3.2生态系统的能量流动课件-高二上学期生物人教版选择性必修2

第三章

第二节生态系统的能量流动选择性必修2问题探讨讨论：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.先吃鸡,再吃玉米。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。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,几乎没有任何食物。你身边尚存的食物只有1只母鸡、15kg玉米。目录CONTENTS能量流动的过程1/能量流动的特点2/生态金字塔3/01能量流动的过程---【科学方法】二、研究能量流动的基本思路能量输入个体1个体2个体3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……能量输入种群能量储存能量散失能量输入某营养级能量储存能量散失1.能量流经一个种群的情况图示如下：2.将种群作为一个整体来研究：3.将一个营养级中所有种群作为一个整体：1.玉米、人等生物获得的能量最初来自哪里？传递、转化输入输出（散失）生态系统的中能量的输入、传递、转化和散失的过程，称为生态系统的能量流动。一、生态系统能量流动的概念太阳能生产者消费者分解者热能2.在简图中用“→”表示能量流动过程：1×1019kJ/天大气层绝大部分都被地球表面的大气层所吸收、散射和反射掉了大约只有1%以可见光的形式，被生态系统的生产者通过光合作用转化成化学能1×1019kJ/天大气层绝大部分都被地球表面的大气层所吸收、散射和反射掉了大约只有1%以可见光的形式，被生态系统的生产者通过光合作用转化成化学能太阳能生产者通过光合作用固定的能量未固定的能量（同化量）呼吸作用以热能形式散失用于生长、发育和繁殖（储存在体内的能量）下一营养级枯枝、败叶等分解者蝗虫摄入量蝗虫同化量蝗虫粪便量问：蝗虫的粪便量属于谁的同化量？玉米的同化量呼吸作用以热能形式散失用于生长、发育和繁殖下一营养级蝗虫摄入量蝗虫同化量蝗虫粪便量呼吸作用以热能形式散失用于生长、发育和繁殖分解者遗体残骸下一营养级下一营养级蝗虫摄入量蝗虫同化量蝗虫粪便量呼吸作用以热能形式散失用于生长、发育和繁殖分解者遗体残骸下一营养级下一营养级蝗虫摄入量蝗虫同化量蝗虫粪便量呼吸作用以热能形式散失用于生长、发育和繁殖分解者遗体残骸下一营养级下一营养级蝗虫摄入量蝗虫同化量蝗虫粪便量呼吸作用以热能形式散失用于生长、发育和繁殖分解者遗体残骸下一营养级青蛙摄入量青蛙同化量青蛙粪便量分解者呼吸作用以热能形式散失用于生长、发育和繁殖遗体残骸下一营养级（第一营养级）

流入

未利用（残枝败叶）

者固定的

能用于

、

和

散失被

分解三、能量流动的过程第一营养级能量流动过程【探究活动1】1.第一营养级为

者，其能量来源于

2.这些能量是如何输入生态系统的？生产太阳能生产太阳生长发育繁殖呼吸作用第二营养级分解者

流入

未利用（遗体残骸）初级消费者

量用于

、

和

散失初级消费者

量粪便

利用

作用散失

被

分解第二营养级能量流动过程【探究活动2】三、能量流动的过程摄入同化分解者呼吸生长发育繁殖分解者第三营养级呼吸作用属于上一营养级同化量的一部分从外界环境中得到的全部化学能呼吸作用散失请同学讲解下这幅示意图。消费者摄入量消费者同化量消费者粪便量分解者利用的能量下一营养级摄入量下一营养级同化量下一营养级粪便量用于生长发育繁殖的能量自身呼吸作用散失粪便中的能量是属于上一营养级的能量。根据之前的学习，你能分析各营养级的能量流动过程吗？同化量（生产者通过光合作用固定的能量）玉米呼吸作用分解者残枝败叶蝗虫呼吸作用蝗虫摄入量蝗虫粪便蝗虫遗体残骸青蛙摄入量青蛙呼吸作用青蛙粪便青蛙遗体残骸蛇摄入量蛇呼吸作用蛇粪便蛇遗体残骸鹰摄入量鹰呼吸作用鹰粪便鹰遗体残骸问：在食物链中流动的能量是同化量还是摄入量？同化量（生产者通过光合作用固定的能量）玉米呼吸作用分解者残枝败叶蝗虫呼吸作用蝗虫同化量蝗虫粪便蝗虫遗体残骸青蛙同化量青蛙呼吸作用青蛙粪便青蛙遗体残骸蛇同化量蛇呼吸作用蛇粪便蛇遗体残骸鹰同化量鹰呼吸作用鹰粪便鹰遗体残骸蝗虫摄入量青蛙摄入量蛇摄入量鹰摄入量蝗虫粪便量青蛙粪便量蛇粪便鹰粪便①②③④(1)初级消费者粪便中的能量是哪个箭头？(2)哪些或哪个箭头代表初级消费者的同化量？(3)哪些箭头代表初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量？⑤或由生产者流向分解者的箭头①或②＋③＋④①－③或②＋④思考:⑤生产者固定的太阳能生产者的同化量呼吸作用以热能形式散失用于生长、发育和繁殖被下一营养级所摄食分解者利用初级消费者摄入初级消费者粪便量初级消费者同化量呼吸作用以热能形式散失用于生长、发育和繁殖被下一营养级所摄食分解者利用次级消费者摄入次级消费者粪便量次级消费者同化量呼吸作用以热能形式散失用于生长、发育和繁殖…….

①源头：

。②起点：从

开始。③流入生态系统总量：

。④主要方式：__________。⑤能量转化：

。

能量流动概念生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程过程输入生产者固定太阳能生产者固定的太阳能总量光能化学能光合作用①传递渠道：

。②传递过程：食物链和食物网传递转化太阳能化学能热能ATP中活跃的化学能散失①大部分热能形式散失，②需要分解者的分解作用和每一级生物的呼吸作用生产者→初级消费者→次级消费者……太阳能能量流动模型训练例.如图表示能量流经第二营养级的示意图，a~g表示相应能量的数值大小，据图回答1、A~E分别表示A:_______________________________B：________________________________C:______________________________________D：_________________________E:________________________第二营养级摄入的能量第二营养级同化的能量用于生长、发育、繁殖的能量流向第三营养级的能量流向分解者的能量问题探讨讨论：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.先吃鸡,再吃玉米。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。应该先吃鸡，再吃玉米(即选择1)。若选择2，

则增加了食物链的长度，能量逐渐递减，最后人获得的能量较少。鸡人玉米鸡玉米玉米02能量流动的特点二能量流动的特点分析赛达伯格湖的能量流动思考.讨论RaymondLindeman林德曼（1915-1942）赛达伯格湖

1941年美国耶鲁大学生态学家林德曼发表了《一个老年湖泊内的食物链动态》的研究报告。他对50万平方米的赛达伯格湖作了野外调查和研究后用确切的数据说明，生物量从绿色植物向食草动物、食肉动物等按食物链的顺序在不同营养级上转移。二能量流动的特点植食性动物62.862.8太阳能未固定生产者464.6分解者12.5呼吸作用96.3未利用327.32932.118.829.312.6肉食性动物12.6微量7.55.0122.614.6分析赛达伯格湖的能量流动思考.讨论例.某同学绘制了如图所示的能量流动图解(其中W1为生产者固定的太阳能)，你知道各个字母代表什么能量吗？

能量流动模型训练生产者的同化量生产者呼吸量流向分解者未利用流向下一营养级流入呼吸作用分解者利用暂未利用流出流出/流入生产者植食性动物肉食性动物464.696.312.529362.862.818.82.129.312.612.67.5微量5.0能量流动过程中逐级递减3.用表格的形式，将图中的数据进行整理。例如，可以将每一营养级上的能量“流入”和“流出”整理成为一份清单（“流出”的能量不包括呼吸作用散失的能量）计算“流出”该营养级的能量占“流出”该营养级能量百分比。二能量流动的特点分析赛达伯格湖的能量流动思考.讨论流入呼吸作用分解者利用暂未利用流出流出/流入生产者植食性动物肉食性动物464.696.312.529362.862.818.82.129.312.612.67.5微量5.020.06%13.52%能量传递效率=下一营养级同化量上一营养级同化量×100%注意：能量在相邻两个营养级间的传递效率为

。10%～20%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？2.流经生态系统的能量能否再回到这个生态系统中来？为什么？3.流入某一营养级的能量，为什么不会百分之百地流到下一个营养级？4.通过以上分析，你能总结出什么规律？5.能量在流动过程中逐渐递减，与能量守恒定律矛盾吗？为什么？合作探究一：请同学们自主阅读P56，完成问题。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？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。2.流经生态系统的能量能否再回到这个生态系统中来？为什么？不能能量流动是单向的。3.流入某一营养级的能量，为什么不会百分之百地流到下一个营养级？流入某一营养级的能量主要有以下去向：一部分通过该营养级的呼吸作用散失了；一部分以排出物、遗体或残枝败叶的形式被分解者利用了；还有一部分未能进入(未被捕食)下一营养级；其他的才是流入下一营养级的能量。所以，流入某一营养级的能量不可能百分之百地流到下一个营养级。4.通过以上分析，你能总结出什么规律？生态系统中的能量流动是单向的；能量在流动过程逐渐递减。5.能量在流动过程中逐渐递减，与能量守恒定律矛盾吗？为什么？不矛盾。能量在流动过程中逐渐递减，指的是流入各个营养级的能量。能量守恒定律可以用于衡量流入某个生态系统的总能量，总能量=储存在生态系统(生物体的有机物)中的能量+被各个营养级的生物利用、散发至非生物环境中的能量。因此，虽然能量在流动过程中逐级递减，但总能量依然遵循能量守恒定律。二能量流动的特点分析赛达伯格湖的能量流动思考.讨论单向流动②通过呼吸作用散失的热能不能再次被利用①食物链中的捕食关系不能逆转能量流动特点逐级递减原因总有一部分能量经自身呼吸消耗、被分解者分解、未被下一个营养级利用。（能量传递效率为10%～20%）原因03生态金字塔1、生态金字塔包括哪些？他们的定义分别是？2、能量金字塔都是上窄下宽的金字塔形吗？如果不是请举出例子。3、生物量金字塔都是上窄下宽的金字塔形吗？如果不是请举出例子。4、数量金字塔都是上窄下宽的金字塔形吗？如果不是请举出例子。5、研究能量流动的意义有哪些？合作探究二：请同学们自主阅读P57-58，完成问题。三生态金字塔1.生态金字塔概念：如果将生态系统各营养级间的关系，由低到高绘制成图，通常呈现一个金字塔图形，称为生态金字塔。2.生态金字塔类型：能量金字塔生物量金字塔数量金字塔三生态金字塔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，叫作能量金字塔。能量金字塔生物量金字塔数量金字塔三生态金字塔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，叫作能量金字塔。能量金字塔生物量金字塔数量金字塔某个湖泊生态系统的能量金字塔示意图第一营养级（生产者）100%第二营养级（初级消费者）10%第三营养级（次级消费者）1%第四营养级（三级消费者）0.1%三生态金字塔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，叫作能量金字塔。能量金字塔生物量金字塔数量金字塔某个湖泊生态系统的能量金字塔示意图第一营养级（生产者）100%第二营养级（初级消费者）10%第三营养级（次级消费者）1%第四营养级（三级消费者）0.1%三生态金字塔特点：通常都是上窄下宽的正金字塔形。能量金字塔生物量金字塔数量金字塔某个湖泊生态系统的能量金字塔示意图第一营养级（生产者）100%第二营养级（初级消费者）10%第三营养级（次级消费者）1%第四营养级（三级消费者）0.1%原因：能量在流动中总是逐级递减的。意义：直观地反映出生态系统各营养级间能量的关系三生态金字塔能量金字塔生物量金字塔数量金字塔②生物量金字塔：用表示能量金字塔中的方法表示各营养级的生物量，即为生物量金字塔。每个营养级所容纳的有机物的总干重问：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？三生态金字塔能量金字塔生物量金字塔数量金字塔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g/m21.51137809三生态金字塔能量金字塔生物量金字塔数量金字塔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g/m21.51137809特点：一般为正金字塔形但是也有可能倒置原因：一般来说植物的总干重通常大于植食性动物的总干重，而植食性动物的总干重也大于肉食性动物的总干重。你能举例说明吗？三生态金字塔能量金字塔生物量金字塔数量金字塔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，生物量金字塔呈现倒置现象。你知道其中的原因吗？三生态金字塔能量金字塔生物量金字塔数量金字塔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。三生态金字塔能量金字塔生物量金字塔数量金字塔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g/m21.51137809特点：一般为正金字塔形但是也有可能倒置意义：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。三生态金字塔能量金字塔生物量金字塔数量金字塔③数量金字塔：如果表示各个营养级的生物个体的数目比值关系，就形成数量金字塔。草昆虫食虫鸟鹰特点：一般为正金字塔形有没有倒金字塔的例子？三生态金字塔能量金字塔生物量金字塔数量金字塔草昆虫食虫鸟鹰正金字塔形树昆虫食虫鸟鹰倒金字塔形消费者的个体小而生产者的个体大三生态金字塔能量金字塔生物量金字塔数量金字塔③数量金字塔：如果表示各个营养级的生物个体的数目比值关系，就形成数量金字塔。草昆虫食虫鸟鹰特点：一般为正金字塔形但也有倒置意义：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。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04研究能量流动的实践意义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1.6×104kJ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。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=3.272×107KJ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=6687.5kg3.1kg葡萄糖储存1.6×104kJ能量。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。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=3.272×107KJ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=6687.5kg3.1kg葡萄糖储存1.6×104kJ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%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=3.272×107KJ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=6687.5kg4.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%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：3.272×107KJ，23.4%储存：1.07×108KJ，76.6%散失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？四研究能量流动的实践意义研究生态系统的能量流动，可以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。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。研究生态系统的能量流动，可以帮助人们科学规划和设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用。研究生态系统的能量流动，可以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。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。研究生态系统的能量流动，可以帮助人们科学规划和设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用。立体农业间作套种立体农业多层育苗立体农业稻—萍—蛙研究生态系统的能量流动，可以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。立体农业间作套种立体农业多层育苗立体农业稻—萍—蛙间作套种是指在同一土地上按照不同比例种植不同种类农作物的种植方式。间作套种是运用群落的空间结构原理，充分利用光能、空间和时间资源提高农作物产量。大豆玉米玉米研究生态系统的能量流动，可以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。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研究生态系统的能量流动，可以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。蔬菜大棚中的多层育苗研究生态系统的能量流动，可以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。稻—萍—蛙研究生态系统的能量流动，可以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。研究生态系统的能量流动，可以帮助人们科学规划和设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用。研究生态系统的能量流动，可以帮助人们科学规划和设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用。研究生态系统的能量流动，可以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。燃烧秸秆散失的热能不能被利用（能量的利用率降低）将秸秆用作饲料喂牲畜研究生态系统的能量流动，可以帮助人们科学规划和设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用。燃烧秸秆散失的热能不能被利用（能量的利用率降低）将秸秆用作饲料喂牲畜肉蛋奶研究生态系统的能量流动，可以帮助人们科学规划和设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用。将秸秆用作饲料喂牲畜肉蛋奶牲畜粪便研究生态系统的能量流动，可以帮助人们科学规划和设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用。将秸秆用作饲料喂牲畜肉蛋奶牲畜粪便沼气池将牲畜的粪便作为沼气池发酵的原料，可以生产沼气提供能源沼气池中的沼渣还可以作为肥料还田研究生态系统的能量流动，可以帮助人们科学规划和设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用。实现能量多级利用，从而大大提高能量的利用率能量利用率≠能量传递效率注：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。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。研究生态系统的能量流动，可以帮助人们科学规划和设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用。稻田除草、除虫等。合理确定草场的载畜量牲畜过少，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。四研究能量流动的实践意义研究生态系统的能量流动，可以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。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。研究生态系统的能量流动，可以帮助人们科