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

假設(shè)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。流落荒島討論：你認(rèn)為以下哪種生存策略能讓你維持更長的時間來等待救援？問題探討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。1.先吃雞，再吃玉米。第一營養(yǎng)級第二營養(yǎng)級第三營養(yǎng)級論證方案（生產(chǎn)者）（初級消費者）（次級消費者）食物鏈1第一營養(yǎng)級第二營養(yǎng)級（生產(chǎn)者）（初級消費者）食物鏈2有多少能量能夠從玉米最終流向魯濱遜？二、能量流動的過程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。1.先吃雞，再吃玉米。先吃雞，再吃玉米。我反對！為什么要先吃我？問題探討生態(tài)系統(tǒng)的能量流動第2節(jié)1.概念：生態(tài)系統(tǒng)中能量的

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的過程，稱為生態(tài)系統(tǒng)的能量流動。輸入傳遞轉(zhuǎn)化散失一、能量流動的概念：生產(chǎn)者消費者分解者非生物環(huán)境輸入散失散失散失傳遞、轉(zhuǎn)化光合作用化能合成作用呼吸作用食物鏈?zhǔn)澄锞W(wǎng)二、研究能量流動的基本思路科學(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將這個種群作為一個整體來研究，左圖可以概括成下圖形式個體水平群體水平

將種群作為一個整體，甚至以營養(yǎng)級作為一個整體進(jìn)行研究，是分析生態(tài)系統(tǒng)能量流動的基本思路。能量是如何輸入第一營養(yǎng)級的？（以草為例）幾乎所有生態(tài)系統(tǒng)的能量源頭：

太陽能量流動從哪開始（起點）？如何輸入第一營養(yǎng)級？

生產(chǎn)者固定太陽能輸入生態(tài)系統(tǒng)的總能量:

生產(chǎn)者的光合作用1%以可見光形式照射在草地上的太陽能都能被小草吸收嗎？不能每天輸送到地球的太陽能都能照射在生產(chǎn)者身上嗎？討論1：能量流動的過程生產(chǎn)者固定的太陽能總量用于生長、發(fā)育和繁殖等生命活動（以化學(xué)能形式儲存于有機物中）呼吸作用散失（熱能）分解者分解釋放（殘枝敗葉）初級消費者攝入（食物）小草固定了太陽能后，這些能量有哪些去向？①自身呼吸消耗②被分解者利用③流入下一個營養(yǎng)級能量是如何輸出第一營養(yǎng)級的？（以草為例）1%以可見光形式討論1：能量流動的過程一、能量流動的過程

從生產(chǎn)者固定光能(太陽能)開始生產(chǎn)者固定的太陽能總量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.流入第一營養(yǎng)級的能量去向有哪些？請簡單歸納一下。呼吸作用能量輸入生產(chǎn)者生長發(fā)育繁殖熱能散失初級消費者攝食分解者分解三、能量流動的過程能量是如何流經(jīng)第二營養(yǎng)級的？（以兔為例）兔子體內(nèi)的能量來自哪里？來自草（生產(chǎn)者）兔子吃進(jìn)去的草，草中的能量都能被吸收并轉(zhuǎn)化為兔子體內(nèi)的能量嗎？不能，只能消化吸收其中的一小部分，其余的隨糞便排出體外流入第二營養(yǎng)級的能量：第二營養(yǎng)級的同化量同化量=攝入量-糞便量

攝入量是生物吃進(jìn)去的食物中所蘊含的能量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(zhuǎn)變成自身的組成物質(zhì),并且儲存能量的變化過程。

同化量討論2：能量流動的過程兔同化的能量有哪些去向？①自身呼吸消耗②被分解者利用③流入下一個營養(yǎng)級呼吸作用散失（熱能）用于生長、發(fā)育和繁殖等生命活動（以化學(xué)能的形式儲存于有機物中）分解者分解釋放（遺體殘?。┐渭壪M者攝入（食物）討論2：能量流動的過程能量在中間級別消費者中的變化呼吸作用散失糞便呼吸作用散失…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遺體殘骸

f呼吸作用散失g儲存體內(nèi)用于生長發(fā)育和繁殖h流入下一營養(yǎng)級能量流經(jīng)某營養(yǎng)級的示意圖a輸入e某營養(yǎng)級b輸出①c輸出②d輸出③i分解者利用j暫未利用k此營養(yǎng)級遺體殘骸l下一營養(yǎng)級糞便m最高營養(yǎng)級無此路徑n后續(xù)都通過三條輸出途徑被利用某營養(yǎng)級同化量呼吸作用中以熱能形式散失用于自身生長、發(fā)育、繁殖被分解者分解利用流入下一個營養(yǎng)級1.某營養(yǎng)級的能量最終去向某營養(yǎng)級同化量呼吸作用中以熱能形式散失用于自身生長、發(fā)育、繁殖被分解者分解利用流入下一個營養(yǎng)級未被利用的能量2.某營養(yǎng)級的能量某段時間內(nèi)的能量去向三、能量流動的過程分解者呼吸作用生產(chǎn)者初級消費者(綠色植物)次級消費者(植食性動物)(肉食性動物)三、能量流動的過程呼吸作用呼吸作用呼吸作用殘枝敗葉等殘骸等殘骸等分解者分解者分解者生產(chǎn)者初級消費者次級消費者殘枝敗葉等殘骸殘骸

散失（分解者呼吸作用）

散失（呼吸作用）呼吸作用呼吸作用呼吸作用分解者分解者分解者能量流動：

生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失的過程。傳遞傳遞初級消費者生產(chǎn)者次級消費者轉(zhuǎn)化

太陽能

有機物中化學(xué)能

熱能生物群落環(huán)境輸入輸出散失：通過各營養(yǎng)級及分解者的呼吸作用以熱能形式散失總量：生產(chǎn)者固定的太陽能總量傳遞輸入形式：有機物中化學(xué)能途徑：食物鏈和食物網(wǎng)概念：生態(tài)系統(tǒng)中能量的

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和

的過程。輸入傳遞轉(zhuǎn)化散失起點：生產(chǎn)者通過光合作用固定太陽能開始遵循能量守恒定律。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？思考?討論：生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動例題1.如圖為草原生態(tài)系統(tǒng)的能量流動圖解模型，A、B、C分別表示流入各營養(yǎng)級生物的能量，D、E、F分別表示各營養(yǎng)級生物用于生長、發(fā)育和繁殖的能量，G、H、I分別表示草、兔子、狼呼吸作用消耗的能量，J、K、L分別表示流入分解者的能量。下列說法中，正確的是（）A.圖中A＝D，B＝E，C＝FB.K中能量包括兔子尸體及狼糞便中的能量C.食物鏈中能量最少的是分解者所處的營養(yǎng)級D.第一營養(yǎng)級與第二營養(yǎng)級間的能量傳遞效率是E/DB分析賽達(dá)伯格湖的能量流動RaymondLindeman《生態(tài)學(xué)的營養(yǎng)動態(tài)概說》對能量流動做了定量分析

林德曼（1915-1942）賽達(dá)伯格湖深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。優(yōu)點：小、簡單、穩(wěn)定思考·討論植食性動物

62.862.8賽達(dá)伯格湖的能量流動P56資料分析太陽能未固定生產(chǎn)者464.6分解者12.5呼吸作用96.3未利用2932.118.829.312.6肉食性動物

12.6微量7.55.0327.3122.614.6數(shù)字為能量數(shù)值?！拔垂潭ā笔侵肝幢还潭ǖ奶柲?，“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。思考·討論

如果在某一時間段去分析去向，還應(yīng)有未被利用的能量(最終通過三條輸出途徑被利用)。輸入能量（同化量）流入下一營養(yǎng)級呼吸散失分解者利用未利用出入比生產(chǎn)者

植食性動物

肉食性動物

464.662.812.613.5%20%62.896.312.529312.618.82.129.37.5微量5.0/能量傳遞效率輸出（去路）逐級遞減單位（焦/厘米2·年）未利用：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。（定時定量分析）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×100%賽達(dá)伯格湖的能量流動P56資料分析賽達(dá)伯格湖能量流動圖解1.從數(shù)值上看：逐級遞減自身呼吸作用消耗；被分解者分解；暫時未被利用。原因：有以下幾部分能量不能流入下一營養(yǎng)級（能量傳遞效率為10%～20%）四、能量流動的特點賽達(dá)伯格湖能量流動圖解2.從方向上看：單向流動在生態(tài)系統(tǒng)中，能量流動只能從第一營養(yǎng)級流向第二營養(yǎng)級，再依次流向后面的各個營養(yǎng)級，不可_____，也不能_________；①生物之間的捕食關(guān)系是長期自然選擇的結(jié)果，一般不可逆轉(zhuǎn)；

②各營養(yǎng)級呼吸作用散失的熱能無法再利用。逆轉(zhuǎn)循環(huán)流動原因：四、能量流動的特點

1.單向流動:自身呼吸作用消耗分解者利用暫未利用12.662.8生產(chǎn)者464.6植食性動物

62.8肉食性動物

12.613.5%20%

2.逐級遞減:能量流動的特點:能量傳遞效率10%～20%不可逆向，不可循環(huán)營養(yǎng)級越多，能量流動過程中消耗的越多。1、食物鏈一般不超過5個營養(yǎng)級，為什么？2、在市場上，肉一般比蔬菜貴，試著分析原因？

蔬菜一般屬于生產(chǎn)者范疇，而肉屬于消費者范疇，由于能量傳遞的效率只有10%~20%，也就是說要得到1千克的肉至少要消耗5千克的植物；所以相同重量的肉比蔬菜貴。

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。如果一個生態(tài)系統(tǒng)在一段較長時期內(nèi)沒有能量（太陽能或化學(xué)能）輸入，這個生態(tài)系統(tǒng)就會崩潰。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？由此得出什么結(jié)論？不能，能量流動是單向的。討論3：課本P56旁欄思考？

假如你流落到荒島上，只有一只母雞、15kg玉米……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。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問題探討請同學(xué)們將賽達(dá)伯格湖的能量流動數(shù)據(jù)，用相應(yīng)面積或體積的圖形表示，并按營養(yǎng)級由低到高排列。生態(tài)金字塔五、肉食性動物12.6植食性動物62.8生產(chǎn)者464.61.能量金字塔每一級體積代表所得到的能量值直觀反應(yīng)——能量單向流動、逐級遞減第四營養(yǎng)級

第三營養(yǎng)級第二營養(yǎng)級第一營養(yǎng)級生態(tài)金字塔五、2.生物量金字塔營養(yǎng)級第四營養(yǎng)級第三營養(yǎng)級第二營養(yǎng)級第一營養(yǎng)級干重g/m21.51137809營養(yǎng)級第四營養(yǎng)級第三營養(yǎng)級低高每一級體積代表生物量值（所容納有機物的總干重）低高生態(tài)金字塔五、3.數(shù)量金字塔昆蟲樹倒置情況每一級體積代表個體數(shù)生態(tài)金字塔五、生態(tài)金字塔一、一般情況下，是上窄下寬。但有時候會出現(xiàn)倒置的金字塔形。例如，海洋生態(tài)系統(tǒng)中，由于生產(chǎn)者（浮游植物）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?？偟膩砜矗荒曛懈∮沃参锏目偟纳锪窟€是比浮游動物的要多。

旁欄思考：生物量金字塔在什么情況下，可能是上寬下窄倒置的金字塔形呢？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)級生物有機物總量的多少各營養(yǎng)級生物個體數(shù)目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，生物量(現(xiàn)存生物有機物總量)沿食物鏈流動逐級遞減。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。五、生態(tài)金字塔六、研究能量流動的實踐意義間作套種多層育苗稻——萍——蛙1.研究生態(tài)系統(tǒng)的能量流動，可以幫助人們將生物在

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上進(jìn)行

，

流入某個生態(tài)系統(tǒng)的總能量。例如：

間作套種、多層育苗、稻--萍--蛙等立體農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式。時間空間合理配置增大

假如給你一個池塘，你會怎樣經(jīng)營，從而獲得更大的收益？沼氣工程桑基魚塘

生態(tài)系統(tǒng)中流向分解者的能量，還有一部分以生活能源或食物中化學(xué)能的形式被人類再度利用，實現(xiàn)了能量的多級、充分利用，提高了能量利用率。能量利用率=生產(chǎn)者能量流入最高營養(yǎng)級的能量×100%實現(xiàn)對能量的多級利用，大大提高能量的利用率研究能量流動的意義2.可以幫助人們科學(xué)規(guī)劃設(shè)計人工生態(tài)系統(tǒng)，使能量得到最有效的利用。用秸稈作飼料糞便制作沼氣沼渣田肥能量流動的意義

質(zhì)疑：能不能改變生態(tài)系統(tǒng)能量流動的規(guī)律？思考：農(nóng)民在進(jìn)行田間管理的時候，要進(jìn)行滅蟲除草，目的是什么?

不能，人們雖然不能改變能量流動的客觀規(guī)律，但可設(shè)法調(diào)整能量流動方向，使能量流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠帧＠?，在森林中，最好使能量多儲存在木材中；在草原牧場上，則最好使能量多流向到牛、羊等牲畜體內(nèi)，獲得更多的毛、肉、皮、奶等畜產(chǎn)品。除草為了使太陽能更多地流向農(nóng)作物。捉蟲為了使農(nóng)作物中的能量散失減少。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?。改變能量流動方向?）草原放牧不放牧：草中能量大量流向分解者（對人類無益）少放牧：不能充分利用草中能量過多放牧：草原退化，流向家畜的能量減少合理放牧：能量持續(xù)高效地流向?qū)θ祟愖钣幸妫倚螅┑牟糠郑?）森林防護(hù)防治害蟲：使森林生長加快，大量能量積蓄在木材中不防害蟲：大量能量流向昆蟲體內(nèi)應(yīng)用舉例課堂小結(jié)分析和處理數(shù)據(jù)1926年，一位生態(tài)學(xué)家研究了一塊玉米田的能量流動情況，得到如下數(shù)據(jù)。1.這塊田共收割玉米約10000株，質(zhì)量為6000kg。通過對玉米植株的化學(xué)成分進(jìn)行分析，計算出其中共含碳2675kg。2.據(jù)他估算，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為8.5×109kJ.請根據(jù)以上數(shù)據(jù)計算：這些玉米的含碳量折合成葡萄糖是多少？這些葡萄糖儲存的能量是多少？這些玉米呼吸作用消耗的能量是多少？1.07×108kJ6687.5×1.6×104kJ=2045×1.6×104kJ=3.272×107kJ2675×180(C6H12O6)÷72(C6)=6687.5kg1926年，一位生態(tài)學(xué)家研究了一塊玉米田的能量流動情況，得到如下數(shù)據(jù)。1.這塊田共收割玉米約10000株，質(zhì)量為6000kg。通過對玉米植株的化學(xué)成分進(jìn)行分析，計算出其中共含碳2675kg。2.據(jù)他估算，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為8.5×109kJ.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？這塊玉米田的太陽能利用效率是多少？自身生長發(fā)育繁殖呼吸散失1.07×108kJ+3.272×107kJ=1.3972×108kJ3.272×107÷1.3972×108=23.4%1.3972×108÷8.5×109=1.64%分析和處理數(shù)據(jù)根據(jù)計算結(jié)果，畫出能量流經(jīng)該玉米種群的圖解，圖解中應(yīng)標(biāo)明各環(huán)節(jié)能量利用和散失的比例能量在第一、二營養(yǎng)級中的變化④生產(chǎn)者自身呼吸作用(散失)②⑨⑤⑦呼吸作用散失糞便初級消費者同化用于生長發(fā)育和繁殖

⑧次級消費者攝入遺體殘骸

⑥

③遺體殘骸初級消費者攝入用于生長發(fā)育和繁殖分解者①A呼吸作用(散失)⑩BC能量流動的過程：生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失的過程。

散失（分解者）

散失（呼吸作用）

次級消費者

初級消費者生產(chǎn)者輸入傳遞傳遞能量流動的特點：

單向流動、逐級遞減。2、關(guān)于生物的同化量的敘述正確的是

（）

A.從上一個營養(yǎng)級流入該營養(yǎng)級的總能量

B.食物消化后糞便中的能量

C.從上一營養(yǎng)級攝取的能量

D.從消化道吸收后合成有機物中的能量1、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(yīng)該包括（）Ａ.通過兔子細(xì)胞呼吸釋放的能量Ｂ.通過兔子的糞便流入到分解者體內(nèi)Ｃ.通過狐的糞便流入到分解者體內(nèi)Ｄ.流入到狐的體內(nèi)例題.如圖表示某生態(tài)系統(tǒng)中能量流動圖解，①～④表示相關(guān)過程能量流動量。下列有關(guān)敘述正確的是（）A．①是流入該生態(tài)系統(tǒng)的總能量B．分解者獲得的能量最少C．圖中②/①的比值代表草到兔的能量傳遞效率D．③和④分別屬于草和兔同化量的一部分D規(guī)律：食物鏈越短，能量利用率越高。能量傳遞效率與能量利用效率的比較傳遞效率=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%【思維拓展】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%能量在食物鏈中傳遞的“最值計算”【思維拓展】由最高營養(yǎng)級推導(dǎo)生產(chǎn)者（消耗量）A→B→C需最多能量：選最長食物鏈；按÷10%計算(食物鏈前級是后級10倍)需最少能量：選最短食物鏈；按÷20%計算(食物鏈前級是后級5倍)浮游植物小魚大魚1000kg10%10%10%20%20%25kg1kg例：大魚體重增加1kg，最多(至少)需要浮游