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

第2節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)人教2019版高中生物學(xué)《選擇性必修2生物與環(huán)境》

第3章

生態(tài)系統(tǒng)及其穩(wěn)定性問題探討：

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1只母雞、15kg玉米。

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)間等待救援?先吃雞，再吃玉米。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。先后方案1方案2一部分一部分一、生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)的概念指生態(tài)系統(tǒng)中能量的

過程。輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失能量輸入個(gè)體1呼吸作用散失的能量?jī)?chǔ)存在體內(nèi)的能量個(gè)體2個(gè)體3呼吸作用散失的能量?jī)?chǔ)存在體內(nèi)的能量呼吸作用散失的能量?jī)?chǔ)存在體內(nèi)的能量…能量流動(dòng)的分析能量輸入種群能量?jī)?chǔ)存能量散失研究生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)一般在

水平上。種群二、生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)的過程二、生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)的過程1構(gòu)建第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)能量流動(dòng)模型初級(jí)消費(fèi)者攝入殘枝敗葉呼吸作用分解者利用散失生產(chǎn)者固定太陽能用于生長(zhǎng)發(fā)育和繁殖

太陽能散失呼吸作用光合作用二、生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)的過程2構(gòu)建第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)能量流動(dòng)模型遺體殘骸呼吸作用分解者利用散失用于生長(zhǎng)發(fā)育和繁殖散失呼吸作用糞便初級(jí)消費(fèi)者攝入初級(jí)消費(fèi)者同化次級(jí)消費(fèi)者攝入二、能量流動(dòng)的過程初級(jí)消費(fèi)者攝入初級(jí)消費(fèi)者同化用于生長(zhǎng)發(fā)育和繁殖次級(jí)消費(fèi)者攝入遺體殘骸殘枝敗葉呼吸作用分解者利用散失生產(chǎn)者固定太陽能用于生長(zhǎng)發(fā)育和繁殖

太陽能散失呼吸作用發(fā)生類似初級(jí)消費(fèi)者的變化糞便光合作用光合作用固定太陽能生長(zhǎng)發(fā)育繁殖等呼吸作用分解者分解同化次級(jí)消費(fèi)者攝入

呼吸作用散失⑦散失能量在第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)中的變化次級(jí)消費(fèi)者同化用于生長(zhǎng)發(fā)育和繁殖三級(jí)消費(fèi)者攝入①③②⑤④⑥⑧糞便分解者利用呼吸作用訓(xùn)練：寫出右圖各序號(hào)的名稱？遺體殘骸計(jì)算：1、攝入的能量＝

的能量+

中的能量。

（注意：糞便中的能量是屬于

的同化量）2、同化能量＝攝入量－

中所含能量。同化能量=

的能量+用于

的能量。同化能量＝

的能量+被下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)

的能量+

釋放的能量+

。同化糞便上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)糞便

呼吸散失

同化分解者未利用的能量生長(zhǎng)發(fā)育繁殖等呼吸散失

小結(jié)：生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)過程初級(jí)消費(fèi)者（植食性動(dòng)物）生產(chǎn)者（植物）次級(jí)消費(fèi)者（肉食性動(dòng)物）分解者呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用太陽能三級(jí)消費(fèi)者（肉食性動(dòng)物）能量去路自身呼吸作用消耗被下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物所利用（最高營(yíng)養(yǎng)級(jí)除外)被分解者所利用能量來源生產(chǎn)者：消費(fèi)者：太陽能上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)【小結(jié)】：一、生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)的概念：生態(tài)系統(tǒng)中能量的

、

、

和

的過程。二、生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)過程：1、能量的輸入：①能量來源：

。

②能量流動(dòng)的起點(diǎn)：

。

③方式：

。④流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量：

。

⑤能量轉(zhuǎn)化：

。2、能量的傳遞：①能量流動(dòng)的渠道：

。

②形式：

。

③能量轉(zhuǎn)化：

。

散失轉(zhuǎn)化輸入傳遞太陽能生產(chǎn)者固定太陽能主要是光合作用生產(chǎn)者固定太陽能的總量

光能→有機(jī)物中的化學(xué)能食物鏈和食物網(wǎng)有機(jī)物中的化學(xué)能有機(jī)物中的化學(xué)能→有機(jī)物中的化學(xué)能3、能量的散失：①途徑：

。②形式：

。③能量變化：

。

整個(gè)過程能量的變化是

。

呼吸作用熱能有機(jī)物中的化學(xué)能→熱能光能→有機(jī)物中的化學(xué)能→熱能4、能量來源與去路：能量來源：生產(chǎn)者的能量來自

；

消費(fèi)者的能量來自

。

能量去向：

。最高營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量去向：

。太陽能

呼吸作用散失、流入下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)、分解者分解作用、未利用。上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)呼吸作用散失、分解者分解作用、未利用。主要的能量去向：

呼吸作用散失【鞏固練習(xí)】：1．判斷：(1)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)就是指能量的輸入和散失過程(

)(2)流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量是照射在生產(chǎn)者上的太陽能(

)(3)流經(jīng)第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)的總能量是指三級(jí)消費(fèi)者攝入到體內(nèi)的能量()(4)生產(chǎn)者通過光合作用合成有機(jī)物時(shí)，能量就從無機(jī)環(huán)境輸入到了生物群落()×××√2、關(guān)于草原生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的敘述，錯(cuò)誤的是()A．能量流動(dòng)包括能量的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失的過程B．分解者所需的能量可來自各營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物所儲(chǔ)存的能量C．生態(tài)系統(tǒng)維持正常功能需要不斷得到來自系統(tǒng)外的能量D．生產(chǎn)者固定的能量除用于自身呼吸外，其余均流入下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)3、由草、兔、狐組成的食物鏈中，兔所獲得的能量，其去向不包括()A．兔呼吸作用釋放的能量

B．由兔的糞便流入分解者體內(nèi)的能量C．流入狐體內(nèi)的能量

D．由狐的糞便流入分解者體內(nèi)的能量√√林德曼（1915-1942）賽達(dá)伯格湖

1941年美國(guó)耶魯大學(xué)生態(tài)學(xué)家林德曼發(fā)表了《一個(gè)老年湖泊內(nèi)的食物鏈動(dòng)態(tài)》的研究報(bào)告。他對(duì)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(dòng)物、食肉動(dòng)物等按食物鏈的順序在不同營(yíng)養(yǎng)級(jí)上轉(zhuǎn)移。三1分析塞達(dá)伯格湖的能量流動(dòng)三、能量流動(dòng)的特點(diǎn)1

分析塞達(dá)伯格湖的能量流動(dòng)1.用表格的形式，將圖中的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理。例如，可以將每一營(yíng)養(yǎng)級(jí)上的能量“流入”和“流出”整理成為一份清單(“流出”的能量不包括呼吸作用散失的能量)。1

分析塞達(dá)伯格湖的能量流動(dòng)2.計(jì)算“流出”該營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量占“流入”該營(yíng)養(yǎng)級(jí)能量的百分比。營(yíng)養(yǎng)級(jí)流入能量/

[J/(cm2.a)]流出能量(輸入后一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí))/J[(cm2.a)]出入比/%生產(chǎn)者植食性動(dòng)物肉食性動(dòng)物----------

分解者14.6-----

-----

464.662.812.662.812.613.5220.061

分析塞達(dá)伯格湖的能量流動(dòng)3.流入某一營(yíng)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(yíng)養(yǎng)級(jí)?各營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量都有：一部分通過呼吸作用散失；一部分未利用；一部分被分解者利用。1

分析塞達(dá)伯格湖的能量流動(dòng)4.通過以上分析，你能總結(jié)出什么規(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?！拘〗Y(jié)】三、能量流動(dòng)的特點(diǎn)1、單向流動(dòng)

2、逐級(jí)遞減

原因：食物鏈中因捕食關(guān)系的各個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的順序是不可逆的。原因：②一部分能量隨呼吸作用散失①一部分能量被分解者利用③還有一部分能量未利用注意：能量在相鄰兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)間的傳遞效率為

。10%～20%回答問題：

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(zhǎng)的時(shí)間等待救援?先吃雞，再吃玉米。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。先后方案1方案2一部分一部分采用方案1人獲得的能量更多，可以維持更長(zhǎng)的時(shí)間。1、肉類和雞蛋的價(jià)格比糧食和蔬菜高，從生態(tài)學(xué)的觀點(diǎn)看，這是由于（）

A.動(dòng)物飼養(yǎng)麻煩，花時(shí)間多，投資大

B.動(dòng)物性食品營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高

C.食物鏈延長(zhǎng)，能量流失多，動(dòng)物性食品成本高

D.植物栽培比較容易2、大象是植食性動(dòng)物，有一種螳螂則專以象糞為食。設(shè)一大象在某一段時(shí)間所同化的能量為107KJ，則這部分能量中可流入螳螂體內(nèi)的為（）

A、0KJB、106KJC、2×106KJD、106KJ---2×106KJ【鞏固練習(xí)】：√√3、如圖為某生態(tài)系統(tǒng)中能量傳遞示意圖，以下敘述不正確的是()A．能量流動(dòng)是從甲固定的太陽能開始的，流入該生態(tài)系統(tǒng)的總能量為1250kJB．從乙到丙的能量傳遞效率為15%C．將乙和丙的糞便作為有機(jī)肥還田，可以提高能量傳遞效率D．食物鏈的營(yíng)養(yǎng)關(guān)系一般不可逆轉(zhuǎn)，這決定了能量流動(dòng)的單向性√生產(chǎn)者464.6植食性動(dòng)物62.8肉食性動(dòng)物12.6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。生產(chǎn)者464.6植食性動(dòng)物62.8肉食性動(dòng)物12.6四、生態(tài)金字塔(一)概念：如果將生態(tài)系統(tǒng)各營(yíng)養(yǎng)級(jí)間的關(guān)系，由低到高繪制成圖，通常呈現(xiàn)一個(gè)金字塔圖形，稱為生態(tài)金字塔。(二)類型：1.能量金字塔：將單位時(shí)間內(nèi)各營(yíng)養(yǎng)級(jí)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(yíng)養(yǎng)級(jí)的次序排列，可形成一個(gè)金字塔圖形，叫作能量金字塔。①概念：②特點(diǎn)：正金字塔形資料1：夏季兩個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的生物量統(tǒng)計(jì)表，單位為g?m-2。營(yíng)養(yǎng)級(jí)某湖泊某海域生產(chǎn)者964初級(jí)消費(fèi)者1121次級(jí)消費(fèi)者4－2.生物量金字塔（每個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)所容納的有機(jī)物的總干量）某湖泊的生物量某海域的生物量海洋生態(tài)系統(tǒng)中，浮游植物個(gè)體小，壽命短，又不斷被浮游動(dòng)物和其它動(dòng)物吃掉，所以在某一時(shí)刻調(diào)查到的浮游植物的生物量很可能低于第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物量，因此生物量金字塔會(huì)出現(xiàn)倒置。為什么某海域的生物量會(huì)出現(xiàn)金字塔倒置？一般為正金字塔形,但是也有可能倒置。特點(diǎn)：資料2：夏季兩個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的生物個(gè)體數(shù)量統(tǒng)計(jì)表，單位為個(gè)?hm-2。3.生物數(shù)量金字塔營(yíng)養(yǎng)級(jí)某草地森林生產(chǎn)者1500萬2000初級(jí)消費(fèi)者200萬150萬次級(jí)消費(fèi)者90萬－某草地的生物數(shù)量某森林的生物數(shù)量為什么溫帶森林的生物量會(huì)出現(xiàn)金字塔倒置？當(dāng)生產(chǎn)者個(gè)體比消費(fèi)者個(gè)體大得多時(shí)，數(shù)量金字塔經(jīng)常倒置。比方說，生產(chǎn)者是樹，初級(jí)消費(fèi)者是昆蟲。鼠草鼬昆蟲樹一般為正金字塔形,但是也有可能倒置。特點(diǎn)：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(shí)間內(nèi)，食物鏈中每一營(yíng)養(yǎng)級(jí)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(dòng)過程中總是逐級(jí)遞減單位時(shí)間內(nèi)，每一營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物的有機(jī)物的總干重一般為正金字塔,有時(shí)會(huì)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(yíng)養(yǎng)級(jí)的升高而減少每一營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物個(gè)體的數(shù)目一般為正金字塔,有時(shí)會(huì)出現(xiàn)倒金字塔形一般生物個(gè)體數(shù)目在食物鏈中隨營(yíng)養(yǎng)級(jí)升高而減少【小結(jié)】四、生態(tài)金字塔1.常用金字塔來說明生態(tài)系統(tǒng)中哪兩者之間的關(guān)系（

）A.能量和營(yíng)養(yǎng)級(jí)B.個(gè)體大小與營(yíng)養(yǎng)級(jí)C.個(gè)體大小與個(gè)體數(shù)量D.個(gè)體數(shù)量與生物類型2．在能量金字塔中，貯存能量最多的成分是（）

A.生產(chǎn)者B.初級(jí)消費(fèi)者

C.次級(jí)消費(fèi)者D.分解者3．根據(jù)生態(tài)學(xué)原理，要使能量流經(jīng)食物鏈的總消耗量降到最低，人們應(yīng)采取下列哪一種食物結(jié)構(gòu)

（）

A．以淡水養(yǎng)殖的魚類為主

B．以家畜的肉類為主

C．以谷類和植物蛋白為主

D．以禽類的肉和蛋為主【鞏固練習(xí)】：√√√4、右圖為某一生態(tài)系統(tǒng)的能量金字塔，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分別代表不同的營(yíng)養(yǎng)級(jí)，E1、E2代表能量的形式。下列敘述正確的是()A．Ⅰ是初級(jí)消費(fèi)者B．Ⅳ為分解者C．E1為太陽能，E2為熱能D．能量可在食物鏈中循環(huán)利用√根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)逐級(jí)遞減的特點(diǎn)和規(guī)律，營(yíng)養(yǎng)級(jí)越高，可利用的能量就越少，老虎在生態(tài)系統(tǒng)中幾乎是最高營(yíng)養(yǎng)級(jí)，通過食物鏈（網(wǎng)）流經(jīng)老虎的能量已減到很少的程度。因此，老虎的數(shù)量將是很少的。故“一山不容二虎”有一定的生態(tài)學(xué)道理。1、從生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)的角度分析，為什么說“一山不容二虎”?遷移創(chuàng)新：從能量傳遞的數(shù)量和效率看，能量流經(jīng)各營(yíng)養(yǎng)級(jí)是逐級(jí)遞減的，單向不循環(huán)的，傳遞效率為10％－20％。所以,食物鏈一般不超過五個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)，到第五營(yíng)養(yǎng)級(jí)以后，可利用的能量已減少到不能維持其生存的程度了。

2、食物鏈一般不超過5個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)?五、研究能量流動(dòng)的實(shí)踐意義甘蔗和大豆間種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，增大流入生態(tài)系統(tǒng)的總能量。冬小麥夏玉米套作蔬菜大棚中多層育苗稻-萍-蛙立體農(nóng)業(yè)生產(chǎn)如?；~塘：討論：人們能不能改變能量流動(dòng)的客觀規(guī)律？不能改變能量流動(dòng)的客觀規(guī)律，但可設(shè)法設(shè)計(jì)人工生態(tài)系統(tǒng)，使能量得到最有效的利用。實(shí)現(xiàn)對(duì)能量的多級(jí)利用，大大提高能量的利用率。五、研究能量流動(dòng)的實(shí)踐意義2.

研究生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)，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。五、研究能量流動(dòng)的實(shí)踐意義3.研究生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)，還可以幫助人們合理的調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)關(guān)系，使能量持續(xù)高效地流向人類最有益的部分。稻田除蟲稻田除草合理確定草場(chǎng)的載畜量

牲畜過少，不能充分利用牧草所提供的能量；牲畜過多，就會(huì)造成草場(chǎng)的退化，使畜產(chǎn)品的產(chǎn)量下降。3.幫助人們合理的調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)關(guān)系，使能量持續(xù)高效地流向人類最有益的部分。1.幫助人們將生物在時(shí)間、空間上進(jìn)行合理配置，增大流入生態(tài)系統(tǒng)的總能量。2.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?！拘〗Y(jié)】五、研究能量流動(dòng)的實(shí)踐意義1．下圖表示甲、乙兩個(gè)特定生態(tài)系統(tǒng)的能量金字塔，請(qǐng)思考：(1)依生態(tài)學(xué)原理看，同樣的玉米，上述哪種營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)可養(yǎng)活更多的人口？為什么？(2)一個(gè)吃玉米的人所獲得的能量一定比一個(gè)吃牛肉的人獲得的能量多，對(duì)嗎？為什么？(3)若土壤中含相同濃度的難降解污染物，則甲中的人與乙中的人體內(nèi)污染物濃度哪個(gè)更高？不對(duì)。甲、乙營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)中“牛”“人”代表的是相應(yīng)營(yíng)養(yǎng)級(jí)環(huán)節(jié)，并非“一個(gè)人”。乙中更高

甲種營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)能養(yǎng)活更多的人口，因?yàn)橐抑腥颂幱诘谌隣I(yíng)養(yǎng)級(jí)，能量損耗加大，養(yǎng)活的人口更少?！眷柟叹毩?xí)】：2.判斷題：(1)生態(tài)系統(tǒng)中生產(chǎn)者得到的能量必然大于消費(fèi)者得到的

()(2)相鄰兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量傳遞效率不會(huì)小于10%，也不會(huì)大于20%(