2.2 能量在单向流动中逐级递减-2023-2024学年上海地区高二生物同步备课高效课件（沪科2020选择性必修2）

选修2 生物与环境 第2章 生态系统的结构与功能 第2节 能量在单向流动中逐级递减 本节重点 1、生物系统中能量流动的过程和特点 2、能量金字塔的概念 一切生命活动和所有生态系统都伴随着能量的变化而变化。 能量是生命活动的基础，是生态系统的动力。 生态系统中能量的输入、传递、转化和散失等过程，统称为生态系统的能量流动。 观看《生态系统中能量流动》视频 生态系统中能量的输入、传递、转化和散失等过程，统称为生态系统的能量流动。 生态系统能量流动的起点是生产者。 太阳每秒输送到地球的能量约为1.5×1014J，相当于燃烧500万吨煤。 这些太阳能约1%能够被生态系统中的生产者转化为化学能。 绝大部分太阳能被地球表面的大气层所吸收、散射和反射。 生产者通过光合作用所固定的太阳能的总量通常就是流入生态系统的总能量。 太阳能是地球上绝大多数生态系统的能量输入源， 生产者固定的能量中，一部分由于自身的呼吸作用以热能形式散失， 能量沿生态系统的食物链和食物网流动。 当生产者被初级消费者摄入体内，能量就从第一营养级流入第二营养级。 以此类推，通过生物间的捕食，能量依次流向食物链的下一个营养级。 生物间存在特定的取食方式，顺序不能随意改变。 比如兔能吃草，草不能吃兔；狼能捕兔，兔不能捕狼。 这些长期进化所形成的捕食关系，决定了能量在生态系统中只能单向流动，不能逆向流动。 其余部分以有机物的形式贮存在生产者体内。 能量在更高营养级中的变化，与第二营养级的情况基本相同。 一只幼虫每天能摄食约200J的能量，其中100J以粪便形式排出。 最后，仅有30J用于幼虫的生长。 输入到一个营养级的能量仅有部分流入下一个营养级， 能量从一个营养级传递给下一营养级的比例，称为营养级效率。 营养级效率通常为5% ～ 20%，平均约为10%。 这种能量散失限制了食物链的长度。 随着食物链的延长，这种散失是相乘累积的。 以一只菜粉蝶幼虫（菜青虫）摄取青菜叶为例， 能量沿食物链流动的过程，就是一个逐级递减的过程。 也就是说，一个营养级所获能量的90%不能被传递到下一营养级。 而被同化吸收的另100J能量中，又有70J通过呼吸作用以热能的形式散失 这样仅有1%的生产者能量被传递到次级消费者。 如果10%的生产者能量被传递到初级消费者，接着又仅有10%的能量传递到次级消费者， 如果将生态系统各营养级间的关系，由低到高绘制成图， 如果采用能量、生物量、个体数量来分别定量描述各营养级， 在能量金字塔中，每一个等级的体积与相应营养级含有的能量成正比。 能量金字塔可以形象地展现出食物链每次传递时的能量散失。 则对应的生态金字塔分别称为能量金字塔、生物量金字塔、数量金字塔。 通常呈现一个金字塔图形，称为生态金字塔。 因此，生物量金字塔的形状一般同能量金字塔形状相似， 能量是以物质形式存在的， 比如佛罗里达沼泽生态系统中的生物量随营养级增大而迅速减少。 每一营养级能值的高低在一定程度上代表着每个等级生物量的多少。 生物量金字塔呈现倒置现象。 这样浮游植物才能以较低的生物量支持浮游动物较高的生物量。 这种倒置生物量金字塔出现的原因主要是初级消费者（浮游动物）大量摄食生产者（浮游植物）， 使生产者的生物量仅能维持在一个相当低的水平。 但是浮游植物生长速率远大于浮游动物，能够快速地补充被浮游动物摄食消耗掉的部分， 从某个时间点上看，浮游动物的生物量高于浮游植物，生物量金字塔倒置。 生物量金字塔并没有真正倒置。 但是在某些水域生态系统中，如英吉利海峡有可能出现初级消费者的生物量高于生产者的生物量， 而从一段时间上看，浮游植物的生物量（包含已被摄食掉的部分）仍高于浮游动物， 许多污染物能在自然界中稳定存在数年，甚至更长。 这些持久性污染物不易被生物降解，也不易被物理或化学因素降解。 这些有机氯农药给农业生产带来便利的同时，也造成了环境危害。 有机氯农药使用后，最终进入水环境，首先被浮游植物吸收，从而进入食物链。 用于控制害虫和杂草的有机氯农药， 包括滴滴涕、狄氏剂、七氯、氯丹等是最常见的持久性污染物。 有机氯农药可以溶解于生物体的脂肪中，不易排出体外，所以在体内将长久保留。 当动物捕食时，有机氯农药进入动物体内并逐渐累积，使其体内浓度高于其食物中浓度。 这些在自然界不能降解或难降解的化学物质， 通过食物链的延长和营养级的增加，而在不同生物体内逐级富集， 这种现象称为生物放大。 1、生物系统中能量流动的过程和特点？ 本堂小结 特点： 2、能量金字塔的概念 如果将单位时间内各个营养级所得到的能量数值，由低到高绘制成图，可形成一个金字塔图形，叫做能量金字塔。 过程： 能量的源头： 太阳能 流经生态系统的总能量： 生产者通过光合作用所固定的太阳能的总量 途径： 食物链和食物