3.2生态系统的能量流动课件2021-2022学年高二上学期生物人教版选择性必修2(共49张PPT)

(共49张PPT)
生态系统的能量流动
问题探讨
假设你像小说中的鲁滨逊一样，也流落到一个荒岛上，那里除了能饮用的水以外，几乎无任何食物。你随身尚存食物只有一只母鸡、15Kg玉米。
以下哪种生存策略能让你维持更长的时间来等待救援：
A、先吃鸡，再吃玉米
B、先吃玉米，同时用一部分玉米喂鸡，吃鸡产下的蛋，最后吃鸡。
能量流动的过程
能量流动的特点
生态金字塔
研究能量流动的实践意义
能量流动的过程
能量流动概念：生态系统中能量的 、 、 和 的过程。
输入
传递
转化
散失
能量的输入
能量的散失
生态系统
一切生命活动都伴随着能量的变化。没有能量的输入，也就没有生命的生态系统
个体水平
群体水平
…
个体1
储存在体内的能量
呼吸作用散失的能量
个体 2
储存在体内的能量
呼吸作用散失的能量
个体 3
储存在体内的能量
呼吸作用散失的能量
能量输入
能量储存
种群
能量散失
能量输入
如何研究生态系统的能量流动呢？
研究生态系统中能量流动一般在群体水平上
能量流动的过程
太阳能大都被地球表面的大气层吸收，散射和反射了，只有大约1%以可见光的形式被生产者通过光合作用固定。这样，太阳能就输入到了生态系统的第一营养级。
呼吸作用以
热能形式散失
小草固定的能量将何去？
生长发育和
繁殖储存起来
未利用
注意: 同化量＝呼吸消耗量＋净同化量
＝呼吸消耗量＋流入下一营养级＋被分解者利用
(同化量)
(净同化量)
(呼吸消耗量)
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)。
未利用
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
小结
呼吸作用以
热能形式散失
生长发育和
繁殖储存起来
兔吃草后能将摄入的草全部同化吗？
同化量
=
摄入量
粪便量
－
粪便
呼吸作用以
热能形式散失
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
遗体
残骸
分解者
流入下一营养级
兔同化的能量
能量流经第二营养级的过程
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
…
未利用
流经第二营养级的总能量
初级消费者同化量
思考：
初级消费者粪便中的能量包括在初级消费者同化的能量中吗？
同化量
摄入量-粪便量
=
能量在食物链中流动的形式是什么？
有机物中的化学能
狐狸同化了兔的能量后，这些能量有哪些去向？
呼吸作用
分解者
生长发育和
繁殖储存起来
最高营养级
摄入
最高营养级
同化
粪便
分解者利用
用于生长
发育和繁殖
遗体
残骸
呼吸作用
散失
呼吸作用
散失
源头：
流经生态系统总能量：　　　　　　　
途径：
形式：　　　　　
太阳能→有机物中的________→热能
形式：最终以　　　　形式散失
过程：
输入
传递
转化
散失
太阳能
食物链和食物网
有机物中的化学能
生产者固定的太阳能总量
化学能
热能
呼吸作用
能量流动概念：生态系统中能量的 、 、 和 的过程。
输入
传递
转化
散失
归纳总结
呼吸
呼吸
生产者
分 解 者
…
呼吸
呼吸
呼吸
输入
归纳总结
初级消费者
次级消费者
三级消费者
注意：
并不是所有生态系统的能量输入都只有生产者。
人工鱼塘等生态系统的输入能量还包括饲料中有机物中的能量。
能量流动并不是只在食物链（网）中传递。
生产者、消费者的遗体中的能量会流入分解者。
生产者同化的能量就是其通过光合作用制造的有机物中的能量，即总光合作用量。
初级消费者同化量中流入分解者的能量=初级消费者遗体残骸+次级消费者粪便中所含的能量。
练习：如图为草原生态系统的能量流动图解模型（G、H、I属于D、E、F）：
1._____________________表示流入各营养级生物的能量
写出其中等量关系__________________
2.__________分别表示草、兔子、狼呼吸作用消耗的能量；
3.____________分别表示分解者分解利用的能量；
4.兔子用于生长、发育和繁殖的能量=_____________；
5._____中能量包括兔子尸体及狼粪便中的能量
A、B、C、D、E、F
C+K或B-H
G、H、I
J、K、L
A=D、B=E、C=F
K
思考·讨论·生态系统中的能量流动
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？
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。
不能。能量流动是单向的。
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？
能量流动的特点
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。
植食性动物
62.8
62.8
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
293
2.1
18.8
29.3
12.6
肉食性动物
12.6
微量
7.5
5.0
327.3
122.6
14.6
分析赛达伯格湖的能量流动
1. 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)。
2. 计算“流出”该营养级的能量占“流入”该营养级能量的百分比。
营养级 流入能量 流出能量 （输入下一营养级） 出入比
（传递效率）
生产者
植食性动物
肉食性动物
464.6
62.8
13.5%
62.8
12.6
20.1%
12.6
能量传递效率 =
下一营养级同化量
上一营养级同化量
×100%
能量流动的特点
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.从方向上看，能量流动是否会逆转，能不能循环流动？为什么？
①生态系统各营养级间取食和被食的关系是不可逆的。
②各营养级通过呼吸作用散失的热能不能再被生物利用。
不会逆转，不能循环流动。因为：
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；
③一部分未被利用
能量流动的特点
1.生态系统中能量流动是单向（流动）的。
原因：能量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，不可逆转，也不能循环流动。
2.能量在流动过程中逐级递减。（能量传递效率为10%～20%）
原因：
（1）各营养级的生物都会因自身呼吸作用散失掉一部分能量。
（2）各营养级能量都要有一部分流入分解者。
（3）各营养级生物都不能全部被下一营养级捕食,各个营养级能量都有一部分未利用。
注意：
(1)相邻营养级的能量传递效率：10%～20%，计算方法如下：
该营养级同化量
上一营养级同化量
×100%
能量传递效率 ＝
能量传递效率的计算
(2)食物链中能量的最值计算
①知低营养级求高营养级
获得能量最多
获得能量最少
选最长食物链
选最短食物链
按“×10%”计算
按“×20%”计算
例题：计算下列食物链中鹰获得的能量，已知草所固定的太阳能为105 J， 草→昆虫→蟾蜍→蛇→鹰，鹰最多可获得能量为
105 × 20% × 20% × 20% × 20% = 160J
105 × 10% × 10% × 10% × 10% = 10J
鹰最少可获得能量为
需最少能量
需最多能量
选最短食物链
选最长食物链
按“÷20%”计算
按“÷10%”计算
②知高营养级求低营养级
(2)食物链中能量的最值计算
例题：某池塘生态系统的一条食物链为：浮游植物→浮游动物→鱼→水鸟。假如水鸟只依靠鱼来增加体重，那么水鸟每增加1千克体重，至少需要该生态系统内浮游植物的量为
1 ÷20% ÷ 20% ÷ 20% = 125千克
能量传递效率的计算
例如，设食物链“甲→乙→丙→丁”，能量传递效率分别为a%、b%、c%，若甲的能量为M，则丁获得的能量为
(3)已确定营养级间能量传递效率的，不能按“最值”法计算。
能量传递效率的计算
M×a%×b%×c%
(4)具有人工能量输入的能量传递效率计算
A
23
未利用
70
植食性动物
太阳能
生产者
分解者
3
0.5
4
9
肉食性动物
0.05
2.1
5.1
0.25
有机物输入
5
2
输出
人为输入到某一营养级的能量是该营养级同化量的一部分，但却不是从上一个营养级流入的能量。
能量传递效率的计算
例题：如图是某人工鱼塘生态系统能量流动过程中部分环节涉及的能量值[单位为103kJ/（m2·a）]，下列说法错误的是（ ）
A. 图中A代表的生理过程是呼吸作用
B. 第二营养级到第三营养级的能量传递效率约为15.6%
C. 该生态系统中生产者固定的总能量是9.6x104kJ/（m2·a）
D. 捕食关系一般不可逆转，所以能量流动具有单向性
C
A
23
未利用
70
植食性动物
太阳能
生产者
分解者
3
0.5
4
9
肉食性动物
0.05
2.1
5.1
0.25
有机物输入
5
2
输出
练习
1.如图表示能量流经该生态系统某一营养级的变化示意图，其中a～g表示能量值。若图中a表示某食物网中第二营养级所摄入的全部能量，则下列说法不正确的是( 　　)
A．图中b表示同化的能量
B．图中c表示流入下一营养级的能量
C．图中d表示通过呼吸作用散失的能量
D．图中a值与c＋d＋e的值相同
B
2.下图是一个食物网，假如鹰的食物有2/5来自兔，2/5来自鼠，1/5来自蛇，那么鹰若要增加20 g体重，至少需要消耗植物（ ）
A.900g　　　 B.500g C.200g D.600g
A
生态金字塔
1. 能量金字塔
高
低
能量
(2)特点：
(1)概念：
如果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
通常呈上窄下宽的金字塔形
生态金字塔
资料1：夏季两个生态系统的生物量统计表，单位为g m-2。
营养级 某湖泊 某海域
生产者 96 4
初级消费者 11 21
次级消费者 4 －
2. 生物量金字塔
（每个营养级所容纳的有机物的总干重）
海洋生态系统中，浮游植物个体小，寿命短，又不断被浮游动物和其它动物吃掉，所以在某一时刻调查到的浮游植物的生物量很可能低于第二营养级的生物量，因此生物量金字塔会出现倒置。
为什么某海域的生物量会出现金字塔倒置？
3. 数量金字塔
为什么出现金字塔倒置？
当生产者个体比消费者个体大得多时，数量金字塔经常倒置。
思考：哪种指标构建的金字塔能更客观的表示生态系统能量传递规律，不出现倒置现象呢？
能量金字塔能更客观、准确的
表示能量在各营养级间的传递规律。
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
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，增大流入生态系统的总能量。
研究能量流动的实践意义
②研究生态系统的能量流动，可以帮助人们科学规划和设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用。
③研究生态系统的能量流动，还可以帮助人们合理的调整生态系统的能量流动关系，使能量持续高效地流向人类最有益的部分。
一、概念检测
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。 ( )
√
×
√
练习
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. 该保护区中生产者所固定的太阳能
D. 该保护区中所有生产者、消费者、分解者体内的能量
C
3. 在一定时间内，某生态系统中全部生产者固定的能量值为a，全部消费者所获得的能量值为b，全部分解者所获得的能量值为c，则a、b、c之间的关系是 ( )
A. a=b+c B. a>b+c
C. aB
4. 下列关于生态系统能量流动的叙述，正确的是（ ）
A．营养级数量越多，相邻营养级之间的能量传递效率就越低
B．呼吸消耗量在同化量中所占比例越少，生物量增加就越多
C．生产者的净初级生产量越大，各级消费者的体型就越大
D．营养级所处的位置越高，该营养级所具有的总能量就越多
B