第第頁人教版（2023）選擇性必修2-3.2生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(共29張PPT)(共29張PPT)

第3章第2節(jié)

生態(tài)系統(tǒng)的能量流動

【問題探討】

假設(shè)你像小說中的魯濱遜那樣，流落在一個荒島上，那里除了有能飲用的水，幾乎沒有任何食物。你身邊尚存的食物只有一只母雞、15kg玉米。

流落荒島

討論：

你認(rèn)為以下哪種生存策略能讓你維持更長的時間來等待救援？

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。

嘗試?yán)L制兩種生存策略的食物關(guān)系圖

太陽能

生產(chǎn)者

初級消費者

分解者

次級消費者

熱能

輸出

輸入

傳遞、轉(zhuǎn)化

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。

想一想:

你本月吃了多少食物？體重增加多少？吃了那么多體重卻沒長多少，能量都去了哪兒

人

糞便

用于自己生長發(fā)育和繁殖

呼吸消耗

食物

（能量攝入)

同化量

同化作用：指生物體從外界環(huán)境中獲得的營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)變成自身的組成物質(zhì)，并且儲存能量的變化過程。即把非己變?yōu)樽约?。是生物體利用能量將小分子合成大分子的一系列代謝途徑。

異化作用：把自己變?yōu)榉羌?。異化作用就是生物的分解代謝，是生物體將體內(nèi)的大分子轉(zhuǎn)化為小分子并釋放能量的過程。

1、對生產(chǎn)者(一般為綠色植物)來說是指在光合作用中所固定的日光能。

2、對于消費者(一般為動物)來說，同化量表示消化道吸收的能量(吃進的食物不一定都能吸收)，糞便不算在同化量里，但呼吸消耗的能量算。

3、對分解者(一般為腐生生物)來說是指從細(xì)胞外吸收的能量。

研究能量流動的基本思路

能量輸入

個體1

個體2

個體3

……

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

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

能量輸入

種群

能量儲存

能量散失

個體水平

群體水平

如果將一個營養(yǎng)級的所有種群作為一個整體，那么左圖將概括為何種形式呢？

能量輸入

某個營養(yǎng)級

能量儲存

能量散失

思考1:對地球上的絕大多數(shù)生物來說，能量的最初來源是哪里這些能量是如何輸入生態(tài)系統(tǒng)的

思考2:輸入第一營養(yǎng)級的能量有哪些去路第-營養(yǎng)級的能量是如何傳遞到第二營養(yǎng)級的

能量流動的過程

太陽能

（能量輸入）

生產(chǎn)者

同化

用于生長、發(fā)育和繁殖

呼吸作用散失

殘枝敗葉被分解者利用

初級消費者攝入

能量流經(jīng)第一營養(yǎng)級的示意圖

思考1:對地球上的絕大多數(shù)生物來說，能量的最初來源是哪里這些能量是如何輸入生態(tài)系統(tǒng)的

思考2:輸入第一營養(yǎng)級的能量有哪些去路第-營養(yǎng)級的能量是如何傳遞到第二營養(yǎng)級的

能量流經(jīng)第二營養(yǎng)級的示意圖

初級消費者攝入

初級消費者同化

用于生長、發(fā)育和繁殖

分解者利用

次級消費者攝入

糞便

呼吸作用

散失

遺體殘骸

····

能量流動的過程

初級消費者攝入

初級消費者同化

用于生長、發(fā)育和繁殖

分解者利用

次級消費者攝入

糞便

呼吸作用

散失

遺體殘骸

····

思考3:糞便中的能量屬于初級消費者同化量么？

思考4:同化量與攝入量一樣么？嘗試建立二者在數(shù)量上的關(guān)系式？

思考5:同化量的去向？

能量流動的過程

屬于生產(chǎn)者的同化量

同化量=攝入量-糞便中能量

同化量

呼吸消耗

流向下一營養(yǎng)級

流向分解者

未被利用

能量流動的過程

歸納生態(tài)系統(tǒng)中能量流動的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失情況。

呼吸作用

呼吸作用

呼吸作用

呼吸作用

生產(chǎn)者

（綠色植物）

初級消費者

（植食性動物）

次級消費者

（肉食性動物）

三級消費者

（肉食性動物）

呼吸作用

……

分解者

輸入:

生產(chǎn)者固定的太陽能

傳遞:

食物鏈和食物網(wǎng)

轉(zhuǎn)化:

太陽能→有機物中的________→熱能

化學(xué)能

熱能（各營養(yǎng)級生物本身的呼吸作用和分解者的呼吸作用）

呼吸作用

散失

途徑：

主要形式：

練一練

1、下列關(guān)于草原生態(tài)系統(tǒng)能量流動的敘述，錯誤的是（）

A．能量流動包括能量的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失的過程

B．生產(chǎn)者固定的能量除用于自身呼吸作用外，其余均流入下一營養(yǎng)級

C．在生態(tài)系統(tǒng)中，能量沿著食物鏈和食物網(wǎng)流動

D．分解者所需的能量可來自各營養(yǎng)級生物用于生長、發(fā)育和繁殖的能量

B

2、在一個草原生態(tài)系統(tǒng)中，如果要研究被第二營養(yǎng)級中羊同化的能量的去向，不包括下列選項中的（）

A．羊的呼吸作用消耗量

B．羊的糞便量

C．羊的生長量

D．死亡的羊含有的能量

B

能量流動的特點

米國生態(tài)學(xué)家林德曼對賽達(dá)伯格湖的能量流動進行了定量分析。研究了群落中各營養(yǎng)級之間的能量關(guān)系，提出了“林德曼定律”，標(biāo)志著生態(tài)學(xué)開始從定性走向定量。

植食性動物

62.8

62.8

太陽能

未

固

定

生產(chǎn)者

464.6

分解者

14.6

12.5

呼吸作用

122.3

96.3

未利用

327.3

293

2.1

18.8

29.3

12.6

肉食性動物

12.6

微量

7.5

5.0

賽達(dá)伯格湖的能量流動圖解

營養(yǎng)級流入能量流出能量（輸入下一營養(yǎng)級）出入比

（傳遞效率）

生產(chǎn)者

植食性動物

肉食性動物

464.6

62.8

13.5%

62.8

12.6

20.1%

12.6

能量傳遞效率=

下一營養(yǎng)級的同化量

上一營養(yǎng)級的同化量

×100%

思考·討論：

1.流入某一營養(yǎng)級的能量，為什么不會百分之百地流到下一個營養(yǎng)級？

2.從方向上看，能量流動是否會逆轉(zhuǎn)，能不能循環(huán)流動？為什么？

能量流動的特點

思考·討論：

1.流入某一營養(yǎng)級的能量，為什么不會百分之百地流到下一個營養(yǎng)級？

2.從方向上看，能量流動是否會逆轉(zhuǎn)，能不能循環(huán)流動？為什么？

各營養(yǎng)級的能量都有一部分通過呼吸作用散失；

一部分未被下一營養(yǎng)級利用；

一部分被分解者分解利用。

不會逆轉(zhuǎn)，不能循環(huán)流動。因為：

（1）生態(tài)系統(tǒng)各營養(yǎng)級之間的捕食關(guān)系是不可逆的

（2）各營養(yǎng)級通過呼吸作用散失的熱能不能再被生物利用

通過以上分析，你能總結(jié)出能量在流動過程中具有什么特點？

能量流動的特點

1.單向流動

2.逐級遞減

能量在相鄰兩個營養(yǎng)級間的傳遞效率為10％～20％

營養(yǎng)級數(shù)量：一般不超過5個營養(yǎng)級

能量流動的特點

任何生態(tài)系統(tǒng)都需要不斷得到來自系統(tǒng)外的能量補充，以便維持生態(tài)系統(tǒng)的正常功能。

【問題探討】

假設(shè)你像小說中的魯濱遜那樣，流落在一個荒島上，那里除了有能飲用的水，幾乎沒有任何食物。你身邊尚存的食物只有一只母雞、15kg玉米。

流落荒島

討論：

你認(rèn)為以下哪種生存策略能讓你維持更長的時間來等待救援？

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。

應(yīng)先吃雞，再吃玉米。若選擇2，則增加了食物鏈的長度，能量逐級遞減，最后人獲得的能量較少。

練一練

1.某同學(xué)繪制了如下圖所示的能量流動圖解（其中W1為生產(chǎn)者固定的太陽能，方框大小表示所含能量多少）。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．由第一營養(yǎng)級到第二營養(yǎng)級的能量傳遞效率為D2/W1×100%

C．流入初級消費者的能量為A2+B2+C2

D．初級消費者用于生長、發(fā)育和繁殖的能量為B2+D2

A

A1

B1

D1

C1流向分解者

W1

D1

A2

D2

C2流向分解者

B2

D2

生產(chǎn)者

初級消費者

能量流動的特點

能量流動的相關(guān)計算

在食物網(wǎng)中分析解決有關(guān)能量傳遞的計算問題時，需要確定相關(guān)的食物鏈，能量傳遞效率為10%～20%，一般從兩個方面考慮：

知低營養(yǎng)級求高營養(yǎng)級

知高營養(yǎng)級求低營養(yǎng)級

能量最多

能量最少

選最短食物鏈

按“×20%”計算

選最長食物鏈

按“×10%”計算

選最長食物鏈

按“÷10%”計算

選最短食物鏈

按“÷20%”計算

練一練

1.在綠色植物→鼠→貓頭鷹這條食物鏈中，貓頭鷹增重1Kg，最多需要消耗綠色植物______Kg。

2.有一食物網(wǎng)如圖所示。假如鷹的食物2/5來自兔子，2/5來自老鼠，其余來自蛇，那么貓頭鷹要增加20g體重，至少消耗植物多少克？

100

求最多，則按÷10%計算

求至少，則按÷20%計算

900g

能量流動的特點

請同學(xué)們將賽達(dá)伯格湖的能量流動數(shù)據(jù)，用相應(yīng)面積或體積的圖形表示，并按營養(yǎng)級由低到高排列。

生產(chǎn)者

464.6

植食性動物

62.8

肉食性動物

12.6

生產(chǎn)者

464.6

植食性動物

62.8

肉食性動物

12.6

生態(tài)金字塔

高

低

能量

低

高

營養(yǎng)級

將單位時間內(nèi)各營養(yǎng)級所得到的能量數(shù)值轉(zhuǎn)換為相應(yīng)面積（或體積）的圖形，并將圖形按照營養(yǎng)級順序排列，可形成一個金字塔圖形。

直觀的反映出生態(tài)系統(tǒng)各營養(yǎng)級之間能量的關(guān)系。

（1）概念：

（2）意義：

（一）能量金字塔

在穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)中，能量金字塔都是上窄下寬的金字塔形

生態(tài)金字塔

生物量：是指每個營養(yǎng)級所容納的有機物的總干重。

生物量金字塔通常是上窄下寬的金字塔形

生態(tài)金字塔

（二）生物量金字塔

多

少

低

高

第四營養(yǎng)級

第二營養(yǎng)級

第一營養(yǎng)級

干重g/m2

1.5

11

37

809

營養(yǎng)級

第三營養(yǎng)級

某湖泊生態(tài)系統(tǒng)的生物量

如果將單位時間內(nèi)各營養(yǎng)級的生物量的數(shù)值轉(zhuǎn)換為相應(yīng)面積（或體積）

的圖形，應(yīng)該是怎樣的呢？

生物量金字塔在什么情況下，可能是上寬下窄倒置的金字塔形呢？

生態(tài)金字塔

生物量金字塔在什么情況下，可能是上寬下窄倒置的金字塔形呢？

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)查到的浮游植物的生物量可能低于浮游動物的生物量。

某海域生態(tài)系統(tǒng)的生物量

浮游植物

浮游動物

生態(tài)金字塔

（三）數(shù)量金字塔

多

少

低

高

營養(yǎng)級

第二營養(yǎng)級

第一營養(yǎng)級

個體數(shù)量

鼠

草

鼬

第三營養(yǎng)級

某草地的生物數(shù)量

營養(yǎng)級

第二營養(yǎng)級

第一營養(yǎng)級

個體數(shù)量

昆蟲

樹

溫帶森林的生物數(shù)量

表示各個營養(yǎng)級的生物個體的數(shù)目比值關(guān)系。

當(dāng)生產(chǎn)者個體比消費者個體大得多時，數(shù)量金字塔經(jīng)常倒置。

數(shù)量金字塔通常呈上窄下寬的金字塔形

生態(tài)金字塔

生態(tài)金字塔

能量金字塔

生物量金字塔

數(shù)量金字塔

請想一想：哪種指標(biāo)構(gòu)建的金字塔能更客觀的表示生態(tài)系統(tǒng)能量傳遞規(guī)律，不出現(xiàn)倒置現(xiàn)象呢？

能量金字塔能更客觀、準(zhǔn)確的表示能量在各營養(yǎng)級間的傳遞規(guī)律。

研究能量流動的實踐意義

甘蔗和大豆間種

冬小麥和玉米套作

水稻青蛙立體農(nóng)業(yè)

蔬菜大棚中多層育苗

①研究生態(tài)系統(tǒng)的能量流動，可以幫助人們將生物在時間、空間上進行合理配置，增大流入某個生態(tài)系統(tǒng)的總能量。

研究能量流動的實踐意義

②研究生態(tài)系統(tǒng)的能量流動，可以幫助人們科學(xué)規(guī)劃和設(shè)計人工生態(tài)系統(tǒng)，使能量得到最有效的利用。

飼料

稻谷

人類

秸桿

糞

一級利用

牛

太陽能

二級利用

焚燒

水稻

食用菌

二級利用

菌渣

豬、羊

三級利用

沼氣池

糞

三級利用

實現(xiàn)了對能量的多級利用，大大提高了能量的利用率。

研究能量流動的實踐意義

③研究生態(tài)系統(tǒng)的能量流動，還可以幫助人們合理的調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)的能量流動關(guān)系，使能量持續(xù)高效地流向人類最有益的部分。

牲畜過少，不能充分利用牧草所提供的能量；

牲畜過多，就會造成草場的退化，使畜產(chǎn)品的產(chǎn)量下降。

適度放牧的意義是什么？

練一練

能量流動的特點

1.如果食物鏈上各營養(yǎng)級均以生物個體的數(shù)量來表示，并以食物鏈起點的生物個體數(shù)作底層來繪制數(shù)量金字塔，則只有兩個營養(yǎng)級的夏季草原生態(tài)系統(tǒng)（假設(shè)第一營養(yǎng)級是牧草，第二營養(yǎng)級是羊）和森林生態(tài)系統(tǒng)（假設(shè)第