第3章 第2节 生态系统的能量流动生态系统的能量流动课件(40张PPT)2022-2023学年高二上学期生物人教版（2019）选择性必修2
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| 名称 | 第3章 第2节 生态系统的能量流动生态系统的能量流动课件(40张PPT)2022-2023学年高二上学期生物人教版（2019）选择性必修2 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 13.3MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2022-12-27 19:53:15 | ||
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文档简介
(共40张PPT)
第三章 第2节
生态系统的能量流动
假设你流落在一个荒岛上，你身边尚存一只母鸡、15kg玉米。哪种生存策略能让你维持更长时间来等待救援？
先吃鸡，再吃玉米。
先吃玉米，同时用一部分玉米喂鸡，吃鸡产下的蛋，最后吃鸡。
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。
研究能量流动的基本思路
能量输入
个体
能量输出
探索系统
动态规律
深入内部考察个体
整合局部
环节规律
生态系统能量流动的研究一般在群体水平上进行。将群体视为一个整体进行研究是系统科学常用的研究方法。
研究能量流动的基本思路
一、能量流经生物个体的过程
摄入
粪便
同化
消化吸收合成自身物质，储存能量
用于生长发育繁殖
捕食者摄入
散失（热能）
呼吸作用
分解者利用
遗体残骸
呼吸作用
散失
（热能）
摄入量 = 同化量 + 粪便量
二、生态系统能量流动在营养级层次研究
草
兔
鹰
生产者
初级消费者
次级消费者
第一营养级
第二营养级
第三营养级
草等
兔等
鹰等
能量流经第二营养级的过程
初级消费者
摄入
初级消费者
同化
用于生长发育繁殖
捕食者摄入
分解者利用
粪便
遗体残骸
散失（热能）
呼吸作用
呼吸作用
散失
（热能）
属于上一营养级的同化量
初级消费者
同化
上一营养级
呼吸作用
分解者
下一营养级
三、生态系统能量流动的过程
输入
总量-生产者固定的太阳能
传递
形式
-有机物中的化学能
途径
-食物链和食物网
转化
太阳能→有机物中化学能→热能
散失
形式-热能
过程-有机物中化学能 热能
呼吸作用
环境
生物群落
输入
输出
生态系统能量流动的概念
生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程，称为生态系统的能量流动。
三、生态系统能量流动的特点
林德曼 R.L.Lindeman
美国生态学家 1915-1942
赛达伯格湖
赛达伯格湖位于美国，是一个高原湖泊，面积约14480m2。湖底深度一致、性质均一，没有大的波浪。林德曼用定量的方式研究了群落中各营养级之间的能量关系，提出了“林德曼定律”，标志着生态学开始从定性走向定量。
分析赛达伯格湖的能量流动
图中数字为数值，单位是J/（cm2 a）。图中“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，也未被后一营养级和分解者利用的能量。
用表格的形式，将图中的数据进行整理。
计算“流出”该营养级的能量占“流入”该营养级能量的百分比。
营养级 流入能量 流出能量 （输入下一营养级） 出入比
（传递效率）
生产者
植食性动物
肉食性动物
464.6
62.8
13.5%
62.8
12.6
20.1%
12.6
能量传递效率 =
下一营养级同化量
上一营养级同化量
×100%
3.从方向上看，能量流动是否会逆转，能不能循环流动？为什么？
不会逆转，不能循环流动。因为：
生态系统各营养级间取食和被食的关系是不可逆的。
各营养级通过呼吸作用散失的热能不能再被生物利用。
4. 从能量传递效率上看，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利用
一部分被分解者分解
生态系统能量流动的特点
生态系统中的能量是单向流动的
能量在流动过程中逐级递减
能量传递效率一般为10％～20％
营养级数量：一般不超过5个营养级
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。
假设你流落在一个荒岛上，你身边尚存一只母鸡、15kg玉米。哪种生存策略能让你维持更长时间来等待救援？
先吃鸡，再吃玉米。
先吃玉米，同时用一部分玉米喂鸡，吃鸡产下的蛋，最后吃鸡。
将赛达伯格湖的能量流动数据，用相应面积或体积的图形表示，并按营养级由低到高排列。
将赛达伯格湖的能量流动数据，用相应面积或体积的图形表示，并按营养级由低到高排列。
生产者464.6 J/（cm2 a）
植食性动物62.8 J/（cm2 a）
肉食性动物12.6 J/（cm2 a）
四、构建生态系统能量流动金字塔模型
能量金字塔
将单位时间内各营养级所得到的能量数值转换为相应面积（或体积）的图形，并将图形按照营养级顺序排列，可形成一个金字塔图形，叫做能量金字塔。
直观的反映出生态系统各营养级间能量的关系
通常都是上窄下宽的正金字塔形
草原（夏季）
数量金字塔（个体/0.1ha）
草 150万
植食性动物 20万
肉食性动物1 9万
肉食性动物2 10
资料：0.1ha草原上各个营养级的生物数量，草150万株，植食性动物20万头，（包括鼠、兔、羊和各种植食性昆虫等）肉食性动物1为9万头（包括鼬、狐、狼和各种捕食性昆虫）肉食性动物2为10头。
数量金字塔
用表示能量金字塔的方法表示各营养级的生物个体的数目比值关系，即为数量金字塔。
直观的反映生态系统各营养级的生物个体的数目比值关系。
生物量金字塔
用表示能量金字塔中的方法表示各营养级的生物量（每个营养级所容纳的有机物的总干重），即为生物量金字塔。
直观的反映生态系统各营养级所容纳的有机物的总干重的关系。
第二营养级
第一营养级
干重 g/m2
1.5
11
37
809
营养级
第四营养级
第三营养级
能量金字塔、数量金字塔、生物量金字塔统称为生态金字塔。
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。
人类位于食物链的顶端，从能量金字塔来看，人口数量日益增长，这会对地球上现有的生态系统造成什么影响？
人类位于食物链的顶端，从能量金字塔来看，人口数量日益增长，这会对地球上现有的生态系统造成什么影响？
人口数量日益增长，会要求低营养级有更多的能量流入人类所处的营养级，也就是说，人类所需要的食物会更多，将不得不种植或养殖更多的农畜产品，会给地球上现有的自然生态系统带来更大的压力。
五、研究能量流动的实践意义
应用生态金字塔原理分析，提出使该地生态系统中能量得到最大利用的改进建议。
探究·实践 调查当地生态系统的能量流动情况。
1.前期准备
明确该次调查活动的目的要求
选择要调查的生态系统，确定边界
确定小组分组名单，做好分工。
拟定具体的调查计划。
准备好调查工具∶
实地调查∶需要准备当地动植物分类图鉴（铁锹、水桶等工具）文献调查、访谈调查∶记录本、手机（拍照、记录）和相关书籍资料
某小组同学准备对当地稻田生态系统进行调查，他们设计的调查问题如下：
该稻田除水稻外，还有哪些生产者 农民用什么方法控制这些生产者的数量
初级消费者有哪些 他们对水稻有利还是有害 对这些初级消费者农民分别采取了哪些措施
次级消费者有哪些 他们与水稻是什么关系
农民对水稻秸秆是如何处理的
农民利用什么方法提高水稻的光能利用率
2.调查结果
青蛙
水稗草
陌上菜
跳蛛
田螺
稻螟虫
鸭舌草
拍摄的稻田生态系统中部分生物的照片。
黑尾叶蝉
稻飞虱
当地农民对害虫、杂草、秸秆的处理措施
对水稻秸秆的处理：部分喂牛、部分焚烧 水稻的根在田中沤肥。对杂草与害虫使用除草剂与杀虫剂处理。
3.调查结果分析
通过查阅调查的图片资料，分析该生态系统的组成成分有哪些？
稻田生态系统的组成成分∶
非生物的物质与能量∶阳光、空气、水分、热、土壤、无机盐等
生产者∶水稻、鸭舌草、稗草等12种杂草、浮游植物
消费者∶以水稻叶为食的昆虫∶稻螟虫、稻飞虱、黑尾叶蝉等
捕食害虫的动物∶蜘蛛（包括圆蛛、跳蛛、小黑蛛）、青蛙等
以浮游植物为食的动物∶ 浮游动物、底栖动物（田螺、摇蚊）
分解者∶土壤中微生物、水中底栖动物∶田螺、摇蚊、蚯蚓等动物
绘制该生态系统的部分能量流动图，思考稻田生态系统中生产者的主体是什么？其他生产者、初级消费者、次级消费者分别有哪些？它们与农作物是什么关系？有害还是有益？
太阳能
水稻
稻飞虱
稻螟虫
青蛙
跳蛛
鸭舌草
水稗草
将害虫与益虫进行归类，简化表示该生态系统能量流动关系
太阳能
水稻
杂草
害虫
益虫
人
结合以上分析，提出提高稻田产量，使稻田能量最大限度流入人类的新措施。
提高水稻光合效率、减少杂草的竞争、减少害虫取食造成能量流失
是否有将害虫与杂草中能量通过二次转化，被人类利用的方法呢？
稻-鸭共作稻田生态系统
4.建议对策
太阳能
水稻
杂草
害虫
益虫
人
？
鸭
水稻田生态系统营养结构更加完善，系统的功能整合特性得到发挥
如何有效利用水稻下层的光能，增加流向人类的能量呢？
稻-萍-鸭共作稻田生态系统
太阳能
水稻
杂草
害虫
益虫
人
鸭
萍
在空间上进行合理配置，增大流入生态系统的总能量、提高了能量利用率。
稻壳
大米
传统农业对能量的利用
太阳能
水稻
秸秆
焚烧
人类
稻谷
牛
牛粪
一级利用
饲料
二级利用
还有进一步提高秸秆能量利用率的措施吗？
水稻秸秆养殖蘑菇、生产沼气
水稻秸秆养殖蘑菇、生产沼气
太阳能
水稻
秸秆
焚烧
人类
稻谷
牛
牛粪
一级利用
饲料
二级利用
食用菌
二级利用
菌渣
猪、羊
粪便
沼气池
三级利用
三级利用
实现能量多级利用，从而大大提高能量的利用率
5.撰写调查报告和交流
鸭子在稻田中活动是否会对稻田生态系统产生负面影响呢？
放养鸭子数量维持在180只/公顷、合理调整鸭子活动时间、食物投放量。可维持底栖动物多样性。同时鸭子的活动也不会对水稻造成踩踏。
五、研究能量流动的实践意义
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；
间种
多层育苗
稻—萍—蛙立体农业
五、研究能量流动的实践意义
研究生态系统的能量流动，可以帮助人们科学地规划和设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用；
秸秆做饲料喂牲畜；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。
秸秆饲料
沼气池
沼渣
五、研究能量流动的实践意义
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。
合理确定草场载畜量
除虫除草
小结
第三章 第2节
生态系统的能量流动
假设你流落在一个荒岛上，你身边尚存一只母鸡、15kg玉米。哪种生存策略能让你维持更长时间来等待救援？
先吃鸡，再吃玉米。
先吃玉米，同时用一部分玉米喂鸡，吃鸡产下的蛋，最后吃鸡。
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。
研究能量流动的基本思路
能量输入
个体
能量输出
探索系统
动态规律
深入内部考察个体
整合局部
环节规律
生态系统能量流动的研究一般在群体水平上进行。将群体视为一个整体进行研究是系统科学常用的研究方法。
研究能量流动的基本思路
一、能量流经生物个体的过程
摄入
粪便
同化
消化吸收合成自身物质，储存能量
用于生长发育繁殖
捕食者摄入
散失（热能）
呼吸作用
分解者利用
遗体残骸
呼吸作用
散失
（热能）
摄入量 = 同化量 + 粪便量
二、生态系统能量流动在营养级层次研究
草
兔
鹰
生产者
初级消费者
次级消费者
第一营养级
第二营养级
第三营养级
草等
兔等
鹰等
能量流经第二营养级的过程
初级消费者
摄入
初级消费者
同化
用于生长发育繁殖
捕食者摄入
分解者利用
粪便
遗体残骸
散失（热能）
呼吸作用
呼吸作用
散失
（热能）
属于上一营养级的同化量
初级消费者
同化
上一营养级
呼吸作用
分解者
下一营养级
三、生态系统能量流动的过程
输入
总量-生产者固定的太阳能
传递
形式
-有机物中的化学能
途径
-食物链和食物网
转化
太阳能→有机物中化学能→热能
散失
形式-热能
过程-有机物中化学能 热能
呼吸作用
环境
生物群落
输入
输出
生态系统能量流动的概念
生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程，称为生态系统的能量流动。
三、生态系统能量流动的特点
林德曼 R.L.Lindeman
美国生态学家 1915-1942
赛达伯格湖
赛达伯格湖位于美国，是一个高原湖泊，面积约14480m2。湖底深度一致、性质均一，没有大的波浪。林德曼用定量的方式研究了群落中各营养级之间的能量关系，提出了“林德曼定律”，标志着生态学开始从定性走向定量。
分析赛达伯格湖的能量流动
图中数字为数值，单位是J/（cm2 a）。图中“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，也未被后一营养级和分解者利用的能量。
用表格的形式，将图中的数据进行整理。
计算“流出”该营养级的能量占“流入”该营养级能量的百分比。
营养级 流入能量 流出能量 （输入下一营养级） 出入比
（传递效率）
生产者
植食性动物
肉食性动物
464.6
62.8
13.5%
62.8
12.6
20.1%
12.6
能量传递效率 =
下一营养级同化量
上一营养级同化量
×100%
3.从方向上看，能量流动是否会逆转，能不能循环流动？为什么？
不会逆转，不能循环流动。因为：
生态系统各营养级间取食和被食的关系是不可逆的。
各营养级通过呼吸作用散失的热能不能再被生物利用。
4. 从能量传递效率上看，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利用
一部分被分解者分解
生态系统能量流动的特点
生态系统中的能量是单向流动的
能量在流动过程中逐级递减
能量传递效率一般为10％～20％
营养级数量：一般不超过5个营养级
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。
假设你流落在一个荒岛上，你身边尚存一只母鸡、15kg玉米。哪种生存策略能让你维持更长时间来等待救援？
先吃鸡，再吃玉米。
先吃玉米，同时用一部分玉米喂鸡，吃鸡产下的蛋，最后吃鸡。
将赛达伯格湖的能量流动数据，用相应面积或体积的图形表示，并按营养级由低到高排列。
将赛达伯格湖的能量流动数据，用相应面积或体积的图形表示，并按营养级由低到高排列。
生产者464.6 J/（cm2 a）
植食性动物62.8 J/（cm2 a）
肉食性动物12.6 J/（cm2 a）
四、构建生态系统能量流动金字塔模型
能量金字塔
将单位时间内各营养级所得到的能量数值转换为相应面积（或体积）的图形，并将图形按照营养级顺序排列，可形成一个金字塔图形，叫做能量金字塔。
直观的反映出生态系统各营养级间能量的关系
通常都是上窄下宽的正金字塔形
草原（夏季）
数量金字塔（个体/0.1ha）
草 150万
植食性动物 20万
肉食性动物1 9万
肉食性动物2 10
资料：0.1ha草原上各个营养级的生物数量，草150万株，植食性动物20万头，（包括鼠、兔、羊和各种植食性昆虫等）肉食性动物1为9万头（包括鼬、狐、狼和各种捕食性昆虫）肉食性动物2为10头。
数量金字塔
用表示能量金字塔的方法表示各营养级的生物个体的数目比值关系，即为数量金字塔。
直观的反映生态系统各营养级的生物个体的数目比值关系。
生物量金字塔
用表示能量金字塔中的方法表示各营养级的生物量（每个营养级所容纳的有机物的总干重），即为生物量金字塔。
直观的反映生态系统各营养级所容纳的有机物的总干重的关系。
第二营养级
第一营养级
干重 g/m2
1.5
11
37
809
营养级
第四营养级
第三营养级
能量金字塔、数量金字塔、生物量金字塔统称为生态金字塔。
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。
人类位于食物链的顶端，从能量金字塔来看，人口数量日益增长，这会对地球上现有的生态系统造成什么影响？
人类位于食物链的顶端，从能量金字塔来看，人口数量日益增长，这会对地球上现有的生态系统造成什么影响？
人口数量日益增长，会要求低营养级有更多的能量流入人类所处的营养级，也就是说，人类所需要的食物会更多，将不得不种植或养殖更多的农畜产品，会给地球上现有的自然生态系统带来更大的压力。
五、研究能量流动的实践意义
应用生态金字塔原理分析，提出使该地生态系统中能量得到最大利用的改进建议。
探究·实践 调查当地生态系统的能量流动情况。
1.前期准备
明确该次调查活动的目的要求
选择要调查的生态系统，确定边界
确定小组分组名单，做好分工。
拟定具体的调查计划。
准备好调查工具∶
实地调查∶需要准备当地动植物分类图鉴（铁锹、水桶等工具）文献调查、访谈调查∶记录本、手机（拍照、记录）和相关书籍资料
某小组同学准备对当地稻田生态系统进行调查，他们设计的调查问题如下：
该稻田除水稻外，还有哪些生产者 农民用什么方法控制这些生产者的数量
初级消费者有哪些 他们对水稻有利还是有害 对这些初级消费者农民分别采取了哪些措施
次级消费者有哪些 他们与水稻是什么关系
农民对水稻秸秆是如何处理的
农民利用什么方法提高水稻的光能利用率
2.调查结果
青蛙
水稗草
陌上菜
跳蛛
田螺
稻螟虫
鸭舌草
拍摄的稻田生态系统中部分生物的照片。
黑尾叶蝉
稻飞虱
当地农民对害虫、杂草、秸秆的处理措施
对水稻秸秆的处理：部分喂牛、部分焚烧 水稻的根在田中沤肥。对杂草与害虫使用除草剂与杀虫剂处理。
3.调查结果分析
通过查阅调查的图片资料，分析该生态系统的组成成分有哪些？
稻田生态系统的组成成分∶
非生物的物质与能量∶阳光、空气、水分、热、土壤、无机盐等
生产者∶水稻、鸭舌草、稗草等12种杂草、浮游植物
消费者∶以水稻叶为食的昆虫∶稻螟虫、稻飞虱、黑尾叶蝉等
捕食害虫的动物∶蜘蛛（包括圆蛛、跳蛛、小黑蛛）、青蛙等
以浮游植物为食的动物∶ 浮游动物、底栖动物（田螺、摇蚊）
分解者∶土壤中微生物、水中底栖动物∶田螺、摇蚊、蚯蚓等动物
绘制该生态系统的部分能量流动图，思考稻田生态系统中生产者的主体是什么？其他生产者、初级消费者、次级消费者分别有哪些？它们与农作物是什么关系？有害还是有益？
太阳能
水稻
稻飞虱
稻螟虫
青蛙
跳蛛
鸭舌草
水稗草
将害虫与益虫进行归类，简化表示该生态系统能量流动关系
太阳能
水稻
杂草
害虫
益虫
人
结合以上分析，提出提高稻田产量，使稻田能量最大限度流入人类的新措施。
提高水稻光合效率、减少杂草的竞争、减少害虫取食造成能量流失
是否有将害虫与杂草中能量通过二次转化，被人类利用的方法呢？
稻-鸭共作稻田生态系统
4.建议对策
太阳能
水稻
杂草
害虫
益虫
人
？
鸭
水稻田生态系统营养结构更加完善，系统的功能整合特性得到发挥
如何有效利用水稻下层的光能，增加流向人类的能量呢？
稻-萍-鸭共作稻田生态系统
太阳能
水稻
杂草
害虫
益虫
人
鸭
萍
在空间上进行合理配置，增大流入生态系统的总能量、提高了能量利用率。
稻壳
大米
传统农业对能量的利用
太阳能
水稻
秸秆
焚烧
人类
稻谷
牛
牛粪
一级利用
饲料
二级利用
还有进一步提高秸秆能量利用率的措施吗？
水稻秸秆养殖蘑菇、生产沼气
水稻秸秆养殖蘑菇、生产沼气
太阳能
水稻
秸秆
焚烧
人类
稻谷
牛
牛粪
一级利用
饲料
二级利用
食用菌
二级利用
菌渣
猪、羊
粪便
沼气池
三级利用
三级利用
实现能量多级利用，从而大大提高能量的利用率
5.撰写调查报告和交流
鸭子在稻田中活动是否会对稻田生态系统产生负面影响呢？
放养鸭子数量维持在180只/公顷、合理调整鸭子活动时间、食物投放量。可维持底栖动物多样性。同时鸭子的活动也不会对水稻造成踩踏。
五、研究能量流动的实践意义
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；
间种
多层育苗
稻—萍—蛙立体农业
五、研究能量流动的实践意义
研究生态系统的能量流动，可以帮助人们科学地规划和设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用；
秸秆做饲料喂牲畜；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。
秸秆饲料
沼气池
沼渣
五、研究能量流动的实践意义
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。
合理确定草场载畜量
除虫除草
小结