【课件】生态系统的能量流动-人教版2019选择性必修2

第3章第2节生态系统的能量流动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？

假设你像小说中的鲁滨逊那样，流落在一个荒岛上，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。方案1方案2先后一部分吃鸡蛋一部分选择人数：_________选择人数：________问题探讨一、能量流动的概念玉米蝗虫青蛙蛇老鹰太阳能量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。长体重（能量储存）呼吸消耗排遗物食物（能量输入）人想一想：你今年吃了多少食物？长了多少体重？吃了那么多却没长几斤，能量都去了哪儿？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。一、能量流动的概念深入内部考察个体

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。整合局部环节规律探索系统动态规律科学方法：研究能量流动的基本思路一、能量流动的概念请同学们自主阅读教材P54-55，小组合作思考讨论完成问题。

1.输入生态系统的的能量来源是什么？2.输入第一营养级的能量有几个去路？分别是什么？3.植物用于自身生长、发育、繁殖的能量有几个去路？分别是什么？4.初级消费者摄入的能量全部转化为自身的能量了吗？摄入的能量去路有几个？分别是什么？5.某一营养级的“粪便”中能量应属于谁的同化量？6.结合营养级能量的去路，构建出能量流经生态系统的过程模型。一、能量流动的过程1.能量流经第一营养级的过程99%1%生产者第一营养级热能热能呼吸作用有机物中的化学能光能、太阳能（光合作用）被地球表面的大气层吸收、散射和放射生长、发育和繁殖初级消费者第二营养级分解者二、能量流动的过程生产者所固定的全部太阳能用于生长、发育和繁殖初级消费者（植食性动物）分解者利用残枝败叶分解作用散失呼吸作用散失①流入第一营养级的能量生产者固定的太阳能②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③用于生长、发育和繁殖=流入下一营养级+分解者利用你能说出第一营养级能量“一来二去”，“一来三去”吗？思考：1.能量流经第一营养级的过程二、能量流动的过程2.能量流经第二营养级的过程初级消费者摄入初级消费者同化粪便分解者利用用于生长、发育和繁殖次级消费者摄入遗体残骸呼吸作用呼吸作用散失未利用生产者第一营养级初级消费者第二营养级粪便摄入排出散失思考：①流入第二营养级的总能量？初级消费者同化量=初级消费者摄入量-粪便量②初级消费者粪便中的能量包括在初级消费者同化的能量中吗？不包括（还属于上一营养级）③初级消费者的同化量有哪些去向？二、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二、能量流动的过程生产者呼吸初级消费者呼吸次级消费者分解者…呼吸三级消费者呼吸呼吸生产者固定的太阳能总量为流经这个生态系统的总能量输入传递散失以有机物的形式沿食物链向下一营养级传递二、能量流动的过程①能量流动的渠道是

。②能量散失的途径是各种生物的

(代谢过程)。③流动过程中能量的转化是太阳能→

→

。食物链和食物网呼吸作用有机物中的化学能热能模型构建1：构建食物链的能量流动模型能量来源呼吸作用散失太阳能生产者能量去路某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利用均属于用于自身生长、发育和繁殖的部分模型构建2：构建某一营养级的能量流动模型二、能量流动的过程例如：玉米→鸡→人青草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－粪便量模型构建3：能量流经第二营养级的过程二、能量流动的过程

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、能量流动的过程生产者呼吸初级消费者呼吸次级消费者分解者…呼吸三级消费者呼吸呼吸输入散失请归纳各营养级能量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、发育和繁殖被分解者分解利用流入下一营养级最高营养级没有这一去向二、能量流动的过程初级消费者粪便中的能量属于以上哪个颜色箭头的部分？注意：每个箭头及箭头的方向大小、长方形方块的大小代表什么含义？生产者呼吸初级消费者呼吸次级消费者分解者…呼吸三级消费者呼吸呼吸输入散失某营养级的能量某段时间内的能量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、发育和繁殖被分解者分解利用流入下一营养级未利用二、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？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？不能，能量流动是单向的。所以，流落荒岛的你是先吃鸡还是先吃玉米呢？为什么？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，营养级越高，散失的能量越多生态系统中的能量流动思考·讨论二、能量流动的过程实战训练

例.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的值相同第二课时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……太阳能温故知新：生态系统的能量流动特点单向流动、逐级递减两营养级之间能量传递效率为10%～20%RaymondLindeman林德曼（1915-1942）赛达伯格湖

1941年美国耶鲁大学生态学家林德曼发表了《一个老年湖泊内的食物链动态》的研究报告。他对50万平方米的赛达伯格湖作了野外调查和研究后用确切的数据说明，生物量从绿色植物向食草动物、食肉动物等按食物链的顺序在不同营养级上转移。三、能量流动的特点分析赛达伯格胡的能量流动思考·讨论分析赛达伯格湖的能量流动思考·讨论图中数字为能量数值，单位是J/(cm2.a)(焦每平方厘米年）。图中“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。为研究方便起见，这里将肉食性动物作为一个整体看待。讨论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的能量“流入”和“流出”整理成为一份清单（“流出”的能量不包括呼吸作用散失的能量）。讨论2.计算“流出”该营养级的能量占“流入”该营养级能量的百分比。讨论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？讨论4.通过以上分析，你能总结出什么规律？三、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327.32932.118.829.312.6肉食性动物

12.6微量7.55.0122.614.6讨论1.用表格的形式，将图中的数据进行整理。分析赛达伯格胡的能量流动思考·讨论三、能量流动的特点流入呼吸作用分解者利用未利用流出流出/流入生产者植食性动物肉食性动物464.696.312.529362.862.818.82.129.312.612.67.5微量5.0能量流动过程中逐级递减用表格的形式，将图中的数据进行整理。讨论2.计算“流出”该营养级能量占“流入”该营养级能量的百分比。分析赛达伯格胡的能量流动思考·讨论三、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）流入呼吸作用分解者利用暂未利用流出流出/流入生产者植食性动物肉食性动物464.696.312.529362.862.818.82.129.312.612.67.5微量5.020.06%13.52%能量传递效率=下一营养级同化量上一营养级同化量×100%注意：能量在相邻两个营养级间的传递效率为

。10%～20%讨论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？分析赛达伯格胡的能量流动思考·讨论三、能量流动的特点流入呼吸作用分解者利用未利用流出流出/流入生产者植食性动物肉食性动物464.696.312.529362.862.818.82.129.312.612.67.5微量5.020.06%13.52%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？

各营养级的能量都有一部分通过呼吸作用散失；一部分未被下一营养级利用；一部分被分解者分解。讨论4.通过以上分析，你能总结出什么规律？分析赛达伯格胡的能量流动思考·讨论三、能量流动的特点讨论3.通过以上分析，你能总结出什么规律？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%）原因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？分析赛达伯格胡的能量流动思考·讨论三、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。三、能量流动的特点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1.能量传递效率的计算公式：（1）能量传递效率=下一营养级同化量上一营养级同化量×100%（2）在食物网中能量传递效率“最值”计算正推：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%计算两个营养级之间，不是两个体之间四、能量流动相关计算实战训练

例.右图表示某生态系统食物网的图解，猫头鹰体重每增加1kg，至少消耗A约（

）

A．100kg

B．44.5kg

C．25kg

D．15kg1.能量传递效率的计算公式：(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四、能量流动相关计算实战训练

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实战训练

例.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之外，还有什么方法可以表示生态系统中能量流动逐级递减的特征？生态金字塔能量金字塔数量金字塔生物量金字塔1.什么是能量金字塔？有何特点及意义？2.什么是生物量金字塔？有何特点及意义？3.在什么情况下，生物量金字塔可能是上宽下窄倒置的金字塔形？4.什么是数量金字塔？有何特点及意义？5.在什么情况下，数量金字塔可能是上宽下窄倒置的金字塔形呢？6.列表从含义、形状、特点、意义等方面比较三种金字塔的异同。7.研究能量流动有何实践意义？请举例说明。请同学们自主阅读教材P57-58，小组合作思考讨论完成问题。

五、生态金字塔1.能量金字塔：

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。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肉食性动物12.6生产者464.6植食性动物62.8（1）特点通常都是上窄下宽的正金字塔形。（2）原因能量在流动中总是逐级递减的。（3）意义直观的反映出生态系统各营养级间能量的关系。从能量流动金字塔可以看出：营养级越多，在能量流动过程中消耗的能量就越多。五、生态金字塔2.生物量金字塔：

用表示能量金字塔中的方法表示各营养级的生物量（每个营养级所容纳的有机物的总干重），即为生物量金字塔。营养级第四营养级第三营养级第二营养级第一营养级干重g/m21.51137809（1）特点一般为正金字塔形，有可能倒置（2）原因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。五、生态金字塔2.生物量金字塔：

用表示能量金字塔中的方法表示各营养级的生物量（每个营养级所容纳的有机物的总干重），即为生物量金字塔。营养级第四营养级第三营养级第二营养级第一营养级干重g/m21.51137809（3）意义直观的反映生态系统各营养级所容纳的有机物的总干重的关系。在什么情况下，生物量金字塔可能是上宽下窄倒置的金字塔形？

五、生态金字塔2.生物量金字塔：在什么情况下，生物量金字塔可能是上宽下窄倒置的金字塔形？

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。五、生态金字塔3.数量金字塔：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营养级第二营养级第一营养级个体数量昆虫树如果表示各个营养级的生物个体的数目比值关系，就形成数量金字塔。（1）特点一般为正金字塔形，有时会出现倒金字塔形。（2）原因如果消费者的个体小而生产者的个体大，则会呈现倒置金字塔。五、生态金字塔3.数量金字塔：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营养级第二营养级第一营养级个体数量昆虫树如果表示各个营养级的生物个体的数目比值关系，就形成数量金字塔。（3）意义直观的反映生态系统各营养级的生物个体的数目比值关系。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？

五、生态金字塔人口数量日益增长，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。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？

五、生态金字塔能量金字塔生物量金字塔数量金字塔形状每一层含义特点象征意义单位时间内，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每一营养级生物个体的数目一般为正金字塔,有时会出现倒金字塔形一般生物个体数目在食物链中随营养级升高而减少五、生态金字塔实战训练

例.(2020·临沂外国语学校高二月考)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A.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

图丙所示形态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C.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1.桑基鱼塘——桑叶养蚕，蚕蛹喂鱼，塘泥肥桑。2.秸秆还田3.玉米田除虫4.草原合理确定载畜量：放的牲畜太少不能充分利用牧草提供的能量，放牧过多会造成草场退化，使得畜产品产量下降。请同学们自主阅读教材P58，小组合作思考下列做法的意义：

六、研究能量流动的实践意义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。间作套种多层育苗六、研究能量流动的实践意义稻—萍—蛙

（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（2）哪个生态系统的能量能够更多地被人类利用？为什么？联系实际六、研究能量流动的实践意义2.研究生态系统的能量流动，可以帮助人们科学规划和设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用。实现能量多级利用，从而大大提高能量的利用率（能量利用率≠能量传递效率）粪便制作沼气用秸秆作饲料六、研究能量流动的实践意义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。稻田除草、除虫等。合理确定草场的载畜量

牲畜过少，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。六、研究能量流动的实践意义

1926年，美国一位生态学家研究了一块玉米田的能量流动情况，得到如下数据。1.这块田共收割玉米约10000株，质量为6000kg。通过对玉米植株的化学成分进行分析，计算出其中共含碳2675kg，折算为葡萄糖6687kg。2.据他估算，这些玉米在整个生长过程中，通过细胞呼吸消耗的葡萄糖共2045kg。3.1kg葡萄糖储存1.6×104kJ能量。4.在整个生长季节，入射到这块玉米田的太阳能总量为8.5×109kJ。六、研究能量流动的实践意义分析和处理数据思维训练1.这些玉米的含碳量折算合成葡萄糖是多少？这些葡萄糖储存的能量是多少？

葡萄糖为：（12+18）/12×2675=6687.5kg储存的能量为：6687.5×1.6×104=1.07×108KJ2.这些玉米呼吸作用消耗的能量是多少？

2045×1.6×104KJ=3.272×107KJ六、研究能量流动的实践意义分析和处理数据思维训练3.这些玉米在整个生长季节所固定的太阳能总量是多少？

呼吸作用消耗的能量占所固定太阳能的比例是多少？

呼吸消耗能量占固定太阳能的比例为：3.272×107/1.3972×108=23.4％玉米固定的太阳能总量是：1.07×108+3.272×107=1.3972×108