高中生物 第5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(dòng)課件 新人教版必修3

1、1第五章生態(tài)系統(tǒng)及其穩(wěn)定性生態(tài)系統(tǒng)及其穩(wěn)定性 第第2節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)2學(xué) 習(xí) 目 標(biāo)課 程 標(biāo) 準(zhǔn)1.分析生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的過程和特點(diǎn)。(重、難點(diǎn))2概述研究能量流動(dòng)的實(shí)踐意義。3嘗試調(diào)查農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)情況。1.分析生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)的基本規(guī)律及其應(yīng)用。2活動(dòng)建議：調(diào)查或探討一個(gè)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)。31 1自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)2 2新知解讀新知解讀3 3知識構(gòu)建知識構(gòu)建4 4問題釋疑問題釋疑7 7直擊高考直擊高考8 8課課 時(shí)時(shí) 作作 業(yè)業(yè)5 5指點(diǎn)迷津指點(diǎn)迷津6 6訓(xùn)練鞏固訓(xùn)練鞏固4自自 主主 學(xué)學(xué) 習(xí)習(xí)5 一、生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的概念及過程 1概念：生態(tài)系

2、統(tǒng)中能量的_、傳遞、_和_的過程。 2過程 (1)輸入：生產(chǎn)者通過_把太陽能轉(zhuǎn)化為_，固定在_中。輸入輸入轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化散失散失光合作用光合作用化學(xué)能化學(xué)能有機(jī)物有機(jī)物6呼吸作用呼吸作用熱能熱能有機(jī)物有機(jī)物分解者分解者 第二營養(yǎng)級第二營養(yǎng)級 7 (3)過程圖解8 二、能量流動(dòng)的特點(diǎn) 1生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)是單向的 表現(xiàn)：能量只能從第一營養(yǎng)級流向第二營養(yǎng)級，再依次流向后面的各個(gè)營養(yǎng)級，不可_，也不可_。逆轉(zhuǎn)逆轉(zhuǎn)循環(huán)流動(dòng)循環(huán)流動(dòng)9 2能量在流動(dòng)過程中逐級遞減 (1)表現(xiàn)：輸入到一個(gè)營養(yǎng)級的能量不可能百分之百地流入到下一營養(yǎng)級，能量在沿食物鏈流動(dòng)的過程中是_的。 (2)能量傳遞效率：能量在相鄰兩個(gè)營養(yǎng)級間

3、的傳遞效率大約是_。 (3)能量金字塔：將單位時(shí)間內(nèi)各個(gè)營養(yǎng)級所得到的_數(shù)值由_繪制成圖，可形成一個(gè)金字塔圖形。 (4)在一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中，營養(yǎng)級越多，在能量流動(dòng)過程中消耗的能量就_。生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)一般不超過_個(gè)營養(yǎng)級。逐級遞減逐級遞減10%20%能量能量低到高低到高越多越多4510 三、研究能量流動(dòng)的實(shí)踐意義 1幫助人們科學(xué)規(guī)劃、設(shè)計(jì)_，使能量得到_的利用。 2幫助人們合理地調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)中的_關(guān)系，使能量_地流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠?。人工生態(tài)系統(tǒng)人工生態(tài)系統(tǒng)最有效最有效能量流動(dòng)能量流動(dòng)持續(xù)高效持續(xù)高效11 1呼吸作用產(chǎn)生的能量是否都以熱能的形式散失掉？為什么？ 提示：不是。呼吸作用產(chǎn)生的能

4、量有三個(gè)去向；一是大部分以熱能的形式散失；二是轉(zhuǎn)化為ATP中的化學(xué)能，三是儲(chǔ)存在尚未完全分解的有機(jī)物中。 2初級消費(fèi)者攝入的生產(chǎn)者中含有的能量是否均流向初級消費(fèi)者體內(nèi)？試解釋原因。 提示：不是，因?yàn)槌跫壪M(fèi)者攝入生產(chǎn)者后并沒有完全吸收，還有一部分能量以糞便的形式排出。 ？思考 12新新 知知 解解 讀讀13知識點(diǎn)1能量流動(dòng)的過程Y 14 2能量的傳遞 (1)傳遞途徑：食物鏈和食物網(wǎng)。 (2)傳遞形式：有機(jī)物中的化學(xué)能。 (3)某一營養(yǎng)級的能量分流15 理解流入每一營養(yǎng)級的能量去向可從以下兩個(gè)角度分析： 定量不定時(shí)分析：流入某一營養(yǎng)級的一定量的能量在足夠長的時(shí)間內(nèi)的去路可有三條：a.自身呼吸消耗

5、；b.流入下一營養(yǎng)級；c.被分解者分解利用。 定量定時(shí)分析：流入某一營養(yǎng)級的一定量的能量在一定時(shí)間內(nèi)的去路可有四條：a.自身呼吸消耗；b.流入下一營養(yǎng)級；c.被分解者分解利用；d.未被自身呼吸消耗，也未被下一營養(yǎng)級和分解者利用，即“未利用”，如果是以年為單位研究，這部分的能量將保留到下一年。16 3能量的轉(zhuǎn)化和散失 (1)能量散失的主要途徑：呼吸作用(包括各營養(yǎng)級生物本身的呼吸作用及分解者的呼吸作用)。 (2)能量流動(dòng)過程圖解中箭頭由粗到細(xì)：表示流入下一個(gè)營養(yǎng)級的能量逐級遞減。1718 (1)食物的攝入量同化量 攝入量：指動(dòng)物取食的總量，可以理解為動(dòng)物的食物總量。 同化量：指動(dòng)物經(jīng)過消化和吸收

6、后轉(zhuǎn)化為自身的能量。 關(guān)系：攝入量同化量糞便中的能量 (2)能量的輸入并非只有光合作用 能量的輸入過程，絕大部分是通過綠色植物的光合作用，但在極少數(shù)特殊空間，如深海熱泉口生態(tài)系統(tǒng)，是通過特殊細(xì)菌的化能合成作用。 (3)“未利用”能量如：多年生植物上一年自身生長發(fā)育的凈積累量；未來得及分解，被埋藏在地下形成的煤炭、石油等能量。知識貼士19 在某草原生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)過程中，假設(shè)羊攝入體內(nèi)的能量為n，羊糞便中的能量為36%n，呼吸作用散失的能量為48%n，則() A羊同化的能量為64%n B儲(chǔ)存在羊體內(nèi)的能量為52%n C由羊流向分解者的能量為16%n D由羊流向下一營養(yǎng)級的能量為64%nX 典例

7、1A20 解析同化量攝入量糞便量，所以羊同化的能量為n36%n64%n。儲(chǔ)存在羊體內(nèi)的能量同化量呼吸消耗量64%n48%n16%n，而儲(chǔ)存在羊體內(nèi)的能量一部分被分解者分解，一部分流向下一營養(yǎng)級，一部分未被利用。21 遷移應(yīng)用1大象是植食性動(dòng)物，有一種蜣螂則專以象糞為食。設(shè)大象在某段時(shí)間所同化的能量為107 kJ，則這部分能量中可流入蜣螂體內(nèi)的約為 () A0 kJB106 kJ C2106 kJD1062106 kJ 解析象糞中的能量，是大象取食植物后未消化的能量，屬于生產(chǎn)者同化的能量的一部分，而大象同化的能量沒有流入蜣螂體內(nèi)。A22 生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)的特點(diǎn)：單向流動(dòng)，逐級遞減。 1單向流動(dòng)

8、 (1)單向流動(dòng)：是指生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)只能從第一營養(yǎng)級流向第二營養(yǎng)級，再依次流向后面的各個(gè)營養(yǎng)級，不可逆轉(zhuǎn)也不可循環(huán)地流動(dòng)。知識點(diǎn)2生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的特點(diǎn)Y 23 (2)能量單向流動(dòng)的原因 食物鏈中各種生物之間的捕食關(guān)系是確定的，是在長期自然選擇過程中形成的捕食關(guān)系，不能逆轉(zhuǎn)； 各營養(yǎng)級的能量總是趨向于在呼吸作用過程中以熱能形式散失，而熱能是不能再被利用的。24 2逐級遞減 (1)逐級遞減：輸入到一個(gè)營養(yǎng)級的能量不可能百分之百地流入下一個(gè)營養(yǎng)級，能量在沿食物鏈流動(dòng)的過程中是逐級遞減的。 (2)能量逐級遞減的原因 各營養(yǎng)級生物要維持自身的生命活動(dòng)，總要消耗一部分能量； 各營養(yǎng)級消費(fèi)者不可能百分

9、之百地利用前一營養(yǎng)級的能量，總有一部分會(huì)自然死亡或被分解者所利用； 各營養(yǎng)級的同化率不是百分之百的，總有一部分變成排遺物而被分解者利用。25262728 5能量流動(dòng)的極值計(jì)算 (1)能量在食物鏈中傳遞的計(jì)算 在一條食物鏈中若某一營養(yǎng)級的總能量為n，則最多傳到下一營養(yǎng)級的能量為0.2n，最少為0.1n。 在一條食物鏈中，某一營養(yǎng)級的能量為n，需要前一營養(yǎng)級的能量至少為n20%5n，最多為n10%10n。29(2)能量在食物網(wǎng)中傳遞的計(jì)算，設(shè)食物鏈ABCDE，分情況討論：情景設(shè)置提出的問題計(jì)算思路計(jì)算公式E營養(yǎng)級凈增重Y至少需要A營養(yǎng)級多少傳遞效率取20%X(20%)4Y至多需要A營養(yǎng)級多少傳遞效

10、率取10%X(10%)4YA營養(yǎng)級凈增重XE營養(yǎng)級最多增重多少傳遞效率取20%X(20%)4YE營養(yǎng)級至少增重多少傳遞效率取10%X(10%)4Y3031 (1)能量傳遞效率指兩個(gè)相鄰營養(yǎng)級之間，而不是兩個(gè)個(gè)體或兩個(gè)種群之間。 (2)一般來就，在以低營養(yǎng)級生物為主的生態(tài)系統(tǒng)中，傳遞效率可以低于10%；僅在特殊條件下，某傳遞效率有可能高于20%，時(shí)間過長將導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)被破壞。 (3)天然生態(tài)系統(tǒng)必須當(dāng)能量狀況表現(xiàn)為正金字塔形狀時(shí)，方可維持生態(tài)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，從而維持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。而人工生態(tài)系統(tǒng)中因能量可人為補(bǔ)充，可能會(huì)使能量金字塔呈現(xiàn)倒置狀況，如人工魚塘中生產(chǎn)者的能量未必比消費(fèi)者(魚)多。知

11、識貼士32 某生態(tài)系統(tǒng)中存在如圖所示的食物網(wǎng)，如將C的食物比例由A B1 1調(diào)整為2 1，能量傳遞效率按10%計(jì)算，該生態(tài)系統(tǒng)能承載C的數(shù)量是原來的() A1.875倍 B1.375倍 C1.273倍 D0.575倍X 典例 2B33 解析本題主要考查能量流動(dòng)的相關(guān)計(jì)算，具體分析如下：34 遷移應(yīng)用2如圖所示為生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)圖解部分示意圖，各代表一定的能量值，下列各項(xiàng)中不正確的是() A從能量關(guān)系看 B農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中能量是可以循環(huán)利用的 C次級消費(fèi)者糞便中的能量去路包括在途徑中 D生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)一般不超過45個(gè)營養(yǎng)級B35 解析圖中分別表示第二、三、四營養(yǎng)級的同化量，表示分解者利用的

12、能量；各營養(yǎng)級生物同化量呼吸量下一營養(yǎng)級的同化量分解量，故；熱能不能被生物同化利用，故能量單向流動(dòng)而不能循環(huán)利用；次級消費(fèi)者以初級消費(fèi)者為食，其糞便中含有未被利用的“初級消費(fèi)者”的能量，糞便排出后將被分解者分解利用；從圖中可以看出，能量沿食物鏈傳遞是逐級遞減的，超過5個(gè)營養(yǎng)級，所含有的總能量不足以維持一個(gè)營養(yǎng)級。故選B。36知知 識識 構(gòu)構(gòu) 建建37生生態(tài)態(tài)系系統(tǒng)統(tǒng)的的能能量量流流動(dòng)動(dòng) 38生生態(tài)態(tài)系系統(tǒng)統(tǒng)的的能能量量流流動(dòng)動(dòng) 39問問 題題 釋釋 疑疑40 (一)問題探討 提示：應(yīng)該先吃雞，再吃玉米(即選擇1)。若選擇2，則增加了食物鏈的長度，能量逐級遞減，最后人獲得的能量較少。 (二)思考

13、討論1 1提示：遵循能量守恒定律。能量在生態(tài)系統(tǒng)中流動(dòng)、轉(zhuǎn)化后，一部分儲(chǔ)存在生態(tài)系統(tǒng)(生物體有機(jī)物)中，而另一部分被利用、散發(fā)至無機(jī)環(huán)境中，兩者之和和流入生態(tài)系統(tǒng)的能量相等。41 2提示：不能，能量流動(dòng)是單向的。 資料分析 1、2營養(yǎng)級流入能量流出能量(輸入后一個(gè)營養(yǎng)級)出入比生產(chǎn)者464.662.813.52%植食性動(dòng)物62.812.620.06%肉食性動(dòng)物12.6分解者14.642 3提示：流入某一營養(yǎng)級的能量主要有以下去向：一部分通過該營養(yǎng)級的呼吸作用散失了；一部分作為排出物、遺體或殘枝敗葉不能進(jìn)入下一營養(yǎng)級，而為分解者所利用；還有一部分未能進(jìn)入(未被捕食)下一營養(yǎng)級。所以，流入某一營養(yǎng)

14、級的能量不可能百分之百地流到下一營養(yǎng)級。 4提示：生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)是單向的；能量在流動(dòng)過程中逐級遞減。43 (三)思考討論2 提示：“?；~塘”的設(shè)計(jì)理念是從人類所需出發(fā)，通過能量多級利用，充分利用流經(jīng)各營養(yǎng)級的能量，提高生產(chǎn)效益。 (四)旁欄思考題 一般情況下，也是金字塔形。但是有時(shí)候會(huì)出現(xiàn)倒置的塔形。例如，在海洋生態(tài)系統(tǒng)中，由于生產(chǎn)者(浮游植物)的個(gè)體小，壽命短，又會(huì)不斷地被浮游動(dòng)物吃掉，所以某一時(shí)刻調(diào)查到的浮游植物的量可能低于浮游動(dòng)物的量。當(dāng)然，總的來看，一年中流過浮游植物的總能量還是比流過浮游動(dòng)物的要多。同理，成千上萬只昆蟲生活在一株大樹上，該數(shù)量金字塔的塔形也會(huì)發(fā)生倒置。44指指

15、點(diǎn)點(diǎn) 迷迷 津津45 利用“拼圖法”解決能量流動(dòng)中的難題 輸入第一營養(yǎng)級的能量(W1)被分為兩部分：一部分在生產(chǎn)者的呼吸作用中以熱能的形式散失了(A1)，一部分則用于生產(chǎn)者的生長、發(fā)育和繁殖。而后一部分能量中，包括現(xiàn)存的植物體B1、流向分解者的C1、流向下一營養(yǎng)級的D1。參考圖，很容易理解以下問題。46 (1)流經(jīng)整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的總能量是生產(chǎn)者固定的總能量，即W1。將圖中第三營養(yǎng)級同化的總能量D2“拼回”第二營養(yǎng)級，則剛好等于D1，即第二營養(yǎng)級同化的總能量；再將D1“拼回”第一營養(yǎng)級，則剛好等于生產(chǎn)者固定的總能量W1?？梢?，在一個(gè)草原生態(tài)系統(tǒng)中，草原上所有生物的總能量都來自W1，所有生物總能量之

16、和都小于W1，這是呼吸作用消耗的緣故。 (2)能量傳遞效率不會(huì)是100%。從圖中可以看出，從第一營養(yǎng)級向第二營養(yǎng)級的能量傳遞效率為D1/W1，因此不會(huì)達(dá)到100%，一般情況下，能量傳遞效率為10%20%。 (3)在解決有關(guān)能量傳遞的計(jì)算問題時(shí)，首先要確定相關(guān)的食物鏈，理清生物與生物在營養(yǎng)級上的差值。47某同學(xué)繪制了如圖所示的能量流動(dòng)圖解，下列敘述正確的是()A生產(chǎn)者固定的總能量可表示為(A1B1C1A2B2C2D2)B由生產(chǎn)者到初級消費(fèi)者的能量傳遞效率為D2/W1C初級消費(fèi)者攝入的能量為(A2B2C2)DW1D1D2典例 3A48 解析由圖可知，W1為生產(chǎn)者固定的太陽能，D1為初級消費(fèi)者同化的

17、能量，則W1A1B1C1D1，D1A2B2C2D2；生產(chǎn)者固定的太陽能為W1，初級消費(fèi)者固定的能量為D1，由生產(chǎn)者到初級消費(fèi)者的能量傳遞效率為D1/W1；初級消費(fèi)者攝入的能量固定量糞便量；其值遠(yuǎn)大于D1，即大于A2B2C2；由于能量傳遞效率約為10%20%，所以W1D1D2。49 1(2016全國卷，5)在漫長的歷史時(shí)期內(nèi)，我們的祖先通過自身的生產(chǎn)和生活實(shí)踐，積累了對生態(tài)方面的感性認(rèn)識和經(jīng)驗(yàn)，并形成了一些生態(tài)學(xué)思想，如：自然與人和諧統(tǒng)一的思想。根據(jù)這一思想和生態(tài)學(xué)知識，下列說法錯(cuò)誤的是() A生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)有其自身的運(yùn)行規(guī)律 B若人與自然和諧統(tǒng)一，生產(chǎn)者固定的能量便可反復(fù)利用 C“退耕還林、還草”是體現(xiàn)自然與人和諧統(tǒng)一思想的實(shí)例 D人類應(yīng)以保持生態(tài)系統(tǒng)相對穩(wěn)定為原則，確定自己的消耗標(biāo)準(zhǔn)B50 解析生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)有其自身的運(yùn)行規(guī)律，人類活動(dòng)要遵循自然規(guī)律，A項(xiàng)正確；生態(tài)系統(tǒng)的能量是單向流動(dòng)、逐級遞減的，不能反復(fù)利用，B項(xiàng)錯(cuò)誤；“退耕還林、還草”體現(xiàn)了人與自然的和諧統(tǒng)一，C項(xiàng)正確；人類消耗會(huì)給生態(tài)環(huán)境帶來壓力，過度消耗會(huì)破壞生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，D項(xiàng)正確。51 2(2016全國卷，5)我國諺語中的“螳螂捕蟬，黃雀在后”體現(xiàn)了食物鏈的原理。若鷹遷入了蟬、螳螂和黃雀所在的樹林中，捕食黃雀并棲息于林中。下列敘述正