生態(tài)系統(tǒng)的能量流動（第一課時）【知識精講+備課精研】 高二生物 課件（人教版2019選擇性必修2）

第3章

生態(tài)系統(tǒng)及其穩(wěn)定性第2節(jié)

生態(tài)系統(tǒng)的能量流動（第一課時）教學(xué)目標(biāo)目標(biāo)010203利用圖示、模型構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)的能量流動過程。(科學(xué)思維)通過學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動過程，建立物質(zhì)和能量觀。(生命觀念)認(rèn)同利用能量流動規(guī)律，更加科學(xué)、有效地利用生態(tài)系統(tǒng)中的資源。(社會責(zé)任)情景材料一合作探究一：你認(rèn)為以下哪種生存策略能讓你維持更長的時間來等待救援？

假設(shè)你像小說中的魯濱遜那樣，流落在一個荒島上，除了有能飲用的水，幾乎沒有任何食物。你身邊尚存的食物只有1只母雞、15Kg玉米。方案1方案2先后一部分吃雞蛋一部分選擇人數(shù)：_________選擇人數(shù)：________能量的輸入能量的散失生態(tài)系統(tǒng)

一切生命活動都伴隨著能量的變化。沒有能量的輸入，也就沒有生命的生態(tài)系統(tǒng)一、能量流動1.概念：生態(tài)系統(tǒng)中能量的_____、_____、_____和_____的過程。輸入傳遞轉(zhuǎn)化散失合作探究二：研究能量流動我們可以采用什么科學(xué)方法呢？能量輸入個體1儲存在體內(nèi)的能量呼吸作用散失的能量個體2儲存在體內(nèi)的能量呼吸作用散失的能量個體3……能量儲存種群能量散失能量輸入將這些個體作為一個整體來研究

以個體為研究對象，有很大的局限性和偶然性，如果個體死亡，數(shù)據(jù)可能不準(zhǔn)確；不同個體間差異過大。某營養(yǎng)級將一個營養(yǎng)級的所有種群作為一個整體能很好地避免以個體和種群為研究對象帶來的不足，提高結(jié)果的準(zhǔn)確性。一、能量流動2.科學(xué)方法：研究能量流動的基本思路二、能量流動的過程合作探究三：請同學(xué)們自主閱讀教材P54-55，小組合作思考討論完成問題。

1.輸入生態(tài)系統(tǒng)的的能量來源是什么？2.輸入第一營養(yǎng)級的能量有幾個去路？分別是什么？3.植物用于自身生長、發(fā)育、繁殖的能量有幾個去路？分別是什么？4.初級消費者攝入的能量全部轉(zhuǎn)化為自身的能量了嗎？攝入的能量去路有幾個？分別是什么？5.某一營養(yǎng)級的“糞便”中能量應(yīng)屬于誰的同化量？6.結(jié)合營養(yǎng)級能量的去路，構(gòu)建出能量流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的過程模型。二、能量流動的過程1.能量流經(jīng)玉米（第一營養(yǎng)級）過程：1%固定(同化)99%散失生產(chǎn)者固定的太陽能呼吸作用散失（熱能）用于生長發(fā)育和繁殖分解者殘枝敗葉未利用初級消費者（植食性動物）（1）輸入生態(tài)系統(tǒng)的總能量：生產(chǎn)者固定的太陽能合作探究四：所有生態(tài)系統(tǒng)中輸入的總能量都只有生產(chǎn)者固定的太陽能嗎？在人工生態(tài)系統(tǒng)中，總能量還有人工補(bǔ)充的能量（例如飼料、餌料等）實戰(zhàn)訓(xùn)練

1.流經(jīng)神農(nóng)架國家級自然保護(hù)區(qū)的總能量是()A.該保護(hù)區(qū)中生產(chǎn)者體內(nèi)的能量B.照射到該保護(hù)區(qū)中的全部太陽能C.該保護(hù)區(qū)中生產(chǎn)者所固定的太陽能D.該保護(hù)區(qū)中所有生產(chǎn)者、消費者、分解者體內(nèi)的能量二、能量流動的過程2.能量流經(jīng)雞（第二營養(yǎng)級）過程：合作探究五：雞吃玉米后能將攝入的玉米全部同化嗎？初級消費者攝入遺體殘骸呼吸作用熱量散失初級消費者同化用于生長、發(fā)育和繁殖次級消費者攝入分解者利用糞便攝入量=同化量+糞便量糞便屬于上一營養(yǎng)級的同化量二、能量流動的過程3.能量流經(jīng)人（最高營養(yǎng)級）過程：合作探究六：最高營養(yǎng)級同化的能量去向有哪些？呼吸作用散失用于自身生長發(fā)育繁殖人攝入糞便人同化遺體殘骸最高營養(yǎng)級的能量去向：①呼吸作用散失；分解者利用分解者利用（呼吸作用散失）合作探究七：通過以上學(xué)習(xí)，你能總結(jié)出各營養(yǎng)級同化的能量去向有哪些有何共同點呢？呼吸作用散失生長發(fā)育繁殖分解者（殘枝敗葉）下一營養(yǎng)級攝入生產(chǎn)者固定的太陽能未被利用（草根）散失糞便下一級同化量呼吸作用散失分解者（遺體殘?。┫乱粻I養(yǎng)級攝入

未被利用（活體石油煤炭）同化量=攝入量-糞便量同化量=呼吸散失+生長發(fā)育繁殖同化量=呼吸散失+下一級

+分解者

+未利用生產(chǎn)者同化量二、能量流動的過程實戰(zhàn)訓(xùn)練

2.在由草、兔、狐組成的一條食物鏈中，兔經(jīng)同化作用所獲得的能量的去向不應(yīng)該包括A.通過兔呼吸作用釋放B.通過兔的糞便流入分解者體內(nèi)C.通過狐貍的糞便流入分解者體內(nèi)D.流入狐貍體內(nèi)實戰(zhàn)訓(xùn)練

3.在一定時間內(nèi)，某生態(tài)系統(tǒng)中全部生產(chǎn)者固定的能量值為a，全部消費者所獲得的能量值為b，全部分解者所獲得的能量值為c，則a、b、c之間的關(guān)系是A.a＝b＋c

B.a>b＋cC.a<b＋c

D.c<a＋b某營養(yǎng)級同化量呼吸作用中以熱能形式散失用于自身生長、發(fā)育、繁殖被分解者分解利用流入下一個營養(yǎng)級二、能量流動的過程4.某營養(yǎng)級的能量最終去向：5.某營養(yǎng)級的能量某段時間內(nèi)的能量去向：某營養(yǎng)級同化量呼吸作用中以熱能形式散失用于自身生長、發(fā)育、繁殖被分解者分解利用流入下一個營養(yǎng)級未被利用的能量合作探究八：請嘗試構(gòu)建食物鏈的能量流動模型。呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用生產(chǎn)者（綠色植物）初級消費者（植食性動物）次級消費者（肉食性動物）三級消費者（肉食性動物）呼吸作用……分解者二、能量流動的過程①能量流動的渠道是

。②能量散失的途徑是各種生物的

(代謝過程)。③流動過程中能量的轉(zhuǎn)化是太陽能→

→

。食物鏈和食物網(wǎng)呼吸作用有機(jī)物中的化學(xué)能熱能

①源頭：

。②起點：從

開始。③流入生態(tài)系統(tǒng)總量：

。

④主要方式：__________。⑤能量轉(zhuǎn)化：

。

能量流動概念生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失的過程過程輸入生產(chǎn)者固定太陽能生產(chǎn)者固定的太陽能總量光能化學(xué)能光合作用①傳遞渠道：

。②傳遞過程：食物鏈和食物網(wǎng)傳遞轉(zhuǎn)化太陽能化學(xué)能熱能ATP中活躍的化學(xué)能散失①大部分熱能形式散失，②需要分解者的分解作用和每一級生物的呼吸作用生產(chǎn)者→初級消費者→次級消費者……太陽能二、能量流動的過程生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動思考.討論二、能量流動的過程合作探究九：生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動和轉(zhuǎn)化是否遵循能量守恒定律？為什么？

遵循能量守恒定律。能量在生態(tài)系統(tǒng)中流動、轉(zhuǎn)化后，一部分儲存在生態(tài)系統(tǒng)（生物體的有機(jī)物）中，另一部分在呼吸作用中以熱能的形式散失，兩者之和與流入生態(tài)系統(tǒng)的能量相等。合作探究十：流經(jīng)某生態(tài)系統(tǒng)的能量能否再回到這個生態(tài)系統(tǒng)中來？為什么？不能。能量流動是單向的。合作探究十一：能量的流動有何特點呢？兩營養(yǎng)級之間傳遞效率為多少呢？分析賽達(dá)伯格湖的能量流動三、能量流動的特點思考.討論RaymondLindeman林德曼（1915-1942）賽達(dá)伯格湖

1941年美國耶魯大學(xué)生態(tài)學(xué)家林德曼發(fā)表了《一個老年湖泊內(nèi)的食物鏈動態(tài)》的研究報告。他對50萬平方米的賽達(dá)伯格湖作了野外調(diào)查和研究后用確切的數(shù)據(jù)說明，生物量從綠色植物向食草動物、食肉動物等按食物鏈的順序在不同營養(yǎng)級上轉(zhuǎn)移。植食性動物

62.862.8太陽能未固定生產(chǎn)者464.6分解者12.5呼吸作用96.3未利用327.32932.118.829.312.6肉食性動物

12.6微量7.55.0122.614.6三、能量流動的特點分析賽達(dá)伯格湖的能量流動思考.討論合作探究十一：用表格的形式，將圖中的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理。流入呼吸作用分解者利用暫未利用流出流出/流入生產(chǎn)者植食性動物肉食性動物464.696.312.529362.862.818.82.129.312.612.67.5微量5.0能量流動過程中逐級遞減三、能量流動的特點分析賽達(dá)伯格湖的能量流動思考.討論合作探究十一：用表格的形式，將圖中的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理。合作探究十二：計算“流出”該營養(yǎng)級能量占“流入”該營養(yǎng)級能量的百分比。流入呼吸作用分解者利用暫未利用流出流出/流入生產(chǎn)者植食性動物肉食性動物464.696.312.529362.862.818.82.129.312.612.67.5微量5.0三、能量流動的特點分析賽達(dá)伯格湖的能量流動思考.討論20.06%13.52%能量傳遞效率=下一營養(yǎng)級同化量上一營養(yǎng)級同化量×100%注意：能量在相鄰兩個營養(yǎng)級間的傳遞效率為

。10%～20%合作探究十三：流入某一營養(yǎng)級的能量為什么不會百分之百地流到下一個營養(yǎng)級？流入呼吸作用分解者利用暫未利用流出流出/流入生產(chǎn)者植食性動物肉食性動物464.696.312.529362.862.818.82.129.312.612.67.5微量5.0三、能量流動的特點分析賽達(dá)伯格湖的能量流動思考.討論20.06%13.52%合作探究十三：流入某一營養(yǎng)級的能量為什么不會百分之百地流到下一個營養(yǎng)級？

各營養(yǎng)級的能量都有一部分通過呼吸作用散失；一部分未被下一營養(yǎng)級利用；一部分被分解者分解。合作探究十四：通過以上分析，你能總結(jié)出什么規(guī)律？三、能量流動的特點分析賽達(dá)伯格湖的能量流動思考.討論合作探究十四：通過以上分析，你能總結(jié)出什么規(guī)律？單向流動②通過呼吸作用散失的熱能不能再次被利用①食物鏈中的捕食關(guān)系不能逆轉(zhuǎn)能量流動特點逐級遞減原因總有一部分能量經(jīng)自身呼吸消耗、被分解者分解、未被下一個營養(yǎng)級利用。（能量傳遞效率為10%～20%）原因合作探究十五：能量在流動過程中逐級遞減，與能量守恒定律矛盾嗎？為什么？

不矛盾。能量在流動過程中逐級遞減，指的是流入各個營養(yǎng)級的能量。能量守恒定律可以用于衡量流入某個生態(tài)系統(tǒng)的總能量，總能量=儲存在生態(tài)系統(tǒng)(生物體的有機(jī)物)中的能量+被各個營養(yǎng)級的生物利用、散發(fā)至非生物環(huán)境中的能量。因此，雖然能量在流動過程中逐級遞減，但總能量依然遵循能量守恒定律。三、能量流動的特點合作探究十五：能量在流動過程中逐級遞減，與能量守恒定律矛盾嗎？為什么？

任何生態(tài)系統(tǒng)都需要不斷得到來自系統(tǒng)外的能量補(bǔ)充，以便維持生態(tài)系統(tǒng)的正常功能。如果一個生態(tài)系統(tǒng)在一段較長時期內(nèi)沒有能量（太陽能或化學(xué)能）輸入，這個生態(tài)系統(tǒng)就會崩潰。實戰(zhàn)訓(xùn)練

4.(2021·北京市平谷區(qū)第五中學(xué)高二月考)下圖是某個農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模式圖，該圖中表示生態(tài)系統(tǒng)能量流動的箭頭是A.①②③B.①③⑤C.①③④D.①②③④⑤四、能量流動的相關(guān)計算1.能量傳遞效率的計算公式：（1）能量傳遞效率=下一營養(yǎng)級同化量上一營養(yǎng)級同化量×100%（2）在食物網(wǎng)中能量傳遞效率“最值”計算正推：知低營養(yǎng)級求高營養(yǎng)級獲能量最多選最短食物鏈，按×20%計算獲能量最少選最長食物鏈，按×10%計算逆推：知高營養(yǎng)級求低營養(yǎng)級需能量最多選最長食物鏈，按÷10%計算需能量最少選最短食物鏈，按÷20%計算兩個營養(yǎng)級之間，不是兩個體之間實戰(zhàn)訓(xùn)練

5.右圖表示某生態(tài)系統(tǒng)食物網(wǎng)的圖解，貓頭鷹體重每增加1kg，至少消耗A約（

）

A．100kg

B．44.5kg

C．25kg

D．15kg四、能量流動的相關(guān)計算1.能量傳遞效率的計算公式：(3)在能量分配比例已知時，按比例分別計算，最后相加。例：在右圖的食物網(wǎng)中，如果C從B、F中獲得的能量比為3∶1，C增重1kg，則最少需要消耗A多少kg？消耗A最少，按最高傳遞效率20%計算（前級是后級5倍）：沿食物鏈A→B→C逆推：3/4kgX5X5＝75/4kg沿食物鏈A→D→E→F→C逆推：1/4kgX5X5X5X5＝625/4kg75/4kg+625/4kg=175kg