人教高中生物必修三5.2生态系统的能量流动- 课件（51张ppt）

(共51张PPT)
第2节
生态系统的能量流动
备选策略1：先吃鸡，再吃玉米；
备选策略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。
生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程，称为生态系统的能量流动。
生态系统的能量流动
草
兔子
老鹰
一、能量流动的过程
1、小草的能量来自哪里?
2、照射在草地上的太阳能如何被小草吸收?这些能量都被小草吸收了吗?
3、小草吸收了太阳能后,这些能量有哪些去向?
草的能量是怎样得来的
光合作用
(太阳能
化学能)
呼吸作用以热能形式散失
被分解者利用
流下一营养级能量
草的能量的去向
生产者固定的太阳能
呼吸作用以热能形式散失
用于生长、发育、繁殖
遗体、
残枝败叶
被分解者利用
流向初级消费者的能量
能量在第一营养级中的变化
未利用
4、兔子把草吃进肚子里,草中的能量都被兔子吸收了吗?
5、兔子吸收了能量后,这些能量有哪些去向?
不是。
兔子的摄入量就是兔子的同化量吗？
(同化量=摄入量—粪便量）
摄入量:下一个营养级通过捕食的方式从上一个营养级获得的能量.
同化作用是指生物体把从外界环境中获取的营养物质转变成自身物质，并且储存能量的过程。
初级消费者
摄入
用于生长
发育和繁殖
次级消费者
摄入
呼吸
散失
遗体
残骸
初级消费者
同化
分解者利用
粪便
呼吸
散失
…
...
能量在第二营养级中的变化
3、兔子把草吃进肚子里,草中的能量都被兔子吸收了吗?
4、兔子吸收了能量后,这些能量有哪些去向?
不是。
呼吸作用以热能形式散失；
流向下一营养级的能量；
被分解者利用；
未被利用的能量
呼吸消耗
鹰(最高营养级)的能量去向如何
分解者分解
生产者
（植物）
呼吸作用
初级消费者
（植食动物）
呼吸作用
次级消费者
（肉食动物）
三级消费者
（肉食动物）
呼吸作用
呼吸作用
分
解
者
呼吸作用
生态系统能量流动传递的过程
太阳能
生态系统的能量流动过程图解:
生产者
(植物)
初级消费者
(植食动物)
次级消费者
(肉食动物)
…
三级消费者
(肉食动物)
A
B
C
B
B
请观察:
请表述:
图中的箭头A、B、C各表示什么含义？
A、呼吸作用散失的能量
B、流向下一营养级的能量
C、被分解者利用的能量
太阳能
输入：
传递：
能量沿着食物链（网）逐级流动
散失：
各级生物的呼吸作用及分解者的分解作用（呼吸），能量以热能散失
生产者固定的太阳能的总量（即植物光合作用固定的太阳能），是流经这个生态系统的总能量。
生态系统的总能量：
太阳能
能量的最终源头：
转化：
热能
太阳光能
化学能
光合作用
呼吸作用
二、能量流动的过程
１、能量流动的起点：（能量的最终源头）
从生产者固定太阳能开始（太阳能）
生产者光合作用固定的太阳能总量
3、生态系统能量流动的渠道：
总结
食物链和食物网
2、流经生态系统的总能量：
4|、生态系统能量的散失：
热能
生态系统的能量流动图解:
生产者(植物)
呼吸作用
植食动物
呼吸作用
肉食动物
呼吸作用
分
解
者
…
呼吸作用
肉食动物
呼吸作用
能量沿着食物链流动,在这个过程中每一个营养级都有输入、传递、转化和散失。
思考与讨论:
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？
在生态系统中，能量的形式不断转换，如太阳辐射能通过绿色植物的光合作用转变为储存于有机物化学键中的化学能；动物通过消耗自身体内储存的化学能变成爬、跳、飞、游的机械能。在这些过程中，能量既不能凭空产生，也不会消灭，只能由一种形式转变为另一种形式。因此，对于生态系统中的能量转换和传递过程，都可以根据热力学第一定律进行定量计算。
输入某营养级的总能量＝呼吸作用消耗的能量＋分解者分解的能量＋流入下一营养级的能量
２．流经某生态系统的能量能否再回到这个生态系统？
能量在生态系统中的流动，很大部分被各个营养级的生物利用，通过呼吸作用以热能的形式散失。散失到空间的热能不能再回到生态系统参与流动。因为至今尚未发现以热能作为能源合成有机物的生物
分析”塞达伯格湖的能量流动图解”
“未利用”是指未被自身呼吸作用消耗和未被后一下营养级和分解者利用的能量
62.8
13.52%
12.6
20.06%
1.用表格的形式，将图中的数据进行整理
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
（输入后一个营养级）
出入比
生产者
464.6
植食性动物
肉食性动物
分解者
６２.８
１２.６
１４.６
一部分通过该营养级的呼吸作用散失了。
一部分作为遗体或残枝败叶而被分解者所分解。
还有一部分进入下一营养级（被捕食）
。
提示：流入某一营养级的能量主要有以下去向：
　　所以，流入某一营养级的能量不可能百分之百地流到下一营养级。
2．流入某一营养级的能量，为什么不是百分百地流到下一营养级？
生态系统能量流动的特点：
逐级递减:
单向流动:
生产者
次级消费者
三级消费者
初级消费者
不循环，不可逆
能量在沿食物链流动的过程中是逐渐减少的
在相邻两个营养级中的传递效率大约是10%—20%
　　假如你流落到荒岛上，只有一只母鸡、１５kg玉米……
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？？
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
√
能量金字塔
如果把各个营养级的生物量（质量）和数量关系，用绘制能量金字塔的方式表达出来，是不是也是金字塔形？
想一想：
从能量流动金字塔可以看出：营养级越多，在能量流动中消耗的能量就
_____。
越多
数量金字塔
有没有例外的情况？
想一想：
在一片树林中，树、昆虫和食虫鸟的个体数比例关系如下图所示：
鸟
树
昆虫
昆虫
树
鸟
数量比例图
能量金字塔
成千上万只昆虫生活在一株大树上，该数量金字塔的塔形也会发生倒置。
例如，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量可能低于浮游动物的量。当然，总的来看，一年中流过浮游植物的总能量还是比流过浮游动物的要多。
生物量金字塔
2.为什么一般的食物链上营养级不会多于5个？
答：根据能量传递效率为10%~20%计算，流入到下一营养级能量是很少的。所以营养级越高生物种类和数量就越少。当能量流经4~5个营养级，所剩的能量就少到不足以再维持下一营养级的生命了。因为能量每流经一级都要丢失一大部分，所以食物链越长，能量流失就越多。
思考：
1、从能量流动的特点角度解释为什么食物链一般不超过五个营养级及“一山不容二虎”的原理。
根据生态系统中能量流动逐级递减的特点和规律，营养级越高，可利用的能量就越少，老虎在生态系统中几乎是最高营养级，通过食物链（网）流经老虎的能量已减到很少的程度。因此，老虎的数量将是很少的。故“一山不容二虎”有一定的生态学道理。
1.为什么说“一山不容二虎”?
1.为什么肉类食品的价格比小白菜价格高？
2.为什么几平方公里才能有一只虎,而几平方米却有百万昆虫?
3.人增加一千克，要消耗多少克的植物？(从不同食物链考虑)
例、在草原上，牛以草为食，屎壳郎以牛粪为食
思考：a、在能量流动的分析中牛粪中所含的能量属于哪一部分？
b、被牛同化的能量中约有多少流入屎壳郎？
生产者固定的太阳能
0
加工厂
桑基
蔗基
有机物质
甘蔗
蔗叶
塘泥
蚕茧
蚕粪
塘泥
鱼
鱼塘
人们虽然不能改变能量流动的客观规律，但可设法调整能量流动方向，使能量流向对人类最有益的部分
1、对能量进行多级利用，提高能量的利用率。
例如：秸秆的多级利用、桑基鱼塘
三.研究能量流动的意义
桑基鱼塘
“桑基鱼塘”的设计理念是从人类所需出发，通过能量多级利用，充分利用流经各营养级的能量，提高生产效益。
2、合理调整能量流动关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。
例如，在森林中，最好使能量多储存在木材中；在草原牧场上，则最好使能量多流向到牛、羊等牲畜体内，获得更多的毛、肉、皮、奶等畜产品。
研究生态系统能量流动的意义
思考：从能量流动的角度分析农业生产中除草、灭虫的生态原理。
1.
根据能量流动效率直接计算
例1
某生态系统中初级消费者和次级消费者的总能量分别是W1和W2，当下列哪种情况发生时，最有可能使生态平衡遭到破坏（
）
A.
B.
C.
D.
例2
有5个营养级的一条食物链，若第五营养级的生物体重增加1kg，理论上至少要消耗第一营养级的生物（
）
A.
25kg
B.
125kg
C.
625kg
D.3125kg
2.
根据隐含的能量流动数量关系进行计算
例3
在某生态系统中，已知1只2kg的鹰要吃10kg的小鸟，0.25kg的小鸟要吃2kg的昆虫，而100kg的昆虫要吃1000kg的绿色植物。若各营养级生物所摄入的食物全转化成能量的话，那么，这只鹰转化绿色植物的百分比应为（
）
A.
0.05%
B.
0.5%
C.
0.25%
D.
0.025%
3.
根据规定的能量流动效率计算
例4
有一食物网如图1所示。假如猫头鹰的食物2/5来自兔子，2/5来自老鼠，其余来自蛇，那么猫头鹰要增加20g体重，最多消耗植物多少克？
例5
在如下图3所示的食物网中，已知各营养级之间的能量转化效率为10%，若一种生物摄食两种上一营养级的生物时，两种被摄食的生物量相等，则丁每增加10千克生物量，需消耗生产者多少千克？
4.
根据变化的能量流动效率计算
例6
已知在如下图4所示的食物网中，C生物同化的总能量为a，其中A生物直接供给C生物的比例为x，则按最低的能量传递效率计算，需要A生物的总能量（y）与x的函数关系式为____________。
5.
根据特定的能量流动要求计算
例7
有一食物网如下图5所示，设E种群干物质量为5.8×109kJ，B种群干物质量为1.3×108kJ，则A种群干物质量的值至少是_____________。
生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。
1、单向流动：生产者
初级消费者
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。
1、能量的源头：太阳能
2、流经生态系统的总能量：生产者固定
3、总渠道：食物链或食物网
2、逐级递减：传递效率为10%
~
20%
的太阳能的总量。
次级消费者
概念：
过程
特点
意义：
生态系统的能量流动
反馈练习：
1、在一个处于平衡状态的封闭的生态系
统内，要使其中的动物能够长时间存活，必须提供（
）
A．o2
B．H2o　C．有机物
D．太阳能
B
D
2、在一条食物链中，第二营养级能量最
多有多少流入到第五营养级（
）
A.
1/5
B.1/125
　
C.1/25
　
D.1/625
3、肉食动物不可能是一条食物链中的第几
营养级（
）
A．第五
B．第二　C．第三
D．第四
4、对水稻→鼠→蛇→鹰这条食物链的错误
描述是（
）
A.水稻是生产者
B.鼠是初级消费者
　　
C.蛇是次级消费者
D.鹰属于第三营养级
B
D
5.下面有关生态系统能量流动的表述，不正确的是（　　）
A
.能量流动是单向流动，逐级递减的
B.食物链越短，可供消费者的能量越多
C
.初级消费者越多，次级消费者获得的能量越少
D
.营养级越多，散失的能量越多
6.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
C
练习题
1.
根据生态学原理，使能量在流动过程中损耗最低，应采用的一组食物结构
A.以淡水养殖的鱼类为主
B.以谷物与植物蛋白为主
C.以海洋鱼类为主
D.以禽肉与蛋为主
2.下图是某一生态系统的能量锥体，能正确反映能量流动特点的是：
A
B
C
D
D
B
4.在生态系统的能量金字塔中，贮存能量最多的成分是：
A.生产者
B.初级消费者
C.次级消费者
D.分解者
3.一般地说，在食物链中随营养级的递增，生物个体数量将依次：
A.递增
B.不变
C.递减
D.稍增加
C
A
5、流经生态系统的总能量是指(
　
)
A.
照射到该生态系统内所有植物体叶面上的全
部太阳能
B.
射进该系统的全部太阳能
C.
该系统全部生产者所固定的太阳能的总量
D.
生产者传递给消费者的全部能量
c
6、假设初级消费者从生产者那里获得的能量数值相等，则猫头鹰获得能量最多的食物链（
）
A、绿色植物→蝗虫→蜘蛛→蜥蜴→蛇→猫头鹰
B、绿色植物→鼠→猫头鹰
C、绿色植物→蝗虫→青蛙→蛇→猫头鹰
D、绿色植物→鼠→蛇→猫头鹰
B
7.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