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

第三章生態(tài)系統(tǒng)及其穩(wěn)定性

第2節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動本節(jié)聚焦能量在生態(tài)系統(tǒng)中是怎樣流動的？怎樣理解生態(tài)金字塔？研究能量流動有什么實踐意義？問題探討

假設(shè)你像小說中的魯濱遜那樣，流落在一個荒島上，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1只母雞、15kg玉米。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？方案1方案2先后一部分吃雞蛋一部分一、能量流動1.概念

生態(tài)系統(tǒng)中能量的_______、_______、_______和_______的過程。輸入傳遞轉(zhuǎn)化散失如何研究生態(tài)系統(tǒng)的能量流動呢？能量的輸入能量的散失生態(tài)系統(tǒng)傳遞轉(zhuǎn)化一、能量流動2.研究能量流動的基本思路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

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，可能因為食物網(wǎng)的復(fù)雜性而影響結(jié)果的準(zhǔn)確性。應(yīng)將一個營養(yǎng)級的所有種群作為一個研究整體，此時左圖將概括為何種形式呢？草等兔等鷹等第一營養(yǎng)級第二營養(yǎng)級第三營養(yǎng)級1、第一營養(yǎng)級能量的來源和去向思考：（1）小草的能量來自哪里?

（2）照射在草地上的太陽能如何被小草吸收?這些能量都被小草吸收了嗎?

（3）小草吸收了太陽能后,這些能量有哪些去向?二、能量流動的過程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%同化（固定）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二、能量流動的過程用于自身生長發(fā)育繁殖草等兔等鷹等第一營養(yǎng)級第二營養(yǎng)級第三營養(yǎng)級2、分析第二營養(yǎng)級能量的去向思考：（4）兔子把草吃進(jìn)肚子里,草中的能量都被兔子吸收(同化固定)了嗎?

（5）兔子吸收了能量后,這些能量有哪些去向?二、能量流動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同化二、能量流動的過程呼吸作用分解者同化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)級兔同化的能量二、能量流動的過程用于自身生長發(fā)育繁殖呼吸作用散失（熱能）糞便呼吸作用散失（熱能）分解者利用遺體殘骸攝入用于生長發(fā)育和繁殖攝入量=同化量+糞便量捕食者攝入同化同化量=呼吸作用散失＋自身生長發(fā)育繁殖同化量=呼吸作用散失＋捕食者攝入＋分解者利用歸納：能量流經(jīng)第二營養(yǎng)級（兔子）的示意圖二、能量流動的過程屬于兔子的同化量嗎？流向分解者的能量包含哪些？呼吸散失生長發(fā)育繁殖遺體殘骸分解者鷹同化的能量呼吸作用分解者同化二、能量流動的過程最高營養(yǎng)級沒有流入下一營養(yǎng)級的能量去向3、分析最高營養(yǎng)級能量的去向用于自身生長發(fā)育繁殖呼吸作用散失（熱能）糞便呼吸作用散失（熱能）分解者利用遺體殘骸攝入用于生長發(fā)育繁殖攝入量=同化量+糞便量同化同化量=呼吸作用散失＋自身生長發(fā)育同化量=呼吸作用散失＋分解者利用歸納：能量流經(jīng)最高營養(yǎng)級（鷹）的示意圖二、能量流動的過程4、構(gòu)建能量流動模型生產(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）呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用分解者呼吸作用生產(chǎn)者固定的太陽能總量為流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量輸入傳遞以有機物的形式沿食物鏈向下一營養(yǎng)級傳遞熱能散失轉(zhuǎn)化

太陽能

有機物中化學(xué)能

熱能通過各營養(yǎng)級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：有機物中化學(xué)能途徑：食物鏈和食物網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)中能量的

、

、

和

的過程。輸入傳遞轉(zhuǎn)化散失概念散失4、構(gòu)建能量流動模型生產(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）呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用分解者呼吸作用思考：1、人工魚塘需要投喂飼料，此時流入魚塘生態(tài)系統(tǒng)的總能量如何表示？2、各營養(yǎng)級的能量都會按照圖示途徑全部利用嗎？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)級未被利用的能量(短時間內(nèi)，定時)一定時間內(nèi)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。課堂練習(xí)如圖表示能量流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)某一營養(yǎng)級的變化示意圖，其中a～g表示能量值。若圖中A表示某食物網(wǎng)中第二營養(yǎng)級所攝入的全部能量。下列說法不正確的是A.圖中B表示同化的能量B.圖中C表示流入下一營養(yǎng)級的能量C.圖中D表示通過呼吸作用散失的能量D.圖中a值與c＋d＋e的值相同√C:用于自身生長、發(fā)育繁殖呼吸作用同化量分解者攝入量=同化量+糞便量

a=c+b,b=d+e三、能量流動的特點RaymondLindeman林德曼對賽達(dá)伯格湖能量流動做了定量分析

優(yōu)點：小、簡單、穩(wěn)定賽達(dá)伯格湖位于美國明尼蘇達(dá)州的賽達(dá)伯格沼澤自然保護區(qū)，是一個高原湖泊，深1米，面積為14480平方米，湖岸線長500米。湖底深度一致、性質(zhì)均一，沒有大的波浪。三、能量流動的特點圖中數(shù)字為能量值，單位是J/（cm2·a）。方框內(nèi)能量值是指該營養(yǎng)級同化固定的能量。箭頭能量值是指流入后一個營養(yǎng)級的能量，即后一個營養(yǎng)級同化固定的能量。賽達(dá)伯格湖的能量流動輸入能量（同化量）流入下一營養(yǎng)級呼吸散失分解者利用未利用能量傳遞效率生產(chǎn)者

植食性動物

肉食性動物

=

++

+

=

++

+

62.8293微量/逐級遞減13.5%20%能量傳遞效率=某一營養(yǎng)級的同化量上一營養(yǎng)級的同化量×100%三、能量流動的特點(1)從方向上看：單向流動在生態(tài)系統(tǒng)中，能量流動只能從高營養(yǎng)級流向低營養(yǎng)級，不可_____，也不能_________；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，因此能量流動無法循環(huán)。逆轉(zhuǎn)循環(huán)流動原因：(2)從數(shù)值上看：逐級遞減原因：流入某一營養(yǎng)級的能量除了流入下一營養(yǎng)級的之外，還有：一部分能量經(jīng)

消耗、被

、未被下一個營養(yǎng)級利用。自身呼吸分解者利用能量傳遞效率為10%-20%思考：為什么？思考：為什么？難點：能量傳遞效率的計算能量傳遞效率=下一營養(yǎng)級同化量上一營養(yǎng)級同化量×100%兩個營養(yǎng)級之間不是兩個體之間1、能量在食物網(wǎng)中傳遞的“最值計算”Ⅱ.獲得能量最少：選最

食物鏈；能量傳遞效率按

計算Ⅰ.獲得能量最多：選最

食物鏈；能量傳遞效率按

計算短長×10%×20%如果草有10000kg，鷹最多增加

kg，最少增加

kg。4001①

已知低營養(yǎng)級同化量，求高營養(yǎng)級同化量草鷹兔蛇青蛙食草昆蟲10%20%難點：能量傳遞效率的計算②

已知高營養(yǎng)級同化量，求低營養(yǎng)級同化量Ⅱ.需最多能量：選最

食物鏈；能量傳遞效率按

計算Ⅰ.需最少能量：選最

食物鏈；能量傳遞效率按

計算若鷹的體重增加1kg，最少需消耗草____kg，最多消耗草_________kg。2510000短長÷10%（X10）÷20%（X5）草鷹兔蛇青蛙食草昆蟲10%20%三、能量流動的特點3.能量傳遞效率的計算選______的食物鏈選______傳遞效率_____選______傳遞效率_____獲得最多獲得最少選______的食物鏈

最短最長20%10%生產(chǎn)者消耗最少消耗最多消費者

最大最?。?）在食物網(wǎng)中能量傳遞效率“最值”計算難點：能量傳遞效率的計算2、能量分配比例已知例：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？消耗A最少，按最高傳遞效率20%計算：沿食物鏈A→B→C逆推：3/4kgX5X5＝75/4kg沿食物鏈A→D→E→F→C逆推：1/4kgX5X5X5X5＝625/4kg75/4kg+625/4kg=175kg問題探討

假設(shè)雞自身重3kg，玉米15kg。按最大傳遞效率20%計算。3×20%+15×20%=3.6kg（15×1/3×20%+3）×20%+15×2/3×20%=2.8kg雞玉米人玉米雞人?策略2：先吃玉米，同時用一部分玉米(假設(shè)1/3)喂雞，最后吃雞。策略1：先吃雞，再吃玉米。四、生態(tài)金字塔除了用圖中數(shù)字表示外，你還能用什么方法表示生態(tài)系統(tǒng)能量流動逐級遞減的特點呢？生產(chǎn)者464.6植食性動物62.8肉食性動物12.6四、生態(tài)金字塔1.能量金字塔(1)概念: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。第一營養(yǎng)級第二營養(yǎng)級第三營養(yǎng)級第四營養(yǎng)級(2)意義:

地反映出生態(tài)系統(tǒng)各營養(yǎng)級間能量的關(guān)系。直觀(3)特點:通常呈

的金字塔。上窄下寬(4)原因:能量在流動中總是

的。逐級遞減思考：所有的生態(tài)系統(tǒng)各營養(yǎng)級能量都是呈金字塔狀嗎？

某些人工生態(tài)系統(tǒng)（如人工魚塘、一定時間內(nèi)海洋）可呈現(xiàn)倒置情況。四、生態(tài)金字塔2.生態(tài)學(xué)家調(diào)查了不同生態(tài)系統(tǒng)中的生物個體數(shù)量和生物量(調(diào)查數(shù)據(jù)中排除了微生物和土壤動物)，所得數(shù)據(jù)如表格所示。P代表生產(chǎn)者，C1、C2、C3依次代表初級、次級和三級消費者。資料1夏季某草地生態(tài)系統(tǒng)的生物個體數(shù)量統(tǒng)計表，單位為個·hm－2。名稱某草地P15000000C12000000C2900000C310(1)請根據(jù)資料1，建構(gòu)此生態(tài)系統(tǒng)的數(shù)量金字塔。某草地四、生態(tài)金字塔2.數(shù)量金字塔(1)概念: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。(2)特點:一般呈

的金字塔；上窄下寬思考：所有的生態(tài)系統(tǒng)各營養(yǎng)級數(shù)量都是呈金字塔狀嗎？營養(yǎng)級第二營養(yǎng)級第一營養(yǎng)級個體數(shù)量昆蟲樹倒置昆蟲和樹也可呈上寬下窄

的金字塔形，如

。四、生態(tài)金字塔資料2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－(2)根據(jù)資料2，分別建構(gòu)兩個生態(tài)系統(tǒng)的生物量金字塔。某湖泊某海域第一營養(yǎng)級第二營養(yǎng)級第三營養(yǎng)級營養(yǎng)級生物量（g?m-2）41196生物量（g?m-2）—214思考:生物量金字塔出現(xiàn)上寬下窄倒置的金字塔形的原因。海洋生態(tài)系統(tǒng)中，浮游植物個體小，世代周期短，又不斷被捕食，因而某一時間調(diào)查到的生物量可能低于浮游動物的生物量。當(dāng)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多。四、生態(tài)金字塔3.生物量金字塔(1)概念:(2)特點: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。大多呈

的金字塔。上窄下寬第一營養(yǎng)級第二營養(yǎng)級第三營養(yǎng)級第四營養(yǎng)級營養(yǎng)級80937111.5干重g/m2某海域生物量（g?m-2）—214思考：所有的生態(tài)系統(tǒng)各營養(yǎng)級生物都是呈金字塔狀嗎？四、生態(tài)金字塔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)，每營養(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)，每營養(yǎng)級所容納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隨食物鏈中營養(yǎng)級的升高而減少單位時間內(nèi)，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)倒金字塔形列表比較三種生物金字塔課堂練習(xí)1.如圖為某一生態(tài)系統(tǒng)的能量金字塔，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分別代表不同的營養(yǎng)級，E1、E2代表能量的形式。下列敘述正確的是A.Ⅰ是消費者B.Ⅳ為分解者1為太陽能，E2為熱能D.能量可在食物鏈中循環(huán)利用√課堂練習(xí)2.甲、乙、丙、丁是某同學(xué)繪制的生態(tài)金字塔。下列與之相關(guān)的說法，錯誤的是A.生態(tài)金字塔包括能量金字塔、生物量金字

塔和數(shù)量金字塔，基本呈現(xiàn)圖丙所示形態(tài)B.由于能量流動具有逐級遞減的特征，能量

金字塔通常呈現(xiàn)圖丙所示形態(tài)C.不能用圖甲表示生物數(shù)量金字塔D.生態(tài)金字塔中每一層代表一個營養(yǎng)級，分解者不包含在其中√五、研究能量流動的實踐意義五、研究能量流動的實踐意義1.增大流入生態(tài)系統(tǒng)的總能量研究生態(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(jìn)行合理配置，增大流入某個生態(tài)系統(tǒng)的總能量。1.為什么可以增加流入生態(tài)系統(tǒng)的總能量？（2）不同層次的作物利用不同強度的太陽能；（3）適當(dāng)提高了種植密度，能利用更多的太

陽能（1）充分利用了空間；甘蔗和大豆間種冬小麥夏玉米套作蔬菜大棚中的多層育苗稻-萍-蛙立體農(nóng)業(yè)生產(chǎn)五、研究能量流動的實踐意義2.提高能量利用率研究生態(tài)系統(tǒng)的能量流動，可以幫助人們科學(xué)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。秸稈蘑菇基質(zhì)秸稈飼料玉米籽粒秸稈人還田玉米籽粒秸稈人飼料基質(zhì)牛、羊蘑菇2.從能量利用的角度分析，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)相較于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)有什么優(yōu)勢？實現(xiàn)了能量的多級利用，從而大大提高能量的利用率。五、研究能量流動的實踐意義能量傳遞效率：能量在相鄰兩個營養(yǎng)級之間傳遞，傳遞效率為10%~20%。能量傳遞效率=能量利用率？一般來說，食物鏈越短，能量利用率越高。能量利用率

=生產(chǎn)者固定總能量流入最高營養(yǎng)級的能量×100%能量利用率：流入最高營養(yǎng)級的能量占生產(chǎn)者能量的比值，或考慮分解者的參與，以實現(xiàn)能量的多級利用。=

某一營養(yǎng)級同化量上一營養(yǎng)級同化量能量傳遞效率×100%五、研究能量流動的實踐意義3.調(diào)整能量流動關(guān)系可以幫助人們合理地調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動關(guān)系，使能量持續(xù)高效地流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠?。草場載畜量過少不能充分利用牧草所能提供的能量過多造成草場退化，使畜產(chǎn)品的產(chǎn)量下降合理確定載畜量，才能保持畜產(chǎn)品的持續(xù)高產(chǎn)。稻田除草、除蟲使稻田高產(chǎn)

根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動規(guī)律，在實際生產(chǎn)生活中借鑒以下措施：(1)盡量縮短食物鏈。(2)充分利用生產(chǎn)者。(3)充分利用分解者，如利用秸稈培育食用菌、利用植物殘體生產(chǎn)沼氣等。課堂練習(xí)3.下列關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)能量流動的原理在實踐中的應(yīng)用的敘述，錯誤的是A.除蟲、除草可以讓農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中的能量更多地流向?qū)θ祟惛幸娴牟糠諦.多途徑利用農(nóng)作物可以實現(xiàn)對生態(tài)系統(tǒng)中能量的多級利用C.根據(jù)草場能量流動的特點，可以合理確定草場的載畜量，從而保持畜產(chǎn)品的持續(xù)高產(chǎn)D.“?；~塘”的生產(chǎn)方式，在桑、蠶、魚之間形成良性循環(huán)，將提高能量傳遞效率√4.茶樹菇味道鮮美，常生長在油茶樹枯朽的樹樁上。某林場嘗試在樹下套種茶樹菇，并用桐樹、柳樹、楊樹脫落的枝葉制作培養(yǎng)基。下列相關(guān)敘述正確的是A.油茶樹枯朽樹樁中的能量不屬于油茶樹的同化量B.生長在油茶樹樹樁上的茶樹菇屬于生態(tài)系統(tǒng)中的分解者C.套種措施可以提高樹木和茶樹菇對陽光等資源的利用率D.該林場提高了能量的傳遞效率，實現(xiàn)了能量的多級利用√課堂總結(jié)課堂練習(xí)-練習(xí)與應(yīng)用-概念檢測1.生態(tài)系統(tǒng)中所有生物的生命活動都需要能量，而不同營養(yǎng)級的生物獲取能量的途徑是有差別的。據(jù)此判斷下列表述是否正確。(1)太陽能只有通過生產(chǎn)者才能輸入到生態(tài)系統(tǒng)中。(

)(2)生態(tài)系統(tǒng)中初級消費者越多，次級消費者獲得的能量越少。（

）(3)能量沿食物鏈流動是單向的。(

)2.