3.2 生態(tài)系統(tǒng)的能量流動-【情境教學】高二生物高效課堂課件（人教版2019選擇性必修2）VIP

問題情境討論假設你像小說中的魯濱遜那樣，流落在一個荒島上，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。你認為以下哪種生存策略能讓你維持更長的時間來等待救援？流落荒島2.先吃玉米，同時用一部分玉米喂雞，吃雞產(chǎn)下的蛋，最后吃雞。選擇人數(shù)：_________選擇人數(shù)：________

1.先吃雞，再吃玉米。第一節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動1.能量在生態(tài)系統(tǒng)中是怎樣流動的？2.怎樣理解生態(tài)金字塔？3.研究能量流動有什么實踐意義？生態(tài)系統(tǒng)的能量流動一切生命活動都伴隨著能量變化。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、轉化和散失的過程，稱為生態(tài)系統(tǒng)的能量流動。含義從生態(tài)系統(tǒng)的角度分析能量流動的研究思路能量流經(jīng)一個種群的情況可以圖示如下：能量輸入儲存在體內(nèi)的能量呼吸作用散失的能量儲存在體內(nèi)的能量呼吸作用散失的能量儲存在體內(nèi)的能量呼吸作用散失的能量個體1個體2個體3……如果將這個種群作為一個整體來研究，則左圖可以概括成下圖形式：能量輸入種群能量儲存能量散失如果將一個營養(yǎng)級中的所有種群種群作為一個整體，那么左圖將概括為何種形式呢？能量流動的過程1.能量流經(jīng)玉米（第一營養(yǎng)級）過程：1%固定(同化)99%散失生產(chǎn)者固定的太陽能呼吸作用散失（熱能）用于生長發(fā)育和繁殖分解者殘枝敗葉未利用初級消費者（植食性動物）（1）輸入生態(tài)系統(tǒng)的總能量：生產(chǎn)者固定的太陽能所有生態(tài)系統(tǒng)中輸入的總能量都只有生產(chǎn)者固定的太陽能嗎？在人工生態(tài)系統(tǒng)中，總能量還有人工補充的能量（例如飼料、餌料等）亞硝酸細菌、硝酸細菌的化能合成能量流動的過程2.能量流經(jīng)雞（第二營養(yǎng)級）過程：雞吃玉米后能將攝入的玉米全部同化嗎？初級消費者攝入遺體殘骸呼吸作用熱量散失初級消費者同化用于生長、發(fā)育和繁殖次級消費者攝入分解者利用糞便攝入量=同化量+糞便量糞便屬于上一營養(yǎng)級的同化量能量流動的過程3.能量流經(jīng)人（最高營養(yǎng)級）過程：最高營養(yǎng)級同化的能量去向有哪些？呼吸作用散失用于自身生長發(fā)育繁殖人攝入糞便人同化遺體殘骸最高營養(yǎng)級的能量去向：①呼吸作用散失；分解者利用分解者利用（呼吸作用散失）通過以上學習，你能總結出各營養(yǎng)級同化的能量去向有哪些有何共同點呢？能量流動的過程呼吸作用散失生長發(fā)育繁殖分解者（殘枝敗葉）下一營養(yǎng)級攝入生產(chǎn)者固定的太陽能未被利用（草根）散失糞便下一級同化量呼吸作用散失分解者（遺體殘?。┫乱粻I養(yǎng)級攝入

未被利用（活體石油煤炭）同化量=攝入量-糞便量同化量=呼吸散失+生長發(fā)育繁殖同化量=呼吸散失+下一級

+分解者

+未利用生產(chǎn)者同化量能量流動的過程生產(chǎn)者（綠色植物）初級消費者（植食性動物）次級消費者（肉食性動物）三級消費者（肉食性動物）呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用分解者呼吸作用生產(chǎn)者固定的太陽能為流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量輸入傳遞以有機物的形式沿食物鏈和食物網(wǎng)向下一營養(yǎng)級傳遞熱能散失在生態(tài)系統(tǒng)中，能量流動大致可以概括為如圖：(1)輸入該生態(tài)系統(tǒng)的總能量是什么？(2)生態(tài)系統(tǒng)中能量傳遞的形式和渠道分別是什么？能量流動的過程(3)生態(tài)系統(tǒng)中能量散失的途徑和形式分別是什么？太陽能熱能形式(4)初級消費者糞便中的能量屬于以上哪個箭頭的部分？①②③④⑤(5)哪些或哪個箭頭代表初級消費者的同化量？①或②＋③＋⑤(6)哪些箭頭代表初級消費者用于生長、發(fā)育和繁殖的能量？④①－③或②＋⑤能量流動的過程源頭：

流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)總能量：途徑：形式：太陽能→有機物中的________→熱能形式：最終以

形式散失過程：輸入傳遞轉化散失生態(tài)系統(tǒng)中能量的

、

、

和

的過程。輸入傳遞散失太陽能食物鏈和食物網(wǎng)有機物中的化學能生產(chǎn)者固定的太陽能總量化學能熱能呼吸作用能量流動概念：轉化能量流動的過程1.大象是植食性動物，有一種蜣螂專門以象糞為食，設大象在某段時間所同化的能量為107kJ，則這部分能量中流入蜣螂體內(nèi)的約為A.0kJ B.106kJC.2×106kJ D.106～2×106kJ√2.如圖表示能量流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)某一營養(yǎng)級的變化示意圖，其中a～g表示能量值。若圖中A表示某食物網(wǎng)中第二營養(yǎng)級所攝入的全部能量。下列說法不正確的是A.圖中B表示同化的能量B.圖中C表示流入下一營養(yǎng)級的能量C.圖中D表示通過呼吸作用散失的能量D.圖中a值與c＋d＋e的值相同√C:用于自身生長、發(fā)育繁殖呼吸作用同化量分解者攝入量=同化量+糞便量

a=c+b,b=d+e

①源頭：

。②起點：從

開始。③流入生態(tài)系統(tǒng)總量：

。

④主要方式：__________。⑤能量轉化：

。

能量流動概念生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、傳遞、轉化和散失的過程過程輸入生產(chǎn)者固定太陽能生產(chǎn)者固定的太陽能總量光能化學能光合作用①傳遞渠道：

。②傳遞過程：食物鏈和食物網(wǎng)傳遞轉化太陽能化學能熱能ATP中活躍的化學能散失①大部分熱能形式散失，②需要分解者的分解作用和每一級生物的呼吸作用生產(chǎn)者→初級消費者→次級消費者……太陽能二、能量流動的過程能量流動的過程討論1：生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動和轉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生態(tài)系統(tǒng)中來？為什么？能量流動的特點RaymondLindeman林德曼對賽達伯格湖能量流動做了定量分析

賽達伯格湖位于美國明尼蘇達州的賽達伯格沼澤自然保護區(qū)，是一個高原湖泊，深1米，面積為14480平方米，湖岸線長500米。湖底深度一致、性質(zhì)均一，沒有大的波浪。優(yōu)點：小、簡單、穩(wěn)定能量流動的特點2.橫向比較，是否遵循能量守恒定律？縱向比較，隨著營養(yǎng)級的升高，同化量有什么變化？1.將圖中的數(shù)據(jù)用表格的形式進行整理。輸入能量（同化量）流入下一營養(yǎng)級呼吸散失分解者利用未利用出入比生產(chǎn)者

植食性動物

肉食性動物

464.662.8

12.613.5%20%62.896.312.529312.618.82.129.37.5微量5.0/能量傳遞效率逐級遞減

=

++

+能量傳遞效率=某一營養(yǎng)級的同化量上一營養(yǎng)級的同化量×100%

=

++

+未利用：指未被自身呼吸作用消耗，也未被后一個營養(yǎng)級和分解者利用的能量。（定時定量分析）能量流動的特點4.流入某一營養(yǎng)級的能量，為什么不會百分之百地流到下一個營養(yǎng)級？流入某一營養(yǎng)級的能量除了流入下一營養(yǎng)級的之外，還有：①一部分通過該營養(yǎng)級的呼吸作用散失；②一部分作為排遺物、遺體或殘枝敗葉被分解者利用；③一部分未被利用5.生物之間經(jīng)過長期的進化形成的吃與被吃的捕食關系不可逆轉，因此能量流動還具有什么特點？生態(tài)系統(tǒng)中能量流動是單向的。能量流動的特點單向流動②通過呼吸作用散失的熱能不能再次被利用①食物鏈中的捕食關系不能逆轉能量流動特點逐級遞減原因總有一部分能量經(jīng)自身呼吸消耗、被分解者分解、未被下一個營養(yǎng)級利用。（能量傳遞效率為10%～20營養(yǎng)級一般不超過5個%）原因任何生態(tài)系統(tǒng)都需要不斷得到來自系統(tǒng)外的能量補充，以便維持生態(tài)系統(tǒng)的正常功能。思考：如人工魚塘需要投喂飼料，此時流入魚塘生態(tài)系統(tǒng)的總能量如何表示？生產(chǎn)者固定的太陽能＋人工投入的有機物中的化學能。能量流動的計算技法必備若題干中未做具體說明，則一般認為能量傳遞的最低效率為10%，最高效率為20%，則：1.在食物鏈中能量流動的計算2.在食物網(wǎng)中正推：知低營養(yǎng)級求高營養(yǎng)級獲能量最多選最短食物鏈，按×20%計算獲能量最少選最長食物鏈，按×10%計算逆推：知高營養(yǎng)級求低營養(yǎng)級需能量最多選最長食物鏈，按÷10%計算需能量最少選最短食物鏈，按÷20%計算能量流動的計算例1.不是以個體或種群為單位，而是以

為單位。營養(yǎng)級如圖為某生態(tài)系統(tǒng)中的食物網(wǎng)簡圖，若E種群中的總能量為5.8×109kJ，B種群的總能量為1.6×108kJ，從理論上分析，A種群獲得的總能量最多是（）A2.0×108kJB．2.32×108kJC．4.2×108kJD．2.26×108kJAAEBCD能量流動的計算(3)在能量分配比例已知時，按比例分別計算，最后相加。例：在右圖的食物網(wǎng)中，如果C從B、F中獲得的能量比為3∶1，C增重1kg，則最少需要消耗A多少kg？消耗A最少，按最高傳遞效率20%計算（前級是后級5倍）：沿食物鏈A→B→C逆推：3/4kgX5X5＝75/4kg沿食物鏈A→D→E→F→C逆推：1/4kgX5X5X5X5＝625/4kg75/4kg+625/4kg=175kg能量流動的計算例.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(

)A．600g

B．900gC．1600gD．5600g能量流動的計算例：某生態(tài)系統(tǒng)中存在如圖所示的食物網(wǎng)，如將丙的食物比例由甲：乙=1：1調(diào)整為2：1，能量傳遞效率按10%計算，該生態(tài)系統(tǒng)能承載丙的數(shù)量是原來的（）A、1.875倍B、1.375倍C、1.273倍D、0.575倍應該從丙出發(fā)，甲：乙為1：1時，丙的能量為x，需要的甲為（1/2）x÷10%+（1/2）x÷10%÷10%=55x．設當食物由甲：乙為2：1時，丙的能量為y，需要的甲為（2/3）y÷10%+（1/3）y÷10%÷10%=40y．由于兩種情況下，生產(chǎn)者的數(shù)量是一定的，所以55x=40y，則y=1.375x．B甲乙丙能量流動的計算3.某同學繪制了如圖所示的能量流動圖解(其中W1為生產(chǎn)者固定的太陽能，方框大小表示所含能量的多少)。下列敘述不正確的是A.生產(chǎn)者固定的總能量可表示為(A1＋B1＋C1＋A2＋B2＋C2＋D2)B.由第一營養(yǎng)級到第二營養(yǎng)級的能量傳遞效率為D2/D1×100%C.流入初級消費者的能量為(A2＋B2＋C2＋D2)D.圖解表明能量流動的特點是單向流動、逐級遞減√W1=A1＋B1＋C1＋D1D1=A2＋B2＋C2＋D2D1/W1×100%生態(tài)金字塔將賽達伯格湖的能量流動數(shù)據(jù)，用相應面積或體積的圖形表示，并按營養(yǎng)級由低到高排列。生產(chǎn)者464.6植食性動物62.8肉食性動物12.6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)各營養(yǎng)級間能量的關系。形狀：通常都是上窄下寬的金字塔形。原因：能量在流動過程中總是逐級遞減。第二營養(yǎng)級第四營養(yǎng)級第三營養(yǎng)級第一營養(yǎng)級生態(tài)金字塔生物量金字塔意義：直觀地反映生態(tài)系統(tǒng)各營養(yǎng)級所容納的有機物的總干重的關系。形狀：大多是上窄下寬的金字塔形。原因：一般來說植物總干重>植食性動物總干重，植食性動物總干重>肉食性動物總干重。第一營養(yǎng)級第二營養(yǎng)級第三營養(yǎng)級第四營養(yǎng)級80937111.5干重g/m2營