【课件】 生态系统的能量流动（2课时）课件高二上学期生物人教版（2019）选择性必修2.pptx

第3章 生态系统及其稳定性第2节 生态系统的能量流动第1课时问题探讨 假设你像小说中的鲁滨逊一样，也流落到一个荒岛上，那里除了能饮用的水以外，几乎无任何食物。你随身尚存食物只有一只母鸡、15Kg玉米。A、先吃鸡，再吃玉米B、先吃玉米，同时用一部分玉米喂鸡，吃鸡产下的蛋，最后吃鸡。讨论:你认为以下哪种生存策略能让你维持更长的时间 来等待救援？3能量流能量流动动：生态系统中能量的 、和 的过程。输入传递转化散失能量的输入能量的散失生态系统一切生命活动都伴随着能量的变化。没有能量的输入，也就没有生命的生态系统4能量输入能量输入能量储存能量储存能量散失能量散失某个营某个营养级养级能量输入能量输入种群种群能量储存能量储存能量散失能量散失研究能量流动的基本思路 能量流经能量流经一个种群一个种群的情况可以图示如下：的情况可以图示如下：能量输入能量输入个体个体1 1个体个体2 2个体个体3 3储存在体内的能量储存在体内的能量呼吸作用散失的能量呼吸作用散失的能量储存在体内的能量储存在体内的能量呼吸作用散失的能量呼吸作用散失的能量储存在体内的能量储存在体内的能量呼吸作用散失的能量呼吸作用散失的能量 如果将这个种群作为一个整体来研究，如果将这个种群作为一个整体来研究，则左图可以概括成下图形式，从中可以看则左图可以概括成下图形式，从中可以看出分析能量流动的基本思路。出分析能量流动的基本思路。如果将一个营养级的所有种群作为一如果将一个营养级的所有种群作为一个整体，那么左图将概括为何种形式呢？个整体，那么左图将概括为何种形式呢？研究生研究生态系系统中能量流中能量流动一般在一般在群体水平群体水平上上501能量流动的过程 太阳能大都被地球表面的大气太阳能大都被地球表面的大气层吸收，散射和反射了，吸收，散射和反射了，只有大只有大约1%以可以可见光光的形式被生的形式被生产者通者通过光合作用固定。光合作用固定。这样，太阳能就，太阳能就输入入到了生到了生态系系统的的第一第一营养养级。601能量流动的过程呼吸作用以热能形式散失小草固定的能量去哪了呢？生长发育和繁殖储存起来小草固定的能量701能量流动的过程 同化量呼吸消耗量生长发育繁殖 同化量呼吸消耗量流入下一营养级流向分解者(同化量)(呼吸消耗量)1、生产者的能量流动流经生态系统的总能量流经生态系统的总能量801能量流动的过程兔吃草后能将摄入的草全部同化吗？粪便粪便粪便属于上属于上一一 营养级营养级的同化量的同化量同化量=摄入量粪便量呼吸作用以热能形式散失生长发育和繁殖储存起来小草固定的能量901能量流动的过程呼吸作用以热能形式散失生长发育和繁殖储存起来同化量=摄入量粪便量兔同化了小草的能量后，这些能量有哪些去向？兔同化的能量遗体残骸1001能量流动的过程2、第二营养级的能量流动初级消费者初级消费者摄入摄入初级消费者初级消费者同化同化粪便粪便分分解解者者利利用用用于生长用于生长发育和繁殖发育和繁殖次级消费者次级消费者摄入摄入遗体遗体残骸残骸呼呼吸吸作作用用散失散失呼呼吸吸作作用用散散失失 同化量摄入量-粪便量 同化量呼吸消耗量生长发育繁殖 同化量呼吸消耗量流入下一营养级流向分解者1101能量流动的过程1、流经第二营养级的总能量初级消费者同化量思考：思考：2、初级消费者粪便中的能量包括在初级消费者同化的能量中吗？同化量摄入量-粪便量=3、能量在食物链中流动的形式是什么？有机物中的化学能2、第二营养级的能量流动能量流经能量流经第三、四营养级第三、四营养级的过程与的过程与第二营养级的情况第二营养级的情况大致相同大致相同。初级消费者初级消费者摄入摄入初级消费者初级消费者同化同化粪便粪便分分解解者者利利用用用于生长用于生长发育和繁殖发育和繁殖次级消费者次级消费者摄入摄入遗体遗体残骸残骸呼呼吸吸作作用用散失散失呼呼吸吸作作用用散散失失1201能量流动的过程呼吸作用以热能形式散失生长发育和繁殖储存起来粪便粪便粪便属于上属于上一一 营养级营养级的同化量的同化量同化量=摄入量粪便量兔同化的能量遗体残骸狐吃兔后能将摄入的兔全部同化吗？1301能量流动的过程3、最高营养级的能量流动狐狸同化了兔的能量后，这些能量有哪些去向？最高营养级摄入最高营养级同化粪便分解者利用用于生长发育和繁殖遗体残骸呼吸作用散失呼吸作用散失狐同化的能量呼吸作用以热能形式散失生长发育和繁殖储存起来遗体残骸生产者生产者固定的固定的太阳能太阳能生产者的同化量呼吸作用以热能形式散失用于生长、发育和繁殖被下一营养级所摄食分解者利用初级消费者摄入初级消费者粪便量初级消费者同化量呼吸作用以热能形式散失用于生长、发育和繁殖被下一营养级所摄食分解者利用次级消费者摄入次级消费者粪便量次级消费者同化量呼吸作用以热能形式散失用于生长、发育和繁殖.15能量流动的过程01 (1)初级消费者粪便中的能量是哪个箭头？(2)哪些或哪个箭头代表初级消费者的同化量？(3)哪些箭头代表初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量？或或或或思考思考:能量流动的过程01并不是所有生态系统的能量输入都只有生产者并不是所有生态系统的能量输入都只有生产者。人工鱼塘等生态系统的输入能量还包括饲料中有机物中的能量。能量流动并不是只在食物链（网）中传递。能量流动并不是只在食物链（网）中传递。生产者、消费者的遗体中的能量会流入分解者。注意：归纳总结17能量流动的过程01讨论 1.1.生态系统中的能量流动和转化是否遵循能量守恒定律，为什么？生态系统中的能量流动和转化是否遵循能量守恒定律，为什么？遵循；遵循；能量在生态系统中流动、转化后，一部分储存在生态系统生物体的有机物）中，能量在生态系统中流动、转化后，一部分储存在生态系统生物体的有机物）中，另一部分在呼吸作用中以热能的形式散失，两者之和与流入生态系统的能量相另一部分在呼吸作用中以热能的形式散失，两者之和与流入生态系统的能量相等。等。2.2.流经生态某生态系统的能量能否再回到这个生态系统中来？为什么流经生态某生态系统的能量能否再回到这个生态系统中来？为什么？不能，因为能量流动是单向不能，因为能量流动是单向的。的。18源头：流经生态系统总能量：途径：形式：太阳能有机物中的_热能过程：形式：最终以形式散失输入传递转化散失太阳能食物链和食物网 有机物中的化学能 生产者固定的太阳能总量 化学能 热能 呼吸作用能量流动概念：生态系统中能量的 、和 的过程。输入传递转化散失归纳总结能量流动的过程01第三章第三章 第二第二节生态系统的能量流动（第二课时）第 20 页能量流动的特点Part 1植食性动物植食性动物 62.862.862.862.8太阳能太阳能未未固固定定生产者生产者464.6464.6分解者分解者12.512.5呼吸作用呼吸作用96.396.3未利用未利用327.3327.32932932.12.118.818.829.329.312.612.6肉食性动物肉食性动物 12.612.6微量微量7.57.55.05.0122.6122.614.614.6分析赛达伯格湖的能量流动分析赛达伯格湖的能量流动P56思考思考.讨论讨论某营养级的能量在某段时间内的去向1某营养级的能量的最终去向2第 22 页能量流动的特点Part 1流入流入呼吸作用呼吸作用 分解者利用分解者利用未利用未利用流出流出流出流出/流入流入生产者生产者植食性动物植食性动物肉食性动物肉食性动物464.696.312.529362.862.818.82.129.312.612.67.5微量微量5.0能量流动过程中能量流动过程中逐级递减逐级递减思考思考*讨论讨论1 1：用表格的形式，将每个营养级能量的用表格的形式，将每个营养级能量的“流入流入”和和“流出流出”的数据进的数据进行整理。行整理。(这里的这里的“流出流出”指流向下一营养级的能量指流向下一营养级的能量)思考思考*讨论讨论2：计算计算“流出流出”该营养级能量占该营养级能量占“流入流入”该营养级能量的百分比。该营养级能量的百分比。13.52%13.52%20.06%20.06%能量传递效率能量传递效率=下一营养级下一营养级同化同化量量上一营养级上一营养级同化同化量量100%100%注意:一般来说,能量在相邻两个营养级间的传递效率为 。10%20%第 23 页随堂训练1.1.判断判断下列说法是否正确。下列说法是否正确。(1)(1)一一只只狼狼捕捕食食了了一一只只兔兔子子，意意味味着着这这只只兔兔子子中中约约有有10%10%20%20%的的能量流入狼的体内。（能量流入狼的体内。（）(2)(2)相邻两个营养级的能量传递效率一定是相邻两个营养级的能量传递效率一定是10%10%20%20%。（。（）不是的。能量的传递效率指的是相邻两个营养级之间能量的传递效率，不是的。能量的传递效率指的是相邻两个营养级之间能量的传递效率，约为约为10%10%20%20%，不能用于两个个体之间。，不能用于两个个体之间。不是的。相邻两个营养级的能量传递效率一般是不是的。相邻两个营养级的能量传递效率一般是10%10%20%20%，这个数值是，这个数值是林德曼根据赛达伯格湖统计出来的，并不适用于所有的生态系统。具体到某林德曼根据赛达伯格湖统计出来的，并不适用于所有的生态系统。具体到某相邻两个营养级的能量传递效率，则可能会小于相邻两个营养级的能量传递效率，则可能会小于10%10%或大于或大于20%20%。第 24 页能量流动的特点Part 1思考思考*讨论讨论3：流入某一营养级的能量，为什么不能百分之百流到流入某一营养级的能量，为什么不能百分之百流到下一个营养级？下一个营养级？一部分通过本营养级自身的一部分通过本营养级自身的呼吸呼吸作用散失作用散失了。了。一部分作为排遗物、遗体或残枝一部分作为排遗物、遗体或残枝败叶不能进入下一个营养级，而败叶不能进入下一个营养级，而被被分解者利用分解者利用。一部分未能进入（一部分未能进入（未利用未利用）下一）下一个营养级。个营养级。思考思考*讨论讨论4：通过以上分析，你能总结出能量流动有什么特点通过以上分析，你能总结出能量流动有什么特点？第 25 页能量流动的特点Part 1单向流动单向流动通过呼吸作用散失的通过呼吸作用散失的热能不能再次被利用热能不能再次被利用食物链中的食物链中的捕食关系不能逆转捕食关系不能逆转逐级递减逐级递减原原因因总有一部分能量经总有一部分能量经自身呼吸消耗、被分解者自身呼吸消耗、被分解者分解、未被下一个营养级分解、未被下一个营养级利用。利用。（能量传递能量传递效率为效率为10%10%20%20%，一般一般不超过不超过5 5个营养级个营养级）原原因因 任何生态系统都需要不断得到来自系统外的能量补充，以便任何生态系统都需要不断得到来自系统外的能量补充，以便维持生态系统的正常功能。维持生态系统的正常功能。如果一个生态系统在一段较长时期内没有如果一个生态系统在一段较长时期内没有能量（太阳能或化学能）输入，这个生态系统就会能量（太阳能或化学能）输入，这个生态系统就会崩溃崩溃。第 26 页玉米玉米鸡鸡人人方案方案2 2：先吃玉米，同时用一：先吃玉米，同时用一部分玉米喂鸡，吃鸡产下的蛋，部分玉米喂鸡，吃鸡产下的蛋，最后吃鸡。最后吃鸡。玉米玉米人人鸡鸡方案方案1 1：先吃鸡，：先吃鸡，再吃玉米再吃玉米若若选选择择方方案案2 2，则则增增加加了了玉玉米米到到人人的的食食物物链链的的长长度度，由由于于能能量量逐逐级级递递减减，最后人获得的能量较少。最后人获得的能量较少。鲁滨逊的选择？第 27 页拓展延伸能量流动的相关计算能量流动的相关计算1.能量传递效率的计算公式能量传递效率的计算公式：（1 1）能量传递效率）能量传递效率=下一营养级下一营养级同化同化量量上一营养级上一营养级同化同化量量100%100%（2 2）在食物网中在食物网中能量传递效率能量传递效率“最值最值”计算计算例1：计算食物链甲乙丙丁戊中,戊获得的能量，已知甲所固定的太阳能为105 J，戊最多可获得能量为：105 20%20%20%20%=160J105 10%10%10%10%=10J戊最少可获得能量为：（10%20%）第 28 页拓展延伸能量流动的相关计算能量流动的相关计算1.能量传递效率的计算公式能量传递效率的计算公式：（1 1）能量传递效率）能量传递效率=下一营养级下一营养级同化同化量量上一营养级上一营养级同化同化量量100%100%（2 2）在食物网中在食物网中能量传递效率能量传递效率“最值最值”计算计算（10%20%）正推：知低营养级求高营养级正推：知低营养级求高营养级获能量最多获能量最多选最选最短短食物链食物链（若有取食比例，则每条都计算若有取食比例，则每条都计算），按，按20%20%计算计算获能量最少获能量最少选最选最长长食物链，按食物链，按10%10%计算计算逆推：知高营养级求低营养级逆推：知高营养级求低营养级需能量最多需能量最多选最选最长长食物链，按食物链，按10%10%计算计算需能量最少需能量最少选最选最短短食物链，按食物链，按20%20%计算计算第 29 页随堂训练例例1.1.若某生态系统固定的总能量为若某生态系统固定的总能量为24000kJ24000kJ，则该生态系统的第四营养，则该生态系统的第四营养级生物最多能获得的能量是（级生物最多能获得的能量是（）A.24kJA.24kJ B.192kJ B.192kJ C.96kJ C.96kJ D.960kJ D.960kJ【解析解析】第四营养级获能量最大值：第四营养级获能量最大值：2400020%20%20%=192kJ例例2.2.在一条有在一条有5 5个营养级的食物链中，若第五营养级的生物体重增加个营养级的食物链中，若第五营养级的生物体重增加1 kg1 kg，理论上至少要消耗第一营养级的生物量为（，理论上至少要消耗第一营养级的生物量为（）A.25 kgA.25 kg B.125 kg B.125 kg C.625 kg C.625 kg D.3125 kg D.3125 kg【解析解析】应按照能量传递的最大效率应按照能量传递的最大效率20%计算。设需消耗第一营养计算。设需消耗第一营养级的生物量为级的生物量为Xkg，则，则X=1(20%)4=625kg。第 30 页生态金字塔Part 21.能量金字塔：能量金字塔：P57将单位时间内各营养级所得到的将单位时间内各营养级所得到的能量数值能量数值转换为转换为相应面积（或体积）相应面积（或体积）来表示：来表示：能量分析能量分析生产者生产者植食性动物植食性动物肉食性动物肉食性动物输入能量输入能量464.6464.662.862.812.612.6肉食性动物肉食性动物12.612.6生产者生产者464.6464.6植食性动物植食性动物62.862.8（1 1）特点）特点 通常都是通常都是上窄下宽上窄下宽的的正正金字塔形。金字塔形。（2 2）原因）原因能量在流动中总是能量在流动中总是逐级递减逐级递减的。的。（3 3）意义）意义直观直观的反映出生态系统各营养级间的反映出生态系统各营养级间能量能量的关系。的关系。第 31 页生态金字塔Part 22.生物量金字塔：生物量金字塔：用表示能量金字塔中的方法表示用表示能量金字塔中的方法表示各营养级的生各营养级的生物量物量（每个营养级所容纳的有机物的每个营养级所容纳的有机物的总干重总干重）。营养级营养级第四营养级第四营养级第三营养级第三营养级第二营养级第二营养级第一营养级第一营养级干重干重g/m21.51137809（1 1）特点）特点一般为一般为正正金字塔形金字塔形，有可能倒置有可能倒置（2 2）原因）原因一般来说一般来说植物的总干重通常大于植食性植物的总干重通常大于植食性动物的总干重动物的总干重，而植食性动物的总干重，而植食性动物的总干重也大于肉食性动物的总干重。也大于肉食性动物的总干重。直观直观的反映生态系统各营养的反映生态系统各营养级所容纳的级所容纳的有机物的总干重有机物的总干重的关系。的关系。（3 3）意义）意义第 32 页生态金字塔Part 22.生物量金字塔：生物量金字塔：思考：思考：在什么情况下，生物量金字塔可能是上宽下窄倒置的金字塔形？在什么情况下，生物量金字塔可能是上宽下窄倒置的金字塔形？在在海海洋洋生生态态系系统统中中，由由于于生生产产者者(浮浮游游植植物物)的的个个体体小小，寿寿命命短短，又又会会不不断断地地被被浮浮游游动动物物吃吃掉掉，所所以以某某一一时时刻刻调调查查到到的的浮浮游游植植物物的的生生物物量量可可能能低低于于浮浮游游动物的生物量。动物的生物量。第 33 页生态金字塔Part 23.数量金字塔：数量金字塔：营养级营养级第二营养级第二营养级第一营养级第一营养级个体数量个体数量鼠鼠草草鼬鼬第三营养级第三营养级营养级营养级第二营养级第二营养级第一营养级第一营养级个体数量个体数量昆虫昆虫树树如果表示如果表示各个营养级的生物个各个营养级的生物个体的数目比值体的数目比值关系，就形成数关系，就形成数量金字塔。量金字塔。（1 1）特点）特点一般为一般为正正金字塔形，金字塔形，有时会出现有时会出现倒金字塔形倒金字塔形。（2 2）原因）原因如果消费者的个体小而生产者的个体大，如果消费者的个体小而生产者的个体大，则会呈现则会呈现倒置金字塔倒置金字塔。（3 3）意义）意义直观的反映生态系统直观的反映生态系统各营养级各营养级的生物个体的的生物个体的数目数目关系。关系。第 34 页生态金字塔Part 2能量金字塔生物量金字塔数量金字塔形状每一层含义特点象征意义单位时间内，每营养级生物所同化的能量的多少自然生态系统一定为正金字塔能量在流动过程中总是逐级递减单位时间内，每营养级所容纳的有机物的总干重一般为正金字塔,有时会出现倒金字塔形一般生物量随食物链中营养级的升高而减少单位时间内，每一营养级生物个体的数目一般为正金字塔,有时会出现倒金字塔形一般生物个体数目在食物链中随营养级升高而减少第 35 页研究能量流动的意义Part 31.1.研究生态系统的能量流动，研究生态系统的能量流动，可以帮助人们将生物在可以帮助人们将生物在时间、时间、空间上空间上进行合理配置，进行合理配置，增大流入某个生态系统的总能量增大流入某个生态系统的总能量。稻稻萍萍蛙蛙间作套种间作套种多层育苗多层育苗第 36 页研究能量流动的意义Part 32.2.研究生态系统的能量流动，研究生态系统的能量流动，可以帮助人们可以帮助人们科学规划和设科学规划和设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用。计人工生态系统，使能量得到最有效的利用。实实现现能能量量多多级级利利用用，从从而而大大提高能量的大大提高能量的利用率。利用率。（能量利用率能量利用率能量传递效率能量传递效率）粪便制作沼气粪便制作沼气粪便制作沼气粪便制作沼气用秸秆作饲料用秸秆作饲料用秸秆作饲料用秸秆作饲料第 37 页研究能量流动的意义Part 33.3.帮助人们合理地调整生态系统中的能量流动关系，帮助人们合理地调整生态系统中的能量流动关系，使能使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。量持续高效地流向对人类最有益的部分。稻田除草、除虫等。稻田除草、除虫等。合理确定草场的载畜量合理确定草场的载畜量 牲畜过少，不能充分利用牧草所提供的能量；牲畜过少，不能充分利用牧草所提供的能量；牲畜过多，就会造成草场牲畜过多，就会造成草场的退化，使畜产品的产量下降。的退化，使畜产品的产量下降。第 38 页随堂训练1.下图是两个农业生态系统的模式图。图a 中农作物为人类提供的食物、为家禽和家畜提供的饲料，都与图b相同。请分析哪个生态系统的能量能够更多地被人类所利用？为什么？P60拓展应用1（2）图b所示生态系统中流向分解者的能量，还有一部分可以以生活能源或食物中化学能的形式被人类再度利用，因此，该生态系统实现了能量的多级利用，提高了能量的利用率。图b图a第 39 页练习巩固某同学绘制了如图所示的能量流动图解(其中W1为生产者固定的太阳能)，下列叙述中不正确的是（）A.生产者固定的总能量可表示为(A1B1C1A2B2C2D2)B.由第一营养级到第二营养级的能量传递效率为D1/W1 100%C.流入初级消费者体内的能量可表示为(A2B2C2)D.生产者用于自身生长、发育和繁殖的能量可表示为(B1C1D1)C流入下一营养级呼吸作用自身生长发育繁殖被分解者分解未利用一、概念一、概念检测1.生态系统中所有生物的生命活动都需要能量，而不同营养级的生物获取能量的途径是有差别的。据此判断下列表述是否正确。(1)太阳能只有通过生产者才能输入到生态系统中。()(2)生态系统中初级消费者越多，次级消费者获得的能量越少。()(3)能量沿食物链流动是单向的。()练习与应用2.流经神农架国家级自然保护区的总能量是()A.该保护区中生产者体内的能量B.照射到该保护区中的全部太阳能C.该保护区中生产者所固定的太阳能D.该保护区中所有生产者、消费者、分解者体内的能量C C练习与应用3.在一定时间内，某生态系统中全部生产者固定的能量值为a，全部消费者所获得的能量值为b，全部分解者所获得的能量值为c，则a、b、c之间的关系是()A.a=b+cB.ab+cC.ab+cD.c=a+bB B练习与应用二、拓展二、拓展应用用1.下图是两个农业生态系统的模式图。图a中农作物为人类提供的食物、为家禽和家畜提供的饲料，都与图b相同。(1)分析这两幅图，完成这两个生态系统的能量流动图解。练习与应用(2)哪个生态系统的能量能够更多地被人类所利用？为什么？答案：图b所示生态系统中流向分解者的能量，还有一部分可以以生活能源或食物中化学能的形式被人类再度利用，因此，该生态系统实现了能量的多级、充分利用，提高了能量的利用率。练习与应用