【Syx】生態(tài)系統(tǒng)的能量流動課件-2023-2024學(xué)年高二上學(xué)期生物人教版（2019）選擇性必修2

第2節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動

假設(shè)你像小說中的魯濱遜一樣，也流落到一個荒島上，那里除了能飲用的水以外，幾乎無任何食物。你隨身尚存食物只有一只母雞、15Kg玉米。

以下哪種生存策略能讓你維持更長的時間來等待救援：A、先吃雞，再吃玉米

B、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。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。知識點(diǎn)1能量流動的過程能量流動的過程個體1

…儲存在體內(nèi)的能量呼吸作用散失的能量個體2儲存在體內(nèi)的能量呼吸作用散失的能量個體3儲存在體內(nèi)的能量呼吸作用散失的能量能量輸入能量儲存種群能量散失

研究生態(tài)系統(tǒng)中能量流動一般在群體水平上能量輸入研究能量流動的基本思路營養(yǎng)級層次某一營養(yǎng)級能量流動的過程源頭：

流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)總能量：途徑：形式：太陽能

有機(jī)物中的________熱能形式：最終以

形式散失過程：輸入傳遞轉(zhuǎn)化散失概念：生態(tài)系統(tǒng)中能量的

、

、

和

的過程。輸入傳遞轉(zhuǎn)化散失太陽能食物鏈和食物網(wǎng)有機(jī)物中的化學(xué)能生產(chǎn)者固定的太陽能總量化學(xué)能熱能呼吸作用光合作用呼吸作用分解作用呼吸作用以熱能形式散失草→兔→鷹生長、發(fā)育和繁殖儲存起來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能量流動的過程99%散失1%(同化)同化量：指某一營養(yǎng)級從外環(huán)境中得到的全部化學(xué)能（非己→自己）流入下一營養(yǎng)級糞便同化流入呼吸作用分解者攝入生長發(fā)育和繁殖儲存起來同化量=攝入量糞便量－能量流動的過程草→兔→鷹呼吸作用分解者生長、發(fā)育和繁殖儲存起來呼吸作用散失生長發(fā)育繁殖遺體殘骸分解者流入下一營養(yǎng)級兔的

同化量能量流動的過程草→兔→鷹呼吸作用散失生長發(fā)育繁殖遺體殘骸分解者鷹的

同化量呼吸作用分解者生長發(fā)育和繁殖儲存起來能量流動的過程草→兔→鷹同化量=攝入量-糞便量同化量

=呼吸作用散失的能量+用于生長、發(fā)育、繁殖的能量=呼吸作用散失的能量+流向分解者的能量+流向下一營養(yǎng)級的能量①某營養(yǎng)級的能量最終去向（定量不定時）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②某營養(yǎng)級的能量某段時間內(nèi)的能量去向（定量定時）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)級未被利用的能量（活體、石油煤炭）初級消費(fèi)者的攝入量呼吸作用散失生長發(fā)育繁殖遺體殘枝敗葉分解者生產(chǎn)者固定的太陽能屬于上一營養(yǎng)級的同化量次級消費(fèi)者攝入用于生長發(fā)育繁殖初級消費(fèi)者同化初級消費(fèi)者攝入散失呼吸作用遺體殘骸糞便分解者利用散失呼吸作用營養(yǎng)級之間能量流動過程圖解…生產(chǎn)者(綠色植物)呼吸作用初級消費(fèi)者(植食性動物)呼吸作用次級消費(fèi)者(肉食性動物)呼吸作用分解者…呼吸作用三級消費(fèi)者(肉食性動物)呼吸作用注意：(2)箭頭由粗到細(xì)：(1)方框從大到小：隨營養(yǎng)級的升高，儲存在生物體內(nèi)的能量越來越少。表示流入下一營養(yǎng)級的能量逐級遞減。生態(tài)系統(tǒng)的能量流動圖解能量流動的過程思考·討論·生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動2.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？為什么？

遵循能量守恒定律。能量在生態(tài)系統(tǒng)中流動、轉(zhuǎn)化后，一部分在呼吸作用中以熱能的形式散失，另一部分儲存在生態(tài)系統(tǒng)（生物體的有機(jī)物）中，兩者之和與流入生態(tài)系統(tǒng)的能量相等。

不能。能量流動是單向的。1.生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動和轉(zhuǎn)化是否遵循能量守恒定律？為什么？1、如圖為某草原生態(tài)系統(tǒng)流經(jīng)第二營養(yǎng)級的能量示意圖，a～g表示能量值,F表示流向下一營養(yǎng)級的能量。2、如圖為某生態(tài)系統(tǒng)能量流動示意圖

呼吸作用散失的熱能流向分解者的能量未被利用初級消費(fèi)者同化的能量知識點(diǎn)2能量流動的特點(diǎn)

1941年美國耶魯大學(xué)生態(tài)學(xué)家林德曼發(fā)表了《一個老年湖泊內(nèi)的食物鏈動態(tài)》的研究報告。他對50萬平方米的賽達(dá)伯格湖作了野外調(diào)查和研究后用確切的數(shù)據(jù)說明，生物量從綠色植物向食草動物、食肉動物等按食物鏈的順序在不同營養(yǎng)級上轉(zhuǎn)移。能量流動的特點(diǎn)林德曼得到的數(shù)據(jù)如下圖所示。能量流動的特點(diǎn)思考?討論營養(yǎng)級流入能量流出能量（輸入下一營養(yǎng)級）出入比（傳遞效率）生產(chǎn)者植食性動物肉食性動物464.662.813.5%62.812.620.1%12.6能量傳遞效率=下一營養(yǎng)級同化量本營養(yǎng)級同化量×100%能量流動的特點(diǎn)

能量流動的特點(diǎn)及原因(1)單向流動①不逆轉(zhuǎn)：②不循環(huán)：(2)逐級遞減營養(yǎng)級順序不可逆呼吸作用散失的熱能不能被重新利用任何生態(tài)系統(tǒng)都需要不斷得到來自系統(tǒng)外的能量補(bǔ)充，以便維持生態(tài)系統(tǒng)的正常功能。（能量傳遞效率：一般為10%-20%）營養(yǎng)級數(shù)量：一般不超過5個營養(yǎng)級各營養(yǎng)級的能量都有一部分通過呼吸作用散失；

一部分被分解者分解；

一部分未被下一營養(yǎng)級利用（未利用）所以進(jìn)入下一營養(yǎng)級的能量逐級遞減【典例】下圖是某人工魚塘生態(tài)系統(tǒng)能量流動過程中部分環(huán)節(jié)涉及的能量值（單位為103kJ/m2*y）。下列說法錯誤的是()A.圖中A代表的生理過程是呼吸作用B.碳從動物流向分解者的形式為有機(jī)物C.能量從該生態(tài)系統(tǒng)的第二營養(yǎng)級到第三營養(yǎng)級傳遞的效率為15.6%D.該生態(tài)系統(tǒng)中生產(chǎn)者固定的總能量9.6×104kJ/m2yD2.514能量傳遞效率的計(jì)算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(jì)算按“×20%”計(jì)算有最少能量有最多能量選最短食物鏈選最長食物鏈按“÷20%”計(jì)算按“÷10%”計(jì)算①正推型（知低營養(yǎng)級，求高營養(yǎng)級，用乘法）②逆推型（知高營養(yǎng)級，求低營養(yǎng)級，用除法）一、能量的最值計(jì)算下一營養(yǎng)級同化量本營養(yǎng)級同化量×100%能量傳遞效率＝二、不涉及“最多”、“至少”，計(jì)算時，需按具體數(shù)值計(jì)算（×5）（×10）能量傳遞效率的計(jì)算在食物網(wǎng)中，貓頭鷹的食物有2/5來自兔，2/5來自鼠，1/5來自蛇，則貓頭鷹的體重若增加20g，至少需要消耗植物的重量為(

)A．600g

B．900g

C．1600gD．5600gB知識點(diǎn)3生態(tài)金字塔生態(tài)金字塔能量金字塔生物量金字塔數(shù)量金字塔（一）能量金字塔能量金字塔能直觀、準(zhǔn)確地反映出生態(tài)系統(tǒng)各營養(yǎng)級間能量的關(guān)系。上窄下寬的塔型第四營養(yǎng)級第三營養(yǎng)級第二營養(yǎng)級第一營養(yǎng)級（二）生物量金字塔----各個營養(yǎng)級的生物量

（每個營養(yǎng)級所容納的有機(jī)物的總干重）（三）數(shù)量金字塔---各個營養(yǎng)級的生物個體的數(shù)量比值關(guān)系營養(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

一般為正金字塔形狀，有可能倒置一般來說植物的總干重通常大于植食性動物的總干重，而植食性動物的總干重也大于肉食性動物的總干重。營養(yǎng)級第二營養(yǎng)級第一營養(yǎng)級個體數(shù)量鼠草鼬第三營養(yǎng)級營養(yǎng)級第二營養(yǎng)級第一營養(yǎng)級個體數(shù)量昆蟲樹可以是上窄下寬的正金字塔形，也可以是上寬下窄倒置的金字塔形生態(tài)金字塔生態(tài)金字塔能量金字塔生物量金字塔數(shù)量金字塔

請想一想：哪種指標(biāo)構(gòu)建的金字塔能更客觀的表示生態(tài)系統(tǒng)能量傳遞規(guī)律，不出現(xiàn)倒置現(xiàn)象呢？能量金字塔能更客觀、準(zhǔn)確的表示能量在各營養(yǎng)級間的傳遞規(guī)律。知識點(diǎn)4研究能量流動的實(shí)踐意義能量流動的實(shí)踐意義甘蔗和大豆間種冬小麥夏玉米套作①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，增大流入生態(tài)系統(tǒng)的總能量。能量流動的實(shí)踐意義飼料稻谷人類秸桿糞一級利用牛太陽能二級利用焚燒水稻食用菌二級利用菌渣豬、羊三級利用沼氣池糞三級利用②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(jì)人工生態(tài)系統(tǒng)，使能量得到最有效的利用。*能量的利用率≠能量的傳遞效率能量流動的實(shí)踐意義③研究生態(tài)系統(tǒng)的能量流動，還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?。牲畜過少，不能充分利用牧草所提供的能量；牲畜過多，就會造成草場的退化，使畜產(chǎn)品的產(chǎn)量下降。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情況，得到如下數(shù)據(jù)。1.這塊田共收割玉米約10000株，質(zhì)量為6000kg。通過對玉米植株的化學(xué)成分進(jìn)行分析，計(jì)算出其中共含碳2675kg。2.據(jù)他估算，這些玉米在整個生長過程中通過細(xì)胞呼吸消耗的葡萄糖共2045kg。

請根據(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？這些葡萄糖儲存的能量是多少？3.1kg葡萄糖儲存1.6×104kJ能量。4.在整個生長季節(jié)，入射到這塊玉米田的太陽能為8.5×109kJ.=2675×180(C6H12O6)÷72(C6)6687.5kg1.07×108kJ6687.5×1.6×104kJ=這些玉米呼吸作用消耗的能量是多少？2045×1.6×104kJ=3.272×107kJ這些玉米在整個生長季節(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？1.07×108kJ+3.272×107kJ=1.3972×108kJ3.272×107÷1.3972×108×100%=23.4%這塊玉米田的太陽能利用效率是多少？1.3972×108÷8.5×109×100%=1.64%【思維訓(xùn)練】處理數(shù)據(jù)根據(jù)計(jì)算結(jié)果，畫出能量流經(jīng)該玉米種群的圖解，圖解中應(yīng)標(biāo)明各環(huán)節(jié)能量利用和散失的比例習(xí)題鞏固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(fèi)者越多,次級消費(fèi)者獲得的能量越少()(3)能量沿食物鏈流動是單向的()√×√習(xí)題鞏固2.流經(jīng)神農(nóng)架國家級自然保護(hù)區(qū)的總能量是()A.該保護(hù)區(qū)中生產(chǎn)者體內(nèi)的能量B.照射到該保護(hù)區(qū)中的全部太陽能C.該保護(hù)區(qū)中生產(chǎn)者所固定的太陽能D.該保護(hù)區(qū)中所有生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者體內(nèi)的能量C習(xí)題鞏固3.在一定時間內(nèi),某生態(tài)系統(tǒng)中全部生產(chǎn)者固定的能量值為a,全部消費(fèi)者所獲得的能量值為b,全部分解者所獲得的能量值為c,則a、b、c之間的關(guān)系是（）A.a+b=cB.a＞b+cC.a＜b+cD.c=a+bB二、拓展應(yīng)用1.下圖是兩個農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的模式圖。圖a中農(nóng)作物為人類提供的食物、為家禽和家畜提供的飼料,都與圖b相同。(1)分析這兩幅圖,完成這兩個生態(tài)系統(tǒng)的能量流動圖解。農(nóng)作物家禽、家畜人糞肥飼料食物糞肥食物圖a太陽能農(nóng)作物家畜、家禽人圖a能量流動圖解農(nóng)作物家禽、家畜人燃燒沼氣池(含微生物)食用菌糞肥飼料糞肥糞肥菌渣等秸稈沼渣沼液做肥料沼渣圖b太陽能農(nóng)作物家畜、家禽人沼氣池(含微生物)食用菌圖b能量流動圖解Exercisestoconsolidate習(xí)題鞏固(2)哪個生態(tài)系統(tǒng)的能量能夠更多地被人類所利用？為什么？

圖b所示的生態(tài)系統(tǒng)中流向分解者的能量，還有一部分以生活能源或食物中化學(xué)能的形式被人類再度利用，因此，該生態(tài)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了能量多級、充分利用，提高了能量利用率。Exercisestoconsolidate習(xí)題鞏固2.將一塊方糖放入水中，方糖很快溶解，消失得無影無蹤。溶解在

水中的方糖還能再自行變回原來的形狀嗎？為什么？不能，在一個封閉的系統(tǒng)中，物質(zhì)總是由有序朝著無序(熵增)的方向發(fā)展。Exercisestoconsolidate習(xí)題鞏固生活在水中的硅藻，它們能利用溶解在水中的硅化物制造自己絢麗精致的外殼，而通常情況下水體中硅化物的含量極為微少，僅有百萬分之幾。這比方糖溶解后水中的含糖量低得多。硅藻依靠什么力量筑造自己的精美小“屋”呢？硅藻利用獲取的營養(yǎng)通過細(xì)胞呼吸釋放能量，依靠能量完成由無序向有序（熵減）的轉(zhuǎn)化，維持其生命活動。通過以上事例，對能量流動在生態(tài)系統(tǒng)中的作用是否有了進(jìn)一步的認(rèn)識？能量輸入對于生態(tài)系統(tǒng)有序性的維持來說是不可缺少的。THANKYOU!謝謝各位！先吃雞，再吃玉米。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。Ecologicalpyramid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(diǎn)象征意義單位時間內(nèi)，食物鏈中每一營養(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)，每一營養(yǎng)級生物的有機(jī)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(現(xiàn)存生物有機(jī)物的總干重)隨食物鏈中營養(yǎng)級的升高而減少每一營養(yǎng)級生物個體的數(shù)目一般為正金字塔,有時會出現(xiàn)倒金字塔形一般生物個體數(shù)目在食物鏈中隨營養(yǎng)級升高而減少Classsummary課堂總結(jié)能量流動概念：生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失的過程過程能量的源頭：流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量：生產(chǎn)者固定的太陽能總量途徑：食物鏈和食物網(wǎng)特點(diǎn)單向流動：逐級遞減：沿食物鏈方向由低營養(yǎng)級流向下一營養(yǎng)級能量沿食物鏈流動過程中逐級遞減；傳遞效率10%~20%。研究意義：調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動關(guān)系，使能量持續(xù)高效的流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠痔柲?.能量流動是生態(tài)系統(tǒng)三大基本功能之一。生態(tài)系統(tǒng)中，能量沿食物鏈流動時，每個營養(yǎng)級都有能量輸入、轉(zhuǎn)化、傳遞和散失。2.生態(tài)系統(tǒng)中，能量沿食物鏈單向流動并逐級遞減。3.生命是開放的系統(tǒng)，時刻進(jìn)行著物質(zhì)和能量的輸入和輸出，以維持生態(tài)系統(tǒng)的正常功能。4.建立模型與定量分析是生態(tài)系統(tǒng)研究的常用方法。1.完成以下填空：(1)補(bǔ)充圖中標(biāo)號代表的內(nèi)容甲：_________；乙：_____________；丙：_____________；?。篲_________；戊：____________。生產(chǎn)者初級消費(fèi)者次級消費(fèi)者呼吸作用分解者(2)生態(tài)系統(tǒng)所需能量的最終來源是________。(3)能量輸入生物群落的途徑主要是_______________________。太陽能生產(chǎn)者的光合作用2.某同學(xué)繪制了下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+D2)B.B2表示初級消費(fèi)者用于生長、發(fā)育、繁殖的能量C.流入初級消費(fèi)者的能量為(A2+B2+C2)D.W1=D1+D2A3.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，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B（2020·浙江高考真題）