3.2+生态系统的能量流动课件-2024-2025学年高二上学期生物人教版选择性必修2+

第3章

生态系统及其稳定性第1节

生态系统的结构第2节

生态系统的能量流动第3节

生态系统的物质循环第4节

生态系统的信息传递第5节

生态系统的稳定性习→议→解→练→结生态系统的组成成分生态系统具有一定的结构生态系统的概念第一节

生态系统的结构生态系统的类型生态系统的范围非生物的物质和能量举例作用生产者归类主要组成消费者地位作用归类主要组成地位作用分解者归类主要组成地位作用组成成分之间的关系食物链的成分和营养级食物网的概念和功能生态系统的营养结构：食物链和食物网第2节生态系统的能量流动◎本节聚焦●能量在生态系统中是怎样流动的?●怎样理解生态金字塔?●研究能量流动有什么实践意义?◎学习目标1.通过分析能量在营养级间的流动情况和赛达伯格湖的能量流动，概述生态系统中能量流动的过程和特征。2.用生态金字塔表征生态系统中各营养级间的能量、生物量或数量等关系。3.概述研究生态系统能量流动的意义。4.尝试调查当地某生态系统的能量流动情况。习→议→解→练→结思考p54“问题探讨”。什么是能量流动？研究能量流动的基本思路是什么?流经某生态系统的总能量就是辐射到该地区太阳能的总量吗?生态系统中生产者的能量输入只能通过光合作用吗?初级消费者摄入的能量是其同化量吗?它们之间存在什么关系?初级消费者粪便中的能量是其同化量的一部分吗?为什么?分析、比较分别输入第一、第二营养级的能量去路,归纳二者的共同点。尝试用某营养级摄入的能量a,同化的能量b,粪便量c,用于生长、发育和繁殖暂时储存的能量d,呼吸作用以热能形式散失的能量e,流向下一个营养级的能量f,流向分解者的能量g,暂时未被利用的能量h,构建它们之间的大小关系。思考p55“思考·讨论”。习→议→解→练→结习→议→解→练→结应该先吃鸡,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。思考p54“问题探讨”。√习→议→解→练→结什么是能量流动？能量流动中能量形式的变化:太阳能→生物体有机物中的化学能→热能(最终散失)。习→议→解→练→结研究能量流动的基本思路是什么?能量散失的主要途径:细胞呼吸。一、能量流动的过程习→议→解→练→结流经某生态系统的总能量就是辐射到该地区太阳能的总量吗?不是辐射到该地区太阳能的总量,而是生产者通过光合作用固定的太阳能总量。生态系统中生产者的能量输入只能通过光合作用吗?不是,绝大部分通过光合作用,但也可通过某些细菌的化能合成作用。生产者的同化量就是生产者固定的太阳能总量，即光合总量。一、能量流动的过程习→议→解→练→结一、能量流动的过程习→议→解→练→结初级消费者摄入的能量是其同化量吗?它们之间存在什么关系?初级消费者摄入的能量不等于其同化量。它们之间的关系：同化量=摄入量-粪便量。流入或输入某一营养级的能量，即此营养级同化的能量。一、能量流动的过程习→议→解→练→结初级消费者粪便中的能量是其同化量的一部分吗?为什么?其中能量属于生产者不是。初级消费者粪便中的能量是未被其消化吸收的能量,它实际与上一个营养级的遗体残骸一样,不属于其同化的能量,而是属于上一营养级同化的能量。例如，蜣螂利用大象的粪便获得能量,就不能说蜣螂获得了大象的能量,而是获得了植物的能量。一、能量流动的过程习→议→解→练→结其中能量属于生产者一、能量流动的过程习→议→解→练→结其中能量属于生产者分析、比较分别输入第一、第二营养级的能量去路,归纳二者的共同点。输入这两个营养级的能量,一部分通过呼吸作用以热能的形式散失,另一部分用于自身的生长、发育和繁殖等生命活动，储存在自身的有机物中。这些有机物中的能量,一部分被分解者利用,一部分流入下一营养级。一、能量流动的过程习→议→解→练→结其中能量属于生产者尝试用某营养级摄入的能量a,同化的能量b,粪便量c,用于生长、发育和繁殖暂时储存的能量d,呼吸作用以热能形式散失的能量e,流向下一个营养级的能量f,流向分解者的能量g,暂时未被利用的能量h,构建它们之间的大小关系。b=a-c=d+e=e+f+g+h一、能量流动的过程习→议→解→练→结其中能量属于生产者拼图法分析能量流向输入第一营养级的能量(W1)可被分为两部分: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，包括现存于植物体的B1(未利用),流向分解者的C1,以及流向下一营养级的D1。一、能量流动的过程习→议→解→练→结其中能量属于生产者能量流动过程分析(以某动物种群捕食种群A为例)在自然界中,对一个种群来说,其同化的能量去向还包括未被捕食的，也可以说是未利用的。是指粪便,其会被分解者利用。是指没有被摄食进去的,如食物的碎屑,动物的骨头、毛发等,植物的秸秆等,其会被分解者利用。是指没有被下一营养级摄食,仍以上一个营养级的形式存在的。一、能量流动的过程习→议→解→练→结其中能量属于生产者能量传递过程分析(以初级消费者为例)一、能量流动的过程习→议→解→练→结习→议→解→练→结思考p55“思考·讨论”。1.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。2.不能，能量流动是单向的。一、能量流动的过程思考p56“思考·讨论”1和2。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?通过分析赛达伯格湖的能量流动，你能总结出什么规律?生态系统的能量流动具有什么特点？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?相邻两个营养级之间的能量传递效率一般是多少?计算方法是怎样的?生态系统中的能量流动为什么一般不超过5个营养级？习→议→解→练→结习→议→解→练→结思考p56“思考·讨论”。二、能量流动的特点习→议→解→练→结思考p56“思考·讨论”。二、能量流动的特点营养级流入能量流出能量

（输入后一个营养级）出入比生产者464.662.813.52%植食性动物62.812.620.06%肉食性动物12.6————

分解者14.6——

——

习→议→解→练→结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?二、能量流动的特点流入某一营养级的能量主要有以下去向：一部分通过该营养级的呼吸作用散失了；一部分作为排出物、遗体或残枝败叶不能进入下一营养级，而为分解者所利用；还有一部分未能进入（未被捕食）下一营养级。所以，流入某一营养级的能量不可能百分之百地流到下一营养级。通过分析赛达伯格湖的能量流动，你能总结出什么规律?生态系统中能量流动是单向的；能量在流动过程中逐级递减。习→议→解→练→结生态系统的能量流动具有什么特点？二、能量流动的特点能量流动沿食物链进行,食物链中各营养级之间的捕食关系是长期自然选择的结果，一般不可逆转。各营养级通过呼吸作用所散失的热能不能被生物群落重复利用,因此能量流动无法循环。习→议→解→练→结生态系统的能量流动具有什么特点？二、能量流动的特点各营养级生物都会因呼吸作用消耗大部分能量,都会有一部分能量流入分解者,还有一部分能量未被利用，因此能量流动具有逐级递减的特点。习→议→解→练→结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?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。习→议→解→练→结二、能量流动的特点相邻两个营养级之间的能量传递效率一般是多少?计算方法是怎样的?能量传递效率=下一营养级同化量/某一营养级同化量×100%。能量传递效率是相邻两个营养级的传递效率,不是两个个体或者食物网中的两个物种之间的传递效率。习→议→解→练→结生态系统中的能量流动为什么一般不超过5个营养级？二、能量流动的特点习→议→解→练→结下图是某人工鱼塘生态系统能量流动过程示意图,其中数字表示部分环节涉及的能量值[单位为103kJ/(m2·a)],据图回答下列问题：(1)该生态系统中流入生物群落的总能量有哪些来源?一个来源是生产者通过光合作用固定的太阳能,另一个来源是人工输人的有机物中的化学能。二、能量流动的特点习→议→解→练→结(2)肉食性动物、植食性动物和生产者固定的总能量分别是多少?肉食性动物固定的总能量=(0.25+0.05+2.1+5.1)×103=7.5×103kJ/(m2·a)；植食性动物固定的总能量=[(7.5-5)+0.5+4+9]×103=16×103kJ/(m2·a)；生产者固定的总能量=[(16-2)+3+70+23]×103=110×103kJ/(m2·a)。二、能量流动的特点习→议→解→练→结(3)图中生产者→植食性动物以及植食性动物→肉食性动物的能量传递效率分别是多少?(结果保留一位有效数字)生产者→植食性动物的能量传递效率为植食性动物固定的能量中来自生产者的能量/生产者固定的总能量×100%=(16-2)/110×100%≈12.7%;植食性动物→肉食性动物的能量传递效率为肉食性动物固定的能量中来自植食性动物的能量/植食性动物固定的总能量×100%=(7.5-5)/16×100%≈15.6%。二、能量流动的特点习→议→解→练→结二、能量流动的特点生态系统中能量流动的计算(1)能量传递效率的相关“最值”计算①计算某一生物所获得的最多（最少）的能量规律（设食物链为A→B→C→D）习→议→解→练→结二、能量流动的特点②涉及多条食物链的能量流动计算时,若根据要求只能选择食物网中的一条食物链,计算某一生物获得的最多(或最少)能量。其规律如下:习→议→解→练→结二、能量流动的特点(2)能量传递效率的相关“定值”计算①已确定营养级间能量传递效率的,不能按“最值”法计算,而需按具体数值计算。例如,在食物链A→B→C→D中,能量传递效率分别为a%、b%、c%,若A的能量为M,则D获得的能量为M×a%×b%×c%。②如果在网中,某一营养级同时从上一营养级的多种生物获取能量,且各途径获得的能量比例确定,则按照各单独的食物链进行计算再合并。习→议→解→练→结二、能量流动的特点例1：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.1.375倍

B.1.875倍

C.1.273倍

D.0.575倍例2：下图表示一个食物网。已知丙通过食用的动物性食物(乙)所占能量值比例为a,若要使丙所获得的能量值增加x,则至少需要的生产者(甲)的能量为y,那么x与y的关系可表示为（

）。A.y=90ax+10x

B.y=25ax+5x

C.y=20ax+5x

D.y=10ax+10xAC习→议→解→练→结二、能量流动的特点例3：如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（

）CA．100kgB．44.5kg

C．25kg

D．15kg例4：如图是某生态系统中的食物网，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（

）DA．1.6×108kJB．1.6×109kJC．1×108kJD．2.0×108kJ习→议→解→练→结二、能量流动的特点例5：假设某初级消费者摄入的能量为a，其粪便中的能量为b，通过呼吸消耗的能量为c，用于生长、发育和繁殖的能量为d，则流入次级消费者的能量最多为（

）BA．(a＋b)×20%

B．(c＋d)×20%C．(a－c)×20%

D．(b＋d)×20%例6：由于“赤潮”的影响，一条6kg重的杂食性海洋鱼死亡，假如该杂食性海洋鱼的食物有1/3来自植物，1/3来自食草鱼类，1/3来自以食草鱼类为食的小型肉食鱼类；那么按能量传递效率20%来计算，该杂食性鱼从出生到死亡共需海洋植物（

）AA．310kgB．240kg

C．180kgD．150kg习→议→解→练→结二、能量流动的特点例7：下图为能量流经某生态系统第二营养级的示意图[单位为：J/(cm2·a)]，有关叙述正确的是（

）AA．该生态系统第一营养级同化的能量至少为400J/(cm2·a)B．该生态系统的第一营养级流向分解者的能量是20J/(cm2·a)C．能量由第二营养级到第三营养级的传递效率是15%D．第二营养级用于生长、发育和繁殖的能量是50J/(cm2·a)习→议→解→练→结二、能量流动的特点例8：某地出现了较为严重的自然灾害，如图为在人为干预下恢复过程中的能量流动图(单位：103kJ·m-2·a-1)。(1)由图可知，肉食性动物需补偿输入的能量为_______kJ·m-2·a-1，根据图中数据可知，营养级_____(填“较高”或“较低”)的生物在这场灾害中受到的影响较大。(2)流入该生态系统的总能量是__________kJ·m-2·a-1，用于植食性动物自身生长、发育和繁殖等生命活动的能量是_________kJ·m-2·a-1。(3)在人为干预下，能量在第二营养级与第三营养级之间的传递效率为

(保留3位有效数字)。1.2×104较高1.29×10515.6%5×103什么是能量金字塔？它有什么特点？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?什么是生物量金字塔？它有什么特点？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?什么是数量金字塔？它有什么特点？在自然环境中是否存在某些营养级之间呈现倒置形式的数量金字塔,你能举出实例吗?什么是生态金字塔？研究能量流动有什么实践意义？习→议→解→练→结习→议→解→练→结三、生态金字塔什么是能量金字塔？它有什么特点？习→议→解→练→结三、生态金字塔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人人类所处的营养级，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。习→议→解→练→结三、生态金字塔什么是生物量金字塔？它有什么特点？习→议→解→练→结三、生态金字塔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?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，一年中浮游植物的总的生物量还是比浮游动物的要多。习→议→解→练→结三、生态金字塔什么是数量金字塔？它有什么特点？在自然环境中是否存在某些营养级之间呈现倒置形式的数量金字塔,你能举出实例吗?一棵树上可以生活多只植食性昆虫,一棵白菜上有时可以看到多只菜青虫。习→议→解→练→结三、生态金字塔什么是生态金字塔？习→议→解→练→结下图表示生态金字塔常见的几种类型,请回答下列问题:三、生态金字塔(1)图1、图2、图3分别代表什么金字塔?它们分别代表的含义是什么?能量金字塔、生物量金字塔、数量金字塔。图中金字塔都分为三层,代表研究的生态系统包含三个营养级；每一层代表该营养级所得到的能量或生物量或数目，说明能量、生物量和生物数量随营养级的升高而逐级递减。习→议→解→练→结三、研究能量流动的实践意义研究能量流动有什么实践意义？习→议→解→练→结三、研究能量流动的实践意义研究能量流动有什么实践意义？能量利用率:一般指流入最高营养级(或人类)的能量与生产者固定总能量的比值。(注:一般来说,食物链越短，能量利用率越高。有时考虑分解者的参与,使营养结构更加复杂,以实现能量的多级利用,从而提高能量利用率。)习→议→解→练→结三、研究能量流动的实践意义研究能量流动有什么实践意义？习→议→解→练→结生态金