%计算①兔：②鼠：③蛇：

（2）汇总消耗：

方法：分清各条食物链，分别计算再合并20×2/5÷20%÷20%=200g20×2/5÷20%÷20%=200g20×1/5÷20%÷20%÷20%=500g

①+②+③=900g

10.下图所示的食物网中,戊的食物有1/2来自乙,1/4来自丙,1/4来自丁,且能量从生产者到消费者的传递效率为10%,从消费者到消费者的传递效率为20%。若戊体重增加20g,需要消耗植物 (

)A.1125g

B.1600g

C.2000g

D.6500gC方法：分清各条食物链，分别计算再合并《作业》P1810深度思考题1：例4.若图甲中营养级Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ各有一种生物甲、乙、丙，它们构成的食物关系如图。其中，甲能量中比例为ａ的部分直接提供给丙，要使丙能量增加AkJ，至少需要消耗甲的能量为___________kJ。(用含所给字母的表达式表示)25A/(1＋4ａ)则①bａx20%=A1

②

b(1-ａ)x20%x20%=A2③合并：A1+A2=A解方程得b=25A/(1＋4ａ)[解析]

由于甲分配的能量确定，故设甲能量为b.能量金字塔生物量金字塔数量金字塔形状每层含义特点象征意义特殊形状单位时间内，食物链中每一营养级生物所同化的能量的多少自然生态系统一定为正金字塔能量在流动过程中总是逐级递减某些人工生态系统可呈现倒金字塔形单位时间内，每一营养级生物的有机物的总干重一般为正金字塔,有时会出现倒金字塔形一般生物量(现存生物有机物的总干重)随食物链中营养级的升高而减少海洋生态系统中，浮游植物个体小，寿命短，又会不断被捕食，因而某一时间调查到的生物量可能低于浮游动物每一营养级生物个体的数目一般为正金字塔一般生物个体数目在食物链中随营养级升高而减少如果消费者个体小而生产者个体大，就会呈现倒金字塔形，如昆虫和树；4、生态金字塔1.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；间作套种多层育苗稻—萍—蛙例如，间作套种、多层育苗、稻——萍——蛙等立体农业。5、研究能量流动的实践意义实现能量多级利用，从而大大提高能量的利用率饲料稻谷人类秸杆粪一级利用牛太阳能二级利用焚烧水稻食用菌二级利用菌渣猪、羊三级利用沼气池粪三级利用2.研究生态系统的能量流动，可以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；*能量的利用率≠能量的传递效率3.研究生态系统的能量流动，还可以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。《金》P61例3、4合理确定草场载畜量农田除草、除虫练习与应用二、拓展应用1.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。练习与应用二、拓展应用1.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。练习与应用二、拓展应用1.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。(2)哪个生态系统的能量能够更多地被人类所利用？为什么？【答案】图b所示生态系统中流向分解者的能量，还有一部分可以以生活能源或食物中化学能的形式被人类再度利用，因此，该生态系统实现了能量的多级、充分利用，提高了能量的利用率。练习与应用二、拓展应用2.将一块方糖放入水中，方糖很快就会溶解，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？生活在水中的硅藻，它们能利用溶解在水中的硅化物制造口己绚丽精致的外壳，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？通过以上事例，你对能量在生态系统中的作用是否有了进一步的认识？【答案】不能。在一个封闭的系统中,物质总是由有序朝着无序(熵增加)的方向发展。硅藻能利用获取的营养通过细胞呼吸释放能量,依靠能量完成物质由无序向有序的转化,维持其生命活动。能量的输人对于生态系统有序性的维持来说是不可缺少的。例1.不是以个体或种群为单位，而是以

为单位。营养级如图为某生态系统中的食物网简图，若E种群中的总能量为5.8×109kJ，B种群的总能量为1.6×108kJ，从理论上分析，A种群获得的总能量最多是（）A2.0×108kJB．2.32×108kJC．4.2×108kJD．2.26×108kJA二.能量流动中的最值计算AEBCD例1.不是以个体或种群为单位，而是以

为单位。营养级附1：调查结果显示,E种群同化的总能量为mkJ/(m2·a),B种群同化的总能量为nkJ/(m2·a),从理论上分析,A种群同化的能量最多有

kJ/(m2·a)来自E种群,这是因为能量流动具有

的特点。

附2：调研小组发现,A种群密度在调查的第3年显著上升,出现这种结果的决定性因素是A种群的

。1/25m-1/5n逐级递减出生率大于死亡率二.能量流动中的最值计算例2.食物网中，某一营养级同时从上一营养级的多种生物中按比例获得能量，则按照单独的食物链进行计算后再合并。在如图食物网中，假如猫头鹰的食物有2/5来自兔，2/5来自鼠，1/5来自蛇，那么，猫头鹰若要增加20g体重，最少需要消耗的植物为(

)A．80gB．900gC．800gD．600gB二.能量流动中的最值计算附1：若a表示海鸟食物中甲壳类食物所占的比例，若要使海鸟的体重增加x，至少需要生产者的量为y，那么x与y的关系式可表示为：____________。y＝625x－600ax附2：若营养级Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ各有一种生物甲、乙、丙，它们构成的食物关系如图。其中，甲能量中比例为x的部分直接提供给丙，要使丙能量增加AkJ，至少需要消耗甲的能量________________kJ(用含所给字母的表达式表示)。25A/(1＋4x)甲•x•1/5+甲•(1-x)•1/5•1/5=A整理：(5x+1-x)•甲/25=A二.能量流动中的最值计算甲乙丙附3：某生态系统中存在如图所示的食物网，如将丙的食物比例由甲：乙=1：1调整为2：1，能量传递效率按10%计算，该生态系统能承载丙的数量是原来的（）A、1.875倍B、1.375倍C、1.273倍D、0.575倍应该从丙出发，甲：乙为1：1时，丙的能量为x，需要的甲为（1/2）x÷10%+（1/2）x÷10%÷10%=55x．设当食物由甲：乙为2：1时，丙的能量为y，需要的甲为（2/3）y÷10%+（1/3）y÷10%÷10%=40y．由于两种情况下，生产者的数量是一定的，所以55x=40y，则y=1.375x．B甲乙丙二.能量流动中的最值计算附3：某生态系统中存在如图所示的食物网，如将丙的食物比例由甲：乙=1：1调整为2：1，能量传递效率按10%计算，该生态系统能承载丙的数量是原来的（）A、1.875倍B、1.375倍C、1.273倍D、0.575倍附：丙的数量发生变化的理由是？

B根据能量流动的逐级递减的特点,食物链越长,消耗的能量越多,甲的能量流向长的食物链的比例减少,则丙获取能量增多,丙的数量增多甲乙丙二.能量流动中的最值计算例3.有一食物网如图所示。如果能量传递效率为10%，各条食物链传递到庚的能量相等，则庚同化1kJ的能量，丙最少需同化的能量为(

)A．550kJB．500kJC．400kJD．100kJA二.能量流动中的最值计算甲乙丙丁己戊庚例4.如图表示某生态系统食物网的图解，若一种生物摄食两种前一营养级的生物，且它们被摄食的生物量相等，则猫头鹰体重增加1kg，至少需要消耗A(

)A．100kgB．312.5kgC．25kgD．15kgA二.能量流动中的最值计算3.利用“拼图法”解决能量的流动输入第一营养级的能量(W1)，被分为两部分：一部分在生产者的呼吸作用中以热能的形式散失了(A1)，一部分则用于生产者的生长、发育和繁殖(B1＋C1＋D1)。而后一部分能量中，包括现存的植物体中的能量(B1)、流向分解者的能量(C1)、流向下一营养级的能量(D1)。如下图所示：二.能量流动中的最值计算流经整个生态系统的总能量