高中生物必修三第五章 第2节　生态系统的能量流动.ppt

第2节 生态系统的能量流动 教师参考 新课导入 导入1: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。 导入2: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 小草养活的,没有小草,也就不会有兔子和鹰了。 现在小草有问题要问了: ①我们的能量来自哪里? ②照射在草地上的太阳能都被我们吸收了吗? ③我们吸收了太阳能后,这些能量有哪些去向? 导入生态系统的能量流动。 [学习目标] 1.分析生态系统能量流动的过程和特点;2.概述研究能量流 动的实践意义;3.尝试调查农田生态系统中的能量流动情况。 知识点一 能量流动的定义及其过程 教材导读 阅读教材第93～94页,完成下列填空: 1.能量流动的定义 生态系统中能量的 、 、 和 的过程。 [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 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: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 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。 输入 传递 转化 散失 2.能量流动的过程 (1)能量流经第二营养级示意图 ①输入一个营养级的能量:是指该营养级同化的能量,即同化量= 。 ②输入某一营养级的能量的去向:a.自身 消耗;b.用于自身 和 。 ③用于自身生长、发育和繁殖的能量=流入 的能量+ 利用。 摄入量-粪便量 呼吸作用 生长、发育 繁殖 下一营养级 分解者 (2)能量流经生态系统的过程 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? 提示: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 中,而另一部分被利用,以热能的形式散发至无机环境中,两者之和与 流入生态系统的能量相等。 食物链和食物网 呼吸作用 有机物中的化学能 热能 要点1 能量流动的过程分析 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: 要点探究 (1)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? 提示:有4条。a.自身呼吸消耗;b.流入下一个营养级;c.被分解者利用 ;d.未被自身呼吸消耗,也未被下一个营养级和分解者利用,即“未利 用”如果以年为单位研究,这部分能量将保留到下一年。 (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 量还能否进入这个生态系统被利用? 提示:不能,因为散失的热能不能再次被生物利用。 (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?为什么 ? 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 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] 生态系统能量流动过程分析 能量的输入 生产者的同化量 能量的输出 各生物成分的呼吸量 生态系统所需能量的根本来源 几乎都是来自太阳能 流经某生态系统的总能量 生产者所固定的太阳能总量(生产者的同化量) 消费者的同化量 摄入量-粪便量 同化量的去路(某营养级能量的去路) 呼吸消耗量+用于生长、发育和繁殖的能量=呼吸 消耗量+流入下一营养级的能量+被分解者利用的 能量 要点2 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,兔经同化作用所获得的能量,其去 向不包括(   ) A.通过兔细胞呼吸释放的能量 B.通过兔的粪便流入到分解者体内的能量 C.通过狐的粪便流入到分解者体内的能量 D.流入到狐体内的能量 提示:同化量=摄入量-粪便量,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,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。 B [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 粪便量 区别 动物摄取的食物中所含的 能量,即动物所吃食物中的 能量 动物经消化道消化、吸收 后所获得的能量,即动物摄 食后转化为自身的能量 动物所摄入食物中未被消 化、吸收部分中的能量,即 食物残渣中的能量 联系 摄入量=同化量+粪便量 知识点二 能量流动的特点及意义 阅读教材第95～96页,完成下列填空: 1.能量流动的特点 (1)生态系统中的能量流动是 。 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,再依次流向 后面的各个营养级, ,也 。 (2)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,能量在 沿食物链的流动过程中是 的。 教材导读 单向的 不可逆转 不能循环流动 逐级递减 逐级减少 [思考与讨论] 能量流动为什么是单向的、逐级递减的? 提示:自然界中的捕食关系是长期自然选择的结果,无法逆转,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、逐级递减的。 2.能量传递效率 能量传递效率指 之间 的比值,一般来说,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 所得到的 , 绘 制成图,可形成一个金字塔图形,叫做 。 相邻两个营养级 10% 20% 各个营养级 能量数值 由低到高 能量金字塔 同化量 [思考与讨论] 能不能说:“上述能量金字塔中只包含A、B、C、D四种生 物,其食物链为A→B→C→D?”为什么? 提示:不能,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,而不是 只形成一条食物链。 4.研究能量流动的意义 (1)研究生态系统的能量流动,可以帮助人们科学规划、设计 ， ,使能量得到 。 (2)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 ,使能量持续高效地 的部分。 [思考与讨论] 农民经常拔除稻田里的稗草,人们要不断地清除鱼塘中食 肉的“黑鱼”。用生态学的观点分析,这样做的目的是什么? 提示: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 益的部分。 人工生态 系统 能量流动关系 流向对人类最有益 最有效的利用 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A、B、C代表三 个营养级,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 列问题: 要点探究 (1)流经该生态系统的总能量是哪部分?具体数值是多少? 提示:生产者(A)固定的太阳能总量,即:3.0+15.0+51.5+41.5=111.0(百 万千焦)。 (2)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 第三营养级的转化效率又是多少? (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? (4)图中展示了生态系统能量流动的两个特点,分别是什么? 提示:能量流动的特点是单向流动、逐级递减。 [归纳总结]能量流动的相关计算 (1)能量在食物链中传递的计算 ①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n·20%(0.2n),最少为n·10%(0.1n)。 ②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n÷20%=5n,最多为n÷10%=10n。 (2)能量在食物网中传递的计算 ①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。 ②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。 核心知识小结 [要点整合] [关键语句] 1.生态系统中能量的输入、传递、转 化和散失的过程,称为生态系统的能 量流动。 2.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,由此开始 在食物链中的流动过程。 3.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: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;一部分进入下一营养级;还有一部 分未能进入(未被捕食)下一营养级,也被分解利用。 4.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。如果一个生态系统在一段较 长时期内没有能量(太阳能或现成有机物质)输入,这个生态 系统就会崩溃。 5.研究生态系统的能量流动,可以帮助人们持续高效地利用 生态系统中的能量。 随堂检测·基础达标 1.关于草原生态系统能量流动的叙述,错误的是(   ) A.能量流动包括能量的输入、传递、转化和散失的过程 B.分解者所需的能量可来自各营养级生物所储存的能量 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 D.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 D 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 程;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;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 需要不断得到来自系统外的能量,如太阳能;生产者固定的能量除用于 自身呼吸外,其余可流入下一营养级和分解者。 2.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,能降低 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,对提倡素食的好处的描述不正确的是(   ) A.提倡素食能使人类的食物链缩短 B.提倡素食能提高能量传递效率 C.提倡素食能减少生态系统中能量的散失 D.提倡素食能使人类从生产者体内获得更多的能量 B 解析: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 营养级,因此,缩短了食物链,可以使人类从生产者体内获得更多的能 量,减少能量的散失,但不能提高能量传递效率。 3.草→兔子→狐狸→狼为某草原上的一条食物链,下列关于该食物链的说 法中正确的是(   ) A.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 B.在此食物链中能量形式的转变顺序是化学能→光能→热能 C.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第 二营养级 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 殖以及被分解者利用 A 解析:兔子的同化量=摄入量-粪便量,兔子粪便中的能量属于上一营养 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→化学 能→热能;兔子和狐狸分别处于第二、第三营养级;狼在该食物链中为 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 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 利用。 4.如图为一食物网。若要使丙体重增加x,已知其食用的动物性食物(乙) 所占比例为a,则至少需要的生产者(甲)的量为y,那么x与y的关系可表示 为(   ) A.y=90ax+10x B.y=25ax+5x C.y=20ax+5x D.y=10ax+10x C 解析:由题干中的“至少”可知,应该按最大传递效率20%计算,a表示 动物性食物(乙)所占比例,则1-a表示直接从生产者(甲)获得食物所占 比例,故有(1-a)x÷20%+ax÷20%÷20%=y,即y=20ax+5x。 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 光合作用效率进行测定,测出的数据如下表(单位:kJ),请回答下列问题: (1)太阳能的利用率最高的生态系统是       ,做出这一判断的 依据是                          。  玉米田 荒地 湖泊 入射太阳能 2 001.0 497.0 111 572.0 输入第一营养级的能量 25.3 4.95 111.3 生产者的呼吸量 8.4 0.99 37.0 解析:太阳能的利用率=输入第一营养级的能量/入射太阳能,玉米田的 相应比值最大,故其利用率最高。假如两个陆地生态系统的绿色植物 固定了等量的太阳能,因为荒地生态系统中生产者呼吸量占其同化量 比例较少,所以传递到下一营养级的能量较多。玉米田生态系统中,输 入第一营养级的能量,除一部分用于生产者的呼吸作用以热能形式散 失外,其余能量用于自身生长、发育和繁殖等生命活动。玉米与玉米 田里的杂草之间的关系是竞争,玉米田除草的目的是调整生态系统中 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。 答案:(1)玉米田 玉米田中输入第一营养级的能量与入射太阳能的比 值最高  (2)假如两个陆地生态系统的绿色植物固定了等量的太阳能, 则  (填“玉米田”或“荒地”)生态系统可能有较多的能量传递 到下一个营养级。  (3)玉米田生态系统中,输入第一营养级的能量,除一部分由于生产者 的呼吸作用以热能形式散失外,其余能量用于  。  答案:(2)荒地 (3)自身生长、发育和繁殖等生命活动 (4)玉米与玉米田中的杂草之间的关系是      ,从生态系统的能 量流动角度阐述除草的意义:     。  答案:(4)竞争 合理调整生态系统中的能量流动关系,使能量持续高 效地流向对人类最有益的部分 点击进入 课时作业