3.2 生态系统的能量流动（课时2）-【省心备课】2024-2025学年高二生物同步教学精优课件（人教版2019选择性必修2）

3.2 生态系统的能量流动（2） 贺老师 第3章 生态系统及其稳定性 1 选方案1：食物链短，能量损耗少，人可以获得更多能量。 先 后 一部分喂鸡 吃鸡蛋 一部分 方案1 方案2 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？ 1.单向流动（不逆转、不循环） 2.逐级递减（上一营养级到下一营养级的传递效率为10%～20%） 能量流动的特点： 2 自身呼吸作用消耗 流向分解者 未利用 流向下一营养级 1.生产者的同化量： 。 2.生产者用于生长发育繁殖的能量： 。 3.初级消费者的同化量： 。 4.初级消费者用于生长发育繁殖的能量： 。 W1 或 A1+B1+C1+D1 W1-A1 或 B1+C1+D1 D1 或 A2+B2+C2+D2 D1-A2 或 B2+C2+D2 “拼图法”分析能量流动的过程（按照定量、定时分析） 第一营养级 第二营养级 3 用相应面积或体积的图形表示： 思考：表示生态系统能量流动，逐级递减的特点，除了用图中数字表示外，你还能用什么方法可以更清晰地展现其特点呢？ 生产者 464.6 植食性动物 62.8 肉食性动物 12.6 能量金字塔 生态金字塔 4 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。 直观地反映出生态系统各营养级间能量的关系。 通常呈 的金字塔。 上窄下宽 能量在流动中总是 的。 逐级递减 特例：某些人工生态系统（如人工鱼塘、城市）可呈现倒置情况。 (1)概念： (2)意义： (3)特点： (4)原因： 需要从该生态系统外输入大量的有机物，如流入鱼塘生态系统内的总能量为生产者固定的太阳能+饲料中的化学能。 1 能量金字塔 肉食性动物 12.6 生产者 464.6 植食性动物 62.8 高 低 能量 低 营养级 高 5 表示各营养级的生物个体的数目比值关系，即为数量金字塔。 (1)概念： 也可呈上宽下窄 的金字塔形，如 。 一般呈 的金字塔； 上窄下宽 倒置 昆虫和树 (2)特点： 如果消费者个体小而生产者个体大，如昆虫和树。那么该数量金字塔？ 营养级 第二营养级 第一营养级 个体数量 昆虫 树 (3)意义： 直观的反映生态系统各营养级的生物个体的数目比值关系。 2 数量金字塔 6 营养级 某湖泊 某海域 浮游植物 96 4 浮游动物 11 21 鲈鱼 4 － 【资料1】夏季两个生态系统的生物量（每个营养级所容纳的有机物的总干重）统计表，单位为g∙m-2 任务一：根据表格，分别建构两个生态系统的生物量金字塔。 第一营养级 第二营养级 第三营养级 营养级 96 11 4 生物量 第一营养级 第二营养级 营养级 4 21 生物量 已知浮游植物个体小，世代周期短，繁殖能力强。为什么海域会出现金字塔倒置的现象？ 海洋生态系统中，浮游植物个体小，世代周期短，又不断被捕食，因而某一时间调查到的生物量可能低于浮游动物的生物量。因此生物量金字塔会出现倒置。 但一年内浮游植物总的生物量还是比浮游动物多。 3 生物量金字塔 7 3 生物量金字塔 用同样的方法表示各营养级的生物量（每个营养级所容纳的有机物的总干重），即为生物量金字塔。 大多呈 的金字塔。 上窄下宽 一般来说植物的总干重通常 植食性动物的总干重，而植食性动物的总干重也 肉食性动物的总干重。 大于 大于 (1)概念： (2)特点： (3)原因： 第一营养级 第二营养级 第三营养级 营养级 96 11 4 生物量 (4)意义： 直观的反映生态系统各营养级所容纳的有机物的总干重的关系。 第一营养级 第二营养级 营养级 4 21 生物量 有时也可呈“倒置的金字塔形” 8 甘蔗和大豆间种 冬小麦夏玉米套作 蔬菜大棚中的多层育苗 稻-萍-蛙立体农业生产 研究能量流动的实践意义 1、有哪些措施能增加流入农田生态系统的总能量？ 间作：一般指几种作物同时期播种 套种：几种作物不同时期播种 2、间作、套种为什么可以增加流入生态系统的总能量？ （2）不同层次的作物利用不同强度的太阳能； （1）充分利用了空间； 1.帮助人们将生物在时间、空间上进行合理配置，增大流入某个生态系统的总能量。 生态系统的能量流动是单向的、逐级递减的，人类无法改变这一规律，那么如何利用这一规律来指导生活和生产实践呢？ 9 2.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。 实现了对能量的多级利用，从而大大提高能量的利用率 研究能量流动的实践意义 作物采摘后剩下的秸秆仍储存大量能量，能否采取措施，增加对秸秆中能量的利用率？ 用秸秆作饲料 粪便制作沼气 沼渣肥田 能量利用率=能量传递效率? 10 概念辨析：能量传递效率与能量利用率 传递效率= 上一营养级的同化量 下一营养级的同化量 ×100% 能量利用率= 生产者固定总能量 流入最高营养级的能量 ×100% ①能量传递效率：能量在相邻两个营养级之间传递。 ②能量利用率：流入最高营养级的能量占生产者能量的比值，或考虑分解者的参与，以实现能量的多级利用。 注意： (1)能量利用率≠能量传递效率; (2)食物链越 ，能量利用率越高; (3)能量传递效率在10-20%之间，一般不能提高。 短 11 放牧量太少 过度放牧 合理放牧 3、从能量流动的角度分析，合理放牧、稻田除草除虫的意义是什么？ 调整生态系统的能量流动关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。 稻田除草、除虫 牲畜过少，不能充分利用牧草所提供的能量； 牲畜过多，就会造成草场的退化，使畜产品的产量下降。 研究能量流动的实践意义 12 ① 最多可使鹰增重____kg。 ② 最少可使鹰增重____kg。 1 已知低营养级同化量，求高营养级同化量： 1 4 假如现有草100kg，则： 草 兔 鹰 能量传递效率按20%来算。 能量传递效率按10%来算。 200 ① 最多要消耗草______kg。 ② 最少要消耗草______kg。 2 已知高营养级同化量，求低营养级同化量： 假如要使鹰增加2kg，则： 能量传递效率按10%来算。 能量传递效率按20%来算。 50 食物链中高低营养级之间能量最值计算： 13 4 多条食物链，已知高营养级同化量，求低营养级 若人的体重增加1 kg， ①最少需消耗水藻____kg，最多消耗水藻_______kg。 水藻 水蚤 虾 小鱼 大鱼 人 3 多条食物链，已知低营养级同化量，求高营养级 如果A有 10000 kg， ① C 最多增加______kg，C最少增加_____kg。 A B C D E F 选最短食物链；按20%计算。 选最长食物链；按10%计算。 400 1 选最短食物链；按20%计算。 选最长食物链；按10%计算。 25 100000 食物链中高低营养级之间能量最值计算： 14 分析和处理数据 1926年，一位生态学家研究一块玉米田的能量流动情况，得到如下数据。 1.这块田共收割玉米约10000株，质量为6000kg。通过对玉米植株的化学成分进行分析，计算出其中共含碳2675kg。 2.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2045kg。 3.1kg葡萄糖储存1.6×104 kJ能量。 4.在整个生长季节，入射到这块玉米田的太阳能总量为8.5×109kJ 请根据以上数据计算： 1、这些玉米的含碳量折合成葡萄糖是多少？这些葡萄糖储存的能量是多少？ = 2675×180(C6H12O6)÷72(C6) 6687.5kg EG=MGx1.6×104＝1.07×108kJ 2、这些玉米呼吸作用消耗的能量是多少？ △E呼=△MGx1.6×104＝2045x1.6×104 ＝3.272×107kJ 思维训练 p59 15 思维训练 p59 分析和处理数据 请根据以上数据计算： 3、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固定太阳能的比例是多少？ E固=EG+△E呼=1.07×108kJ+3.272×107kJ=1.3972×108kJ 3.272×107÷1.3972×108=23.4% 4、这块玉米田的太阳能利用效率是多少？ η=1.3972×108/8.5×109 ＝1.64% 1926年，一位生态学家研究一块玉米田的能量流动情况，得到如下数据。 1.这块田共收割玉米约10000株，质量为6000kg。通过对玉米植株的化学成分进行分析，计算出其中共含碳2675kg。 2.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2045kg。 3.1kg葡萄糖储存1.6×104 kJ能量。 4.在整个生长季节，入射到这块玉米田的太阳能总量为8.5×109kJ “η”是希腊字母中的一个小写字母，其标准的发音是“伊塔”（eta） 16 项目 能量金字塔 生物量金字塔 数量金字塔 形状 每层含义 单位时间内，食物链中每一营养级生物所 的多少 单位时间内,每一营养级生物所容纳的 . 每一营养级生物个体的数目 特点 天然生态系统一定为 的金字塔形 象征意义 能量在流动过程中总是 。 特殊形状 同化的能量 有机物的总干重 上窄下宽 逐级递减 某些人工生态系统(如人工鱼塘)可呈现倒置状况 一般为上窄下宽的 金字塔形 一般为上窄下宽的 金字塔形 生物量(有机物的总干重)随食物链中营养级的升高而逐级递减 在食物链中随营养级升高而逐级递减 浮游植物个体小，寿命短，又会不断被捕食，因而某一时间呈现倒置金字塔形 如果消费者个体小而生产者个体大，就会呈现倒置金字塔形，如昆虫和树 17 二、拓展应用 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。 农作物 家禽、家畜 人 粪肥 饲料 食物 粪肥 食物 太阳能 农作物 家畜、家禽 人 图a 能量流动图解 18 农作物 家禽、家畜 人 燃烧 沼气池 (含微生物) 食用菌 粪肥 饲料 粪肥 粪肥 菌渣等 秸秆 沼渣沼液做肥料 沼渣 图b 太阳能 农作物 家畜、家禽 人 沼气池 (含微生物) 食用菌 图b 能量流动图解 19 二、拓展应用 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。 (2)哪个生态系统的能量能够更多地被人类所利用？为什么？ 图b所示的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多级、充分利用，提高了能量的利用率。 20 2.将一块方糖放入水中，方糖很快溶解，消失得无影无踪。溶解在水中的方糖还能再自行变回原来的形状吗？为什么？ 生活在水中的硅藻，它们能利用溶解在水中的硅化物制造自己绚丽精致的外壳，而通常情况下水体中硅化物的含量极为微少，仅有百万分之几。这比方糖溶解后水中的含糖量低得多。硅藻依靠什么力量筑造自己的精美小“屋”呢？ 不能，在一个封闭的系统中，物质总是由有序朝着无序(熵增加)的方向发展。 硅藻能利用获取的营养通过细胞呼吸释放能量，依靠能量完成由无序向有序的转化，维持其生命活动。 通过以上事例，对能量流动在生态系统中的作用是否有了进一步的认识？ 能量输入对于生态系统有序性的维持来说是不可缺少的。 21 $$