3.2 生态系统的能量流动-【情境教学】高二生物高效课堂课件（人教版2019选择性必修2）

问题情境讨论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。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？流落荒岛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。选择人数：_________选择人数：________

1.先吃鸡，再吃玉米。第一节生态系统的能量流动1.能量在生态系统中是怎样流动的？2.怎样理解生态金字塔？3.研究能量流动有什么实践意义？生态系统的能量流动一切生命活动都伴随着能量变化。没有能量的输入，也就没有生命和生命系统。生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程，称为生态系统的能量流动。含义从生态系统的角度分析能量流动的研究思路能量流经一个种群的情况可以图示如下：能量输入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个体1个体2个体3……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：能量输入种群能量储存能量散失如果将一个营养级中的所有种群种群作为一个整体，那么左图将概括为何种形式呢？能量流动的过程1.能量流经玉米（第一营养级）过程：1%固定(同化)99%散失生产者固定的太阳能呼吸作用散失（热能）用于生长发育和繁殖分解者残枝败叶未利用初级消费者（植食性动物）（1）输入生态系统的总能量：生产者固定的太阳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？在人工生态系统中，总能量还有人工补充的能量（例如饲料、饵料等）亚硝酸细菌、硝酸细菌的化能合成能量流动的过程2.能量流经鸡（第二营养级）过程：鸡吃玉米后能将摄入的玉米全部同化吗？初级消费者摄入遗体残骸呼吸作用热量散失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粪便摄入量=同化量+粪便量粪便属于上一营养级的同化量能量流动的过程3.能量流经人（最高营养级）过程：最高营养级同化的能量去向有哪些？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最高营养级的能量去向：①呼吸作用散失；分解者利用分解者利用（呼吸作用散失）通过以上学习，你能总结出各营养级同化的能量去向有哪些有何共同点呢？能量流动的过程呼吸作用散失生长发育繁殖分解者（残枝败叶）下一营养级摄入生产者固定的太阳能未被利用（草根）散失粪便下一级同化量呼吸作用散失分解者（遗体残骸）下一营养级摄入

未被利用（活体石油煤炭）同化量=摄入量-粪便量同化量=呼吸散失+生长发育繁殖同化量=呼吸散失+下一级

+分解者

+未利用生产者同化量能量流动的过程生产者（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）呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用分解者呼吸作用生产者固定的太阳能为流经生态系统的总能量输入传递以有机物的形式沿食物链和食物网向下一营养级传递热能散失在生态系统中，能量流动大致可以概括为如图：(1)输入该生态系统的总能量是什么？(2)生态系统中能量传递的形式和渠道分别是什么？能量流动的过程(3)生态系统中能量散失的途径和形式分别是什么？太阳能热能形式(4)初级消费者粪便中的能量属于以上哪个箭头的部分？①②③④⑤(5)哪些或哪个箭头代表初级消费者的同化量？①或②＋③＋⑤(6)哪些箭头代表初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量？④①－③或②＋⑤能量流动的过程源头：

流经生态系统总能量：途径：形式：太阳能→有机物中的________→热能形式：最终以

形式散失过程：输入传递转化散失生态系统中能量的

、

、

和

的过程。输入传递散失太阳能食物链和食物网有机物中的化学能生产者固定的太阳能总量化学能热能呼吸作用能量流动概念：转化能量流动的过程1.大象是植食性动物，有一种蜣螂专门以象粪为食，设大象在某段时间所同化的能量为107kJ，则这部分能量中流入蜣螂体内的约为A.0kJ B.106kJC.2×106kJ D.106～2×106kJ√2.如图表示能量流经该生态系统某一营养级的变化示意图，其中a～g表示能量值。若图中A表示某食物网中第二营养级所摄入的全部能量。下列说法不正确的是A.图中B表示同化的能量B.图中C表示流入下一营养级的能量C.图中D表示通过呼吸作用散失的能量D.图中a值与c＋d＋e的值相同√C:用于自身生长、发育繁殖呼吸作用同化量分解者摄入量=同化量+粪便量

a=c+b,b=d+e

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：

。

能量流动概念生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程过程输入生产者固定太阳能生产者固定的太阳能总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ATP中活跃的化学能散失①大部分热能形式散失，②需要分解者的分解作用和每一级生物的呼吸作用生产者→初级消费者→次级消费者……太阳能二、能量流动的过程能量流动的过程讨论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？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？能量流动的特点RaymondLindeman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、稳定能量流动的特点2.横向比较，是否遵循能量守恒定律？纵向比较，随着营养级的升高，同化量有什么变化？1.将图中的数据用表格的形式进行整理。输入能量（同化量）流入下一营养级呼吸散失分解者利用未利用出入比生产者

植食性动物

肉食性动物

464.662.8

12.613.5%20%62.896.312.529312.618.82.129.37.5微量5.0/能量传递效率逐级递减

=

++

+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%

=

++

+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）能量流动的特点4.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的之外，还有：①一部分通过该营养级的呼吸作用散失；②一部分作为排遗物、遗体或残枝败叶被分解者利用；③一部分未被利用5.生物之间经过长期的进化形成的吃与被吃的捕食关系不可逆转，因此能量流动还具有什么特点？生态系统中能量流动是单向的。能量流动的特点单向流动②通过呼吸作用散失的热能不能再次被利用①食物链中的捕食关系不能逆转能量流动特点逐级递减原因总有一部分能量经自身呼吸消耗、被分解者分解、未被下一个营养级利用。（能量传递效率为10%～20营养级一般不超过5个%）原因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。思考：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？生产者固定的太阳能＋人工投入的有机物中的化学能。能量流动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：1.在食物链中能量流动的计算2.在食物网中正推：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%计算能量流动的计算例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．2.26×108kJAAEBCD能量流动的计算(3)在能量分配比例已知时，按比例分别计算，最后相加。例：在右图的食物网中，如果C从B、F中获得的能量比为3∶1，C增重1kg，则最少需要消耗A多少kg？消耗A最少，按最高传递效率20%计算（前级是后级5倍）：沿食物链A→B→C逆推：3/4kgX5X5＝75/4kg沿食物链A→D→E→F→C逆推：1/4kgX5X5X5X5＝625/4kg75/4kg+625/4kg=175kg能量流动的计算例.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20g，至少需要消耗植物的重量为(

)A．600g

B．900gC．1600gD．5600g能量流动的计算例：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甲乙丙能量流动的计算3.某同学绘制了如图所示的能量流动图解(其中W1为生产者固定的太阳能，方框大小表示所含能量的多少)。下列叙述不正确的是A.生产者固定的总能量可表示为(A1＋B1＋C1＋A2＋B2＋C2＋D2)B.由第一营养级到第二营养级的能量传递效率为D2/D1×100%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√W1=A1＋B1＋C1＋D1D1=A2＋B2＋C2＋D2D1/W1×100%生态金字塔将赛达伯格湖的能量流动数据，用相应面积或体积的图形表示，并按营养级由低到高排列。生产者464.6植食性动物62.8肉食性动物12.6生态金字塔能量金字塔意义：直观地反映出生态系统各营养级间能量的关系。形状：通常都是上窄下宽的金字塔形。原因：能量在流动过程中总是逐级递减。第二营养级第四营养级第三营养级第一营养级生态金字塔生物量金字塔意义：直观地反映生态系统各营养级所容纳的有机物的总干重的关系。形状：大多是上窄下宽的金字塔形。原因：一般来说植物总干重>植食性动物总干重，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第四营养级80937111.5干重g/m2营