2018年高中生物 第五章 生態(tài)系統(tǒng)及其穩(wěn)定性 5.2 生態(tài)系統(tǒng)的能量流動課件2 新人教版必修3.ppt

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1、以下哪種生存策略能維持更長時間？ 1、先吃雞，再吃玉米。 2、先吃玉米，同時用一部分玉米喂雞， 吃雞產(chǎn)下的蛋，最后吃雞。,假設(shè)你像小說中的魯賓遜一樣，流落在一個荒島上，那里除了有能飲用的水以外，幾乎沒有 任何食物。你隨身尚存的食物只有一只母雞、 15kg玉米。,生態(tài)系統(tǒng)的能量流動,生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失的過程,（生態(tài)系統(tǒng)的主要功能之一）,一、生態(tài)系統(tǒng)能量流動的定義（P93）,用于主動運輸,ATP,用于各種運動，如肌細胞收縮,用于生物放電,用于細胞內(nèi)各種吸能反應(yīng),用于生物發(fā)光,用于大腦思考,呼吸作用（葡萄糖等氧化分解） 等釋放能量(放能反應(yīng)),合成,水解,生命活動(需/吸能反應(yīng))

2、,能量輸入,個體,呼吸作用散失的能量,儲存在體內(nèi)的能量,能量輸入,個體1,呼吸作用散失的能量,儲存在體內(nèi)的能量,個體2,個體3,呼吸作用散失的能量,儲存在體內(nèi)的能量,呼吸作用散失的能量,儲存在體內(nèi)的能量,能量流經(jīng)一個種群的情況,能量輸入,種群,能量儲存,能量散失,生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失的過程，稱為生態(tài)系統(tǒng)的能量流動,是生態(tài)系統(tǒng)的主要功能之一,二、能量流動的過程,一、能量流動的定義,草的能量是怎樣獲得的？,草兔狐,草的能量的獲得,光合作用,生產(chǎn)者固定的太陽能,第一營養(yǎng)級同化量=,草的能量有哪些去向？,草兔狐,呼吸作用散失,分解者分解,草的能量的去向,供下一營養(yǎng)級,呼吸作用散失,用

3、于生長、 發(fā)育、繁殖,遺體、 殘枝敗葉,分解者,初級消費者攝食,1. 流經(jīng)第一營養(yǎng)級的能量 P94,生產(chǎn)者固定的太陽能,（同化量）,第一營養(yǎng)級同化量,= 固定太陽能,= 呼吸作用散失,=呼吸作用散失,+生長發(fā)育繁殖,+ （遺體等+初級消費者攝食）,兔子的能量是怎樣獲得的？,草兔狐,兔子把草吃進肚里，這些能量都被兔子吸收了嗎？,草兔狐,攝入量=同化量,糞便量,攝入量=同化量糞便量,攝入量：食物的總量 同化量：經(jīng)消化吸收后儲存的能量,2. 流經(jīng)第二營養(yǎng)級的能量,兔子吸收的能量有哪些去向？,草兔狐,第一營養(yǎng)級同化量,= 呼吸作用散失,=呼吸作用散失,+生長發(fā)育繁殖,+ （遺體等+初級消費者攝食）,第

4、二營養(yǎng)級同化量,= 呼吸作用散失,=呼吸作用散失,+生長發(fā)育繁殖,+ （遺體等+次級消費者攝食）,初級消費者 攝入,用于生長 發(fā)育和繁殖,次級消費者 攝入,散失,遺體 殘骸,初級消費者 同化,分解者利用,糞便,散失,示意圖 P94,第二營養(yǎng)級同化量,=攝入量-糞便量,呼 吸作 用,呼吸作用,= 呼吸作用散失,=呼吸作用散失,+生長發(fā)育繁殖,+ （遺體等+次級消費者攝食）,狐貍能量的來源和去向有哪些？,草兔狐,第三營養(yǎng)級同化量,=攝入量-糞便量,= 呼吸作用散失+生長發(fā)育繁殖,= 呼吸作用散失,+遺體等+三級消費者攝食,初級消費者 攝入,用于生長 發(fā)育和繁殖,次級消費者 攝入,散失,遺體 殘骸,

5、初級消費者 同化,分解者利用,糞便,散失,示意圖 P94,第二營養(yǎng)級同化量,=攝入量-糞便量,呼 吸作 用,呼吸作用,= 呼吸作用散失,=呼吸作用散失,+生長發(fā)育繁殖,+ （遺體等+次級消費者攝食）,來自上一營養(yǎng)級的能量,呼吸散失,遺體、 殘枝敗葉,分解者,初級消費者攝食,生產(chǎn)者固定的太陽能,初級消費者同化,初級消費者糞便,某營養(yǎng)級同化量,= 呼吸作用散失+遺體等+下營養(yǎng)級攝食,=呼吸作用散失+遺體等+（下營養(yǎng)級糞便+下營養(yǎng)級同化量）,=呼吸作用散失+被分解者利用+下一營養(yǎng)級同化量,分解者,遺體殘骸,次級消費者攝入,次級消費者糞便,次級消費者同化,呼吸散失,3. 生態(tài)系統(tǒng)的能量流動 P94,生

6、產(chǎn)者,(植物),呼吸作用,初級消費者 (植食動物),呼吸作用,次級消費者 (肉食動物),呼吸作用,分 解 者,呼吸,三級消費者 (肉食動物),呼吸作用,某營養(yǎng)級同化量,= 呼吸作用散失+遺體等+下營養(yǎng)級攝食,=呼吸作用散失+遺體等+（下營養(yǎng)級糞便+下營養(yǎng)級同化量）,=呼吸作用散失+被分解者利用+下一營養(yǎng)級同化量,3. 生態(tài)系統(tǒng)的能量流動 P94,生產(chǎn)者,(植物),呼吸作用,初級消費者 (植食動物),呼吸作用,次級消費者 (肉食動物),呼吸作用,分 解 者,呼吸,三級消費者 (肉食動物),呼吸作用,該營養(yǎng)級遺體等+ 下一營養(yǎng)級糞便,流經(jīng)食物鏈的總能量,營養(yǎng)級同化的能量,呼吸作用散失的熱能,生態(tài)系

7、統(tǒng)能量流動的過程,完成教材P94 “思考與討論”,輸入,傳遞,散失,思考與討論（課本P94）,1. 是的。能量在生態(tài)系統(tǒng)中流動、轉(zhuǎn)化后，一部分儲存在生態(tài)系統(tǒng)（生物體有機物）中，而另一部分被利用、散發(fā)至無機環(huán)境中，兩者之和與流入生態(tài)系統(tǒng)的能量相等。,2. 不能，能量流動是單向的。,能量的源頭: 流動的起點: 輸入生態(tài)系統(tǒng)的總能量: 主要渠道: 散失形式：,太陽能,從生產(chǎn)者固定太陽能開始,食物鏈和食物網(wǎng),生產(chǎn)者固定的太陽能總量,歸納一、能量流動的過程,主要以熱能的形式,1.下列敘述正確的是（ ） A、當狼吃掉一只兔時，就獲得了兔的全部能量 B、當狼捕食兔并經(jīng)同化作用合成自身有機物時，能量就從第一營

8、養(yǎng)級流入了第二營養(yǎng)級 C、生產(chǎn)者通過光合作用制造了有機物時，能量就由非生物環(huán)境流入了生物群落 D、生態(tài)系統(tǒng)的能量流動時往復循環(huán)的,C,2.某同學繪制了下圖所示的能量流動圖解，下列敘述正確的是 ( ),A.生產(chǎn)者固定的總能量可表示為(A1+B1+C1+A2+B2+C2+D2) B.B2表示初級消費者用于生長、發(fā)育、繁殖的能量 C.流入初級消費者的能量為(A2+B2+C2) D.W1=D1+D2,A,3.若鹿的進食能量為100%,其糞尿能量為36%，呼吸能量為48%，則鹿的同化量為（ ） A64% B84% C16% D52%,A,同化量攝入量糞便量,4.大象是植食性動物，有一種羌螂專以大象糞為食

9、。如果在某段時間大象所同化的能量為m，則這部分能量中可以流入羌螂體內(nèi)的約為（ ）A. 0 B. 10%m C. 1020%m D. 不知道,A,三、能量流動的特點,賽達伯格湖的能量流動 P95資料分析,327.3,122.6,14.6,能量傳遞效率,根據(jù)“賽達伯格湖的能量流動圖解”， 計算相鄰兩個營養(yǎng)級間能量傳遞效率。,試計算： 從第一營養(yǎng)級到第二營養(yǎng)級的傳遞效率？ 從第二營養(yǎng)級到第三營養(yǎng)級的傳遞效率？,13.5%,20%,結(jié)論：相鄰營養(yǎng)級的傳遞效率大約是10%-20%。,1和2,2025,資料分析（P95）,3.提示：流入某一營養(yǎng)級的能量主要有以下去向：一部分通過該營養(yǎng)級的呼吸作用散失了；一

10、部分作為排出物、遺體或殘枝敗葉不能進入下一營養(yǎng)級，而為分解者所利用；還有一部分未能進入（未被捕食）下一營養(yǎng)級。所以，流入某一營養(yǎng)級的能量不可能百分之百地流到下一營養(yǎng)級。 4.提示：生態(tài)系統(tǒng)中能量流動是單向的；能量在流動過程中逐級遞減。,2025,三、能量流動的特點,單向流動 逐級遞減,只能沿食物鏈由低營養(yǎng)級流向高營養(yǎng)級,1.各營養(yǎng)級生物會因呼吸作用而散失部分能量,2.各營養(yǎng)級生物總有一部分能量不能被下一營養(yǎng)級利用,3.能量傳遞效率：10-20%,能量金字塔,營養(yǎng)級越多，在能量流動過程 中消耗的能量就越多，所以生 態(tài)系統(tǒng)中的能量流動一般不超 過4-5個營養(yǎng)級。,如果將單位時間內(nèi)各個營養(yǎng)級所得到的

11、能量數(shù)值，由低到高繪制成圖，可以形成一個金字塔圖形，叫做能量金字塔。塔基是生產(chǎn)者，塔形是正錐形。,思考討論：,食物鏈中的營養(yǎng)級一般不超過五個，為什么？,任何生態(tài)系統(tǒng)都需要不斷得到能量補充，以便維持生態(tài)系統(tǒng)的正常功能。 如果一個生態(tài)系統(tǒng)在一段較長的時間內(nèi)沒有能量輸入，這個生態(tài)系統(tǒng)就會崩潰。,在“草食草的昆蟲蜘蛛蟾蜍蛇 貓頭鷹”這條食物鏈，設(shè)流經(jīng)這條食物鏈 的總能量為100，按最高傳遞率計算， 蟾蜍和貓頭鷹所得能量最多分別為 A、20和2 B、0.8和0.032 C、4和0.8 D、0.4和0.016,及時鞏固,數(shù)量金字塔存在嗎？,思考題：如果把各個營養(yǎng)級的生物數(shù)量關(guān)系，用繪制能量金字塔的方式表達

12、出來，是不是也是金字塔形？如果是，有沒有例外？,一般是金字塔形；,有例外。,小 結(jié),能量流動的起點： 能量流動的途徑： 能量的變化情況： 生產(chǎn)者的能量來源： 分解者的能量來源： 各級消費者的能量來源： 流入某營養(yǎng)級的能量是： 能量流動特點：,生產(chǎn)者,食物鏈和食物網(wǎng)，以有機物的形式,太陽能化學能熱能,主要來自太陽能,生產(chǎn)者和消費者,上一營養(yǎng)級,該營養(yǎng)級所同化的量,單向流動（不循環(huán)），逐級遞減,三、研究能量流動實踐意義 P96,.幫助人們合理的調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動關(guān)系，使能量持續(xù)高效地流向?qū)θ祟愑幸娴牟糠帧?.幫助人們科學規(guī)劃、設(shè)計人工生態(tài)系統(tǒng)，使能量得到最有效的利用。,1、根據(jù)生態(tài)學原理，要

13、使能量流經(jīng)食物鏈總消耗量最少，人們應(yīng)該采用哪種食物結(jié)構(gòu) A、以離類、蛋類為主 B、以淡水養(yǎng)殖的魚、蝦為主 C、以谷物和植物蛋白為主 D、以豬肉等家畜肉類為主,鞏固練習,2、初級消費者體內(nèi)能量的去路包括(多選) A、用于自身的生長、發(fā)育和繁殖 B、被第二營養(yǎng)級的其他生物所獲得 C、以熱能的形式散失 D、被分解者分解釋放到環(huán)境中去,3、人們常用能量金字塔來說明生態(tài)系統(tǒng)中哪兩者之間的關(guān)系 A、能量與營養(yǎng)級 B、能量與個體大小 C、能量與個體數(shù)量 D、能量與生物代謝類型,4、生態(tài)系統(tǒng)中有關(guān)食物鏈與能量流動的敘述，正確的是（多選） A能量沿食物鏈流動是單向的 B食物鏈越短，能量的利用率越高 C初級消費者

14、越多，次級消費者獲得的 能量就越少 D生物種類越多，生態(tài)系統(tǒng)中的 食物鏈越多,思考與討論(P96) 提示：“?；~塘”的設(shè)計理念是從人類所需出發(fā)，通過能量多級利用，充分利用流經(jīng)各營養(yǎng)級的能量，提高生產(chǎn)效益。 調(diào)查(P97) 參考調(diào)查點：稻田生態(tài)系統(tǒng) 組成成分：（1）非生物的物質(zhì)和能量； （2）生產(chǎn)者：水稻、雜草、浮游植物等； （3）消費者：田螺、泥鰍、黃鱔、魚、青蛙、浮游動物、昆蟲、鳥類等； （4）分解者：多種微生物。,問題提示： 1.生產(chǎn)者主體是水稻，其他生產(chǎn)者有雜草、浮游植物等。農(nóng)民主要通過噴灑除草劑，或人工除草的方式抑制雜草的生長。 2.初級消費者有：田螺、浮游動物、植食性昆蟲、植食性魚

15、、鳥類等。一般而言，植食性昆蟲和鳥類等往往對水稻生長構(gòu)成危害，田螺、植食性魚數(shù)量較多時也會對水稻生長構(gòu)成危害。農(nóng)民采取噴灑農(nóng)藥、豎稻草人等措施防止或減少這些動物的危害。,3.次級消費者有：泥鰍、黃鱔、肉食性魚、青蛙等。一般而言，這些消費者對水稻生長利大于害。農(nóng)民通過禁捕，或適量放養(yǎng)等措施，實現(xiàn)生態(tài)農(nóng)業(yè)的目標。 5.農(nóng)民對秸稈的傳統(tǒng)處理方式有焚燒或填埋等；現(xiàn)代農(nóng)業(yè)提出了綜合利用思想，例如，秸稈可作為多種工業(yè)原材料，還可以用來生產(chǎn)沼氣，以充分利用其中的能量。 6.主要通過合理密植的方法提高作物的光能利用效率。 7.通過稻田養(yǎng)魚等措施，實現(xiàn)立體化生態(tài)農(nóng)業(yè)；通過建造沼氣池，實現(xiàn)能量的多級利用。,技能訓

16、練：分析和處理數(shù)據(jù)（P97） 提示： 這些玉米的含碳量折合成葡萄糖是6 687.5 kg，計算公式是(12+18)/122 675，這些葡萄糖儲存的能量是1.07108 kJ（計算公式是EG=MG1.6104） 這些玉米呼吸作用消耗的能量是3.272107 kJ（計算公式為E呼=MG1.6104）； 這些玉米在整個生長季節(jié)所固定的太陽能總量是 1.397 2108 kJ（計算公式為E固=EG+E呼），呼吸作用消耗的能量占所固定太陽能的比例是23.4%； 這塊玉米田的太陽能利用效率是1.64%（計算公式為=1.397 2108/8.5109）。,旁欄思考題（P96） 一般情況下，也是金字塔形。但

17、是有時候會出現(xiàn)倒置的塔形。例如，在海洋生態(tài)系統(tǒng)中，由于生產(chǎn)者（浮游植物）的個體小，壽命短，又會不斷地被浮游動物吃掉，所以某一時刻調(diào)查到的浮游植物的量可能低于浮游動物的量。當然，總的來看，一年中流過浮游植物的總能量還是比流過浮游動物的要多。與此同理，成千上萬只昆蟲生活在一株大樹上，該數(shù)量金字塔的塔形也會發(fā)生倒置。,練習（P98） 基礎(chǔ)題：1.A。2.D。3.B。 拓展題 （2）圖b所示生態(tài)系統(tǒng)中流向分解者的能量，還有一部分可以以生活能源或食物中化學能的形式被人類再度利用，因此，該生態(tài)系統(tǒng)實現(xiàn)了能量的多級、充分利用，提高了能量的利用率。 2.提示：不能。在一個封閉的系統(tǒng)中，物質(zhì)總是由有序朝著無序的

18、方向（熵增加）發(fā)展。硅藻能利用獲取的營養(yǎng)通過自身的新陳代謝作用釋放能量，依靠能量完成物質(zhì)由無序向有序的轉(zhuǎn)化，維持其生命活動。,固定的太陽能總量,食物鏈和食物網(wǎng),化學能,化學能,熱能,2. 以第二營養(yǎng)級為例分析能量的分流:,消耗量:被捕食者被消耗者(捕食者)取食的部分。 攝入量:消耗者攝入體內(nèi)的能量。 同化量:消耗者經(jīng)過消化和吸收后轉(zhuǎn)化為自身的能量。 呼吸量:通過呼吸消耗的體內(nèi)同化的能量。 同化量=攝入量-糞便中有機物量。 消耗量攝入量同化量呼吸量。 能量的散失:散失的能量是通過生產(chǎn)者、消費者和分解者的呼吸作用分解有機物而產(chǎn)生的,最終以熱能形式散失。,二、能量流動特點及原因分析 (1)單向流動:

19、 能量流動是沿食物鏈進行的,食物鏈中各營養(yǎng)級之間的捕食關(guān)系是長期自然選擇的結(jié)果,是不可逆轉(zhuǎn)的。 各營養(yǎng)級通過呼吸作用所產(chǎn)生的熱能不能被生物群落重復利用,因此能量流動無法循環(huán)。 (2)逐級遞減: 各營養(yǎng)級生物都會因呼吸作用消耗大部分能量。 各營養(yǎng)級的能量都會有一部分流入分解者,包括未被下一營養(yǎng)級生物利用的部分。,(3)能量傳遞效率 一般說來,能量傳遞的平均效率大約為10%20%。 能量的最值計算:計算能量的問題時,如遇到“至少需要”“最多利用”等字眼,所選用的傳遞效率為20%,在食物網(wǎng)中應(yīng)選最短食物鏈計算;如遇到“最大消耗”“最少利用”等字眼,所選用的傳遞效率為10%,在食物網(wǎng)中則應(yīng)選最長的食物

20、鏈計算。,100%,設(shè)食物鏈ABCD,分情況討論:,要點補充,新陳代謝中的同化作用和異化作用,新 陳 代 謝,同 化 作 用,異 化 作 用,把外界環(huán)境中獲取的營養(yǎng) 物質(zhì)，轉(zhuǎn)變成自身的組成 物質(zhì)。,儲存能量,釋放能量,分解自身的一部分組成 物質(zhì)，把分解的最終產(chǎn)物 排出體外。,能量單向流動的原因？,食物鏈中各營養(yǎng)級的順序是不可逆轉(zhuǎn)的； 各營養(yǎng)級的能量總是趨于以呼吸作用產(chǎn)生熱能而散失掉，而不被生態(tài)系統(tǒng)利用，所以能量不能循環(huán)。,能量流動過程中逐級遞減的原因？,捕食不徹底：當動物體在捕食獵物時，由于相互之間經(jīng)過長期的自然選擇，捕食者能夠捕食到獵物，但不可能將其種群中的全部個體捕食。 攝食不徹底：當動物捕食成功后，在取食對方時，也不可能將對方的所有有機物全部吃下。 消化不徹底：當動物將食物攝取到消化道中之后，也不可能將其中的全部營養(yǎng)都能吸收。 以上就產(chǎn)生了分解者的營養(yǎng)來源。 另外生物體本身需要維持正常的生命活動，進行繁殖以及生長、發(fā)育等，這一切都將以呼吸熱的形式最終散失。,種群A,被捕食的,未被捕食的,食入的,未食入的,被同化的,未同化的,（一般最多不超過五級）,一條食物鏈的營養(yǎng)級能不能無限多？,生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動就是沿著食物鏈、食物網(wǎng)進行的。,