3.3生態(tài)系統(tǒng)中的能量單向遞減流動(dòng)課件高二生物浙科版選擇性必修2

生態(tài)系統(tǒng)中的能量單向遞減流動(dòng)第3節(jié)浙科版

選擇性必修21.能闡明初級(jí)生產(chǎn)量、次級(jí)生產(chǎn)量2.能分析能量流動(dòng)的過(guò)程、特點(diǎn)和規(guī)律3.能說(shuō)出能量金字塔的特點(diǎn)

能量是生態(tài)系統(tǒng)的動(dòng)力，是一切生命活動(dòng)的基礎(chǔ)。初級(jí)生產(chǎn)量是生態(tài)系統(tǒng)的基石（1）概念

是指綠色植物通過(guò)光合作用所固定的能量或所合成的有機(jī)物質(zhì)，單位為J/（m2·a）。1.初級(jí)生產(chǎn)量物質(zhì)變化：無(wú)機(jī)物

有機(jī)物能量變化：光能

化學(xué)能

葉綠體6CO2+12H2OC6H12O6+6O2+6H2O2.8×106J（注：2.8×106J是指合成1mol葡萄糖所需能量）GP：總初級(jí)生產(chǎn)量R：植物呼吸消耗量（呼吸速率）NP：凈初級(jí)生產(chǎn)量（表觀光合速率）（2）凈初級(jí)生產(chǎn)量

在初級(jí)生產(chǎn)量中，有一部分被植物的呼吸（R）所消耗，剩下的才用于植物的生長(zhǎng)和繁殖，這就是凈初級(jí)生產(chǎn)量（NP）。（真正光合速率）GP=NP+R生物量（干重）：凈生產(chǎn)量在某一調(diào)查時(shí)刻前的積累量。單位：g/m2

或J/m2GP-RNP=增加減少不變=0<0>0生物量

生物量

生物量

（3）總初級(jí)生產(chǎn)量（GP）、呼吸量（R）與生物量之間的關(guān)系（4）不同陸地生態(tài)系統(tǒng)凈初級(jí)生產(chǎn)量比較：生態(tài)系統(tǒng)熱帶雨林北方針葉林溫帶草原苔原凈初級(jí)生產(chǎn)量（NP）2000g/(m2?a)800g/(m2?a)500g/(m2?a)140g/(m2?a)分析討論：1、熱帶雨林與北方針葉林NP不同的主要環(huán)境限制因素是溫度2、熱帶雨林和溫帶草原NP不同的主要環(huán)境限制因素是雨量（水）2.次級(jí)生產(chǎn)量

靠取食植物、其他動(dòng)物和一切現(xiàn)成有機(jī)物而生產(chǎn)出來(lái)的有機(jī)物或固定的能量就稱為次級(jí)生產(chǎn)量。（1）概念：

凡是異養(yǎng)生物都屬于次級(jí)生產(chǎn)者，即除了生產(chǎn)者以外的生物均屬于次級(jí)生產(chǎn)者（2）次級(jí)生產(chǎn)者田鼠有沒有獲得玉米的全部能量吃進(jìn)的同化的凈次級(jí)生產(chǎn)量吃剩的尿糞呼吸玉米植株可利用的不可利用的利用的未利用的（總次級(jí)生產(chǎn)量）3.生產(chǎn)過(guò)程

動(dòng)物攝入的食物并不能全部被同化和利用，其中有相當(dāng)一部分是以糞、尿的方式排出體外而未被利用總次級(jí)生產(chǎn)量：被消費(fèi)者所同化的總能量稱為總次級(jí)生產(chǎn)量攝入量=同化量+尿糞量總次級(jí)生產(chǎn)量=凈次級(jí)生產(chǎn)量+呼吸量生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)包括能量輸入、傳遞和散失的過(guò)程

在生態(tài)系統(tǒng)中，能量不斷地沿著太陽(yáng)→植物→植食動(dòng)物→肉食動(dòng)物→頂位肉食動(dòng)物的方向流動(dòng)，稱為能量流動(dòng)一.概念：輸入傳遞散失源頭：流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量：生理過(guò)程：渠道：形式：過(guò)程：形式：太陽(yáng)能生產(chǎn)者固定的太陽(yáng)能總量光合作用食物鏈和食物網(wǎng)有機(jī)物中的化學(xué)能熱能各營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物自身的呼吸作用和分解者的呼吸作用2.能量流動(dòng)包括能量的輸入過(guò)程、傳遞過(guò)程和散失過(guò)程植物通過(guò)什么途徑獲得總初級(jí)生產(chǎn)量？植物的總初級(jí)生產(chǎn)量有那些去向？鼠能否全部獲得植物的凈初級(jí)生產(chǎn)量？為什么？沒有流入鼠的凈初級(jí)生產(chǎn)量以什么形式存在，還可流向誰(shuí)？鼠同化的能量有那些去向？鼬呢？1.能量流經(jīng)第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的過(guò)程99%散失1%固定(同化)生產(chǎn)者所固定的全部太陽(yáng)能用于生長(zhǎng)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(zhǎng)發(fā)育和繁殖未利用二、能量流動(dòng)的過(guò)程2.能量流經(jīng)第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)的過(guò)程初級(jí)消費(fèi)者攝入初級(jí)消費(fèi)者同化糞便分解者利用用于生長(zhǎng)發(fā)育和繁殖次級(jí)消費(fèi)者攝入遺體殘骸呼吸作用散失呼吸作用散失…未利用流經(jīng)第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)的總能量：同化量同化量攝入量-糞便量==呼吸作用散失+用于生長(zhǎng)發(fā)育和繁殖特別注意：糞便屬于上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的同化量問題：能量流經(jīng)第三、四及最高營(yíng)養(yǎng)級(jí)的過(guò)程是怎樣的呢？生產(chǎn)者初級(jí)消費(fèi)者次級(jí)消費(fèi)者三級(jí)消費(fèi)者呼吸作用分解者呼吸作用（熱能）…太陽(yáng)能生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)過(guò)程圖解初級(jí)消費(fèi)者攝入量吸收同化量未同化量：消化呼吸作用散失未被利用分解者利用流入下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)糞便量同化量=攝入量—糞便量3.流入每一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量去向2024/4/5未吸收均屬于用于自身生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖的部分太陽(yáng)能未固定生產(chǎn)者464.662.812.6呼吸作用122.67.5分解者14.612.5未利用327.329.35.0塞達(dá)伯格湖能量流動(dòng)圖解植食性動(dòng)物62.8肉食性動(dòng)物12.696.318.8293分析塞達(dá)伯格湖的能量流動(dòng)0.1圖中數(shù)字為能量值，單位是J(cm2·a)(焦每平方厘米年）。圖中“未固定”是指未被固定的太陽(yáng)能，“未利用”是指未被自身呼吸作用消耗，也未被后一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)和分解者利用的能量。為研究方便起見，這里將肉食性動(dòng)物作為一個(gè)整體看待。營(yíng)養(yǎng)級(jí)流入能量流出能量出入比生產(chǎn)者植食性動(dòng)物肉食性動(dòng)物464.662.812.662.812.613.5%20.1%

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)。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。0.13.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)?4.通過(guò)以上分析，你能總結(jié)出什么規(guī)律?

流入某一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量主要有以下去向：一部分通過(guò)該營(yíng)養(yǎng)級(jí)的呼吸作用散失了；一部分以排出物、遺體或殘枝敗葉的形式被分解者利用；還有一部分未能進(jìn)入（未被捕食）下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)；其他的才是流入下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量。所以，流入某一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量不可能百分之百地流到下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)。

生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)是單向的；能量在流動(dòng)過(guò)程中逐級(jí)遞減。分析塞達(dá)伯格湖的能量流動(dòng)能量在生態(tài)系統(tǒng)中沿食物鏈單向流動(dòng)、逐級(jí)遞減1.生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)是單向（流動(dòng)）的。原因：（1）生物之間的捕食關(guān)系不可逆轉(zhuǎn)。（2）各營(yíng)養(yǎng)級(jí)呼吸作用散失的熱能無(wú)法再利用。2.能量在流動(dòng)過(guò)程中逐級(jí)遞減。（能量傳遞效率為10%～20%）原因：（1）各營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物都會(huì)因自身呼吸作用散失掉一部分能量。（2）各營(yíng)養(yǎng)級(jí)能量都要有一部分流入分解者。（3）各營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物都不能全部被下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)捕食,各個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)能量都有一部分未利用。林德曼效率=×100%第（n+1）個(gè)一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的同化量第n個(gè)一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的同化量3.能量傳遞效率的計(jì)算例：如圖為某農(nóng)場(chǎng)的年能量流動(dòng)示意圖單位：103kJ/(m2·y)，A、B、C、D共同構(gòu)成生物群落。從第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)到第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量傳遞效率是______

據(jù)圖分析，第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)(B)同化的能量為(16＋2)×103kJ/(m2·y)，傳遞到第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)(C)的能量為3×103kJ/(m2·y)，所以其能量傳遞效率為3×103/18×103×100%＝16.67%。16.67%（1）假如現(xiàn)有草100kg，最少可使鷹增重______kg，最多可使鷹增重____Kg4.高、低營(yíng)養(yǎng)級(jí)間能量的互算在能量流動(dòng)的相關(guān)問題中，若題干中未作具體說(shuō)明，則一般認(rèn)為能量傳遞的最低效率為10％，最高效率為20％。（2）假如要使鷹增加2kg體重，最少要消耗草________kg,最多要消耗草________kg150例1.在食物鏈“草→兔→鷹”中，②由高營(yíng)養(yǎng)級(jí)求低營(yíng)養(yǎng)級(jí)時(shí)，若求“最(至)多”值，則按最低效率10％傳遞；若求“最(至)少”值，則按最高效率20％傳遞。①由低營(yíng)養(yǎng)級(jí)求高營(yíng)養(yǎng)級(jí)時(shí)，若求“最(至)多”值，則按最高傳遞效率20％計(jì)算；若求“最(至)少”值，則按最低傳遞效率10％計(jì)算。4200例2.某人捕得一條重2kg的雜食海魚，若此魚的食物有1/2來(lái)自植物，1/4來(lái)自草食魚類，1/4來(lái)自以草食魚類為食的小型肉食魚類，則該魚至少需要海洋植物____kg。801kg0.5kg0.5kg按傳遞效率20％計(jì)算5kg2.5kg12.5kg62.5kg2.5kg草草食魚類雜食海魚小型肉食魚類1/21/41/42kg12.5kg80kg第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)第四營(yíng)養(yǎng)級(jí)

（1）能量的流動(dòng)呈現(xiàn)下寬上窄的金字塔1.特點(diǎn)：生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)呈金字塔形（2）能量金字塔絕不會(huì)有倒置的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(guò)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2.能量金字塔、生物量金字塔和數(shù)量金字塔的比較2024/4/51.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)生產(chǎn)方式。間作套種多層育苗稻—萍—蛙人類將生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)規(guī)律應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)2024/4/52.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，秸稈用作飼料喂牲畜，可獲得肉、蛋、奶等；用牲畜的糞便生產(chǎn)沼氣，沼氣池中的沼渣還可以作為肥料還田。實(shí)現(xiàn)了對(duì)能量的多級(jí)利用，從而大大提高能量的利用率。能量利用率≠能量傳遞效率用