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

第2節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動第3章生態(tài)系統(tǒng)及其穩(wěn)定性教學(xué)目標(biāo)1、通過對能量流經(jīng)第一、第二營養(yǎng)級的分析，簡述如何研究生態(tài)系統(tǒng)的能量流動過程。2、通過對賽達(dá)伯格湖能量流動的定量分析，概述生態(tài)系統(tǒng)的能量流動規(guī)律。3、用生態(tài)金字塔表征生態(tài)系統(tǒng)的能量流動特點(diǎn)。4、嘗試運(yùn)用生態(tài)系統(tǒng)的能量流動規(guī)律為生產(chǎn)實(shí)踐提出合理建議，認(rèn)同研究能量流動具有實(shí)踐意義。

應(yīng)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。2024/12/12

假設(shè)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。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。流落荒島討論：

你認(rèn)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。

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(jī)物中（其次還有化能合成作用）任務(wù)一、生態(tài)系統(tǒng)的能量流動的概念

生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失的過程，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(diǎn):生產(chǎn)者固定太陽能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能量輸入過程: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(bǔ)充的能量（例如飼料中有機(jī)物中的化學(xué)能）特別提醒：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(jī)物中的化學(xué)能3.轉(zhuǎn)化：太陽能光合作用有機(jī)物中的化學(xué)能熱能呼吸作用4.散失：以熱能形式散失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(zhǔn)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，在分析時，可能因?yàn)槭澄锞W(wǎng)的復(fù)雜性而影響結(jié)果的準(zhǔn)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。任務(wù)二、能量流動的過程1.能量流經(jīng)第一營養(yǎng)級的示意圖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(fèi)者（植食性動物）分解者利用殘枝敗葉分解作用散失呼吸作用散失生長發(fā)育和繁殖①呼吸作用中以熱能的形式散失；②隨殘枝敗葉等被分解者分解而釋放出來；③流入初級消費(fèi)者自身生長、發(fā)育和繁殖,儲存在有機(jī)物中的能量2.能量流經(jīng)第二營養(yǎng)級的過程初級消費(fèi)者攝入初級消費(fèi)者同化糞便分解者利用用于生長發(fā)育和繁殖次級消費(fèi)者攝入遺體殘骸呼吸作用散失呼吸作用散失…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=

①呼吸作用中以熱能的形式散失；②以遺體殘骸的形式被分解者利用；③流入次級消費(fèi)者（②③屬于用于自身生長、發(fā)育和繁殖的能量）攝入量是指下一個營養(yǎng)級通過捕食的方式從上一個營養(yǎng)級獲得的能量。這主要指的是消費(fèi)者。如果是生產(chǎn)者則是指光合作用（化能合成作用）合成的總量同化量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。3.能量流經(jīng)最高營養(yǎng)級示意圖最高營養(yǎng)級攝入最高營養(yǎng)級同化糞便分解者利用用于生長發(fā)育和繁殖遺體殘骸呼吸作用散失呼吸作用散失①呼吸作用中以熱能的形式散失；②以遺體殘骸的形式被分解者利用；（最高營養(yǎng)級沒有流入下一營養(yǎng)級的能量去向）1.初級消費(fèi)者糞便中的能量屬于哪個營養(yǎng)級？3.在短時間內(nèi)，生物一定會死亡或者被捕食嗎？2.分解者利用的能量，哪些來自于生產(chǎn)者、初級消費(fèi)者？歸納各營養(yǎng)級能量去向某營養(yǎng)級同化量呼吸作用中以熱能形式散失用于自身生長、發(fā)育、繁殖被分解者分解利用流入下一個營養(yǎng)級*最高營養(yǎng)級沒有這一去向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？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(fèi)者上一個營養(yǎng)級生產(chǎn)者：各級消費(fèi)者：同化總量=攝入量-糞便量流入下一營養(yǎng)級被分解者利用未被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)現(xiàn)學(xué)現(xiàn)用：如圖為草原生態(tài)系統(tǒng)的能量流動圖解模型（G、H、I屬于D、E、F）：1._______________表示流入各營養(yǎng)級生物的能量寫出其中等量關(guān)系_______________2.______分別表示草、兔子、狼呼吸作用消耗的能量；3.________分別表示分解者分解利用的能量；4.兔子用于生長、發(fā)育和繁殖的能量=___________；5.___中能量包括兔子尸體及狼糞便中的能量A、B、C、D、E、FC+K或B-HG、H、IJ、K、LA=D、B=E、C=FK現(xiàn)學(xué)現(xiàn)用：如圖為生態(tài)系統(tǒng)中能量流動的部分過程．下列敘述不正確的是（）A.①中的能量來自生產(chǎn)者的同化作用B.分解者利用的能量一定比a小C.b為初級消費(fèi)者用于生長發(fā)育和繁殖的能量D.應(yīng)在a處加上細(xì)胞呼吸散失的熱能箭頭B太陽能未固定生產(chǎn)者464.662.812.6呼吸作用122.67.5分解者14.612.5未利用327.329.35.0塞達(dá)伯格湖能量流動圖解植食性動物62.8肉食性動物12.696.318.8293分析塞達(dá)伯格湖的能量流動微量圖中數(shù)字為能量值，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。任務(wù)三：能量流動的特點(diǎn)營養(yǎng)級流入能量流出能量出入比生產(chǎn)者植食性動物肉食性動物464.662.812.662.812.613.52%20.06%

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)級的能量占“流入”該營養(yǎng)級能量的百分比。微量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?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(jìn)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(dá)伯格湖的能量流動三、能量流動的特點(diǎn)單向流動：

在生態(tài)系統(tǒng)中，能量流動只能沿著______由___營養(yǎng)級流向____營養(yǎng)級，不可_____，也不能_________；食物鏈低高逆轉(zhuǎn)循環(huán)流動（1）各營養(yǎng)級的生物都會因自身呼吸作用散失掉一部分能量。（2）各營養(yǎng)級能量都要有一部分流入分解者。（3）各營養(yǎng)級生物都不能全部被下一營養(yǎng)級捕食,各個營養(yǎng)級能量都有一部分未利用。原因：逐級遞減：（能量傳遞效率為10%～20%）生態(tài)系統(tǒng)中能量流動是單向的。能量在流動過程中逐級遞減。原因：（1）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)；

（2）各營養(yǎng)級呼吸作用散失的熱能無法再利用。

生態(tài)系統(tǒng)如果沒有來自系統(tǒng)外的能量補(bǔ)充，還能維持生態(tài)系統(tǒng)的正常功能嗎？1、能量傳遞效率計(jì)算能量傳遞效率=×100%某一營養(yǎng)級的同化量上一營養(yǎng)級的同化量例1：如圖為某人工魚塘食物網(wǎng)及其能量傳遞示意圖(圖中數(shù)字為能量數(shù)值，單位是J·m－2·a－1)。該食物網(wǎng)中第一到第二營養(yǎng)級的能量傳遞效率為第一營養(yǎng)級同化的能量為31920J·m－2·a－1，能量傳遞有關(guān)計(jì)算第二營養(yǎng)級同化的能量為3780＋4200＝7980J·m－2·a－1，傳遞效率為7980÷31920×100%＝25%例二：如圖為某農(nóng)場的年能量流動示意圖單位：103

kJ/(m2·y)，A、B、C、D共同構(gòu)成生物群落。從第二營養(yǎng)級到第三營養(yǎng)級的能量傳遞效率是(

)

第二營養(yǎng)級(B)同化的能量為(16＋2)×103

kJ/(m2·y)，第三營養(yǎng)級(C)的能量為3×103

kJ/(m2·y)，傳遞效率為3×103/18×103×100%＝16.67%。例1、在“草→食草的昆蟲→蜘蛛→蟾蜍→蛇→貓頭鷹”這條食物鏈，設(shè)流經(jīng)這條食物鏈的總能量為100％，按最高傳遞率計(jì)算，貓頭鷹所得能量最多為________;最少為________(20%)5(10%)5方法：在一條食物鏈中，若生產(chǎn)者能量為100%，第n營養(yǎng)級獲得的能量最多為(20%)n-1，最少為(10%)n-12、由低營養(yǎng)級能量求高營養(yǎng)級能量(能量傳遞效率未知，認(rèn)為能量傳遞效率最低為10％，最高為20％。若題中給出了傳遞效率值則按給出的值計(jì)算。)例2、如果A增重10000kg，C最多增加_____千克，最少增加___千克4001方法：多條食物鏈,獲得能量最多：選最____食物鏈；按×___%計(jì)算獲得能量最少：選最____食物鏈；按×___%計(jì)算短20長103、由高營養(yǎng)級能量求低營養(yǎng)級能量(能量傳遞效率未知)例1、在“浮游植物→浮游動物→魚”這條食物鏈中，如果魚要增加100kg體重，那至少需要浮游植物的重量為：_______；最多需要浮游植物的重量為：_______方法：在一條食物鏈中，則第n營養(yǎng)級生物每增加1kg體重:①“至少”需要消耗的生產(chǎn)者的量：②“最多”需要消耗的生產(chǎn)者的量:2500kg10000kg=5n-1=10n-1方法：多條食物鏈,需最少能量：選最____食物鏈；按÷____%計(jì)算需最多能量：選最____食物鏈；按÷____%計(jì)算例2、右圖表示某生態(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（），最多需要消耗A約（）A．1000kgB．44.5kgC．25kgD．15kgCA短20長10例1、有一食物網(wǎng)如圖所示。如果能量傳遞效率為10%，各條食物鏈傳遞到庚的能量相等，則庚同化1kJ的能量，丙最少需同化的能量為()A．550kJB．500kJC．400kJD．100kJ4、關(guān)于“定值”的計(jì)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(dú)的食物鏈進(jìn)行計(jì)算后再合并A例2.某生態(tài)系統(tǒng)中存在如圖所示的食物網(wǎng)，如將C的食物比例由A∶B＝1∶1調(diào)整為2∶1，能量傳遞效率按10%計(jì)算，該生態(tài)系統(tǒng)能承載C的數(shù)量是原來的_______倍。2024/12/121.375設(shè)當(dāng)食物比例A：B為1：1時，C的能量為x則需要的A為1/2x÷10%+1/2x÷10%÷10%=55x設(shè)當(dāng)食物比例A：B為2：1時，C的能量為y則需要的A為由于兩種情況下，生產(chǎn)者的數(shù)量是一定的，所以55x=40y，則y=1.375x．2/3y÷10%+1/3y÷10%÷10%=40y任務(wù)四、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

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(diǎn)：原因：

直觀的反映生態(tài)系統(tǒng)各營養(yǎng)級所容納的有機(jī)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營養(yǎng)級的生物量（每個營養(yǎng)級所容納的有機(jī)物的總干重），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