高中生物必修三---生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)課件

1、第 5 章 生態(tài)系統(tǒng)及其穩(wěn)定性上圖是有“超級(jí)丹”之稱的羽毛球運(yùn)動(dòng)員林丹，他在比賽前要攝入大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，有能量的輸入；在比賽過(guò)程中，有能量的轉(zhuǎn)化和散失。一切生命活動(dòng)都伴隨著能量的變化，沒有能量的輸入，也就沒有生命和生命系統(tǒng)。生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失過(guò)程如何呢？課堂導(dǎo)入本節(jié)目錄生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)學(xué)習(xí)導(dǎo)航自我檢測(cè)學(xué)習(xí)探究知識(shí)儲(chǔ)備第18課時(shí) 生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)探究點(diǎn)一能量流動(dòng)的過(guò)程探究點(diǎn)二能量流動(dòng)的特點(diǎn)及相關(guān)計(jì)算探究點(diǎn)三研究能量流動(dòng)的實(shí)踐意義學(xué)習(xí)導(dǎo)航1.結(jié)合教材P93能量流動(dòng)的分析，能夠說(shuō)出能量流動(dòng)的概念。2.結(jié)合教材P94圖56、圖57，理解能量在生態(tài)系統(tǒng)中的流動(dòng)過(guò)程。3.結(jié)合教材P9

2、5圖58，分析總結(jié)能量流動(dòng)的特點(diǎn)。4.通過(guò)教材P96生態(tài)農(nóng)業(yè)，概述研究能量流動(dòng)的意義。能量流動(dòng)的過(guò)程和特點(diǎn)。知識(shí)儲(chǔ)備1生態(tài)系統(tǒng)的組成成分包括 、 、 、_ ，各組成成分間相互作用形成一個(gè)統(tǒng)一的整體。2生態(tài)系統(tǒng)的營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)是 。生態(tài)系統(tǒng)的主要功能是 和 ，就是沿著此渠道進(jìn)行的。3綠色植物通過(guò)光合作用把 能轉(zhuǎn)化為_ 能，化能自養(yǎng)生物則通過(guò)化能合成作用把_ _ 能轉(zhuǎn)化為 能。4生物通過(guò)呼吸作用把有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能釋放出來(lái)，大部分以 形式散失，少部分儲(chǔ)存在 中。5在“草兔狼”這條食物鏈中，草通過(guò)光合作用固定了太陽(yáng)能，屬于第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)。兔生命活動(dòng)需要的能量來(lái)自于 ，屬于第 營(yíng)養(yǎng)級(jí)， 消費(fèi)者。狼生命活動(dòng)需要

3、的能量來(lái)自于 ，屬于第 營(yíng)養(yǎng)級(jí)， 消費(fèi)者。生產(chǎn)者消費(fèi)者分解者非生物的物質(zhì)和能量食物鏈和食物網(wǎng)能量流動(dòng)物質(zhì)循環(huán)太陽(yáng)有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)氧化無(wú)機(jī)物時(shí)釋放的化學(xué)有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)熱能ATP草二初級(jí)兔三次級(jí)探究點(diǎn)一能量流動(dòng)的過(guò)程學(xué)習(xí)探究黑麥草是一年生或多年生草本植物，是重要的栽培牧草和綠肥作物。下圖是山羊吃黑麥草的圖片，請(qǐng)分析山羊和黑麥草的能量流動(dòng)過(guò)程。探究點(diǎn)一1觀察黑麥草的能量去向，分析：(1)A是通過(guò) 作用完成的，該過(guò)程使 能轉(zhuǎn)化成 能，以 的形式儲(chǔ)存在黑麥草體內(nèi)。(2)B是通過(guò) 作用為生長(zhǎng)發(fā)育提供能量，這個(gè)過(guò)程產(chǎn)生的能量大部分以 能的形式散失掉了。(3)C過(guò)程中，枯枝落葉中的有機(jī)物被 分解為無(wú)機(jī)物

4、，能量被釋放。(4)D是指部分能量被山羊通過(guò)_攝入體內(nèi)，最終同化為自身的能量。光合光化學(xué)有機(jī)物呼吸分解者捕食熱(5)能量流動(dòng)過(guò)程中，我們經(jīng)常以種群作為整體研究對(duì)象，請(qǐng)完成下圖并歸納能量流動(dòng)的概念。生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)是指生態(tài)系統(tǒng)中能量的 、 、 和 的過(guò)程。輸入儲(chǔ)存散失輸入傳遞轉(zhuǎn)化散失探究點(diǎn)一2結(jié)合上述內(nèi)容完成能量流經(jīng)第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)的示意圖散失次級(jí)生長(zhǎng)發(fā)育分解者呼吸作用探究點(diǎn)一3結(jié)合1、2，概括生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)示意圖，請(qǐng)據(jù)圖分析：生產(chǎn)者呼吸初級(jí)消費(fèi)者次級(jí)消費(fèi)者分 解 者呼吸三級(jí)消費(fèi)者呼吸呼吸呼吸(1)能量的輸入源頭： 能或氧化無(wú)機(jī)物產(chǎn)生的 能。相關(guān)生理過(guò)程： 作用或 作用。能量轉(zhuǎn)換形式： 能或氧化無(wú)

5、機(jī)物產(chǎn)生的 能有機(jī)物中的 能。輸入總量： 。太陽(yáng)化學(xué)光合化能合成光化學(xué)生產(chǎn)者固定的全部能量化學(xué)能量探究點(diǎn)一3結(jié)合1、2，概括生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)示意圖，請(qǐng)據(jù)圖分析：生產(chǎn)者呼吸初級(jí)消費(fèi)者呼吸次級(jí)消費(fèi)者分 解 者呼吸三級(jí)消費(fèi)者呼吸呼吸能量(2)能量的傳遞傳遞途徑： 。傳遞形式： 。食物鏈和食物網(wǎng)有機(jī)物中的化學(xué)能探究點(diǎn)一3結(jié)合1、2，概括生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)示意圖，請(qǐng)據(jù)圖分析：生產(chǎn)者呼吸初級(jí)消費(fèi)者呼吸次級(jí)消費(fèi)者分 解 者呼吸三級(jí)消費(fèi)者呼吸呼吸能量(3)能量的散失形式： 能。一般途徑： 作用，包括各個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí) 的呼吸消耗以及 的呼吸作用。特殊途徑：動(dòng)植物遺體形成煤炭、石油等，經(jīng)過(guò) 放出熱能。熱呼吸自身分解者燃燒

6、探究點(diǎn)一 （1）同化量和攝入量的比較同化量為每一營(yíng)養(yǎng)級(jí)通過(guò)攝食并轉(zhuǎn)化成自身有機(jī)物的能量，攝入量是消費(fèi)者攝入的能量： 同化量攝入量糞便量 （2）消費(fèi)者產(chǎn)生的糞便中的能量屬于上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)。探究點(diǎn)一探究點(diǎn)一攝入量糞便量同化量呼吸消耗量流入下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)流入分解者未被利用的某營(yíng)養(yǎng)級(jí)(消費(fèi)者)的能量流動(dòng)簡(jiǎn)圖探究點(diǎn)一1結(jié)合探究點(diǎn)一中的生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)示意圖判斷：(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 ()(1)狼排出糞便中的能量屬于兔子，未被狼獲得。(2) 初級(jí)消費(fèi)者的糞便量屬于第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量。(3)同化量中的

7、一部分用于生長(zhǎng)發(fā)育和繁殖。探究點(diǎn)一1結(jié)合探究點(diǎn)一中的生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)示意圖判斷：(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(guò)呼吸作用完成的 ()(6)能量aebi ()(4)呼吸作用所產(chǎn)生的能量一部分儲(chǔ)存在ATP中，其余以熱能的形式散失。(6)穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)里，每一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量一般輸入等于輸出。探究點(diǎn)一1結(jié)合探究點(diǎn)一中的生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)示意圖判斷：(7)箭頭a代表生產(chǎn)者的同化量，方框代表初級(jí)消費(fèi)者的攝入量 ()(8)生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)和轉(zhuǎn)化不遵循能量守恒定律，總量越來(lái)越少()(9)流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的能量能夠重新再回到這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)，被重復(fù)利用()(7)方框代

8、表初級(jí)消費(fèi)者的同化量。(8)生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)和轉(zhuǎn)化遵循能量守恒定律。(9)能量 不能重復(fù)利用。探究點(diǎn)二能量流動(dòng)的特點(diǎn)及相關(guān)計(jì)算 美國(guó)生態(tài)學(xué)家林德曼對(duì)一個(gè)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單的天然湖泊賽達(dá)伯格湖的能量流動(dòng)進(jìn)行了定量分析，得出了如圖所示的數(shù)據(jù)單位：J/(cm2a)，請(qǐng)完成以下分析：學(xué)習(xí)探究1由圖得知(1)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的自然選擇，食物鏈中 是不可逆轉(zhuǎn)的。(2)各營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量總是趨向于以 而散失掉，無(wú)法再利用。因此，能量流動(dòng)的方向是 ，只能從 一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)流向_一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)，不可 ，也不能 。各營(yíng)養(yǎng)級(jí)的順序呼吸作用產(chǎn)生熱能單向的上下逆轉(zhuǎn)循環(huán)流動(dòng)探究點(diǎn)二2.能量傳遞效率計(jì)算公式為：相鄰兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的傳遞效率（下一個(gè)營(yíng)

9、養(yǎng)級(jí)同化量/上一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化量）100%，請(qǐng)將圖中各營(yíng)養(yǎng)級(jí)的“輸入”能量和“輸出”到下一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量整理出來(lái)填在表格中，并計(jì)算相鄰營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間的傳遞效率。J/(cm2a)輸入輸出到下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)傳遞效率第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)(生產(chǎn)者)第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)(植食性動(dòng)物)第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)(肉食性動(dòng)物)464.662.813.5%62.812.620.1%12.6探究點(diǎn)二3.由2中數(shù)據(jù)分析其原因可能有：(1)各營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物都會(huì)因 而消耗掉相當(dāng)大一部分能量。(2)各營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物中總有一部分能量未被 所利用。(3)還有少部分能量隨著 等直接傳遞給了 。因此，輸入各營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量不可能百分之百地流入下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)，能量在沿 流動(dòng)過(guò)程中是 的。

10、輸入輸出到下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)傳遞效率第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)(生產(chǎn)者)464.662.813.5%第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)(植食性動(dòng)物)62.812.620.1%第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)(肉食性動(dòng)物)12.6呼吸作用下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物殘枝敗葉或遺體食物鏈逐級(jí)遞減分解者探究點(diǎn)二4由2中傳遞效率可以看出，能量在相鄰兩營(yíng)養(yǎng)級(jí)間的傳遞效率大約是 。若將單位時(shí)間內(nèi)各營(yíng)養(yǎng)級(jí)所得到的能量、每個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)有機(jī)體的數(shù)量及單位空間內(nèi)各營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物量數(shù)值繪制成金字塔，如下面圖表所示。能量金字塔數(shù)量金字塔生物量金字塔形狀特點(diǎn)呈 金字塔形通常為正金字塔形,有時(shí)會(huì)出現(xiàn) 金字塔形一般呈 金字塔形,有時(shí)會(huì)出現(xiàn) 金字塔形10%20%正倒正倒探究點(diǎn)二【小貼士】1.數(shù)量金字塔的倒置現(xiàn)象

11、例如：一個(gè)松樹上有許多條松毛蟲，多只灰喜鵲。昆蟲鳥樹2.生物量金字塔的倒置現(xiàn)象例如：某一時(shí)間浮游植物的生物量(用質(zhì)量來(lái)表示)可能低于浮游動(dòng)物的生物量。浮游動(dòng)物浮游植物探究點(diǎn)二【思考】一條食物鏈中一般不超過(guò)45個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)，這是為什么？生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)的傳遞效率一般是10%20%，營(yíng)養(yǎng)級(jí)越多，能量的消耗就越多，所剩能量往往不能維持一個(gè)新的營(yíng)養(yǎng)級(jí)。探究點(diǎn)二5.下圖是某一食物網(wǎng)的示意圖：(1)如果 A增重100千克，C最多增重 千克。C最少增重 千克。100千克20%20千克20%4千克4正向求解問(wèn)“最多” ：最短食物鏈，最高傳遞效率探究點(diǎn)二5.下圖是某一食物網(wǎng)的示意圖：(1)如果 A增重100千克，

12、C最多增重 千克。C最少增重 千克。100千克10%10千克10%1千克40.0110%10%0.1千克0.01千克正向求解問(wèn)“最少” ：最長(zhǎng)食物鏈，最低傳遞效率探究點(diǎn)二5.下圖是某一食物網(wǎng)的示意圖：(2)如果C增重1千克，至少需消耗A 千克。最多需消耗A 千克。1千克25逆向求解問(wèn)“最少” ：最短食物鏈，最高傳遞效率20%5千克20%25千克探究點(diǎn)二5.下圖是某一食物網(wǎng)的示意圖：10 000千克10%1000千克 10%100千克10% 10% 10千克1千克逆向求解問(wèn)“最多” ：最長(zhǎng)食物鏈，最低傳遞效率(2)如果C增重1千克，至少需消耗A 千克。最多需消耗A 千克。2510 000探究點(diǎn)二

13、(3)如果C從B、F中獲得的能量比為31，C增重1千克，則最少需要消耗A 千克。5.下圖是某一食物網(wǎng)的示意圖：1千克每條食物鏈都需要考慮時(shí)，分別計(jì)算，然后合并。0.75千克0.25千克20%3.75千克20%18.75千克1.25千克20%6.25千克31.25千克20%20%156.25千克175千克17520%探究點(diǎn)二（1）“未利用” 能量如：多年生植物上一年自身生長(zhǎng)發(fā) 育的凈積累量；未來(lái)得及分解，被埋藏在地下形成的煤炭、 石油等能量。（2）能量傳遞效率是指相鄰兩營(yíng)養(yǎng)級(jí)間，而不是種群，更 不是個(gè)體。（3）一般來(lái)說(shuō)，在以低營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物為主的生態(tài)系統(tǒng)中，傳 遞效率可以低于10%；僅在特殊條件下，

14、某傳遞效率有可能 高于20%，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)將導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)被破壞。（4）能量傳遞效率相關(guān)計(jì)算中，有時(shí)用生物量質(zhì)量等來(lái) 代表生物所含有的能量。探究點(diǎn)二能量流動(dòng)的極值計(jì)算(1)能量在食物鏈中傳遞的計(jì)算在一條食物鏈中若某一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的總能量為n，則最多傳到下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量為0.2n，最少為0.1n。在一條食物鏈中，某一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量為n，需要前一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量至少為n20%5n，最多為n10%10n。探究點(diǎn)二能量流動(dòng)的極值計(jì)算(2)能量在食物網(wǎng)中傳遞的計(jì)算，設(shè)食物鏈ABCDE，分情況討論情景設(shè)置提出的問(wèn)題計(jì)算思路計(jì)算公式E營(yíng)養(yǎng)級(jí)凈增重Y至少需要A營(yíng)養(yǎng)級(jí)多少傳遞效率取20%X(20%)4Y至多需要A營(yíng)養(yǎng)級(jí)多少傳遞效

15、率取10%X(10%)4YA營(yíng)養(yǎng)級(jí)凈增重XE營(yíng)養(yǎng)級(jí)最多增重多少傳遞效率取20%X(20%)4YE營(yíng)養(yǎng)級(jí)至少增重多少傳遞效率取10%X(10%)4Y(3)在已知高營(yíng)養(yǎng)級(jí)求需要低營(yíng)養(yǎng)級(jí)最值時(shí)，若高營(yíng)養(yǎng)級(jí)有多種食物來(lái)源，要注意高營(yíng)養(yǎng)級(jí)食物來(lái)源有沒有具體分配，若有就不能選最短或最長(zhǎng)的食物鏈，而要按分配情況逐一計(jì)算，然后相加。探究點(diǎn)二2如圖為某生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)圖解部分示意圖，各代表一定的能量值，下列各項(xiàng)中正確的是 ()A表示流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部的總能量B一般情況下，次級(jí)消費(fèi)者增加1 kg，生產(chǎn)者至少增加100 kgC生物與生物之間的捕食關(guān)系一般不可逆轉(zhuǎn)，所以能量流動(dòng)具有單向性D從能量關(guān)系看_是流經(jīng)該生態(tài)

16、系統(tǒng)的總能量，所以 (表示、不表示)流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部的總能量。(2)次級(jí)消費(fèi)者增加1 千克，求生產(chǎn)者至少增加多少千克，傳遞效率應(yīng)取 。(3)圖中次級(jí)消費(fèi)者的能量去路還可能有_ ，所以與的大小關(guān)系為 。 生產(chǎn)者固定的太陽(yáng)能的總量不表示20% 通過(guò)次級(jí)消費(fèi)者呼吸作用散失的熱能、未利用能量答案C探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三研究能量流動(dòng)的實(shí)踐意義某市在落實(shí)“禁燒秸稈”工作的過(guò)程中，化“堵”為“疏”，引導(dǎo)農(nóng)民設(shè)計(jì)建立了如下生態(tài)系統(tǒng)模式圖，閱讀教材思考如下問(wèn)題：1相比農(nóng)作物秸稈直接燃燒，上述生態(tài)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了農(nóng)作物中能量的 ，提高了 。這說(shuō)明：研究生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)，可以幫助 、設(shè)計(jì)人工生態(tài)系統(tǒng)，使能量得到最有效的利用

17、。多級(jí)利用能量利用率人們科學(xué)規(guī)劃學(xué)習(xí)探究2有人說(shuō)：“由于上述生態(tài)系統(tǒng)是人工設(shè)計(jì)，所以其中營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間能量的傳遞效率可由人類任意控制?！蹦阏J(rèn)為對(duì)嗎？ 。3在上述生態(tài)系統(tǒng)中，人們?yōu)樘岣咿r(nóng)作物的產(chǎn)量，要經(jīng)常到田間除草、滅蟲、滅鼠。這樣做的目的是合理調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)中的 關(guān)系，使能量持續(xù)高效地流向 。能量流動(dòng)對(duì)人類最有益的部分探究點(diǎn)三不對(duì)能量傳遞效率與能量利用效率的比較（1）能量傳遞效率:能量傳遞效率下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化量/上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化量100%，能量在相鄰兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間的傳遞效率約為10%20%。（2）能量利用效率：流入最高營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量占生產(chǎn)者能量的比值。在一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中，營(yíng)養(yǎng)級(jí)越多，在能量流動(dòng)過(guò)程中消耗的能

18、量就越多，因此食物鏈越短，能量利用效率越高。探究點(diǎn)三根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)規(guī)律，在實(shí)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?bào)w生產(chǎn)沼氣等。探究點(diǎn)三3在社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)中，四川某地通過(guò)新建沼氣池和植樹造林，構(gòu)建了新型農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)(如圖所示)。請(qǐng)判斷下列說(shuō)法的正誤：(1)該生態(tài)系統(tǒng)中，處于第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物有人和家禽、家畜 ()(2)該生態(tài)系統(tǒng)中，人的作用非常關(guān)鍵，植物是主要成分 ()(3)該生態(tài)系統(tǒng)的建立，提高了各營(yíng)養(yǎng)級(jí)間的能量傳遞效率 ()(4)微生物也能利用農(nóng)作物通過(guò)光合作用儲(chǔ)存的能量 ()探究點(diǎn)三3在社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)中，四川某地通過(guò)新建沼氣池和植樹造林，構(gòu)建了新型農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)(如圖所示)。請(qǐng)判斷下列說(shuō)法的正誤：(5)多途徑利用農(nóng)作物可提高該系統(tǒng)的能量利用率 ()(6)沼渣、沼液作為肥料還田，使能量能夠循環(huán)利用 ()(7)沼氣池中的微生物也是該生態(tài)系統(tǒng)的分解者 ()(8)沼氣可以用來(lái)作燃料或者取暖，是“低碳經(jīng)濟(jì)，低碳生活”很好的體現(xiàn) ()探究點(diǎn)三 生態(tài)農(nóng)業(yè) 能量流動(dòng)生產(chǎn)者固定食物鏈和食物網(wǎng)熱能熱能單向流動(dòng)、逐級(jí)遞減、自我檢測(cè)123請(qǐng)選擇41根據(jù)生態(tài)學(xué)的原理，要使能量流經(jīng)食物鏈的總消耗最少，人們應(yīng)采取哪