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（2019）選擇性必修2

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)的能量流動自主學習：預習課本P54~P58，完成下列問題（5min）1、能量流動指的是？2、每個營養(yǎng)級能量的來源和去路？3、能量流動的特點？能量傳遞效率一般為多少？4、生態(tài)系統(tǒng)中能量流動一般不超過多少個營養(yǎng)級及其原因？5、生態(tài)金字塔有哪些類型？6、研究能量流動有何意義？

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。討論：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。

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。流落荒島問題探討應該先吃雞，再吃玉米，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。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。一、能量流動的概念生產(chǎn)者固定的太陽能途徑：食物鏈和食物網(wǎng)形式：有機物中的化學能太陽能→化學能→熱能通過呼吸作用以熱能的形式散失思考：人工生態(tài)系統(tǒng)需要投入營養(yǎng)物質，此時流入人工生態(tài)系統(tǒng)的總能量如何表示？人工生態(tài)系統(tǒng)輸入能量=生產(chǎn)者固定的太陽能+人工投入能量二、能量流動的過程任務1：構建能量流經(jīng)第一營養(yǎng)級的概念模型（3min）精讀（達到背誦程度）課本55頁：1.地球上幾乎所有生態(tài)系統(tǒng)的能量都來自哪里？這些能量是如何輸入生態(tài)系統(tǒng)的？2.輸入第一營養(yǎng)級的能量有幾個去路？分別是什么？3.植物用于自身生長、發(fā)育、繁殖的能量有幾個去路？分別是什么？4.初級消費者攝入的能量全部轉化為自身的能量了嗎？攝入的能量去路有幾個？分別是什么？99%散失1%固定(同化)生產(chǎn)者所固定的全部太陽能用于生長發(fā)育和繁殖初級消費者（植食性動物）分解者利用殘枝敗葉呼吸作用

散失流入生態(tài)系統(tǒng)的能量=生產(chǎn)者同化量（固定量）通過呼吸作用以熱能形式散失（大部分）用于自身生長、發(fā)育和繁殖的能量分解者利用流入下一營養(yǎng)級未利用（定時分析）同化量任務1：構建能量流經(jīng)第一營養(yǎng)級的概念模型任務2：構建能量流經(jīng)第二營養(yǎng)級的概念模型初級消費者攝入量糞便量初級消費者同化量生長、發(fā)育、繁殖次級消費者攝入分解者利用遺體、殘骸呼吸作用熱能散失糞便中的能量屬于上一營養(yǎng)級的同化量（消費者能量來源與去路示意圖）攝入量=同化量＋糞便量最高營養(yǎng)級沒有流向下一營養(yǎng)級的部分同化量通過呼吸作用以熱能形式散失的能量用于生長、發(fā)育、繁殖的能量流向下一營養(yǎng)級流向分解者未利用（定時分析）任務2：構建能量流經(jīng)第二營養(yǎng)級的概念模型考一考：1.真正流入初級消費者體內的能量是攝入量還是同化量？攝入量與同化量的關系？2.糞便中的能量屬于初級消費者同化量嗎？3.比較生產(chǎn)者和初級消費者同化量的去路相同嗎？屬于生產(chǎn)者的同化量消費者：同化量=攝入量-糞便量分解者利用呼吸作用散失用于生長、發(fā)育和繁殖流入下一個營養(yǎng)級初級消費者攝入初級消費者同化糞便分解者利用用于生長發(fā)育和繁殖次級消費者攝入遺體殘骸呼吸作用散失呼吸作用散失…生產(chǎn)者：同化量=光合作用固定的有機物中的能量同化量未利用任務3：構建生態(tài)系統(tǒng)能量流動的概念模型二、能量流動的過程思考：1.每一營養(yǎng)級能量的來源和去路相同嗎？2.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？注意第一營養(yǎng)級能量的來源最高營養(yǎng)級能量的去路儲存在某營養(yǎng)級生物體內的能量的多少能量單向流動，逐級遞減生產(chǎn)者（綠色植物）呼吸作用分解者初級消費者（植食性動物）呼吸作用次級消費者（肉食性動物）呼吸作用三級消費者（肉食性動物）呼吸作用生產(chǎn)者（綠色植物）呼吸作用分解者初級消費者（植食性動物）呼吸作用次級消費者（肉食性動物）呼吸作用三級消費者（肉食性動物）呼吸作用易錯點訓練：①⑤④②③1.初級消費者糞便中的能量屬于

。2.初級消費者的同化量：

。3.初級消費者用于生長發(fā)育繁殖的能量：

。⑤①或②+③+④①-③或②+④每一營養(yǎng)級流向分解者的能量=該營養(yǎng)級的遺體和下一營養(yǎng)級的糞便生態(tài)系統(tǒng)能量流動的分析（拼圖法）W1生產(chǎn)者固定能量（同化、流入、輸入）自身呼吸作用消耗流向分解者未利用流向下一營養(yǎng)級C1：流向分解者=遺體+下一營養(yǎng)級糞便1.生產(chǎn)者的同化量：

。2.生產(chǎn)者用于生長發(fā)育繁殖的能量：

。3.初級消費者的同化量：

。4.初級消費者用于生長發(fā)育繁殖的能量：

。W1或A1+B1+C1+D1W1-A1或B1+C1+D1D1或A2+B2+C2+D2D1-A2或B2+C2+D2攝入量？易錯點訓練：生產(chǎn)者初級消費者例題：某同學繪制了如圖所示的能量流動圖解，下列敘述正確的是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√典題應用（P38）易錯點訓練：生態(tài)系統(tǒng)能量流動的分析下圖為能量流經(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）（

）初級消費者攝入量糞便量同化量呼吸作用生長發(fā)育繁殖×××分解者三、能量流動的特點思考●討論分析賽達伯格湖的能量流動（林德曼）

思考：1.流入（輸入）該生態(tài)系統(tǒng)的總能量？2.圖中62.8、12.6代表攝入量還是同化量？3.植食性動物糞便中的能量屬于12.5還是2.1？4.圖中2.1指的是什么？5.請計算每個營養(yǎng)級能量的來源和去向，說明是否遵循能量守恒定律？464.6同化量12.5植食性動物的遺體和肉食性動物的糞便生：來（464.6）=去（96.3+62.8+12.5+293）植：來（62.8）=去（18.8+12.6+2.1+29.3）生態(tài)系統(tǒng)中，能量的流動遵守能量守恒定律討論1：設計表格，整理賽達伯格湖能量圖解中的數(shù)據(jù)，計算“流出”該營養(yǎng)級的能量占“流入”該營養(yǎng)級能量的百分比。流入呼吸作用分解者利用暫未利用流出流出/流入生產(chǎn)者植食性動物肉食性動物464.696.312.529362.813.52%62.818.82.129.312.620.06%12.67.5微量5.0三、能量流動的特點流入呼吸作用分解者利用暫未利用流出流出/流入生產(chǎn)者植食性動物肉食性動物464.696.312.529362.813.52%62.818.82.129.312.620.06%12.67.5微量5.0討論2：相鄰兩個營養(yǎng)級間的能量傳遞效率如何計算？討論3：流入某一營養(yǎng)級的能量，為什么不能百分之百地流入下一營養(yǎng)級？呼吸作用以熱能形式散失；分解者利用；未利用能量流動特點：逐級遞減三、能量流動的特點能量傳遞效率=某一營養(yǎng)級同化量上一營養(yǎng)級同化量×100%討論4：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？能量能否從植食性動物流向生產(chǎn)者？為什么？【總結】能量流動的特點：討論5：為什么食物鏈上一般不超過5個營養(yǎng)級？能量在流動過程中逐級遞減，營養(yǎng)級越多，消耗的能量就越多。原因：①生物之間食物關系是不可逆轉的；

②散失的熱能不能循環(huán)流動。三、能量流動的特點①單向流動②逐級遞減（傳遞效率為10%-20%）討論6：長時間沒有光照，對生態(tài)系統(tǒng)有什么影響，為什么？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。（P57黑體）(1)相鄰營養(yǎng)級的能量傳遞效率：10%～20%，計算方法如下：該營養(yǎng)級同化量上一營養(yǎng)級同化量×100%能量傳遞效率

＝能量傳遞效率的計算(2)食物鏈中能量的最值計算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%”計算注意：例題：計算下列食物鏈中鷹獲得的能量，已知草所固定的太陽能為105

J，草→昆蟲→蟾蜍→蛇→鷹，鷹最多可獲得能量為?鷹最少可獲得能量為?105×20%×20%×20%×20%=160J105×10%×10%×10%×10%=10J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②知高營養(yǎng)級求低營養(yǎng)級(2)食物鏈中能量的最值計算例題：某池塘生態(tài)系統(tǒng)的一條食物鏈為：浮游植物→浮游動物→魚→水鳥。假如水鳥只依靠魚來增加體重，那么水鳥每增加1千克體重，至少需要該生態(tài)系統(tǒng)內浮游植物的量為？1÷20%÷20%÷20%=125千克能量傳遞效率的計算(3)已確定營養(yǎng)級間能量傳遞效率的，不能按“最值”法計算。例如，設食物鏈“甲→乙→丙→丁”，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%(4)具有人工能量輸入的能量傳遞效率計算A23未利用70植食性動物太陽能生產(chǎn)者分解者30.549肉食性動物0.052.15.10.25有機物輸入52輸出人為輸入到某一營養(yǎng)級的能量是該營養(yǎng)級同化量的一部分，但不是從上一個營養(yǎng)級流入的能量。能量傳遞效率的計算試計算：第二營養(yǎng)級與第三營養(yǎng)級之間的能量傳遞效率？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。（1）概念：（2）特點：四、生態(tài)金字塔自然生態(tài)系統(tǒng)一定呈上窄下寬的正金字塔形。生態(tài)金字塔能量金字塔生物量金字塔數(shù)量金字塔2.數(shù)量金字塔表示各營養(yǎng)級的生物個體的數(shù)目比值關系，即為數(shù)量金字塔。（1）概念：（2）特點：四、生態(tài)金字塔一般呈上窄下寬的正金字塔形；營養(yǎng)級第二營養(yǎng)級第一營養(yǎng)級個體數(shù)量昆蟲樹但有時會出現(xiàn)倒金字塔形，如昆蟲和樹。3.生物量金字塔用同樣的方法表示各營養(yǎng)級的生物量（每個營養(yǎng)級所容納的有機物的總干重），即為生物量金字塔。（1）概念：（2）特點：四、生態(tài)金字塔一般呈上窄下寬的正金字塔形；有時會出現(xiàn)倒金字塔形特殊情況：在海洋生態(tài)系統(tǒng)中，由于生產(chǎn)者(浮游植物)的個體小，壽命短，又會不斷地被浮游動物吃掉，所以某一時刻調查到的浮游植物的生物量可能低于浮游動物的生物量。當然，總的來看，一年中浮游植物的總的生物量還是比浮游動物的要多。能量金字塔生物量金字塔數(shù)量金字塔形狀特點自然生態(tài)系統(tǒng)一定為正金字塔形一般為正金字塔,有時會出現(xiàn)倒金字塔形一般為正金字塔,有時會出現(xiàn)倒金字塔形總結：生態(tài)金字塔的比較五、研究能量流動的實踐意義間作：一般指幾種作物同時期播種套種：幾種作物不同時期播種資料：實踐意義①：研究生態(tài)系統(tǒng)的能量流動，可以幫助人們在時間、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。五、研究能量流動的實踐意義間作套種多層種植稻-萍-蛙立體栽培研究生態(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，增大流入某個生態(tài)系統(tǒng)的總能量。燃燒秸稈散失的熱能不能被利用（能量的利用率降低）將秸稈用作飼料喂牲畜五、研究能量流動的實踐意義問題：還有進一步提高秸稈能量利用率的措施？資料：人類獲取了水稻稻谷中的能量，秸稈中還有占總初級生產(chǎn)量四分之一左右的副產(chǎn)品未被利用。將秸稈用作飼料喂牲畜肉蛋奶牲畜糞便五、研究能量流動的實踐意義問題：還有進一步提高秸稈能量利用率的措施？將秸稈用作飼料喂牲畜肉蛋奶沼氣池將牲畜的糞便作為沼氣池發(fā)酵的原料，可以生產(chǎn)沼氣提供能源沼氣池中的沼渣還可以作為肥料還田五、研究能量流動的實踐意義問題：還有進一步提高秸稈能量利用率的措施？實踐意義②：研究生態(tài)系統(tǒng)能量流動，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（實現(xiàn)能量多級利用，從而大大提高能量的利用率）

例如，秸稈喂牲畜；糞便制作沼氣；沼渣肥田。1.能量傳遞效率：生態(tài)系統(tǒng)中，能量在相鄰兩個營養(yǎng)級間的傳遞效率一般是10％～20％2.能量利用率：一般指流入最高營養(yǎng)級的能量占生產(chǎn)者固定總能量的比值特點：一般來說，食物鏈越短，能量利用率越高。能量利用率=生產(chǎn)者能量流入最高營養(yǎng)級的能量×100%能量利用率≠能量傳遞效率×100％能量傳遞效率一般不能提高，能量利用率能提高思考：能量傳遞效率和能量利用率能否提高？五、研究能量流動的實踐意義青蛙水稗草陌上菜跳蛛田螺鴨舌草稻螟蟲資料：下圖是某稻田生態(tài)系統(tǒng)中部分生物。當?shù)剞r民對害蟲、雜草、秸稈的處理措施：對水稻秸稈的處理是用來部分喂牛、部分焚燒。對雜草與害蟲是使用除草劑與殺蟲劑處理。實踐意