3.2.1 生态系统的能量流动（第一课时）课件 2024-2025学年高二上学期生物人教版选择性必修2VIP

第三章

生态系统及其稳定性第2节

生态系统的能量流动（第1课时）问题探讨

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。关键看为人提供的能量有多少？这些生物能量最初来自哪里？玉米中能量的去路有哪些？讨论：哪种生存策略能让你维持更长的时间来等待救援?方案1方案2问题探讨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。能量的输入能量的散失生态系统传递转化1.生态系统能量流动的概念：生态系统中能量的_______、_______、_______和_______的过程。输入传递转化散失如何研究生态系统的能量流动呢？能量输入个体1储存在体内的能量呼吸作用散失的能量个体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能量输入种群能量储存能量散失

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。

以种群为研究对象，能量的流动渠道为食物链（或食物网），在分析时可能因食物网的复杂性而影响结果的准确性。问题探讨2.科学方法：研究能量流动的基本思路：能量输入个体1储存在体内的能量呼吸作用散失的能量个体2储存在体内的能量呼吸作用散失的能量个体3……能量储存种群能量散失能量输入某营养级将一个营养级的所有种群作为一个整体

研究生态系统中能量流动一般在群体水平上这种方式有什么优点？能比较精确地测量每一个营养级能量的输入值和输出值，提高结果的准确性。问题探讨2.科学方法：研究能量流动的基本思路：一、能量流动的过程第一营养级第二营养级第三营养级（生产者）（初级消费者）（次级消费者）有多少能量能够从玉米最终流向鲁滨逊？思考第一营养级(生产者)的能量来源及去路第二营养级(初级消费者)的能量来源及去路最高营养级(最高级级消费者)的能量来源及去路一、能量流动的过程1.第一营养级的能量流动情况①生产者的能量来自哪里?②这些能量都被生产者吸收了吗?照射在地面上的太阳能是如何被生产者吸收?③生产者吸收了太阳能后,这些能量有哪些去向?④该过程中能量发生了怎样的转化？活动1：阅读P55第一二段，思考问题，尝试建构第一营养级能量流动模型生产者光合作用固定(同化)呼吸作用以热能形式散失1%同化（固定）流入下一营养级残枝败叶被分解者分解用于自身生长、发育和繁殖输入生态系统的总能量：生产者固定的太阳能在人工生态系统中，总能量还有人工补充的能量（例如饲料、饵料等）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。玉米的能量来自哪里？光能全部被玉米吸收了吗？玉米固定的能量有哪些去向？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？能量转化：

。光能→化学能一、能量流动的过程1.第一营养级的能量流动情况呼吸作用以热能形式散失生产者所固定的太阳能太阳能用于生长、发育、繁殖流入下一营养级残枝败叶等被分解者利用未被利用(同化量)(净同化量)(呼吸消耗量)生产者固定的全部太阳能(同化量)②生产者固定的全部太阳能=呼吸作用+用于生长、发育和繁殖③用于生长、发育和繁殖=流入下一营养级+分解者利用①流入第一营养级（生态系统）能量=一、能量流动的过程1.第一营养级的能量流动情况一、能量流动的过程2.第二营养级的能量流动情况①第二营养级的能量来自哪里？能全部利用吗？为什么？②流入第二营养级的能量有哪些去路？活动2：阅读P55第二段内容，思考问题，以第二营养级为例建构消费者的能量流动模型……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（固定）同化量=摄入量粪便量－粪便粪便量属于谁的能量？属上一营养级（玉米）的同化量。同化为自身能量摄入量是指生物体实际吃进肚子里食物所蕴含的总能量该部分能量最终流向分解者一、能量流动的过程2.第二营养级的能量流动情况流入下一营养级呼吸作用以热能形式散失遗体残骸被分解者分解用于自身生长、发育和繁殖同化为自身能量鸡同化了玉米的能量后，这些能量有哪些去向？一、能量流动的过程2.第二营养级的能量流动情况呼吸作用散失（热能）粪便呼吸作用散失（热能）分解者利用遗体残骸初级消费者摄入用于生长、发育和繁殖摄入量=同化量+粪便量流入下一营养级初级消费者同化同化量

=呼吸作用散失＋自身生长发育繁殖同化量

=呼吸作用散失＋流入下一营养级＋分解者利用一、能量流动的过程2.第二营养级的能量流动情况人同化了鸡的能量后，这些能量有哪些去向？呼吸作用以热能形式散失遗体残骸被分解者分解用于自身生长、发育和繁殖同化为自身能量最高营养级没有流入下一营养级的能量去向所以，你同化的能量最终去向有哪些？呼吸作用散失；分解者利用一、能量流动的过程3.最高营养级的能量流动情况呼吸作用散失（热能）粪便呼吸作用散失（热能）分解者利用遗体残骸最高营养级摄入用于生长、发育和繁殖摄入量=同化量+粪便量最高营养级同化同化量

=呼吸作用散失＋自身生长发育繁殖同化量

=呼吸作用散失＋分解者利用一、能量流动的过程3.最高营养级的能量流动情况一、能量流动的过程思考: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？某营养级同化量呼吸作用中以热能形式散失用于自身生长、发育、繁殖被分解者分解利用流入下一个营养级未被利用的能量若问：某营养级的能量某段时间内的去向某营养级同化量呼吸作用中以热能形式散失用于自身生长、发育、繁殖被分解者分解利用流入下一个营养级若问：某营养级的能量最终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③流动过程中能量的转化是太阳能→

→

。有机物中的化学能热能散失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输入生产者固定的太阳能总量为流经这个生态系统的总能量散失一、能量流动的过程4.生态系统的能量流动过程：一、能量流动的过程①②③④⑤1.初级消费者粪便中的能量属于以上哪个箭头的部分？2.哪些或哪个箭头代表初级消费者的同化量？①或②＋③＋⑤3.哪些箭头代表初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量？①－③或②＋⑤④思考小结源头：

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

形式散失输入传递转化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：生态系统中能量的

、

、

和

的过程。输入传递转化散失1.下列有关生态系统能量流动的叙述，正确的是()A．生态系统的能量流动是指能量的输入和散失的过程B．流经生态系统的总能量是照射在生产者上的太阳能C．流经第二营养级的总能量是指初级消费者同化的能量D．各营养级同化的能量都会沿着食物链和食物网流向下一个营养级C习题巩固2.如图为生态系统中能量流动的部分过程。下列相关叙述不正确的是(

)A．①中的能量来自生产者的同化作用B．应在a处加上细胞呼吸散失的热能箭头C．b为初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量D．分解者利用的能量一定比a小D习题巩固3.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，则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B习题巩固生产者固定的太阳能呼吸作用以热能形式散失用于生长、发育和繁殖被下一营养级所摄食分解者利用初级消费者粪便量初级消费者同化量呼吸作用以热能形式散失用于生长、发育和繁殖被下一营养级所摄食分解者利用次级消费者粪便量次级消费者同化量呼吸作用以热能形式散失用于生长、发育和繁殖…….小结讨论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？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。如何证明呢？不能。能量流动是单向的。生态系统中的能量流动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。RaymondLindeman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、稳定二、能量流动的特点植食性动物

62.862.8太阳能未固定生产者464.6分解者12.5呼吸作用96.3未利用2932.118.829.312.6肉食性动物

12.6微量7.55.0327.3122.614.6讨论1:用表格的形式，将图中的数据进行整理？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。分析赛达伯格湖的能量流动二、能量流动的特点二、能量流动的特点3.请计算第一到第二营养级的能量传递效率？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%

=

++

+分析赛达伯格湖的能量流动二、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。思考通过以上分析，你能总结出什么规律？二、能量流动的特点1.能量流动的特点：①单向流动b.通过呼吸作用散失的热能不能再次被利用a.食物链中的捕食关系不能逆转能量流动特点②逐级递减a.能量传递效率：一般10-20%b.营养级数量：一般不超过5个营养级思考：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。二、能量流动的特点

不矛盾。能量在流动过程中逐级递减，指的是流入各个营养级的能量。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(生物体的有机物)中的能量+被各个营养级的生物利用、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。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？

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期内没有能量（太阳能或化学能）输入，这个生态系统就会崩溃。课本P56

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：哪种生存策略能让你维持更长的时间来等待救援?方案1方案2选择方案1，方案1食物链较短，最后人获得的能量较多。1.能量传递效率的“至少”和“至多”计算Ⅱ.获得能量最少：选最

食物链；能量传递效率按

计算Ⅰ.获得能量最多：选最

食物链；能量传递效率按

计算短长如果草有10000kg，鹰最多增加

kg，最少增加

kg。4001①

已知低营养级同化量，求高营养级同化量：草鹰兔蛇青蛙食草昆虫×10%×20%能量传递效率=某一营养级同化量上一营养级同化量×100%二、能量流动的特点2.能量流动相关计算：1.能量传递效率的“至少”和“至多”计算②

已知高营养级同化量，求低营养级同化量Ⅱ.需最多能量：选最

食物链；能量传递效率按

计算Ⅰ.需最少能量：选最

食物链；能量传递效率按

计算若鹰的体重增加1kg，最少需消耗草____kg，最多消耗草_________kg。2510000短长÷10%÷20%草鹰兔蛇青蛙食草昆虫二、能量流动的特点2.能量流动相关计算：选______的食物链选______传递效率_____选______传递效率_____获得最多获得最少选______的食物链

最短最长20%10%生产者消耗最少消耗最多消费者

最大最小1.能量传递效率的“至少”和“至多”计算二、能量流动的特点2.能量流动相关计算：2.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：沿食物链A→B→C逆推：3/4kg➗20%➗20%＝75/4kg沿食物链A→D→E→F→C逆推：1/4kg➗20%➗20%➗20%➗20%＝625/4kg75/4kg+625/4kg=175kg二、能量流动的特点2.能量流动相关计算：专题36根据各类信息书写食物链（网）的方法(1)根据能量或者有机物的含量“由多到少”书写食物链营养级ABCD能量（有机物）15.9870.71.9141.5根据能量多少和传递效率10%～20%,食物