【課件】生態(tài)系統(tǒng)的能量流動課件2022-2023學(xué)年高二上學(xué)期生物人教版選擇性必修2

問題探討:假如你像小說中的魯濱遜那樣，流落在一個荒島上，除了飲用水之外沒有任何食物。你隨身帶的食物只有一只母雞、15Kg玉米。以下哪種生存策略能讓你維持更長的時間來等待救援？先吃雞再吃玉米。先吃玉米，同時用一部分玉米喂雞，吃雞產(chǎn)下的蛋，最后吃雞。策略1策略2食物關(guān)系：第三章第二節(jié)

生態(tài)系統(tǒng)的能量流動人教版（2019）高中生物學(xué)選擇性必修二《生物與環(huán)境》安慶市白澤湖中學(xué)儲淑芳課標(biāo)對本部分的內(nèi)容要求分析生態(tài)系統(tǒng)中的能量在生物群落中單向流動并逐級遞減的規(guī)律。舉例說明利用能量流動規(guī)律，人們能夠更加科學(xué)、有效地利用生態(tài)系統(tǒng)中的資源。解釋生態(tài)金字塔表征了食物網(wǎng)各營養(yǎng)級之間在個體數(shù)量、生物量和能量方面的關(guān)系。解讀課標(biāo)，提出關(guān)鍵問題1、什么是生態(tài)系統(tǒng)的能量流動？怎樣研究？2、能量在生態(tài)系統(tǒng)中是怎樣流動的？3、生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動有什么規(guī)律？4、怎樣表征能量流動的特點？5、研究能量流動有什么實踐意義？科學(xué)方法研究能量流動的基本思路個體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儲存在體內(nèi)的能量呼吸作用散失的能量能量輸入科學(xué)方法研究能量流動的基本思路能量儲存種群能量散失能量輸入科學(xué)方法研究能量流動的基本思路1、以個體為單位研究能量流動，有什么問題？2、如果以種群作為一個整體來研究能量流動，又會遇到什么問題？以個體為研究對象，有很大的局限性和偶然性。如果個體死亡或不同個體間差異過大，就使數(shù)據(jù)不準(zhǔn)。如果以種群為研究對象，可能因為食物網(wǎng)的復(fù)雜性而影響結(jié)果的準(zhǔn)確性?？茖W(xué)方法研究能量流動的基本思路將一個營養(yǎng)級的所有種群作為一個整體來研究能量流動，可以比較精確地測量每一個營養(yǎng)級能量的輸入與輸出值。避免了上述不足。能量輸入種群能量儲存能量散失某營養(yǎng)級

研究生態(tài)系統(tǒng)中能量流動一般在群體水平上。第一營養(yǎng)級固定的能量的去向：呼吸作用散失；分解者利用；下一營養(yǎng)級攝入。同化量太陽能生產(chǎn)者固定的能量用于生長、發(fā)育和繁殖初級消費(fèi)者攝入分解者利用殘枝敗葉熱能散失呼吸作用太陽能有機(jī)物中化學(xué)能熱能轉(zhuǎn)化

分析第一營養(yǎng)級固定的能量的來源和去向，并構(gòu)建第一營養(yǎng)級能量流動模型99%散失生產(chǎn)者同化的能量，就是生產(chǎn)者通過光合作用制造的有機(jī)物中的能量，即實際光合作用總量。模型建構(gòu)分析第二營養(yǎng)級的同化量的去向，并構(gòu)建第二營養(yǎng)級能量流動模型遺體殘骸呼吸作用熱能散失糞便攝入量=同化量+糞便量攝入同化（消化吸收合成自身物質(zhì)，儲存能量）用于自身生長、發(fā)育和繁殖第三營養(yǎng)級攝入分解者利用呼吸作用熱能散失（糞便量屬于上一營養(yǎng)級的同化量。）模型建構(gòu)【歸納】能量流經(jīng)消費(fèi)者的過程(除最高營養(yǎng)級)攝入量糞便量同化量在呼吸作用中以熱能形式散失用于自身生長、發(fā)育、繁殖等生命活動流入下一營養(yǎng)級流向分解者某一營養(yǎng)級同化量流向分解者的形式：①遺體殘?。堉∪~）；②下一營養(yǎng)級的糞便下一營養(yǎng)級同化量1、“一來三去”模型①D、E、F分別代表第一、第二、第三營養(yǎng)級：②三條最終去路(最高營養(yǎng)級除外)：③箭頭1處流入分解者的能量來自：課堂活動一：討論分析能量流動的模型圖12同化量。呼吸作用散失、流入下一個營養(yǎng)級、分解者利用。殘枝敗葉和第二營養(yǎng)級的糞便。2、“一來四去”模型①D、E、F分別代表第一、第二、第三營養(yǎng)級同化量。②四條去路(最高營養(yǎng)級除外)：呼吸作用散失、流入下一個營養(yǎng)級、分解者利用、未利用。課堂活動一：討論分析能量流動的模型圖(1)W1、D1指相應(yīng)營養(yǎng)級的同化量，B1、B2指相應(yīng)營養(yǎng)級中

的能量。(2)各營養(yǎng)級用于生長、發(fā)育和繁殖的能量為

。

(3)利用“拼圖法”可得關(guān)系式：未被利用B1＋C1＋D1或B2＋C2＋D23、“拼圖法”分析能量流動過程課堂活動一：討論分析能量流動的模型圖一、能量流動的過程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(fèi)者（植食性動物）次級消費(fèi)者（肉食性動物）三級消費(fèi)者（肉食性動物）呼吸作用……分解者生產(chǎn)者固定太陽能輸入傳遞散失以有機(jī)物的形式沿食物鏈和食物網(wǎng)向下一營養(yǎng)級傳遞二、能量流動的概念源頭：

流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)總能量：途徑：形式：太陽能→有機(jī)物中的________→熱能形式：最終以

形式散失過程：輸入傳遞轉(zhuǎn)化散失生態(tài)系統(tǒng)中能量的

、

、

和

的過程。輸入傳遞轉(zhuǎn)化散失太陽能食物鏈和食物網(wǎng)有機(jī)物中的化學(xué)能生產(chǎn)者固定的太陽能總量飼料（生活污水）中的化學(xué)能（人工生態(tài)系統(tǒng)）

化學(xué)能熱能呼吸作用概念：真題再現(xiàn)（2020新課標(biāo)三）假設(shè)某種藍(lán)藻（A）是某湖泊中唯一的生產(chǎn)者，其密度極大，使湖水能見度降低。某種動物（B）是該湖泊中唯一的消費(fèi)者。回答下列問題：（2）畫出該湖泊生態(tài)系統(tǒng)能量流動的示意圖_______。

研究能量流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈時，每一級的能量變化和能量傳遞效率，美國生態(tài)學(xué)家林德曼對一個結(jié)構(gòu)相對簡單的天然湖泊——賽達(dá)伯格湖的能量進(jìn)行了定量分析。RaymondLindeman賽達(dá)伯格湖深1米，面積為14480平方米，湖岸線長500米。湖底深度一致、性質(zhì)均一，沒有大的波浪。十分之一定律思考·討論：利用數(shù)據(jù)，分析賽達(dá)伯格湖的能量流動

圖中數(shù)字為能量數(shù)值，單位是J/(cm2·a)。圖中“未固定”是指未被固定的太陽能，“未利用”是指未被自身呼吸作用消耗，也未被后一個營養(yǎng)級和分解者利用的能量。定量分析1.用表格的形式，將圖中的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理。例如，可以將每一營養(yǎng)級上的能量“流入”和“流出”整理成為一份清單（“流出”的能量不包括呼吸作用散失的能量）。思考·討論：利用數(shù)據(jù)，分析賽達(dá)伯格湖的能量流動營養(yǎng)級流入能量/[J/(cm2·a)]流出能量/[J/(cm2·a)]輸入后一個營養(yǎng)級出入比/%生產(chǎn)者植食性動物肉食性動物——13.52%20.06%2.計算“流出”該營養(yǎng)級的能量占“流入”該營養(yǎng)級能量的百分比。464.662.812.612.662.8能量傳遞效率=該營養(yǎng)級的同化量上一營養(yǎng)級的同化量×100%逐級遞減定量分析思考·討論：利用數(shù)據(jù)，分析賽達(dá)伯格湖的能量流動3.流入某一營養(yǎng)級的能量，為什么不會百分之百流到下一個營養(yǎng)級？流入某一營養(yǎng)級的能量主要有以下去向：①一部分通過該營養(yǎng)級的呼吸作用散失了；②一部分以下一營養(yǎng)級糞便、遺體殘骸或殘枝敗葉的形式被分解者利用；③還有一部分未被下一個營養(yǎng)級利用；

④其他的才是流入下一個營養(yǎng)級的能量。所以，流入某一營養(yǎng)級的能量不可能百分之百地流到下一營養(yǎng)級。通過以上分析，你能總結(jié)出能量流動有什么規(guī)律？定量分析

在生態(tài)系統(tǒng)中，能量流動只能從第一營養(yǎng)級流向第二營養(yǎng)級，再依次流向后面的營養(yǎng)級，不可逆轉(zhuǎn)，也不能循壞流動。生產(chǎn)者初級消費(fèi)者次級消費(fèi)者三級消費(fèi)者1.單向流動①不可逆轉(zhuǎn)：②不可循環(huán)：生物之間的捕食關(guān)系是長期自然選擇的結(jié)果，一般不可逆轉(zhuǎn)。各營養(yǎng)級通過呼吸作用散失的熱能不能再被生物重新利用。原因：三、能量流動的特點一般來說，在輸入到某一個營養(yǎng)級的能量中，只有10%~20%的能量能夠流到下一個營養(yǎng)級。即，能量在相鄰兩個營養(yǎng)級間的傳遞效率是10%~20%。能量傳遞效率=該營養(yǎng)級的同化量上一營養(yǎng)級的同化量×100%2.逐級遞減三、能量流動的特點

在一個生態(tài)系統(tǒng)中，營養(yǎng)級越多，在能量流動過程中消耗的能量越多。

因此，生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動一般不超過5個營養(yǎng)級。

任何生態(tài)系統(tǒng)都需要不斷得到系統(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。能量在流動中逐級遞減與能量守恒定律矛盾嗎？不矛盾

生產(chǎn)者固定的能量，不管如何傳遞，最終都以熱能的形式從生物群落中散失，因此生產(chǎn)者需要源源不斷的固定太陽能。策略1策略2食物關(guān)系：在市場上肉普遍比蔬菜貴，試從能量流動的角度分析：蔬菜屬于生產(chǎn)者范疇，肉是從消費(fèi)者獲取的。能量傳遞效率只有百分之十到百分之二十。也就是說，要得到一千克肉，至少要消耗五千克植物，所以相同重量的肉比蔬菜貴。真題再現(xiàn)（2021全國甲卷）捕食是一種生物以另一種生物為食的現(xiàn)象，能量在生態(tài)系統(tǒng)中是沿食物鏈流動的?；卮鹣铝袉栴}：2、青草→羊→狼是一條食物鏈。根據(jù)林德曼對能量流動研究的成果分析，這條食物鏈上能量流動的特點是__________。3、森林、草原、湖泊、海洋等生態(tài)系統(tǒng)是常見的生態(tài)系統(tǒng)，林德曼關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)能量流動特點的研究成果是以__________生態(tài)系統(tǒng)為研究對象得出的。【答案】(2).單向流動，逐級遞減(3).（賽達(dá)伯格湖）湖泊生產(chǎn)者464.6植食性動物62.8肉食性動物12.6請同學(xué)們將賽達(dá)伯格湖的能量流動數(shù)據(jù)，用相應(yīng)面積或體積的圖形表示，并按營養(yǎng)級由低到高排列。生產(chǎn)者464.6植食性動物62.8肉食性動物12.6模型建構(gòu)將單位時間內(nèi)各營養(yǎng)級所得到的能量數(shù)值轉(zhuǎn)換為相應(yīng)面積（或體積）的圖形，并將圖形按照營養(yǎng)級的次序排列，可形成一個金字塔圖形，叫作能量金字塔。某個湖泊生態(tài)系統(tǒng)的能量金字塔示意圖第一營養(yǎng)級（生產(chǎn)者）第二營養(yǎng)級（初級消費(fèi)者）第三營養(yǎng)級（次級消費(fèi)者）第四營養(yǎng)級（三級消費(fèi)者）1.能量金字塔每一級體積代表所得到的能量值四、生態(tài)金字塔(1)特點：通常都是上窄下寬的正金字塔形。某個湖泊生態(tài)系統(tǒng)的能量金字塔示意圖第一營養(yǎng)級（生產(chǎn)者）第二營養(yǎng)級（初級消費(fèi)者）第三營養(yǎng)級（次級消費(fèi)者）第四營養(yǎng)級（三級消費(fèi)者）(2)原因：能量在流動中總是逐級遞減的。(3)意義：直觀地反映出生態(tài)系統(tǒng)各營養(yǎng)級間能量的關(guān)系1.能量金字塔四、生態(tài)金字塔資料：夏季兩個生態(tài)系統(tǒng)的生物個體數(shù)量統(tǒng)計表，單位為個?hm-2。2.數(shù)量金字塔營養(yǎng)級某草地溫帶森林生產(chǎn)者1500萬2000初級消費(fèi)者200萬150萬次級消費(fèi)者90萬－某草地的生物數(shù)量溫帶森林的生物數(shù)量為什么溫帶森林的數(shù)量金字塔會出現(xiàn)倒置？當(dāng)生產(chǎn)者個體比消費(fèi)者個體大得多時，數(shù)量金字塔經(jīng)常倒置。比方說，生產(chǎn)者是樹，初級消費(fèi)者是昆蟲。鼠草鼬昆蟲樹個體數(shù)量四、生態(tài)金字塔資料：夏季兩個生態(tài)系統(tǒng)的生物量統(tǒng)計表，單位為g?m-2。營養(yǎng)級某湖泊某海域生產(chǎn)者964初級消費(fèi)者1121次級消費(fèi)者4－3.生物量金字塔（每個營養(yǎng)級所容納的有機(jī)物的總干重）某湖泊的生物量某海域的生物量海洋生態(tài)系統(tǒng)中，浮游植物個體小，壽命短，又不斷被浮游動物和其它動物吃掉，所以在某一時刻調(diào)查到的浮游植物的生物量很可能低于第二營養(yǎng)級的生物量，因此生物量金字塔會出現(xiàn)倒置。為什么某海域的生物量會出現(xiàn)金字塔倒置？四、生態(tài)金字塔一般為正金字塔形但是也有可能倒置生態(tài)金字塔能量金字塔生物量金字塔數(shù)量金字塔請想一想：哪種指標(biāo)構(gòu)建的金字塔能更客觀的表示生態(tài)系統(tǒng)能量傳遞規(guī)律？

能量金字塔能四、生態(tài)金字塔人口動態(tài)預(yù)測農(nóng)田海洋森林果園草原甘蔗和大豆間種蔬菜大棚中多層育苗1.研究生態(tài)系統(tǒng)的能量流動，可以幫助人們將生物在時間、空間上進(jìn)行合理配置，增大流入生態(tài)系統(tǒng)的總能量。五、研究能量流動的意義冬小麥夏玉米套作充分地利用了空間和資源秸稈飼料沼氣池沼渣還