资源简介

(共22张PPT)
第3章
生态系统及其稳定性
第2节 生态系统的能量流动
(第2课时)
人教版 选择性必修2
目录
科学方法
01
能量流动的过程
02
能量流动的特点
03
生态金字塔
04
研究能量流动的实践意义
05
思维训练
06
四、生态金字塔
生产者
464.6
植食性动物
62.8
肉食性动物
12.6
请同学们将赛达伯格湖的能量流动数据，用相应面积或体积的图形表示，并按营养级由低到高排列。
四、生态金字塔
第一营养级
第二营养级
第三营养级
第四营养级
1.能量金字塔
将单位时间内各营养级所得到的能量数值转换为相应面积（或体积）的图形，并将图形按照营养级顺序排列，可形成一个金字塔图形，叫做能量金字塔。
意义：
直观的反映出生态系统各营养级间能量的关系
特点：
通常都是上窄下宽的正金字塔形。
成因：
能量在流动中总是逐级递减的。
四、生态金字塔
第一营养级
第二营养级
第三营养级
第四营养级
1.能量金字塔
意义：
直观的反映出生态系统各营养级间能量的关系
特点：
通常都是上窄下宽的正金字塔形。
成因：
能量在流动中总是逐级递减的。
思考：右图为某城市生态系统能量金字塔，为什么呈倒置状态也能维持生态系统的正常运行？
从生态系统外输入大量的有机物
四、生态金字塔
第二营养级
第一营养级
干重 g/m2
1.5
11
37
809
营养级
第四营养级
第三营养级
用表示能量金字塔中的方法表示各营养级的生物量（每个营养级所容纳的有机物的总干重），即为生物量金字塔。
意义：
直观的反映生态系统各营养级所容纳的有机物的总干重的关系。
特点：
大多也是上窄下宽的正金字塔形。
2.生物量金字塔
成因：
能量在流动中总是逐级递减的。
四、生态金字塔
第二营养级
第一营养级
干重 g/m2
1.5
11
37
809
营养级
第四营养级
第三营养级
意义：
直观的反映生态系统各营养级所容纳的有机物的总干重的关系。
特点：
大多也是上窄下宽的正金字塔形。
2.生物量金字塔
海洋生态系统中，浮游植物个体小，寿命短，又不断被浮游动物和其它动物吃掉，所以在某一时刻调查到的浮游植物的生物量很可能低于第二营养级的生物量，因此生物量金字塔会出现倒置。
总的来看，一年中浮游植物的总的生物量还是比浮游动物的要多。
成因：
能量在流动中总是逐级递减的。
营养级
第二营养级
第一营养级
个体数量
鼠
草
鼬
第三营养级
3、数量金字塔
用表示能量金字塔的方法表示各营养级的生物个体的数目比值关系，即为数量金字塔。
意义：
直观的反映生态系统各营养级的生物个体的数目比值关系。
特点：
一般是上窄下宽的正金字塔形，也可以是上宽下窄的倒金字塔形。
营养级
第二营养级
第一营养级
个体数量
昆虫
树
如果消费者的个体小而生产者的个体大，则会呈现倒置金字塔
四、生态金字塔
能量金字塔 生物量金字塔 数量金字塔
形状
每一层含义
特点
象征意义
单位时间内，食物链中每一营养级生物所同化的能量的多少
自然生态系统一定为正金字塔
能量在流动过程中总是逐级递减
单位时间内，每一营养级生物的有机物的总干重
一般为正金字塔,有时会出现倒金字塔形
一般生物量(现存生物有机物的总干重)随食物链中营养级的升高而减少
每一营养级生物个体的数目
一般为正金字塔,有时会出现倒金字塔形
一般生物个体数目在食物链中随营养级升高而减少
归纳总结
思考：人类位于食物链的顶端，从能量金字塔来看，人口数量日益增长，这会对地球上现有的生态系统造成什么影响？
人口数量日益增长，会要求低营养级有更多的能量流入人类所处的营养级，也就是说，人类所需要的食物会更多，将不得不种植或养殖更多的农畜产品，会给地球上现有的自然生态系统带来更大的压力。
五、研究能量流动的实践意义
1. 研究生态系统的能量流动，可以帮助人们将生物在时间、空间上进行合理配置，增大流入某个生态系统的总能量。
甘蔗和大豆间种
冬小麦夏玉米套作
蔬菜大棚中的多层育苗
稻-萍-蛙立体农业生产
2.研究生态系统的能量流动，可以帮助人们科学规划和设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用。
例如: 秸秆用作饲料喂牲畜，可获得肉、蛋、奶等；用牲畜的粪便生产沼气，沼气池中的沼渣还可以作为肥料还田。实现了对能量的多级利用，从而大大提高能量的利用率。
用秸秆作饲料
粪便制作沼气
沼渣肥田
能量利用率≠能量传递效率
一般食物链越短，营养结构越复杂能量利用率越高。
能量利用率 =
生产者能量
流入最高营养级的能量
×100%
五、研究能量流动的实践意义
3. 研究生态系统的能量流动，还可以帮助人们合理地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。
例如: 合理确定草场的载畜量，稻田除草、除虫等。
牲畜过少，不能充分利用牧草所提供的能量；
牲畜过多，就会造成草场的退化，使畜产品的产量下降。
五、研究能量流动的实践意义
调查当地某生态系统中的能量流动情况
以稻田生态系统为例。组成成分：非生物的物质和能量；生产者，包括水稻、杂草、浮游植物等；消费者，包括蜘蛛、田螺、鱼(如泥鳅、黄鳝)、青蛙、浮游动物、昆虫、鸟类等；分解者，包括多种微生物。
1. 生产者主体是水稻，其他生产者有杂草、浮游植物等。农民主要通过喷洒除草剂或人工除草的方式抑制杂草的生长。
2. 初级消费者有田螺、浮游动物、植食性的昆虫和鸟等。一般而言，植食性的昆虫和鸟等对水稻生长构成危害，田螺数量较多时也会对水稻生长构成危害。农民采取喷洒农药、竖稻草人等措施防止或减少这些动物的危害。
3. 次级消费者有肉食性鱼、青蛙和蜘蛛等。一般而言，这些消费者对水稻生长的利大于害。农民通过禁捕，或适量放养等措施，实现生态农业的目标。
4. 农民对秸秆的传统处理方式有焚烧或填埋等；现代农业生态工程提出了综合利用思想。例如，秸秆可作为多种工业原材料，还可以用来生产沼气，以充分利用其中的能量。
5. 主要通过合理密植的方法提高作物的光能利用效率。
6. 通过稻田养鱼等措施，实现立体化生态农业；通过建造沼气池，实现能量的多级利用。
请根据以上数据计算：
这些玉米的含碳量折合成葡萄糖是多少？
这些葡萄糖储存的能量是多少？
这些玉米呼吸作用消耗的能量是多少？
1926年，一位生态学家研究了一块玉米田的能量流动情况，得到如下数据。
1.这块田共收割玉米约10 000株，质量为6000kg。通过对玉米植株的化学成分进行分析，计算出其中共含碳2675kg。
2.据他估算，这些玉米在整个生长过程中通过细胞呼吸消耗的葡萄糖共2045kg。
3.1kg葡萄糖储存1.6×104kJ能量。
4.在整个生长季节，入射到这块玉米田的太阳能为8.5×109kJ.
=
2675×180(C6H12O6)÷72(C6)
6687.5kg
1.07×108kJ
6687.5×1.6×104kJ
=
2045×1.6×104kJ=
3.272×107kJ
六、思维训练：分析和处理数据
1926年，一位生态学家研究了一块玉米田的能量流动情况，得到如下数据。
1.这块田共收割玉米约10 000株，质量为6000kg。通过对玉米植株的化学成分进行分析，计算出其中共含碳2675kg。
2.据他估算，这些玉米在整个生长过程中通过细胞呼吸消耗的葡萄糖共2045kg。
3.1kg葡萄糖储存1.6×104kJ能量。
4.在整个生长季节，入射到这块玉米田的太阳能为8.5×109kJ.
这些玉米在整个生长季节所固定的太阳能总量是多少？
呼吸作用消耗的能量占所固定太阳能的比例是多少？
这块玉米田的太阳能利用效率是多少？
1.07×108kJ+
3.272×107kJ=1.3972×108kJ
3.272×107÷1.3972×108=23.4%
1.3972×108÷8.5×109=1.64%
自身生长发育繁殖
呼吸散失
六、思维训练：分析和处理数据
小结
练习与应用
一、概念检测
3. 在一定时间内，某生态系统中全部生产者固定的能量值为a，全部消费者所获得的能量值为b，全部分解者所获得的能量值为c，则a、b、c之间的关系是 ( )
A. a=b+c B. a>b+c
C. aB
二、拓展应用
1.下图是两个农业生态系统的模式图。图a 中农作物为人类提供的食物、为家禽和家畜提供的饲料，都与图b相同。
(1)分析这两幅图，完成这两个生态系统的能量流动图解。
(2)哪个生态系统的能量能够更多地被人类所利用？为什么？
图a
图b
练习与应用
太阳能
农作物
家禽、家畜
人
太阳能
农作物
家禽、家畜
沼气池
食用菌
人
图a
图b
二、拓展应用
练习与应用
图b所示生态系统中流向分解者的能量，还有一部分可以以生活能源或食物中化学能的形式被人类再度利用，因此，该生态系统实现了能量的多级利用，提高了能量的利用率。
1.下图是两个农业生态系统的模式图。图a 中农作物为人类提供的食物、为家禽和家畜提供的饲料，都与图b相同。
(2)哪个生态系统的能量能够更多地被人类所利用？为什么？
图a
图b
二、拓展应用
练习与应用
2.将一块方糖放入水中，方糖很快就会溶解，消失得无影无踪。溶解在水中的方糖还能再自行变回原来的形状吗？为什么？
生活在水中的硅藻，它们能利用溶解在水中的硅化物制造口己绚丽精致的外壳，而通常情况下水体中硅化物的含量极为微少，仅有百万分之几，这比方糖溶解后水中的含糖量低得多。硅藻依靠什么力量筑造自己的精美小“屋”呢？
通过以上事例，你对能量在生态系统中的作用是否有了进一步的认识？
不能。在一个封闭的系统中,物质总是由有序朝着无序(熵增加)的方向发展。
硅藻能利用获取的营养通过细胞呼吸释放能量,依靠能量完成物质由无序向有序的转化,维持其生命活动。能量的输人对于生态系统有序性的维持来说是不可缺少的。
二、拓展应用
练习与应用

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