生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)課件2021-2022學(xué)年高二上學(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母雞、15kg玉米。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(zhǎng)的時(shí)間來等待救援？問題探討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。1.先吃雞，再吃玉米。先吃雞，再吃玉米我反對(duì)！為什么要先吃我？深入內(nèi)部考察個(gè)體生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的研究一般在群體水平上進(jìn)行。將群體視為一個(gè)整體進(jìn)行研究是系統(tǒng)科學(xué)常用的研究方法。整合局部環(huán)節(jié)規(guī)律探索系統(tǒng)動(dòng)態(tài)規(guī)律研究能量流動(dòng)的基本思路消化吸收合成自身物質(zhì)，儲(chǔ)存能量能量流經(jīng)生物個(gè)體的過程呼吸作用散失（熱能）糞便呼

2、吸作用散失（熱能）分解者利用遺體殘骸攝入用于生長(zhǎng)發(fā)育繁殖攝入量 = 同化量 + 糞便量捕食者攝入同化同化量= 呼吸作用散失自身生長(zhǎng)發(fā)育同化量= 呼吸作用散失捕食者攝入分解者利用生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)在營(yíng)養(yǎng)級(jí)層次研究鷹草生產(chǎn)者等兔等初級(jí)消費(fèi)者等次級(jí)消費(fèi)者第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)呼吸作用以熱能形式散失草的能量如何得來？光能全部被草吸收了嗎？草固定的能量將何去？1%生長(zhǎng)發(fā)育和繁殖儲(chǔ)存起來呼吸作用散失生長(zhǎng)發(fā)育繁殖遺體殘枝敗葉分解者流入下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)生產(chǎn)者固定的太陽能殘枝敗葉被分解者分解能量流動(dòng)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(zhǎng)發(fā)育和繁殖儲(chǔ)存起來同化量=攝入量糞便量呼吸

3、作用分解者生長(zhǎng)發(fā)育和繁殖儲(chǔ)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(zhǎng)發(fā)育繁殖遺體殘骸分解者流入下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)兔同化的能量鷹同化了兔的能量后，這些能量有哪些去向？呼吸散失生長(zhǎng)發(fā)育繁殖遺體殘骸分解者鷹同化的能量呼吸作用分解者生長(zhǎng)發(fā)育和繁殖儲(chǔ)存起來生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)在營(yíng)養(yǎng)級(jí)層次研究分 解 者呼 吸 作 用生產(chǎn)者初級(jí)消費(fèi)者(綠色植物)次級(jí)消費(fèi)者(植食性動(dòng)物)(肉食性動(dòng)物)轉(zhuǎn)化 太陽能 有機(jī)物中化學(xué)能 熱能生物群落環(huán)境輸入輸出散失：通過各營(yíng)養(yǎng)級(jí)及分解者的呼吸作用以熱能形式散失總量:生產(chǎn)者通過光合作用固定的太陽能傳遞輸入形式：有機(jī)物中化學(xué)能途徑：食物鏈和食物網(wǎng)概念：生態(tài)系統(tǒng)中能量的 、 、 和

4、 的過程。輸入傳遞轉(zhuǎn)化散失.流經(jīng)自然生態(tài)系統(tǒng)的總能量是：.流經(jīng)人工生態(tài)系統(tǒng)的總能量是：.自然生態(tài)系統(tǒng)的能量來源是：.人工生態(tài)系統(tǒng)的能量來源是： 生產(chǎn)者固定的太陽能生產(chǎn)者固定的太陽能和人工輸入的有機(jī)物中的化學(xué)能太陽能太陽能和人工輸入的有機(jī)物中的化學(xué)能(1)當(dāng)狼吃掉一只兔子時(shí)，就獲得了兔子的全部能量 ()(2)初級(jí)消費(fèi)者的糞便量屬于第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)能量 ()(3)同化量用于生長(zhǎng)發(fā)育和繁殖的能量 ()(4)呼吸作用所產(chǎn)生的能量都是以熱能的形式散失 ()(5)分解者的分解作用也是通過呼吸作用完成的 ( )分析賽達(dá)伯格湖的能量流動(dòng)Raymond Lindeman對(duì)能量流動(dòng)做了定量分析 生態(tài)學(xué)的營(yíng)養(yǎng)動(dòng)態(tài)概說 林

5、德曼（1915-1942）賽達(dá)伯格湖深1米，面積為14480平方米，湖岸線長(zhǎng)500米 。湖底深度一致、性質(zhì)均一，沒有大的波浪。優(yōu)點(diǎn)：小、簡(jiǎn)單、穩(wěn)定植食性動(dòng)物 62.862.8賽達(dá)伯格湖的能量流動(dòng) P56資料分析太陽能未固定生產(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(dòng)物 12.6微量7.55.0327.3122.614.6數(shù)字為能量數(shù)值?！拔垂潭ā笔侵肝幢还潭ǖ奶柲?，“未利用”是指未被自身呼吸作用消耗，也未被后一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)和分解者利用的能量。輸入能量（同化量）流入下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)呼吸散失分解者利用未利用出入比生產(chǎn)者 植食性動(dòng)物 肉食性動(dòng)物 464.6

6、62.8 12.613.5%20%62.8 96.312.529312.618.82.129.37.5微量5.0/能量傳遞效率輸出（去路）逐級(jí)遞減單位（焦/厘米2 年）未利用：指未被自身呼吸作用消耗，也未被后一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)和分解者利用的能量。（定時(shí)定量分析）能量傳遞效率=某一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的同化量上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的同化量100%賽達(dá)伯格湖能量流動(dòng)圖解(1)從方向上看：?jiǎn)蜗蛄鲃?dòng) 在生態(tài)系統(tǒng)中，能量流動(dòng)只能從第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)流向第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)，再依次流向后面的各個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)，不可_，也不能_；生物之間的捕食關(guān)系是長(zhǎng)期自然選擇的結(jié)果，一般不可逆轉(zhuǎn)； 各營(yíng)養(yǎng)級(jí)呼吸作用散失的熱能無法再利用。逆轉(zhuǎn)循環(huán)流動(dòng)原因：能量流動(dòng)的特點(diǎn)賽達(dá)伯格湖能

7、量流動(dòng)圖解(2)從數(shù)值上看：逐級(jí)遞減自身呼吸作用消耗；被分解者分解；暫時(shí)未被利用。原因：（能量傳遞效率為10%20%）能量流動(dòng)的特點(diǎn)1.單向流動(dòng):不可逆，不循環(huán)原因: 生物間的捕食關(guān)系是一定的 散失的熱能不能被生物體再利用 2.逐級(jí)遞減:能量是沿食物鏈（網(wǎng)）流動(dòng)的在流動(dòng)過程中是逐級(jí)減少的 自身呼吸散失 原因: 分解者利用 未利用 【總結(jié)歸納】能量流動(dòng)的特點(diǎn)如圖表示能量流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)某一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的變化示意圖，其中ag表示能量值。若圖中A表示某食物網(wǎng)中第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)所攝入的全部能量，則下列說法不正確的是()A圖中B表示同化的能量B圖中C表示流入下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量C圖中D表示通過呼吸作用散失的能量D圖中a值

8、與cde的值相同B規(guī)律: 食物鏈越短，能量利用率越高。 能量傳遞效率與能量利用效率的比較 傳遞效率=上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的同化量下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的同化量100%能量利用率=生產(chǎn)者能量流入最高營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量100%【思維拓展】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(zhǎng)20%10%能量在食物鏈中傳遞的“最值計(jì)算” 由最高營(yíng)養(yǎng)級(jí)推導(dǎo)生產(chǎn)者（消耗量）ABC需最多能量：選最長(zhǎng)食物鏈；按10%計(jì)算 (食物鏈前級(jí)是后級(jí)10倍）需最少能量：選最短食物鏈；按20%計(jì)算 (食物鏈前級(jí)是后級(jí)5倍）演練1.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

9、消耗A約（ ） A100kg B44.5kg C25kg D15kgC浮游植物浮游動(dòng)物小魚大魚1000kg10%10%10%20%20%25kg1kg例1：大魚體重增加1kg，最多(至少）需要浮游植物多少千克【例】下圖是一個(gè)食物網(wǎng)，假如鷹的食物有2/5來自兔，2/5來 自鼠，1/5來自蛇，那么鷹若要增加20 g體重，至少需要消耗 植物（ ） A.900g B.500g C.200g D.600g【答案】A263. 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AB11調(diào)整為21，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()A1.375倍B1.875倍C1.273倍D0.

10、575倍A273. 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AB11調(diào)整為21，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()A1.375倍B1.875倍C1.273倍D0.575倍由于生產(chǎn)者沒有改變，所以流向該生態(tài)系統(tǒng)的總能量沒有變化，設(shè)C原來的能量為a，則需要A提供的能量為 1/2 a10%10%1/2 a10%55 a；改變食物比例后的C的能量設(shè)為b，則需要A提供的能量為 2/3 b10%1/3 b10%10%40 b。根據(jù)題意可知： 55 a40 b， 即b/a1.375。A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Ma%b%

11、c%。(3)已確定營(yíng)養(yǎng)級(jí)間能量傳遞效率的，不能按“最值”法計(jì)算。 請(qǐng)同學(xué)們將賽達(dá)伯格湖的能量流動(dòng)數(shù)據(jù)，用相應(yīng)面積或體積的圖形表示，并按營(yíng)養(yǎng)級(jí)由低到高排列。生態(tài)金字塔1.能量金字塔生態(tài)金字塔每一級(jí)體積代表所得到的能量值直觀反應(yīng)能量單向流動(dòng)、逐級(jí)遞減 第四營(yíng)養(yǎng)級(jí) 第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)2.數(shù)量金字塔生態(tài)金字塔昆蟲樹倒置情況每一級(jí)體積代表個(gè)體數(shù)3.生物量金字塔營(yíng)養(yǎng)級(jí)第四營(yíng)養(yǎng)級(jí)第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)干重g/m21.51137809營(yíng)養(yǎng)級(jí)第四營(yíng)養(yǎng)級(jí)第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)低高每一級(jí)體積代表生物量值（所容納有機(jī)物的總干重）低高生態(tài)金字塔 在一些特殊情況下，雖然某些生態(tài)系統(tǒng)的數(shù)量金字塔和生物量金字塔呈現(xiàn)倒

12、置情況，但流經(jīng)第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量還是比流經(jīng)第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量多，此時(shí)，這些生態(tài)系統(tǒng)的能量字塔仍是正置的金字塔形。研究能量流動(dòng)的實(shí)踐意義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 、 上進(jìn)行 ， 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時(shí)間空間合理配置增大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)，使能量得到最有效的利用；*沼氣池實(shí)現(xiàn)了對(duì)能量的多級(jí)利用，大大提高了能量的利用率；*能量的利用率能量的傳遞效率用秸稈作飼料糞便制作沼氣沼渣田肥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

13、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?。例如，合理確定草場(chǎng)載畜量，麥田除草、除蟲分析和處理數(shù)據(jù) 1926年，一位生態(tài)學(xué)家研究了一塊玉米田的能量流動(dòng)情況，得到如下數(shù)據(jù)。 1.這塊田共收割玉米約10 000株，質(zhì)量為6000kg。通過對(duì)玉米植株的化學(xué)成分進(jìn)行分析，計(jì)算出其中共含碳2675kg。 2.據(jù)他估算，這些玉米在整個(gè)生長(zhǎng)過程中通過細(xì)胞呼吸消耗的葡萄糖共2045kg。 請(qǐng)根據(jù)以上數(shù)據(jù)計(jì)算： 這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？3.1kg葡萄糖儲(chǔ)存1.6104kJ能量。 4.在整個(gè)生長(zhǎng)季節(jié)，入射到這塊玉米田的太陽能為8.5109kJ.=2675180(C

14、6H12O6)72(C6)6687.5kg1.07108kJ6687.51.6104kJ=這些玉米呼吸作用消耗的能量是多少？20451.6104kJ=3.272107kJ 這些玉米在整個(gè)生長(zhǎng)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？1.07108kJ+3.272107kJ=1.3972108kJ 3.2721071.3972108=23.4%這塊玉米田的太陽能利用效率是多少？1.39721088.5109=1.64%思維訓(xùn)練 分析和處理數(shù)據(jù) 這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(zhǎng)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)/1226756687.5kg