3.2生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)課件高二上學(xué)期生物人教版選擇性必修23

生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)生態(tài)系統(tǒng)及穩(wěn)定性人教版高中生物選擇性必修二第三章第二節(jié)問(wèn)題探討討論假設(shè)你像小說(shuō)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(méi)有任何食物。你身邊尚存的食物只有一只母雞、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)間來(lái)等待救援？1.先吃雞，再吃玉米。提示：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(zhǎng)度，能量逐級(jí)遞減，最后人獲得的能量較少。流落荒島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。一切生命活動(dòng)都伴隨著能量變化。沒(méi)有能量的輸入，也就沒(méi)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)化和散失的過(guò)程，稱(chēng)為生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)。含義從生態(tài)系統(tǒng)的角度分析生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)【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)種群的情況可以圖示如下：如果將這個(gè)種群作為一個(gè)整體來(lái)研究，則左圖可以概括成下圖形式：能量輸入儲(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個(gè)體1個(gè)體2個(gè)體3……能量輸入種群能量?jī)?chǔ)存能量散失如果將一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)中的所有種群種群作為一個(gè)整體，那么左圖將概括為何種形式呢？從中可以看出分析能量流動(dòng)的基本思路。能量流動(dòng)的過(guò)程地球上幾乎所有的生態(tài)系統(tǒng)所需要的能量都來(lái)自太陽(yáng)。絕大部分都被地球表面的大氣層所吸收、散射和反射掉1%被生產(chǎn)者通過(guò)光合作用轉(zhuǎn)化成化學(xué)能固定在有機(jī)物中能量來(lái)源能量流動(dòng)的過(guò)程生產(chǎn)者同化呼吸作用散失用于生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖初級(jí)消費(fèi)者攝入分解者利用遺體殘骸生產(chǎn)者能量來(lái)源：太陽(yáng)光能通過(guò)光合作用將光能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能，儲(chǔ)存在有機(jī)物中。能量去路：通過(guò)呼吸作用以熱能形式散失。用于生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖等生命活動(dòng)（儲(chǔ)存在有機(jī)物中）。隨殘枝敗葉等被分解者分解釋放出來(lái)。被初級(jí)消費(fèi)者攝入，流入第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)。呼吸作用散失能量流動(dòng)的過(guò)程初級(jí)消費(fèi)者同化呼吸作用散失用于生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖次級(jí)消費(fèi)者攝入分解者利用遺體殘骸消費(fèi)者能量來(lái)源：初級(jí)消費(fèi)者攝入的能量隨糞便流向分解者(上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)能量)被初級(jí)消費(fèi)者同化(流入初級(jí)消費(fèi)者體內(nèi)的能量)能量去路：通過(guò)呼吸作用以熱能形式散失。用于生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖等生命活動(dòng)(儲(chǔ)存在有機(jī)物中)。以遺體殘骸的形式被分解者利用。被次級(jí)消費(fèi)者捕食，流入第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)。呼吸作用初級(jí)消費(fèi)者攝入散失糞便能量流動(dòng)的過(guò)程三級(jí)消費(fèi)者同化呼吸作用散失用于生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖四級(jí)消費(fèi)者攝入分解者利用遺體殘骸呼吸作用三級(jí)消費(fèi)者攝入散失糞便能量在第三、四營(yíng)養(yǎng)級(jí)的變化，與第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)的情況大致相同。次級(jí)消費(fèi)者同化呼吸作用散失用于生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖三級(jí)消費(fèi)者攝入分解者利用遺體殘骸呼吸作用次級(jí)消費(fèi)者攝入散失糞便思考：能量在最高營(yíng)養(yǎng)級(jí)的變化呢？能量流動(dòng)的過(guò)程生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)示意圖生產(chǎn)者（綠色植物）初級(jí)消費(fèi)者（植食性動(dòng)物）次級(jí)消費(fèi)者（肉食性動(dòng)物）三級(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【思考·討論】生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)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？提示：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。2.流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)中的能量能否再回到這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中來(lái)？為什么？提示：不能。能量流動(dòng)是單向的。能量流動(dòng)的特點(diǎn)研究目的研究能量流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈時(shí)，每一級(jí)的能量變化和能量轉(zhuǎn)移效率。科學(xué)家美國(guó)生態(tài)學(xué)家林德曼(R.L.Lindeman)研究對(duì)象結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單的天然湖泊——賽達(dá)伯格湖研究?jī)?nèi)容對(duì)該湖的能量流動(dòng)進(jìn)行了定量分析【思考·討論】分析賽達(dá)伯格湖的能量流動(dòng)生產(chǎn)者464.6植食性動(dòng)物62.8肉食性動(dòng)物12.6分解者14.662.812.696.329318.829.37.55.012.52.1微量太陽(yáng)能未固定呼吸作用122.6未利用327.3林德曼得到的數(shù)據(jù)如左圖所示。圖中數(shù)字為能量數(shù)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(jiàn)，這里將肉食性動(dòng)物作為一個(gè)整體看待。以表格形式，將圖中數(shù)據(jù)進(jìn)行整理。例如，可以將每一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量“流入”和“流出”整理為一份清單（“流出”的能量不包括呼吸作用散失的能量）計(jì)算“流出”該營(yíng)養(yǎng)級(jí)(即輸入下一營(yíng)養(yǎng)級(jí))的能量占“流入”該營(yíng)養(yǎng)級(jí)能量的百分比。討論【思考·討論】分析賽達(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)？討論提示：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)。4.通過(guò)以上分析，你能總結(jié)出什么規(guī)律？能量流動(dòng)的特點(diǎn)單向流動(dòng)在生態(tài)系統(tǒng)中，能量流動(dòng)只能從第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)流向第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)，再依次流向后面的各個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)，不可逆轉(zhuǎn)，也不能循環(huán)流動(dòng)。逐級(jí)遞減輸入到一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量不能百分之百的流入下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)，能量沿著食物鏈流動(dòng)過(guò)程中逐級(jí)減少。一般來(lái)說(shuō)，能量在相鄰兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間的傳遞效率是10%~20%。營(yíng)養(yǎng)級(jí)越多，能量流動(dòng)過(guò)程中消耗的能量就越多。因此，生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)一般不超過(guò)5個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)。能量流動(dòng)的特點(diǎn)任何生態(tài)系統(tǒng)都需要不斷得到來(lái)自系統(tǒng)外的能量補(bǔ)充，以維持生態(tài)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。說(shuō)明崩潰生態(tài)金字塔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，并按照營(yíng)養(yǎng)級(jí)的次序排列，形成的金字塔圖形。生物量金字塔用同樣的方法表示各個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物量（每個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)所容納的有機(jī)物的總干重）之間的關(guān)系，就形成生物量金字塔。數(shù)量金字塔用同樣的方法表示各個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物個(gè)體的數(shù)目比值關(guān)系，就形成數(shù)量金字塔。生態(tài)金字塔生態(tài)金字塔能量金字塔意義：直觀地反映出生態(tài)系統(tǒng)各營(yíng)養(yǎng)級(jí)間能量的關(guān)系。形狀：通常都是上窄下寬的金字塔形。原因：能量在流動(dòng)過(guò)程中總是逐級(jí)遞減。第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)第四營(yíng)養(yǎng)級(jí)第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)生態(tài)金字塔生物量金字塔意義：直觀地反映生態(tài)系統(tǒng)各營(yíng)養(yǎng)級(jí)所容納的有機(jī)物的總干重的關(guān)系。形狀：大多是上窄下寬的金字塔形。原因：一般來(lái)說(shuō)植物總干重>植食性動(dòng)物總干重，植食性動(dòng)物總干重>肉食性動(dòng)物總干重。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)80937111.5干重g/m2營(yíng)養(yǎng)級(jí)生態(tài)金字塔數(shù)量金字塔意義：表明每個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)中生物個(gè)體的數(shù)量。形狀：可以是上窄下寬的金字塔形，也可以是上寬下窄倒置的金字塔形。原因：消費(fèi)者個(gè)體小而生產(chǎn)者個(gè)體大就會(huì)出現(xiàn)倒置的金字塔形。第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)樹(shù)昆蟲(chóng)個(gè)體數(shù)量營(yíng)養(yǎng)級(jí)第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)草鼠鼬營(yíng)養(yǎng)級(jí)個(gè)體數(shù)量研究能量流動(dòng)的實(shí)踐意義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。間種套作稻—萍—蛙蔬菜大棚中的多層育苗研究能量流動(dòng)的實(shí)踐意義可以幫助人們科學(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。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中，將秸稈用作飼料喂牲畜，可獲得肉、蛋、