资源简介

(共32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
（第一课时）
策略2：先吃玉米，同时用一部分玉米喂鸡，吃鸡产下的蛋，最后吃鸡。
策略1：先吃鸡，再吃玉米。
写出以上涉及到的食物链/网
玉米
鸡
人
你愿意分部分食物给鸡吃 么？
玉米
鸡
人
问题探讨
假设你像小说中的鲁滨逊那样，流落在一个荒岛上，除了有能饮用的水，几乎没有任何食物。你身边尚存的食物只有1只母鸡、15Kg玉米。
能量的输入
能量的散失
生态系统
一切生命活动都伴随着能量的变化。没有能量的输入，也就没有生命的生态系统
一、能量流动
1.概念：
生态系统中能量的_____、_____、_____和_____的过程。
输入
传递
转化
散失
能量输入
个体1
储存在体内的能量
呼吸作用散失的能量
个体2
储存在体内的能量
呼吸作用散失的能量
个体3……
能量储存
种群
能量散失
能量输入
将这些个体作为一个整体来研究
以个体为研究对象，有很大的局限性和偶然性，如果个体死亡，数据可能不准确；不同个体间差异过大。
某营养级
将一个营养级的所有种群作为一个整体
能很好地避免以个体和种群为研究对象带来的不足，提高结果的准确性。
一、能量流动
2.科学方法：
研究能量流动的基本思路
二、能量流动的过程
1.能量流经玉米（第一营养级）过程：
1%
固定(同化)
99%
散失
生产者固定的太阳能
呼吸作用
散失（热能）
用于生长
发育和繁殖
分解者
残枝 败叶
未利用
初级消费者
（植食性动物）
（1）输入生态系统的总能量：
生产者固定的太阳能(第一营养级同化量)
同化作用是指生物体把从外界环境中获取的营养物质转变成自身的组成物质，并且储存能量的变化过程。
一、能量流动的过程
2.能量流经鸡（第二营养级）过程：
思考：鸡吃玉米后能将摄入的玉米全部同化吗？
初级消费者摄入
遗体残骸
呼吸作用
热量散失
初级消费者同化
用于生长、发育和繁殖
次级消费者摄入
分解者利用
粪便
摄入量 = 同化量 + 粪便量
粪便属于上一营养级的同化量
同化作用是指生物体把从外界环境中获取的营养物质转变成自身的组成物质，并且储存能量的变化过程。
一、能量流动的过程
3.能量流经人（最高营养级）过程：
思考：最高营养级同化的能量去向有哪些？
呼吸作用散失
用于自身生长发育繁殖
人摄入
粪便
人同化
遗体残骸
最高营养级的能量去向：呼吸作用散失；分解者利用
分解者利用（呼吸作用散失）
最高营养级的能量去路没有流入下一个营养级这条途径
某营养级同化量
呼吸作用中以热能形式散失
用于自身生长、发育、繁殖
被分解者分解利用
流入下一个营养级
一、能量流动的过程
4.某营养级的能量最终去向：
5.某营养级的能量某段时间内的能量去向：
某营养级同化量
呼吸作用中以热能形式散失
用于自身生长、发育、繁殖
被分解者分解利用
流入下一个营养级
未被利用的能量
初级消费者同化量
呼吸作用中以热能形式散失
用于自身生长、发育、繁殖
被分解者分解利用
流入下一个营养级
未被利用的能量
初级消费者摄入量
分解者
粪便量
摄入量=同化量 + 粪便量
同化量=呼吸消耗量 + 用于生长发育和繁殖的能量
同化量=呼吸消耗量 + 流入下一营养级 + 分解者利用 + 未被利用的能量
能量关系：
一、能量流动的过程
呼吸作用
呼吸作用
呼吸作用
呼吸作用
生产者
（绿色植物）
初级消费者（植食性动物）
次级消费者（肉食性动物）
三级消费者（肉食性动物）
呼吸作用
……
分解者
一、能量流动的过程
①能量流动的渠道是 。
②能量散失的途径是各种生物的 (代谢过程)。
③流动过程中能量的转化是太阳能→ → 。
食物链和食物网
呼吸作用
有机物中的化学能
热能
注意：
1.若为人工生态系统，流经生态系统的总能量除生产者固定的太阳能总量，还有人工补充的能量（例如饲料中有机物中的化学能）；
2.流经生态系统的总能量是生产者固定的太阳能，而非照射在所有植物体上的太阳能；
3.能量最终几乎都以热能形式回到非生物环境中，包括各营养级生物的呼吸作用和分解者的呼吸作用。
一、能量流动的过程
生态系统中的能量流动
思考.讨论
一、能量流动的过程
讨论1：生态系统中的能量流动和转化是否遵循能量守恒定律？为什么？
遵循能量守恒定律。能量在生态系统中流动、转化后，一部分储存在生态系统（生物体的有机物）中，另一部分在呼吸作用中以热能的形式散失，两者之和与流入生态系统的能量相等。
讨论2：流经某生态系统的能量能否再回到这个生态系统中来？为什么？
不能。能量流动是单向的。
①源头： 。
②起点：从 开始。
③流入生态系统总量： 。
④主要方式：__________。
⑤能量转化： 。
能量流动
概念
生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程
过
程
输入
生产者固定太阳能
生产者固定的太阳能总量
光能
化学能
光合作用
①传递渠道： 。
②传递过程：
食物链和食物网
传递
转化
太阳能
化学能
热能
ATP中活跃的化学能
散失
①大部分热能形式散失
②需要分解者的分解作用和每一级生物的呼吸作用
生产者→初级消费者→次级消费者……
太阳能（主要）
一、能量流动的过程
　实战训练　
1.流经神农架国家级自然保护区的总能量是( )
A.该保护区中生产者体内的能量
B.照射到该保护区中的全部太阳能
C.该保护区中生产者所固定的太阳能
D.该保护区中所有生产者、消费者、分解者体内的能量
　实战训练　
2.在由草、兔、狐组成的一条食物链中，兔经同化作用所获得的能量的去向不应该包括( )
A.通过兔呼吸作用释放
B.通过兔的粪便流入分解者体内
C.通过狐狸的粪便流入分解者体内
D.流入狐狸体内
　实战训练　
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.aD.c太阳能
未
固
定
生产者
464.6
62.8
12.6
呼吸作用
122.6
7.5
分解者
14.6
12.5
未利用
327.3
29.3
5.0
赛达伯格湖能量流动图解
植食性动物62.8
肉食性动物12.6
96.3
18.8
293
微量
图中数字为能量值，单位是J/（cm2·a）（焦每平方厘米年）。
“未固定”是指未被固定的太阳能。
“未利用”是指未被自身呼吸作用消耗，也未被后一个营养级和分解者利用的能量。
二、能量流动的特点
分析赛达伯格湖的能量流动
思考.讨论
营养级 流入能量 流出能量 （输入下一营养级能量） 呼吸作用散失 分解者利用 未利用 传递效率
生产者
植食性动物
肉食性动物
464.6
62.8
96.3
12.5
293
62.8
12.6
18.8
2.1
29.3
12.6
7.5
0.1
5
13.5%
20.1%
讨论1：用表格的形式，将图中的数据进行整理。
讨论2：计算“流出”该营养级能量占“流入”该营养级能量的百分比。
二、能量流动的特点
二、能量流动的特点
分析赛达伯格湖的能量流动
思考.讨论
能量传递效率 =
某一营养级同化量
上一营养级同化量
×100%
注意：能量在相邻两个营养级间的传递效率为 。
10%～20%
讨论3：流入某一营养级的能量为什么不会百分之百地流到下一个营养级？
植食性动物
62.8
生产者
464.6
肉食性动物
12.6
13.52%
20.06%
请同学们写出能量传递效率公式
各营养级的能量都有一部分通过呼吸作用散失、一部分未被利用、一部分被分解者分解；其他的才是流入下一营养级的能量。
能量传递效率针对的是相邻两个营养级之间的同化量之比，且能量传递效率不能提高。
二、能量流动的特点
分析赛达伯格湖的能量流动
思考.讨论
讨论4：通过以上分析，你能总结出什么规律？
原因
②通过呼吸作用散失的热能不能再次被利用
①食物链中的捕食关系不能逆转
单向流动
能量流动特点
逐级递减
原因
总有一部分能量经自身呼吸消耗、被分解者分解、未被下一个营养级利用；其他的流向下一营养级。
（相邻两个营养级间能量传递效率为10%～20%）
在一个生态系统中，营养级越多，在能量流动中消耗的能量越多；营养级越高，得到的能量越少。
因此，生态系统中的能量流动一般不超过5个营养级。
能量流经各营养级是逐级递减的，传递效率为10％－20％。
思考：为什么食物链一般不超过5个营养级
第一
营养级
A
1
5
A
1
25
A
1
125
A
1
625
A
1
3125
A
0.00032 A
第六
营养级
第五
营养级
第四
营养级
第三
营养级
第二
营养级
各个营养级的生物都会因呼吸作用消耗掉大部分能量，其余能量有一部分流入分解者，只有一小部分能够被下一营养级的生物利用。流到第五营养级时，余下的能量很少（即能量沿食物链的流动是逐级递减的，营养级越高获得的能量越少），甚至不足以养活一个种群，因此食物链一般不超过五个营养级。
不矛盾。能量在流动过程中逐级递减，指的是流入各个营养级的能量。能量守恒定律可以用于衡量流入某个生态系统的总能量，总能量=储存在生态系统(生物体的有机物)中的能量+被各个营养级的生物利用、散发至非生物环境中的能量。因此，虽然能量在流动过程中逐级递减，但总能量依然遵循能量守恒定律。
二、能量流动的特点
思考：能量在流动过程中逐级递减，与能量守恒定律矛盾吗？为什么？
任何生态系统都需要不断得到来自系统外的能量补充，以便维持生态系统的正常功能。如果一个生态系统在一段较长时期内没有能量（太阳能或化学能）输入，这个生态系统就会崩溃。
　实战训练　
1.(2021·北京市平谷区第五中学高二月考)下图是某个农业生态系统的结构模式图，该图中表示生态系统能量流动的箭头是
A.①②③
B.①③⑤
C.①③④
D.①②③④⑤
　实战训练　
2.在分析生态系统的能量流动时经常涉及“总能量”、 “摄入量”、“输入量(输入到某一营养级的能量)”、“同化量”、“粪便量”、“能量传递效率”等说法,则下列说法中正确的是(　　)
A.太阳辐射到某一生态系统中的能量即为输入生态系统的总能量
B.生产者积累的有机物中的能量为输入生态系统的总能量
C.某一营养级生物的摄入量减去粪便量,为该营养级生物同化量
D.相邻两营养级生物中高营养级与低营养级生物的摄入量之比表示能量传递效率
　实战训练　
3.如图表示能量流经该生态系统某一营养级的变化示意图，其中a～g表示能量值。若图中A表示某食物网中第二营养级所摄入的全部能量，则下列说法不正确的是(　　)
A．图中B表示同化的能量
B．图中C表示流入下一营养级的能量
C．图中D表示通过呼吸作用散失的能量
D．图中a值与c＋d＋e的值相同
三、能量流动的相关计算
1.能量传递效率的计算公式：
能量传递效率 =
某一营养级同化量
上一营养级同化量
×100%
（1）在食物链中能量传递效率“最值”计算
① 已知低营养级同化量，求高营养级同化量：
在食物链“草→兔→鹰”中，假如现有草100kg，则：
Ⅱ. 最少可使鹰增重____kg。
Ⅰ. 最多可使鹰增重____kg。
能量传递效率按 来算。
能量传递效率按 来算。
1
4
×20%
×10%
② 已知高营养级同化量，求低营养级同化量：
在食物链“草→兔→鹰”中，要使鹰增加2kg体重，则：
Ⅰ. 最多要消耗草______kg。
Ⅱ. 最少要消耗草 kg。
能量传递效率按 来算。
能量传递效率按 来算。
200
50
÷10%
÷20%
策略2：先吃玉米，同时用一部分玉米喂鸡，吃鸡产下的蛋，最后吃鸡。
策略1：先吃鸡，再吃玉米。
玉米
鸡
人
玉米
鸡
人
问题探讨
假设鸡自身重3kg，玉米15kg。
3×20% + 15×20% = 3.6 kg
（15×1/3×20% + 3）×20% + 15×2/3×20% = 2.8 kg
三、能量流动的相关计算
1.能量传递效率的计算公式：
能量传递效率 =
某一营养级同化量
上一营养级同化量
×100%
（2）在食物网中能量传递效率“最值”计算
正推：知低营养级求高营养级 获能量最多 选最短食物链，按×20%计算
获能量最少 选最长食物链，按×10%计算
逆推：知高营养级求低营养级 需能量最多 选最长食物链，按÷10%计算
需能量最少 选最短食物链，按÷20%计算
两个营养级之间，不是两个体之间
　实战训练　
1.右图表示某生态系统食物网的图解，猫头鹰体重每增加1kg，至少消耗A约（ ）
A．100kg
B．44.5kg
C．25kg
D．15kg
三、能量流动的相关计算
1.能量传递效率的计算公式：
(3)在能量分配比例已知时，按比例分别计算，最后相加。
例：在右图的食物网中，如果C从B、F中获得的能量比为3∶1，C增重1kg，则最少需要消耗A多少kg？
消耗A最少，按最高传递效率20%计算（前级是后级5倍）：
沿食物链A→B→C逆推：3/4kg X 5 X 5＝75/4kg
沿食物链A→D→E→F→C逆推：1/4kg X 5 X 5 X 5 X 5＝625/4kg
75/4kg+625/4kg=175kg
　实战训练　
2.如图食物网中，猫头鹰的食物有2/5来自兔，2/5来自鼠，1/5来自蛇，则猫头鹰的体重若增加20 g，至少需要消耗植物的重量为(　　)
A．600 g　　　　
B．900 g
C．1 600 g
D．5 600 g
　实战训练　
3.如果一个人的食物中有1/2来自绿色植物，1/4来自小型肉食性动物，1/4来自羊肉，假如能量传递效率为10%，那么此人每增加1千克体重，会消耗植物(　　)
A．10千克　　　　 B．5千克
C．100千克 D．280千克

展开更多......

收起↑