3.2生態(tài)系統(tǒng)的能量流動課件高二上學(xué)期生物人教版選擇性必修2

第3章生態(tài)系統(tǒng)及其穩(wěn)定性第2節(jié)

生態(tài)系統(tǒng)的能量流動1.通過分析生態(tài)系統(tǒng)能量流動的過程，明確研究能量流動的意義，逐步完善物質(zhì)與能量觀。（生命觀念）2.通過探究學(xué)習(xí)認(rèn)識能量流動的特點，掌握定量分析法等科學(xué)分析方法。（科學(xué)探究）3.利用生態(tài)系統(tǒng)能量流動的規(guī)律分析和解決實際問題。（科學(xué)思維、科學(xué)探究）

認(rèn)識生態(tài)系統(tǒng)能量流動的過程及特點一、能量流動的概念

生態(tài)系統(tǒng)的能量流動：生態(tài)系統(tǒng)中能量的________________________的過程。輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失二、能量流動的過程1.能量的輸入：太陽能被生態(tài)系統(tǒng)中的生產(chǎn)者通過光合作用轉(zhuǎn)化成化學(xué)能，固定在它們所制造的有機(jī)物中。這樣，太陽能就輸入到了生態(tài)系統(tǒng)的第一營養(yǎng)級。

呼吸作用生長、發(fā)育和繁殖分解者第二營養(yǎng)級

生長、發(fā)育和繁殖三、能量流動的特點1.生態(tài)系統(tǒng)中能量流動是______的。2.能量在流動過程中逐級______。（1）一般情況下，能量在相鄰兩個營養(yǎng)級間的傳遞效率是___________。（2）生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動一般不超過___個營養(yǎng)級。單向遞減

5活動1

認(rèn)識生態(tài)系統(tǒng)能量流動的過程

能量流經(jīng)某生態(tài)系統(tǒng)第一營養(yǎng)級的圖解如下，思考并回答下列問題：1.流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的總能量就是輻射到該地區(qū)的太陽能的總量嗎？提示

不是，流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的總能量是生產(chǎn)者通過光合作用固定的太陽能總量。2.生態(tài)系統(tǒng)中生產(chǎn)者的能量輸入只能通過光合作用嗎？提示

不是，絕大部分通過光合作用，但也可通過某些細(xì)菌的化能合成作用。3.初級消費(fèi)者攝入的能量是其同化量嗎?它們之間存在什么關(guān)系?

4.初級消費(fèi)者糞便中的能量是其同化量的一部分嗎?為什么?提示

不是。初級消費(fèi)者糞便中的能量是未被其吸收的能量，所以不屬于其同化的能量，而是屬于上一營養(yǎng)級同化的能量。5.分析輸入第一營養(yǎng)級的能量去向，嘗試構(gòu)建初級消費(fèi)者的能量去向模型。提示

1.能量流動過程分析（以某動物種群捕食種群A為例）（1）未被捕食的是指沒有被下一營養(yǎng)級攝食，仍以上一個營養(yǎng)級的形式存在的。（2）未食入的是指沒有被攝食進(jìn)去的，如食物的碎屑，動物的骨頭、毛發(fā)等，植物的秸稈等，其會被分解者利用。（3）未同化的是指糞便，其會被分解者利用。（4）在自然界中，對一個種群來說，其同化的能量去向還包括未被捕食的，也可以說是未利用的。2.能量傳遞過程分析（以初級消費(fèi)者為例）

BA.通過兔子的呼吸作用釋放

B.通過兔子的糞便流入分解者體內(nèi)C.通過狐的糞便流入分解者體內(nèi)

D.流入狐體內(nèi)

C

活動2

認(rèn)識能量流動的特點

1.該生態(tài)系統(tǒng)中流入生物群落的能量有哪些來源?提示

一個來源是生產(chǎn)者通過光合作用固定的太陽能，另一個來源是人工輸入的有機(jī)物中的化學(xué)能。2.肉食性動物、植食性動物和生產(chǎn)者固定的總能量分別是多少?

3.由上圖可以看出，生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動是單向的，原因是什么？提示

一是各營養(yǎng)級能量流動的順序是不可逆轉(zhuǎn)的；二是各營養(yǎng)級通過呼吸作用產(chǎn)生的熱能會散失，不能被生物群落再利用。4.由上圖可看出，生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動是逐級遞減的，原因是什么？提示

一是各營養(yǎng)級的生物都會因呼吸作用消耗大部分能量，這部分能量不能被下一營養(yǎng)級利用；二是各營養(yǎng)級總有一部分能量未被下一營養(yǎng)級的生物利用（成熟的生態(tài)系統(tǒng)除外）；三是生產(chǎn)者的殘枝敗葉、消費(fèi)者的遺體殘骸等中的能量會被分解者利用。

A

C

素能提升

生態(tài)系統(tǒng)中能量流動的計算

已知問題求解思路D營養(yǎng)級能量增加

至少需要A營養(yǎng)級提供多少能量（設(shè)為

）

最多需要A營養(yǎng)級提供多少能量（設(shè)為

）

A營養(yǎng)級能量增加

D營養(yǎng)級最多增加多少能量（設(shè)為

）

D營養(yǎng)級至少增加多少能量（設(shè)為

）

（2）涉及多條食物鏈的能量流動計算時，若根據(jù)要求只能選擇食物網(wǎng)中的一條食物鏈，計算某一生物獲得的最多（或最少）能量。其規(guī)律如下：

AA.1.375倍

B.1.875倍

C.1.273倍

D.0.575倍

C

認(rèn)識生態(tài)金字塔和研究能量流動的意義一、生態(tài)金字塔1.能量金字塔：將單位時間內(nèi)各營養(yǎng)級所得到的______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)級的次序排列，可形成一個金字塔圖形。2.生物量金字塔：反映各個營養(yǎng)級________（每個營養(yǎng)級所容納的________的總_______）之間的關(guān)系。3.數(shù)量金字塔：反映各個營養(yǎng)級的生物個體的______比值關(guān)系。能量生物量有機(jī)物干重數(shù)目二、研究能量流動的意義1.幫助人們將生物在____________上進(jìn)行合理配置，增大流入某個生態(tài)系統(tǒng)的總能量。2.幫助人們科學(xué)地規(guī)劃和設(shè)計人工生態(tài)系統(tǒng)，使能量得到______________。3.幫助人們合理地調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)中的______________，使能量_____________________________的部分。時間、空間最有效的利用能量流動關(guān)系

持續(xù)高效地流向?qū)θ祟愖钣幸婊顒?

認(rèn)識生態(tài)金字塔和研究能量流動的意義

下圖表示生態(tài)金字塔常見的幾種類型，請回答下列問題：1.圖1、圖2、圖3分別代表什么金字塔？它們分別代表的含義是什么?提示

能量金字塔、生物量金字塔、數(shù)量金字塔。圖中金字塔都分為三層，代表研究的生態(tài)系統(tǒng)包含三個營養(yǎng)級；每一層代表該營養(yǎng)級所得到的能量或生物量或生物數(shù)目，說明能量、生物量和生物數(shù)目隨營養(yǎng)級的升高而逐級遞減。2.生態(tài)系統(tǒng)中數(shù)量金字塔都能用圖3表示嗎？在自然環(huán)境中是否存在某些營養(yǎng)級之間呈現(xiàn)倒置形式的數(shù)量金字塔？你能舉出實例嗎?提示

不能。存在，如一棵樹上可以生活多只植食性昆蟲，一棵白菜上有時可以看到多只菜青蟲。3.根據(jù)能量流動的原理，解釋諺語“一山不容二虎”隱含的道理。提示

根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)中能量流動逐級遞減的特點和規(guī)律可知，營養(yǎng)級越高，可利用的能量就越少，老虎在生態(tài)系統(tǒng)中幾乎是最高營養(yǎng)級，流經(jīng)老虎的能量已減到很小的程度，在一定區(qū)域內(nèi)所能容納的老虎數(shù)量也越少。4.人們將秸稈作為牲畜飼料，牲畜產(chǎn)生的糞便進(jìn)入沼氣池，生產(chǎn)燃料。此過程提高了能量的傳遞效率嗎？提示

沒有。該過程提高了能量的利用率，實現(xiàn)了對能量的多級利用，減少了環(huán)境污染，但沒有提高能量在不同營養(yǎng)級之間的傳遞效率。例4

下圖表示生物界可能出現(xiàn)的4種生態(tài)金字塔。下列相關(guān)敘述錯誤的是(

)

。C

[解析]

一棵樹上有很多植食性昆蟲，還有少量鳥類，所以數(shù)量金字塔可用圖甲表示，能量流動具有逐級遞減的特點，所以能量金字塔可用圖丙表示，圖丁不能體現(xiàn)出能量流動具有逐級遞減的特點，A、B正確；生態(tài)金字塔中每一層代表一個營養(yǎng)級，對于雜食性動物而言，其可以屬于不同的營養(yǎng)級，圖中“1”代表第一營養(yǎng)級，C錯誤，D正確。對點練4

據(jù)圖判斷，下列敘述錯誤的是(

)

。CA.能量經(jīng)過多級利用，其利用率提高了B.每級生產(chǎn)環(huán)節(jié)都獲得產(chǎn)品，提高了生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益C.由于食物鏈延長，能量逐級損耗，生態(tài)系統(tǒng)總能量的利用效率降低D.由于各級產(chǎn)物都可以利用，該生態(tài)系統(tǒng)減少了廢物和污染[解析]

在該生態(tài)系統(tǒng)中作物通過光合作用固定太陽能，使能量進(jìn)入生物體內(nèi)，作物固定的太陽能是流經(jīng)此生態(tài)系統(tǒng)的總能量，作物、家畜、食用菌、蚯蚓等可以為人們提供相應(yīng)的產(chǎn)品，充分實現(xiàn)了能量的多級利用，不但減少了廢物和污染，同時也提高了生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益，實現(xiàn)了良性循環(huán)，A、B、D正確；食物鏈一般指捕食鏈，而圖中延長的是腐生鏈，且通過腐生鏈，廢棄物中的能量得到了利用，所以生態(tài)系統(tǒng)總能量的利用率應(yīng)該是提高了，C錯誤。易錯辨析能量傳遞效率與能量利用率1.能量傳遞效率：流入下一營養(yǎng)級的能量與該營養(yǎng)級同化量之間的比值。（注：它是相鄰兩個營養(yǎng)級之間的傳遞效率，不是兩個個體或者食物網(wǎng)中的兩個物種之間的傳遞效率。）2.能量利用率：一般指流入最高營養(yǎng)級（或人類）的能量與生產(chǎn)者固定總能量之間的比值。（注：一般來說，食物鏈越短，能量利用率越高。充分考慮分解者的參與，這樣可以實現(xiàn)能量的多級利用，從而提高能量利用率。）3.不同的生態(tài)金字塔能形象地說明營養(yǎng)級與能量、生物數(shù)量、生物量之間的關(guān)系，是定量研究能量流動的直觀體現(xiàn)。1.判斷下列關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)的能量流動敘述的正誤。（1）

能量通過光合作用和化能合成作用輸入生態(tài)系統(tǒng)，通過呼吸作用輸出生態(tài)系統(tǒng)。(

)

√（2）

能量在生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈中是以熱能的形式流動的。(

)

×（3）

生態(tài)系統(tǒng)維持正常功能，需要不斷得到來自系統(tǒng)外的能量。(

)

√（4）

生態(tài)系統(tǒng)中能量的初始來源只有太陽能。(

)

×（5）

農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中，沼渣、沼液作為肥料還田，使能量能夠循環(huán)利用。(

)

×

×

×（8）