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

1、 第2節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng) 假設(shè)你像小說中的魯濱遜那樣，流落在假設(shè)你像小說中的魯濱遜那樣，流落在一個(gè)荒島上，那里除了有能飲用的水，幾乎一個(gè)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沒有任何食物。你身邊尚存的食物只有一只母雞、母雞、15kg15kg玉米。玉米。n 生存策略1 1：先吃雞，再吃玉米。n 生存策略2 2：先吃玉米，同時(shí)用一部分玉米喂雞，吃雞產(chǎn)下的蛋，最后吃雞。流落荒島 思考：究竟究竟哪哪種生存策略能讓你維持更長的時(shí)間來等待救援種生存策略能讓你維持更長的時(shí)間來等待救援？問題探討能量輸入種群能量儲(chǔ)存能量散失能量輸入某營養(yǎng)級(jí)能量儲(chǔ)存能量散失研究能量流動(dòng)的基本

2、思路能量流經(jīng)能量流經(jīng)一個(gè)種群一個(gè)種群的情況可以圖示如下：的情況可以圖示如下：能量輸入能量輸入個(gè)體個(gè)體1 1個(gè)體個(gè)體2 2個(gè)體個(gè)體3 3儲(chǔ)存在體內(nèi)的能量儲(chǔ)存在體內(nèi)的能量呼吸作用散失的能量呼吸作用散失的能量儲(chǔ)存在體內(nèi)的能量儲(chǔ)存在體內(nèi)的能量呼吸作用散失的能量呼吸作用散失的能量儲(chǔ)存在體內(nèi)的能量儲(chǔ)存在體內(nèi)的能量呼吸作用散失的能量呼吸作用散失的能量 以個(gè)體為研究對(duì)象，有很大的以個(gè)體為研究對(duì)象，有很大的局局限性和偶然性限性和偶然性，如果個(gè)體死亡，數(shù)據(jù)可，如果個(gè)體死亡，數(shù)據(jù)可能不準(zhǔn)確；不同個(gè)體間差異過大。能不準(zhǔn)確；不同個(gè)體間差異過大。 如果如果將這個(gè)種群作為一個(gè)整體將這個(gè)種群作為一個(gè)整體來研來研究，則左圖可以

3、概括成下圖形式，從中究，則左圖可以概括成下圖形式，從中可以看出分析能量流動(dòng)的基本思路?？梢钥闯龇治瞿芰苛鲃?dòng)的基本思路。 如果將一個(gè)營養(yǎng)級(jí)的如果將一個(gè)營養(yǎng)級(jí)的所有種群所有種群作為一作為一個(gè)整體，那么上圖將概括為何種形式呢？個(gè)整體，那么上圖將概括為何種形式呢？一、一、能量流動(dòng)的過程能量流動(dòng)的過程【小組合作】請(qǐng)仔細(xì)研讀教材P55文字及圖示，理解能量流經(jīng)各營養(yǎng)級(jí)時(shí)的具體過程，并思考討論：1.如何理解“輸入”各營養(yǎng)級(jí)的能量？照射到生產(chǎn)者上的光能，初級(jí)消費(fèi)者從食物中攝入的能量等都是輸入了該營養(yǎng)級(jí)的能量嗎？2.某一營養(yǎng)級(jí)的能量的最終去路有哪些？3.請(qǐng)仿照?qǐng)D3-5的構(gòu)建生產(chǎn)者的能量流動(dòng)概念模型。99%99%1

4、%1%生產(chǎn)者固定的太陽能（同化量）用于生長用于生長發(fā)育和繁殖發(fā)育和繁殖初級(jí)消費(fèi)者攝入初級(jí)消費(fèi)者攝入（植食性動(dòng)物）（植食性動(dòng)物）分解者利用分解者利用殘殘枝枝 敗葉敗葉呼吸作用呼吸作用散失散失呼呼吸吸作作用用散失散失一一、能量流動(dòng)的過程能量流動(dòng)的過程（1 1）能量流經(jīng)第一營養(yǎng)級(jí)示意圖1 1. .能量流經(jīng)某一具體營養(yǎng)級(jí)的過程分析（2 2）能量流經(jīng)第二營養(yǎng)級(jí)示意圖初級(jí)消費(fèi)者初級(jí)消費(fèi)者攝入攝入初級(jí)消費(fèi)者初級(jí)消費(fèi)者同化同化糞便糞便分解者利用分解者利用用于生長、用于生長、發(fā)育和繁殖發(fā)育和繁殖次級(jí)消費(fèi)者次級(jí)消費(fèi)者攝入攝入遺體遺體殘骸殘骸呼呼吸吸作作用用散失散失呼呼吸吸作作用用散失散失abcedfh自主探究如圖

5、用不同字母代表各種能量值，請(qǐng)盡可能多地用數(shù)學(xué)表達(dá)式展示它們之間的關(guān)系。提示：攝入量等于同化量嗎？ 糞便中的能量屬于初級(jí)消費(fèi)者的同化量嗎？ 流經(jīng)初級(jí)消費(fèi)者的能量最終有哪些去路？ 一、一、能量流動(dòng)的過程能量流動(dòng)的過程【易錯(cuò)提醒易錯(cuò)提醒】1.1.糞便糞便中的能量未真正進(jìn)入本營中的能量未真正進(jìn)入本營養(yǎng)級(jí)，而養(yǎng)級(jí)，而屬于屬于上一營養(yǎng)級(jí)同化量上一營養(yǎng)級(jí)同化量的的一部分。一部分。2.2. 某一某一營養(yǎng)級(jí)的能量營養(yǎng)級(jí)的能量最終最終去路：去路： 呼吸作用散失；呼吸作用散失； 隨遺體殘骸隨遺體殘骸被被分解者利用；分解者利用； 流入下一營養(yǎng)級(jí)。流入下一營養(yǎng)級(jí)。 其中本屬于本營養(yǎng)級(jí)生物其中本屬于本營養(yǎng)級(jí)生物用于用于自

6、身生長、發(fā)育和繁殖自身生長、發(fā)育和繁殖的，的，暫時(shí)儲(chǔ)存在有機(jī)物中的。暫時(shí)儲(chǔ)存在有機(jī)物中的。初級(jí)消費(fèi)者初級(jí)消費(fèi)者攝入攝入初級(jí)消費(fèi)者初級(jí)消費(fèi)者同化同化糞便糞便分解者利用分解者利用用于生長、用于生長、發(fā)育和繁殖發(fā)育和繁殖次級(jí)消費(fèi)者次級(jí)消費(fèi)者攝入攝入遺體遺體殘骸殘骸呼呼吸吸作作用用散失散失呼呼吸吸作作用用散失散失abcedfh能量去路能量去路各各營營養(yǎng)養(yǎng)級(jí)級(jí)能量輸入能量輸入固定的固定的太陽能太陽能歸納總結(jié)歸納總結(jié)一、一、能量流動(dòng)的過程能量流動(dòng)的過程最 終【批判性思維】該概念模型適合生態(tài)系統(tǒng)中的所有營養(yǎng)級(jí)嗎？最高營養(yǎng)級(jí)無此去向圖圖3-63-6 生態(tài)系統(tǒng)能量生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的示意圖流動(dòng)的示意圖一、一、能量

7、流動(dòng)的過程能量流動(dòng)的過程呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用生產(chǎn)者生產(chǎn)者（綠色植物）（綠色植物）初級(jí)消費(fèi)者初級(jí)消費(fèi)者（植食性動(dòng)物）（植食性動(dòng)物）次級(jí)消費(fèi)者次級(jí)消費(fèi)者（肉食性動(dòng)物）（肉食性動(dòng)物）三級(jí)消費(fèi)者三級(jí)消費(fèi)者（肉食性動(dòng)物）（肉食性動(dòng)物）呼吸作用呼吸作用分解者分解者【思考討論思考討論】1.1.灰色箭頭、菱形方塊分別代表什么含義？灰色箭頭、菱形方塊分別代表什么含義？2.2.初級(jí)消費(fèi)者糞便中的能量初級(jí)消費(fèi)者糞便中的能量屬于哪個(gè)箭頭？屬于哪個(gè)箭頭？3.3.你還能發(fā)現(xiàn)什么問題嗎？你還能發(fā)現(xiàn)什么問題嗎？灰色箭頭：輸入該營養(yǎng)級(jí)的能量菱形方塊：該營養(yǎng)級(jí)的同化量思考 討論 生態(tài)系

8、統(tǒng)中的能量流動(dòng)1.1. 生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)和轉(zhuǎn)化是否遵循能量守恒定律？為什么？2.2. 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？ 遵循能量守恒定律。能量在生態(tài)系統(tǒng)中流動(dòng)、轉(zhuǎn)化后，一部分儲(chǔ)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。 不能。能量流動(dòng)是隨著食物鏈?zhǔn)澄锞W(wǎng)單向進(jìn)行的，已散失的能量無法再回來。一、一、能量流動(dòng)的過程能量流動(dòng)的過程 生態(tài)系統(tǒng)中能量的_、_、_和_的過程，稱為生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)。輸入傳遞轉(zhuǎn)化散失二、能量流動(dòng)的概念理解思考：請(qǐng)聯(lián)系細(xì)胞的能量代謝和能量流動(dòng)過程，談?wù)勀銓?duì)生態(tài)系統(tǒng)中能量的“輸入”、“傳遞

9、”、“轉(zhuǎn)化”、“散失”的理解。輸入輸入：傳遞傳遞：能量沿著能量沿著食物鏈（網(wǎng)）食物鏈（網(wǎng)）逐級(jí)流動(dòng)逐級(jí)流動(dòng)散失：散失：各級(jí)生物的呼吸作用及分解者的分解各級(jí)生物的呼吸作用及分解者的分解作用（作用（呼吸作用）呼吸作用），能量以，能量以熱能熱能散失。散失。 生產(chǎn)者生產(chǎn)者固定固定的太陽能的總量，的太陽能的總量，是流經(jīng)是流經(jīng)這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的總能量。這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的總能量。轉(zhuǎn)化：轉(zhuǎn)化：熱能熱能太陽能太陽能化學(xué)能化學(xué)能 特別提醒特別提醒 若為人工生態(tài)系統(tǒng)，流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量除生產(chǎn)者固定若為人工生態(tài)系統(tǒng)，流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量除生產(chǎn)者固定的太陽能總量，還有的太陽能總量，還有人工補(bǔ)充的能量人工補(bǔ)充的能量（例如飼料中

10、有機(jī)物中的化學(xué)（例如飼料中有機(jī)物中的化學(xué)能）。能）。結(jié)合系統(tǒng)集成P57旁欄筆記二、能量流動(dòng)的概念理解能量流動(dòng)系統(tǒng)集成P57典例1 下列有關(guān)生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的描述，正確的是( )A生態(tài)系統(tǒng)中的能量輸入特指綠色植物的光合作用B生態(tài)系統(tǒng)中的能量傳遞特指不同生物通過捕食關(guān)系傳遞能量C生態(tài)系統(tǒng)中的能量轉(zhuǎn)化是指細(xì)胞呼吸分解有機(jī)物合成ATP及釋放熱能的過程D生態(tài)系統(tǒng)中的能量最終以呼吸作用產(chǎn)生熱能的形式散失出去D變式訓(xùn)練1在由“草鼠狐”組成的一條食物鏈中，鼠經(jīng)同化作用所獲得的能量，其去向不包括( )A通過鼠的呼吸作用釋放的能量 B通過鼠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)并被同化的能

11、量B系統(tǒng)集成P57【典例2】如圖是某生態(tài)系統(tǒng)中能量流向物種甲后發(fā)生的一系列變化示意圖，下列有關(guān)敘述正確的是( )AB表示物種甲同化的能量 BE表示物種甲呼吸散失的能量CC表示物種甲流向分解者的能量 DA中的能量包括物種甲糞便中的能量B系統(tǒng)集成P58系統(tǒng)集成P58變式訓(xùn)練2下圖為某生態(tài)系統(tǒng)中流經(jīng)第二營養(yǎng)級(jí)的能量示意圖，其中a表示該營養(yǎng)級(jí)食物的攝入量，f表示流向第三營養(yǎng)級(jí)的能量。下列敘述正確的是( )A第二營養(yǎng)級(jí)同化的能量中流入分解者的能量有兩部分B圖中e表示生物體內(nèi)儲(chǔ)存的有機(jī)物中的能量C圖中d蘊(yùn)含的能量均未被第二營養(yǎng)級(jí)同化D圖中b表示用于生長、發(fā)育和繁殖的能量A三三、能量流動(dòng)的特點(diǎn)能量流動(dòng)的特點(diǎn)

12、 林德曼得到的數(shù)據(jù)如下圖所示。分析賽達(dá)伯格湖的能量流動(dòng)分析賽達(dá)伯格湖的能量流動(dòng)圖中數(shù)字為能量數(shù)值，單位是J/(cm2.a)(焦每平方厘米年）。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(gè)營養(yǎng)級(jí)和分解者利用的能量。為研究方便起見，這里將肉食性動(dòng)物作為一個(gè)整體看待。P56思考討論：1.用表格的形式，將圖中的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理。例如，可以將每一營養(yǎng)級(jí)上的能量“流入”和“流出”整理成為一份清單（“流出”的能量不包括呼吸作用散失的能量）。2.計(jì)算“流出”該營養(yǎng)級(jí)的能量占“流入”該營養(yǎng)級(jí)能量的百分比。3.流入某一營養(yǎng)級(jí)的能量，為什么不會(huì)百分之百地流到下一個(gè)營養(yǎng)級(jí)？4.通過

13、以上分析，你能總結(jié)出什么規(guī)律？三三、能量流動(dòng)的特點(diǎn)能量流動(dòng)的特點(diǎn)賽達(dá)伯格湖的能量流動(dòng)數(shù)據(jù)分析賽達(dá)伯格湖的能量流動(dòng)數(shù)據(jù)分析營養(yǎng)級(jí)流入能量J/(cm2a)流出能量(輸入后一營養(yǎng)級(jí))J/(cm2a)出入比生產(chǎn)者植食性動(dòng)物肉食性動(dòng)物464.662.812.662.812.613.52%20.06%3 3. . 流入某一營養(yǎng)級(jí)的能量，為什么不會(huì)百分之百地流到下一個(gè)營養(yǎng)級(jí)? ?4 4. . 通過以上分析，你能總結(jié)出什么規(guī)律? ?思考 討論 分析賽達(dá)伯格湖的能量流動(dòng)流入某一營養(yǎng)級(jí)的能量除了流入下一營養(yǎng)級(jí)的之外，還有： 一部分通過該營養(yǎng)級(jí)的呼吸作用散失； 一部分作為排遺物、遺體或殘枝敗葉被分解者利用； 一部分

14、未被利用。 生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)是單向的； 能量在流動(dòng)過程中逐級(jí)遞減。1. 單向流動(dòng)：2. 逐級(jí)遞減： 在生態(tài)系統(tǒng)中，能量流動(dòng)只能從第一營養(yǎng)級(jí)流向第二營養(yǎng)級(jí)，再依次流向后面的各個(gè)營養(yǎng)級(jí)，不可逆轉(zhuǎn)不可逆轉(zhuǎn)，也不能循環(huán)流動(dòng)也不能循環(huán)流動(dòng)。規(guī)律：一般而言，相鄰兩營養(yǎng)級(jí)之間能量傳遞效率為1020； 營養(yǎng)級(jí)越多，能量損耗越多，故一般不超過5個(gè)營養(yǎng)級(jí)。原因原因：自身呼吸作用消耗、被分解者分解、暫時(shí)未被利用。自身呼吸作用消耗、被分解者分解、暫時(shí)未被利用。三三、能量流動(dòng)的特點(diǎn)能量流動(dòng)的特點(diǎn)原因：原因：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)。 能量在流動(dòng)過程中逐級(jí)遞減。 任何生態(tài)系統(tǒng)都需要不斷得到能

15、量補(bǔ)充，以便維持生態(tài)系統(tǒng)的正常功能。 如果一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)在一段較長時(shí)間內(nèi)沒有能量(太陽能或化學(xué)能)輸入，這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)就會(huì)崩潰。 【學(xué)科交叉】熱力學(xué)第二定律 能量在流動(dòng)過程中逐級(jí)遞減，與能量守恒定律矛盾嗎？為什么？P56旁欄思考題【答案】不矛盾。能量在流動(dòng)過程中逐級(jí)遞減，指的是流入各個(gè)營養(yǎng)級(jí)的能量。能量守恒定律可以用于衡量流入某個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的總能量，總能量=儲(chǔ)存在生態(tài)系統(tǒng)(生物體的有機(jī)物)中的能量+被各個(gè)營養(yǎng)級(jí)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(dòng)過程中逐級(jí)遞減，但總能量依然遵循能量守恒定律。第一營養(yǎng)級(jí)第一營養(yǎng)級(jí)第二營養(yǎng)級(jí)第二營養(yǎng)級(jí)第三營養(yǎng)級(jí)第三營養(yǎng)級(jí)第四營養(yǎng)級(jí)第四營養(yǎng)級(jí)1、能量

16、金字塔、能量金字塔 將單位時(shí)間內(nèi)各營養(yǎng)級(jí)將單位時(shí)間內(nèi)各營養(yǎng)級(jí)所得到的所得到的能量數(shù)值能量數(shù)值轉(zhuǎn)換為相應(yīng)面積轉(zhuǎn)換為相應(yīng)面積（或體積）的圖形，并將圖形按照（或體積）的圖形，并將圖形按照營養(yǎng)級(jí)順序排列，可形成一個(gè)金字營養(yǎng)級(jí)順序排列，可形成一個(gè)金字塔圖形，叫做塔圖形，叫做能量金字塔。能量金字塔。 直觀的反映出生態(tài)系直觀的反映出生態(tài)系統(tǒng)各營養(yǎng)級(jí)間能量的關(guān)系。統(tǒng)各營養(yǎng)級(jí)間能量的關(guān)系。 通常都是上窄下寬通常都是上窄下寬的金字塔形。的金字塔形。 能量在流動(dòng)中總能量在流動(dòng)中總是逐級(jí)遞減的。是逐級(jí)遞減的。（1 1）概念：）概念：（2 2）意義：）意義：（3 3）特點(diǎn)：）特點(diǎn)：原因：原因：四四、生態(tài)金字塔生態(tài)金字塔

17、 人類位于食物鏈的頂端，從能量金字塔來看，人口數(shù)量日益增長，這會(huì)對(duì)地球上現(xiàn)有的生態(tài)系統(tǒng)造成什么影響?P57旁欄思考題【答案】人口數(shù)量日益增長，會(huì)要求低營養(yǎng)級(jí)有更多的能量流入人類所處的營養(yǎng)級(jí)，也就是說，人類所需要的食物會(huì)更多，將不得不種植或養(yǎng)殖更多的農(nóng)畜產(chǎn)品，會(huì)給地球上現(xiàn)有的自然生態(tài)系統(tǒng)帶來更大的壓力。 直觀的反映生態(tài)系統(tǒng)直觀的反映生態(tài)系統(tǒng)各營養(yǎng)級(jí)所容納的有機(jī)物的總干重各營養(yǎng)級(jí)所容納的有機(jī)物的總干重的的關(guān)系。關(guān)系。2、生物量金字塔、生物量金字塔 用表示能量金字塔用表示能量金字塔中的方法表示各個(gè)營養(yǎng)級(jí)中的方法表示各個(gè)營養(yǎng)級(jí)生生物量物量（每個(gè)營養(yǎng)級(jí)所容納的（每個(gè)營養(yǎng)級(jí)所容納的有機(jī)物的總干重）之間的關(guān)

18、有機(jī)物的總干重）之間的關(guān)系，即為系，即為生物量金字塔。生物量金字塔。營養(yǎng)級(jí)營養(yǎng)級(jí)第四營養(yǎng)級(jí)第三營養(yǎng)級(jí)第二營養(yǎng)級(jí)第一營養(yǎng)級(jí)干重干重g/m21.51137809營養(yǎng)級(jí)營養(yǎng)級(jí)第四營養(yǎng)級(jí)第三營養(yǎng)級(jí)大多也是上窄下寬的正金字塔形。大多也是上窄下寬的正金字塔形。（1 1）概念：）概念：（2 2）意義：）意義：（3 3）特點(diǎn)：）特點(diǎn)：原因：原因： 一般來說植物的總干重通常大于植食性動(dòng)物的總干一般來說植物的總干重通常大于植食性動(dòng)物的總干重，而植食性動(dòng)物的總干重也大于肉食性動(dòng)物的總干重。重，而植食性動(dòng)物的總干重也大于肉食性動(dòng)物的總干重。四四、生態(tài)金字塔生態(tài)金字塔【答案】一般情況下，生物量金字塔是上窄下寬的金字塔形

19、，但是有時(shí)候會(huì)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(gè)體小，壽命短，又會(huì)不斷地被浮游動(dòng)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(dòng)物的生物量。當(dāng)然，總的來看，一年中浮游植物的總的生物量還是比浮游動(dòng)物的要多。P58旁欄思考題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？3、數(shù)量金字塔、數(shù)量金字塔 用表示能量金字塔的用表示能量金字塔的方法表示各營養(yǎng)級(jí)的方法表示各營養(yǎng)級(jí)的生物個(gè)體生物個(gè)體的數(shù)目比值關(guān)系的數(shù)目比值關(guān)系，即為，即為數(shù)量金數(shù)量金字塔。字塔。 表明每個(gè)營養(yǎng)級(jí)中表明每個(gè)營養(yǎng)級(jí)中生生物個(gè)體的數(shù)量。物個(gè)體的數(shù)量。 可以是上窄下寬的正金可以是上

20、窄下寬的正金字塔形，也可以是上寬下窄的字塔形，也可以是上寬下窄的倒置的金字塔形。倒置的金字塔形。（1 1）概念：）概念：（2 2）意義：）意義：（3 3）特點(diǎn)：）特點(diǎn)：原因：原因：營養(yǎng)級(jí)營養(yǎng)級(jí)第二營養(yǎng)級(jí)第一營養(yǎng)級(jí)個(gè)體數(shù)量個(gè)體數(shù)量昆蟲樹營養(yǎng)級(jí)營養(yǎng)級(jí)第二營養(yǎng)級(jí)第一營養(yǎng)級(jí)個(gè)體數(shù)量個(gè)體數(shù)量鼠草鼬第三營養(yǎng)級(jí)如果消費(fèi)者的個(gè)體小而生產(chǎn)者的個(gè)體大，則會(huì)呈現(xiàn)倒置金字塔。如果消費(fèi)者的個(gè)體小而生產(chǎn)者的個(gè)體大，則會(huì)呈現(xiàn)倒置金字塔。四四、生態(tài)金字塔生態(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特點(diǎn)象征意義單位時(shí)間內(nèi)，食物鏈中每一營養(yǎng)級(jí)生物所同化的能量的多少自然生態(tài)系統(tǒng)一定為正金字塔能量在流動(dòng)過程中總是逐級(jí)遞減

21、單位時(shí)間內(nèi)，每一營養(yǎng)級(jí)生物的有機(jī)物的總干重一般為正金字塔, ,有時(shí)會(huì)出現(xiàn)倒金字塔形一般生物量( (現(xiàn)存生物有機(jī)物的總干重) )隨食物鏈中營養(yǎng)級(jí)的升高而減少每一營養(yǎng)級(jí)生物個(gè)體的數(shù)目一般為正金字塔, ,有時(shí)會(huì)出現(xiàn)倒金字塔形一般生物個(gè)體數(shù)目在食物鏈中隨營養(yǎng)級(jí)升高而減少四四、生態(tài)金字塔生態(tài)金字塔1. 1. 研究生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)，可以幫助人們將生物在時(shí)間、空間上進(jìn)行合理配置，增大流入某個(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五五、研究能量流動(dòng)的實(shí)踐意義2. 2. 研究生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)，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)，

22、使能量得到最有效的利用。 例如例如: : 秸稈用作飼料喂牲畜，可獲得肉、蛋、奶等；用牲畜的糞秸稈用作飼料喂牲畜，可獲得肉、蛋、奶等；用牲畜的糞便生產(chǎn)沼氣，沼氣池中的沼渣還可以作為肥料還田。實(shí)現(xiàn)了對(duì)便生產(chǎn)沼氣，沼氣池中的沼渣還可以作為肥料還田。實(shí)現(xiàn)了對(duì)能量的能量的多級(jí)利用多級(jí)利用，從而大大，從而大大提高能量的利用率提高能量的利用率。 特別提醒 能量利用率 能量傳遞效率用秸稈作飼料糞便制作沼氣3. 3. 研究生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)，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(dòng)關(guān)系，使能量持續(xù)高效地流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠帧?例如: : 合理確定草場(chǎng)的載畜量，稻田除草、除蟲等。思維訓(xùn)練 分析和處理數(shù)據(jù) 這

23、些玉米的含碳量折合成葡萄糖是多少？這些葡萄糖儲(chǔ)存的能量是多少？ 這些玉米呼吸作用消耗的能量是多少？ 這些玉米在整個(gè)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？ (12+18)/12(12+18)/12267526756687.5kg 6687.5kg E EGG=M=MGGx1.6x1.610104 41.071.0710108 8kJkJE E呼= =MMGGx1.6x1.610104 43.2723.27210107 7kJkJ 23.4% 23.4%=1.3972=1.397210108 8/8.5/8.510109

24、 91.64%1.64%E E固固=E=EG G+ +E E呼呼1.39721.397210108 8kJkJ生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)能量流動(dòng) 起點(diǎn)：起點(diǎn)：來源：來源：太陽能太陽能 從生產(chǎn)者（光合作用）從生產(chǎn)者（光合作用）固定的固定的太陽能太陽能開始開始途徑：途徑：沿食沿食物鏈和食物網(wǎng)物鏈和食物網(wǎng)的各個(gè)的各個(gè)營養(yǎng)級(jí)營養(yǎng)級(jí)傳遞傳遞特點(diǎn)：特點(diǎn)：單向流動(dòng)單向流動(dòng)，逐級(jí)逐級(jí)遞減遞減（傳遞效率為傳遞效率為10102020 ）意義：意義：合理調(diào)整合理調(diào)整能量流動(dòng)能量流動(dòng)關(guān)系關(guān)系, ,使能量流向?qū)θ祟愖钣惺鼓芰苛飨驅(qū)θ祟愖钣幸娴牟糠?，益的部分，?shí)現(xiàn)對(duì)能量的多級(jí)利用，從而大大實(shí)現(xiàn)對(duì)能量的多級(jí)利用，從而大大

25、提高能提高能量的利用率量的利用率。 課堂課堂小結(jié)小結(jié)系統(tǒng)P88 素養(yǎng)進(jìn)階(三)生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)過程中的相關(guān)計(jì)算分析下圖食物網(wǎng)，進(jìn)行相關(guān)計(jì)算：(1)如果A增重1千克，C最多增重多少千克，最少增重多少千克？【解析】 C增重最多，按最短食物鏈，最高傳遞效率： 120%20%1/25千克 C增重最少，按最長食物鏈，最低傳遞效率： 110%10%10%10%1/10 000千克。1.由生產(chǎn)者推導(dǎo)（獲得量） 獲得能量獲得能量最多最多：選：選最短最短食物鏈；按食物鏈；按20%20%計(jì)算計(jì)算 獲得能量獲得能量最少最少：選：選最長最長食物鏈；按食物鏈；按10%10%計(jì)算計(jì)算系統(tǒng)P88 素養(yǎng)進(jìn)階(三)生態(tài)系統(tǒng)能量

26、流動(dòng)過程中的相關(guān)計(jì)算分析下圖食物網(wǎng)，進(jìn)行相關(guān)計(jì)算：(2)如果C增重1千克，至少需消耗A多少千克，最多需消耗A多少千克？【解析】如果C增重1千克，消耗A最少，按最短食物鏈、最高傳遞效率：120%20%25千克。消耗A最多，按最長食物鏈、最低傳遞效率：110%10%10%10%10 000千克。2.由最高營養(yǎng)級(jí)推導(dǎo)（消耗量）需需最多最多能量：能量：選選最長最長食物鏈?zhǔn)澄镦湥话窗?0%10%計(jì)算計(jì)算 ( (食物鏈前級(jí)是后級(jí)食物鏈前級(jí)是后級(jí)1010倍倍）需需最少最少能量：能量：選選最短最短食物鏈?zhǔn)澄镦?；按?0%20%計(jì)算計(jì)算 ( (食物鏈前級(jí)是后級(jí)食物鏈前級(jí)是后級(jí)5 5倍倍）系統(tǒng)P88 素養(yǎng)進(jìn)階(三

27、)生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)過程中的相關(guān)計(jì)算分析下圖食物網(wǎng)，進(jìn)行相關(guān)計(jì)算：(3)如果C從B、F中獲得的能量比為3 1，C增重1千克，則最少需要消耗A多少千克？【解析】消耗A最少，按最高傳遞效率計(jì)算：沿食物鏈ABC逆推：3/420%20%75/4千克；沿食物鏈ADEFC逆推：1/420%20%20%20%625/4千克；需要消耗A的總量為75/4625/4175千克。3.在能量分配比例已知時(shí)，按比例分別計(jì)算，最后相加。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(fèi)者最大消耗獲得最多獲得最少選_的食物鏈 最短最長20%10%【規(guī)律總結(jié)】能量在食物鏈中傳遞的“最值計(jì)算” 【注意】在能量分配比

28、例已知時(shí)，按比例分別計(jì)算，最后相加系統(tǒng)P88 素養(yǎng)進(jìn)階(三)生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)過程中的相關(guān)計(jì)算分析下圖食物網(wǎng)，進(jìn)行相關(guān)計(jì)算：(4)如果C取食B、F的能量比例關(guān)系由1 1變?yōu)? 2，當(dāng)C增重1千克，傳遞效率為10%時(shí)，所需要A的能量是改變前的多少倍？【解析】(1)當(dāng)比例關(guān)系為1 1時(shí)，當(dāng)C增重1Kg，C從B獲得1/2Kg，沿食物鏈ABC計(jì)算：1/210%10%50Kg；C從F獲得1/2Kg，沿食物鏈ADEFC計(jì)算：1/210%10%10%10%5 000；消耗A的總量為505 0005 050Kg(2)當(dāng)比例關(guān)系變?yōu)? 2后，當(dāng)C增重1Kg，C從B獲得1/3Kg，沿食物鏈ABC計(jì)算：1/310%1

29、0%100/3Kg；C從F獲得2/3Kg，沿食物鏈ADEFC計(jì)算: 2/310%10%10%10%20 000/3；消耗A的總量為100/320 000/36 700Kg 所以所需要A的能量是改變前的6 7005 0501.33倍。例例. .如果如果A A消耗消耗10000 kg10000 kg，C C最多增重最多增重_千克，最少增千克，最少增重重_千克千克400 11000010000200020004004001000100010010010101 11.由生產(chǎn)者推導(dǎo)（獲得量）獲得能量獲得能量最多最多：選：選最短最短食物鏈；按食物鏈；按20%20%計(jì)算計(jì)算獲得能量獲得能量最少最少：選：選最

30、長最長食物鏈；按食物鏈；按10%10%計(jì)算計(jì)算2.由最高營養(yǎng)級(jí)推導(dǎo)（消耗量）需需最多最多能量：能量：選選最長最長食物鏈?zhǔn)澄镦?；按?0%10%計(jì)算計(jì)算 ( (食物鏈前級(jí)是后級(jí)食物鏈前級(jí)是后級(jí)1010倍倍）需需最少最少能量：能量：選選最短最短食物鏈?zhǔn)澄镦?；按?0%20%計(jì)算計(jì)算 ( (食物鏈前級(jí)是后級(jí)食物鏈前級(jí)是后級(jí)5 5倍倍）演練. .右圖表示某生態(tài)系統(tǒng)食物網(wǎng)的圖解右圖表示某生態(tài)系統(tǒng)食物網(wǎng)的圖解，貓頭鷹貓頭鷹體重每增加體重每增加1kg1kg，至少消耗，至少消耗A A約（約（ ） A A100kg 100kg B B44.5kg 44.5kg C C25kg 25kg D D15kg15kgC

31、例：例例3.3.在在右圖的食物網(wǎng)中，如果右圖的食物網(wǎng)中，如果C C從從B B、F F中中獲獲得的能量比為得的能量比為3131，C C增重增重1kg1kg，則最少需要，則最少需要消耗消耗A A多少多少kgkg？3、在能量分配比例已知時(shí)，按比例分別計(jì)算，最后相加沿食物鏈沿食物鏈ADEFCADEFC逆推逆推：1/4kg X 5 1/4kg X 5 X 5 X 5 X 5X 5 X 5 X 5625/4kg625/4kg消耗消耗A A最少，按最高傳遞效率最少，按最高傳遞效率20%20%計(jì)算（計(jì)算（前級(jí)是后級(jí)前級(jí)是后級(jí)5 5倍倍）： 75/4kg+625/4 kg=175kg75/4kg+625/4 k

32、g=175kg沿食物鏈沿食物鏈ABCABC逆推：逆推：3/4kg X 5 X 53/4kg X 5 X 575/4kg75/4kg演練1根據(jù)圖示的食物網(wǎng)，若黃雀的全部同化量來自兩種動(dòng)物，蟬和根據(jù)圖示的食物網(wǎng)，若黃雀的全部同化量來自兩種動(dòng)物，蟬和螳螂各占一半，則當(dāng)綠色植物增加螳螂各占一半，則當(dāng)綠色植物增加G G千克時(shí)，黃雀增加體重最多千克時(shí)，黃雀增加體重最多是是( () )AG/75千克千克B3G/125千克千克C6G/125千克千克DG/550千克千克根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的最高傳遞效率根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的最高傳遞效率20%20%，設(shè)黃雀增加設(shè)黃雀增加體重體重X X千克千克，則根據(jù)題意可列出計(jì)

33、算式：則根據(jù)題意可列出計(jì)算式： X/2 X/220%20%20%20%X/2X/220%20%20%20%20%20%G GAX XG/75G/75千克千克演練演練2.2.由于由于“赤潮赤潮”，一條，一條4kg4kg的雜食海魚死亡，假如此雜食性魚的食的雜食海魚死亡，假如此雜食性魚的食物有物有1/21/2來自植來自植物物，1/41/4來自草食性魚類，來自草食性魚類，1/41/4來自以草食性魚類為食的來自以草食性魚類為食的肉食性魚類。能量傳遞效率按肉食性魚類。能量傳遞效率按20%20%計(jì)算，該雜食性魚從出生到死亡，共計(jì)算，該雜食性魚從出生到死亡，共需海洋植物（需海洋植物（ ） A. 28kg B.

34、 280kg C. 16kg D. 160kg A. 28kg B. 280kg C. 16kg D. 160kgD植物草食性魚類肉食性魚類雜食海魚4kg4kg1/21/21 11/41/45 51/41/425251 15 525251251252 21010共需海洋植物10+25+125=160kg演練演練3 3：如果一個(gè)人食物有如果一個(gè)人食物有1/2來自綠色植物，來自綠色植物，1/4來自小型肉食動(dòng)物，來自小型肉食動(dòng)物，1/4來自羊肉，假如傳遞效率來自羊肉，假如傳遞效率10%，那么該人每增加，那么該人每增加1千克體重，約消耗植物千克體重，約消耗植物（ ） A A1010千克千克 B B28

35、28千克千克C C100100千克千克D D280280千克千克D D練習(xí)與應(yīng)用一、概念檢測(cè)1. 生態(tài)系統(tǒng)中所有生物的生命活動(dòng)都需要能量，而不同營養(yǎng)級(jí)的生物獲取能量的途徑是有差別的。據(jù)此判斷下列表述是否正確。(1) 太陽能只有通過生產(chǎn)者才能輸入到生態(tài)系統(tǒng)中。 ( )(2) 生態(tài)系統(tǒng)中初級(jí)消費(fèi)者越多，次級(jí)消費(fèi)者獲得的能量越少。 ( )(3) 能量沿食物鏈流動(dòng)是單向的。 ( )2. 流經(jīng)神農(nóng)架國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)的總能量是( )A. 該保護(hù)區(qū)中生產(chǎn)者體內(nèi)的能量B. 照射到該保護(hù)區(qū)中的全部太陽能C. 該保護(hù)區(qū)中生產(chǎn)者所固定的太陽能D. 該保護(hù)區(qū)中所有生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者體內(nèi)的能量3. 在一定時(shí)間內(nèi)，某

36、生態(tài)系統(tǒng)中全部生產(chǎn)者固定的能量值為a，全部消費(fèi)者所獲得的能量值為b，全部分解者所獲得的能量值為c，則a、b、c之間的關(guān)系是 ( )A. a=b+c B. ab+c C. ab+c D. c=a+bCB二、拓展應(yīng)用1. 下圖是兩個(gè)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。(1 )分析這兩幅圖，完成這兩個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)圖解。(2) 哪個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的能量能夠更多地被人類所利用？為什么？【答案】圖b所示生態(tài)系統(tǒng)中流向分解者的能量，還有一部分可以以生活能源或食物中化學(xué)能的形式被人類再度利用，因此，該生態(tài)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了能量的多級(jí)、充分利用，提高了能量的利用率

37、。2. 將一塊方糖放入水中，方糖很快就會(huì)溶解，消失得無影無蹤。溶解在水中的方糖還能再自行變回原來的形狀嗎？為什么？生活在水中的硅藻，它們能利用溶解在水中的硅化物制造口己絢麗精致的外殼，而通常情況下水體中硅化物的含量極為微少，僅有百萬分之幾，這比方糖溶解后水中的含糖量低得多。硅藻依靠什么力量筑造自己的精美小“屋”呢？通過以上事例，你對(duì)能量在生態(tài)系統(tǒng)中的作用是否有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)？【答案】不能。在一個(gè)封閉的系統(tǒng)中,物質(zhì)總是由有序朝著無序(熵增加)的方向發(fā)展。硅藻能利用獲取的營養(yǎng)通過細(xì)胞呼吸釋放能量,依靠能量完成物質(zhì)由無序向有序的轉(zhuǎn)化,維持其生命活動(dòng)。能量的輸人對(duì)于生態(tài)系統(tǒng)有序性的維持來說是不可缺少的

38、。1 1有一食物網(wǎng)如圖所示。如果能量傳遞效率為有一食物網(wǎng)如圖所示。如果能量傳遞效率為10%10%，各條食物鏈傳遞，各條食物鏈傳遞到庚的能量相等，則庚同化到庚的能量相等，則庚同化1 kJ1 kJ的能量，丙最少需同化的能量為的能量，丙最少需同化的能量為( () )A550 kJB500 kJC400 kJ D100 kJ設(shè)丙的能量為設(shè)丙的能量為x x，經(jīng)經(jīng)丙丙丁丁己己庚庚傳遞到庚的能量為傳遞到庚的能量為0.5 kJ0.5 kJ， 則需要丙則需要丙0.50.5(10%)(10%)3 3500(kJ)500(kJ)， 經(jīng)經(jīng)丙丙戊戊庚庚傳遞到庚的能量為傳遞到庚的能量為0.5 kJ0.5 kJ， 則需要丙

39、則需要丙0.50.5(10%)(10%)2 250(kJ)50(kJ)， 即丙最少含即丙最少含5005005050550(kJ)550(kJ)的能量。的能量。A以下習(xí)題建議放入午訓(xùn)卷或單元測(cè)試：492.2.如圖所示為某生態(tài)系統(tǒng)中的食物網(wǎng)示意圖，若如圖所示為某生態(tài)系統(tǒng)中的食物網(wǎng)示意圖，若E E同化的同化的總能量為總能量為5.85.810109 9 kJ kJ，B B同化的總能量為同化的總能量為1.61.610108 8 kJ kJ，則理論上則理論上A A同化的能量最多為同化的能量最多為( () )A4.2107 kJB2.0108 kJC1.0108 kJD2.3108 kJE E為第一營養(yǎng)級(jí)為第一營養(yǎng)級(jí)，B B、C C、D D均為第二營養(yǎng)級(jí)均為第二營養(yǎng)級(jí)，三者獲得的來自三者獲得的來自E E的總能量最多為的總能量最多為5.85.810109 920%20%11.611.610108 8(kJ)(kJ)， 再減去再減去B B同化的總能量同化的總能量1.61.610108 8 kJ