202X版高中生物第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

1、第第2 2节生态系统的能量流动节生态系统的能量流动教师参考教师参考新课导入新课导入导入导入1:1:师问师问1:1:生态系统的营养结构是什么生态系统的营养结构是什么? ?请写出一条食物链。请写出一条食物链。提示提示: :食物链和食物网食物链和食物网, ,食物链的一般模式食物链的一般模式: :生产者生产者( (草草)初级消费者初级消费者( (兔兔)次级消费者次级消费者( (狼狼)师问师问2:2:食物链中食物链中“箭头箭头”表示什么表示什么? ?提示提示: :下一营养级以上一营养级为食物。下一营养级以上一营养级为食物。师引导师引导: :食物中的能量也会由该营养级流入下一营养级。今天我们共同食物中的能

2、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。学习生态系统的能量流动。导入导入2:2:大草原上主要的生产者就是小草大草原上主要的生产者就是小草, ,草原上几乎所有的动物都是由草原上几乎所有的动物都是由小草养活的小草养活的, ,没有小草没有小草, ,也就不会有兔子和鹰了。也就不会有兔子和鹰了。现在小草有问题要问了现在小草有问题要问了: :我们的能量来自哪里我们的能量来自哪里? ?照射在草地上的太阳能都被我们吸收了吗照射在草地上的太阳能都被我们吸收了吗? ?我们吸收了太阳能后我们吸收了太阳能后, ,这些能量有哪些去向这些能量有哪些去向? ?导入生态系统的能量流动。导入生态系统

3、的能量流动。 学习目标学习目标 1.1.分析生态系统能量流动的过程和特点分析生态系统能量流动的过程和特点;2.;2.概述研究能量流概述研究能量流动的实践意义动的实践意义;3.;3.尝试调查农田生态系统中的能量流动情况。尝试调查农田生态系统中的能量流动情况。知识点一能量流动的定义及其过程知识点一能量流动的定义及其过程教材导读教材导读阅读教材第阅读教材第93939494页页, ,完成下列填空完成下列填空: :1.1.能量流动的定义能量流动的定义生态系统中能量的生态系统中能量的 、 、 和和 的过程。的过程。 思考与讨论思考与讨论 一切生命活动都伴随着能量的变化。没有能量的输入一切生命活动都伴随着能

4、量的变化。没有能量的输入就没有生命和生态系统。你认为生态系统中能量的输入指的是什么就没有生命和生态系统。你认为生态系统中能量的输入指的是什么? ?提示提示: :生态系统的生产者通过光合作用将光能转化为化学能生态系统的生产者通过光合作用将光能转化为化学能, ,固定在它固定在它们所制造的有机物中。即生产者固定的太阳能是输入到生态系统的们所制造的有机物中。即生产者固定的太阳能是输入到生态系统的 能量。能量。输入输入传递传递转化转化散失散失2.2.能量流动的过程能量流动的过程(1)(1)能量流经第二营养级示意图能量流经第二营养级示意图输入一个营养级的能量输入一个营养级的能量: :是指该营养级同化的能量

5、是指该营养级同化的能量, ,即同化量即同化量= = 。输入某一营养级的能量的去向输入某一营养级的能量的去向:a.:a.自身自身 消耗消耗;b.;b.用于自身用于自身 和和 。用于自身生长、发育和繁殖的能量用于自身生长、发育和繁殖的能量= =流入流入 的能量的能量+ + 利用。利用。摄入量摄入量- -粪便量粪便量呼吸作用呼吸作用生长、发育生长、发育繁殖繁殖下一营养级下一营养级分解者分解者 (2) (2)能量流经生态系统的过程能量流经生态系统的过程能量流动的渠道是能量流动的渠道是 。能量散失的途径是各种生物的能量散失的途径是各种生物的 ( (代谢过程代谢过程) )。流动过程中能量的转化是太阳能流动

6、过程中能量的转化是太阳能 。 思考与讨论思考与讨论 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? ?提示提示: :遵循。能量在生态系统中流动、转化后遵循。能量在生态系统中流动、转化后, ,一部分储存在生态系统一部分储存在生态系统中中, ,而另一部分被利用而另一部分被利用, ,以热能的形式散发至无机环境中以热能的形式散发至无机环境中, ,两者之和与两者之和与流入生态系统的能量相等。流入生态系统的能量相等。食物链和食物网食物链和食物网呼吸作用呼吸作用有机物中的化学能有机物中的化学能热能热能要点要点1 1能量流动的过程分析能量流动的过程分析如图是能量

7、流入某营养级的定时定量分析图如图是能量流入某营养级的定时定量分析图, ,仔细观察后回答下列问题仔细观察后回答下列问题: :要点探究要点探究(1)(1)流入某一营养级的能量在一定时间内的去路有几条流入某一营养级的能量在一定时间内的去路有几条? ?分别是什么分别是什么? ?提示提示: :有有4 4条。条。a.a.自身呼吸消耗自身呼吸消耗;b.;b.流入下一个营养级流入下一个营养级;c.;c.被分解者利被分解者利用用;d.;d.未被自身呼吸消耗未被自身呼吸消耗, ,也未被下一个营养级和分解者利用也未被下一个营养级和分解者利用, ,即即“未未利用利用”如果以年为单位研究如果以年为单位研究, ,这部分能

8、量将保留到下一年。这部分能量将保留到下一年。(2)(2)流经某营养级的能量绝大部分的去路是以热能形式散失。这部分能流经某营养级的能量绝大部分的去路是以热能形式散失。这部分能量还能否进入这个生态系统被利用量还能否进入这个生态系统被利用? ?提示提示: :不能不能, ,因为散失的热能不能再次被生物利用。因为散失的热能不能再次被生物利用。(3)(3)次级消费者粪便中的能量属于次级消费者给分解者的能量吗次级消费者粪便中的能量属于次级消费者给分解者的能量吗? ?为什么为什么? ?提示提示: :不属于。次级消费者的粪便中的能量不属于次级消费者同化的不属于。次级消费者的粪便中的能量不属于次级消费者同化的能量

9、能量, ,属于初级消费者的遗体残骸流向分解者的能量。属于初级消费者的遗体残骸流向分解者的能量。 归纳总结归纳总结 生态系统能量流动过程分析生态系统能量流动过程分析能量的输入能量的输入生产者的同化量生产者的同化量能量的输出能量的输出各生物成分的呼吸量各生物成分的呼吸量生态系统所需能量的根本来源生态系统所需能量的根本来源几乎都是来自太阳能几乎都是来自太阳能流经某生态系统的总能量流经某生态系统的总能量生产者所固定的太阳能总量生产者所固定的太阳能总量( (生生产者的同化量产者的同化量) )消费者的同化量消费者的同化量摄入量摄入量- -粪便量粪便量同化量的去路同化量的去路( (某营养级能量的某营养级能量

10、的去路去路) )呼吸消耗量呼吸消耗量+ +用于生长、发育和用于生长、发育和繁殖的能量繁殖的能量= =呼吸消耗量呼吸消耗量+ +流入下流入下一营养级的能量一营养级的能量+ +被分解者利用被分解者利用的能量的能量要点要点2 2关于同化量、摄入量和粪便量关于同化量、摄入量和粪便量在由草、兔、狐组成的一条食物链中在由草、兔、狐组成的一条食物链中, ,兔经同化作用所获得的能量兔经同化作用所获得的能量, ,其其去向不包括去向不包括( ( ) )A.A.通过兔细胞呼吸释放的能量通过兔细胞呼吸释放的能量B.B.通过兔的粪便流入到分解者体内的能量通过兔的粪便流入到分解者体内的能量C.C.通过狐的粪便流入到分解者

11、体内的能量通过狐的粪便流入到分解者体内的能量D.D.流入到狐体内的能量流入到狐体内的能量提示提示: :同化量同化量= =摄入量摄入量- -粪便量粪便量, ,可见兔子的粪便中流入到分解者体内的可见兔子的粪便中流入到分解者体内的能量不属于兔子的同化量能量不属于兔子的同化量, ,而是生产者同化量的一部分。而狐的粪便而是生产者同化量的一部分。而狐的粪便中的有机物所含有的能量则是其捕食的兔子同化量的一部分。中的有机物所含有的能量则是其捕食的兔子同化量的一部分。B B 归纳总结归纳总结 摄入量、同化量和粪便量的区别与联系摄入量、同化量和粪便量的区别与联系摄入量摄入量同化量同化量粪便量粪便量区别区别动物摄取

12、的食物动物摄取的食物中所含的能量中所含的能量, ,即动物所吃食物即动物所吃食物中的能量中的能量动物经消化道消动物经消化道消化、吸收后所获化、吸收后所获得的能量得的能量, ,即动即动物摄食后转化为物摄食后转化为自身的能量自身的能量动物所摄入食物动物所摄入食物中未被消化、吸中未被消化、吸收部分中的能量收部分中的能量, ,即食物残渣中的即食物残渣中的能量能量联系联系摄入量摄入量= =同化量同化量+ +粪便量粪便量知识点二能量流动的特点及意义知识点二能量流动的特点及意义阅读教材第阅读教材第95959696页页, ,完成下列填空完成下列填空: :1.1.能量流动的特点能量流动的特点(1)(1)生态系统中

13、的能量流动是生态系统中的能量流动是 。在生态系统中在生态系统中, ,能量流动只能从第一营养级流向第二营养级能量流动只能从第一营养级流向第二营养级, ,再依次流向再依次流向后面的各个营养级后面的各个营养级, , , ,也也 。(2)(2)能量在流动过程中能量在流动过程中 。输入到一个营养级的能量不可能百分之百的流入下一个营养级输入到一个营养级的能量不可能百分之百的流入下一个营养级, ,能量在能量在沿食物链的流动过程中是沿食物链的流动过程中是 的。的。教材导读教材导读单向的单向的不可逆转不可逆转不能循环流动不能循环流动逐级递减逐级递减逐级减少逐级减少 思考与讨论思考与讨论 能量流动为什么是单向的、

14、逐级递减的能量流动为什么是单向的、逐级递减的? ?提示提示: :自然界中的捕食关系是长期自然选择的结果自然界中的捕食关系是长期自然选择的结果, ,无法逆转无法逆转, ,能量能量在流动过程中各营养级的能量总有一部分以细胞呼吸产生热能的形在流动过程中各营养级的能量总有一部分以细胞呼吸产生热能的形式散失掉式散失掉, ,这些能量是无法再利用的。各营养级总有一部分生物或这些能量是无法再利用的。各营养级总有一部分生物或生物的一部分能量未被下一营养级生物所利用生物的一部分能量未被下一营养级生物所利用, ,还有少部分能量随还有少部分能量随着残枝败叶或遗体等被分解者利用。因此能量流动是单向的、逐级着残枝败叶或遗

15、体等被分解者利用。因此能量流动是单向的、逐级递减的。递减的。2.2.能量传递效率能量传递效率能量传递效率指能量传递效率指 之间之间 的比值的比值, ,一般来说一般来说, ,能能量在相邻两个营养级间的传递效率大约是量在相邻两个营养级间的传递效率大约是 。3.3.能量金字塔能量金字塔将单位时间内将单位时间内 所得到的所得到的 , , 绘绘制成图制成图, ,可形成一个金字塔图形可形成一个金字塔图形, ,叫做叫做 。相邻两个营养级相邻两个营养级10%10%20%20%各个营养级各个营养级能量数值能量数值由低到高由低到高能量金字塔能量金字塔同化量同化量 思考与讨论思考与讨论 能不能说能不能说:“:“上述

16、能量金字塔中只包含上述能量金字塔中只包含A A、B B、C C、D D四种生四种生物物, ,其食物链为其食物链为ABCD?”ABCD?”为什么为什么? ?提示提示: :不能不能, ,能量金字塔中每一塔级应代表一个营养级能量金字塔中每一塔级应代表一个营养级, ,每一塔级所包含每一塔级所包含的生物可为多个物种。故能量金字塔中各环节可形成复杂的食物网的生物可为多个物种。故能量金字塔中各环节可形成复杂的食物网, ,而而不是只形成一条食物链。不是只形成一条食物链。4.4.研究能量流动的意义研究能量流动的意义(1)(1)研究生态系统的能量流动研究生态系统的能量流动, ,可以帮助人们科学规划、设计可以帮助人

17、们科学规划、设计 ， , ,使能量得到使能量得到 。(2)(2)研究生态系统的能量流动研究生态系统的能量流动, ,可以帮助人们合理地调整生态系统中的可以帮助人们合理地调整生态系统中的 , ,使能量持续高效地使能量持续高效地 的部分。的部分。 思考与讨论思考与讨论 农民经常拔除稻田里的稗草农民经常拔除稻田里的稗草, ,人们要不断地清除鱼塘中食人们要不断地清除鱼塘中食肉的肉的“黑鱼黑鱼”。用生态学的观点分析。用生态学的观点分析, ,这样做的目的是什么这样做的目的是什么? ?提示提示: :调整生态系统中能量流动关系调整生态系统中能量流动关系, ,使能量持续高效地流向对人类最有使能量持续高效地流向对人

18、类最有益的部分。益的部分。人工生态人工生态系统系统能量流动关系能量流动关系流向对人类最有益流向对人类最有益最有效的利用最有效的利用要点能量流动特点及相关计算要点能量流动特点及相关计算如图是某湖泊生态系统能量流动的原理分析图解。图中如图是某湖泊生态系统能量流动的原理分析图解。图中A A、B B、C C代表三代表三个营养级个营养级, ,数字均为实际测得的能量数数字均为实际测得的能量数, ,单位为百万千焦。请据图回答下单位为百万千焦。请据图回答下列问题列问题: :要点探究要点探究(1)(1)流经该生态系统的总能量是哪部分流经该生态系统的总能量是哪部分? ?具体数值是多少具体数值是多少? ?提示提示:

19、 :生产者生产者(A)(A)固定的太阳能总量固定的太阳能总量, ,即即:3.0+15.0+51.5+41.5=111.0(:3.0+15.0+51.5+41.5=111.0(百百万千焦万千焦) )。(2)(2)能量从第一营养级到第二营养级的转化效率为多少能量从第一营养级到第二营养级的转化效率为多少? ?从第二营养级到从第二营养级到第三营养级的转化效率又是多少第三营养级的转化效率又是多少? ?(3)(3)次级消费者通过异化作用消耗的能量占其总能量的百分比是多少次级消费者通过异化作用消耗的能量占其总能量的百分比是多少? ?(4)(4)图中展示了生态系统能量流动的两个特点图中展示了生态系统能量流动的

20、两个特点, ,分别是什么分别是什么? ?提示提示: :能量流动的特点是单向流动、逐级递减。能量流动的特点是单向流动、逐级递减。 归纳总结归纳总结 能量流动的相关计算能量流动的相关计算(1)(1)能量在食物链中传递的计算能量在食物链中传递的计算在一条食物链中在一条食物链中, ,若某一营养级的总能量为若某一营养级的总能量为n,n,则最多传到下一营养则最多传到下一营养级的能量为级的能量为n n20%(0.2n),20%(0.2n),最少为最少为n n10%(0.1n)10%(0.1n)。在一条食物链中在一条食物链中, ,若某一营养级的能量为若某一营养级的能量为n,n,则需要前一营养级的能则需要前一营

21、养级的能量最少为量最少为n n20%=5n,20%=5n,最多为最多为n n10%=10n10%=10n。(2)(2)能量在食物网中传递的计算能量在食物网中传递的计算若一食物网中若一食物网中, ,已知最高营养级增重为已知最高营养级增重为N,N,a.a.求最多消耗第一营养级多少时求最多消耗第一营养级多少时, ,按最长食物链按最长食物链, ,最低传递效率计算最低传递效率计算; ;b.b.求最少消耗第一营养级多少时求最少消耗第一营养级多少时, ,按最短食物链按最短食物链, ,最高传递效率计算。最高传递效率计算。若一食物网中若一食物网中, ,已知第一营养级能量为已知第一营养级能量为M,M,a.a.求最

22、高营养级最多获得多少能量时求最高营养级最多获得多少能量时, ,按最短食物链按最短食物链, ,最高传递效率计算最高传递效率计算; ;b.b.求最高营养级最少获得多少能量时求最高营养级最少获得多少能量时, ,按最长食物链按最长食物链, ,最低传递效率最低传递效率 计算。计算。核心知识小结核心知识小结 要点整合要点整合 关键语句关键语句 1.1.生态系统中能量的输入、传递、生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程转化和散失的过程, ,称为生态系统的称为生态系统的能量流动。能量流动。2.2.太阳能通过生产者的光合作用输太阳能通过生产者的光合作用输入到生态系统的第一营养级入到生态系统的第一营养级,

23、,由此开由此开始在食物链中的流动过程。始在食物链中的流动过程。3.3.能量在食物链中单向流动、逐级递减。流入某一营养级能量在食物链中单向流动、逐级递减。流入某一营养级的能量主要有以下去向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一部分通过该营养级的呼吸作用散失了失了; ;一部分作为排出物、遗体或残枝败叶不能进入下一营一部分作为排出物、遗体或残枝败叶不能进入下一营养级养级, ,而为分解者所利用而为分解者所利用; ;一部分进入下一营养级一部分进入下一营养级; ;还有一部还有一部分未能进入分未能进入( (未被捕食未被捕食) )下一营养级下一营养级, ,也被分解利用。也被分解利用。4.4

24、.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长时期内没有能量( (太阳能或现成有机物质太阳能或现成有机物质) )输入输入, ,这个生态这个生态系统就会崩溃。系统就会崩溃。5.5.研究生态系统的能量流动研究生态系统的能量流动, ,可以帮助人们持续高效地利用可以帮助人们持续高效地利用生态系统中的能量。生态系统中的能量。 随堂检测随堂检测基础达标基础达标1.1.关于草原生态系统能量流动的叙述关于草原生态系统能量流动的叙述, ,

25、错误的是错误的是( ( ) )A.A.能量流动包括能量的输入、传递、转化和散失的过程能量流动包括能量的输入、传递、转化和散失的过程B.B.分解者所需的能量可来自各营养级生物所储存的能量分解者所需的能量可来自各营养级生物所储存的能量C.C.生态系统维持正常功能需要不断得到来自系统外的能量生态系统维持正常功能需要不断得到来自系统外的能量D.D.生产者固定的能量除用于自身呼吸外生产者固定的能量除用于自身呼吸外, ,其余均流入下一营养级其余均流入下一营养级D D解析解析: :生态系统的能量流动包括能量的输入、传递、转化和散失的过生态系统的能量流动包括能量的输入、传递、转化和散失的过程程; ;植物的残枝

26、落叶、动物的遗体及排遗物中储存的能量都可被分解植物的残枝落叶、动物的遗体及排遗物中储存的能量都可被分解者所利用者所利用; ;能量在生态系统中流动时逐级递减能量在生态系统中流动时逐级递减, ,生态系统维持正常功能生态系统维持正常功能需要不断得到来自系统外的能量需要不断得到来自系统外的能量, ,如太阳能如太阳能; ;生产者固定的能量除用于生产者固定的能量除用于自身呼吸外自身呼吸外, ,其余可流入下一营养级和分解者。其余可流入下一营养级和分解者。2.2.从健康的角度考虑从健康的角度考虑, ,提倡素食可以减少脂肪和胆固醇等的摄入提倡素食可以减少脂肪和胆固醇等的摄入, ,能降低能降低心血管等疾病的发病率

27、。从生态系统的营养结构和生态系统功能的角度心血管等疾病的发病率。从生态系统的营养结构和生态系统功能的角度考虑考虑, ,对提倡素食的好处的描述不正确的是对提倡素食的好处的描述不正确的是( ( ) )A.A.提倡素食能使人类的食物链缩短提倡素食能使人类的食物链缩短B.B.提倡素食能提高能量传递效率提倡素食能提高能量传递效率C.C.提倡素食能减少生态系统中能量的散失提倡素食能减少生态系统中能量的散失D.D.提倡素食能使人类从生产者体内获得更多的能量提倡素食能使人类从生产者体内获得更多的能量B B解析解析: :提倡素食即人直接以植物性食物为食提倡素食即人直接以植物性食物为食, ,从生产者到人类只有两个

28、从生产者到人类只有两个营养级营养级, ,因此因此, ,缩短了食物链缩短了食物链, ,可以使人类从生产者体内获得更多的能可以使人类从生产者体内获得更多的能量量, ,减少能量的散失减少能量的散失, ,但不能提高能量传递效率。但不能提高能量传递效率。3.3.草草兔子兔子狐狸狐狸狼为某草原上的一条食物链狼为某草原上的一条食物链, ,下列关于该食物链的下列关于该食物链的说法中正确的是说法中正确的是( ( ) )A.A.兔子产生粪便中的能量不属于兔子的同化量兔子产生粪便中的能量不属于兔子的同化量, ,而属于草的同化量而属于草的同化量B.B.在此食物链中能量形式的转变顺序是化学能在此食物链中能量形式的转变顺

29、序是化学能光能光能热能热能C.C.当狐狸捕食兔子并同化为自身的有机物时当狐狸捕食兔子并同化为自身的有机物时, ,能量就从第一营养级流入能量就从第一营养级流入第二营养级第二营养级D.D.狼的同化量的去向是自身呼吸作用散失、用于自身的生长、发育和繁狼的同化量的去向是自身呼吸作用散失、用于自身的生长、发育和繁殖以及被分解者利用殖以及被分解者利用A A解析解析: :兔子的同化量兔子的同化量= =摄入量摄入量- -粪便量粪便量, ,兔子粪便中的能量属于上一营养兔子粪便中的能量属于上一营养级即草的同化量级即草的同化量; ;在题述食物链中能量形式的转变顺序是光能在题述食物链中能量形式的转变顺序是光能化学化学

30、能能热能热能; ;兔子和狐狸分别处于第二、第三营养级兔子和狐狸分别处于第二、第三营养级; ;狼在该食物链中为狼在该食物链中为最高营养级最高营养级, ,狼的同化量的去向为自身呼吸作用散失和用于自身的生狼的同化量的去向为自身呼吸作用散失和用于自身的生长、发育和繁殖长、发育和繁殖, ,而用于生长、发育和繁殖的能量有一部分被分解者而用于生长、发育和繁殖的能量有一部分被分解者利用。利用。4.4.如图为一食物网。若要使丙体重增加如图为一食物网。若要使丙体重增加x,x,已知其食用的动物性食物已知其食用的动物性食物( (乙乙) )所占比例为所占比例为a,a,则至少需要的生产者则至少需要的生产者( (甲甲) )

31、的量为的量为y,y,那么那么x x与与y y的关系可表示的关系可表示为为( ( ) )A.y=90ax+10 xA.y=90ax+10 xB.y=25ax+5xB.y=25ax+5xC.y=20ax+5xC.y=20ax+5xD.y=10ax+10 xD.y=10ax+10 xC C解析解析: :由题干中的由题干中的“至少至少”可知可知, ,应该按最大传递效率应该按最大传递效率20%20%计算计算,a,a表示表示动物性食物动物性食物( (乙乙) )所占比例所占比例, ,则则1-a1-a表示直接从生产者表示直接从生产者( (甲甲) )获得食物所占获得食物所占比例比例, ,故有故有(1-a)x(1-a)x20%+ax20%+ax20%20%20%=y,20%=y,即即y=20ax+5xy=20ax+5x。5.5.某生态学家分别对一片玉米田、一片荒地和一个湖泊在单位时间内的某生态学家分别对一片玉米田、一片荒地和一个湖泊在单位时间内的光合作用效率进行测定光合作用效率进行测定, ,测出的数据如下表测出的数据如下表( (单位单位:kJ),:kJ),请回答下列问题请回答下列问题: :(1)(1)太阳能的利