3.2 生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)課件-高二上學(xué)期生物人教版（2019）選擇性必修2

第3章第2節(jié)

生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)

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(jí)遞減，最后人獲得的能量較少。2024/12/19

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。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。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(shí)間來等待救援？1.先吃雞，再吃玉米。閱讀課本P54-56頁，完成以下問題：1.什么是能量流動(dòng)？2.幾乎所有生態(tài)系統(tǒng)所需要的能量來自于？有多少輸入了第一營養(yǎng)級(jí)？3.輸入第一營養(yǎng)級(jí)的能量分為哪兩部分？構(gòu)成植物體有機(jī)物的能量又分為哪幾部分？4.能量流動(dòng)有什么特點(diǎn)？5.相鄰營養(yǎng)級(jí)間能量傳遞效率是？6.為什么生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)不超過5個(gè)營養(yǎng)級(jí)？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(dòng)。思考：能量輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失的過程如何？“輸入”—綠色植物通過光合作用固定太陽能是能量輸入主要途徑“傳遞”—能量沿食物鏈和食物網(wǎng)的營養(yǎng)級(jí)逐級(jí)傳遞“散失”—通過呼吸作用以熱能形式散失“轉(zhuǎn)化”—太陽能

有機(jī)物中的化學(xué)能

熱能光合作用呼吸作用若為人工生態(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）科學(xué)方法：研究能量流動(dòng)的基本思路能量流經(jīng)一個(gè)種群的情況，如果以個(gè)體為研究，圖示如下：能量輸入個(gè)體1個(gè)體2個(gè)體3……儲(chǔ)存在體內(nèi)的能量呼吸作用散失的能量儲(chǔ)存在體內(nèi)的能量呼吸作用散失的能量儲(chǔ)存在體內(nèi)的能量呼吸作用散失的能量以個(gè)體為研究對(duì)象，有很大的局限性和偶然性，如果個(gè)體死亡，數(shù)據(jù)可能不準(zhǔn)確；不同個(gè)體間差異過大。如果以種群為研究對(duì)象，則可以概括成下圖形式：種群能量儲(chǔ)存能量散失能量輸入能量流動(dòng)的渠道為食物鏈，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。將某營養(yǎng)級(jí)看做一個(gè)整體，可以更精確測(cè)量每個(gè)營養(yǎng)級(jí)的輸入輸出。某一個(gè)營養(yǎng)級(jí)能量儲(chǔ)存能量散失能量輸入科學(xué)方法：研究能量流動(dòng)的基本思路1.生態(tài)系統(tǒng)能量最初的主要來源？如何輸入生態(tài)系統(tǒng)？太陽能1×1019KJ大約只有1%的光被吸收2.照射到地面上的太陽能都被生產(chǎn)者吸收了嗎？3.輸入一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的總能量是：生產(chǎn)者光合作用固定的總能量生產(chǎn)者輸入第一營養(yǎng)級(jí)的能量有哪些去路？如何傳遞到第二營養(yǎng)級(jí)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(jí)消費(fèi)者（植食性動(dòng)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)育和繁殖第一營養(yǎng)級(jí)的能量去路:生產(chǎn)者固定的太陽能(同化量)=呼吸作用散失+用于自身生長發(fā)育和繁殖=流入分解者+流入初級(jí)消費(fèi)者（+未利用）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初級(jí)消費(fèi)者(攝入)初級(jí)消費(fèi)者(同化)分解者利用糞便次級(jí)消費(fèi)者(攝入)…第二營養(yǎng)級(jí)的能量分析:攝入量

=同化量+糞便量輸入該營養(yǎng)級(jí)的總能量？初級(jí)消費(fèi)者同化量上一個(gè)營養(yǎng)級(jí)同化的能量糞便中的能量是誰的能量？初級(jí)消費(fèi)者同化量去路有哪些？呼吸作用+用于生長發(fā)育和繁殖的能量=流向分解者+流向下一營養(yǎng)級(jí)（+未利用）注意：最高營養(yǎng)級(jí)沒有流入下一營養(yǎng)級(jí)的能量去向）

1._______________表示流入各營養(yǎng)級(jí)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=FK1.如圖為草原生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)圖解模型（G、H、I屬于D、E、F）：練一練2.如圖為生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)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(jí)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練一練遵循能量守恒定律。能量在生態(tài)系統(tǒng)中流動(dòng)、轉(zhuǎn)化后，一部分儲(chǔ)存在生態(tài)系統(tǒng)生物體的有機(jī)物中，另一部分在呼吸作用中以熱能的形式散失，兩者之和與流入生態(tài)系統(tǒng)的能量相等。討論1：生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)和轉(zhuǎn)化是否遵循能量守恒定律？為什么？討論2：流經(jīng)某生態(tài)系統(tǒng)的能量能否再回到這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中來？為什么？不能，能量流動(dòng)是單向的。

由于每一營養(yǎng)級(jí)和分解者都需要呼吸作用以熱能的形式散失掉一部分能量，營養(yǎng)級(jí)越高，散失的能量越多。思考：討論生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)RaymondLindeman林德曼（1915-1942）賽達(dá)伯格湖

1941年美國耶魯大學(xué)生態(tài)學(xué)家林德曼對(duì)50萬平方米的天然湖泊---賽達(dá)伯格湖的能量流動(dòng)進(jìn)行了定量分析。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(gè)營養(yǎng)級(jí)和分解者利用的能量。為研究方便起見，將肉食性動(dòng)物作為一個(gè)整體看待。思考：討論分析賽達(dá)伯格湖的能量流動(dòng)流入呼吸作用分解者利用未利用流出生產(chǎn)者植食性動(dòng)物肉食性動(dòng)物464.696.312.529362.862.818.82.129.312.612.67.5微量5.0能量流動(dòng)過程中逐級(jí)遞減討論1：用表格的形式，將圖中的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理。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(dòng)物肉食性動(dòng)物464.696.312.529362.862.818.82.129.312.612.67.5微量5.020.06%13.52%一、二營養(yǎng)級(jí)間的能量傳遞效率=第二營養(yǎng)級(jí)同化量第一營養(yǎng)級(jí)同化量×100%注意：能量在相鄰兩個(gè)營養(yǎng)級(jí)間的傳遞效率為

。10%～20%討論2.計(jì)算“流出”該營養(yǎng)級(jí)能量占“流入”該營養(yǎng)級(jí)能量的百分比。討論3.流入某一營養(yǎng)級(jí)的能量為什么不會(huì)百分之百地流到下一個(gè)營養(yǎng)級(jí)？

流入某一營養(yǎng)級(jí)的能量主要有以下去向：①一部分通過該營養(yǎng)級(jí)的呼吸作用散失了；②一部分以排出物、遺體或殘枝敗葉的形式被分解者利用；③還有一部分未能進(jìn)入（未被捕食）下一營養(yǎng)級(jí)；其他的才是流入下一營養(yǎng)級(jí)的能量。所以，流入某一營養(yǎng)級(jí)的能量不可能百分之百地流到下一營養(yǎng)級(jí)。討論4.通過以上分析，你能總結(jié)出能量流動(dòng)有什么規(guī)律？生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)是單向的；能量在流動(dòng)過程中逐級(jí)遞減。1.能量流動(dòng)的特點(diǎn)及原因（1）生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)是單向的生態(tài)系統(tǒng)中，能量流動(dòng)只能沿著食物鏈從低營養(yǎng)級(jí)流向高營養(yǎng)級(jí)；

生物之間的捕食關(guān)系不可逆轉(zhuǎn)，能量不能循環(huán)流動(dòng)，

（2）能量在流動(dòng)過程中逐級(jí)遞減①各營養(yǎng)級(jí)的生物都會(huì)因呼吸作用消耗掉相當(dāng)大的一部分能量，并以熱能的形式散失，無法再利用;②各營養(yǎng)級(jí)的生物中總有一部分能量未被利用部分;③少部分能量隨著殘枝敗葉或遺體等流向分解者。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。

能量金字塔生物量金字塔數(shù)量金字塔形狀

象征意義特點(diǎn)能量沿食物鏈流動(dòng)過程中逐級(jí)遞減一般為正金字塔形一般情況下,生物個(gè)體數(shù)量在

食物鏈中隨營養(yǎng)級(jí)升高而減少大多是正金字塔形特殊形狀一般生物量在食物鏈

隨營養(yǎng)級(jí)升高而減少一般為正金字塔浮游植物個(gè)體小,壽命

短,又會(huì)不斷被捕食,

生物量可能低于浮游

動(dòng)物。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時(shí)間、空間上進(jìn)行合理配置，增大流入某個(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)間作套種多層育苗稻—萍—蛙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；

例如，秸稈喂牲畜；糞便制作沼氣；沼渣田肥用秸稈作飼料糞便制作沼氣*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祟愖钣幸娴牟糠帧?/p>

例如，合理確定草場(chǎng)載畜量，麥田除草、除蟲

1926年，美國一位生態(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10000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)生長過程中，通過細(xì)胞呼吸消耗的葡萄糖共2045kg。3.1kg葡萄糖儲(chǔ)存1.6×104

kJ能量。4.在整個(gè)生長季節(jié)，入射到這塊玉米田的太陽能總量為8.5×109kJ。請(qǐng)根據(jù)以上數(shù)據(jù)計(jì)算：①這些玉米的含碳量折算合成葡萄糖是多少？這些葡萄糖儲(chǔ)存的能量是多少？儲(chǔ)存的能量為：6687.5×1.6×104=1.07×108KJ葡萄糖為：（12+18）/12×2675=6687.5kg思維訓(xùn)練

分析和處理數(shù)據(jù)②這些玉米呼吸作用消耗的能量是多少？這些玉米呼吸作用消耗的能量：2045×1.6×104KJ=3.272×107KJ③這些玉米在整個(gè)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？呼吸消耗能量占固定太陽能的比例為：3.272×107/1.3972×108=23.4％④這塊玉米田的太陽能利用效率是多少？利用效率=1.3972×108/8.5×109=1.64%玉米太陽能（1.64%）散失呼吸作用消耗（23.4%）用于生長、發(fā)育和繁殖的能量（76.6%）這些玉米固定的太陽能總量=呼吸消耗的+用于生長發(fā)育繁殖的能量（儲(chǔ)存的能量）思維訓(xùn)練

分析和處理數(shù)據(jù)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)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特點(diǎn)單向流動(dòng)：逐級(jí)遞減：沿食物鏈方向由低營養(yǎng)級(jí)流向下一營養(yǎng)級(jí)生態(tài)金字塔：能量沿食物鏈流動(dòng)過程中逐級(jí)遞減；傳遞效率10%~20%。研究意義1.增大流入生態(tài)系統(tǒng)的總能量；2.實(shí)現(xiàn)對(duì)能量的多級(jí)利用，提高能量的利用率；3.調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)關(guān)系，使能量持續(xù)高效的流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠?。輸入生態(tài)系統(tǒng)的總能量：生產(chǎn)者固定的太陽能能量傳遞的形式與途徑：能量轉(zhuǎn)化過程：呼吸作用以熱能形式散失有機(jī)物中的化學(xué)能；食物鏈和食物網(wǎng)能量散失的途徑和形式：太陽能有機(jī)物中化學(xué)能熱能能量金字塔；生物量金字塔；數(shù)量金字塔課堂小結(jié)題型1蛇牧草鼠貓頭鷹①如果牧草固定了1000焦耳的能量,則貓頭鷹最少能獲得______焦耳能量.②若貓頭鷹要獲得1千焦能量,則至少消耗掉牧草所固定的______千焦能量。140251000最少消耗(獲得最多)選最短的食物鏈選最大的傳遞效率20%最大消耗(獲得最少)選最長的食物鏈選最小的傳遞效率10%能量流動(dòng)的有關(guān)計(jì)算最多能獲得______焦耳能量.最多消耗牧草固定的______千焦能量.如圖食物網(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？能量流動(dòng)的有關(guān)計(jì)算題型2求至少消耗植物的量，按最高傳遞效率20%算:2/5來自兔：2/5÷20%÷20%×20g=200g2/5來自鼠：2/5÷20%÷20%×20g=200g1/5來自蛇：1/5÷20%÷20%÷20%×20g=500g