生態(tài)系統(tǒng)的能量流動課件2023-2024學年高二上學期生物人教版選擇性必修2

選擇性必修二第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

本節(jié)聚焦：1.能量在生態(tài)系統(tǒng)中是怎樣流動的？2.怎樣理解生態(tài)金字塔？3.研究能量流動有什么實踐意義？？課前導入汕頭市溪南鎮(zhèn)原本就種植有一片稻田，現在想其改造成為稻魚共生系統(tǒng)，需要解決以下幾個問題：1、稻魚共生模式里的食物鏈和食物網是怎樣的？能量是如何流動的呢？2、一片稻田中放養(yǎng)魚的數量是越多越好嗎？3、怎樣才能在稻田生態(tài)系統(tǒng)中獲得更大的收益呢？課前導入稻魚共生系統(tǒng)資料1：稻魚共生系統(tǒng)于2005年被列為“全球重要農業(yè)文化遺產。在此系統(tǒng)中，水稻通過光合作用將光能同化并儲存在有機物中，水稻積累有機物用于生長發(fā)育和繁殖等生命活動；稻飛虱等害蟲以水稻葉片為食，魚類如鯉魚通過沖撞稻積，導致稻飛虱等害蟲落入水中并食之。水稻能抵擋烈日照射，降低表層水溫；水稻還能利用氮素，降低水中銨鹽濃度，為魚類生長創(chuàng)造良好環(huán)境。此外，鯉魚還能以水生雜草、浮游動植物等為食。浮游動物以浮游植物為食?！菊n前任務】根據閱讀資料獲取的信息，繪制稻魚共生農田生態(tài)系統(tǒng)中的食物網。稻魚共生系統(tǒng)【課前任務】根據閱讀資料獲取的信息，繪制稻魚共生農田生態(tài)系統(tǒng)中的食物網。合作探究一【任務1】根據閱讀獲得的信息，獨立思考或小組合作，嘗試完成下列問題：1.水稻的能量從哪里來？照射在水稻上的太陽能是通過什么過程被其吸收利用的？2.水稻積累的有機物量與光合作用制造的有機物量有何不同？水稻同化量與用于生長發(fā)育和繁殖等生命活動的能量有何關系？3.水稻儲存在有機物中用于生長發(fā)育和繁殖等生命活動的能量有哪些去路？4.有限時間內（如1年內），水稻的能量全都被利用了嗎？5.稻飛虱通過捕食水稻所攝入的有機物能被它全部消化吸收（同化）嗎？稻飛虱的攝入量與其何關系？資料1：稻魚共生系統(tǒng)于2005年被列為“全球重要農業(yè)文化遺產。在此系統(tǒng)中，水稻通過光合作用將光能同化并儲存在有機物中，水稻積累有機物用于生長發(fā)育和繁殖等生命活動；稻飛虱等害蟲以水稻葉片為食，魚類如鯉魚通過沖撞稻積，導致稻飛虱等害蟲落入水中并食之。水稻能抵擋烈日照射，降低表層水溫；水稻還能利用氮素，降低水中銨鹽濃度，為魚類生長創(chuàng)造良好環(huán)境。此外，鯉魚還能以水生雜草、浮游動植物等為食。浮游動物以浮游植物為食。【問題1】水稻的能量從哪里來？照射在水稻上的太陽能是通過什么過程被其吸收利用的？太陽能通過光合作用把太陽能轉化為化學能，固定在所制造的有機物中99%散失1%固定【問題2】水稻積累的有機物量與光合作用制造的有機物量有何不同？水稻同化量與用于生長發(fā)育和繁殖等生命活動的能量有何關系？同化的能量=呼吸作用消耗的能量+用于生長、發(fā)育和繁殖的能量水稻積累的有機物=光合作用制造的有機物-呼吸作用消耗的有機物【問題3】水稻儲存在有機物中用于生長發(fā)育和繁殖等生命活動的能量有哪些去路？【問題4】有限時間內（如1年內），水稻的能量全都被利用了嗎？有一部分能量未被利用（“未利用”指由于調查時間有限，能利用而暫時未被利用的能量）【問題5】稻飛虱通過捕食水稻所攝入的有機物能被它全部消化吸收（同化）嗎？稻飛虱的攝入量與其同化量何關系？【任務2】構建食物鏈（水稻→稻飛虱→鯉魚）中能量從水稻流入害蟲的模型。水稻同化量呼吸作用散失用于生長發(fā)育繁殖的能量分解者分解稻飛虱同化量稻飛虱攝入量稻飛虱糞便量未利用殘枝敗葉一、能量流動的過程水稻同化量呼吸作用散失用于生長發(fā)育繁殖的能量稻飛虱攝入量未利用殘枝敗葉稻飛虱同化量稻飛虱糞便量【思考】糞便中的能量屬于哪一個營養(yǎng)級？分解者分解【思考】水稻能量的最終去向是哪些？一、能量流動的過程一、能量流動的過程水稻同化量呼吸作用散失未利用稻飛虱同化量分解者分解【思考】如果長期來看，那能量是幾個去向？一、能量流動的過程某營養(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1.某營養(yǎng)級的能量最終去向某營養(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2.某營養(yǎng)級的能量某段時間內的能量去向總結【思考】最高營養(yǎng)級的能量也是這幾個去向嗎？（最高營養(yǎng)級無）（最高營養(yǎng)級無）【任務3】構建該稻田生態(tài)系統(tǒng)中能量在不同營養(yǎng)級之間的流動的模型圖生產者初級消費者初級消費者呼吸作用呼吸作用呼吸作用分解作用分解作用分解作用能量流動的概念：生態(tài)系統(tǒng)中能量的_______、________、______和_______過程。輸入傳遞轉化散失以

形式散失①源頭：________。②起點：從_______________________開始③總值：_______________________________。①途徑：

。②形式：

。生產者固定的太陽能生產者固定的全部太陽能食物鏈和食物網有機物中的化學能熱能光能有機物中的化學能光合作用熱能呼吸作用分解作用輸入太陽能傳遞轉化散失若為人工生態(tài)系統(tǒng)，流經生態(tài)系統(tǒng)的總能量除生產者固定的太陽能總量，還有人工補充的能量。概念小結一片稻田中放養(yǎng)魚的數量是越多越好嗎？合作探究二【任務4】1.用表格的形式，將圖中的數據進行整理，并計算出“流出”一個營養(yǎng)級的能量值，占“流入”該營養(yǎng)級能量的比值分別是多少？為什么不能百分之百地流到下一個營養(yǎng)級？2.從方向上看，能量流動是否會逆轉，能不能循環(huán)流動？為什么？3.生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動和轉化是否遵循能量守恒定律？圖中數字為能量值，單位是J(cm2·a)(焦每平方厘米年）。“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。合作探究二【問題1】用表格的形式，將圖中的數據進行整理，并計算出流入一個營養(yǎng)級的能量值，占上一個營養(yǎng)級同化的總能量的比值分別是多少？為什么不能百分之百地流到下一個營養(yǎng)級？營養(yǎng)級流入能量流出能量出入比（能量傳遞效率）生產者植食性動物肉食性動物————464.662.813.5%62.812.620.1%12.6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%（先回答什么是流入？流出？）輸入下一營養(yǎng)級合作探究二【問題1】用表格的形式，將圖中的數據進行整理，并計算出流入一個營養(yǎng)級的能量值，占上一個營養(yǎng)級同化的總能量的比值分別是多少？為什么不能百分之百地流到下一個營養(yǎng)級？流入某一營養(yǎng)級的能量除了流入下一營養(yǎng)級的之外，還有：①一部分通過該營養(yǎng)級的呼吸作用散失；②一部分作為排遺物、遺體或殘枝敗葉被分解者利用；③一部分未被利用【問題2】從方向上看，能量流動是否會逆轉，能不能循環(huán)流動？為什么？合作探究二二、能量流動的特點(1)從方向上看：在生態(tài)系統(tǒng)中，能量流動只能沿著_______由___營養(yǎng)級流向____營養(yǎng)級，不可_____，也不能_________；單向流動食物鏈低高逆轉循環(huán)流動(2)從數值上看：能量傳遞效率為10%～20%逐級遞減從能量傳遞的數量和效率看，能量流經各營養(yǎng)級是逐級遞減的，單向不循環(huán)的，傳遞效率為10％－20％。

所以,食物鏈一般不超過五個營養(yǎng)級，到第五營養(yǎng)級以后，可利用的能量已減少到不能維持其生存的程度了。因為能量每流經一級都要丟失一大部分，所以食物鏈越長，流量流失就越多。思考：為什么食物鏈一般不超過5個營養(yǎng)級?第一營養(yǎng)級A15A125A1125A1625A13125A0.00032A第六

營養(yǎng)級第五

營養(yǎng)級第四

營養(yǎng)級第三

營養(yǎng)級第二

營養(yǎng)級【問題3】生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動和轉化是否遵循能量守恒定律？遵循能量守恒定律。能量在生態(tài)系統(tǒng)中流動、轉化后，一部分儲存在生態(tài)系統(tǒng)生物體的有機物中，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?！救蝿?】假如你是該稻田生態(tài)系統(tǒng)的經營者，結合你繪制的食物網示意圖，怎樣才能在稻田生態(tài)系統(tǒng)中獲得更大的收益呢？課堂總結(2)箭頭由粗到細：(1)方框從大到?。弘S營養(yǎng)級的升高，儲存在生物體內的能量越來越少。表示流入下一營養(yǎng)級的能量逐級遞減。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*最高營養(yǎng)級沒有這一去向未被利用能量金字塔第一營養(yǎng)級第二營養(yǎng)級第三營養(yǎng)級第四營養(yǎng)級課后作業(yè)1、各營養(yǎng)級數量及有機物的關系與各營養(yǎng)級間的能量關系是否相同？

如果不同，金字塔如何表示？2、除了稻魚共生系統(tǒng)，我們還可以采取哪些措施，使能量得到更加充分地利用？分析教材“練習與應用”中拓展應用第1題總結相應措施。【課后作業(yè)】近年來，我省部分農村應用稻田蟹綜合種養(yǎng)技術，創(chuàng)新發(fā)展了“一水兩用、一地雙收”的稻蟹共生模式，獲得了良好效益。下圖表示某稻蟹共生系統(tǒng)內的部分結構，請回答下列問題。(1)稻田內所有河蟹_________（填“是”或“不是”）一個種群，稻田微生物的作用是____________。(2)流經該稻蟹共生系統(tǒng)的總能量為____________。(3)河蟹與稻田昆蟲的種間關系是____________，從能量流動的角度分析，養(yǎng)殖河蟹的意義在于____________________________。(4)在“藻類→浮游動物→河蟹”的食物鏈中，浮游動物同化的能量可以通過自身的遺體殘骸和____________流向分解者。(5)實踐對比發(fā)現，稻田引入河蟹后，水稻產量明顯提高。請從種間關系的角度分析，可能的原因有____________________。是

作為分解者生產者固定的太陽能和人工輸入的飼料等有機物中含有的化學能

捕食和競爭

調整能量流動關系，使能量更多地流向對人類最有益的部分河蟹糞便

雜草密度降低，減少了與水稻的競爭，水稻因而得到更多的光，CO2和無機鹽用于生長。河蟹捕食稻田昆蟲，減少了昆蟲對水稻的取食和危害，增加了水稻產量。殘餌經過微生物的分解作用，提高了土壤肥力選擇性必修二第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

（第二課時）

本節(jié)聚焦：1.能量在生態(tài)系統(tǒng)中是怎樣流動的？2.怎樣理解生態(tài)金字塔？3.研究能量流動有什么實踐意義？？【任務1】構建生態(tài)系統(tǒng)能量流動金字塔模型請同學們將賽達伯格湖的能量流動數據，用相應面積或體積的圖形表示，并按營養(yǎng)級由低到高排列。（1）能量金字塔【任務1】構建生態(tài)系統(tǒng)能量流動金字塔模型生態(tài)學家調查了不同生態(tài)系統(tǒng)中的生物個體數量和生物量（調查數據中排除了微生物和土壤動物）,所得數據如下列表格所示。名稱某草地溫帶森林生產者150000002000初級消費者20000001500000次級消費者9000001200000三級消費者1020草原（夏季）數量金字塔（個體/0.1ha）草150萬植食性動物20萬肉食性動物19萬肉食性動物210（2）數量金字塔（3）生物量金字塔名稱某湖泊某海峽生產者8094初級消費者3721次級消費者11-【任務1】構建生態(tài)系統(tǒng)能量流動金字塔模型一般情況下，生物量金字塔是上窄下寬的金字塔形，但是有時候會出現倒置的金字塔形。例如，在海洋生態(tài)系統(tǒng)中，由于生產者(浮游植物)的個體小，壽命短，又會不斷地被浮游動物吃掉，所以某一時刻調查到的浮游植物的生物量可能低于浮游動物的生物量。當然，總的來看，年中浮游植物的總的生物量還是比浮游動物的要多。【思考1】生物量金字塔在什么情況下，可能是上寬下窄倒置的金字塔形呢？（3）生物量金字塔三、生態(tài)金字塔——能量金字塔、數量金字塔、生物量金字塔統(tǒng)稱為生態(tài)金字塔?！舅伎?】哪種指標構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，不出現倒置現象呢？能量金字塔能更客觀、準確的表示能量在各營養(yǎng)級間的傳遞規(guī)律。[創(chuàng)新思考1]為什么肉類食品的價格比小白菜價格高？[創(chuàng)新思考2]為什么說“一山不容二虎”？

蔬菜一般屬于生產者范疇，而肉屬于消費者范疇，由于能量傳遞的效率只有10%-20%，也就是說要得到1千克的肉至少要消耗5千克的植物；所以相同重量的肉比蔬菜貴。

根據生態(tài)系統(tǒng)中能量流動逐級遞減的特點和規(guī)律，營養(yǎng)級越高，可利用的能量就越少，老虎在生態(tài)系統(tǒng)中幾乎是最高營養(yǎng)級，通過食物鏈（網）流經老虎的能量已減到很少的程度。因此，老虎的數量將是很少的。故“一山不容二虎”有一定的生態(tài)學道理。[創(chuàng)新思考3]人類位于食物鏈的頂端，從能量金字塔來看，人口數量日益增長，這會對地球上現有的生態(tài)系統(tǒng)造成什么影響？

人口數量日益增長，會要求低營養(yǎng)級有更多的能量流入人類所處的營養(yǎng)級，也就是說，人類所需要的食物會更多，將不得不種植或養(yǎng)殖更多的農畜產品，會給地球上現有的自然生態(tài)系統(tǒng)帶來更大的壓力。四、研究能量流動的實踐意義稻—萍—蛙甘蔗和大豆間種冬小麥夏玉米套作蔬菜大棚中多層育苗(1)幫助人們將生物在時間、空間上進行合理配置，增大流入某個生態(tài)系統(tǒng)的總能量。[思考]及時清除農田中雜草的意義是什么？(2)幫助人們合理地調整生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動關系，使能量持續(xù)高效地流向對人類最有益的部分。(3)幫助人們科學地規(guī)劃和設計人工生態(tài)系統(tǒng)，使能量得到最有效的利用。實現了對能量的多級利用，從而大大提高能量的利用率（≠能量的傳遞效率）【課后作業(yè)】近年來，我省部分農村應用稻田蟹綜合種養(yǎng)技術，創(chuàng)新發(fā)展了“一水兩用、一地雙收”的稻蟹共生模式，獲得了良好效益。下圖表示某稻蟹共生系統(tǒng)內的部分結構，請回答下列問題。(1)稻田內所有河蟹_________（填“是”或“不是”）一個種群，稻田微生物的作用是____________。(2)流經該稻蟹共生系統(tǒng)的總能量為____________。(3)河蟹與稻田昆蟲的種間關系是____________，從能量流動的角度分析，養(yǎng)殖河蟹的意義在于____________________________。(4)在“藻類→浮游動物→河蟹”的食物鏈中，浮游動物同化的能量可以通過自身的遺體殘骸和____________流向分解者。(5)實踐對比發(fā)現，稻田引入河蟹后，水稻產量明顯提高。請從種間關系的角度分析，可能的原因有____________________。是

分解者生產者固定的太陽能和人工輸入的飼料等有機物中含有的化學能

捕食和競爭

調整能量流動關系，使能量更多地流向對人類最有益的部分河蟹糞便

雜草密度降低，減少了與水稻的競爭，水稻因而得到更多的光，CO2和無機鹽用于生長。河蟹捕食稻田昆蟲，減少了昆蟲對水稻的取食和危害，增加了水稻產量。殘餌經過微生物的分解作用，提高了土壤肥力練一練

P60【練習與應用】一、概念檢測1.生態(tài)系統(tǒng)中所有生物的生命活動都需要能量，而不同營養(yǎng)級的生物獲取能量的途徑是有差別的。據此判斷下列表述是否正確。(1)太陽能只有通過生產者才能輸入到生態(tài)系統(tǒng)中（）(2)生態(tài)系統(tǒng)中初級消費者越多，次級消費者獲得的能量越少()(3)能量沿食物鏈流動是單向的()2.流經神農架國家級自然保護區(qū)的總能量是(）A.該保護區(qū)中生產者體內的能量B.照射到該保護區(qū)中的全部太陽能C.該保護區(qū)中生產者所固定的太陽能D.該保護區(qū)中所有生產者、消費者、分解者體內的能量3.在一定時間內,某生態(tài)系統(tǒng)中全部生產者固定的能量值為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之間的關系是（）A.a+b=cB.a＞b+cC.a＜b+cD.c=a+b√×√CB練一練

P60【練習與應用】二、拓展應用1.下圖是兩個農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的模式圖。圖a中農作物為人類提供的食物、為家禽和家畜提供的飼料，都與圖b相同。(1)分析這兩幅圖，完成這兩個生態(tài)系統(tǒng)的能量流動圖解。能量流動圖解(1)分析這兩幅圖，完成這兩個生態(tài)系統(tǒng)的能量流動圖解。能量流動圖解(2)哪個生態(tài)系統(tǒng)的能量能夠更多地被人類所利用？為什么？

圖b所示的生態(tài)系統(tǒng)中流向分解者的能量，還有一部分可以以生活能源或食物中化學能的形式被人類再度利用，因此，該生態(tài)系統(tǒng)實現了能量多級、充分利用，提高了能量利用率。2.將一塊方糖放入水中，方糖很快溶解，消失得無影無蹤。溶解在水中的方糖還能再自行變回原來的形狀嗎？為什么？

不能，在一個封閉的系統(tǒng)中，物質總是由有序朝著無序(熵增加)的方向發(fā)展。

生活在水中的硅藻，它們能利用溶解在水中的硅化物制造自己絢麗精致的外殼，而通常情況下水體中硅化物的含量極為微少，僅有百萬分之幾。這比方糖溶解后水中的含糖量低得多。硅藻依靠什么力量筑造自己的精美小“屋”呢？

硅藻能利用獲取的營養(yǎng)通過細胞呼吸釋放能量，依靠能量完成由無序向有序的轉化，維持其生命活動。

通過以上事例，對能量流動在生態(tài)系統(tǒng)中的作用是否有了進一步的認識？能量輸入對于生態(tài)系統(tǒng)有序性的維持來說是不可缺少的。練一練

1.若某生態(tài)系統(tǒng)固定的總能量為24000kJ，則該生態(tài)系統(tǒng)的第三和第四營養(yǎng)級所獲得的能量最多是（）A.540kJ和81kJ B.3600kJ和960kJC.240kJ和24kJ D.960kJ和192kJ2.若某生態(tài)系統(tǒng)固定的總能量為24000kJ，則該生態(tài)系統(tǒng)的第三和第四營養(yǎng)級所獲得的能量最少是（）A.540kJ和81kJ B.3600kJ和960kJC.240kJ和24k