生态系统的能量流动课件2023-2024学年高二上学期生物人教版选择性必修2

选择性必修二第3章

生态系统及其稳定性第2节生态系统的能量流动

本节聚焦：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？？课前导入汕头市溪南镇原本就种植有一片稻田，现在想其改造成为稻鱼共生系统，需要解决以下几个问题：1、稻鱼共生模式里的食物链和食物网是怎样的？能量是如何流动的呢？2、一片稻田中放养鱼的数量是越多越好吗？3、怎样才能在稻田生态系统中获得更大的收益呢？课前导入稻鱼共生系统资料1：稻鱼共生系统于2005年被列为“全球重要农业文化遺产。在此系统中，水稻通过光合作用将光能同化并储存在有机物中，水稻积累有机物用于生长发育和繁殖等生命活动；稻飞虱等害虫以水稻叶片为食，鱼类如鲤鱼通过冲撞稻积，导致稻飞虱等害虫落入水中并食之。水稻能抵挡烈日照射，降低表层水温；水稻还能利用氮素，降低水中铵盐浓度，为鱼类生长创造良好环境。此外，鲤鱼还能以水生杂草、浮游动植物等为食。浮游动物以浮游植物为食。【课前任务】根据阅读资料获取的信息，绘制稻鱼共生农田生态系统中的食物网。稻鱼共生系统【课前任务】根据阅读资料获取的信息，绘制稻鱼共生农田生态系统中的食物网。合作探究一【任务1】根据阅读获得的信息，独立思考或小组合作，尝试完成下列问题：1.水稻的能量从哪里来？照射在水稻上的太阳能是通过什么过程被其吸收利用的？2.水稻积累的有机物量与光合作用制造的有机物量有何不同？水稻同化量与用于生长发育和繁殖等生命活动的能量有何关系？3.水稻储存在有机物中用于生长发育和繁殖等生命活动的能量有哪些去路？4.有限时间内（如1年内），水稻的能量全都被利用了吗？5.稻飞虱通过捕食水稻所摄入的有机物能被它全部消化吸收（同化）吗？稻飞虱的摄入量与其何关系？资料1：稻鱼共生系统于2005年被列为“全球重要农业文化遺产。在此系统中，水稻通过光合作用将光能同化并储存在有机物中，水稻积累有机物用于生长发育和繁殖等生命活动；稻飞虱等害虫以水稻叶片为食，鱼类如鲤鱼通过冲撞稻积，导致稻飞虱等害虫落入水中并食之。水稻能抵挡烈日照射，降低表层水温；水稻还能利用氮素，降低水中铵盐浓度，为鱼类生长创造良好环境。此外，鲤鱼还能以水生杂草、浮游动植物等为食。浮游动物以浮游植物为食。【问题1】水稻的能量从哪里来？照射在水稻上的太阳能是通过什么过程被其吸收利用的？太阳能通过光合作用把太阳能转化为化学能，固定在所制造的有机物中99%散失1%固定【问题2】水稻积累的有机物量与光合作用制造的有机物量有何不同？水稻同化量与用于生长发育和繁殖等生命活动的能量有何关系？同化的能量=呼吸作用消耗的能量+用于生长、发育和繁殖的能量水稻积累的有机物=光合作用制造的有机物-呼吸作用消耗的有机物【问题3】水稻储存在有机物中用于生长发育和繁殖等生命活动的能量有哪些去路？【问题4】有限时间内（如1年内），水稻的能量全都被利用了吗？有一部分能量未被利用（“未利用”指由于调查时间有限，能利用而暂时未被利用的能量）【问题5】稻飞虱通过捕食水稻所摄入的有机物能被它全部消化吸收（同化）吗？稻飞虱的摄入量与其同化量何关系？【任务2】构建食物链（水稻→稻飞虱→鲤鱼）中能量从水稻流入害虫的模型。水稻同化量呼吸作用散失用于生长发育繁殖的能量分解者分解稻飞虱同化量稻飞虱摄入量稻飞虱粪便量未利用残枝败叶一、能量流动的过程水稻同化量呼吸作用散失用于生长发育繁殖的能量稻飞虱摄入量未利用残枝败叶稻飞虱同化量稻飞虱粪便量【思考】粪便中的能量属于哪一个营养级？分解者分解【思考】水稻能量的最终去向是哪些？一、能量流动的过程一、能量流动的过程水稻同化量呼吸作用散失未利用稻飞虱同化量分解者分解【思考】如果长期来看，那能量是几个去向？一、能量流动的过程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1.某营养级的能量最终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未被利用的能量2.某营养级的能量某段时间内的能量去向总结【思考】最高营养级的能量也是这几个去向吗？（最高营养级无）（最高营养级无）【任务3】构建该稻田生态系统中能量在不同营养级之间的流动的模型图生产者初级消费者初级消费者呼吸作用呼吸作用呼吸作用分解作用分解作用分解作用能量流动的概念：生态系统中能量的_______、________、______和_______过程。输入传递转化散失以

形式散失①源头：________。②起点：从_______________________开始③总值：_______________________________。①途径：

。②形式：

。生产者固定的太阳能生产者固定的全部太阳能食物链和食物网有机物中的化学能热能光能有机物中的化学能光合作用热能呼吸作用分解作用输入太阳能传递转化散失若为人工生态系统，流经生态系统的总能量除生产者固定的太阳能总量，还有人工补充的能量。概念小结一片稻田中放养鱼的数量是越多越好吗？合作探究二【任务4】1.用表格的形式，将图中的数据进行整理，并计算出“流出”一个营养级的能量值，占“流入”该营养级能量的比值分别是多少？为什么不能百分之百地流到下一个营养级？2.从方向上看，能量流动是否会逆转，能不能循环流动？为什么？3.生态系统中的能量流动和转化是否遵循能量守恒定律？图中数字为能量值，单位是J(cm2·a)(焦每平方厘米年）。“未固定”是指未被固定的太阳能，“未利用”是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。合作探究二【问题1】用表格的形式，将图中的数据进行整理，并计算出流入一个营养级的能量值，占上一个营养级同化的总能量的比值分别是多少？为什么不能百分之百地流到下一个营养级？营养级流入能量流出能量出入比（能量传递效率）生产者植食性动物肉食性动物————464.662.813.5%62.812.620.1%12.6能量传递效率=下一营养级同化量上一营养级同化量×100%（先回答什么是流入？流出？）输入下一营养级合作探究二【问题1】用表格的形式，将图中的数据进行整理，并计算出流入一个营养级的能量值，占上一个营养级同化的总能量的比值分别是多少？为什么不能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【问题2】从方向上看，能量流动是否会逆转，能不能循环流动？为什么？合作探究二二、能量流动的特点(1)从方向上看：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_________；单向流动食物链低高逆转循环流动(2)从数值上看：能量传递效率为10%～20%逐级递减从能量传递的数量和效率看，能量流经各营养级是逐级递减的，单向不循环的，传递效率为10％－20％。

所以,食物链一般不超过五个营养级，到第五营养级以后，可利用的能量已减少到不能维持其生存的程度了。因为能量每流经一级都要丢失一大部分，所以食物链越长，流量流失就越多。思考：为什么食物链一般不超过5个营养级?第一营养级A15A125A1125A1625A13125A0.00032A第六

营养级第五

营养级第四

营养级第三

营养级第二

营养级【问题3】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。【任务5】假如你是该稻田生态系统的经营者，结合你绘制的食物网示意图，怎样才能在稻田生态系统中获得更大的收益呢？课堂总结(2)箭头由粗到细：(1)方框从大到小：随营养级的升高，储存在生物体内的能量越来越少。表示流入下一营养级的能量逐级递减。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*最高营养级没有这一去向未被利用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课后作业1、各营养级数量及有机物的关系与各营养级间的能量关系是否相同？

如果不同，金字塔如何表示？2、除了稻鱼共生系统，我们还可以采取哪些措施，使能量得到更加充分地利用？分析教材“练习与应用”中拓展应用第1题总结相应措施。【课后作业】近年来，我省部分农村应用稻田蟹综合种养技术，创新发展了“一水两用、一地双收”的稻蟹共生模式，获得了良好效益。下图表示某稻蟹共生系统内的部分结构，请回答下列问题。(1)稻田内所有河蟹_________（填“是”或“不是”）一个种群，稻田微生物的作用是____________。(2)流经该稻蟹共生系统的总能量为____________。(3)河蟹与稻田昆虫的种间关系是____________，从能量流动的角度分析，养殖河蟹的意义在于____________________________。(4)在“藻类→浮游动物→河蟹”的食物链中，浮游动物同化的能量可以通过自身的遗体残骸和____________流向分解者。(5)实践对比发现，稻田引入河蟹后，水稻产量明显提高。请从种间关系的角度分析，可能的原因有____________________。是

作为分解者生产者固定的太阳能和人工输入的饲料等有机物中含有的化学能

捕食和竞争

调整能量流动关系，使能量更多地流向对人类最有益的部分河蟹粪便

杂草密度降低，减少了与水稻的竞争，水稻因而得到更多的光，CO2和无机盐用于生长。河蟹捕食稻田昆虫，减少了昆虫对水稻的取食和危害，增加了水稻产量。残饵经过微生物的分解作用，提高了土壤肥力选择性必修二第3章

生态系统及其稳定性第2节生态系统的能量流动

（第二课时）

本节聚焦：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？？【任务1】构建生态系统能量流动金字塔模型请同学们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。（1）能量金字塔【任务1】构建生态系统能量流动金字塔模型生态学家调查了不同生态系统中的生物个体数量和生物量（调查数据中排除了微生物和土壤动物）,所得数据如下列表格所示。名称某草地温带森林生产者150000002000初级消费者20000001500000次级消费者9000001200000三级消费者1020草原（夏季）数量金字塔（个体/0.1ha）草150万植食性动物20万肉食性动物19万肉食性动物210（2）数量金字塔（3）生物量金字塔名称某湖泊某海峡生产者8094初级消费者3721次级消费者11-【任务1】构建生态系统能量流动金字塔模型一般情况下，生物量金字塔是上窄下宽的金字塔形，但是有时候会出现倒置的金字塔形。例如，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，年中浮游植物的总的生物量还是比浮游动物的要多。【思考1】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？（3）生物量金字塔三、生态金字塔——能量金字塔、数量金字塔、生物量金字塔统称为生态金字塔。【思考2】哪种指标构建的金字塔能更客观的表示生态系统能量传递规律，不出现倒置现象呢？能量金字塔能更客观、准确的表示能量在各营养级间的传递规律。[创新思考1]为什么肉类食品的价格比小白菜价格高？[创新思考2]为什么说“一山不容二虎”？

蔬菜一般属于生产者范畴，而肉属于消费者范畴，由于能量传递的效率只有10%-20%，也就是说要得到1千克的肉至少要消耗5千克的植物；所以相同重量的肉比蔬菜贵。

根据生态系统中能量流动逐级递减的特点和规律，营养级越高，可利用的能量就越少，老虎在生态系统中几乎是最高营养级，通过食物链（网）流经老虎的能量已减到很少的程度。因此，老虎的数量将是很少的。故“一山不容二虎”有一定的生态学道理。[创新思考3]人类位于食物链的顶端，从能量金字塔来看，人口数量日益增长，这会对地球上现有的生态系统造成什么影响？

人口数量日益增长，会要求低营养级有更多的能量流入人类所处的营养级，也就是说，人类所需要的食物会更多，将不得不种植或养殖更多的农畜产品，会给地球上现有的自然生态系统带来更大的压力。四、研究能量流动的实践意义稻—萍—蛙甘蔗和大豆间种冬小麦夏玉米套作蔬菜大棚中多层育苗(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。[思考]及时清除农田中杂草的意义是什么？(2)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。(3)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。实现了对能量的多级利用，从而大大提高能量的利用率（≠能量的传递效率）【课后作业】近年来，我省部分农村应用稻田蟹综合种养技术，创新发展了“一水两用、一地双收”的稻蟹共生模式，获得了良好效益。下图表示某稻蟹共生系统内的部分结构，请回答下列问题。(1)稻田内所有河蟹_________（填“是”或“不是”）一个种群，稻田微生物的作用是____________。(2)流经该稻蟹共生系统的总能量为____________。(3)河蟹与稻田昆虫的种间关系是____________，从能量流动的角度分析，养殖河蟹的意义在于____________________________。(4)在“藻类→浮游动物→河蟹”的食物链中，浮游动物同化的能量可以通过自身的遗体残骸和____________流向分解者。(5)实践对比发现，稻田引入河蟹后，水稻产量明显提高。请从种间关系的角度分析，可能的原因有____________________。是

分解者生产者固定的太阳能和人工输入的饲料等有机物中含有的化学能

捕食和竞争

调整能量流动关系，使能量更多地流向对人类最有益的部分河蟹粪便

杂草密度降低，减少了与水稻的竞争，水稻因而得到更多的光，CO2和无机盐用于生长。河蟹捕食稻田昆虫，减少了昆虫对水稻的取食和危害，增加了水稻产量。残饵经过微生物的分解作用，提高了土壤肥力练一练

P60【练习与应用】一、概念检测1.生态系统中所有生物的生命活动都需要能量，而不同营养级的生物获取能量的途径是有差别的。据此判断下列表述是否正确。(1)太阳能只有通过生产者才能输入到生态系统中（）(2)生态系统中初级消费者越多，次级消费者获得的能量越少()(3)能量沿食物链流动是单向的()2.流经神农架国家级自然保护区的总能量是(）A.该保护区中生产者体内的能量B.照射到该保护区中的全部太阳能C.该保护区中生产者所固定的太阳能D.该保护区中所有生产者、消费者、分解者体内的能量3.在一定时间内,某生态系统中全部生产者固定的能量值为a，全部消费者所获得的能量值为b，全部分解者所获得的能量值为c，则a、b.c之间的关系是（）A.a+b=cB.a＞b+cC.a＜b+cD.c=a+b√×√CB练一练

P60【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。能量流动图解(1)分析这两幅图，完成这两个生态系统的能量流动图解。能量流动图解(2)哪个生态系统的能量能够更多地被人类所利用？为什么？

图b所示的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多级、充分利用，提高了能量利用率。2.将一块方糖放入水中，方糖很快溶解，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？

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。

生活在水中的硅藻，它们能利用溶解在水中的硅化物制造自己绚丽精致的外壳，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？

硅藻能利用获取的营养通过细胞呼吸释放能量，依靠能量完成由无序向有序的转化，维持其生命活动。

通过以上事例，对能量流动在生态系统中的作用是否有了进一步的认识？能量输入对于生态系统有序性的维持来说是不可缺少的。练一练

1.若某生态系统固定的总能量为24000kJ，则该生态系统的第三和第四营养级所获得的能量最多是（）A.540kJ和81kJ B.3600kJ和960kJC.240kJ和24kJ D.960kJ和192kJ2.若某生态系统固定的总能量为24000kJ，则该生态系统的第三和第四营养级所获得的能量最少是（）A.540kJ和81kJ B.3600kJ和960kJC.240kJ和24k