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1、第第3 3章章 生态系统及其稳定性生态系统及其稳定性第第2 2节节 生态系统的能量流动生态系统的能量流动（第一课时）（第一课时）教学目标教学目标目标目标010102020303利利用用图图示示、模模型型构构建建生生态态系系统统的的能能量量流流动过程。动过程。(科学思维科学思维)通通过过学学习习生生态态系系统统的的能能量量流流动动过过程程，建建立立物质和能量观。物质和能量观。(生命观念生命观念)认认同同利利用用能能量量流流动动规规律律，更更加加科科学学、有有效效地利用生态系统中的资源。地利用生态系统中的资源。(社会责任社会责任)情景材料一情景材料一合作探究一：合作探究一：你认为以下哪种生存策略能
2、让你维持更长的时间来等待救援？假设你像小说中的鲁滨逊那样，流落在一个荒岛上，除了有能饮用的水，几乎没有任何食物。你身边尚存的食物只有1只母鸡、15Kg玉米。方案方案1 1方案方案2 2先先后后一部分一部分吃鸡蛋吃鸡蛋一部分一部分选择人数：选择人数：_选择人数：选择人数：_能量的输入能量的输入能量的散失能量的散失生态系统生态系统 一切生命活动都伴随着能量的变化。没有能量的输入，也就没有生命的生态系统一、一、能量流动能量流动1.概念：概念：生态系统中能量的_、_、_和_的过程。输入输入传递传递转化转化散失散失合作探究二：合作探究二：研究能量流动我们可以采用什么科学方法呢研究能量流动我们可以采用什么
3、科学方法呢？能量输入能量输入个体个体1 1储存在体内的能量储存在体内的能量呼吸作用散失的能量呼吸作用散失的能量个体个体2 2储存在体内的能量储存在体内的能量呼吸作用散失的能量呼吸作用散失的能量个体个体33能量储存能量储存种群种群能量散失能量散失能量输入能量输入将这些个体作为一个整体来研究将这些个体作为一个整体来研究 以以个体个体为研究对象，有为研究对象，有很大的很大的局限性和偶然性局限性和偶然性，如，如果个体死亡，数据可能不准果个体死亡，数据可能不准确；不同个体间差异过大。确；不同个体间差异过大。某营养级某营养级将一个将一个营养级营养级的的所有种群作为一个整体所有种群作为一个整体能很好地避免以
4、个体和种群为研究对象带来的不足，提高结果的准确性。能很好地避免以个体和种群为研究对象带来的不足，提高结果的准确性。一、一、能量流动能量流动2.科学方法：科学方法：研究能量流动的基本思路研究能量流动的基本思路二、二、能量流动的过程能量流动的过程合作探究三：合作探究三：请同学们自主阅读教材P54-55，小组合作思考讨论完成问题。1.1.输入生态系统的的能量来源是什么？输入生态系统的的能量来源是什么？2.2.输入第一营养级的能量有几个去路？分别是什么？输入第一营养级的能量有几个去路？分别是什么？3.3.植物用于自身生长、发育、繁殖的能量有几个去路植物用于自身生长、发育、繁殖的能量有几个去路？分别是什
5、么？分别是什么？4.4.初级消费者摄入的能量全部转化为自身的能量了吗？摄入的能量去路有初级消费者摄入的能量全部转化为自身的能量了吗？摄入的能量去路有几个？分别是什么？几个？分别是什么？5.5.某一营养级的某一营养级的“粪便粪便”中能量应属于谁的同化量？中能量应属于谁的同化量？6.6.结合营养级能量的去路，构建出结合营养级能量的去路，构建出能量能量流经生态系统的过程流经生态系统的过程模型。模型。二、二、能量流动的过程能量流动的过程1.能量流经玉米（第一营养级）过程：能量流经玉米（第一营养级）过程：1%固定固定(同化同化)99%散失散失生产者固定的太阳能生产者固定的太阳能呼吸作用散失（热能）散失（
6、热能）用于生长用于生长发育和繁殖发育和繁殖分解者分解者残枝 败叶未利用未利用初级消费者初级消费者（植食性动物）（植食性动物）（1 1）输入生态系统的总能量：）输入生态系统的总能量：生产者固定的太阳能生产者固定的太阳能合作探究四：合作探究四：所有生态系统中输入的总能量都只有生产者固定的太阳能吗？在人工生态系统中，总能量还有在人工生态系统中，总能量还有人人工补充的能量工补充的能量（例如（例如饲料、饵料饲料、饵料等）等）实战训练实战训练1 1.流经神农架国家级自然保护区的总能量是流经神农架国家级自然保护区的总能量是()()A.A.该保护区中生产者体内的能量该保护区中生产者体内的能量B.B.照射到该保
7、护区中的全部太阳能照射到该保护区中的全部太阳能C.C.该保护区中生产者所固定的太阳能该保护区中生产者所固定的太阳能D.D.该保护区中所有生产者、消费者、分解者体内的能量该保护区中所有生产者、消费者、分解者体内的能量二、二、能量流动的过程能量流动的过程2.能量流经鸡（第二营养级）过程：能量流经鸡（第二营养级）过程：合作探究五：合作探究五：鸡鸡吃玉米后能将摄入的玉米全部同化吗吃玉米后能将摄入的玉米全部同化吗？初级消费初级消费者摄入者摄入遗体残骸遗体残骸呼吸作用呼吸作用热量散失热量散失初级消费初级消费者同化者同化用于生长、用于生长、发育和繁殖发育和繁殖次级消费次级消费者摄入者摄入分解者利用分解者利用
8、粪便粪便摄入量摄入量=同化量同化量+粪便量粪便量 粪便粪便属于上一营养级的同化量属于上一营养级的同化量二、二、能量流动的过程能量流动的过程3.能量流经人（最高营养级）过程：能量流经人（最高营养级）过程：合作探究六：合作探究六：最高营养级同化的能量去向有哪些最高营养级同化的能量去向有哪些？呼吸作用散失呼吸作用散失用于自身生用于自身生长发育繁殖长发育繁殖人摄入人摄入粪粪便便人同化人同化遗体遗体残骸残骸最高营养级的能量去向：最高营养级的能量去向：呼吸作用散失；分解者利呼吸作用散失；分解者利用用分解者利用分解者利用（呼吸作用散失）（呼吸作用散失）合作探究七：合作探究七：通过以通过以上学习，你能总结出上
9、学习，你能总结出各营养级各营养级同化的能量同化的能量去向有哪些有何共同去向有哪些有何共同点呢？点呢？呼吸作用散失呼吸作用散失生长生长发育发育繁殖繁殖分解者分解者（残枝败叶）残枝败叶）下一营养级摄入下一营养级摄入生产者生产者固定的固定的太阳能太阳能未被利用未被利用（草根）（草根）散散失失粪便粪便下一级下一级同化量同化量呼吸作用散失呼吸作用散失分解者（分解者（遗体残骸）遗体残骸）下一营养级摄入下一营养级摄入 未被利用未被利用（活体石油煤炭）（活体石油煤炭）同化量同化量=摄入量摄入量-粪便量粪便量同化量同化量=呼吸散失呼吸散失+生长发育繁殖生长发育繁殖同化量同化量=呼吸散失呼吸散失+下一级下一级 +
10、分解者分解者 +未利用未利用生产者生产者同化量同化量二、二、能量流动的过程能量流动的过程 实战训练实战训练2.2.在在由由草草、兔兔、狐狐组组成成的的一一条条食食物物链链中中，兔兔经经同同化化作作用用所所获获得的能量的去向不应该包括得的能量的去向不应该包括 A.A.通过兔呼吸作用释放通过兔呼吸作用释放 B.B.通过兔的粪便流入分解者体内通过兔的粪便流入分解者体内 C.C.通过狐狸的粪便流入分解者体内通过狐狸的粪便流入分解者体内 D.D.流入狐狸体内流入狐狸体内 实战训练实战训练3.3.在在一一定定时时间间内内，某某生生态态系系统统中中全全部部生生产产者者固固定定的的能能量量值值为为a a，全全
11、部部消消费费者者所所获获得得的的能能量量值值为为b b，全全部部分分解解者者所所获获得得的的能能量量值值为为c c，则，则a a、b b、c c之间的关系是之间的关系是 A.a A.ab bc c B.ab B.abc c C.ab C.abc c D.ca D.cab b某营养级某营养级同化量同化量呼吸作用中以呼吸作用中以热能形式散失热能形式散失用于自身生长、用于自身生长、发育、繁殖发育、繁殖被分解者分解利用被分解者分解利用流入下一个营养级流入下一个营养级二、二、能量流动的过程能量流动的过程4.某营养级的能量最终去向某营养级的能量最终去向：5.某营养级的能量某段时间内的能量去向某营养级的能量
12、某段时间内的能量去向：某营养级某营养级同化量同化量呼吸作用中以呼吸作用中以热能形式散失热能形式散失用于自身生长、用于自身生长、发育、繁殖发育、繁殖被分解者分解利用被分解者分解利用流入下一个营养级流入下一个营养级未被利用的能量未被利用的能量合作探究八：合作探究八：请尝试请尝试构建食物链的能量构建食物链的能量流动模型。流动模型。呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用生产者生产者（绿色植物）（绿色植物）初级消费者初级消费者（植食性动物）（植食性动物）次级消费者次级消费者（肉食性动物）（肉食性动物）三级消费者三级消费者（肉食性动物）（肉食性动物）呼吸作用呼吸作用分解者分解者二
13、、二、能量流动的过程能量流动的过程能量流动的渠道能量流动的渠道是是 。能量散失的途径能量散失的途径是各种生物的是各种生物的 (代谢过程代谢过程)。流动过程中流动过程中能量的转化能量的转化是太阳能是太阳能 。食物链和食物网食物链和食物网呼吸作用呼吸作用有机物中的化学能有机物中的化学能热能热能 源头：源头：。起点：从起点：从 开始开始。流入生态系统总量：流入生态系统总量：。主要方式：主要方式：_。能量转化：能量转化：。能能量量流流动动概念概念 生态系统中能量的生态系统中能量的输入、传递、转化和散失输入、传递、转化和散失的过程的过程过过程程输输入入生产者固定太阳能生产者固定太阳能生产者固定的太阳能总
14、量生产者固定的太阳能总量光能光能化学能化学能光合作用光合作用传递渠道：传递渠道：。传递过程：传递过程：食物链和食物网食物链和食物网传传递递转化转化 太阳能太阳能化学能化学能热能热能ATPATP中活跃的化学能中活跃的化学能散散失失大部分热能形式散失，大部分热能形式散失，需要分解者的分解作用和每一级生物的呼吸作用需要分解者的分解作用和每一级生物的呼吸作用生产者生产者初级消费者初级消费者次级消费者次级消费者太阳能太阳能二、二、能量流动的过程能量流动的过程生态系统中的能量流动生态系统中的能量流动思考思考.讨论讨论二、二、能量流动的过程能量流动的过程合作探究九：合作探究九：生态系统中的能量流动和转化是否
15、遵循能量守恒定律？为什生态系统中的能量流动和转化是否遵循能量守恒定律？为什么？么？遵循能量守恒定律遵循能量守恒定律。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，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两者之和与流入生态系统的能量相等。合作探究十：合作探究十：流经某生态系统的能量能否再回到这个生态系统中来？为什流经某生态系统的能量能否再回到这个生态系统中来？为什么？么？不能。能量流动是单向的。不能。能量流动是单向的。合作探究十一：
16、合作探究十一：能量的流动有何特点呢能量的流动有何特点呢？两营养级之间传递效率为多少呢？两营养级之间传递效率为多少呢？分析赛达伯格湖的能量流动分析赛达伯格湖的能量流动三、三、能量流动的特点能量流动的特点思考思考.讨论讨论Raymond LindemanRaymond Lindeman林德曼林德曼（1915-1915-19421942）赛达伯格湖赛达伯格湖 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。植食性动物植食性
17、动物 62.862.862.862.8太阳能太阳能未未固固定定生产者生产者464.6464.6分解者分解者12.512.5呼吸作用呼吸作用96.396.3未利用未利用327.3327.32932932.12.118.818.829.329.312.612.6肉食性动物肉食性动物 12.612.6微量微量7.57.55.05.0122.6122.614.614.6三、三、能量流动的特点能量流动的特点分析赛达伯格湖的能量流动分析赛达伯格湖的能量流动思考思考.讨论讨论合作探究十一：合作探究十一：用表格的形式，将图中的数据进行整理。用表格的形式，将图中的数据进行整理。流入流入呼吸作用呼吸作用 分解者利
18、用分解者利用 暂未利用暂未利用流出流出流出流出/流入流入生产者生产者植食性动物植食性动物肉食性动物肉食性动物464.696.312.529362.862.818.82.129.312.612.67.5微量微量5.0能量流动过程中能量流动过程中逐级递减逐级递减三、三、能量流动的特点能量流动的特点分析赛达伯格湖的能量流动分析赛达伯格湖的能量流动思考思考.讨论讨论合作探究十一：合作探究十一：用表格的形式，将图中的数据进行整理。用表格的形式，将图中的数据进行整理。合作探究十二：合作探究十二：计算计算“流出流出”该营养级能量占该营养级能量占“流入流入”该营养级能量的百分比。该营养级能量的百分比。流入流入
19、呼吸作用呼吸作用 分解者利用分解者利用 暂未利用暂未利用流出流出流出流出/流入流入生产者生产者植食性动物植食性动物肉食性动物肉食性动物464.6464.696.396.312.512.529329362.862.862.862.818.818.82.12.129.329.312.612.612.612.67.57.5微量微量5.05.0三、三、能量流动的特点能量流动的特点分析赛达伯格湖的能量流动分析赛达伯格湖的能量流动思考思考.讨论讨论20.06%20.06%13.52%13.52%能量传递效率能量传递效率=下一营养级下一营养级同化同化量量上一营养级上一营养级同化同化量量100%100%注意：
20、能量在相邻两个营养级间的传递效率为 。10%20%合作探究十三：合作探究十三：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？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？流入流入呼吸作用呼吸作用 分解者利用分解者利用 暂未利用暂未利用流出流出流出流出/流入流入生产者生产者植食性动物植食性动物肉食性动物肉食性动物464.6464.696.396.312.512.529329362.862.862.862.818.818.82.12.129.329.312.612.612.612.67.57.5微量微量5.05.0三、三、能量流动的特点能量流动的特点分析赛达伯格湖的能量流动
21、分析赛达伯格湖的能量流动思考思考.讨论讨论20.06%20.06%13.52%13.52%合作探究十三：合作探究十三：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？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？各营养级的能量都有一部分通过呼吸作用散失；一部分未被下一营养级各营养级的能量都有一部分通过呼吸作用散失；一部分未被下一营养级利用；一部分被分解者分解。利用；一部分被分解者分解。合作探究十四：合作探究十四：通过以上分析，你能总结出什么规律？通过以上分析，你能总结出什么规律？三、三、能量流动的特点能量流动的特点分析赛达伯格湖的能量流动分析赛达伯格湖的能量流动思考思考.
22、讨论讨论合作探究十四：合作探究十四：通过以上分析，你能总结出什么规律？通过以上分析，你能总结出什么规律？单向单向流动流动通过呼吸作用散失的通过呼吸作用散失的热能不能再次被利用热能不能再次被利用食物链中的食物链中的捕食关系不能逆转捕食关系不能逆转逐级逐级递减递减原原因因总有一部分能量经总有一部分能量经自身呼吸消耗、被分解者分解、未自身呼吸消耗、被分解者分解、未被下一个营养级利用被下一个营养级利用。（能量传递效率为（能量传递效率为10%10%20%20%）原原因因合作探究十五：合作探究十五：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？不矛盾。能量在流动过程中逐级递减，指的是流入各个营养
23、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。三、三、能量流动的特点能量流动的特点合作探究十五：合作探究十五：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？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。实战训练实战训练4.(20214.(2021北北京京市市平平谷谷区区第第五五中中学学高高二二
24、月月考考)下下图图是是某某个个农农业业生生态系统的结构模式图，该图中表示生态系统能量流动的箭头态系统的结构模式图，该图中表示生态系统能量流动的箭头是是 A.A.B B.C.C.D D.四、四、能量流动的相关计算能量流动的相关计算1.能量传递效率的计算公式能量传递效率的计算公式：（1 1）能量传递效率）能量传递效率=下一营养级下一营养级同化同化量量上一营养级上一营养级同化同化量量100%100%（2 2）在食物网中在食物网中能量传递效率能量传递效率“最值最值”计算计算正推：知低营养级求高营养级正推：知低营养级求高营养级获能量最多获能量最多选最短食物链，按选最短食物链，按20%20%计算计算获能量
25、最少获能量最少选最长食物链，按选最长食物链，按10%10%计算计算逆推：知高营养级求低营养级逆推：知高营养级求低营养级需能量最多需能量最多选最长食物链，按选最长食物链，按10%10%计算计算需能量最少需能量最少选最短食物链，按选最短食物链，按20%20%计算计算两个营养级之间，两个营养级之间，不是两个体之间不是两个体之间 实战训练实战训练5.5.右图表示某生态系统食物网的图解右图表示某生态系统食物网的图解，猫头鹰，猫头鹰体重每增加体重每增加1kg1kg，至，至少消耗少消耗A A约（约（）A A100kg 100kg B B44.5kg 44.5kg C C25kg 25kg D D15kg15
26、kg四、四、能量流动的相关计算能量流动的相关计算1.能量传递效率的计算公式能量传递效率的计算公式：(3)(3)在能量分配比例已知时，按比例分别计算，最后相加。在能量分配比例已知时，按比例分别计算，最后相加。例：在右图的食物网中，如果C从B、F中获得的能量比为31，C增重1kg，则最少需要消耗A多少kg？消耗消耗A A最少，按最高传递效率最少，按最高传递效率20%20%计算（前级是后级计算（前级是后级5 5倍）：倍）：沿食物链沿食物链ABCABC逆推：逆推：3/4kg X 5 X 53/4kg X 5 X 575/4kg75/4kg沿食物链沿食物链ADEFCADEFC逆推：逆推：1/4kg X
27、5 X 5 X 5 X 51/4kg X 5 X 5 X 5 X 5625/4kg625/4kg 75/4kg+625/4kg=175kg 75/4kg+625/4kg=175kg 实战训练实战训练6 6.如图食物网中，猫头鹰的食物有如图食物网中，猫头鹰的食物有2/52/5来自兔，来自兔，2/52/5来自鼠，来自鼠，1/51/5来自蛇，则猫头鹰的体重若增加来自蛇，则猫头鹰的体重若增加20 g20 g，至少需要消耗植物的重，至少需要消耗植物的重量为量为()A A600 g600 g B B900 g900 gC C1 600 g 1 600 g D D5 600 g5 600 g 实战训练实战训
28、练7.7.在分析生态系统的能量流动时经常涉及在分析生态系统的能量流动时经常涉及“总能量总能量”、“摄入量摄入量”、“输入输入量量(输入到某一营养级的能量输入到某一营养级的能量)”)”、“同化量同化量”、“粪便量粪便量”、“能量传递效能量传递效率率”等说法等说法,则下列说法中正确的是则下列说法中正确的是()A.A.太阳辐射到某一生态系统中的能量即为输入生态系统的总能量太阳辐射到某一生态系统中的能量即为输入生态系统的总能量 B.B.生产者积累的有机物中的能量为输入生态系统的总能量生产者积累的有机物中的能量为输入生态系统的总能量 C.C.某一营养级生物的摄入量减去粪便量某一营养级生物的摄入量减去粪便
29、量,为该营养级生物同化量为该营养级生物同化量 D.D.相邻两营养级生物中高营养级与低营养级生物的摄入量之比表示能量传递相邻两营养级生物中高营养级与低营养级生物的摄入量之比表示能量传递效率效率 实战训练实战训练8.8.如图表示能量流经该生态系统某一营养级的变化示意图，其中如图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 ag g表示能量值。若图中表示能量值。若图中A A表示某食物网中第二营养级所摄入的全部能量，则表示某食物网中第二营养级所摄入的全部能量，则下列说法不正确的是下列说法不正确的是()A A图中图中B B表示同化的能量表示同化的能量B B图中图中C C表示流入下一营养级的能量表示流入下一营养级的能量C C图中图中D D表示通过呼吸作用散失的能量表示通过呼吸作用散失的能量D D图中图中a a值与值与c cd de e的值相同的值相同