3.2生态系统的能量流动 课件 2024—2025学年高二上学期生物人教版选择性必修2

　 问题指引 1、什么是生态系统和生物圈？生态系统的结构包括？ 2、生态系统的组成成分有哪些？所有的植物都是生产者？ 所有的动物都是消费者？生产者一定是植物？这几种说法对吗？ 3、哪些生物是生产者？生产者的营养方式？生产者的作用是什么？生产者在食物链中的地位是？ 4、哪些生物是消费者？消费者的作用是什么？ 5、哪些生物是分解者？分解者的作用是什么？ 6、生态系统的营养结构是什么？ 7、一种动物只能属于一个营养级？对吗？ 8、食物网中的所有生物能构成了一个群落吗？第二营养级的生物是？9、食物链一般不超过5个营养级，为什么？ 第3章 生态系统及其稳定性 第2节 生态系统的能量流动 能量在生态系统中是怎样流动的？ 怎样理解生态金字塔？ 研究能量流动的实践意义？ 本节聚焦： 能量流动的概念: 生态系统中能量的 、 、 、 的过程。 输入 传递 转化 散失 课本P54 科学方法 研究能量流动的基本思路 1. 以个体为单位研究能量流动 2.以种群为单位研究能量流动 3.以营养级为单位研究能量流动 能量输入 某个营养级 能量储存 能量散失 ——以营养级为研究对象 能量输入 储存在体内的能量 呼吸作用散失的能量 储存在体内的能量 呼吸作用散失的能量 储存在体内的能量 呼吸作用散失的能量 个体1 个体2 个体3 …… 能量输入 种群1 能量储存 能量散失 一、能量流动的过程 生产者 草 兔 初级消费者 狐狸 次级消费者 第一营养级 第二营养级 第三营养级 研究问题: 能量在生态系统中如何“输入”“传递”“转化”“散失”？ 思考： （1）小草的能量来自哪里? （2）照射在草地上的太阳能如何被小草吸收?能量全部被小草吸收? （3）小草吸收了太阳能后，以何种形式储存？这些能量有哪些去向? 一、能量流动的过程 99% 未固定 1% 固定(同化) 生产者所固定的全部太阳能 （同化量） 用于生长 发育和繁殖 （储存） 初级消费者摄入 （植食性动物） 分解者利用 残枝 败叶 呼吸作用 散失 生长发育和繁殖 生产者同化量 （固定量） a.呼吸作用以热能形式散失 b.自身生长、发育和繁殖的能量 （储存于生物体内的能量） d.分解者利用 c.被下一营养级摄入 同化作用：是指生物体把从外界环境中获取的营养物质转变成自身物质，并且储存能量的过程。 1、能量流经第一营养级的示意图 被用掉的能量——已同化的能量以ATP形式为各项生命活动供能（主动运输、蛋白质合成等功能）。另一部分能量是以热能的形式散失掉的。 被存储于自身有机物中的能量（多糖、蛋白质、脂肪等） 一、能量流动的过程 初级消费者 摄入量 粪便量 初级消费者 同化量 生长、发育、繁殖 次级消费者摄入 分解者利用 遗体、残骸 呼吸作用 热能散失 初级消费者摄入量 a.呼吸作用以热能形式散失 b.自身生长、发育和繁殖的能量 （储存于生物体内的能量） d.分解者利用 c.被下一营养级摄入 ①同化量 ②粪便量 2、能量流经第二营养级的示意图 摄入量是指生物体实际吃进肚子里食物所蕴含的总能量 一、能量流动的过程 次级消费者摄入量 a.呼吸作用以热能形式散失 b.自身生长、发育和繁殖的能量 C.分解者利用 ①同化量 ②粪便量 2、能量流经第二营养级的示意图 一、能量流动的过程 归纳回顾 公式1：摄入量= 公式2：同化量= 公式3：生长发育和繁殖量= 公式4： 同化量= 同化量+粪便量 呼吸作用散失量+生长发育和繁殖量 下一营养级同化量＋分解者利用量（遗体+粪便） 呼吸作用散失量＋下一营养级同化量＋分解者利用量（遗体+粪便） 一、能量流动的过程 3、生态系统能量流动的示意图 P55 呼吸作用 呼吸作用 呼吸作用 呼吸作用 生产者 （绿色植物） 初级消费者（植食性动物） 次级消费者（肉食性动物） 三级消费者（肉食性动物） 呼吸作用 …… 分解者 1.初级消费者粪便中的能量属于 。 2.初级消费者的同化量： 。 3.初级消费者用于生长发育繁殖的能量： 。 ⑤ ①或②+③+④ ① - ③或②+④ ① ② ③ ④ ⑤ 同化量=流入量=输入量 一、能量流动的过程-小结 流经生态系统总能量：　　　　　　　 途径： 形式：　　　　　 太阳能→_____________________ 形式：最终以　　　　形式散失 过程： 输入 传递 转化 散失 食物链和食物网 有机物中的化学能 生产者固定的能量 有机物中的化学能→热能 热能 呼吸作用 能量流动的概念：生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。 (+人工输入的有机物的能量) 能量的最终源头：　　　　　　　 太阳能 生产者固定太阳能 （同化量） 呼吸作用以热能的形式散失 用于生长、 发育和繁殖等 （储存在有机物中） 随残枝败叶流向分解者 初级消费者摄入量 初级消费者同化量 粪便量 流向分解者 呼吸作用以热能的形式散失 用于生长、 发育和繁殖等 （储存在有机物中） 随遗体残骸流向分解者 次级消费者摄入量 各营养级能量去向 真正流入一个营养级的能量是同化量 能量流动的过程 生产者 （绿色植物） 初级消费者（植食性动物） 次级消费者（肉食性动物） 三级消费者（肉食性动物） 呼吸作用 呼吸作用 呼吸作用 呼吸作用 分 解 者 呼吸作用 生产者固定的太阳能为流经生态系统的总能量 输入 传递 以有机物的形式沿食物链和食物网向下一营养级传递 热能散失 在生态系统中，能量流动大致可以概括为如图： 一、能量流动的过程 例1、下图为能量流经某生态系统第二营养级的示意图： （1）第一营养级流向分解者的能量是20J/（cm2.a）（ ） （2）第二营养级用于生长、发育和繁殖的能量是50J/（cm2.a）（ ） （3）第三营养级同化的能量是15J/（cm2.a）（ ） 初级消费 者摄入量 粪便量 同化量 呼吸作用 生长发 育繁殖 × × × 分解者利用 3. 在由草、兔、狐组成的一条食物链中，兔经同化作用所获得的能量，其去向不应包括（　 ） A.通过兔子呼吸作用释放的能量 B.通过兔子的粪便流入到分解者体内 C.通过狐的粪便流入到分解者体内 D.流入到狐体内 2.大象是植食性动物，有一种蜣螂则专以象粪为食，假设一大象在某段时间内摄入的植物总量为108KJ，所同化的能量为107KJ，则大象从植物体内获得的能量_______KJ，这部分能量流入蜣螂体内的约为_____KJ。 107 0 粪便量属上一营养级（草）的同化量。 B 一、能量流动的过程 讨论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？ 讨论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？ 思考·讨论：生态系统中的能量流动 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等。 如何证明呢？ 不能。能量流动是单向的。 能量的流动有何特点呢？两营养级之间传递效率为多少呢？ 16 二、能量流动的特点 资料：生态学家林德曼，对赛达伯格湖的能量流动进行了定量分析，得出了如图所示的数据。 生态系统能量流动的分析 生产者固定的能量 自身呼吸作用消耗 流向分解者 未利用 被下一 营养级 同化 未利用：指未被自身呼吸作用消耗，也未被后一个营养级和分解者利用的能量。 消费者摄入量 a.呼吸作用以热能形式散失 b.自身生长、发育和繁殖的能量 （储存于生物体内的能量） d.分解者利用 c.被下一营养级摄入 ①同化量 ②粪便量 e.未利用 二、能量流动的特点 赛达伯格湖数据分析——单位：J/(cm2·a）. 输入能量 流入下一营养级 呼吸散失 分解者利用 未利用 能量传递效率 第一营养级 第二营养级 第三营养级 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% （能量传递效率一般为10%-20%） 464.6 62.8 12.6 13.5% 20% 62.8 96.3 12.5 293 12.6 18.8 2.1 29.3 7.5 微量 5.0 / 同化量=流入量=输入量 二、能量流动的特点 生态系统能量流动的特点： 1、单向流动 2、逐级递减 导致 呼吸作用散失一部分 分解者利用一部分 导致 捕食与被捕食关系不能逆转 热能不能再利用 未利用的部分 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。 思考：为什么一般的食物链上营养级不会多于5个？ 能量沿着食物链的流动是逐级递减的，且传递效率是10％～20％。 三、生态金字塔 第二营养级 第四营养级 第三营养级 第一营养级 1.能量金字塔 将单位时间内各营养级所得到的能量数值转换为相应面积（或体积）的图形，并将图形按照营养级顺序排列，可形成一个金字塔图形，叫做能量金字塔。 地反映出生态系统各营养级间能量的关系。 (1)概念： (2)意义： (3)特点： 直观 呈 的金字塔。 上窄下宽 三、生态金字塔 2.数量金字塔 第一营养级 第二营养级 树 昆虫 个体数量 营养级 第一营养级 第二营养级 第三营养级 草 鼠 鼬 营养级 个体数量 特点： 可以是上窄下宽的金字塔形； 也可以是上宽下窄倒置的金字塔形 三、生态金字塔 第一营养级 第二营养级 第三营养级 第四营养级 809 37 11 1.5 干重 g/m2 营养级 特点： 一般是上窄下宽的金字塔形； 3.生物量金字塔 也有倒置的金字塔形： 特例：海洋生态系统中，由于生产者（浮游植物）个体小，寿命短，又会不断地被浮游动物吃掉。所以某一时刻调查到的浮游植物的生物量可能低于浮游动物的生物量。 四、研究能量流动的实际意义 1. 研究生态系统的能量流动，可以帮助人们将生物在 、 上进行 ， 流入某个生态系统的总能量。 例如：间作套种、多层育苗、稻--萍--蛙等立体农业生产方式。 间作套种 多层育苗 稻—萍—蛙 时间 空间 合理配置 增大 四、研究能量流动的实际意义 2.研究生态系统的能量流动，可以帮助人们科学地规划和设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用。 用秸秆作饲料 粪便制作沼气 沼渣肥田 (对能量多级利用，提高能量利用率) 四、研究能量流动的实际意义 农作物 家禽、家畜 人 饲料 粪肥 食物 粪肥 食物 *沼气池、食用菌等实现了对能量的多级利用，大大提高了能量的利用率 *能量的利用率≠能量的传递效率 农作物 家禽、家畜 人 沼气池 （含微生物） 食用菌 粪便 粪便 燃料 饲料 粪便 菌渣等 沼渣 沼液 作肥料 秸秆 沼渣 *注意：植物不能利用肥料中的能量 四、研究能量流动的实际意义 3.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中的能量流动关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。 合理确定草场载畜量 麦田除草、除虫 问题：能量流动的每一个环节可采取哪些措施，使太阳能更多地流向人？ 增加输入：增加土地种植，进行间作、轮作、套作等，提高生产者固定的太阳能 减少散失：减少食物链的中间环节 调整能量传递方向：除杂草 使粪便中能量更多转化为人类可利用的能量：利用粪便加工 制作成家禽的饲料、制作沼气池发酵产生沼气，利用沼渣培 养食用菌等。 庭院生态系统是从微观角度以户为单位经营生态农业的最佳生产型式，是农业生态系统的一个重要组成部分。下图为一个庭院生态系统示意图。 回答下列问题： （1）流经该庭院生态系统的总能量是__________________。第二营养级同化的能量，一部分在猪、鸡等呼吸作用中以热能的形式散失了，其余的用于___________________________。 （2）蔬菜废弃的根和叶，家禽、家畜和人的粪便经过微生物的________形成沼气作为人类的能源物质，实现了对能量的多级利用，提高了能量的________；沼渣可以为蔬菜提供________________。 生产者固定的太阳能和种子、幼苗中的化学能 猪、鸡等生长、发育和繁殖等生命活动 分解作用 利用率 无机盐（或矿质元素） B→D→A→C 食物链： 五、能量传递效率的计算 （能量传递效率一般为10%-20%） ①信息: 分析曲线走势，先增加先减小者为 。 ②食物链为: 。 被捕食者 乙→丙→甲 31 五、能量传递效率的计算 ①正推型：知低营养级求高营养级（已知甲→求丁） 获得能量最多 获得能量最少 选最 食物链 选最 食物链 按 计算 按 计算 有关能量的“最值”计算方法：设食物链“甲→乙→丙→丁” “×20%” 短 长 “×10%” 2.流经食物链的总能量为y，猫头鹰所得能量最多为____ ____; 最少为__ ______ y×(20%)2 y×(10%)3 1.若某生态系统固定的总能量为24 000 kJ，则该生态系统的第三和第四营养级所获得的能量最多是_______________ 960 kJ和192 kJ 五、能量传递效率的计算 ②逆推型：知高营养级求低营养级（已知丁→求甲） 需最少能量 需最多能量 选最 食物链 选最 食物链 按 计算 按 计算 有关能量的“最值”计算方法：设食物链“甲→乙→丙→丁” “÷20%” “÷10%” 短 长 1.如果大鱼要增加1kg体重，那至少需要浮游植物的重量为：_______ 最多需要浮游植物的重量为：_______ 25kg 1000kg 小鱼 大鱼 1kg 浮游植物 浮游动物 1÷（20%）2 =25 1÷（10%）3 =1000 五、能量传递效率的计算 2.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A∶B＝1∶1调整为2∶1，能量传递效率按10%计算，该生态系统能承载C的数量是原来的(　　) A．1.375倍　　 B．1.875倍 C．1.273倍 D．0.575倍 设C原来的能量为a，则需要A提供的能量为 1/2 a÷10%÷10%＋1/2 a÷10%＝55 a； 改变食物比例后的C的能量设为b，则需要A提供的能量为 2/3 b÷10%＋1/3 b÷10%÷10%＝40 b。 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， 55 a＝40 b， 即b/a＝1.375。 A 小结 课后作业： $$