3.2 生态系统的能量流动课件【知识精讲精研】高二上学期生物人教版选择性必修2

第2节生态系统的能量流动第3章生态系统及其稳定性温故而知新1.生态系统的结构包括哪两方面？2.生态系统的成分有哪些？3.食物链和食物网的功能生态系统的组成成分食物链和食物网（营养结构）生产者、消费者、分解者、非生物的物质和能量营养结构、物质循环和能量流动的渠道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一只母鸡、15kg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。流落荒岛讨论：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。问题探讨P54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，能量逐级递减，最后人获得的能量较少。先吃鸡，再吃玉米我反对，为什么要先吃我一、能量流动的概念生态系统的能量流动是指生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。（1）起点：生产者固定的太阳能（2）总能量：生产者所固定太阳能的总量（3）渠道：食物链、食物网（4）方向：

低营养级高营养级

研究生态系统中能量流动一般在群体水平上。科学方法研究能量流动的基本思路1.如果以个体为单位研究能量流动，有什么问题？★以个体为研究对象，有很大的局限性和偶然性，如果个体死亡，数据可能不准确；不同个体间差异过大。2.如果将种群看作一个整体去研究能量流动，则可概括为下图形式，又会遇到什么问题？★可能因为食物网的复杂性而影响结果的准确性。3.如果把一个营养级中的所有种群看成一个整体，上图应概括成哪种形式？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二、能量流动的过程草兔狐第一营养级第二营养级第三营养级生产者初级消费者次级消费者草兔子狐能量流动的过程【阅读课本55页，思考】能量的最终来源？能量是如何输入第一营养级？第一营养级的能量去向？呼吸作用以热能的形式散失了用于生产者的生长、发育和繁殖b残枝败叶分解者a初级消费者摄入，流入第二营养级能量流经第一营养级示意图太阳生产者固定的太阳能二、能量的流动过程1、能量流经第一营养级情况分析c.未利用（定时分析）能量是如何输入第一营养级的？（以草为例）生态系统能量的最终来源是什么？太阳能能量流动从哪开始（起点）？生产者固定太阳能能量是如何输入生态系统第一营养级的？生产者的光合作用1%以可见光形式照射在草地上的太阳能都能被小草吸收吗？不能每天输送到地球的太阳能都能照射在生产者身上吗？2.能量流动的过程2．结合上述内容完成能量流经第二营养级的示意图散失次级生长发育分解者呼吸作用能量属于上一营养级同化量=摄入量-粪便量注：只有同化量才是流入下一个营养级的能量兔子的摄入量就是兔子的同化量吗？同化量=摄入量-粪便量同化作用是指生物体从外界摄取营养物质并转变为自身物质，储存能量的过程。因此，我们说流入某一营养级的能量指该营养级同化的能量，而不是摄入的能量。呼吸作用分解者生长发育和繁殖储存起来兔同化了小草的能量后，这些能量有哪些去向？呼吸散失生长发育繁殖b.遗体残骸分解者a.流入下一营养级兔同化的能量兔同化的能量去向：①自身呼吸消耗；②被分解者利用；③流入下一个营养级

注意:如果在每一时间段去分析去向，还应有未被利用的能量(最终也将被分解者利用)。c.未利用（定时分析）任务2：构建能量流经第二营养级的概念模型思考：1.真正流入初级消费者体内的能量是摄入量还是同化量？摄入量与同化量的关系？2.粪便中的能量属于初级消费者同化量吗？3.比较生产者和初级消费者同化量的去路相同吗？属于生产者的同化量同化量=摄入量-粪便量分解者利用呼吸作用散失用于生长、发育和繁殖流入下一个营养级初级消费者摄入初级消费者同化粪便分解者利用用于生长发育和繁殖次级消费者摄入遗体残骸呼吸作用散失呼吸作用散失…①②③某营养级同化量呼吸作用中以热能形式散失用于自身生长、发育、繁殖被分解者分解利用流入下一个营养级1.某营养级的能量最终去向某营养级同化量呼吸作用中以热能形式散失用于自身生长、发育、繁殖被分解者分解利用流入下一个营养级未被利用的能量2.某营养级的能量某段时间内的能量去向2.能量流动的过程注意·说明消费者摄入量消费者同化量=+粪便中的能量注意：即动物粪便中的能量不属于该营养级同化的能量，应为上一营养级固定或同化的能量。消费者同化量=呼吸消耗+生长发育和繁殖生长发育和繁殖=分解者利用+下一营养级同化+未被利用【易错提醒】总结输入来源：太阳能；传递途径：食物链和食物网转化散失途径：生物自身的呼吸作用。能量流动：生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程热能太阳光能有机物中化学能光合作用呼吸作用形式：最终以热能形式散失。形式：储存于有机物中的化学能流经生态系统总能量：生产者固定的太阳能总量（约占1%）若为人工生态系统，还有人为补充的能量（如饲料的能量）。一、能量流动的过程能量流动的特点三为了研究能量流经生态系统的食物链时，每一级的能量变化和能量转移效率美国生态学家林德曼对一个结构相对简单的天然湖泊-赛达伯格湖的能量流动进行了定量分析赛达伯格湖RaymondLindeman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2932.118.829.312.6肉食性动物

12.6微量7.55.0327.3122.614.6图中数字为能量值，单位是J(cm2·a)(焦每平方厘米年）。为研究方便起见，这里将肉食性动物作为一个整体看待。3.能量流动的特点“未固定”是指未被固定的太阳能“未利用”是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。

能量传递效率计算公式为：请将图中各营养级的“输入”能量和“输出”到下一个营养级的能量整理出来填在表格中，并计算相邻营养级之间的传递效率。[J/(cm2·a)]输入输出到下一营养级传递效率第一营养级(生产者)第二营养级(植食性动物)第三营养级(肉食性动物)——464.662.813.5%62.812.620.1%12.6传递效率=上一营养级的同化量下一营养级的同化量×100%思考.讨论从第一营养级流入第二营养级的能量，占生产者所固定的能量总量的百分比是___________。从第二营养级流入第三营养级的能量，占初级消费者所同化的能量总量的百分比是_____________________。62.8/464.6=13.5%12.6/62.8=20.1%生态系统能量流动示意图二、能量流动的过程生产者(植物)呼吸初级消费者(植食动物)呼吸次级消费者(肉食动物)呼吸分解者…呼吸三级消费者(肉食动物)呼吸思考：图中方框的大小和箭头的方向和粗细有什么含义？储存在某营养级生物体内的能量越来越少能量单向流动，逐级递减赛达伯格湖能量流动图解(1)从方向上看：单向流动

在生态系统中，能量流动只能从第一营养级流向第二营养级，再依次流向后面的各个营养级，不可_____，也不能_________；①生物之间的捕食关系是长期自然选择的结果，一般不可逆转；

②各营养级呼吸作用散失的热能无法再利用。逆转循环流动原因：能量流动的特点（能量传递效率为10%～20%）(1)各营养级的生物都会因

而消耗掉相当大一部分能量。(2)各营养级的生物中总有一部分能量暂未被

所利用。(3)还有少部分能量随着

等直接传递给了

。因此，输入各营养级的能量不可能百分之百地流入下一营养级，能量在沿

流动过程中是

的。输入输出到下一营养级传递效率第一营养级(生产者)464.662.813.5%第二营养级(植食性动物)62.812.620.1%第三营养级(肉食性动物)12.6——呼吸作用下一营养级的生物残枝败叶或遗体食物链逐级递减分解者(2)从数值上看：逐级递减（能量传递效率为10%～20%）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?流入某一营养级的能量除了流入下一营养级的之外，还有：①一部分通过该营养级的呼吸作用散失；②一部分作为排遗物、遗体或残枝败叶被分解者利用；③一部分暂未被利用（未被捕食，未进入下一个营养级）①生态系统中能量流动是单向的；②能量在流动过程中逐级递减；3.能量流动的特点三、生态系统能量流动的特点1、单向流动：生产者→初级消费者→次级消费者→三级消费者→……不可逆转，不能循环2、逐级递减：相邻两个营养级的传递效率为10％～20％原因：自身呼吸消耗、被分解者分解、未被下一个营养级利用。

选______的食物链选最小传递效率_____生产者最少消耗选最大传递效率_____消费者最大消耗获得最多获得最少选______的食物链

最短最长20%10%能量在食物链中传递的“最值计算”思考：假设一个生态系统的总能量为１００％，按最高传递效率计算，第三营养级和三级消费者所获得的能量应为（）A.４％和４％B.０.８％和０.８％C.４％和０.８％D.１０％和４％C例1如图表示某生态系统食物网的图解，猫头鹰体重每增加1kg，至少消耗A约A.100kg B.44.5kgC.25kg D.15kg√解析图中共含有三条食物链，而题中所求为至少消耗的A，根据能量流动规律分析可知，食物链越短损耗越少，效率以20%计算。故食物链A→B→猫头鹰为最短，消耗的A为1÷20%÷20%＝25(kg)。策略1、先吃鸡，再吃玉米。策略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。选择1:应该先吃鸡，再吃玉米。若选择2，则增加了食物链的长度，能量逐级递减，最后人获得的能量较少。规律:

食物链越短，能量利用率越高。

四、生态金字塔构建生态系统能量流动金字塔模型

请将赛达伯格湖的能量流动数据，用相应面积或体积的图形表示，并按营养级由低到高排列。生产者464.6植食性动物62.8肉食性动物12.6第一营养级第二营养级第三营养级第四营养级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。(自然生态系统一定为正金字塔）（1）概念：（2）意义：（3）特点：直观四、生态金字塔通常呈

的金字塔。上窄下宽原因：能量在流动中总是逐级递减的。2.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：（2）特点：四、生态金字塔大多呈

的金字塔；上窄下宽特殊情况：在海洋生态系统中，由于生产者(浮游植物)的个体小，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。当然，总的来看，一年中浮游植物的总的生物量还是比浮游动物的要多。2.生物量金字塔四、生态金字塔下表为夏季两个生态系统的生物量统计表，请根据资料，分别建构两个生态系统的生物量金字塔。名称某湖泊某海峡生产者964初级消费者1121次级消费者4—每个营养级所容纳的有机物的总干重3.数量金字塔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：（2）特点：四、生态金字塔一般呈

的金字塔；上窄下宽思考：如果消费者个体小而生产者个体大，如昆虫和树。绘制出该数量金字塔？营养级第二营养级第一营养级个体数量昆虫树倒置昆虫和树也可呈上宽下窄

的金字塔形，如

。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4.生态金字塔1.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。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——玉米和大豆间种蔬菜大棚中多层育苗稻—萍—蛙五.研究能量流动的实践意义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。例如:秸秆用作饲料喂牲畜，可获得肉、蛋、奶等；用牲畜的粪便生产沼气，沼气池中的沼渣还可以作为肥料还田。实现了对能量的多级利用，从而大大提高能量的利用率。6.研究能量流动的实践意义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。例如，合理确定草场载畜量，麦田除草、除虫1.能量传递效率：生态系统中，能量在相邻两个营养级间的传递效率是10％～20％2.能量利用率：一般指流入最高营养级的能量占生产者固定总能量的比值特点：一般来说，食物链越短，能量利用率越高；能量利用率=生产者能量流入最高营养级的能量×100%五.研究能量流动的实践意义能量的传递效率的计算能量在流经各个营养级时,上一营养级的能量大约有10%~20%传到下一营养级，营养级越高，能量越少。因此食物链越

，能量损失越多。为了充分利用能量，应尽量缩短食物链。长小结生态系统的能量流动概念：过程：特点：实践意义：单向流动：不可逆向，不可循环逐级递减：能量传递效率10％～20％指生态系统中能量的输入、传递、转化和散失过程。使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。能量金字塔能量的源头：流经生态系统的总能量：途径：太阳能生产者固定的太阳能的总量去向：未利用；呼吸消耗；下一营养级（最高级没有）；分解者分解食物链（网）1.生态系统中所有生物的生命活动都需要能量，而不同营养级的生物获取能量的途径是有差别的。据此判断下列表述是否正确。(1)太阳能只有通过生产者才能输入到生态系统中。(

)(2)生态系统中初级消费者越多，次级消费者获得的能量越少。（

）(3)能量沿食物链流动是单向的。(

)2.流经神农架国家级自然保护区的总能量是(

)A.该保护区中生产者体内的能量B.照射到该保护区中的全部太阳能C.该保护区中生产者