高中生物必修三---生態(tài)系統(tǒng)的能量流動課件

1、第 5 章 生態(tài)系統(tǒng)及其穩(wěn)定性上圖是有“超級丹”之稱的羽毛球運動員林丹，他在比賽前要攝入大量營養(yǎng)物質，有能量的輸入；在比賽過程中，有能量的轉化和散失。一切生命活動都伴隨著能量的變化，沒有能量的輸入，也就沒有生命和生命系統(tǒng)。生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、傳遞、轉化和散失過程如何呢？課堂導入本節(jié)目錄生態(tài)系統(tǒng)的能量流動學習導航自我檢測學習探究知識儲備第18課時 生態(tài)系統(tǒng)的能量流動探究點一能量流動的過程探究點二能量流動的特點及相關計算探究點三研究能量流動的實踐意義學習導航1.結合教材P93能量流動的分析，能夠說出能量流動的概念。2.結合教材P94圖56、圖57，理解能量在生態(tài)系統(tǒng)中的流動過程。3.結合教材P9

2、5圖58，分析總結能量流動的特點。4.通過教材P96生態(tài)農業(yè)，概述研究能量流動的意義。能量流動的過程和特點。知識儲備1生態(tài)系統(tǒng)的組成成分包括 、 、 、_ ，各組成成分間相互作用形成一個統(tǒng)一的整體。2生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結構是 。生態(tài)系統(tǒng)的主要功能是 和 ，就是沿著此渠道進行的。3綠色植物通過光合作用把 能轉化為_ 能，化能自養(yǎng)生物則通過化能合成作用把_ _ 能轉化為 能。4生物通過呼吸作用把有機物中穩(wěn)定的化學能釋放出來，大部分以 形式散失，少部分儲存在 中。5在“草兔狼”這條食物鏈中，草通過光合作用固定了太陽能，屬于第一營養(yǎng)級。兔生命活動需要的能量來自于 ，屬于第 營養(yǎng)級， 消費者。狼生命活動需要

3、的能量來自于 ，屬于第 營養(yǎng)級， 消費者。生產者消費者分解者非生物的物質和能量食物鏈和食物網能量流動物質循環(huán)太陽有機物中穩(wěn)定的化學氧化無機物時釋放的化學有機物中穩(wěn)定的化學熱能ATP草二初級兔三次級探究點一能量流動的過程學習探究黑麥草是一年生或多年生草本植物，是重要的栽培牧草和綠肥作物。下圖是山羊吃黑麥草的圖片，請分析山羊和黑麥草的能量流動過程。探究點一1觀察黑麥草的能量去向，分析：(1)A是通過 作用完成的，該過程使 能轉化成 能，以 的形式儲存在黑麥草體內。(2)B是通過 作用為生長發(fā)育提供能量，這個過程產生的能量大部分以 能的形式散失掉了。(3)C過程中，枯枝落葉中的有機物被 分解為無機物

4、，能量被釋放。(4)D是指部分能量被山羊通過_攝入體內，最終同化為自身的能量。光合光化學有機物呼吸分解者捕食熱(5)能量流動過程中，我們經常以種群作為整體研究對象，請完成下圖并歸納能量流動的概念。生態(tài)系統(tǒng)的能量流動是指生態(tài)系統(tǒng)中能量的 、 、 和 的過程。輸入儲存散失輸入傳遞轉化散失探究點一2結合上述內容完成能量流經第二營養(yǎng)級的示意圖散失次級生長發(fā)育分解者呼吸作用探究點一3結合1、2，概括生態(tài)系統(tǒng)能量流動示意圖，請據(jù)圖分析：生產者呼吸初級消費者次級消費者分 解 者呼吸三級消費者呼吸呼吸呼吸(1)能量的輸入源頭： 能或氧化無機物產生的 能。相關生理過程： 作用或 作用。能量轉換形式： 能或氧化無

5、機物產生的 能有機物中的 能。輸入總量： 。太陽化學光合化能合成光化學生產者固定的全部能量化學能量探究點一3結合1、2，概括生態(tài)系統(tǒng)能量流動示意圖，請據(jù)圖分析：生產者呼吸初級消費者呼吸次級消費者分 解 者呼吸三級消費者呼吸呼吸能量(2)能量的傳遞傳遞途徑： 。傳遞形式： 。食物鏈和食物網有機物中的化學能探究點一3結合1、2，概括生態(tài)系統(tǒng)能量流動示意圖，請據(jù)圖分析：生產者呼吸初級消費者呼吸次級消費者分 解 者呼吸三級消費者呼吸呼吸能量(3)能量的散失形式： 能。一般途徑： 作用，包括各個營養(yǎng)級 的呼吸消耗以及 的呼吸作用。特殊途徑：動植物遺體形成煤炭、石油等，經過 放出熱能。熱呼吸自身分解者燃燒

6、探究點一 （1）同化量和攝入量的比較同化量為每一營養(yǎng)級通過攝食并轉化成自身有機物的能量，攝入量是消費者攝入的能量： 同化量攝入量糞便量 （2）消費者產生的糞便中的能量屬于上一營養(yǎng)級。探究點一探究點一攝入量糞便量同化量呼吸消耗量流入下一營養(yǎng)級流入分解者未被利用的某營養(yǎng)級(消費者)的能量流動簡圖探究點一1結合探究點一中的生態(tài)系統(tǒng)能量流動示意圖判斷：(1)當狼吃掉一只兔子時，就獲得了兔子的全部能量 ()(2)初級消費者的糞便量屬于第二營養(yǎng)級能量 ()(3)同化量用于生長發(fā)育和繁殖的能量 ()(1)狼排出糞便中的能量屬于兔子，未被狼獲得。(2) 初級消費者的糞便量屬于第一營養(yǎng)級的能量。(3)同化量中的

7、一部分用于生長發(fā)育和繁殖。探究點一1結合探究點一中的生態(tài)系統(tǒng)能量流動示意圖判斷：(4)呼吸作用所產生的能量都是以熱能的形式散失 ()(5)分解者的分解作用也是通過呼吸作用完成的 ()(6)能量aebi ()(4)呼吸作用所產生的能量一部分儲存在ATP中，其余以熱能的形式散失。(6)穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)里，每一營養(yǎng)級的能量一般輸入等于輸出。探究點一1結合探究點一中的生態(tài)系統(tǒng)能量流動示意圖判斷：(7)箭頭a代表生產者的同化量，方框代表初級消費者的攝入量 ()(8)生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動和轉化不遵循能量守恒定律，總量越來越少()(9)流經該生態(tài)系統(tǒng)的能量能夠重新再回到這個生態(tài)系統(tǒng)，被重復利用()(7)方框代

8、表初級消費者的同化量。(8)生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動和轉化遵循能量守恒定律。(9)能量 不能重復利用。探究點二能量流動的特點及相關計算 美國生態(tài)學家林德曼對一個結構相對簡單的天然湖泊賽達伯格湖的能量流動進行了定量分析，得出了如圖所示的數(shù)據(jù)單位：J/(cm2a)，請完成以下分析：學習探究1由圖得知(1)經過長期的自然選擇，食物鏈中 是不可逆轉的。(2)各營養(yǎng)級的能量總是趨向于以 而散失掉，無法再利用。因此，能量流動的方向是 ，只能從 一個營養(yǎng)級流向_一個營養(yǎng)級，不可 ，也不能 。各營養(yǎng)級的順序呼吸作用產生熱能單向的上下逆轉循環(huán)流動探究點二2.能量傳遞效率計算公式為：相鄰兩個營養(yǎng)級的傳遞效率（下一個營

9、養(yǎng)級同化量/上一個營養(yǎng)級同化量）100%，請將圖中各營養(yǎng)級的“輸入”能量和“輸出”到下一個營養(yǎng)級的能量整理出來填在表格中，并計算相鄰營養(yǎng)級之間的傳遞效率。J/(cm2a)輸入輸出到下一營養(yǎng)級傳遞效率第一營養(yǎng)級(生產者)第二營養(yǎng)級(植食性動物)第三營養(yǎng)級(肉食性動物)464.662.813.5%62.812.620.1%12.6探究點二3.由2中數(shù)據(jù)分析其原因可能有：(1)各營養(yǎng)級的生物都會因 而消耗掉相當大一部分能量。(2)各營養(yǎng)級的生物中總有一部分能量未被 所利用。(3)還有少部分能量隨著 等直接傳遞給了 。因此，輸入各營養(yǎng)級的能量不可能百分之百地流入下一營養(yǎng)級，能量在沿 流動過程中是 的。

10、輸入輸出到下一營養(yǎng)級傳遞效率第一營養(yǎng)級(生產者)464.662.813.5%第二營養(yǎng)級(植食性動物)62.812.620.1%第三營養(yǎng)級(肉食性動物)12.6呼吸作用下一營養(yǎng)級的生物殘枝敗葉或遺體食物鏈逐級遞減分解者探究點二4由2中傳遞效率可以看出，能量在相鄰兩營養(yǎng)級間的傳遞效率大約是 。若將單位時間內各營養(yǎng)級所得到的能量、每個營養(yǎng)級有機體的數(shù)量及單位空間內各營養(yǎng)級的生物量數(shù)值繪制成金字塔，如下面圖表所示。能量金字塔數(shù)量金字塔生物量金字塔形狀特點呈 金字塔形通常為正金字塔形,有時會出現(xiàn) 金字塔形一般呈 金字塔形,有時會出現(xiàn) 金字塔形10%20%正倒正倒探究點二【小貼士】1.數(shù)量金字塔的倒置現(xiàn)象

11、例如：一個松樹上有許多條松毛蟲，多只灰喜鵲。昆蟲鳥樹2.生物量金字塔的倒置現(xiàn)象例如：某一時間浮游植物的生物量(用質量來表示)可能低于浮游動物的生物量。浮游動物浮游植物探究點二【思考】一條食物鏈中一般不超過45個營養(yǎng)級，這是為什么？生態(tài)系統(tǒng)中能量流動的傳遞效率一般是10%20%，營養(yǎng)級越多，能量的消耗就越多，所剩能量往往不能維持一個新的營養(yǎng)級。探究點二5.下圖是某一食物網的示意圖：(1)如果 A增重100千克，C最多增重 千克。C最少增重 千克。100千克20%20千克20%4千克4正向求解問“最多” ：最短食物鏈，最高傳遞效率探究點二5.下圖是某一食物網的示意圖：(1)如果 A增重100千克，

12、C最多增重 千克。C最少增重 千克。100千克10%10千克10%1千克40.0110%10%0.1千克0.01千克正向求解問“最少” ：最長食物鏈，最低傳遞效率探究點二5.下圖是某一食物網的示意圖：(2)如果C增重1千克，至少需消耗A 千克。最多需消耗A 千克。1千克25逆向求解問“最少” ：最短食物鏈，最高傳遞效率20%5千克20%25千克探究點二5.下圖是某一食物網的示意圖：10 000千克10%1000千克 10%100千克10% 10% 10千克1千克逆向求解問“最多” ：最長食物鏈，最低傳遞效率(2)如果C增重1千克，至少需消耗A 千克。最多需消耗A 千克。2510 000探究點二

13、(3)如果C從B、F中獲得的能量比為31，C增重1千克，則最少需要消耗A 千克。5.下圖是某一食物網的示意圖：1千克每條食物鏈都需要考慮時，分別計算，然后合并。0.75千克0.25千克20%3.75千克20%18.75千克1.25千克20%6.25千克31.25千克20%20%156.25千克175千克17520%探究點二（1）“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。（2）能量傳遞效率是指相鄰兩營養(yǎng)級間，而不是種群，更 不是個體。（3）一般來說，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，

14、某傳遞效率有可能 高于20%，時間過長將導致生態(tài)系統(tǒng)被破壞。（4）能量傳遞效率相關計算中，有時用生物量質量等來 代表生物所含有的能量。探究點二能量流動的極值計算(1)能量在食物鏈中傳遞的計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。探究點二能量流動的極值計算(2)能量在食物網中傳遞的計算，設食物鏈ABCDE，分情況討論情景設置提出的問題計算思路計算公式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

15、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%)4Y(3)在已知高營養(yǎng)級求需要低營養(yǎng)級最值時，若高營養(yǎng)級有多種食物來源，要注意高營養(yǎng)級食物來源有沒有具體分配，若有就不能選最短或最長的食物鏈，而要按分配情況逐一計算，然后相加。探究點二2如圖為某生態(tài)系統(tǒng)中能量流動圖解部分示意圖，各代表一定的能量值，下列各項中正確的是 ()A表示流經該生態(tài)系統(tǒng)內部的總能量B一般情況下，次級消費者增加1 kg，生產者至少增加100 kgC生物與生物之間的捕食關系一般不可逆轉，所以能量流動具有單向性D從能量關系看_是流經該生態(tài)

16、系統(tǒng)的總能量，所以 (表示、不表示)流經該生態(tài)系統(tǒng)內部的總能量。(2)次級消費者增加1 千克，求生產者至少增加多少千克，傳遞效率應取 。(3)圖中次級消費者的能量去路還可能有_ ，所以與的大小關系為 。 生產者固定的太陽能的總量不表示20% 通過次級消費者呼吸作用散失的熱能、未利用能量答案C探究點二探究點三研究能量流動的實踐意義某市在落實“禁燒秸稈”工作的過程中，化“堵”為“疏”，引導農民設計建立了如下生態(tài)系統(tǒng)模式圖，閱讀教材思考如下問題：1相比農作物秸稈直接燃燒，上述生態(tài)系統(tǒng)實現(xiàn)了農作物中能量的 ，提高了 。這說明：研究生態(tài)系統(tǒng)的能量流動，可以幫助 、設計人工生態(tài)系統(tǒng)，使能量得到最有效的利用

17、。多級利用能量利用率人們科學規(guī)劃學習探究2有人說：“由于上述生態(tài)系統(tǒng)是人工設計，所以其中營養(yǎng)級之間能量的傳遞效率可由人類任意控制。”你認為對嗎？ 。3在上述生態(tài)系統(tǒng)中，人們?yōu)樘岣咿r作物的產量，要經常到田間除草、滅蟲、滅鼠。這樣做的目的是合理調整生態(tài)系統(tǒng)中的 關系，使能量持續(xù)高效地流向 。能量流動對人類最有益的部分探究點三不對能量傳遞效率與能量利用效率的比較（1）能量傳遞效率: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%，能量在相鄰兩個營養(yǎng)級之間的傳遞效率約為10%20%。（2）能量利用效率：流入最高營養(yǎng)級的能量占生產者能量的比值。在一個生態(tài)系統(tǒng)中，營養(yǎng)級越多，在能量流動過程中消耗的能

18、量就越多，因此食物鏈越短，能量利用效率越高。探究點三根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動規(guī)律，在實際生產生活中借鑒以下措施(1)盡量縮短食物鏈。(2)充分利用生產者。(3)充分利用分解者，如利用秸稈培育食用菌、利用植物殘體生產沼氣等。探究點三3在社會主義新農村建設中，四川某地通過新建沼氣池和植樹造林，構建了新型農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)(如圖所示)。請判斷下列說法的正誤：(1)該生態(tài)系統(tǒng)中，處于第二營養(yǎng)級的生物有人和家禽、家畜 ()(2)該生態(tài)系統(tǒng)中，人的作用非常關鍵，植物是主要成分 ()(3)該生態(tài)系統(tǒng)的建立，提高了各營養(yǎng)級間的能量傳遞效率 ()(4)微生物也能利用農作物通過光合作用儲存的能量 ()探究點三3在社會主義新農村建設中，四川某地通過新建沼氣池和植樹造林，構建了新型農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)(如圖所示)。請判斷下列說法的正誤：(5)多途徑利用農作物可提高該系統(tǒng)的能量利用率 ()(6)沼渣、沼液作為肥料還田，使能量能夠循環(huán)利用 ()(7)沼氣池中的微生物也是該生態(tài)系統(tǒng)的分解者 ()(8)沼氣可以用來作燃料或者取暖，是“低碳經濟，低碳生活”很好的體現(xiàn) ()探究點三 生態(tài)農業(yè) 能量流動生產者固定食物鏈和食物網熱能熱能單向流動、逐級遞減、自我檢測123請選擇41根據(jù)生態(tài)學的原理，要使能量流經食物鏈的總消耗最少，人們應采取哪