高中生物 第5章 第2节 生态系统的能量流动课件 新人教版必修3.ppt

第2节生态系统的能量流动,新课导入一:师问1:生态系统的营养结构是什么?请写出一条食物链。提示:食物链和食物网,食物链的一般模式:生产者(草)初级消费者(兔)次级消费者(狼)师问2:食物链中“箭头”表示什么?提示:下一营养级以上一营养级为食物。师引导:食物中的能量也会由该营养级流入下一营养级。今天我们共同学习生态系统的能量流动。新课导入二:草原上鹰捕食兔子的过程师问:写出图片中展示的食物链。生写:草兔鹰。师引导:草原上主要生产者是草,草原上几乎全部动物都是由草养活,那么草的能量来自哪里?它的能量又是怎样传递给其他动物的?今天,我们一起学习“第2节生态系统的能量流动”。,教师参考,【学习目标】1.分析生态系统能量流动的过程和特点。2.简述研究能量流动的实践意义。3.尝试调查农田生态系统中的能量流动。,自主学习,课堂探究,自主学习读教材学基础,一、生态系统能量流动的概念及过程阅读教材P93P94,完成以下问题。1.概念:生态系统中能量的输入、传递、和的过程。,转化,散失,2.能量流动的过程和图解,(2)图解:,判断(1)能量流动是沿着食物链(网)进行的。()(2)流经生态系统的总能量是辐射到该地区总的太阳能。()(3)消费者粪便和尿液中的能量是其同化的能量。()(4)输入生态系统的能量最终以热能形式散失到环境中。()(5)流经生产者的能量的去向包括流入下一营养级、自身呼吸消耗、流入分解者、自身生长发育和繁殖等生命活动。(),二、能量流动的特点阅读教材P95P96,完成以下问题。1.生态系统中的能量流动是单向的(1)原因:食物链中各种生物之间的捕食关系是,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过程中以热能形式散失,而热能是不能再被利用的。(2)表现: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,也不能。2.能量在流动过程中逐级递减(1)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,总有一部分会被所利用。各营养级的同化率不是百分之百的,总有一部分变成而被分解者利用。(2)表现: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的。,确定的,呼吸作用,逆转,循环流动,分解者,排遗物,逐级减少,(4)能量金字塔:将单位时间内各个营养级所得到的数值由到绘制成图,可形成一个金字塔图形。(5)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。思考(1)能量流动中的能量金字塔是否会倒置?提示:否,因为能量流动是逐级递减的。(2)能量传递效率是指各营养级之间的能量传递还是指个体之间的能量传递?提示:是各营养级之间的,而非个体之间的。,10%20%,能量,低,高,越多,45,三、研究能量流动的实践意义阅读教材P96,完成以下问题。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。选择假设将水稻里的杂草全部清除,稻田生态系统中()A.水稻害虫的密度将下降B.营养级数量增多C.水稻固定的太阳能增加D.物种多样性上升,人工生态系统,最有效,能量流动,持续高效,C,课堂探究解疑难提能力,生态系统能量流动过程分析,探究一,问题引领:1.各营养级的能量来源和去路有哪些?2.能量流动过程中能量的各种转化形式是什么?,教师参考,1.能量流动过程,(2)能量的传递传递途径:食物链和食物网(由第一营养级到最高营养级);传递形式:有机物中的化学能。,2.以第二营养级为例分析能量的分流动物同化量=摄入量-粪便量,即第二营养级粪便中的能量不属于第二营养级同化的能量,仍属于上一营养级同化的能量。,解析:第二营养级的粪便中的能量没有同化到第二营养级体内,故不属于第二营养级的能量,而属于第一营养级(生产者)的能量,A正确;细胞呼吸时大部分能量以热能形式散失,B错误;摄入量中的粪便中的能量未流入该营养级,C错误;由于能量流动是沿食物链或食物网进行的,所以是单向的,D错误。,【典例1】下列表示生态系统中处于第二营养级的生物,其能量流动的过程图解,有关叙述正确的是()A.图中粪便中的能量属于生产者经光合作用所固定的太阳能B.呼吸作用以热能形式散失的能量占同化量的比例较小C.流入下一个营养级的能量是其摄入量D.从图示可知,能量在营养级之间不具有单向流动的特点,答案:A,归纳总结,某一营养级的能量的去路(1)不定时分析,流入某一营养级的能量在足够长的时间内的去路可能有3条,即自身呼吸消耗、流入下一营养级和被分解者分解利用。(2)定时分析,流入某一营养级的能量在一定时间内的去路可能有4条,除了上面的三条外,还有一条是既未被自身呼吸消耗,也未被下一营养级和分解者利用,即“未利用”部分。如果是以年为单位研究,其中“未利用”部分的能量将保留到下一年。,(2016山西运城月考)如图表示某草原生态系统中能量流动图解,表示相关过程能量流动量。下列有关叙述正确的是()A.和分别属于草和兔同化量的一部分B.是流入该生态系统的总能量C.图中/的值代表草兔的能量传递效率D.分解者分解动植物遗体释放出来的能量,可供绿色植物再利用,备选例题,A,解析:图中分别是流向兔和狐的能量,与之比不能代表“草兔”的能量传递效率,C错误。是兔排出的粪便中所含的能量,兔是初级消费者,初级消费者的粪便所含的能量不属于初级消费者,而应属于生产者;是由兔流向分解者的能量,应属于兔同化量的一部分,A正确。流入该生态系统的总能量应该是生产者所固定的太阳能的总量,而仅是其中的一部分,B错误。分解者分解动植物遗体,其中的能量最终是以热能的形式释放,而热能不能被绿色植物固定利用,D错误。,解析:流经生态系统的总能量是指生态系统中生产者所固定的太阳能。,【题组演练】1.流经某一生态系统的总能量是()A.该生态系统中生产者所固定的太阳能B.照射到该生态系统中的全部太阳能C.该生态系统中所有生产者、消费者、分解者体内的能量D.该生态系统中生产者体内的能量,A,解析:在能量流动过程中,方框的大小可代表这一营养级生物所具有的能量的相对值,A正确;相邻两营养级的能量传递效率为10%20%,B正确;流经生态系统的总能量是生产者固定的太阳能总量,C正确;由于各个营养级都有自身呼吸消耗及流入分解者的能量,所以A具有的能量应大于B、C、D的能量之和,D错误。,2.如图是能量流动的图解,对此图理解不正确的是()A.图中方框的大小可表示该营养级生物所具有能量的相对值B.图中C所具有的能量为B的10%20%C.图中A表示流经该生态系统的总能量D.图中A具有的能量是B、C、D的能量之和,D,生态系统能量流动特点及其计算,探究二,【典例2】(2016山西运城月考)如图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,下列各项中正确的是()A.表示流经生态系统内部的总能量B.一般情况下,三级消费者增加1kg,至少需要生产者1000kgC.生物与生物之间的捕食关系一般不可逆转,所以能量流动具有单向性D.从能量关系看+,解析:表示流入初级消费者的能量,生产者固定的总能量为流经生态系统的总能量,A错误;一般情况下,三级消费者增加1kg,至少需要生产者:120%20%20%=125(kg),B错误;生物与生物之间的捕食关系不可逆转,能量流动具有单向性,C正确;表示流入次级消费者的能量,流入次级消费者的能量被自身呼吸消耗一部分,另一部分用于自身的生长、发育、繁殖等,这部分能量可流入下一营养级或被分解者利用,所以+,D错误。,答案:C,方法透析,能量流动的相关计算(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n20%(0.2n),最少为n10%(0.1n)。在一条食物链中,若某一营养级的能量为n,则需要前一营养级的能量最少为n20%=5n,最多为:n10%=10n。(2)能量在食物网中传递的计算若一食物网中,已知最高营养级增重为N,a.求最多消耗第一营养级多少时,按最长食物链,最低传递效率计算;b.求最少消耗第一营养级多少时,按最短食物链,最高传递效率计算。若一食物网中,已知第一营养级能量为M,a.求最高营养级最多获得多少能量时,按最短食物链,最高传递效率计算;b.求最高营养级最少获得多少能量时,按最长食物链,最低传递效率计算。,【题组演练】1.如图食物网中的猫头鹰体重每增加20g,至少需要消耗植物()A.200gB.250gC.500gD.1000g,C,解析:猫头鹰处于最高营养级,最高营养级增加体重,求最少需要多少植物时,需要按照传递效率为20%计算,将兔和鼠当作一个营养级来计算,即2020%20%=500(g)。,2.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(A1+B1+C1+A2+B2+C2+D2)B.由生产者到初级消费者的能量传递效率为D2/W1C.初级消费者摄入的能量为(A2+B2+C2)D.W1=D1+D2,解析:生产者固定的总能量(W1)是流经该生态系统的总能量,注意在图中的D1和D2,两者是流入下一营养级的总能量,故W1D1+D2;D1=A2+B2+C2+D2,为初级消费者的同化量,故由生产者到初级消费者的能量传递效率应为D1/W1;初级消费者摄入的能量应大于其同化量,故大于A2+B2+C2+D2。,A,3.为了研究生态系统的能量流动,科学家做了以下实验:投放一定量的单细胞藻类喂养水蚤(通常全部被吃掉)。分批移走水蚤,移走水蚤的总量即水蚤的收获量。水蚤收获量/藻类投放量为能量转化效率。移走比率(每批移出水蚤数占总数的比率)对转化效率的影响如图所示。曲线分别表示移走的是成年水蚤、幼年水蚤。下列相关叙述正确的是()A.该实验对能量转化效率的研究是在生态系统层次上进行的B.水蚤收获量总是小于藻类投放量,主要原因是种内斗争引起水蚤个体的死亡C.移走成年个体的能量转化效率高,主要原因是移走成年个体使种群趋向增长型D.该实验对能量转化效率的研究不能表明能量沿食物链的流动是递减的,C,解析:该实验对能量转化效率的研究属于种间关系,是在群落层次上进行的;水蚤收获量总是小于藻类投放量的主要原因是水蚤的同化量大部分被呼吸消耗;由曲线的趋势可知移走成年个体的能量转化效率高,主要原因是移走成年个体使种群趋向增长型;由图中能量转化效率结果可以表明能量沿食物链的流动是递减的。,图说教材:生态系统能量流动的相关分析,(1)在自然生态系统或人为干预的生态系统中,能量是守恒的,对某一营养级而言亦是如此,如图1中的植食动物:能量来源为(14+2)103kJ/(m2a)=16103kJ/(m2a),能量的去路为(2.5+0.5+9+4)103kJ/(m2a)=16103kJ/(m2a),两者数值相等。(2)流经生态系统的总能量,对于自然生态系统来说,就是生产者固定的太阳能总量;对于人为干预的生态系统来说,则是生产者固定的太阳能总量与人工输入的能量之和。如图1中的110+(2+5+12)103kJ/(m2a)=129103kJ/(m2a)。(3)消费者的同化量从来源分析,消费者的同化量=摄入量-粪便量;从去路分析,可以是“两条”“三条”“四条”三种情况。两条:自身呼吸消耗(热能散失)+用于生长、发育、繁殖的能量;三条:自身呼吸消耗(热能散失)+流向下一营养级+被分解者利用(在不限时情况下除最高营养级之外的生物,如图2中的植食动物);四条:自身呼吸消耗(热能散失)+流向下一营养级+被分解者利用+未被利用(在限时情况下除最高营养级之外的生物,如图1中的植食动物)。,解析:流经该生态系统的总能量为生产者固定的太阳能87400kJm-2a-1;流入初级消费者的能量为87400-50450-22950=14000(kJm-2a-1),其中用于生长、发育、繁殖的能量为14000-7800=6200(kJm-2a-1);从第二营养级传递到第三营养级的效率为1600/14000100%11.4%;各级消费者粪便中的能量属于上一营养级中未被消费者利用的能量,流向分解者。,【跟踪训练】如图为某生态系统中能量流动过程图解,ad表示相关能量数据,下列分析错误的是()A.流入该生态系统的总能量是87400kJm-2a-1B.初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量是6200kJm-2a-1C.各级消费者粪便中的能量属于其同化量D.能量从第二营养级传递到第三营养级的效率约为11.4%,C,【知识回顾与网络构建】,1.本课时关键语句(1)生态系统的能量流动包