人教版 (2019)选择性必修2第3章 生态系统及其稳定性第2节 生态系统的能量流动评课课件ppt

这是一份人教版 (2019)选择性必修2第3章 生态系统及其稳定性第2节 生态系统的能量流动评课课件ppt，共58页。PPT课件主要包含了1概念，总能量，食物链和食物网，有机物中的化学能，太阳能，呼吸作用，2过程，用于生长发育和繁殖，分解者利用，某营养级同化量等内容，欢迎下载使用。
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。
讨论： 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？1.先吃鸡再吃玉米。 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。
生态系统中能量的_____、_____、_____和_____的过程。
太阳能（地球上几乎所有的生态系统）
一般情况下是生产者固定的太阳能
能量流经一个种群的情况可以图示如下：
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。
如果将这个种群作为一个整体来研究，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。
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，可能因为食物网的复杂性而影响结果的准确性。
可以比较精确地测量每一个营养级能量的输入值和输出值。
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？
1.能量流经第一营养级示意图
生产者所同化的全部太阳能
初级消费者（植食性动物）
注意: 如果在每一时间段去分析去向，还应有未被利用的能量(最终也将被分解者利用)。
若为人工生态系统，流经生态系统的总能量还有人工补充的能量（例如饲料中有机物中的化学能）
【思考】生产者同化(固定)的能量去向有哪些？
①呼吸作用中以热能的形式散失②随残枝败叶等被分解者分解而释放出来③流入初级消费者
②③属于用于自身生长、发育和繁殖，储存在有机物中的能量
呼吸作用中以热能形式散失
用于自身生长、发育、繁殖
①某营养级的能量最终去向
②某营养级的能量某段时间内的能量去向
2.能量流经第二营养级示意图
流经第二营养级的总能量：
初级消费者粪便中的能量包括在初级消费者同化的能量中吗？
摄入量=同化量+粪便量
粪便属于上一营养级的同化量
【思考】第二营养级同化的能量去向有哪些？
①呼吸作用中以热能的形式散失②以遗体残骸的形式被分解者利用③流入次级消费者
②③属于用于自身生长、发育和繁殖的能量
（1）输入该营养级的总能量是指 ______（填字母）。
（2）粪便中的能量（c）______（填“属于”或“不属于”）该营养级同化的能量，应为 。
（3）初级消费者同化的能量（b）=______+______。
（4）生长、发育和繁殖的能量（e）=______+______+______。
能量中流向分解者的部分
3.能量流经最高营养级的过程
【思考】最高营养级同化的 能量去向有哪些？
①呼吸作用中以热能的形式散失
②以遗体残骸的形式被分解者利用
最高营养级没有流入下一营养级的能量去向
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→ → 。
思考·讨论·生态系统中的能量流动
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？
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。
不能。能量流动是单向的。
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？
(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： 。
生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程
生产者固定的太阳能总量
(1)传递渠道： 。(2)传递过程：
大部分热能形式散失，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……
思考•讨论：分析赛达伯格湖的能量流动
Raymnd Lindeman
林德曼（1915-1942）
深1米，面积为14480平方米，湖岸线长500米 。湖底深度一致、性质均一，没有大的波浪。
生物间的捕食关系是一定的，是长期自然选择的结果， 不能逆转，也不能循环流动。
散失的热能不能被生物体再利用。
生态系统中能量流动是单向的。
单位（焦/厘米2 ·年）
未利用：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。（定时定量分析）
未固定：是指未被固定的太阳能
1.用表格的形式，将图中的数据进行整理。例如，可以将每一营养级上的能量“流入”和“流出”整理成为一份清单（“流出”的能量不包括呼吸作用散失的能量）。
2.计算“流出”该营养级的能量占“流入”该营养级能量的百分比。
能量流动过程中逐级递减
自身呼吸散失分解者利用未利用
能量在相邻两个营养级间的传递效率为 。
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？
4.通过以上分析，你能总结出什么规律？
各营养级的能量都有一部分通过呼吸作用散失；一部分未被下一营养级利用；一部分被分解者分解。
各个营养级的顺序是不可逆的；且各个营养级的能量总是以呼吸散失热能。
传递效率为10％～20％
逐级递减的原因：自身呼吸消耗、被分解者分解、暂时未被利用。
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。
原因：减少了鸡的消耗， 缩短食物链获得的能量更多， 持续时间更久。
食物链越短，最高营养级获得的能量越多。
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？
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。
某同学绘制了如下图所示的能量流动图解(其中W1为生产者固定的太阳能,方框大小表示所含能量的多少)。下列叙述中不正确的是( )
A. 生产者固定的总能量可表示 为(A1+B1+C1+A2+B2+C2+D2)B. 由第一营养级到第二营养级 的能量传递效率为D2/D1
C. 流入初级消费者的能量为(A2+B2+C2+D2)D. 图解表明能量流动的特点是单向流动、逐级递减
能量在相邻两个营养级间的传递效率为10%～20%。
在一个生态系统中，营养级越多，在能量流动过程中消耗的能量就越多。因此，生态系统中的能量流动一般不超过5个营养级。
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。
规律: 食物链越短，能量利用率越高。
能量传递效率与能量利用效率的比较
若题干中未做具体说明，则一般认为能量传递的最低效率为10%，最高效率为20%。
在食物链A→ B→C→D中，则有
（1）已知A营养级净增重N,
按20%计算。则为N × (20%)3
①D营养级最多增重多少
②D营养级至少增重多少
按10%计算。则为N × (10%)3
（2）已知D营养级净增重M,
①至少需要A营养级多少
②最多需要A营养级多少
按20%计算。则为M ÷ (20%)3
按10%计算。则为M ÷ (10%)3
1.若某生态系统固定的总能量为24000kJ，则该生态系统的第四营 养级生物最多能获得的能量是（   ）  A. 24kJ     B. 192kJ    C.96kJ    D. 960kJ 
2.在一条有5个营养级的食物链中，若第五营养级的生物体重 增加1kg，理论上至少要消耗第一营养级的生物量为（     ） A.25kg     B.125kg      C.625kg     D.3125kg
①正推型（知低营养级，求高营养级）： 获能最少选 食物链 ； 获能最多选 食物链 。
不涉及“最多”、“至少”，计算时，需按具体数值计算。
②逆推型（知高营养级，求低营养级）： 需能最少选 食物链 ； 需能最多选 食物链 。
3.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
　 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20×2/5÷20%÷20%＋20×2/5÷20%÷20%＋20×1/5÷20%÷20%÷20%＝900(g)
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+625/4 kg=175kg
流经生态系统的总能量：
生产者固定的太阳能的总量
传递效率为10%～20%。
能量散失的途径、形式：
太阳能- -有机物中的化学能- -热能
将单位时间内各营养级所得到的能量数值转换为相应面积（或体积）的图形。
将图形按照营养级顺序排列，可形成一个金字塔图形，叫做能量金字塔。
（1）特点：通常都是上窄下宽的正金字塔形。
（2）原因：能量在流动中总是逐级递减的。
从能量流动金字塔可以看出：营养级越多，在能量流动过程中消耗的能量就 。
如果用同样的方法表示各个营养级生物量（每个营养级所容纳的有机物的总干重）之间的关系，就形成生物量金字塔。
（1）特点：一般为正金字塔形，有可能倒置。
（2）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，而植 食性动物的总干重也 大于肉食性动物的总 干重。
生物量金字塔在什么情况下，可能是上宽下窄倒置的金字塔形呢？
一般情况下，是上窄下宽。但有时候会出现倒置的金字塔形。例如，海洋生态系统中，由于生产者（浮游植物）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生物量可能低于浮游动物的生物量。 总的来看，浮游植物的总的生物量还是比浮游动物的要多。
如果表示各个营养级的生物个体的数目比值关系，就形成数量金字塔。
（1）特点：一般为正金字塔形，有时会出现倒金字塔形。
（2）原因：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。
单位时间内，食物链中每一营养级生物所同化的能量的多少
自然生态系统一定为正金字塔
能量在流动过程中总是逐级递减
单位时间内，每一营养级生物的有机物的总干重
一般为正金字塔,有时会出现倒金字塔形
一般生物量(现存生物有机物的总干重)随食物链中营养级的升高而减少
每一营养级生物个体的数目
一般生物个体数目在食物链中随营养级升高而减少
1. 帮助人们将生物在______、______上进行合理配置，增大流入 某个生态系统的________。
例如：农田生态系统中的间种套作、蔬菜大棚中的多层育苗、 稻-萍-蛙等立体农业。
2. 帮助人们科学规划、设计_____________，使能量得到_______ 的利用。
3. 帮助人们合理地调整生态系统中的_____________，使能量 _________地流向对人类_______的部分。
合理确定载畜量，保持畜产品持续高产。
1926年，美国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。1.这块田共收割玉米约10000株，质量为6000 kg。通过对玉米植株的化学成分进行分析，计算出其中共含碳2675 kg，折算为葡萄糖6687 kg。2.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2045kg。3.1kg葡萄糖储存1.6×104 kJ能量。4.在整个生长季节，入射到这块玉米田的太阳能总量为8.5×109kJ。
请根据以上数据计算：①这些玉米的含碳量折算合成葡萄糖是多少？ 这些葡萄糖储存的能量是多少？
葡萄糖为：（12+18）/12×2675=6687.5kg储存的能量为：6687.5×1.6×104 =1.07×108KJ
②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：2045×1.6×104KJ=3.272×107 KJ
③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固定太阳能的比例是多少？
这些玉米固定的太阳能总量是：1.07×108+3.272×107=1.3972×108呼吸消耗能量占固定太阳能的比例为：3.272×107/1.3972×108=23.4％
④这块玉米田的太阳能利用效率是多少？
利用效率=1.3972×108/8.5×109=1.64%
沿食物链方向由低营养级流向下一营养级
能量沿食物链流动过程中逐级递减；传递效率10%~20%。
调整生态系统中的能量流动关系，使能量持续高效的流向对人类最有益的部分
1.生态系统中所有生物的生命活动都需要能量,而不同营养级的生物获取能量的途径是有差别的。据此判断下列表述是否正确。(1)太阳能只有通过生产者才能输入到生态系统中（ ）(2)生态系统中初级消费者越多,次级消费者获得的能量越少( )(3)能量沿食物链流动是单向的 ( )
2.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
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.a＜b+c D.c=a+b
4.下图是两个农业生态系统的模式图。图a中农作物为人类提供的 食物、为家禽和家畜提供的饲料,都与图b相同。(1)分析这两幅图,完成这两个生态系统的能量流动图解。
(2)哪个生态系统的能量能够更多地被人类所利用？为什么？
图b所示的生态系统中流向分解者的能量，还有一部分可以以生活能源或食物中化学能的形式被人类再度利用，因此，该生态系统实现了能量多级、充分利用，提高了能量利用率。
2.将一块方糖放入水中，方糖很快溶解，消失得无影无踪。溶解在 水中的方糖还能再自行变回原来的形状吗？为什么？
不能，在一个封闭的系统中，物质总是由有序朝着无序(熵增加)的方向发展。
生活在水中的硅藻，它们能利用溶解在水中的硅化物制造自己绚丽精致的外壳，而通常情况下水体中硅化物的含量极为微少，仅有百万分之几。这比方糖溶解后水中的含糖量低得多。硅藻依靠什么力量筑造自己的精美小“屋”呢？
硅藻能利用获取的营养通过细胞呼吸释放能量，依靠能量完成由无序向有序的转化，维持其生命活动。
通过以上事例，对能量流动在生态系统中的作用是否有了进一步的认识？
能量输入对于生态系统有序性的维持来说是不可缺少的。