生態(tài)系統(tǒng)的能量流動課件-2023-2024學年高二上學期生物人教版（2019）選擇性必修2

第二節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動問題探討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，幾乎沒有任何食物。你身邊尚存的食物只有一只母雞、15kg玉米。你認為以下哪種生存策略能讓你維持更長的時間來等待救援？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(chǎn)下的蛋，最后吃雞。生態(tài)系統(tǒng)的能量流動1.概念：生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、傳遞、轉化和散失的過程，稱為生態(tài)系統(tǒng)的能量流動。個體水平群體水平一、能量流動的過程1.生態(tài)系統(tǒng)中能量流動的起點是什么？2.輸入生態(tài)系統(tǒng)的總能量是什么？3.第一營養(yǎng)級、第二營養(yǎng)級的能量去向有哪些？嘗試歸納流入某一營養(yǎng)級的能量去向；4.能量流動的渠道是什么？閱讀課本55頁，結合圖3-5和3-6，思考以下問題：從生產(chǎn)者所固定的光能(太陽能)開始生產(chǎn)者固定的太陽能總量探究一一、能量流動的過程能量流經(jīng)第一營養(yǎng)級示意圖：自身呼吸作用以熱能的形式散失用于自身生長、發(fā)育、繁殖等生命活動，儲存在植物體的有機物中遺體、殘枝敗葉被分解者分解流入到下一營養(yǎng)級①②③生產(chǎn)者(植物)固定的太陽能探究一一、能量流動的過程能量流經(jīng)第二營養(yǎng)級示意圖：初級消費者攝入用于生長發(fā)育和繁殖次級消費者攝入呼吸以熱能的形式散失遺體殘骸初級消費者同化分解者利用糞便呼吸散失...①③②1.初級消費者糞便中的能量包括在初級消費者同化的能量中嗎？不包括第一營養(yǎng)級2.初級消費者糞便中的能量屬于哪個營養(yǎng)級的能量？同化量=攝入量-糞便量探究一一、能量流動的過程能量流經(jīng)第二營養(yǎng)級示意圖：初級消費者攝入用于生長發(fā)育和繁殖次級消費者攝入呼吸散失遺體殘骸初級消費者同化分解者利用糞便呼吸散失...①③②3.流入初級消費者的能量（初級消費者的同化量）有哪幾個去向？③被分解者利用①呼吸作用散失用于生長、發(fā)育和繁殖②流入下一個營養(yǎng)級探究一一、能量流動的過程能量流經(jīng)第二營養(yǎng)級示意圖：初級消費者攝入用于生長發(fā)育和繁殖次級消費者攝入呼吸散失遺體殘骸初級消費者同化分解者利用糞便呼吸散失...①③②思考1：是否每一營養(yǎng)級的能量去向都相同？

否，最高營養(yǎng)級與其他營養(yǎng)級不同3.能量流動的渠道是什么？思考2：能量在食物鏈中流動的形式？

有機物中的化學能食物鏈和食物網(wǎng)探究一一、能量流動的過程生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動過程大致可以概括為下圖：A1A2A3A4A1是生產(chǎn)者固定的太陽能總量A2是生產(chǎn)者流入到下一個營養(yǎng)級的能量三呼吸作用消耗流入下一營養(yǎng)級被分解者分解流經(jīng)某一營養(yǎng)級的能量去向有哪些？A1A2探究一1、生態(tài)系統(tǒng)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(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？遵循能量守恒定律。能量在生態(tài)系統(tǒng)中流動、轉化后，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。不能，能量流動是單向的。......生產(chǎn)者（綠色植物）初級消費者次級消費者三級消費者呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用分解者呼吸作用太陽能方框大小、箭頭粗細思考：P55探究一在由草、兔、狐組成的一條食物鏈中，兔經(jīng)同化作用所獲得的能量，其去向不應該包括(

)。A.通過兔子呼吸作用釋放的能量

B.通過兔子的糞便流入分解者體內(nèi)C.通過狐的糞便流入分解者體內(nèi)

D.流入狐體內(nèi)B一、能量流動的過程跟蹤訓練

大象是植食性動物，有一種螳螂專以象糞為食。設一大象在某時間段內(nèi)同化的能量為107KJ，則這部分能量中可流入螳螂體內(nèi)的約為（）A.0KJB.106KJC.3×106KJD.106---2×106KJA注意：1.同化作用是指生物體把從外界環(huán)境中獲取的營養(yǎng)物質(zhì)轉變成自身的組成物質(zhì)，并且儲存能量的過程。

2.營養(yǎng)級所同化的能量即本營養(yǎng)級的能量。排除的糞便中能量不屬于同化的能量。跟蹤訓練二、能量流動的特點分析課本56頁“賽達伯格湖的能量流動圖解”，完成思考討論：1-2題參考表格：探究二二、能量流動的特點464.662.812.662.812.6生物所處的營養(yǎng)級越高,獲取的能量越___,說明能量流動具有_________的特點。少逐級遞減探究二二、能量流動的特點464.662.812.662.812.613.52%20.06%能量傳遞效率=某一營養(yǎng)級的同化量上一營養(yǎng)級的同化量能量在相鄰兩個營養(yǎng)級間的傳遞效率是10％～20％探究二能量流動是單向的；能量在流動過程中逐級遞減。流入某一營養(yǎng)級的能量除了流入下一營養(yǎng)級的之外，還有以下去向：①一部分通過該營養(yǎng)級的呼吸作用散失；②一部分作為排出物、遺體或殘枝敗葉被分解者利用；③一部分未被捕食，未能進入下一營養(yǎng)級。所以，流入某一營養(yǎng)級的能量不可能百分之百地流到下一營養(yǎng)級。二、能量流動的特點3.流入某一營養(yǎng)級的能量，為什么不會百分之百地流到下一個營養(yǎng)級?4.通過以上分析，你能總結出什么規(guī)律?探究二二、能量流動的特點(1)單向流動

a.生物的捕食和被捕食關系是自然選擇的結果，不能逆轉。

b.各營養(yǎng)級呼吸作用散失的熱能無法再利用。生態(tài)系統(tǒng)中能量流動一般不超過5個營養(yǎng)級。任何生態(tài)系統(tǒng)都需要不斷得到能量補充，以便維持生態(tài)系統(tǒng)的正常功能。(2)逐級遞減（傳遞效率為10%～20%）

a.各營養(yǎng)級生物都會因呼吸作用消耗一大部分能量。

b.上一營養(yǎng)級生物不能全部被下一營養(yǎng)級捕食

c.各營養(yǎng)級能量都要有一部分流入分解者。知識小結問題探討中，你認為哪種生存策略能讓你維持更長的時間來等待救援？選擇1:應該先吃雞，再吃玉米。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。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(chǎn)下的蛋，最后吃雞。三、生態(tài)金字塔能量金字塔生物量金字塔數(shù)量金字塔形狀每一層含義象征意義生物鏈中各營養(yǎng)級生物所含能量的多少各營養(yǎng)級生物個體數(shù)目的多少各營養(yǎng)級生物有機物總量的多少能量沿食物鏈流動過程中具有逐級遞減的特點。一般情況下，生物個體數(shù)目數(shù)量在食物鏈中隨營養(yǎng)級升高而逐漸減少。一般情況下，生物量(現(xiàn)存生物有機物總量)沿食物鏈流動逐級遞減。知識梳理生物量金字塔在什么情況下，可能是上寬下窄的形狀。一般情況下，生物量金字塔是上窄下寬的金字塔形，但是有時候會出現(xiàn)倒置的金字塔形。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。當然，總的來看，一年中浮游植物的總的生物量還是比浮游動物的要多。三、生態(tài)金字塔知識梳理四、研究能量流動的實踐意義以農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)為例，閱讀課本P58第2、3、4段，小組討論以下問題：1、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)生產(chǎn)方式充分利用空間和資源，能增大流入農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的總能量。除草捉蟲可以調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動關系，使能量持續(xù)高效地流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠帧ｉg作套種稻—萍—蛙2、及時清除農(nóng)田中的雜草、捉蟲的意義是什么？除草探究三四、研究能量流動的實踐意義3、在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，可以將秸稈做成飼料喂牲畜，牲畜糞便可用于發(fā)酵生產(chǎn)沼氣。結合所學知識對上述措施進行評價。用秸稈作飼料糞便制作沼氣

能量利用率：一般指流入最高營養(yǎng)級（或人類）的能量占生產(chǎn)者固定總能量的比值。一般，食物鏈越短，能量利用率越高。

將秸稈用作飼料喂牲畜，可獲得肉、蛋、奶等；

將牲畜的糞便作為沼氣池發(fā)酵的原料，可以生產(chǎn)沼氣提供能源；沼氣池中的沼渣還可以作為肥料還田，這樣就實現(xiàn)了對能量的多級利用，從而大大提高能量的利用率。探究三四、研究能量流動的實踐意義這種能量利用率高且減少了環(huán)境污染的生產(chǎn)模式就是現(xiàn)今大力提倡的的生態(tài)農(nóng)業(yè)。桑基魚塘（陸基種桑、桑葉飼蠶、蠶沙喂魚、塘泥培桑）典例分析四、研究能量流動的實踐意義2、實現(xiàn)對能量的多級利用,大大提高能量的利用率。3、調(diào)整能量流動的關系，使能量持續(xù)高效地流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠帧?、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)的總能量知識小結生態(tài)系統(tǒng)的能量流動在由草、兔、狐組成的一條食物鏈中，兔經(jīng)同化作用所獲得的能量，其去向不應該包括(

)。A.通過兔子呼吸作用釋放的能量B.通過兔子的糞便流入分解者體內(nèi)C.通過狐的糞便流入分解者體內(nèi)D.流入狐體內(nèi)B跟蹤訓練圖11為某一生態(tài)系統(tǒng)的能量金字塔，其中Ⅰ、Ⅱ、11、Ⅳ分別代表不同的營養(yǎng)級，E1、E2代表能量的形式。下列敘述正確的是

A．Ⅰ是初級消費者

B．Ⅳ為分解者

C．E1為太陽能，E2為熱能

D．能量可在食物鏈中循環(huán)利用C生態(tài)系統(tǒng)的能量流動跟蹤訓練某生態(tài)系統(tǒng)中初級消費者和次級消費者的總能量分別是W1和W2，當下列哪種情況發(fā)生時，最有可能使生態(tài)平衡遭到破壞？（）A．W1＞10W2

B．W1＞5W2

C．W1＜10W2

D．W1＜5W2D生態(tài)系統(tǒng)的能量流動下圖是某湖泊生態(tài)系統(tǒng)能量流動的定量分析圖解。圖中A.B.C代表三個營養(yǎng)級，數(shù)字均為實際測得的能量數(shù)，單位為106kJ。已知該生態(tài)系統(tǒng)受到的太陽輻射為1188872×106kJ，但其中1188761×106kJ的能量未被利用。請回答下面的問題。(1)請將流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的總能量數(shù)填寫在圖中的方框內(nèi)，這部分能量是________所固定的太陽能。(2)能量從第一營養(yǎng)級到第二營養(yǎng)級的轉化效率為________%，從第二營養(yǎng)級到第三營養(yǎng)級的轉化效率為________%。生產(chǎn)者11113.520跟蹤訓練生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(3)次級消費者通過呼吸作用消耗的能量占其同化作用所得到能量的百分比是________。111(4)由圖可知，下個營養(yǎng)級不能得到上個營養(yǎng)級的全部能量，原因有：①各營養(yǎng)級生物體內(nèi)的大量能量被___________________；②其次是上個營養(yǎng)級的部分能量_________________________；③還有少數(shù)能量被________利用。分解者細胞呼吸消耗未被下一營養(yǎng)級利用60%1、在“草→食草的昆蟲→蜘蛛→蟾蜍→蛇→貓頭鷹”這條食物鏈，設流經(jīng)這條食物鏈的總能量為100％，按最高傳遞率計算，貓頭鷹所得能量最多為________;最少為________(20%)5(10%)5方法：在一條食物鏈中，若生產(chǎn)者能量為100%，第n營養(yǎng)級獲得的能量最多為(20%)n-1，最少為(10%)n-1題型一：知低營養(yǎng)級能量求高營養(yǎng)級獲得能量(能量傳遞效率未知)：能量傳遞效率的計算規(guī)則拓展提升2.如果A增重10000kg，C最多增加_____千克，最少增加_______千克400

1方法：多條食物鏈,獲得能量最多：選最短食物鏈；按×20%計算獲得能量最少：選最長食物鏈；按×10%計算能量傳遞效率的計算規(guī)則拓展提升題型二：知高營養(yǎng)級能量求低營養(yǎng)級獲得能量(能量傳遞效率未知)：1.在“浮游植物浮游動物魚”這條食物鏈中，如果魚要增加100kg體重，那至少需要浮游植物的重量為：_______最多需要浮游植物的重量為：_______方法：在一條食物鏈中，共有n個營養(yǎng)級，則第n營養(yǎng)級生物每增加1kg體重:①“至少”需要消耗的生產(chǎn)者的量：②“最多”需要消耗的生產(chǎn)者的量:=5n-1=10n-12500kg10000kg能量傳遞效率的計算規(guī)則拓展提升方法：多條食物鏈,需最少能量：選最短食物鏈；按÷20%計算需最多能量：選最長食物鏈；按÷10%計算2.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．15kg變式：最多需要A________kgC1000能量傳遞效率的計算規(guī)則拓展提升【例1】有一食物網(wǎng)如圖所示。如果能量傳遞效率為10%，各條食物鏈傳遞到庚的能量相等，則庚同化1kJ的能量，丙需同化多少能量（）A．550kJB．500kJC．400kJD．100kJ題型三：關于“定值”的計算在食物網(wǎng)中,某一營養(yǎng)級同時從上一個營養(yǎng)級的多種生物中按一定比例獲取能量，則按照單獨的食物鏈進行計算后再合并。A能量傳遞效率的計算規(guī)則拓展提升2、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∶B＝1∶1調(diào)整為2∶1，能量傳遞效率按10%計算，該生態(tài)系統(tǒng)能承載C的數(shù)量是原來的(

)A．1.875倍 B．1.375倍C．1.273倍 D．0.575倍B解析：解題時應該從C出發(fā)，設當食物比例A∶B＝1∶1時，C的能量為x，需要的A為(1/2)x×10＋(1/2)x×10×10＝55x。設當食物比例A∶B＝2∶1時，C的能量為y，需要的A為(2/3)y×10＋(1/3)y×10×10＝40y。由于兩種情況下，生產(chǎn)者的數(shù)量是一定的，所以55x＝40y，則y＝1.375x。能量傳遞效率的計算規(guī)則拓展提升351.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∶B＝1∶1調(diào)整為2∶1，能量傳遞效率按120%計算，該生態(tài)系統(tǒng)能承載C的數(shù)量是原來的(

)A．1.375倍 B．1.875倍C．1.286倍 D．0.575倍由于生產(chǎn)者沒有改變，所以流向該生態(tài)系統(tǒng)的總能量沒有變化，設C原來的能量為a，則需要A提供的能量為1/2a÷20%÷20%＋1/