【課件】3.2生態(tài)系統(tǒng)的能量流動課件高二上學(xué)期生物人教版（2019）選擇性必修2

問題探討玉米雞蛋人策略1：先吃雞，再吃玉米；策略2：先吃玉米，同時用一部分玉米喂雞，吃雞產(chǎn)下的蛋，最后吃雞。3.2生態(tài)系統(tǒng)的能量流動指生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失過程科學(xué)方法研究能量流動的基本思路儲存在體內(nèi)的能量呼吸作用散失的能量儲存在體內(nèi)的能量呼吸作用散失的能量儲存在體內(nèi)的能量呼吸作用散失的能量能量輸入個體1個體2個體3……能量輸入種群能量存儲能量散失

以個體為研究對象，有很大的局限性和偶然性，如果個體死亡，數(shù)據(jù)可能不準(zhǔn)確；不同個體間差異過大。某一營養(yǎng)級

如果以種群為研究對象，能量流動的渠道為食物鏈，在分析時，可能因為食物網(wǎng)的復(fù)雜性而影響結(jié)果的準(zhǔn)確性。第一營養(yǎng)級第二營養(yǎng)級第三營養(yǎng)級（生產(chǎn)者）（初級消費者）（次級消費者）食物鏈1有多少能量能夠從玉米最終流向魯濱遜？一、能量流動的過程A.玉米(第一營養(yǎng)級)的能量流動情況一、能量流動的過程食物鏈1能量輸入生產(chǎn)者能量存儲能量散失殘枝敗葉被分解者分解初級消費者攝入太陽能有機物中化學(xué)能熱能形式：熱能過程：有機物中化學(xué)能熱能呼吸作用同化量=生產(chǎn)者固定的太陽能總量B.雞(第二營養(yǎng)級)的能量流動情況一、能量流動的過程食物鏈1遺體殘骸呼吸作用散失糞便攝入量=同化量+糞便量初級消費者攝入初級消費者同化用于生長、發(fā)育和繁殖次級消費者攝入分解者利用呼吸作用熱能散失遺體殘骸呼吸作用散失糞便初級消費者攝入初級消費者同化用于生長、發(fā)育和繁殖次級消費者攝入分解者利用呼吸作用熱能散失一、能量流動的過程輸入某營養(yǎng)級的總能量=糞便的能量屬于初級消費者同化的能量=生長、發(fā)育和繁殖的能量=最高營養(yǎng)級的能量去向=該營養(yǎng)級同化的能量上一營養(yǎng)級同化的能量呼吸消耗的能量+用于生長、發(fā)育和繁殖的能量分解者利用的+下一營養(yǎng)級同化的能量呼吸作用散失+分解者利用利用箭頭和文字表示能量的來源和去路，嘗試構(gòu)建該食物鏈完整的能量流動模型能量來源呼吸作用散失太陽能生產(chǎn)者能量去路每個營養(yǎng)級總能量固定的太陽能總量各級消費者上一個營養(yǎng)級生產(chǎn)者：各級消費者：同化總量=攝入量-糞便量流入下一營養(yǎng)級被分解者利用均屬于用于自身生長、發(fā)育和繁殖的部分一、能量流動的過程一、能量流動的過程生產(chǎn)者呼吸初級消費者次級消費者呼吸分解者…三級消費者呼吸呼吸能量輸入呼吸同化量①能量流動的渠道是

。②能量散失的途徑是各種生物的

(代謝過程)。③流動過程中能量的轉(zhuǎn)化是

太陽能→

→

。食物鏈和食物網(wǎng)呼吸作用有機物中的化學(xué)能熱能——輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失①②③④遵循能量守恒定律能量在生態(tài)系統(tǒng)中流動、轉(zhuǎn)化后，一部分儲存在生態(tài)系統(tǒng)生物體的有機物中，另一部分在呼吸作用中以熱能的形式散失，兩者之和與流入生態(tài)系統(tǒng)的能量相等。討論1：生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動和轉(zhuǎn)化是否遵循能量守恒定律？為什么？討論2：流經(jīng)某生態(tài)系統(tǒng)的能量能否再回到這個生態(tài)系統(tǒng)中來？為什么？不能，能量流動是單向的一、能量流動的過程一、能量流動的過程流落荒島的你是先吃雞還是先吃玉米呢？由于每一營養(yǎng)級和分解者都需要呼吸作用以熱能的形式散失掉一部分能量，營養(yǎng)級越高，散失的能量越多策略1：先吃雞，再吃玉米；策略2：先吃玉米，同時用一部分玉米喂雞，吃雞產(chǎn)下的蛋，最后吃雞。2.下圖所示為某生態(tài)系統(tǒng)中能量流向物種甲后發(fā)生的一系列變化,下列有關(guān)敘述錯誤的是 (

)A.A表示物種甲同化的能量B.E表示物種甲呼吸散失的能量C.D表示分解者呼吸散失的能量D.A中的能量包括物種甲糞便中的能量

D3.下圖為生態(tài)系統(tǒng)能量流動的部分圖解,①代表一定的能量值。下列相關(guān)敘述正確的是 (

)A.生態(tài)系統(tǒng)的能量流動是循環(huán)進行的B.能量在沿食物鏈流動時逐級遞減C.次級消費者屬于第二營養(yǎng)級D.圖中①代表呼吸作用所消耗的能量

B1.某島形成一個相對封閉的生態(tài)系統(tǒng),其主要食物鏈為植物→昆蟲→候鳥→蝮蛇。下列說法正確的是 (

)A.能量的輸入需要植物進行光合作用B.能量的散失通過昆蟲、候鳥、蝮蛇進行C.能量的轉(zhuǎn)化形式為光能→化學(xué)能D.蝮蛇是最高級消費者,所含能量最多A【例1】下圖為某生態(tài)系統(tǒng)的能量流動簡圖,下列敘述錯誤的是()

A.甲是生產(chǎn)者,乙是消費者B.該生態(tài)系統(tǒng)是一個開放的系統(tǒng)C.能量通過光合作用固定并進入該生態(tài)系統(tǒng),以熱能的形式輸出D.甲、乙和分解者所儲存的能量之和是輸入該生態(tài)系統(tǒng)的總能量DRaymondLindeman對能量流動做了定量分析《生態(tài)學(xué)的營養(yǎng)動態(tài)概說》

林德曼（1915-1942）賽達伯格湖優(yōu)點：小、簡單、穩(wěn)定思考?討論：分析賽達伯格湖的能量流動深1米，面積為14480平方米，湖岸線長500米。湖底深度一致、性質(zhì)均一，沒有大的波浪。03二、能量流動的特點03圖中“未固定”是指未被固定的太陽能，“未利用”是指未被自身呼吸作用消耗，也未被后一個營養(yǎng)級和分解者利用的能量二、能量流動的特點流入呼吸作用分解者利用暫未利用流出流出/流入生產(chǎn)者植食性動物肉食性動物464.696.312.529362.813.52%62.818.82.129.312.620.06%12.67.5微量5.0能量流動過程中逐級遞減自身呼吸散失分解者利用未利用能量在相鄰兩個營養(yǎng)級間的傳遞效率為

。10%～20%賽達伯格湖的能量流動數(shù)據(jù)分析能量傳遞效率=下一營養(yǎng)級同化量上一營養(yǎng)級同化量二、能量流動的特點從能量傳遞效率上看，能量為什么不能百分之百從一個營養(yǎng)級流到下一個營養(yǎng)級？各營養(yǎng)級的能量都有一部分通過呼吸作用散失；一部分未被下一營養(yǎng)級利用；一部分被分解者分解。二、能量流動的特點能量在流動過程中逐級遞減，與能量守恒定律矛盾嗎？

能量在流動過程中逐級遞減，指的是流入各個營養(yǎng)級的能量。總能量=儲存在生態(tài)系統(tǒng)(生物體的有機物)中的能量+被各個營養(yǎng)級的生物利用、散發(fā)至非生物環(huán)境中的能量。因此，雖然能量在流動過程中逐級遞減，但總能量依然遵循能量守恒定律。二、能量流動的特點二、能量流動的特點1.單向流動2.逐級遞減各個營養(yǎng)級的順序是不可逆的；且各個營養(yǎng)級的能量總是以呼吸散失熱能。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、暫時未被利用。

如果一個生態(tài)系統(tǒng)在一段較長時間內(nèi)沒有能量輸入（太陽能或現(xiàn)成的有機物），這個生態(tài)系統(tǒng)就會崩潰。

任何生態(tài)系統(tǒng)都需要不斷得到來自系統(tǒng)外的能量補充，以便維持生態(tài)系統(tǒng)的正常功能。二、能量流動的特點——生命系統(tǒng)是開放系統(tǒng)能量分析生產(chǎn)者植食性動物肉食性動物分解者輸入能量賽達伯格湖的能量流動數(shù)據(jù)分析464.662.812.614.6還有什么方法可以表示生態(tài)系統(tǒng)中能量流動逐級遞減的特征？肉食性動物12.6植食性動物62.8生產(chǎn)者464.6如果將單位時間內(nèi)各個營養(yǎng)級所得到的能量數(shù)值轉(zhuǎn)換成相應(yīng)面積（或體積）的圖形，并將圖形按照營養(yǎng)級的次序排列，可形成一個金字塔圖形，叫做能量金字塔。三、生態(tài)金字塔三、生態(tài)金字塔包括能量金字塔、數(shù)量金字塔和生物量金字塔肉食性動物12.6植食性動物62.8生產(chǎn)者464.6從生態(tài)金字塔的角度分析為什么生態(tài)系統(tǒng)中能量流動一般不超過5個營養(yǎng)級？三、生態(tài)金字塔思考：右圖為某城市生態(tài)系統(tǒng)能量金字塔，為什么呈倒置狀態(tài)也能維持生態(tài)系統(tǒng)的正常運行？從生態(tài)系統(tǒng)外輸入大量的有機物三、生態(tài)金字塔草昆蟲青蛙蛇三、生態(tài)金字塔數(shù)量金字塔數(shù)量金字塔出現(xiàn)倒置的原因三、生態(tài)金字塔當(dāng)生產(chǎn)者個體數(shù)量比消費者個體大得多時，數(shù)量金字塔經(jīng)常是倒置的樹→昆蟲→螳螂→黃雀三、生態(tài)金字塔生物量金字塔按照各級營養(yǎng)級生物干重繪制生物量金字塔出現(xiàn)倒置的原因三、生態(tài)金字塔當(dāng)生產(chǎn)者個體小，壽命短，生物量金字塔也有可能倒置在海洋生態(tài)系統(tǒng)中，浮游植物的個體小，壽命短，又會不斷地被浮游動物吃掉，所以某一時刻調(diào)查到的浮游植物的生物量可能低于浮游動物的生物量。生態(tài)系統(tǒng)的能量流動是單向的、逐級遞減的，人類無法改變這一規(guī)律，那么如何利用這一規(guī)律來指導(dǎo)生活和生產(chǎn)實踐呢？四、研究能量流動的實踐意義1.研究生態(tài)系統(tǒng)的能量流動，可以幫助人們將生物在時間、空間上進行合理配置，增大流入某個生態(tài)系統(tǒng)的總能量間作套種多層育苗稻—萍—蛙沼氣池實現(xiàn)了對能量的多級利用，大大提高了能量的利用率能量的利用率≠能量的傳遞效率用秸稈作飼料糞便制作沼氣沼渣田肥四、研究能量流動的實踐意義2.研究生態(tài)系統(tǒng)的能量流動，可以幫助人們科學(xué)地規(guī)劃和設(shè)計人工生態(tài)系統(tǒng)，使能量得到最有效的利用規(guī)律:

食物鏈越短，能量利用率越高能量傳遞效率=上一營養(yǎng)級的同化量下一營養(yǎng)級的同化量×100%能量利用率=生產(chǎn)者能量流入最高營養(yǎng)級的能量×100%能量傳遞效率與能量利用效率的比較合理確定草場載畜量，麥田除草、除蟲四、研究能量流動的實踐意義3.研究生態(tài)系統(tǒng)的能量流動，還可以幫助人們合理地調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動關(guān)系，使能量持續(xù)高效地流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠?。①源頭：②生理過程：③輸入生態(tài)系統(tǒng)的總能量：“輸入”“傳遞”“轉(zhuǎn)化”“散失”太陽能食物鏈和食物網(wǎng)熱能能量流動①途徑：②形式

:①形式：②途徑：光合作用生產(chǎn)者固定的太陽能總量細(xì)胞呼吸有機物中的化學(xué)能四、研究能量流動的實踐意義1.共收割玉米約10000株，質(zhì)量為6000kg。計算出其中共含碳2675kg，折算為葡萄糖6687kg。2.估算這些玉米在整個生長過程中，通過細(xì)胞呼吸消耗的葡萄糖共2045kg。3.1kg葡萄糖儲存1.6×104kJ能量。4.在整個生長季節(jié)，入射到這塊玉米田的太陽能總量為8.5×109kJ。①這些玉米的含碳量折算合成葡萄糖是多少？這些葡萄糖儲存的能量是多少？儲存的能量為：6687×1.6×104=1.07×108KJ②這些玉米呼吸作用消耗的能量是多少？玉米呼吸作用消耗的能量：2045×1.6×104KJ=3.272×107KJ③這些玉米在整個生長季節(jié)所固定的太陽能總量是多少？呼吸作用消耗的能量占所固定太陽能的比例是多少？這些玉米固定的太陽能總量是：1.07×108+3.272×107=1.3972×108呼吸消耗能量占固定太陽能的比例為：3.272×107/1.3972×108=23.4％④這塊玉米田的太陽能利用效率是多少？利用效率=1.3972×108/8.5×109=1.64%在草原上，牛以草為食，蜣螂以牛糞為食，假設(shè)牛同化的能量為105kJ。被牛同化的能量中約有多少流入蜣螂？()

A．0kJB．10.5kJC．21kJD．介于10.5kJ和21kJ之間A流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量是()A.照射到該生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)所有植物體葉面上的太陽能

B.射進該系統(tǒng)的全部太陽能C.該系統(tǒng)全部生產(chǎn)者所固定的太陽能的總量D.生產(chǎn)者傳遞給消費者的全部能量C下圖是兩個農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的模式圖。圖a中農(nóng)作物為人類提供的食物、為家禽和家畜提供的飼料，都與圖b相同。哪個生態(tài)系統(tǒng)的能量能夠更多地被人類利用？為什么？四、研究能量流動的實踐意義（1）有哪些措施能增加流入農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的總能量？間作、套種等立體農(nóng)業(yè)（2）及時去除農(nóng)田中雜草的意義是什么？除草可以調(diào)整農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中能量流動關(guān)系，使能量可以持續(xù)高效地流向?qū)θ祟愖钣幸娴夭糠?。四、研究能量流動的實踐意義選______的食物鏈選最小傳遞效率_____生產(chǎn)者最少消耗選最大傳遞效率_____消費者最大消耗獲得最多獲得最少選______的食物鏈

最短最長20%10%能量傳遞效率的計算討論4：若有草100kg，最少讓魚增重___kg討論3：若有草100kg，最多讓魚增重___kg討論1：若魚增加1kg，最多消耗_____kg草討論2：若魚增加1kg，最少消耗_____kg草能量傳遞效率=下一營養(yǎng)級同化量上一營養(yǎng)級同化量×100%1002541草魚蝦米10%

~

20%能量傳遞效率的計算浮游植物浮游動物小魚大魚1000kg10%10%10%20%20%25kg1kg大魚體重增加1kg，最多(至少）需要浮游植物多少千克能量傳遞效率的計算練.右圖表示某生態(tài)系統(tǒng)食物網(wǎng)的圖解，貓頭鷹體重每增加1kg，至少消耗A約（）A．100kgB．44.5kgC．25kgD．15kgC能量傳遞效率的計算下圖是一個食物網(wǎng)，假如鷹的食物有2/5來自兔，2/5來自鼠，1/5來自蛇，那么鷹若要增加20g體重，至少需要消耗植物（）

A.900gB.500gC.200gD.600g能量傳遞效率的計算A能量傳遞效率的計算如圖所示的食物網(wǎng)中，戊的食物有1/2來自于乙，1/4來自于丙，1/4來自于丁，且能量從生產(chǎn)者到消費者的傳遞效率為10%，從消費者到消費者的能量傳遞效率為20%。若戊體重增加20g，需要消耗植物（）A.1125gB.1600gC.2000gD.6500gC已確定營養(yǎng)級間能量傳遞效率的，不能按“最值”法計算，而需按具體數(shù)值計算。例如：在食物褳A→B→C→D中，能量傳遞效率分別為a％、b％、c%，若A的能量為M，則D獲得的能量為M*a％*b％*c%如果是在食物網(wǎng)中，某一營養(yǎng)級同時從上一營養(yǎng)級多種生物獲