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

問題指引1、什么是生態(tài)系統(tǒng)和生物圈？生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)包括？2、生態(tài)系統(tǒng)的組成成分有哪些？所有的植物都是生產(chǎn)者？所有的動物都是消費(fèi)者？生產(chǎn)者一定是植物？這幾種說法對嗎？3、哪些生物是生產(chǎn)者？生產(chǎn)者的營養(yǎng)方式？生產(chǎn)者的作用是什么？生產(chǎn)者在食物鏈中的地位是？4、哪些生物是消費(fèi)者？消費(fèi)者的作用是什么？5、哪些生物是分解者？分解者的作用是什么？6、生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)是什么？7、一種動物只能屬于一個(gè)營養(yǎng)級？對嗎？8、食物網(wǎng)中的所有生物能構(gòu)成了一個(gè)群落嗎？第二營養(yǎng)級的生物是？9、食物鏈一般不超過5個(gè)營養(yǎng)級，為什么？第3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

能量在生態(tài)系統(tǒng)中是怎樣流動的？怎樣理解生態(tài)金字塔？研究能量流動的實(shí)踐意義？本節(jié)聚焦：能量流動的概念:生態(tài)系統(tǒng)中能量的

、

、

、

的過程。輸入傳遞轉(zhuǎn)化散失課本P54科學(xué)方法研究能量流動的基本思路1.以個(gè)體為單位研究能量流動2.以種群為單位研究能量流動3.以營養(yǎng)級為單位研究能量流動能量輸入某個(gè)營養(yǎng)級能量儲存能量散失——以營養(yǎng)級為研究對象能量輸入儲存在體內(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個(gè)體1個(gè)體2個(gè)體3……能量輸入種群1能量儲存能量散失一、能量流動的過程生產(chǎn)者草兔初級消費(fèi)者狐貍次級消費(fèi)者第一營養(yǎng)級第二營養(yǎng)級第三營養(yǎng)級研究問題:能量在生態(tài)系統(tǒng)中如何“輸入”“傳遞”“轉(zhuǎn)化”“散失”？思考：

（1）小草的能量來自哪里?

（2）照射在草地上的太陽能如何被小草吸收?能量全部被小草吸收?

（3）小草吸收了太陽能后，以何種形式儲存？這些能量有哪些去向?一、能量流動的過程99%未固定1%固定(同化)生產(chǎn)者所固定的全部太陽能（同化量）用于生長發(fā)育和繁殖（儲存）初級消費(fèi)者攝入（植食性動物）分解者利用殘枝敗葉呼吸作用

散失生長發(fā)育和繁殖生產(chǎn)者同化量（固定量）a.呼吸作用以熱能形式散失b.自身生長、發(fā)育和繁殖的能量

（儲存于生物體內(nèi)的能量）d.分解者利用c.被下一營養(yǎng)級攝入同化作用：是指生物體把從外界環(huán)境中獲取的營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)變成自身物質(zhì)，并且儲存能量的過程。1、能量流經(jīng)第一營養(yǎng)級的示意圖一、能量流動的過程初級消費(fèi)者攝入量糞便量初級消費(fèi)者同化量生長、發(fā)育、繁殖次級消費(fèi)者攝入分解者利用遺體、殘骸呼吸作用熱能散失初級消費(fèi)者攝入量a.呼吸作用以熱能形式散失b.自身生長、發(fā)育和繁殖的能量

（儲存于生物體內(nèi)的能量）d.分解者利用c.被下一營養(yǎng)級攝入①同化量②糞便量2、能量流經(jīng)第二營養(yǎng)級的示意圖一、能量流動的過程次級消費(fèi)者攝入量a.呼吸作用以熱能形式散失b.自身生長、發(fā)育和繁殖的能量C.分解者利用①同化量②糞便量2、能量流經(jīng)第二營養(yǎng)級的示意圖一、能量流動的過程歸納回顧公式1：攝入量=公式2：同化量=公式3：生長發(fā)育和繁殖量=公式4：

同化量=同化量+糞便量呼吸作用散失量+生長發(fā)育和繁殖量下一營養(yǎng)級同化量＋分解者利用量（遺體+糞便）呼吸作用散失量＋下一營養(yǎng)級同化量＋分解者利用量（遺體+糞便）一、能量流動的過程3、生態(tài)系統(tǒng)能量流動的示意圖P55呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用生產(chǎn)者（綠色植物）初級消費(fèi)者（植食性動物）次級消費(fèi)者（肉食性動物）三級消費(fèi)者（肉食性動物）呼吸作用……分解者1.初級消費(fèi)者糞便中的能量屬于

。2.初級消費(fèi)者的同化量：

。3.初級消費(fèi)者用于生長發(fā)育繁殖的能量：

。⑤①或②+③+④①-③或②+④①②③④⑤同化量=流入量=輸入量一、能量流動的過程-小結(jié)流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)總能量：途徑：形式：太陽能→_____________________形式：最終以

形式散失過程：輸入傳遞轉(zhuǎn)化散失食物鏈和食物網(wǎng)有機(jī)物中的化學(xué)能生產(chǎn)者固定的能量有機(jī)物中的化學(xué)能→熱能熱能呼吸作用能量流動的概念：生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失的過程。(+人工輸入的有機(jī)物的能量)

能量的最終源頭：太陽能生產(chǎn)者固定太陽能（同化量）呼吸作用以熱能的形式散失用于生長、發(fā)育和繁殖等（儲存在有機(jī)物中）隨殘枝敗葉流向分解者初級消費(fèi)者攝入量初級消費(fèi)者同化量糞便量流向分解者呼吸作用以熱能的形式散失用于生長、發(fā)育和繁殖等（儲存在有機(jī)物中）隨遺體殘骸流向分解者次級消費(fèi)者攝入量各營養(yǎng)級能量去向能量流動的過程生產(chǎn)者（綠色植物）初級消費(fèi)者（植食性動物）次級消費(fèi)者（肉食性動物）三級消費(fèi)者（肉食性動物）呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用分解者呼吸作用生產(chǎn)者固定的太陽能為流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量輸入傳遞以有機(jī)物的形式沿食物鏈和食物網(wǎng)向下一營養(yǎng)級傳遞熱能散失在生態(tài)系統(tǒng)中，能量流動大致可以概括為如圖：一、能量流動的過程例1、下圖為能量流經(jīng)某生態(tài)系統(tǒng)第二營養(yǎng)級的示意圖：（1）第一營養(yǎng)級流向分解者的能量是20J/（cm2.a）（

）（2）第二營養(yǎng)級用于生長、發(fā)育和繁殖的能量是50J/（cm2.a）（

）（3）第三營養(yǎng)級同化的能量是15J/（cm2.a）（

）初級消費(fèi)者攝入量糞便量同化量呼吸作用生長發(fā)育繁殖×××分解者利用3.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)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.流入到狐體內(nèi)2.大象是植食性動物，有一種蜣螂則專以象糞為食，假設(shè)一大象在某段時(shí)間內(nèi)攝入的植物總量為108KJ，所同化的能量為107KJ，則大象從植物體內(nèi)獲得的能量_______KJ，這部分能量流入蜣螂體內(nèi)的約為_____KJ。1070糞便量屬上一營養(yǎng)級（草）的同化量。B一、能量流動的過程討論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(gè)生態(tài)系統(tǒng)中來？為什么？思考·討論：生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動遵循能量守恒定律。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(jī)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。如何證明呢？不能。能量流動是單向的。二、能量流動的特點(diǎn)資料：生態(tài)學(xué)家林德曼，對賽達(dá)伯格湖的能量流動進(jìn)行了定量分析，得出了如圖所示的數(shù)據(jù)。生態(tài)系統(tǒng)能量流動的分析生產(chǎn)者固定的能量自身呼吸作用消耗流向分解者未利用被下一營養(yǎng)級同化未利用：指未被自身呼吸作用消耗，也未被后一個(gè)營養(yǎng)級和分解者利用的能量。消費(fèi)者攝入量a.呼吸作用以熱能形式散失b.自身生長、發(fā)育和繁殖的能量

（儲存于生物體內(nèi)的能量）d.分解者利用c.被下一營養(yǎng)級攝入①同化量②糞便量e.未利用二、能量流動的特點(diǎn)賽達(dá)伯格湖數(shù)據(jù)分析——單位：J/(cm2·a）.輸入能量流入下一營養(yǎng)級呼吸散失分解者利用未利用能量傳遞效率第一營養(yǎng)級第二營養(yǎng)級第三營養(yǎng)級能量傳遞效率=某一營養(yǎng)級的同化量上一營養(yǎng)級的同化量×100%（能量傳遞效率一般為10%-20%）464.662.812.613.5%20%62.896.312.529312.618.82.129.37.5微量5.0/同化量=流入量=輸入量二、能量流動的特點(diǎn)生態(tài)系統(tǒng)能量流動的特點(diǎn)：1、單向流動2、逐級遞減導(dǎo)致呼吸作用散失一部分分解者利用一部分導(dǎo)致捕食與被捕食關(guān)系不能逆轉(zhuǎn)熱能不能再利用未利用的部分任何生態(tài)系統(tǒng)都需要不斷得到來自系統(tǒng)外的能量補(bǔ)充，以便維持生態(tài)系統(tǒng)的正常功能。思考：為什么一般的食物鏈上營養(yǎng)級不會多于5個(gè)？

能量沿著食物鏈的流動是逐級遞減的，且傳遞效率是10％～20％。三、生態(tài)金字塔第二營養(yǎng)級第四營養(yǎng)級第三營養(yǎng)級第一營養(yǎng)級1.能量金字塔將單位時(shí)間內(nèi)各營養(yǎng)級所得到的能量數(shù)值轉(zhuǎn)換為相應(yīng)面積（或體積）的圖形，并將圖形按照營養(yǎng)級順序排列，可形成一個(gè)金字塔圖形，叫做能量金字塔。

地反映出生態(tài)系統(tǒng)各營養(yǎng)級間能量的關(guān)系。(1)概念：(2)意義：(3)特點(diǎn)：直觀呈

的金字塔。上窄下寬三、生態(tài)金字塔2.數(shù)量金字塔第一營養(yǎng)級第二營養(yǎng)級樹昆蟲個(gè)體數(shù)量營養(yǎng)級第一營養(yǎng)級第二營養(yǎng)級第三營養(yǎng)級草鼠鼬營養(yǎng)級個(gè)體數(shù)量特點(diǎn)：可以是上窄下寬的金字塔形；也可以是上寬下窄倒置的金字塔形三、生態(tài)金字塔第一營養(yǎng)級第二營養(yǎng)級第三營養(yǎng)級第四營養(yǎng)級80937111.5干重g/m2營養(yǎng)級特點(diǎn)：一般是上窄下寬的金字塔形；3.生物量金字塔也有倒置的金字塔形：特例：海洋生態(tài)系統(tǒng)中，由于生產(chǎn)者（浮游植物）個(gè)體小，壽命短，又會不斷地被浮游動物吃掉。所以某一時(shí)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。四、研究能量流動的實(shí)際意義1.研究生態(tài)系統(tǒng)的能量流動，可以幫助人們將生物在

、

上進(jìn)行

，

流入某個(gè)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。間作套種多層育苗稻—萍—蛙時(shí)間空間合理配置增大四、研究能量流動的實(shí)際意義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(jì)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肥田(對能量多級利用，提高能量利用率)四、研究能量流動的實(shí)際意義農(nóng)作物家禽、家畜人飼料糞肥食物糞肥食物*沼氣池、食用菌等實(shí)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≠能量的傳遞效率農(nóng)作物家禽、家畜人

沼氣池（含微生物）食用菌糞便糞便燃料飼料糞便菌渣等沼渣沼液作肥料秸稈沼渣*注意：植物不能利用肥料中的能量四、研究能量流動的實(shí)際意義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?。合理確定草場載畜量麥田除草、除蟲

問題：能量流動的每一個(gè)環(huán)節(jié)可采取哪些措施，使太陽能更多地流向人？增加輸入：增加土地種植，進(jìn)行間作、輪作、套作等，提高生產(chǎn)者固定的太陽能減少散失：減少食物鏈的中間環(huán)節(jié)調(diào)整能量傳遞方向：除雜草使糞便中能量更多轉(zhuǎn)化為人類可利用的能量：利用糞便加工制作成家禽的飼料、制作沼氣池發(fā)酵產(chǎn)生沼氣，利用沼渣培養(yǎng)食用菌等。庭院生態(tài)系統(tǒng)是從微觀角度以戶為單位經(jīng)營生態(tài)農(nóng)業(yè)的最佳生產(chǎn)型式，是農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分。下圖為一個(gè)庭院生態(tài)系統(tǒng)示意圖?；卮鹣铝袉栴}：（1）流經(jīng)該庭院生態(tài)系統(tǒng)的總能量是__________________。第二營養(yǎng)級同化的能量，一部分在豬、雞等呼吸作用中以熱能的形式散失了，其余的用于___________________________。（2）蔬菜廢棄的根和葉，家禽、家畜和人的糞便經(jīng)過微生物的________形成沼氣作為人類的能源物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)了對能量的多級利用，提高了能量的________；沼渣可以為蔬菜提供________________。生產(chǎn)者固定的太陽能和種子、幼苗中的化學(xué)能豬、雞等生長、發(fā)育和繁殖等生命活動分解作用利用率無機(jī)鹽（或礦質(zhì)元素）B→D→A→C食物鏈：

五、能量傳遞效率的計(jì)算（能量傳遞效率一般為10%-20%）①信息:分析曲線走勢，先增加先減小者為

。②食物鏈為:

。被捕食者乙→丙→甲五、能量傳遞效率的計(jì)算①正推型：知低營養(yǎng)級求高營養(yǎng)級（已知甲→求丁）獲得能量最多獲得能量最少選最

食物鏈選最

食物鏈按

計(jì)算按

計(jì)算有關(guān)能量的“最值”計(jì)算方法：設(shè)食物鏈“甲→乙→丙→丁”“×20%”短長“×10%”2.流經(jīng)食物鏈的總能量為y，貓頭鷹所得能量最多為________;最少為________y×(20%)2y×(10%)31.若某生態(tài)系統(tǒng)固定的總能量為24000kJ，則該生態(tài)系統(tǒng)的第三和第四營養(yǎng)級所獲得的能量最多是_______________960kJ和192kJ五、能量傳遞效率的計(jì)算②逆推型：知高營養(yǎng)級求低營養(yǎng)級（已知丁→求甲