第三章生態(tài)系統(tǒng)浙科版（2019）選擇性必修二第三節(jié)生態(tài)系統(tǒng)中的能量單向遞減流動學習目標1.通過分析生態(tài)系統(tǒng)的能量流動過程，建立生命系統(tǒng)的物質(zhì)與能量觀，培養(yǎng)理解能力2.通過分析能量流動過程，歸納總結(jié)能量流動的特點，養(yǎng)成科學思維習慣，培養(yǎng)解決問題能力3.通過總結(jié)研究能量流動的實踐意義，形成學以致用和關注生產(chǎn)生活的態(tài)度，培養(yǎng)創(chuàng)新能力課前導入能量是生態(tài)系統(tǒng)的動力，是一切生命活動的基礎,所有生物都離不開能量的傳遞和轉(zhuǎn)化，沒有能量的轉(zhuǎn)化，也就沒有生命和生態(tài)系統(tǒng)。生態(tài)系統(tǒng)的能量在各營養(yǎng)級間進行流動，在流動過程中，一部分能量被各個營養(yǎng)級的生物利用。與此同時，還有很大一部分能量通過生物呼吸最終以熱能的形式散失。散失到環(huán)境中的熱能是不能再回到生態(tài)系統(tǒng)中參與流動的。生態(tài)系統(tǒng)中的能量是如何流動的?具有哪些特點?一、初級生產(chǎn)量是生態(tài)系統(tǒng)的基石1.初級生產(chǎn)量(1)概念：綠色植物通過光合作用所固定的能量或所合成的有機物質(zhì)。初級生產(chǎn)量是生態(tài)系統(tǒng)的基石。沒有初級生產(chǎn)量就沒有消費者和分解者。(2)單位：g/(m2?a)或J/(m2?a)。(3)凈初級生產(chǎn)量和總初級生產(chǎn)量①凈初級生產(chǎn)量：在初級生產(chǎn)量中，有一部分被植物的呼吸(R)消耗，剩下的才用于植物的生長和繁殖，即凈初級生產(chǎn)量(NP)②總初級生產(chǎn)量(GP)＝凈初級生產(chǎn)量(NP)＋呼吸消耗量(R)GP=NP+R生產(chǎn)者固定的太陽能，生產(chǎn)者的同化量流入生態(tài)系統(tǒng)的總能量與總光合速率和凈光合速率有什么關系？一、初級生產(chǎn)量是生態(tài)系統(tǒng)的基石1.初級生產(chǎn)量（4）初級生產(chǎn)量和生物量的關系

總初級生產(chǎn)量(GP)＝凈初級生產(chǎn)量(NP)＋呼吸消耗量(R)

當GP>R（即NP>0時），生物量（干重）增加當GP<R（即NP<0時），生物量（干重）減少當GP=R（即NP=0時），生物量（干重）不變一、初級生產(chǎn)量是生態(tài)系統(tǒng)的基石1.初級生產(chǎn)量（5）不同陸地生態(tài)系統(tǒng)凈初級生產(chǎn)量比較：生態(tài)系統(tǒng)熱帶雨林北方針葉林溫帶草原苔原凈初級生產(chǎn)量（NP）2000g/(m2?a)800g/(m2?a)500g/(m2?a)140g/(m2?a)分析討論：1、熱帶雨林與北方針葉林NP不同的主要環(huán)境限制因素是溫度2、熱帶雨林和溫帶草原NP不同的主要環(huán)境限制因素是雨量（水）一、初級生產(chǎn)量是生態(tài)系統(tǒng)的基石2.次級生產(chǎn)量

靠取食植物、其他動物和一切現(xiàn)成有機物而生產(chǎn)出來的有機物或固定的能量就稱為次級生產(chǎn)量。

凡是異養(yǎng)生物都屬于次級生產(chǎn)者，即除了生產(chǎn)者以外的生物均屬于次級生產(chǎn)者。田鼠有沒有獲得玉米的全部能量概念：次級生產(chǎn)者：一、初級生產(chǎn)量是生態(tài)系統(tǒng)的基石動物攝入的食物并不能全部被同化和利用，其中有相當一部分是以糞、尿的方式排出體外而未被利用總次級生產(chǎn)量：被消費者所同化的總能量稱為總次級生產(chǎn)量攝入量=同化量+尿糞量總次級生產(chǎn)量=凈次級生產(chǎn)量+呼吸量不可利用的

未利用的

吃剩的

鳥糞

呼吸食源可利用的利用的吃進的總次級生產(chǎn)量凈次級生產(chǎn)量生長繁殖二、生態(tài)系統(tǒng)的能量流動包括能量輸入、傳遞和散失的過程比較初級生產(chǎn)量和次級生產(chǎn)量項目初級生產(chǎn)量次級生產(chǎn)量能量來源生產(chǎn)生物二者關系太陽能現(xiàn)成有機物生產(chǎn)者消費者、分解者①次級生產(chǎn)量直接或間接來自初級生產(chǎn)量②都有一部分被呼吸消耗，剩下的一部分用于生長和繁殖二、生態(tài)系統(tǒng)的能量流動包括能量輸入、傳遞和散失的過程1.能量流動在生態(tài)系統(tǒng)中，能量不斷地沿著太陽→植物→植食動物→肉食動物→頂級肉食動物的方向流動，這就是生態(tài)系統(tǒng)的能量流動2.能量流動的過程①太陽能進入生態(tài)系統(tǒng)的輸入過程②食物鏈和食物網(wǎng)的能量傳遞過程③通過生物體的呼吸以熱能形式散失過程小資料：藏羚羊二、生態(tài)系統(tǒng)的能量流動包括能量輸入、傳遞和散失的過程3.能量流動的研究層次在食物鏈層次上進行能量流動分析：把每一個物種都作為能量從生產(chǎn)者到頂級肉食者移動過程中的一個環(huán)節(jié)，當能量沿著一條食物鏈在幾個物種間流動時，測定食物鏈每一個環(huán)節(jié)上的能量值。在生態(tài)系統(tǒng)層次上分析能量流動：把每個物種都歸屬于一個特定的營養(yǎng)級中（依據(jù)該物種主要食性），然后精確地測定每一個營養(yǎng)級能量的輸入值和輸出值。小資料：藏羚羊二、生態(tài)系統(tǒng)的能量流動包括能量輸入、傳遞和散失的過程能量流經(jīng)第一營養(yǎng)級示意圖呼吸作用散失（熱能）用于生長發(fā)育和繁殖分解者利用殘枝

敗葉分解作用散失未利用初級消費者（植食性動物）99%散失1%固定（同化）小資料：藏羚羊二、生態(tài)系統(tǒng)的能量流動包括能量輸入、傳遞和散失的過程初級消費者同化呼吸作用分解者下一營養(yǎng)級上一營養(yǎng)級初級消費者攝入（a）初級消費者同化(b)糞便(c)分解者利用用于生長發(fā)育和繁殖（e）次級消費者攝入（i）遺體殘骸(f)呼吸作用(d)散失呼吸作用散失…未利用(j）能量流經(jīng)第二營養(yǎng)級示意圖小資料：藏羚羊三、能量在生態(tài)系統(tǒng)中沿食物鏈單向流動、逐級遞減最高營養(yǎng)級攝入最高營養(yǎng)級同化糞便分解者利用用于生長發(fā)育和繁殖遺體殘骸呼吸作用散失呼吸作用散失【思考】最高營養(yǎng)級同化的能量去向有哪些？①呼吸作用中以熱能的形式散失②以遺體殘骸的形式被分解者利用最高營養(yǎng)級沒有流入下一營養(yǎng)級的能量去向能量流經(jīng)最高營養(yǎng)級的過程小資料：藏羚羊三、能量在生態(tài)系統(tǒng)中沿食物鏈單向流動、逐級遞減生產(chǎn)者初級消費者次級消費者三級消費者呼吸作用分解者呼吸作用（熱能）…太陽能總量：生產(chǎn)者固定的太陽能①輸入②傳遞途徑：食物鏈和食物網(wǎng)太陽能→有機物中化學能→熱能③轉(zhuǎn)化④散失過程：熱能（呼吸作用）形式：有機物中化學能→熱能小資料：藏羚羊三、能量在生態(tài)系統(tǒng)中沿食物鏈單向流動、逐級遞減植食性動物

62.862.8太陽能未固定生產(chǎn)者464.6分解者12.5呼吸作用96.3未利用327.32932.118.829.312.6肉食性動物

12.6微量7.55.0122.614.6單位（焦/厘米2·年）未利用：指未被自身呼吸作用消耗，也未被后一個營養(yǎng)級和分解者利用的能量。（定時定量分析）未固定：是指未被固定的太陽能分析賽達伯格湖的能量流動小資料：藏羚羊三、能量在生態(tài)系統(tǒng)中沿食物鏈單向流動、逐級遞減分析賽達伯格湖的能量流動能量傳遞效率=下一營養(yǎng)級同化量上一營養(yǎng)級同化量×100%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464.662.813.5%62.812.620.1%12.6小資料：藏羚羊三、能量在生態(tài)系統(tǒng)中沿食物鏈單向流動、逐級遞減生態(tài)系統(tǒng)中能量流動是單向（流動）的（1）生物之間的捕食關系不可逆轉(zhuǎn)（2）各營養(yǎng)級呼吸作用散失的熱能無法再利用能量在流動過程中逐級遞減（能量傳遞效率為10%～20%）（1）各營養(yǎng)級的生物都會因自身呼吸作用散失掉一部分能量（2）各營養(yǎng)級能量都要有一部分流入分解者（3）各營養(yǎng)級生物都不能全部被下一營養(yǎng)級捕食，各個營養(yǎng)級能量都有一部分未利用小資料：藏羚羊三、能量在生態(tài)系統(tǒng)中沿食物鏈單向流動、逐級遞減能量傳遞效率的計算【例】如圖為某農(nóng)場的年能量流動示意圖單位：103kJ/(m2·y)，A、B、C、D共同構成生物群落。從第二營養(yǎng)級到第三營養(yǎng)級的能量傳遞效率是

。林德曼效率=×100%第（n+1）個營養(yǎng)級的同化量第n個營養(yǎng)級的同化量16.67%3×103（16＋2）×103×100%＝16.67%小資料：藏羚羊在一個生態(tài)系統(tǒng)中，營養(yǎng)級越多，在能量流動過程中消耗的能量就越多。因此，生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動一般不超過5個營養(yǎng)級能量傳遞效率與能量利用效率的比較傳遞效率=上一營養(yǎng)級的同化量下一營養(yǎng)級的同化量×100%能量利用率=生產(chǎn)者能量流入最高營養(yǎng)級的能量×100%食物鏈越短，能量利用率越高三、能量在生態(tài)系統(tǒng)中沿食物鏈單向流動、逐級遞減小資料：藏羚羊五、人類將生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動規(guī)律應用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)1.能量金字塔呈現(xiàn)下寬上窄的金字塔形，自然條件下不會出現(xiàn)倒金字塔形。類型能量金字塔生物量金字塔數(shù)量金字塔特點自然生態(tài)系統(tǒng)一定為正金字塔形一般來說，陸地和淺水生態(tài)系統(tǒng)為正金字塔形；湖泊和開闊海洋生態(tài)系統(tǒng)呈倒金字塔形一般為正金字塔形，生產(chǎn)者數(shù)量少而個體巨大的情況下會出現(xiàn)倒金字塔形比較不同生態(tài)金字塔的特點小資料：藏羚羊四、生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動呈金字塔形2.不同生態(tài)系統(tǒng)的能量傳遞效率陸地生態(tài)系統(tǒng)大約只有10%，而海洋生態(tài)系統(tǒng)會大于10%在海洋生態(tài)系統(tǒng)中，植食動物利用藻類的效率大大高于陸地動物利用植物的效率。藻類纖維素含量少且可以被浮游動物整個吞食消化。小資料：藏羚羊五、人類將生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動規(guī)律應用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)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。例如，間作套種、多層育苗、稻——萍——蛙等立體農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式。間作套種多層育苗稻—萍—蛙小資料：藏羚羊五、人類將生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動規(guī)律應用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)2.研究生態(tài)系統(tǒng)的能量流動，可以幫助人們科學地規(guī)劃和設計人工生態(tài)系統(tǒng)，使能量得到最有效地利用。

例如，秸稈用作飼料喂牲畜，可獲得肉、蛋、奶等；用牲畜的糞便生產(chǎn)沼氣，沼氣池中的沼渣還可以作為肥料還田。實現(xiàn)了對能量的多級利用，從而大大提高能量的利用率。能量利用率≠能量傳遞效率用秸稈作飼料糞便制作沼氣小資料：藏羚羊五、人類將生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動規(guī)律應用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)3.研究生態(tài)系統(tǒng)的能量流動，還可以幫助人們合理地調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動關系，使能量持續(xù)高效地流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠帧?/p>

例如，合理確定草場的載畜量，稻田除草、除蟲等。課堂小測1.某時刻某動物種群所有個體的有機物中的總能量為①，一段時間后。此種群所有存活個體的有機物中的總能量為②，此種群在這段時間內(nèi)通過呼吸作用散失的總能量為③，這段時間內(nèi)死亡個體的有機物中的總能量為④。此種群在此期間無遷入遷出，無個體被捕食，估算這段時間內(nèi)用于此種群生長、發(fā)育和繁殖的總能量時，應使用的表達式為()A.②-①+④B.②-①+③ C.②-①-③+④ D.②-①+③+①A解析：由題意可知:①為初始總能量,②為后期存活個體的有機物中的能量,③為呼吸散失的能量,④為這段時間內(nèi)死亡個體的有機物中的能量。根據(jù)生態(tài)學能量流動模型,某段時間內(nèi),動物種群用于生長、發(fā)育和繁殖等生命活動的總能量本質(zhì)是種群凈積累的能量,儲存在動物體的有機物中。由于此種群在此期間無遷入遷出,無個體被捕食,則這段時間內(nèi)用于此種群生長、發(fā)育和繁殖的總能量=一段時間后所有個體的有機物中的總能量(包括死亡個體)-初始總能量=(②+④)-①,A正確。課堂小測2.某人工湖生態(tài)系統(tǒng)中部分能量流動的過程如圖所示，其中字母表示同化的能量值。下列敘述正確的是()A.冬季浮游植物生長緩慢，此時b大于aB.c+e-d表示從甲種魚流入分解者的能量C.乙種魚產(chǎn)生的糞便中的能量來自d、fD.甲種魚到乙種魚的能量傳遞效率為（d/c+e）×100%D解析：圖中a表示浮游植物的同化量，b表示浮游動物的同化量。只要浮游植物能正常生長，b就小于a，A錯誤；c+e（表示甲種魚的同化量）-d（表示甲種魚流向乙種魚的量）-甲呼吸作用消耗的量表示從甲種魚流入分解者的能量，B錯誤；乙種魚產(chǎn)生的糞便中的能量來自c、e、f，c、e屬于上一營養(yǎng)級的能量，C錯誤；甲