3.2 生态系统的能量流动 ppt课件-（新教材）2019新人教版高中生物选择性必修二.pptx

1、呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用生产者生产者（绿色植物）（绿色植物）初级消费者初级消费者（植食性动物）（植食性动物）次级消费者次级消费者（肉食性动物）（肉食性动物）三级消费者三级消费者（肉食性动物）（肉食性动物）呼吸作用呼吸作用分解者分解者能量能量在生态系统中是在生态系统中是怎样流动怎样流动的？的？怎样理解怎样理解生态金字塔生态金字塔？123研究能量流动有什么实践意义？研究能量流动有什么实践意义？ 提示：提示：应该先吃鸡，再吃玉米（即选择应该先吃鸡，再吃玉米（即选择1 1），若选择），若选择2 2，则增加，则增加了食物链的长度，能量逐级递减，最后人获得的能量较少

2、。了食物链的长度，能量逐级递减，最后人获得的能量较少。 假设你像小说中的鲁滨逊那样，流假设你像小说中的鲁滨逊那样，流落在一个荒岛上，那里除了有能饮用的落在一个荒岛上，那里除了有能饮用的水，几乎没有任何食物。你身边尚存的水，几乎没有任何食物。你身边尚存的食物只有一只母鸡、食物只有一只母鸡、15kg玉米。玉米。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。先吃玉米，同时用一部分玉米喂鸡，吃鸡产下的蛋，最后吃鸡。流落荒岛流落荒岛讨论：讨论： 你认为以下哪种生存策略能让你维持你认为以下哪种生存策略能让你维持更长的时间来等待救援？更长的时间来等待救援？1.先吃鸡，再吃玉米。先吃鸡，再吃玉米

3、。 生产者通过光合作用将光能转化成为化学能，生产者通过光合作用将光能转化成为化学能，固定在它们所制造的有机物中（其次还有化能合成作用）固定在它们所制造的有机物中（其次还有化能合成作用） 生态系统中能量的生态系统中能量的输入、传递、转化和散失输入、传递、转化和散失的过程，称为生态系的过程，称为生态系统的能量流动。统的能量流动。1.1.输入输入能量来源能量来源: : 太阳能太阳能能量流动的起点能量流动的起点: : 生产者固定的太阳能生产者固定的太阳能流经生态系统的总能量流经生态系统的总能量: :生产者所固定的全部太阳能生产者所固定的全部太阳能能量输入方式能量输入方式: : 若为人工生态系统，流经生

4、态系统的总能量除生产若为人工生态系统，流经生态系统的总能量除生产者固定的太阳能总量，还有者固定的太阳能总量，还有人工补充的能量人工补充的能量（例如饲料中有机物中（例如饲料中有机物中的化学能）的化学能）特别提醒：特别提醒：2.2.传递：传递：能量传递的途径（渠道）能量传递的途径（渠道）：食物链和食物网食物链和食物网能量传递的形式：能量传递的形式： 有机物中的化学能有机物中的化学能3.3.转化：转化：太阳能太阳能光合作用光合作用有机物中的化学能有机物中的化学能热能热能呼吸作用呼吸作用4.4.散失：散失： 以热能形式散失以热能形式散失能量输入种群能量储存能量散失能量输入某营养级能量储存能量散失研究能

5、量流动的基本思路 能量流经能量流经一个种群一个种群的情况可以图示如的情况可以图示如下：下：能量输入能量输入个体个体1 1个体个体2 2个体个体3 3储存在体内的能量储存在体内的能量呼吸作用散失的能量呼吸作用散失的能量储存在体内的能量储存在体内的能量呼吸作用散失的能量呼吸作用散失的能量储存在体内的能量储存在体内的能量呼吸作用散失的能量呼吸作用散失的能量 以个体为研究对象，有很大的以个体为研究对象，有很大的局局限性和偶然性限性和偶然性，如果个体死亡，数据可，如果个体死亡，数据可能不准确；不同个体间差异过大。能不准确；不同个体间差异过大。 如果将这个种群作为一个整体来研如果将这个种群作为一个整体来研

6、究，则左图可以概括成下图形式，从中究，则左图可以概括成下图形式，从中可以看出分析能量流动的基本思路。可以看出分析能量流动的基本思路。 如果以种群为研究对象，能量流动如果以种群为研究对象，能量流动的渠道为食物链，在分析时，可能因为的渠道为食物链，在分析时，可能因为食物网的复杂性而影响结果的准确性。食物网的复杂性而影响结果的准确性。 如果将一个营养级的所有种群作为一如果将一个营养级的所有种群作为一个整体，那么左图将概括为何种形式呢？个整体，那么左图将概括为何种形式呢？ 可以比较精确地测可以比较精确地测量每一个营养级能量的量每一个营养级能量的输入值和输出值。输入值和输出值。1.1.能量流经能量流经第

7、一营养级第一营养级的过程的过程99%99%散失散失1%1%固定固定( (同化同化) )生产者所固定的全部太阳能用于生长用于生长发育和繁殖发育和繁殖初级消费者初级消费者（植食性动物）（植食性动物）分解者利用分解者利用残残枝枝 败叶败叶分解作用分解作用散失散失呼呼吸吸作作用用散失散失生长发育和繁殖生长发育和繁殖未利用未利用2.2.能量流经第二营养级的过程能量流经第二营养级的过程初级消费者初级消费者摄入摄入初级消费者初级消费者同化同化粪便粪便分分解解者者利利用用用于生长用于生长发育和繁殖发育和繁殖次级消费者次级消费者摄入摄入遗体遗体残骸残骸呼呼吸吸作作用用散失散失呼呼吸吸作作用用散散失失未利用未利用

8、流经第二营养级的总能量：流经第二营养级的总能量：同化量同化量同化量同化量摄入量摄入量- -粪便量粪便量= = = 呼吸作用散失呼吸作用散失+ +用于生长用于生长发育和繁殖发育和繁殖特别注意：特别注意：粪便粪便属于上一营养级的同化量属于上一营养级的同化量能量流经第三、四营养级的过程能量流经第三、四营养级的过程与第二营养级的情况大致相同。与第二营养级的情况大致相同。呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用生产者生产者（绿色植物）（绿色植物）初级消费者初级消费者（植食性动物）（植食性动物）次级消费者次级消费者（肉食性动物）（肉食性动物）三级消费者三级消费者（肉食性动物）（肉食

9、性动物）呼吸作用呼吸作用分解者分解者归纳概括能量流动过程：归纳概括能量流动过程：注意：注意：每个箭头及箭头的方向大小、菱形方块的大小代表什么含义？每个箭头及箭头的方向大小、菱形方块的大小代表什么含义？初级消费者粪便中的能量初级消费者粪便中的能量属于以上哪个颜色箭头的部分？属于以上哪个颜色箭头的部分？能量来源能量来源能量去路能量去路每每个个营营养养级级总能量总能量固定的太阳能总量固定的太阳能总量归纳总结归纳总结生态系统中的能量流动讨论 1.生态系统中的能量流动和转化是否遵循能量守恒定律，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？为什么？ 遵循；遵循； 能量在生态系统中流动、转化后，

10、一部分储存在生态系统生物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。之和与流入生态系统的能量相等。 2.流经生态某生态系统的能量能否再回到这个生态系统中流经生态某生态系统的能量能否再回到这个生态系统中来？为什么？来？为什么？ 不能，因为能量流动是单向的。不能，因为能量流动是单向的。太阳能太阳能未未固固定定生产者生产者464.662.812.6呼吸作用呼吸作用122.67.5分解者分解者14.612.5未利用未利用327.329.35.0塞达

11、伯格湖能量流动塞达伯格湖能量流动图解图解植食性动物植食性动物62.8肉食性动物肉食性动物12.696.396.318.8293分析塞达伯格湖的能量流动微量微量图中数字为能量值，单图中数字为能量值，单位是位是J(cm2a)(焦每平方焦每平方厘米年）。图中厘米年）。图中“未固定未固定”是指未被固定的太阳能，是指未被固定的太阳能，“未利用未利用”是指未被自身是指未被自身呼吸作用消耗，也未被呼吸作用消耗，也未被后一个营养级和分解者后一个营养级和分解者利用的能量。利用的能量。为研究方为研究方便起见，这里将肉食性便起见，这里将肉食性动物作为一个整体看待。动物作为一个整体看待。营养级营养级流入能量流入能量流

12、出能量流出能量出入比出入比生产者生产者植食性动物植食性动物肉食性动物肉食性动物分解者分解者464.6464.662.862.812.612.662.862.812.612.613.52%13.52%20.06%20.06% 1.用表格的形式，将图中的数据用表格的形式，将图中的数据进行整理。例如，可以将每一营养进行整理。例如，可以将每一营养级上的能量级上的能量“流入流入”和和“流出流出”整整理成为一份清单理成为一份清单(“流出流出”的能量不的能量不包括呼吸作用散失的能量包括呼吸作用散失的能量)。2.计算计算“流出流出”该营养级的能量占该营养级的能量占“流入流入”该营养级能量的百分比。该营养级能量

13、的百分比。微量微量14.614.63.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养级?4.通过以上分析，你能总结出什么规律通过以上分析，你能总结出什么规律? 流入某一营养级的能量主要有以下去向：一部分通过该营养流入某一营养级的能量主要有以下去向：一部分通过该营养级的呼吸作用散失了；一部分以排出物、遗体或残枝败叶的形式级的呼吸作用散失了；一部分以排出物、遗体或残枝败叶的形式被分解者利用；还有一部分未能进入（未被捕食）下一营养级；被分解者利用；还有一部分未能进入（未被捕食）下一营养级；其他的才是流入下一营养级的能量。所以，其他的

14、才是流入下一营养级的能量。所以，流入某一营养级的能流入某一营养级的能量不可能百分之百地流到下一营养级。量不可能百分之百地流到下一营养级。 生态系统中的能量流动是单向的；能量在流动过程中逐级递减。生态系统中的能量流动是单向的；能量在流动过程中逐级递减。分析塞达伯格湖的能量流动1.单向流动：单向流动： 在生态系统中，能量流动只能沿着在生态系统中，能量流动只能沿着_由由_营养级流向营养级流向_营养级，营养级，不可不可_，也，也不能不能_。食物链食物链低低高高逆转逆转循环流动循环流动（1）各营养级的生物都会因自身呼吸作用散失掉一部分能量各营养级的生物都会因自身呼吸作用散失掉一部分能量。（2）各营养级能

15、量都要有一部分流入分解者各营养级能量都要有一部分流入分解者。（3）各营养级生物都不能全部被下一营养级捕食各营养级生物都不能全部被下一营养级捕食,各个营养级能各个营养级能量都有一部分未利用。量都有一部分未利用。（4）生态系统中的能量流动一般不超过）生态系统中的能量流动一般不超过5个营养级。个营养级。原因：原因：2.逐级递减：逐级递减：生态系统中能量流动是单向的生态系统中能量流动是单向的。能量在流动过程中逐级递减。能量在流动过程中逐级递减。原因：原因：生物之间的捕食关系是生物之间的捕食关系是长期自然选择长期自然选择的结果，一般不可逆转。的结果，一般不可逆转。 单向流动、单向流动、 逐级递减逐级递减

16、 任何生态系统都需要不断得到来自系统外的能量补充，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。以便维持生态系统的正常功能。 能量传递效率能量传递效率 = = 100%100%某一营养级的某一营养级的同化同化量量上一营养级的上一营养级的同化同化量量 能量在相邻两个营养级间的传递效率为能量在相邻两个营养级间的传递效率为10%20%若题中没有给出传递效率值，则一般认为能量传递效率最低为若题中没有给出传递效率值，则一般认为能量传递效率最低为10，最高为最高为20。若题中给出了传递效率值则按给出的值计算若题中给出了传递效率值则按给出的值计算。由高营养级求低营养级时由高营养

17、级求低营养级时，若求，若求“最最(至至)多多”值，则按最低效率值，则按最低效率10传递；若求传递；若求“最最(至至)少少”值，则按最高效率值，则按最高效率20传递。传递。由低营养级求高营养级时由低营养级求高营养级时，若求，若求“最最(至至)多多”值，则按最高传递效率值，则按最高传递效率20计算；若求计算；若求“最最(至至)少少”值，则按最低传递效率值，则按最低传递效率10计算。计算。例例.在食物链在食物链“草草兔兔鹰鹰”中，假如现有草中，假如现有草100kg，最多可使鹰增最多可使鹰增重重_kg。最少可使鹰增重最少可使鹰增重_kg。1 14 4例例.在食物链在食物链“草草兔兔鹰鹰”中，假如要使鹰

18、增加中，假如要使鹰增加2kg体重，最多体重，最多要消耗草要消耗草 _kg。最少要消耗草。最少要消耗草_kg。2002005050高、低营养级间能量的互算高、低营养级间能量的互算选_的食物链 选最小传递效率_生产者最少消耗选最大传递效率_消费者最大消耗获得最多获得最少选_的食物链 最短最长20%10%能量能量在食物链中传递在食物链中传递的的“最值计算最值计算” 由最高营养级推导（消耗量）需需最多最多能量：能量：选选最长最长食物链食物链；按按10%计算计算 (食物链前级是后级食物链前级是后级10倍倍）需需最少最少能量：能量：选选最短最短食物链食物链；按按20%计算计算 (食物链前级是后级食物链前级

19、是后级5倍倍）演练演练1.右图表示某生态系统食物网的图解右图表示某生态系统食物网的图解，猫头鹰猫头鹰体重每增加体重每增加1kg，至少消耗，至少消耗A约（约（ ） A100kg B44.5kg C25kg D15kgC例例1：例例2.如果如果A消耗消耗10000 kg，C最多增重最多增重_千克，最少增千克，最少增重重_千克千克400 1 由生产者推导（获得量）获得能量获得能量最多最多：选：选最短最短食物链；按食物链；按20%计算计算获得能量获得能量最少最少：选：选最长最长食物链；按食物链；按10%计算计算1000010000200020004004001000100010010010101 1演

20、练演练2根据图示的食物网，若黄雀的全部同化量来自两种动物，蝉和根据图示的食物网，若黄雀的全部同化量来自两种动物，蝉和螳螂各占一半，则当绿色植物增加螳螂各占一半，则当绿色植物增加G千克时，黄雀增加体重最多千克时，黄雀增加体重最多是是()AG/75千克千克B3G/125千克千克C6G/125千克千克DG/550千克千克 根据生态系统能量流动的最高传递效率根据生态系统能量流动的最高传递效率20%，设黄雀增加，设黄雀增加体重体重X千克，则根据题意可列出计算式：千克，则根据题意可列出计算式： X/220%20%X/220%20%20%GAXG/75千克千克例例3.在在右图的食物网中，如果右图的食物网中，

21、如果C从从B、F中中获获得的能量比为得的能量比为3 1，C增重增重1kg，则最少需要，则最少需要消耗消耗A多少多少kg？ 在能量分配比例已知时，按比例分别计算，最后相加沿食物链沿食物链ADEFC逆推逆推：1/4kg X 5 X 5 X 5 X 5625/4kg消耗消耗A最少，按最高传递效率最少，按最高传递效率20%计算（计算（前级是后级前级是后级5倍倍）： 75/4kg+625/4 kg=175kg沿食物链沿食物链ABC逆推：逆推：3/4kg X 5 X 575/4kg演练演练3.如图食物网中，猫头鹰的食物有如图食物网中，猫头鹰的食物有2/5来自兔，来自兔，2/5来自鼠，来自鼠，1/5来自蛇，

22、来自蛇，则猫头鹰的体重若增加则猫头鹰的体重若增加20 g，至少需要消耗植物的重量为，至少需要消耗植物的重量为()A600 gB900 gC1 600 gD5 600 g 已知高营养级求至少需要低营养级的能量时，需按照最大传递效率已知高营养级求至少需要低营养级的能量时，需按照最大传递效率进行计算，即进行计算，即202/520%20%202/520%20%201/520%20%20% 900(g)B B第一营养级第一营养级第二营养级第二营养级第三营养级第三营养级第四营养级第四营养级1、能量金字塔、能量金字塔 将单位时间内各营养级将单位时间内各营养级所得到的所得到的能量数值能量数值转换为相应面积转换

23、为相应面积（或体积）的图形，并将图形按照（或体积）的图形，并将图形按照营养级顺序排列，可形成一个金字营养级顺序排列，可形成一个金字塔图形，叫做塔图形，叫做能量金字塔。能量金字塔。 直观的反映出生态系直观的反映出生态系统各营养级间能量的关系。统各营养级间能量的关系。 通常都是上窄下宽通常都是上窄下宽的金字塔形。的金字塔形。 能量在流动中总是能量在流动中总是逐级递减的。逐级递减的。（1 1）概念：）概念：（2 2）意义：）意义：（3 3）特点：）特点：原因：原因： 直观的反映生态系统直观的反映生态系统各营养级所容纳的有机物的总干重各营养级所容纳的有机物的总干重的关系。的关系。2、生物量金字塔、生物

24、量金字塔 用表示能量金字塔用表示能量金字塔中的方法表示各个营养级中的方法表示各个营养级生生物量物量（每个营养级所容纳的（每个营养级所容纳的有机物的总干重）之间的关有机物的总干重）之间的关系，即为系，即为生物量金字塔。生物量金字塔。营养级营养级第四营养级第三营养级第二营养级第一营养级干重干重g/m21.51137809营养级营养级第四营养级第三营养级大多也是上窄下宽的正金字塔形。大多也是上窄下宽的正金字塔形。（1 1）概念：）概念：（2 2）意义：）意义：（3 3）特点：）特点：原因：原因： 一般来说植物的总干重通常大于植食性动物的总干重，而一般来说植物的总干重通常大于植食性动物的总干重，而植食

25、性动物的总干重也大于肉食性动物的总干重。植食性动物的总干重也大于肉食性动物的总干重。3、数量金字塔、数量金字塔 用表示能量金字塔的用表示能量金字塔的方法表示各营养级的方法表示各营养级的生物个体生物个体的数目比值关系的数目比值关系，即为，即为数量金数量金字塔。字塔。 表明每个营养级中表明每个营养级中生生物个体的数量。物个体的数量。 可以是上窄下宽的正金可以是上窄下宽的正金字塔形，也可以是上宽下窄的字塔形，也可以是上宽下窄的倒置的金字塔形。倒置的金字塔形。（1 1）概念：）概念：（2 2）意义：）意义：（3 3）特点：）特点：原因：原因：营养级营养级第二营养级第一营养级个体数量个体数量昆虫树营养级

26、营养级第二营养级第一营养级个体数量个体数量鼠草鼬第三营养级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。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。1.1.研究生态系统的能量流动，研究生态系统的能量流动，可以帮助人们将生物在时间、空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间上进行合理配置，增大流入某个生态系统的总能量。例如，间作套种、多层育苗、稻例如，间作套种、多层育苗、稻萍萍蛙等立体农业蛙等立体农业生产方式。生产方式。间作套种间作套种多层育苗多层育苗稻稻萍萍蛙蛙2.2.研究生态系统的能量流动，研究生态系统的能量流动，可以帮助人们科学地规

27、划和设计人可以帮助人们科学地规划和设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用工生态系统，使能量得到最有效的利用；例如，秸秆喂牲畜；粪便制作沼气；沼渣肥田，例如，秸秆喂牲畜；粪便制作沼气；沼渣肥田，实现了对实现了对能量的能量的多级利用多级利用，从而大大，从而大大提高能量的利用率提高能量的利用率秸秆饲料秸秆饲料沼气池沼气池沼渣沼渣（能量的传递效率）。能量的传递效率）。3.3.研究生态系统的能量流动，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。流向对人类最有益的部分。

28、例如，例如，合理确定草场的载畜量合理确定草场的载畜量，稻田除草、除虫等。，稻田除草、除虫等。分析和处理数据 1926年，一位生态学家研究了一块年，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。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这块田共收割玉米约10 000株，质量株，质量为为6000kg。通过对玉米植株的化学成分。通过对玉米植株的化学成分进行分析，计算出其中共含碳进行分析，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中通过细胞呼吸消耗的葡萄糖共2045kg。 请根据以上数据

29、计算：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？少？这些葡萄糖储存的能量是多少？3.1kg葡萄糖储存葡萄糖储存1.6104kJ能量。能量。 4.在整个生长季节，入射到这块玉米在整个生长季节，入射到这块玉米田的太阳能为田的太阳能为8.5109kJ.= =2675180(C6H12O6)72(C6)6687.5kg1.07108kJ6687.51.6104kJ = =这些玉米呼吸作用消耗的能量是多少？这些玉米呼吸作用消耗的能量是多少？20451.6104kJ= 3.272107kJ 这些玉米在整个生长季节所固定的太阳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？固定太阳能的比例是多少？1.07108kJ+ 3.272107kJ=1.3972108kJ 3.2721071.3972108=23.4%这块玉米田的太阳能利用效率是多少？这块玉米田的太阳能利用效率是多少？1.39721088.5109=1.64%分析和处理数据处理数据处理数据 根据计算结果，画出能量流经该玉米种群的图解，图解中应标根据计算结果，画出能量流经该玉米种群的图解，图解中应标明各环节能量利用和散失的比例明各环节能量利用和散失的比例