【課件】生態(tài)系統(tǒng)的能量流動-人教版2019必修2

荒島求生假設(shè)你像小說中魯濱遜那樣，流落在一個荒島上，那里除了有能飲用的水以外，幾乎沒有任何食物。你隨身尚存的食物只有一只母雞、15g玉米。如果要維持更長的時間等待救援，你會如何做？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（第1課時）新教材?人教版?選擇性必修2能量輸入種群能量儲存能量散失能量輸入某營養(yǎng)級能量儲存能量散失科學(xué)方法：研究能量流動的基本思路

能量流經(jīng)一個種群的情況可以圖示如下：能量輸入個體1個體2個體3……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)可能不準確；不同個體間差異過大。

如果將這個種群作為一個整體來研究，則左圖可以概括成下圖形式，從中可以看出分析能量流動的基本思路。如果以種群為研究對象，能量流動的渠道為食物鏈，可能因為食物網(wǎng)的復(fù)雜性而影響結(jié)果的準確性。

如果將一個營養(yǎng)級的所有種群作為一個整體，那么左圖將概括為何種形式呢？

可以比較精確地測量每一個營養(yǎng)級能量的輸入值和輸出值。草的能量的來源一、能量流動的過程：光合作用(太陽能

化學(xué)能)第一營養(yǎng)級同化量=生產(chǎn)者固定的太陽能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(zhuǎn)變成自身的組成物質(zhì)，并且儲存能量的變化過程。呼吸消耗分解者分解流入下一營養(yǎng)級草固定能量的去向熱能呼吸作用用于自身生長、發(fā)育、繁殖一、能量流動的過程：呼吸作用以熱能形式散失1%生長發(fā)育和繁殖儲存起來呼吸作用散失生長發(fā)育繁殖遺體殘枝敗葉分解者流入下一營養(yǎng)級生產(chǎn)者固定的太陽能殘枝敗葉被分解者分解一、能量流動的過程：1.能量流經(jīng)第一營養(yǎng)級的過程糞便兔吃草后能將攝入的草全部同化嗎？同化流入呼吸作用分解者攝入生長發(fā)育和繁殖儲存起來同化量=攝入量糞便量－一、能量流動的過程：特別注意：糞便量屬于上一營養(yǎng)級的同化量屬于上一營養(yǎng)級傳給分解者的能量呼吸作用分解者生長發(fā)育和繁殖儲存起來兔同化了小草的能量后，這些能量有哪些去向？呼吸散失生長發(fā)育繁殖遺體殘骸分解者流入下一營養(yǎng)級兔同化的能量一、能量流動的過程：注意：流入某一營養(yǎng)級的能量=同化量≠攝入量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吸呼散失...能量流經(jīng)第二營養(yǎng)級示意圖一、能量流動的過程：流經(jīng)第二營養(yǎng)級的總能量：同化量同化量攝入量-糞便量==呼吸作用散失+用于生長發(fā)育和繁殖呼吸作用散失+被分解者利用+流入下一營養(yǎng)級=呼吸作用消耗分解者分解利用下一營養(yǎng)級攝食去路：次級消費者攝入用于生長發(fā)育和繁殖呼吸散失遺體殘骸次級消費者同化分解者利用糞便吸呼散失能量流經(jīng)最高營養(yǎng)級示意圖一、能量流動的過程：呼吸作用消耗分解者分解利用去路：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)育和繁殖的部分歸納總結(jié)呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用生產(chǎn)者（綠色植物）初級消費者（植食性動物）次級消費者（肉食性動物）三級消費者（肉食性動物）呼吸作用……分解者歸納概括能量流動過程：注意：每個箭頭及箭頭的方向大小、菱形方塊的大小代表什么含義？初級消費者糞便中的能量屬于以上哪個顏色箭頭的部分？生產(chǎn)者（植物）呼吸作用初級消費者（植食動物）呼吸作用次級消費者（肉食動物）三級消費者（肉食動物）呼吸作用呼吸作用分解者呼吸作用生態(tài)系統(tǒng)能量流動傳遞的過程太陽能二、能量流動的概念：輸入生產(chǎn)者固定的太陽能總量為流經(jīng)這個生態(tài)系統(tǒng)的總能量傳遞

以有機物的形式沿食物鏈向下一營養(yǎng)級單向傳遞散失

生產(chǎn)者通過光合作用將光能轉(zhuǎn)化成為化學(xué)能，固定在它們所制造的有機物中（其次還有化能合成作用）

生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失的過程，稱為生態(tài)系統(tǒng)的能量流動。1.輸入①能量來源:太陽能②能量流動的起點:生產(chǎn)者固定的太陽能③流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量:生產(chǎn)者所固定的全部太陽能④能量輸入方式: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，還有人工補充的能量（例如飼料中有機物中的化學(xué)能）特別提醒：二、能量流動的概念：2.傳遞：①能量傳遞的途徑（渠道）：食物鏈和食物網(wǎng)②能量傳遞的形式：有機物中的化學(xué)能3.轉(zhuǎn)化：太陽能光合作用有機物中的化學(xué)能熱能呼吸作用4.散失：以熱能形式散失5.在生態(tài)系統(tǒng)中，能量流動大致可以概括為下圖：請思考：(1)初級消費者糞便中的能量是哪個箭頭？提示由生產(chǎn)者流向分解者的箭頭。(2)哪些或哪個箭頭代表初級消費者的同化量？提示①或②＋③＋④?！揪毩?xí)】(3)哪些箭頭代表初級消費者用于生長、發(fā)育和繁殖的能量？提示①－③或②＋④。(4)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？提示遵循能量守恒定律。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。(5)流經(jīng)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？提示不能，能量流動是單向的。植食性動物

62.862.8賽達伯格湖的能量流動圖解太陽能未固定生產(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

12.60.17.55.0327.3122.614.6三、能量流動的特點：

未固定、未利用主要指的是哪些？思考: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。短時間內(nèi)，某營養(yǎng)級的生物不會被全部捕食或死亡，因此同化量的去向(某段時間內(nèi)的能量去向)還應(yīng)該包括未被利用的能量。即：未被利用是指：在統(tǒng)計能量流動的時間段內(nèi)，某一營養(yǎng)級生物的同化量中未被呼吸作用消耗，也未被下一營養(yǎng)級捕食或分解者利用的能量，有時還包括以化石燃料形式儲存于地下未被人類開采的能量，還包括多年生植物上一年自身生長發(fā)育的凈積累量。如草原中一批羊，羊吃草可以長大，在統(tǒng)計期間，有被狼捕食的，有死亡的，還有未死亡的(未利用)。數(shù)據(jù)整理，填寫表格營養(yǎng)級流入能量輸入下一營養(yǎng)級能量呼吸作用散失分解者利用未利用傳遞效率生產(chǎn)者植食性動物肉食性動物傳遞效率=某一營養(yǎng)級同化的能量從上一營養(yǎng)級同化的能量×100%三、能量流動的特點：464.662.896.312.529362.812.618.82.129.312.67.50.1513.5%20.1%結(jié)論：能量在流動過程中是逐級遞減的，相鄰營養(yǎng)級的傳遞效率大約是10%—20%。暫未利用

②單向流動:自身呼吸作用消耗流向分解者12.662.8植食性動物62.8生產(chǎn)者464.6肉食性動物12.696.318.87.5

分解者

14.612.52.1微量未利用327.329329.35.0①逐級遞減:不可逆轉(zhuǎn)，不可循環(huán)流動

未固定三、能量流動的特點：

呼吸

122.63.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(jié)出什么規(guī)律?

流入某一營養(yǎng)級的能量主要有以下去向：一部分通過該營養(yǎng)級的呼吸作用散失了；一部分以排出物、遺體或殘枝敗葉的形式被分解者利用；還有一部分未能進入（未被捕食）下一營養(yǎng)級；其他的才是流入下一營養(yǎng)級的能量。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。

生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動是單向的；

能量在流動過程中逐級遞減。分析塞達伯格湖的能量流動(1)流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量是照射在生產(chǎn)者上的太陽能()(2)生產(chǎn)者和各級消費者的能量均可流入下一個營養(yǎng)級()(3)散失的熱能不可以被生產(chǎn)者固定再次進入生態(tài)系統(tǒng)()(4)當狼吃掉一只兔子時，就獲得了兔子的全部能量()判斷正誤××√×1.(2021·山東煙臺檢測)某同學(xué)繪制了下圖所示的能量流動圖解，下列敘述正確的是典題應(yīng)用及時反饋知識落實A.生產(chǎn)者固定的總能量可表示為A1＋B1＋C1＋A2＋B2＋C2＋D2B.初級消費者用于生長、發(fā)育和繁殖的能量為B2＋D2C.初級消費者攝入的能量為A2＋B2＋C2D.W1＝D1＋D2√2.如圖為生態(tài)系統(tǒng)中能量流動圖解部分示意圖，①②③④各代表一定的能量值，下列敘述中錯誤的是A.生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動具有單向性，

主要是因為食物鏈中生物之間捕食

與被捕食的關(guān)系不可逆轉(zhuǎn)B.一般情況下，能量在相鄰的兩個營養(yǎng)級之間的傳遞效率是10%～20%C.①表示流經(jīng)此生態(tài)系統(tǒng)的總能量D.從能量關(guān)系看，②＞③＋④√解析①表示初級消費者的同化量，C項錯誤。

傳遞效率經(jīng)典考題（1999年上海）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)，單位為百萬千焦。請回答：

（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（A）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(zhuǎn)化效率為_______%，從第二營養(yǎng)級到第三營養(yǎng)級的轉(zhuǎn)化效率為_______%。

111生產(chǎn)者

13.520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。能量傳遞效率＝=×100%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)級間的傳遞效率為10%～20%

能量傳遞效率的計算(2)食物鏈中能量的最值計算設(shè)食物鏈“甲→乙→丙→丁”，分情況討論(如下表)：類型一：知低求高，已知甲的能量，求丁獲得的能量最多：

，食物鏈越短越

。最少：

，食物鏈越長越

。

×20%多×10%少（1）如對于食物網(wǎng)

，由第一營養(yǎng)級到第二營養(yǎng)級的能量傳遞效率是指(B＋C)同化的總能量占A同化的總能量的10%～20%。例.在食物鏈“草→兔→鷹”中，假如現(xiàn)有草100kg，最多可使鷹增重____kg。最少可使鷹增重____kg。14類型二：知高求低，已知丁的能量，求消耗甲的能量最多：

，食物鏈越長越

。最少：

，食物鏈越短越

?！?0%（×10）多÷20%（×5）少(2)食物鏈中能量的最值計算設(shè)食物鏈“甲→乙→丙→丁”，分情況討論(如下表)：例如，能量傳遞效率分別為a%、b%、c%，若甲的能量為M，則丁獲得的能量為M×a%×b%×c%。(3)已確定營養(yǎng)級間能量傳遞效率的，不能按“最值”法計算。例.在食物鏈“草→兔→鷹”中，假如要使鷹增加2kg體重，最多要消耗草____kg。最少要消耗草____kg。20050(4)在食物網(wǎng)中分析在解決有關(guān)能量傳遞的計算問題時，需要確定相關(guān)的食物鏈，能量傳遞效率為10%～20%，一般從兩個方面考慮：①知低營養(yǎng)級求高營養(yǎng)級獲得能量最多獲得能量最少選最長食物鏈選最短食物鏈按“×10%”計算按“×20%”計算②知高營養(yǎng)級求低營養(yǎng)級需最少能量需最多能量選最短食物鏈選最長食物鏈按“÷20%”計算按“÷10%”計算11000020004001000100101例1.如果A消耗10000kg，C最多增重_____千克，最少增重___千克400

浮游植物浮游動物小魚大魚1000kg10%10%10%20%20%25kg1kg例2：大魚體重增加1kg，最多(至少）需要浮游植物多少千克（5）關(guān)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。例3.在右圖的食物網(wǎng)中，如果C從B、F中獲得的能量比為3∶1，C增重1kg，則最少需要消耗A多少kg？在能量分配比例已知時，按比例分別計算，最后相加沿食物鏈A→D→E→F→C逆推：1/4kg×5×5×5×5＝625/4kg消耗A最少，按最高傳遞效率20%計算（前級是后級5倍）：

75/4kg+625/4kg=175kg沿食物鏈A→B→C逆推：3/4kg×5×5＝75/4kg例3

如圖表示某生態(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.100kg B.44.5kgC.25kg D.15kg√解析圖中共含有三條食物鏈，而題中所求為至少消耗的A，根據(jù)能量流動規(guī)律分析可知，食物鏈越短損耗越少，效率以20%計算。故食物鏈A→B→貓頭鷹為最短，消耗的A為1÷20%÷20%＝25(kg)。例4

如果一個人的食物中有1/2來自綠色植物、1/4來自小型肉食性動物、1/4來自羊肉，假如能量傳遞效率為10%，那么此人每增加1千克體重，需消耗植物A.10千克

B.5千克C.100千克

D.280千克√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1、能量金字塔

將單位時間內(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，可形成一個金字塔圖形，叫做能量金字塔。

直觀的反映出生態(tài)系統(tǒng)各營養(yǎng)級間能量的關(guān)系。

通常都是上窄下寬的金字塔形。

能量在流動中總是逐級遞減的。（1）概念：（2）意義：（3）特點：原因：3.1能量金字塔生態(tài)系統(tǒng)的能量流動一般不超過

。（原因：在一個生態(tài)系統(tǒng)中，營養(yǎng)級越高，能量

就越大。）5個營養(yǎng)級損耗高低能量低高營養(yǎng)級天然生態(tài)系統(tǒng)一定為上窄下寬的金字塔形某些人工生態(tài)系統(tǒng)(如人工魚塘)可呈現(xiàn)倒置狀況問題探討結(jié)果1.先吃雞再吃玉米采用策略1原因：先吃雞，較少了雞的消耗，縮短食物鏈獲得的能量更多，持續(xù)時間更久。

直觀的反映生態(tài)系統(tǒng)各營養(yǎng)級所容納的有機物的總干重的關(guān)系。2、生物量金字塔

用表示能量金字塔中的方法表示各個營養(yǎng)級生物量（每個營養(yǎng)級所容納的有機物的總干重）之間的關(guān)系，即為生物量金字塔。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)級大多也是上窄下寬的正金字塔形。（1）概念：（2）意義：（3）特點：原因：

一般來說植物的總干重通常大于植食性動物的總干重，而植食性動物的總干重也大于肉食性動物的總干重。資料1：夏季兩個生態(tài)系統(tǒng)的生物量統(tǒng)計表，單位為g?m-2。營養(yǎng)級某湖泊某海域生產(chǎn)者964初級消費者1121次級消費者4－3.2生物量金字塔（每個營養(yǎng)級所容納的有機物的總干量）某湖泊的生物量某海域的生物量海洋生態(tài)系統(tǒng)中，浮游植物個體小，壽命短，又不斷被浮游動物和其它動物吃掉，所以在某一時刻調(diào)查到的浮游植物的生物量很可能低于第二營養(yǎng)級的生物量，因此生物量金字塔會出現(xiàn)倒置。為什么某海域的生物量會出現(xiàn)金字塔倒置？3、數(shù)量金字塔

用表示能量金字塔的方法表示各營養(yǎng)級的生物個體的數(shù)目比值關(guān)系，即為數(shù)量金字塔。

表明每個營養(yǎng)級中生物個體的數(shù)量。

可以是上窄下寬的正金字塔形，也可以是上寬下窄的倒置的金字塔形。（1）概念：（2）意義：（3）特點：原因：營養(yǎng)級第二營養(yǎng)級第一營養(yǎng)級個體數(shù)量昆蟲樹營養(yǎng)級第二營養(yǎng)級第一營養(yǎng)級個體數(shù)量鼠草鼬第三營養(yǎng)級當生產(chǎn)者個體比消費者個體大得多時，數(shù)量金字塔經(jīng)常倒置。比方說，生產(chǎn)者是樹，初級消費者是昆蟲。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象征意義單位時間內(nèi)，食物鏈中每一營養(yǎng)級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過程中總是逐級遞減單位時間內(nèi)，每一營養(yǎng)級生物的有機物的總干重一般為正金字塔,有時會出現(xiàn)倒金字塔形一般生物量(現(xiàn)存生物有機物的總干重)隨食物鏈中營養(yǎng)級的升高而減少每一營養(yǎng)級生物個體的數(shù)目一般為正金字塔,有時會出現(xiàn)倒金字塔形一般生物個體數(shù)目在食物鏈中隨營養(yǎng)級升高而減少2023/11/2三、生態(tài)金字塔甘蔗和大豆間種冬小麥夏玉米套作水稻青蛙立體農(nóng)業(yè)蔬菜大棚中多層育苗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，增大流入生態(tài)系統(tǒng)的總能量。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；例如，秸稈喂牲畜；糞便制作沼氣；沼渣肥田，實現(xiàn)了對能量的多級利用，從而大大提高能量的利用率秸稈飼料沼氣池沼渣（≠能量傳遞效率）。

能量傳遞效率與能量利用率不同①能量傳遞效率:能量在沿食物鏈流動的過程中,逐級減少,若以“營養(yǎng)級”為單位,能量在相鄰兩個營養(yǎng)級之間的傳遞效率約為10%~20%。②能量利用率:通?？紤]的是流入人體中的能量占生產(chǎn)者能量的比值,或流入最高營養(yǎng)級的能量占