3.2生態(tài)系統(tǒng)的能量流動課件高二上學期生物人教版選擇性必修23

生態(tài)系統(tǒng)的能量流動生態(tài)系統(tǒng)及穩(wěn)定性人教版高中生物選擇性必修二第三章第二節(jié)問題探討討論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。提示：應該先吃雞，再吃玉米（即選擇1）。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。流落荒島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。一切生命活動都伴隨著能量變化。沒有能量的輸入，也就沒有生命和生命系統(tǒng)。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。含義從生態(tài)系統(tǒng)的角度分析生態(tài)系統(tǒng)的能量流動【科學方法】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：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：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體1個體2個體3……能量輸入種群能量儲存能量散失如果將一個營養(yǎng)級中的所有種群種群作為一個整體，那么左圖將概括為何種形式呢？從中可以看出分析能量流動的基本思路。能量流動的過程地球上幾乎所有的生態(tài)系統(tǒng)所需要的能量都來自太陽。絕大部分都被地球表面的大氣層所吸收、散射和反射掉1%被生產(chǎn)者通過光合作用轉化成化學能固定在有機物中能量來源能量流動的過程生產(chǎn)者同化呼吸作用散失用于生長、發(fā)育和繁殖初級消費者攝入分解者利用遺體殘骸生產(chǎn)者能量來源：太陽光能通過光合作用將光能轉化成化學能，儲存在有機物中。能量去路：通過呼吸作用以熱能形式散失。用于生長、發(fā)育和繁殖等生命活動（儲存在有機物中）。隨殘枝敗葉等被分解者分解釋放出來。被初級消費者攝入，流入第二營養(yǎng)級。呼吸作用散失能量流動的過程初級消費者同化呼吸作用散失用于生長、發(fā)育和繁殖次級消費者攝入分解者利用遺體殘骸消費者能量來源：初級消費者攝入的能量隨糞便流向分解者(上一營養(yǎng)級能量)被初級消費者同化(流入初級消費者體內(nèi)的能量)能量去路：通過呼吸作用以熱能形式散失。用于生長、發(fā)育和繁殖等生命活動(儲存在有機物中)。以遺體殘骸的形式被分解者利用。被次級消費者捕食，流入第三營養(yǎng)級。呼吸作用初級消費者攝入散失糞便能量流動的過程三級消費者同化呼吸作用散失用于生長、發(fā)育和繁殖四級消費者攝入分解者利用遺體殘骸呼吸作用三級消費者攝入散失糞便能量在第三、四營養(yǎng)級的變化，與第二營養(yǎng)級的情況大致相同。次級消費者同化呼吸作用散失用于生長、發(fā)育和繁殖三級消費者攝入分解者利用遺體殘骸呼吸作用次級消費者攝入散失糞便思考：能量在最高營養(yǎng)級的變化呢？能量流動的過程生態(tài)系統(tǒng)能量流動示意圖生產(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）……分解者呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用【思考·討論】生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動討論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？提示：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。2.流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)中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。能量流動的特點研究目的研究能量流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈時，每一級的能量變化和能量轉移效率。科學家美國生態(tài)學家林德曼(R.L.Lindeman)研究對象結構相對簡單的天然湖泊——賽達伯格湖研究內(nèi)容對該湖的能量流動進行了定量分析【思考·討論】分析賽達伯格湖的能量流動生產(chǎn)者464.6植食性動物62.8肉食性動物12.6分解者14.662.812.696.329318.829.37.55.012.52.1微量太陽能未固定呼吸作用122.6未利用327.3林德曼得到的數(shù)據(jù)如左圖所示。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，也未被后一個營養(yǎng)級和分解者利用的能量。為研究方便起見，這里將肉食性動物作為一個整體看待。以表格形式，將圖中數(shù)據(jù)進行整理。例如，可以將每一營養(yǎng)級的能量“流入”和“流出”整理為一份清單（“流出”的能量不包括呼吸作用散失的能量）計算“流出”該營養(yǎng)級(即輸入下一營養(yǎng)級)的能量占“流入”該營養(yǎng)級能量的百分比。討論【思考·討論】分析賽達伯格湖的能量流動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？討論提示：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。4.通過以上分析，你能總結出什么規(guī)律？能量流動的特點單向流動在生態(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，不可逆轉，也不能循環(huán)流動。逐級遞減輸入到一個營養(yǎng)級的能量不能百分之百的流入下一營養(yǎng)級，能量沿著食物鏈流動過程中逐級減少。一般來說，能量在相鄰兩個營養(yǎng)級之間的傳遞效率是10%~20%。營養(yǎng)級越多，能量流動過程中消耗的能量就越多。因此，生態(tài)系統(tǒng)中能量流動一般不超過5個營養(yǎng)級。能量流動的特點任何生態(tài)系統(tǒng)都需要不斷得到來自系統(tǒng)外的能量補充，以維持生態(tài)系統(tǒng)的正常運行。說明崩潰生態(tài)金字塔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)值轉換為相應面積（或體積）的圖形，并按照營養(yǎng)級的次序排列，形成的金字塔圖形。生物量金字塔用同樣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）之間的關系，就形成生物量金字塔。數(shù)量金字塔用同樣的方法表示各個營養(yǎng)級的生物個體的數(shù)目比值關系，就形成數(shù)量金字塔。生態(tài)金字塔生態(tài)金字塔能量金字塔意義：直觀地反映出生態(tài)系統(tǒng)各營養(yǎng)級間能量的關系。形狀：通常都是上窄下寬的金字塔形。原因：能量在流動過程中總是逐級遞減。第二營養(yǎng)級第四營養(yǎng)級第三營養(yǎng)級第一營養(yǎng)級生態(tài)金字塔生物量金字塔意義：直觀地反映生態(tài)系統(tǒng)各營養(yǎng)級所容納的有機物的總干重的關系。形狀：大多是上窄下寬的金字塔形。原因：一般來說植物總干重>植食性動物總干重，植食性動物總干重>肉食性動物總干重。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)級生態(tài)金字塔數(shù)量金字塔意義：表明每個營養(yǎng)級中生物個體的數(shù)量。形狀：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。原因：消費者個體小而生產(chǎn)者個體大就會出現(xiàn)倒置的金字塔形。第一營養(yǎng)級第二營養(yǎng)級樹昆蟲個體數(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)級個體數(shù)量研究能量流動的實踐意義可以幫助人們將生物在時間、空間上進行合理配置，增大流入某個生態(tài)系統(tǒng)的總能量。間種套作稻—萍—蛙蔬菜大棚中的多層育苗研究能量流動的實踐意義可以幫助人們科學地規(guī)劃和設計人工生態(tài)系統(tǒng)，使能量得到最有效的利用。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中，將秸稈用作飼料喂牲畜，可獲得肉、蛋、