高中生物第5章生态系统及其稳定性第2节生态系统的能量流动课件新人教版必修3

第五章,生态系统及其稳定性,第2节 生态系统的能量流动,自 主 学 习,一、生态系统能量流动的概念及过程 1概念：生态系统中能量的_、传递、_和_的过程。 2过程 (1)输入：生产者通过_把太阳能转化为_，固定在_中。,输入,转化,散失,光合作用,化学能,有机物,呼吸作用,热能,有机物,分解者,第二营养级,(3)过程图解,二、能量流动的特点 1生态系统中的能量流动是单向的 表现：能量只能从第一营养级流向第二营养级，再依次流向后面的各个营养级，不可_，也不可_。,逆转,循环流动,2能量在流动过程中逐级递减 (1)表现：输入到一个营养级的能量不可能百分之百地流入到下一营养级，能量在沿食物链流动的过程中是_的。 (2)能量传递效率：能量在相邻两个营养级间的传递效率大约是_。 (3)能量金字塔：将单位时间内各个营养级所得到的_数值由_绘制成图，可形成一个金字塔图形。 (4)在一个生态系统中，营养级越多，在能量流动过程中消耗的能量就_。生态系统中的能量流动一般不超过_个营养级。,逐级递减,10%20%,能量,低到高,越多,45,三、研究能量流动的实践意义 1帮助人们科学规划、设计_，使能量得到_的利用。 2帮助人们合理地调整生态系统中的_关系，使能量_地流向对人类最有益的部分。,人工生态系统,最有效,能量流动,持续高效,1呼吸作用产生的能量是否都以热能的形式散失掉？为什么？ 提示：不是。呼吸作用产生的能量有三个去向；一是大部分以热能的形式散失；二是转化为ATP中的化学能，三是储存在尚未完全分解的有机物中。 2初级消费者摄入的生产者中含有的能量是否均流向初级消费者体内？试解释原因。 提示：不是，因为初级消费者摄入生产者后并没有完全吸收，还有一部分能量以粪便的形式排出。,？思考,新 知 解 读,知识点1 能量流动的过程,Y,2能量的传递 (1)传递途径：食物链和食物网。 (2)传递形式：有机物中的化学能。 (3)某一营养级的能量分流,理解流入每一营养级的能量去向可从以下两个角度分析： 定量不定时分析：流入某一营养级的一定量的能量在足够长的时间内的去路可有三条：a.自身呼吸消耗；b.流入下一营养级；c.被分解者分解利用。 定量定时分析：流入某一营养级的一定量的能量在一定时间内的去路可有四条：a.自身呼吸消耗；b.流入下一营养级；c.被分解者分解利用；d.未被自身呼吸消耗，也未被下一营养级和分解者利用，即“未利用”，如果是以年为单位研究，这部分的能量将保留到下一年。,3能量的转化和散失,(1)能量散失的主要途径：呼吸作用(包括各营养级生物本身的呼吸作用及分解者的呼吸作用)。 (2)能量流动过程图解中箭头由粗到细：表示流入下一个营养级的能量逐级递减。,(1)食物的摄入量同化量 摄入量：指动物取食的总量，可以理解为动物的食物总量。 同化量：指动物经过消化和吸收后转化为自身的能量。 关系：摄入量同化量粪便中的能量 (2)能量的输入并非只有光合作用 能量的输入过程，绝大部分是通过绿色植物的光合作用，但在极少数特殊空间，如深海热泉口生态系统，是通过特殊细菌的化能合成作用。 (3)“未利用”能量如：多年生植物上一年自身生长发育的净积累量；未来得及分解，被埋藏在地下形成的煤炭、石油等能量。,知识贴士,在某草原生态系统能量流动过程中，假设羊摄入体内的能量为n，羊粪便中的能量为36%n，呼吸作用散失的能量为48%n，则 ( ) A羊同化的能量为64%n B储存在羊体内的能量为52%n C由羊流向分解者的能量为16%n D由羊流向下一营养级的能量为64%n,X,典例 1,A,解析 同化量摄入量粪便量，所以羊同化的能量为n36%n64%n。储存在羊体内的能量同化量呼吸消耗量64%n48%n16%n，而储存在羊体内的能量一部分被分解者分解，一部分流向下一营养级，一部分未被利用。,迁移应用1 大象是植食性动物，有一种蜣螂则专以象粪为食。设大象在某段时间所同化的能量为107 kJ，则这部分能量中可流入蜣螂体内的约为 ( ) A0 kJ B106 kJ C2106 kJ D1062106 kJ 解析 象粪中的能量，是大象取食植物后未消化的能量，属于生产者同化的能量的一部分，而大象同化的能量没有流入蜣螂体内。,A,生态系统中能量流动的特点：单向流动，逐级递减。 1单向流动 (1)单向流动：是指生态系统的能量流动只能从第一营养级流向第二营养级，再依次流向后面的各个营养级，不可逆转也不可循环地流动。,知识点2 生态系统能量流动的特点,Y,(2)能量单向流动的原因 食物链中各种生物之间的捕食关系是确定的，是在长期自然选择过程中形成的捕食关系，不能逆转； 各营养级的能量总是趋向于在呼吸作用过程中以热能形式散失，而热能是不能再被利用的。,2逐级递减 (1)逐级递减：输入到一个营养级的能量不可能百分之百地流入下一个营养级，能量在沿食物链流动的过程中是逐级递减的。 (2)能量逐级递减的原因 各营养级生物要维持自身的生命活动，总要消耗一部分能量； 各营养级消费者不可能百分之百地利用前一营养级的能量，总有一部分会自然死亡或被分解者所利用； 各营养级的同化率不是百分之百的，总有一部分变成排遗物而被分解者利用。,5能量流动的极值计算 (1)能量在食物链中传递的计算 在一条食物链中若某一营养级的总能量为n，则最多传到下一营养级的能量为0.2n，最少为0.1n。 在一条食物链中，某一营养级的能量为n，需要前一营养级的能量至少为n20%5n，最多为n10%10n。,(2)能量在食物网中传递的计算，设食物链ABCDE，分情况讨论：,(1)能量传递效率指两个相邻营养级之间，而不是两个个体或两个种群之间。 (2)一般来就，在以低营养级生物为主的生态系统中，传递效率可以低于10%；仅在特殊条件下，某传递效率有可能高于20%，时间过长将导致生态系统被破坏。 (3)天然生态系统必须当能量状况表现为正金字塔形状时，方可维持生态系统的正常运转，从而维持生态系统的稳定性。而人工生态系统中因能量可人为补充，可能会使能量金字塔呈现倒置状况，如人工鱼塘中生产者的能量未必比消费者(鱼)多。,知识贴士,某生态系统中存在如图所示的食物网，如将C的食物比例由AB11调整为21，能量传递效率按10%计算，该生态系统能承载C的数量是原来的 ( ) A1.875倍 B1.375倍 C1.273倍 D0.575倍,X,典例 2,B,解析 本题主要考查能量流动的相关计算，具体分析如下：,迁移应用2 如图所示为生态系统中能量流动图解部分示意图，各代表一定的能量值，下列各项中不正确的是 ( ) A从能量关系看 B农业生态系统中能量是可以循环利用的 C次级消费者粪便中的能量去路包括在途径中 D生态系统中的能量流动一般不超过45个营养级,B,解析 图中分别表示第二、三、四营养级的同化量，表示分解者利用的能量；各营养级生物同化量呼吸量下一营养级的同化量分解量，故；热能不能被生物同化利用，故能量单向流动而不能循环利用；次级消费者以初级消费者为食，其粪便中含有未被利用的“初级消费者”的能量，粪便排出后将被分解者分解利用；从图中可以看出，能量沿食物链传递是逐级递减的，超过5个营养级，所含有的总能量不足以维持一个营养级。故选B。,知 识 构 建,生态系统的能量流动,生态系统的能量流动,问 题 释 疑,(一)问题探讨 提示：应该先吃鸡，再吃玉米(即选择1)。若选择2，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。 (二)思考讨论1 1提示：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(生物体有机物)中，而另一部分被利用、散发至无机环境中，两者之和和流入生态系统的能量相等。,2提示：不能，能量流动是单向的。 资料分析 1、2,3提示：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；一部分作为排出物、遗体或残枝败叶不能进入下一营养级，而为分解者所利用；还有一部分未能进入(未被捕食)下一营养级。所以，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。 4提示：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。,(三)思考讨论2 提示：“桑基鱼塘”的设计理念是从人类所需出发，通过能量多级利用，充分利用流经各营养级的能量，提高生产效益。 (四)旁栏思考题 一般情况下，也是金字塔形。但是有时候会出现倒置的塔形。例如，在海洋生态系统中，由于生产者(浮游植物)的个体小，寿命短，又会不断地被浮游动物吃掉，所以某一时刻调查到的浮游植物的量可能低于浮游动物的量。当然，总的来看，一年中流过浮游植物的总能量还是比流过浮游动物的要多。同理，成千上万只昆虫生活在一株大树上，该数量金字塔的塔形也会发生倒置。,指 点 迷 津,利用“拼图法”解决能量流动中的难题 输入第一营养级的能量(W1)被分为两部分：一部分在生产者的呼吸作用中以热能的形式散失了(A1)，一部分则用于生产者的生长、发育和繁殖。而后一部分能量中，包括现存的植物体B1、流向分解者的C1、流向下一营养级的D1。参考图，很容易理解以下问题。,(1)流经整个生态系统的总能量是生产者固定的总能量，即W1。将图中第三营养级同化的总能量D2“拼回”第二营养级，则刚好等于D1，即第二营养级同化的总能量；再将D1“拼回”第一营养级，则刚好等于生产者固定的总能量W1。可见，在一个草原生态系统中，草原上所有生物的总能量都来自W1，所有生物总能量之和都小于W1，这是呼吸作用消耗的缘故。 (2)能量传递效率不会是100%。从图中可以看出，从第一营养级向第二营养级的能量传递效率为D1/W1，因此不会达到100%，一般情况下，能量传递效率为10%20%。 (3)在解决有关能量传递的计算问题时，首先要确定相关的食物链，理清生物与生物在营养级上的差值。,某同学绘制了如图所示的能量流动图解，下列叙述正确的是 ( ) A生产者固定的总能量可表示为(A1B1C1A2B2C2D2) B由生产者到初级消费者的能量传递效率为D2/W1 C初级消费者摄入的能量为(A2B2C2) DW1D1D2,典例 3,A,解析 由图可知，W1为生产者固定的太阳能，D1为初级消费者同化的能量，则W1A1B1C1D1，D1A2B2C2D2；生产者固定的太阳能为W1，初级消费者固定的能量为D1，由生产者到初级消费者的能量传递效率为D1/W1；初级消费者摄入的能量固定量粪便量；其值远大于D1，即大于A2B2C2；由于能量传递效率约为10%20%，所以W1D1D2。,1(2016全国卷，5)在漫长的历史时期内，我们的祖先通过自身的生产和生活实践，积累了对生态方面的感性认识和经验，并形成了一些生态学思想，如：自然与人和谐统一的思想。根据这一思想和生态学知识，下列说法错误的是 ( ) A生态系统的物质循环和能量流动有其自身的运行规律 B若人与自然和谐统一，生产者固定的能量便可反复利用 C“退耕还林、还草”是体现自然与人和谐统一思想的实例 D人类应以保持生态系统相对稳定为原则，确定自己的消耗标准,B,解析 生态系统的物质循环和能量流动有其自身的运行规律，人类活动要遵循自然规律，A项正确；生态系统的能量是单向流动、逐级递减的，不能反复利用，B项错误；“退耕还林、还草”体现了人与自然的和谐统一，C项正确；人类消耗会给生态环境带来压力，过度消耗会破坏生态系统的稳定性，D项正确。,2(2016全国卷，5)我国谚语中的“螳螂捕蝉，黄雀在后”体现了食物链的原理。若鹰迁入了蝉、螳螂和黄雀所在的树林中，捕食黄雀并栖息于林中。下列叙述正确的是 ( ) A鹰的迁入增加了该树林中蝉及其天敌的数量 B