资源简介

(共46张PPT)
第2节 生态系统的能量流动
第3章 生态系统及其稳定性
生物
学习目标
1.通过分析能量在“草→兔→鹰”食物链各营养级间的流动情况，建构生态系统能量流动模型，概述生态系统中能量流动的过程。（生命观念、科学思维）
2.通过分析赛达伯格湖能量流动数据，理解生态系统能量流动的特点，掌握定量分析法等科学分析方法。（生命观念、科学思维）
3.通过建构赛达伯格湖能量金字塔及不同生态系统的生物量、数量金字塔，掌握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。（生命观念、科学思维）
4.通过对比两个农业生态系统模式图，明确研究能量流动的意义，能够结合实际分析如何提高能量利用效率，增强社会责任意识。（科学思维、社会责任）
学习重难点
重点：
理解生态系统能量流动的过程和特点，掌握能量传递效率的定量分析方法。
难点：
建构能量流动模型，理解能量流动的特点与生态系统稳定性的关系。
导入新课
能量流动的过程
新课讲授
探究一
能量输入
个体1
储存在体内的能量
呼吸作用散失的能量
个体2
储存在体内的能量
呼吸作用散失的能量
个体3……
能量储存
种群
能量散失
能量输入
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。
某营养级
将一个营养级的所有种群作为一个整体
研究能量流动的基本思路：
研究生态系统中能量流动一般在群体水平上
科学方法
[探究一]能量流动的过程
水稻
虫
鱼
资料1：青田稻鱼共生系统这一传统农耕模式拥有1300余年历史，2005年6月该系统被联合国粮农组织列为首批全球重要农业文化遗产保护试点，成为中国第一个世界农业文化遗产。在共生系统中存在着一条食物链：水稻→虫→鱼，水稻为鱼类提供庇荫，鱼则发挥耕田除草、松土增肥、提供氧气、吞食害虫等功能，这种生态循环大大减少了系统对外部化学物质的依赖，增加了系统的生物多样性。
新课讲授
[探究一]能量流动的过程
1.水稻的能量来自哪里
2.照射在稻田上的太阳能如何被水稻吸收 这些能量都被水稻吸收了吗
太阳。
通过水稻的光合作用。
没有。
阅读课本P55，思考并找出下列问题答案。
活动1、第一营养级的能量流动
新课讲授
[探究一]能量流动的过程
3.水稻吸收了太阳能后,这些能量储存在哪里？有哪些去向
4.水稻用于自身生长、发育、繁殖的能量有几个去路？分别是什么？
阅读课本P55，思考并找出下列问题答案。
③随残枝败叶等被分解者分解而释放出来
水稻光合作用制造的有机物中的能量
用于自身生长、发育和繁殖
①呼吸作用中以热能的形式散失了
②初级消费者（虫）摄入
新课讲授
[探究一]能量流动的过程
用于生长、
发育和繁殖
初级消费者
（植食性动物）
分解者利用
生产者
（植物）
1%
固定(同化)
残枝 败叶
99%
散失
呼吸作用
以热能的形式散失
同化量
＝呼吸消耗量＋储存在生物体内的量（用于生长、发育、繁殖）
＝呼吸消耗量＋流入下一营养级＋被分解者利用
注意: 如果在每一时间段去分析去向，还应有未被利用的能量(最终也将被分解者利用)。
＋（未被利用）
新课讲授
[探究一]能量流动的过程
1.虫摄入水稻后，能量是否全部被同化？
若有未被同化的，未同化的能量存在于哪里？
没有都被同化
虫的粪便中
摄入量 = 同化量 + 粪便量
2.请概括出“摄入量”“同化量”“粪便量”的关系，哪个是流入虫（第二营养级）的能量？
流入第二营养级的总能量
3.虫吸收了的能量,这些能量有哪些去向
呼吸作用散失、
鱼摄入、
分解者利用
活动2、第二营养级的能量流动
新课讲授
[探究一]能量流动的过程
初级消费者摄入
粪便
初级消费者同化
呼吸作用散失
生长、发育繁殖
遗体残骸
分解者利用
呼吸作用散失
次级消费者摄入
……
第二营养级能量流动过程概念模型
新课讲授
[探究一]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
某营养级能量的最终去向：
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、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
小结：同化量的去向
最高营养级没有流入下一营养级这一去向
新课讲授
生产者
（绿色植物）
初级消费者（植食性动物）
次级消费者（肉食性动物）
三级消费者（肉食性动物）
呼吸作用
呼吸作用
呼吸作用
呼吸作用
分 解 者
呼吸作用
输入
传递
热能散失
活动3、生态系统能量流动过程
新课讲授
[探究一]能量流动的过程
呼吸作用
呼吸作用
呼吸作用
呼吸作用
分 解 者
呼吸作用
生产者
（绿色植物）
初级消费者（植食性动物）
次级消费者（肉食性动物）
三级消费者（肉食性动物）
生产者的能量来源：_______;
流经生态系统的总能量：_____________________
生产者所固定的太阳能
太阳能
传递形式：________________
传递渠道：________________
有机物中的化学能
食物链和食物网
【归纳总结】生态系统中能量的输入、传递、转化、散失
输入
传递
**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，还有人为补充的能量
新课讲授
呼吸作用
呼吸作用
呼吸作用
呼吸作用
分 解 者
呼吸作用
生产者
（绿色植物）
初级消费者（植食性动物）
次级消费者（肉食性动物）
三级消费者（肉食性动物）
太阳能→有机物中的化学能→热能
散失形式：______
散失途径：___________
散失
转化
呼吸作用
热能
【归纳总结】生态系统中能量的输入、传递、转化、散失
新课讲授
呼吸作用
呼吸作用
呼吸作用
呼吸作用
分 解 者
呼吸作用
生产者
（绿色植物）
初级消费者（植食性动物）
次级消费者（肉食性动物）
三级消费者（肉食性动物）
生态系统中能量的 、 、 、 的过程，称为生态系统的能量流动。
输入
传递
转化
散失
生态系统能量流动的概念
新课讲授
【跟踪训练】某同学绘制了如图所示的能量流动图解，下列叙述正确的是（ ）
A.生产者固定的总能量可表示为A1＋B1＋C1＋A2＋B2＋C2＋D2
B.初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量为B2＋D2
C.初级消费者摄入的能量为A2＋B2＋C2
D.W1＝D1＋D2
A
新课讲授
[探究一]能量流动的过程
能量流动的特点
新课讲授
探究二
分析赛达伯格胡的能量流动
思考·讨论
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。
林德曼（1915—1942）
Raymond Lindeman
林德曼对赛达伯格湖能量流动做了定量分析
优点：小、简单、稳定
新课讲授
[探究二]能量流动的特点
太阳能
未
固
定
生产者
464.6
62.8
12.6
呼吸作用
122.6
7.5
分解者
14.6
12.5
未利用
327.3
29.3
5.0
赛达伯格湖能量流动图解
植食性动物62.8
肉食性动物12.6
96.3
18.8
293
微量
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。
新课讲授
[探究二]能量流动的特点
营养级 流入能量（同化量） 流出（流入下一营养级） 呼吸散失 分解者利用 未利用 出入比
生产者
植食性动物
肉食性动物
464.6
62.8
12.6
13.5%
20%
62.8
96.3
12.5
293
12.6
18.8
2.1
29.3
7.5
微量
5.0
/
2.纵向比较各级输入量，随着营养级的升高 ，同化量有什么变化？为什么？
1.横向比较每一级的输入量和输出量，生态系统的能量流动是否遵循能量守恒定律？
新课讲授
[探究二]能量流动的特点
生态系统的能量流动遵循能量守恒定律。
能量沿着营养级流动的过程中逐级递减。流入某一营养级的能量除了流入下一营养级之外，一部分通过该营养级的呼吸作用散失，一部分作为排遗物、遗体或残枝败叶被分解者利用，一部分未被利用。
= + + +
= + + +
营养级 流入能量（同化量） 流出（流入下一营养级） 呼吸散失 分解者利用 未利用 出入比
生产者
植食性动物
肉食性动物
464.6
62.8
12.6
13.5%
20%
62.8
96.3
12.5
293
12.6
18.8
2.1
29.3
7.5
微量
5.0
/
能量传递效率
能量传递效率 =
某一营养级的同化量
上一营养级的同化量
× 100%
注意：能量在相邻两个营养级间的传递效率为 。
10%～20%
新课讲授
[探究二]能量流动的特点
3.生物之间经过长期的进化形成的吃与被吃的捕食关系不可逆转，因此能量流动还具有什么特点？
生态系统中能量流动是单向的。
新课讲授
[探究二]能量流动的特点
能量流动的特点
各个营养级的顺序是不可逆的
两个营养级之间传递效率为10％～20％
自身呼吸消耗、被分解者分解、暂时未被利用。
表现：
原因：
逐级递减
规律：
原因：
能量只能沿着食物链由低营养级流向高营养级
各个营养级的能量总是以呼吸散失热能。
单向流动
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。
新课讲授
[探究二]能量流动的特点
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，大型肉食性动物在生态系统中几乎是最高营养级，通过食物链（网）流经大型肉食性动物的能量已减到很少的程度。因此，大型肉食性动物的数量往往稀少。
思维提升
为什么大型肉食性动物数量往往稀少？
新课讲授
[探究二]能量流动的特点
生态金字塔
新课讲授
探究三
生产者
464.6
植食性动物
62.8
肉食性动物
12.6
赛达伯格湖的能量流动数据分析[单位：J/(cm2·a)]
营养级 生产者 植食性动物 肉食性动物
输入能量 464.6 62.8 12.6
能量金字塔
如果将单位时间内各个营养级所得到的能量数值转换成相应面积（或体积）的图形，并将图形按照营养级的次序排列，可形成一个金字塔图形，叫做能量金字塔。
新课讲授
[探究三]生态金字塔
夏季两个生态系统的生物量统计表，单位为g m-2。
营养级 某湖泊 某海域
生产者 96 4
初级消费者 11 21
次级消费者 4 －
生物量金字塔
（每个营养级所容纳的有机物的总干量）
某湖泊的生物量
某海域的生物量
海洋生态系统中，浮游植物(生产者)个体小，寿命短，又不断被捕食，因而某一时间调查到的生物量可能低于浮游动物的生物量。但总的来看，一年中浮游植物的总的生物量还是比浮游动物的多。
为什么海域的生物量会出现金字塔倒置？
新课讲授
[探究三]生态金字塔
夏季两个生态系统的生物个体数量统计表，单位为个 hm-2。
生物数量金字塔
营养级 某草地 某温带森林
P 1500万 2 000
C1 200万 1 50万
C2 90万 120万
C3 10 20
某草地的生物数量
某温带森林的生物数量
为什么温带森林的生物个体数量会出现金字塔倒置？
当生产者个体比消费者个体大得多时，数量金字塔经常倒置。比方说，生产者是树，初级消费者是昆虫。
新课讲授
[探究三]生态金字塔
生态金字塔
能量金字塔
生物量金字塔
数量金字塔
请想一想：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。
新课讲授
[探究三]生态金字塔
能量金字塔 生物量金字塔 数量金字塔
形状
每一阶含义
特点
象征意义
食物链中每一营养级生物所含能量的多少
自然生态系统一定为上窄下宽的金字塔形
能量在流动过程中总是逐级递减
每一营养级生物的有机物的总干重
一般为上窄下宽金字塔形,有时会出现倒置
一般生物量(现存生物有机物的总干重)沿食物链流动逐级递减
每一营养级生物个体的数目
一般为上窄下宽金字塔形,有时会出现倒置
一般生物个体数目在食物链中随营养级升高而减少
生态金字塔
【归纳总结】
研究能量流动的意义
新课讲授
探究四
【合作探究】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。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。
新课讲授
[探究四]研究能量流动的意义
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。
例如: 间作套种、多层育苗、稻--萍--蛙等立体农业生产方式。
间作套种
多层育苗
稻—萍—蛙
研究能量流动的实践意义
新课讲授
[探究四]研究能量流动的意义
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。
秸秆饲料
沼气池
沼渣
例如 : 秸秆喂牲畜；粪便制作沼气；沼渣肥田，实现了对能量的多级利用，从而大大
提高能量的利用率
能量利用率≠能量的传递效率
能量永远不能循环利用，能量传递效率永远不能被提高
新课讲授
[探究四]研究能量流动的意义
3.研究生态系统的能量流动，还可以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。例如:合理确定草场的载畜量，稻田除草、除虫等。新课讲授[探究四]研究能量流动的意义【练习1】
当堂训练
如图是某生态系统中能量流向物种甲后发生的一系列变化示意图，下列有关叙述错误的是(　　)
A．a表示物种甲同化的能量
B．e表示物种甲呼吸散失的能量
C．d表示分解者呼吸散失的能量
D．a中的能量包括物种甲粪便中的能量
D
【练习2】
当堂训练
下列关于生态系统能量流动的叙述，正确的是（ ）
A．营养级数量越多，相邻营养级之间的能量传递效率就越低
B．呼吸消耗量在同化量中所占比例越少，生物量增加就越多
C．生产者的净初级生产量越大，各级消费者的体型就越大
D．营养级所处的位置越高，该营养级所具有的总能量就越多
B
【练习3】
当堂训练
生态金字塔是用来描述生态系统中不同生物种群之间能量、生物量或数量关系的模型，模型一般如图所示，其中I、Ⅱ、Ⅲ分别代表第一、二、三营养级。下列相关叙述错误的是（ ）
A．图中Ⅱ、Ⅲ营养级中可能存在同种生物
B．营养级是指处于食物链同一环节上同种生物全部个体的总和
C．一般来说，生物量金字塔中植物的生物量要大于植食性动物的生物量
D．能量金字塔通常上窄下宽，能反映出能量流动逐级递减的特点
B
【练习4】
ABC
当堂训练
（不定项）如图为某生态系统的能量流动过程图解，N1、N2、N3表示固定或同化的能量值。下列相关叙述正确的是（　　）
A．流经该生态系统的总能量大于生产者固定的太阳能
B．图中A 表示“未利用”，该部分能量可能最终流向分解者
C．生产者固定的能量不变的情况下，若N2/N1的值越大，则说明消费者从生产者中固定的能量越多
D．将动物粪便作为肥料还田可促进植物吸收利用有机物，实现能量循环利用
【练习5】
当堂训练
下图甲为某湖泊生态系统的能量金字塔简图，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别代表不同的营养级，m1、m2代表不同的能量形式。图乙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。请据图回答下列问题。
(1)图甲中，m1、m2表示的能量形式分别为 、 。通常情况下，位于营养级Ⅳ的生物个体数量一般远远少于Ⅲ，主要原因是
。
太阳能
呼吸作用散失的热量
能量在流动过程中逐级递减，营养级高，可利用能量少
【练习5】
当堂训练
下图甲为某湖泊生态系统的能量金字塔简图，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别代表不同的营养级，m1、m2代表不同的能量形式。图乙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。请据图回答下列问题。
(2)图乙中，若A表示图甲中营养级Ⅱ所摄入的全部能量，则B表示 ，C表示 。
营养级Ⅱ同化的能量
营养级Ⅱ用于生长、发育和繁殖的能量
【练习5】
当堂训练
下图甲为某湖泊生态系统的能量金字塔简图，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别代表不同的营养级，m1、m2代表不同的能量形式。图乙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。请据图回答下列问题。
(3)若图甲中营养级Ⅰ所固定的太阳能总量为y，则营养级Ⅰ、Ⅱ间的能量传递效率是 (用图中所给字母表示)。
(4)由图乙可以总结出生态系统能量流动的主要特点是 。
b/y×l00%
单向流动、逐级递减
课堂小结
谢谢大家

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