3.2生态系统的能量流动ppt课件 -2023新人教版(2019）《高中生物》选择性必修第二册.pptx

1、 假设你像小说中的鲁滨逊那样，流落在一个假设你像小说中的鲁滨逊那样，流落在一个荒岛上，那里除了有能饮用的水，几乎没有任何荒岛上，那里除了有能饮用的水，几乎没有任何食物。你身边尚存的食物。你身边尚存的食物只有一只母鸡、食物只有一只母鸡、15kg15kg玉玉米米。流落荒岛流落荒岛讨论：讨论：你认为以下哪种生存策略能让你你认为以下哪种生存策略能让你维持更长的时间维持更长的时间来等待救援？来等待救援？问题探讨2.先吃玉米，同时用一部分玉米喂鸡，吃鸡产下的蛋，最后吃鸡。1.先吃鸡，再吃玉米。我反对！为什么我反对！为什么要先吃我？要先吃我？第三单元第2节 生态系统的能量流动研究能量流动的基本思路 以个体为

2、研究对象，有很大的局限性以个体为研究对象，有很大的局限性和偶然性，如果个体死亡，数据可能不准和偶然性，如果个体死亡，数据可能不准确；不同个体间差异过大。确；不同个体间差异过大。如果以种群为研究对象，能量流动的如果以种群为研究对象，能量流动的渠道为食物链，在分析时，可能因为食物渠道为食物链，在分析时，可能因为食物网的复杂性而影响结果的准确性。网的复杂性而影响结果的准确性。如果将如果将一个营养级的所有种群一个营养级的所有种群作为作为一个整体，则一个整体，则可以比较精确地测量每一可以比较精确地测量每一个营养级能量的输入值和输出值。个营养级能量的输入值和输出值。能量输入某营养级能量储存能量散失来源与去

3、路生态系统能量流动在营养级层次研究鹰等鹰等次级消费者次级消费者草草等生产者等生产者兔兔等初级消费者等初级消费者第一营养级第一营养级第二营养级第二营养级第三营养级第三营养级消化吸收合成自身物质，储存能量能量流经生物个体的过程呼吸作用散失（热能）散失（热能）粪便呼吸作用散失（热能）散失（热能）分解者利用遗体残骸遗体残骸摄入用于生长用于生长发育繁殖发育繁殖摄入量=同化量+粪便量捕食者捕食者摄入摄入同化同化量=呼吸作用散失自身生长发育同化量=呼吸作用散失捕食者摄入分解者利用呼吸作用以热能形式散失草的能量如何得来？光能全部被草吸收了吗？草（第一营养级）固定的能量有哪些最终去向？1%生长发育和繁殖储存起来

4、呼吸作用散失生长发育繁殖遗体残枝败叶分解者流入下一营养级生产者固定的太阳能残枝败叶被分解者分解能量流动的过程粪便兔吃草后能将摄入的草全部同化吗？同化流入呼吸作用分解者摄入生长发育和繁殖储存起来同化量=摄入量粪便量u 粪便量是上一营养级的同化量呼吸作用分解者生长发育和繁殖储存起来兔（第二营养级）同化了小草的能量后，这些能量有哪些最终去向？呼吸散失生长发育繁殖遗体残骸分解者流入下一营养级兔同化的能量某营养级同化量呼吸作用中以热能形式散失用于自身生长、发育、繁殖被分解者分解利用流入下一个营养级1.某营养级的能量最终去向某营养级同化量呼吸作用中以热能形式散失用于自身生长、发育、繁殖被分解者分解利用流入

5、下一个营养级未被利用的能量2.某营养级的能量某段时间内的能量去向小结*最终将被分解者利用最终将被分解者利用*最高营养级无这一去向最高营养级无这一去向鹰（最高营养级）同化了兔的能量后，这些能量有哪些最终去向？呼吸散失生长发育繁殖遗体残骸分解者鹰同化的能量呼吸作用分解者生长发育和繁殖储存起来归纳概括能量流动过程：归纳概括能量流动过程：思考(1)(1)生态系统中能量是沿什么渠道进行传递的？(2)(2)图中菱形方块的大小代表什么含义？(3)(3)初级消费者粪便中的能量属于以上哪个箭头的部分？食物链和食物网各营养级的能量转化转化 太阳能太阳能 有机物中化学能有机物中化学能 热能热能生物群落环境输输入入输

6、输出出散失散失传递传递输入输入生态系统的能量流动：生态系统中能量的 、和 的过程。输入传递转化散失生产者通过光合作用固定的太阳能生产者通过光合作用固定的太阳能总量总量:来源来源:太阳能太阳能有机物中化学能有机物中化学能食物链和食物网食物链和食物网途径：途径：形式：形式：途径：途径：形式：形式：呼吸作用呼吸作用热能热能.流经自然生态系统的总能量是：.流经人工生态系统的总能量是：.自然生态系统的能量来源是：.人工生态系统的能量来源是：生产者固定的太阳能生产者固定的太阳能和人工输入的有机物中的化学能太阳能太阳能和人工输入的有机物中的化学能如图表示能量流经该生态系统某一营养级的变化示意图，其中如图表示

7、能量流经该生态系统某一营养级的变化示意图，其中a ag g表示能量值。若图中表示能量值。若图中A A表示某食物网中第二营养级所摄入的全部能表示某食物网中第二营养级所摄入的全部能量，则下列说法不正确的是量，则下列说法不正确的是()A A图中图中B B表示同化的能量表示同化的能量B B图中图中C C表示流入下一营养级的能量表示流入下一营养级的能量C C图中图中D D表示通过呼吸作用散失的能量表示通过呼吸作用散失的能量D D图中图中a a值与值与c cd de e的值相同的值相同BC C表示用于生长发育繁殖的能量表示用于生长发育繁殖的能量【检测】下面为初级消费者能量流动示意图，相关叙述正确的是下面为

8、初级消费者能量流动示意图，相关叙述正确的是(）A A.初级消费者摄入量就是它的同化量初级消费者摄入量就是它的同化量B B.f f代表呼吸散失的能量，只包括有氧呼吸代表呼吸散失的能量，只包括有氧呼吸C C.i i和和h h都属于初级消费者同化量的被分解者利用都属于初级消费者同化量的被分解者利用D D.通过圈养减少通过圈养减少f f可以提高产量可以提高产量【检测】下面下面大象是植食性动物，有一种蜣螂则专门以象粪为食，大象是植食性动物，有一种蜣螂则专门以象粪为食，设大象在某段时间所同化的能量为设大象在某段时间所同化的能量为10107 7kJkJ，则这部分能量中流入蜣螂，则这部分能量中流入蜣螂体内的约

9、为体内的约为()()A.0kJ B.10 A.0kJ B.106 6kJ C.2kJ C.210106 6kJ D.10kJ D.106 62 210106 6kJkJD DA A(1)当狼吃掉一只兔子时，就获得了兔子的全部能量 ()(2)初级消费者的粪便量属于第二营养级能量 ()(3)同化量用于生长发育和繁殖的能量 ()(4)呼吸作用所产生的能量都是以热能的形式散失 ()(5)分解者的分解作用也是通过呼吸作用完成的 ()分析赛达伯格湖的能量流动Raymond Lindeman对能量流动做了定量分析 生态学的营养动态概说 林德曼（1915-1942）赛达伯格湖赛达伯格湖深深1 1米，面积为米，

10、面积为1448014480平平方米，湖岸线长方米，湖岸线长500500米米 。湖底深度一致、性质均湖底深度一致、性质均一，没有大的波浪。一，没有大的波浪。优点：小、简单、稳定优点：小、简单、稳定P56P56资资料分析料分析数字为能量数值。数字为能量数值。“未固定未固定”是指未被固定的太阳能，是指未被固定的太阳能，输入能量（同化量）流入下一营养级呼吸散失分解者利用未利用 出入比生产者 植食性动物 肉食性动物 464.6464.662.8 62.8 12.612.613.5%13.5%20%20%62.8 62.8 96.396.312.512.529329312.612.618.818.82.1

11、2.129.329.37.57.5微量5.05.0/能量传递效率输出（去路）逐级递减单位（焦/厘米2 年）能量传递效率=某一营养级的同化量上一营养级的同化量100%规律:食物链越短，能量利用率越高。能量传递效率与能量利用效率的比较 能量利用率生产者能量流入最高营养级的能量【思维拓展】（传递效率为10%20%）赛达伯格湖能量流动赛达伯格湖能量流动图解图解(1)从方向上看：单向流动 在生态系统中，能量流动只能从第一营养级流向第二营养级，再依次流向后面的各个营养级，不可_，也不能_；生物之间的捕食关系是长期自然选择的结果，一般不可逆转；各营养级呼吸作用散失的热能无法再利用。逆转循环流动原因：能量流动

12、的特点赛达伯格湖能量流动赛达伯格湖能量流动图解图解(2)从数值上看：逐级递减自身呼吸作用消耗；自身呼吸作用消耗；被分解者分解；被分解者分解；暂时未被利用。暂时未被利用。原因：（能量传递效率为10%20%）能量流动的特点1.单向流动:不可逆，不循环能量是沿食物链（网）流动的在流动过程中是逐级减少的【总结归纳】能量流动的特点思考讨论生态系统中的能量流动2.2.流经某生态系统的能量能否再回到这个生态系统中来？为什么？流经某生态系统的能量能否再回到这个生态系统中来？为什么？遵循能量守恒定律遵循能量守恒定律。能量在生态系统中流动、转化后，一部分储存在生态系。能量在生态系统中流动、转化后，一部分储存在生态

13、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，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，两者之和与两者之和与流入生态系统的能量相等流入生态系统的能量相等。不能。能量流动是单向的。不能。能量流动是单向的。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？任何生态系统都需要不断得到能量补充，以便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间内没有能量(太阳能或化学能)输入，这个生态系统就会崩溃；请同学们将赛达伯格湖的能量流动数据，用相应面积或体积的图形表示，并按营养级由低到高排列。生

14、态金字塔1.1.能量金字塔能量金字塔生态金字塔每一级体积代表所得到的能量值能量单向流动、逐级递减 第四营养级 第三营养级第二营养级第一营养级2.2.数量金字塔数量金字塔生态金字塔昆虫树倒置情况倒置情况每一级体积代表个体数每一级体积代表个体数草草蝗虫蝗虫鸟鸟狐狸狐狸该食物链能量金字塔该食物链能量金字塔是怎样的呢？是怎样的呢？当生产者个体比消费者个体大得多时，数量金字塔经常倒置。3 3.生物量生物量金字塔金字塔营养级营养级第四营养级第三营养级第二营养级第一营养级干重干重g/m21.51137809营养级营养级第四营养级第三营养级每一级体积代表每一级体积代表生物量生物量值值（所容纳有机物的总干重所容

15、纳有机物的总干重）生态金字塔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，食物链单位时间内，食物链中每一营养级生物所中每一营养级生物所同化的能量同化的能量的多少的多少自然生态系统一定自然生态系统一定为正金字塔为正金字塔能量在流动过程中能量在流动过程中总是总是逐级递减逐级递减单位时间内，每一营养级单位时间内，每一营养级生物的生物的有机物的总干重有机物的总干重一般为正金字塔一般为正金字塔,有时有时会出现倒金字塔形会出现倒金字塔形一般一般生物量生物量(现存生物有现存生物有机物的总干重机物的总干重)随食物链随食物链中营养级的升高而减少中营养级的升高而减少每一营养级生每一营养级生

16、物物个体的数目个体的数目一般为正金字塔一般为正金字塔,有有时会出现倒金字塔形时会出现倒金字塔形一般生物一般生物个体数目个体数目在在食物链中随营养级升食物链中随营养级升高而减少高而减少列表比较三种生物金字塔研究能量流动的实践意义1.1.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 、上上进行进行 ，流入某个生态系统的总能量流入某个生态系统的总能量。间作套种多层育苗稻萍蛙时间时间空间空间合理配置合理配置增大增大例如例如:间作套种、多层育苗、稻间作套种、多层育苗、稻-萍萍-蛙等立体农业生产方式。蛙等立体农业生产方式。2.2.研究生态系统的能量流动，研究生态

17、系统的能量流动，可以帮助人们科学地可以帮助人们科学地规划和设计规划和设计人工人工生态系统，使能量得到生态系统，使能量得到最有效最有效的利用的利用；*沼气池实现了对沼气池实现了对能量的多级利用，大大提高了能量的利用率能量的多级利用，大大提高了能量的利用率；*能量的利用率能量的利用率能量的传递效率能量的传递效率用秸秆作饲料用秸秆作饲料粪便制作沼气粪便制作沼气沼渣田肥沼渣田肥3.3.研究生态系统的能量流动，研究生态系统的能量流动，还可以帮助人们合理地调整生态系统还可以帮助人们合理地调整生态系统中的能量流动关系，使能量中的能量流动关系，使能量持续高效地流向持续高效地流向对人类对人类最有益最有益的部分。

18、的部分。例如，例如，合理确定草场载畜量合理确定草场载畜量，麦田除草、除虫，麦田除草、除虫例例1.如果如果A消耗消耗10000 kg，C最多增重最多增重_千克，最少增千克，最少增重重_千克千克400 1 由生产者推导（获得量）获得能量获得能量最多最多：选：选最短最短食物链；按食物链；按20%计算计算获得能量获得能量最少最少：选：选最长最长食物链；按食物链；按10%计算计算1000010000200020004004001000100010010010101 1较高营养级生物获得能量（或生物量）最大值较高营养级生物获得能量（或生物量）最大值=（n为食物链中由较低营养级到所需计算的营养级的箭头数）较

19、高营养级生物获得能量（或生物量）最小值较高营养级生物获得能量（或生物量）最小值=【方法规律】较低营养级能量较低营养级能量(20%)(20%)n n较低营养级能量较低营养级能量(10%)(10%)n n 由最高营养级推导（消耗量）需需最多最多能量：能量：选选最长最长食物链食物链；按按10%计算计算 (食物链前级是后级食物链前级是后级10倍倍）需需最少最少能量：能量：选选最短最短食物链食物链；按按20%计算计算 (食物链前级是后级食物链前级是后级5倍倍）例例1：较低营养级生物获得能量（或生物量）最大值较低营养级生物获得能量（或生物量）最大值=较低营养级生物获得能量（或生物量）最小值较低营养级生物获

20、得能量（或生物量）最小值=较低营养级能量较低营养级能量1010n n较低营养级能量较低营养级能量5 5n n【方法规律】（n为食物链中由较低营养级到所需计算的营养级的箭头数）最多最多1000kg1000kg，最少，最少25kg25kg 在能量传递效率为在能量传递效率为10%20%时，假设每个营养级的生物时，假设每个营养级的生物从前一营养级的不同生物处获得的能量相等。则人的体重每增从前一营养级的不同生物处获得的能量相等。则人的体重每增加加1 kg，至少需要消耗水藻，至少需要消耗水藻_kg。在能量分配比例已知时，按比例分别计算，最后相加 975 “小鱼小鱼大鱼大鱼人人”，大鱼至少为，大鱼至少为0.

21、520%2.5 kg，小鱼至少为，小鱼至少为2.520%12.5 kg；在在“小鱼小鱼人人”的传递途径中，小鱼至少是的传递途径中，小鱼至少是0.520%2.5 kg。因此，小鱼总量至少。因此，小鱼总量至少为为12.5+2.5=15 kg。“水藻水藻水蚤水蚤虾虾小鱼小鱼”中，水藻至少是中，水藻至少是15220%20%20%937.5 kg；在；在“水水藻藻小鱼小鱼”的传递过程中，水藻至少是的传递过程中，水藻至少是15220%37.5 kg。因此，水藻的生物量总。因此，水藻的生物量总量至少为量至少为937.5+37.5=975 kg。例例3.在在右图的食物网中，如果右图的食物网中，如果C从从B、F

22、中中获获得的能量比为得的能量比为3 1，C增重增重1kg，则最少需要，则最少需要消耗消耗A多少多少kg？在能量分配比例已知时，按比例分别计算，最后相加沿食物链沿食物链ADEFC逆推逆推：1/4kg 5 5 5 5625/4kg消耗消耗A最少，按最高传递效率最少，按最高传递效率20%计算（计算（前级是后级前级是后级5倍倍）：75/4kg+625/4 kg=175kg沿食物链沿食物链ABC逆推：逆推：3/4kg 5 575/4kg 在能量分配比例已知时，按比例分别计算，最后相加演练演练2根据图示的食物网，若黄雀的全部同化量来自两种动物，蝉和螳根据图示的食物网，若黄雀的全部同化量来自两种动物，蝉和螳

23、螂各占一半，则当绿色植物增加螂各占一半，则当绿色植物增加G千克时，黄雀增加体重最多是千克时，黄雀增加体重最多是()AG/75千克千克B3G/125千克千克C6G/125千克千克 DG/550千克千克A要黄雀体重增加最多要黄雀体重增加最多，按最高传递效率，按最高传递效率20%计算（计算（按按20%计算计算）：设雀增加设雀增加x x 所以黄雀要吃蝉所以黄雀要吃蝉x/2x/220%=20%=5 5x/2x/2则来自蝉的能量为则来自蝉的能量为x/2 x/2，来自螳螂的也是，来自螳螂的也是x/2 x/2 同理黄雀要吃螳螂也是同理黄雀要吃螳螂也是5 5x/2x/2，而螳螂要增长，而螳螂要增长5 5x/2x

24、/2需要消耗蝉需要消耗蝉5 5x/2x/220%=20%=2525x/2x/2加起来相当于吃蝉加起来相当于吃蝉15x15x，又相当于吃绿色植物，又相当于吃绿色植物15x15x20%=20%=75x75x已知植物增加了已知植物增加了G G千克，所以千克，所以G G=75x75x，解得，解得x=x=G/75393.某生态系统中存在如图所示的食物网，如将某生态系统中存在如图所示的食物网，如将C的食物比例由的食物比例由A B1 1调整为调整为2 1，能量传递效率按，能量传递效率按10%计算，该生态计算，该生态系统能承载系统能承载C的数量是原来的的数量是原来的()A1.375倍倍B1.875倍倍C1.2

25、73倍倍D0.575倍倍由于生产者没有改变，所以流向该生态系统的总能量没有变化，由于生产者没有改变，所以流向该生态系统的总能量没有变化，设设C C原来的能量为原来的能量为a a，则需要，则需要A A提供的能量为提供的能量为 1/2 1/2 a a10%10%10%10%1/2 1/2 a a10%10%55 55 a a；改变食物比例后的改变食物比例后的C C的能量设为的能量设为b b，则需要，则需要A A提供的能量为提供的能量为 2/3 2/3 b b10%10%1/3 1/3 b b10%10%10%10%40 40 b b。根据题意可知：根据题意可知：55 55 a a40 40 b b

26、，即即b b/a a1.3751.375。A例如，设食物链例如，设食物链“甲甲乙乙丙丙丁丁”，能量传递效率分别为，能量传递效率分别为a%、b%、c%，若甲的能量为，若甲的能量为M，则丁获得的能量为，则丁获得的能量为Ma%b%c%已确定营养级间能量传递效率的，不能按“最值”法计算分析和处理数据 1.这块田共收割玉米约这块田共收割玉米约10 000株，质量株，质量为为6000kg。通过对玉米植株的化学成分。通过对玉米植株的化学成分进行分析，计算出其中共含碳进行分析，计算出其中共含碳2675kg。请根据以上数据计算：请根据以上数据计算：这些玉米的含碳量折合成葡萄糖是多少？这些玉米的含碳量折合成葡萄糖

27、是多少？这些葡萄糖储存的能量是多少？这些葡萄糖储存的能量是多少？3.1kg葡萄糖储存葡萄糖储存1.6104kJ能量。能量。4.在整个生长季节，入射到这块玉米田在整个生长季节，入射到这块玉米田 的太阳能为的太阳能为8.5109kJ.这些玉米呼吸作用消耗的能量是多少？这些玉米呼吸作用消耗的能量是多少？20451.6104kJ=3.272107kJ 这些玉米在整个生长季节所固定的太阳这些玉米在整个生长季节所固定的太阳能总量是多少？呼吸作用消耗的能量占所能总量是多少？呼吸作用消耗的能量占所固定太阳能的比例是多少？固定太阳能的比例是多少？1.07108kJ+3.272107kJ=1.3972108kJ

28、3.2721071.3972108=23.4%这块玉米田的太阳能利用效率是多少？这块玉米田的太阳能利用效率是多少？1.39721088.5109=1.64%2.据他估算，这些玉米在整个生长过程据他估算，这些玉米在整个生长过程中通过细胞呼吸消耗的葡萄糖共中通过细胞呼吸消耗的葡萄糖共2045kg。=180(C6H12O6)72(C6)26756687.5kg1.07108kJ6687.51.6104kJ=生态系统的生态系统的能量流动能量流动 概念：概念：输入、传递、转化、散失输入、传递、转化、散失流动过程流动过程特点：特点：单向流动单向流动，逐级逐级递减递减（传递效率为传递效率为10102020 ）意义：意义：合理调整合理调整能量流动能量流动关系关系,使能量流向对人类最有使能量流向对人类最有益的部分，益的部分，实现对能量的多级利用，从而大大实现对能量的多级利用，从而大大提高能提高能量的利用率量的利用率。课堂小结生态金字塔生态金字塔