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

第三章 生态系统及其稳定性 第二节 生态系统的能量流动 （第二课时） 一、生态金字塔 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 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的次序排列，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 的正金字塔。 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。 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 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 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。 (1)概念： 问：每个营养级有机物的干重来源你知道吗？ 第一营养级： 生产者所固定的有机物 第二及其他营养级： 直接或间接来自生产者所固定的有机物 所以你知道生物量金字塔的形状吗？ 3 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 (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 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” 你知道其中的原因吗？ 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，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。 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； 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，生物量金字塔并没有真正倒置。 (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。 7 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，食物链中每一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，每一营养级生物的有机物的总干重 一般为正金字塔,有时会出现倒金字塔形 一般生物量(现存生物有机物的总干重)随食物链中营养级的升高而减少 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 生态金字塔的比较 二、研究能量流动的实践意义 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 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； （一）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。 二、研究能量流动的实践意义 （二）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 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? 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 二、研究能量流动的实践意义 放牧量太少 过度放牧 合理放牧 （三）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。 思维训练 分析和处理数据 1926年，美国一位生态学家研究了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6000 kg。通过对玉米植株的化学成分进行分析，计算出其中共含碳2675 kg。 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8.5×109kJ。 1.这块田共收割玉米约10000株，质量为6000 kg。通过对玉米植株的化学成分进行分析，计算出其中共含碳2675 kg。 X*72/180=2675 储存的能量为：6687.5×1.6×104 =1.07×108KJ 问：这些玉米呼吸作用消耗的能量是多少？ 2045×1.6×104KJ=3.272×107 KJ 合作探究十二：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？ 问：这些玉米的含碳量折算合成葡萄糖是多少？这些葡萄糖储存的能量是多少？ 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。 设葡萄糖为X,则 X=6687.5kg 3.1kg葡萄糖储存1.6×104 kJ能量。 14 1.这块田共收割玉米约10000株，质量为6000 kg。通过对玉米植株的化学成分进行分析，计算出其中共含碳2675 kg。 X*72/180=2675 储存的能量为：6687.5×1.6×104 =1.07×108KJ 问：这些玉米呼吸作用消耗的能量是多少？ 2045×1.6×104KJ=3.272×107 KJ 问：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？ 问：这些玉米的含碳量折算合成葡萄糖是多少？这些葡萄糖储存的能量是多少？ 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。 设葡萄糖为X,则 X=6687.5kg 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8.5×109kJ。 玉米固定的太阳能总量是：1.07×108+3.272×107=1.3972×108 呼吸消耗能量占固定太阳能的比例为:3.272×107/1.3972×108=23.4% 15 X*72/180=2675 储存的能量为：6687.5×1.6×104 =1.07×108KJ 问：这些玉米呼吸作用消耗的能量是多少？ 2045×1.6×104KJ=3.272×107 KJ 问：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？ 问：这些玉米的含碳量折算合成葡萄糖是多少？这些葡萄糖储存的能量是多少？ 设葡萄糖为X,则 X=6687.5kg 4.在整个生长季节，入射到这块玉米田的太阳能总量8.5×109kJ。 玉米固定的太阳能总量是：1.07×108+3.272×107=1.3972×108 呼吸消耗能量占固定太阳能的比例为:3.272×107/1.3972×108=23.4% 问：这块玉米田的太阳能利用效率是多少？ 利用效率=1.3972×108/8.5×109=1.64% 16 根据计算结果，画出能量流经该玉米种群的图解，图解中应标明各环节能量利用和散失的比例 太阳能： 8.5×109kJ 玉米种群 利用： 1.3972×108kJ,1.64% 呼吸作用： 3.272×107 KJ，23.4% 储存： 1.07×108KJ ，76.6% 散失 17 小试牛刀 1.如图为某一生态系统的能量金字塔，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别代表不同的营养级，E1、E2代表能量的形式。下列叙述正确的是 A.Ⅰ是消费者 B.Ⅳ为分解者 C.E1为太阳能，E2为热能 D.能量可在食物链中循环利用 √ 小试牛刀 2.甲、乙、丙、丁是某同学绘制的生态金字塔。下列与之相关的说法，错误的是 A.生态金字塔包括能量金字塔、生物量金字 　塔和数量金字塔，基本呈现图丙所示形态 B.由于能量流动具有逐级递减的特征，能量 　金字塔通常呈现图丙所示形态 C.不能用图甲表示生物数量金字塔 D.生态金字塔中每一层代表一个营养级，分解者不包含在其中 √ 3.下列关于生态系统能量流动的原理在实践中的应用的叙述，错误的是 A.除虫、除草可以让农田生态系统中的能量更多地流向对人类更有益的 　部分 B.多途径利用农作物可以实现对生态系统中能量的多级利用 C.根据草场能量流动的特点，可以合理确定草场的载畜量，从而保持畜 　产品的持续高产 D.“桑基鱼塘”的生产方式，在桑、蚕、鱼之间形成良性循环，将提高 　能量传递效率 √ 小试牛刀 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 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 拓展应用 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。 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？ 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。 拓展应用 $$