資源簡介

(共25張PPT)
第2節生態系統的能量流動
人教版（2019）
高中生物
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。
策略：
1.先吃雞再吃玉米。
2.先吃玉米，同時用一部分玉米喂雞，吃雞產下的蛋，最后吃雞。
生態系統的能量流動
通過兩種策略的分析，問題的關鍵點是怎樣使人獲得更多的能量，持續更長時間。
概念：生態系統中能量的輸入、傳遞、轉化和散失的過程，稱為生態系統的能量流動。
研究能量流動的基本思路
能量輸入
種群
能量散失
能量儲存
1、小草的能量來自哪里?
一、能量流動的過程
2、照射在草地上的太陽能都被小草吸收了嗎?小草吸收了光能，光能發生了什么變化？
3、小草固定的太陽能,
有哪些去向?
兔子
老鷹
草
呼吸作用
殘枝敗葉等
分解者
同化量
=
攝入量—糞便量
未固的能量
同化量
初級消費者
攝入
用于生長
發育和繁殖
次級消費者
攝入
呼吸
遺體
殘骸
初級消費者
同化
分解者利用
糞便
（未同化）
呼吸
熱能散失
…
...
能量在第二營養級中的變化
熱能散失
以此類推完成以下關系圖
次級消費者攝入
同化
呼吸作用散失
三級消費者攝入
殘骸等給分解者分解
未同化（糞便）
儲存在有機物中
呼吸以熱能形式散失
儲存在生物體
內的有機物中
被下一營養級同化
遺體殘骸，下一營養級糞便
被分解者利用
能量輸入
（即同化量）
某個營養級
生態系統中某一營養級的能量流動過程:
生態系統的能量流動圖解:
生產者
(植物)
呼吸
初級消費者
(植食動物)
呼吸
次級消費者
(肉食動物)
呼吸
分
解
者
…
呼吸
三級消費者
(肉食動物)
呼吸
請討論:
流經某生態系統的能量能否再回到
這個生態系統中來?
不能。能量在生態系統中的流動，很大部分被各個營養級的生物利用，通過呼吸作用以熱能的形式散失。散失到空間的熱能不能再回到生態系統參與流動。因為至今尚未發現以熱能作為能源合成有機物的生物。
營養級
輸入能量
流出能量
(輸入后一營養級)
(傳遞效率)
生產者
植食性動物
肉食性動物
?
?
464.6
62.8
13.5%
62.8
12.6
20.0%
12.6
二、能量流動的特點
(4)通過以上分析,你能總結出什么規律?
13.5％,
20％
10％～20％
a.下一個營養級不能利用的能量?！　　∪纾翰莞?br/>b.下一個營養級能利用而未利用的能量。
如：羊不能吃完所有的草
(1)第二營養級獲得第一營養級(生產者)所同化
能量的百分比是多少?第三營養級獲得第二
營養級百分比呢?
(2)能量在相鄰的營養級之間的傳遞效率在多大
范圍內?
(3)上圖中“未利用的能量”是指哪些能量呢？
62.8
12.6
×
100％
=
20.06％
62.8
464.6
×
100％
=
13.52％
二、能量流動的特點
第一、單向流動：
食物鏈各個營養級的順序是不可逆的，而各個營養級的能量總是以呼吸散失熱能。即必須源源不斷地輸入，又不斷地散失。
第二、逐級遞減,
傳遞效率為10％～20％.
逐級遞減的原因：自身呼吸消耗、被分解者分解、未被下一個營養級利用。
什么是能量金字塔?
根據單位時間內各個營養級所得到的能量數值繪制成圖，可形成一個金字塔圖形
三、能量金字塔
從中可以看出，一個生態系統中，營養級越多，在能量流動過程中，消耗的能量就越多。生態系統中能量流動一般不超過4—5個營養級。
數量金字塔
能量金字塔
昆蟲
鳥
樹
1樹
＞1000昆蟲
若干
只鳥
1樹
生物量金字塔
生物量金字塔，理論上沿食物鏈每個營養級的生物量也逐級減少。
四、研究能量流動的實踐意義：
1.研究生態系統的能量流動，可以幫助人們科學規劃、設計人工生態系統，實現能量的多級利用，提高能量的利用效率。
2.研究能量流動還可以幫助人們合理地調整生態系統中的能量流動關系，使能量持續高效地流向對人類最有益的部分。
我國古代就已發展出”?；~塘“生產方式：利用桑葉喂蠶，蠶沙養魚，魚塘泥肥桑，在桑、蠶、魚之間形成良性循環。古人在設計這種農業生產方式時，不一定清楚其中的科學道理，請從生態系統能量流動特點出發，分析這種設計的合理性。
問題探討結果
1.先吃雞再吃玉米
采用策略1
原因：先吃雞，較少了雞的消耗，縮短食物鏈獲得的能量更多，持續時間更久。
能量流動
概念：
生態系統中能量的輸入、傳遞、轉化
和散失的過程
過程
能量的源頭：
流經生態系統的總能量：
生產者固定的
太陽能的總量
途徑：食物鏈和食物網
特點
單向流動：
逐級遞減：
沿食物鏈方向由低營養級流向下一營養級
能量金字塔
能量沿食物鏈流動過程中逐級遞減；傳遞效率10%~20%。
研究意義
調整生態系統中的能量流動關系，使能量持續高效的流向對人類最有益的部分
太陽能
課堂小結
1、在草原上，牛以草為食，蜣螂以牛糞為食,假設牛同化的能量為105kJ思考：被牛同化的能量中約有多少流入蜣螂？(
)
A．0kJ
B．10.5
kJ
C．21kJ
D．介于10.5kJ和21kJ之間
A
課堂練習
2.流經生態系統的總能量是(
)
A.
照射到該生態系統內所有植物體
葉面上的太陽能
B.
射進該系統的全部太陽能
C.
該系統全部生產者所固定的太陽
能的總量
D.
生產者傳遞給消費者的全部能量
C
課堂練習
課堂練習
3、當一條蛇捕食了一只青蛙后，蛇從該青蛙捕獲了多少能量，下列敘述正確的是（
）
A．10%-20%之間
B．蛇破壞了生態平衡
C．青蛙不能適應環境
D．青蛙的大部分能量流向了蛇
D
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3.2生態系統的能量流動
教學設計
課題
3.2生態系統的能量流動
單元
選擇性必修2
學科
生物
年級
高中
教材分析
本節課是人民教育出版社出版的選擇性必修2《種群與環境》中第3章第2節的內容，需1課時完成。本節內容包括生態系統中能量流動的過程，能量流動的特點和研究能量流動的意義三部分。由于本節課在八年級下冊中已經有所學習，故內容較容易掌握，但本節內容在課程標準的要求是分析生態系統中能量流動的基本規律及其應用，要求學生在掌握本節內容的基礎上，分析和解決生活中的實際問題，具有較高難度。本節與其他內容的聯系，第4章種群與群落，以及生態系統的結構是學習本節的基礎，同時與新陳代謝中能量的變化即光合作用，呼吸作用有一定聯系，又直接與物質循環和生態系統的穩定性相關。
學習目標與核心素養
一、知識目標：1.通過實例數據分析，嘗試應用模型方法分析生態系統的功能，建立生態金字塔，表征食物網各營養級之間在個體數量、
生物量和能量方面的關系。2.從生態系統整體出發，分析具體的生態系統內各成分之間的關系，歸納研究生態系統能量流動的意義。進一步強化生態系統的結構與功能觀、能量觀與系統觀。3.利用生態系統的能量流動規律，對其合理改造，使人們能夠更加科學、有效地利用生態系統中的資源。在參與構建生態系統的過程中，提升參與社會生活的意識。二、能力目標：(1)、通過引導學生定量地分析某個具體生態系統的能量流動過程和特點，培養學生分析、綜合和推理的思維能力。⑵、指導學生構建能量流動的概念模型、物理模型，培養學生的分析整合能力。三、情感目標：過能量流動過程中分析來源和去路，認同能量流動遵循能量守恒定律。生命觀念：1、通過數據構建種群增長的數學模型，并總結構建方法；2、說出種群數量變化的兩種曲線?？茖W探究：
探究能量流動模型的構建科學思維：親身體會模型構建過程，培養科學思維能力社會責任：利用生態系統能量流動的原理，在農業生產中獲得更多受益
重點
生態系統能量流動的意義
難點
利用生態系統能量流動規律，從系統的角度分析并提出科學有效利用生態系統資源的改進措施。
教學過程
教學環節
教師活動
學生活動
設計意圖
導入新課
課件展示問題：假設你像小說中的魯濱遜那樣，流落在一個荒島上，那里除了有能飲用的水以外，幾乎沒有任何食物。你隨身尚存的食物只有一只母雞、15kg玉米。討論：你以為以下那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，吃雞產下的蛋，最后吃雞。給同學們思考1分鐘時間，請某學生選擇某個方案，并解釋原因，并請有不同方案的學生解釋方案2。反駁觀點：蛋是由玉米轉化而來，但是在轉化的過程中，能量是有消耗的。此問題涉及到了本節課的內容“能量流動”。
學生討論、思考、回答
設置情景聯系實際，引起學生學習的興趣。提出問題，調動積極性，引發學生思考及對新知識的探索
新課講授一能量流動概念二、能量流動的過程
通過上面問題的探討，兩個方案的關鍵點是如何獲得更多的能量，才能維持更多時間。概念：生態系統的能量流動是指生態系統中能量的輸入、輸出、傳遞和散失的過程。一、能量流動的過程多媒體出示食物鏈：草
兔子
鷹設置問題：食物鏈中草從哪獲得能量？能量在草的體內發生了什么變化？兔子和鷹又從哪獲得能量，在其體內能量如何變化？動植物遺體中存留的能量最終怎樣變化？利用三張白紙代表草、兔、鷹并板圖一條食物鏈。將食物鏈每個個體的能量流動情況通過種群的概念拓展到營養級的能量流動情況。進一步拓展到能量流經一個完整的生態系統的過程。利用黑板圖示引導學生生成概念模型圖，并用語言表述能量流動的過程。提示：第一營養級與第二、第三營養級能量的流動情況有何不同？完善板圖并總結能量流動過程和概念。討論：1、生態系統中的能量流動和轉化是否遵循能量守恒定律？為什么？2、流經某生態系統的能量能否再回到這個生態系統中來？由對生態系統能量流動的概念聯系到對生態系統能量流動特點的感性認識，從而引出林德曼對是賽達伯格湖能量流動的定量分析。學生經獨立思考后分組討論食物鏈中每個個體的能量流動情況。在白紙上畫出食物鏈上每個環節的能量流動情況。選1名同學上臺分別畫出草、兔子和鷹的能量流動情況。仔細觀察黑板圖示，結合課本閱讀，嘗試用自己的語言描述能量流動的過程學習“思考與討論”的素材，并進行小組討論并相互點評。
思考討論回答小組匯報評價
設置懸念，引起學生的好奇心，活躍課堂氣氛。設計意圖:
通過學生的自主、合作學習，教師的點撥，學生理解了能量流經各個具體的不同個體的去向,再總結能量流經一個種群的模式圖，由感性知識上升到理性知識，符合學生的認知規律，讓學生學會學習，也為學習能量流經生態系統打下基礎;通過質疑加深對重點內容的認識和理解。
三、分析生態系統能量流動的特點
展示：賽達伯格湖的能量流動圖解。根據教學目標設計相關數據的計算，引導學生用數據來分析能量流動的特點，并分組展示。在學生歸納的基礎上，闡述生態系統能量流動具有的兩個特點。要求學生小組合作完成：1、請用表格的形式，將圖中的數據進行整理。例如，可以將每一營養級上的能量“流入”和“流出”整理成一份清單。2、分析每一營養級上能量的
“流入”
和
“流出”
是否平衡。3、分析流到下一營養級的能量占流入該營養級能量的百分比。4、流入某一營養級的能量，為什么不能百分之百地流到下一個營養級？小結：林德曼的研究發現生態系統的能量流動在數值上和方向上具有兩個明顯的特點。單向流動，逐級遞減相鄰兩個營養級之間的能量傳遞效率為10%—20%。師生互動突出重點，突破難點，讓學生對能量的流動過程及特點有透徹的理解，同時培養學生分析數據、解讀數據和處理數據的能力
學生在討論、分析和解決問題
以問題為主線組織課堂教學，以指導學生主動學習為核心，注重培養和提高學生的學習能力、創新精神和實踐能力。讓的過程中，領悟知識、學習方法、學會創新。。
根據數據分析總結能量流動的特點
總結特點
四、能量流動的意義
我國古代就已發展出”?；~塘“生產方式：利用桑葉喂蠶，蠶沙養魚，魚塘泥肥桑，在桑、蠶、魚之間形成良性循環。古人在設計這種農業生產方式時，不一定清楚其中的科學道理，請從生態系統能量流動特點出發，分析這種設計的合理性。從中分析出能量流動的實踐意義師生一起得出能量流動兩方面的意義再回問題探討教師引導學生根據能量流動的學習從1、2兩個策略中選出策略1更適合維持更長時間。
傾聽學習分析得出結論實際問題得到解決
學以致用深刻體會能量流動過程回應開頭得出結論
課堂小結
板書
第二節
生態系統的能量流動一、生態系統能量流動的過程能量的源頭：太陽能流經生態系統的總能量：生產者固定的太陽能途徑:食物鏈（網）概念:能量流動是指生態系統中能量的輸入、傳遞、轉化和散失過程二、生態系統能量流動的特點單向流動：不可逆，不循環逐級遞減：能量傳遞效率10%～20%
能量金字塔
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精品試卷·第
2
頁
（共
2
頁）
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