高中生物 第5章 第2節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)的能量流動課件 新人教必修3.ppt

《高中生物 第5章 第2節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)的能量流動課件 新人教必修3.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《高中生物 第5章 第2節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)的能量流動課件 新人教必修3.ppt（84頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

成才之路 生物,路漫漫其修遠兮 吾將上下而求索,人教版 必修3,生態(tài)系統(tǒng)及其穩(wěn)定性,第五章,第2節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)的能量流動,第五章,1．分析生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動的基本規(guī)律及其應用。 2．活動建議：調查或探討一個農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動。 情境導入： 生命活動時時刻刻在消耗著能量，能量是推動各種生命活動的動力，沒有能量的輸入，也就沒有生命和生命系統(tǒng)。圖示為一只河馬遭到一群獅子的圍攻。,問題探究：在獵殺河馬后，獅子是否得到了河馬體內全部的能量？如果沒有，試問沒進入獅子體內的能量其去向如何？ 學習目標： 1．分析生態(tài)系統(tǒng)能量流動的過程和特點。(重、難點) 2．概述研究能量流動的實踐意義。 3．嘗試調查農田生態(tài)系統(tǒng)中能量流動情況。,一、生態(tài)系統(tǒng)能量流動的概念及過程 1．概念：生態(tài)系統(tǒng)中能量的______、傳遞、________和________的過程。 2．過程 (1)輸入：生產者通過________把太陽能轉化為________，固定在________中。,輸入,轉化,散失,光合作用,化學能,有機物,呼吸作用,熱能,有機物,分解者,第二營養(yǎng)級,生產者,次級消費者,分解者,逆轉,循環(huán)流動,2．能量在流動過程中逐級遞減 (1)表現：輸入到一個營養(yǎng)級的能量不可能百分之百地流入到下一營養(yǎng)級，能量在沿食物鏈流動的過程中是______________的。 (2)能量傳遞效率：能量在相鄰兩個營養(yǎng)級間的傳遞效率大約是______________。 (3)能量金字塔：將單位時間內各個營養(yǎng)級所得到的________數值由________繪制成圖，可形成一個金字塔圖形。 (4)在一個生態(tài)系統(tǒng)中，營養(yǎng)級越多，在能量流動過程中消耗的能量就________。生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動一般不超過________個營養(yǎng)級。,逐級遞減,10%～20%,能量,低到高,越多,4～5,三、研究能量流動的實踐意義 1．幫助人們科學規(guī)劃、設計______________，使能量得到________的利用。 2．幫助人們合理地調整生態(tài)系統(tǒng)中的________關系，使能量________地流向對人類最有益的部分。,人工生態(tài)系統(tǒng),最有效,能量流動,持續(xù)高效,能量流動的過程,理解流入每一營養(yǎng)級的能量去向可從以下兩個角度分析： ①定量不定時分析：流入某一營養(yǎng)級的一定量的能量在足夠長的時間內的去路可有三條：a.自身呼吸消耗；b.流入下一營養(yǎng)級；c.被分解者分解利用。 ②定量定時分析：流入某一營養(yǎng)級的一定量的能量在一定時間內的去路可有四條：a.自身呼吸消耗；b.流入下一營養(yǎng)級；c.被分解者分解利用；d.未被自身呼吸消耗，也未被下一營養(yǎng)級和分解者利用，即“未利用”，如果是以年為單位研究，這部分的能量將保留到下一年。,(2)能量的輸入并非只有光合作用 能量的輸入過程，絕大部分是通過綠色植物的光合作用，但在極少數特殊空間，如深海熱泉口生態(tài)系統(tǒng)，是通過特殊細菌的化能合成作用。 (3)“未利用”能量如：多年生植物上一年自身生長發(fā)育的凈積累量；未來得及分解，被埋藏在地下形成的煤炭、石油等能量。,[想一想]某動物同化的能量為100 kJ，其中有多少能量隨糞便排出？ 提示：動物糞便應屬食物殘渣，這是未曾消化吸收的部分，它不屬動物的同化量，故動物同化能量中沒有隨糞便排出的能量。,在某草原生態(tài)系統(tǒng)能量流動過程中，假設羊攝入體內的能量為n，羊糞便中的能量為36%n，呼吸作用散失的能量為48%n，則( ) A．羊同化的能量為64%n B．儲存在羊體內的能量為52%n C．由羊流向分解者的能量為16%n D．由羊流向下一營養(yǎng)級的能量為64%n,[解析] 同化量＝攝入量－糞便量，所以羊同化的能量為n－36%n＝64%n。儲存在羊體內的能量＝同化量－呼吸消耗量＝64%n－48%n＝16%n，而儲存在羊體內的能量一部分被分解者分解，一部分流向下一營養(yǎng)級，一部分未被利用。 [答案] A,大象是植食性動物，有一種蜣螂則專以象糞為食。設大象在某段時間所同化的能量為107 kJ，則這部分能量中可流入蜣螂體內的約為 ( ) A．0 kJ B．106 kJ C．2106 kJ D．106～2106 kJ [答案] A [解析] 象糞中的能量，是大象取食植物后未消化的能量，屬于生產者同化的能量的一部分，而大象同化的能量沒有流入蜣螂體內。,生態(tài)系統(tǒng)中能量流動的特點：單向流動，逐級遞減。 1．單向流動 (1)單向流動：是指生態(tài)系統(tǒng)的能量流動只能從第一營養(yǎng)級流向第二營養(yǎng)級，再依次流向后面的各個營養(yǎng)級，不可逆轉也不可循環(huán)地流動。,生態(tài)系統(tǒng)能量流動的特點,(2)能量單向流動的原因 ①食物鏈中各種生物之間的捕食關系是確定的，是在長期自然選擇過程中形成的捕食關系，不能逆轉； ②各營養(yǎng)級的能量總是趨向于在呼吸作用過程中以熱能形式散失，而熱能是不能再被利用的。 2．逐級遞減 (1)逐級遞減：輸入到一個營養(yǎng)級的能量不可能百分之百地流入下一個營養(yǎng)級，能量在沿食物鏈流動的過程中是逐級遞減的。,(2)能量逐級遞減的原因 ①各營養(yǎng)級生物要維持自身的生命活動，總要消耗一部分能量； ②各營養(yǎng)級消費者不可能百分之百地利用前一營養(yǎng)級的能量，總有一部分會自然死亡或被分解者所利用； ③各營養(yǎng)級的同化率不是百分之百的，總有一部分變成排遺物而被分解者利用。,5.能量流動的極值計算 (1)能量在食物鏈中傳遞的計算 ①在一條食物鏈中若某一營養(yǎng)級的總能量為n，則最多傳到下一營養(yǎng)級的能量為0.2n，最少為0.1n。 ②在一條食物鏈中，某一營養(yǎng)級的能量為n，需要前一營養(yǎng)級的能量至少為n20%＝5n，最多為n10%＝10n。 (2)能量在食物網中傳遞的計算，設食物鏈A→B→C→D→E，分情況討論：,[想一想]肉類和雞蛋的價格比糧食和蔬菜高，從能量流動角度看，其道理何在？ 提示：食物鏈延長，能量流失多，動物性食品成本高。,某生態(tài)系統(tǒng)中存在如圖所示的食物網，如將C的食物比例由AB＝11調整為21，能量傳遞效率按10%汁算，該生態(tài)系統(tǒng)能承載C的數量是原來的( ) A．1.875倍 B．1.375倍 C．1.273倍 D．0.575倍,,[解析] 本題主要考查能量流動的相關計算，具體分析如下： [答案] B,假如一個人在代謝過程中，其全部同化量的1/2來自植物，另1/2來自牛肉，并且能量在各營養(yǎng)級之間的傳遞效率均為10%，現有G千克植物通過食物鏈被攝入人體，問最多能使人體體重增加多少(不計人體呼吸作用所消耗的部分能量)( ) A．G/10 B．2G/11 C．G/55 D．G/280 [答案] C,[解析] 該題著重考查了生態(tài)系統(tǒng)的能量流動關系。題中包含了兩個食物鏈：①植物―→牛―→人，②植物―→人。假設最多使人體增重x，則有x/2的重量是直接吃植物增重的，根據食物鏈②需要吃植物的量為10x/2，人有x/2的重量是吃牛肉增重的，根據食物鏈①需要吃植物的量為100x/2，根據題意：G＝10x/2＋100x/2，x＝G/55。,研究能量流動的實踐意義 (1)研究生態(tài)系統(tǒng)的能量流動，可以幫助人們科學規(guī)劃、設計人工生態(tài)系統(tǒng)，使能量得到最有效的利用。例如，在農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中，如果把作物秸稈當燃料燒掉，人類就不能充分利用秸稈中的能量，如果將秸稈做飼料喂牲畜，讓牲畜糞便進入沼氣池，將發(fā)酵產生的沼氣做燃料，再將沼氣池中的沼渣做肥料，就能實現對能量的多級利用，從而提高能量的利用率，“桑基魚塘”也基本體現了這個原理。,研究能量流動的意義,(2)研究生態(tài)系統(tǒng)的能量流動，還可以幫助人們合理地調整生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動關系，使能量持續(xù)高效地流向對人類最有益的部分。例如，在一個草場上，如果過度放牧造成草場的退化，會使畜產品的產量下降。只有根據草場的能量流動特點，合理確定草場的載畜量，才能保持畜產品的持續(xù)高產。,(2)每個營養(yǎng)級的能量去路：一是通過呼吸作用以熱能形式散失了；二是隨尸體、排泄物等流入分解者中去；三是有一小部分有機物中的能量流入到下一營養(yǎng)級中(最后一個營養(yǎng)級除外)，這是通過捕食關系進行的。 (3)能量利用率不等于能量傳遞效率 調整生態(tài)系統(tǒng)中能量流動的關系，可提高流入對人類最有益部分的能量的比例，即能量利用率，而不是提高了能量傳遞效率。,下圖所示生態(tài)系統(tǒng)中能量流動圖解部分示意圖，①②③④⑤⑥⑦各代表一定的能量值，下列各項不正確的是( ) A．從能量關系看②③＋④ B．農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中能量是可以循環(huán)利用的 C．次級消費者糞便中的能量去路包括在⑥途徑中 D．生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動一般不超過4～5個營養(yǎng)級,[解析] 任何生態(tài)系統(tǒng)中的能量都不可循環(huán)利用，只能單向流動。②(次級消費者固定的能量)中能量的去向包括③(流向下一營養(yǎng)級)、④(被分解者消耗)和次級消費者本身呼吸消耗及利用的能量，因而②③＋④；次級消費者糞便中的能量，實際上是初級消費者同化的能量，去路包括在⑥途徑中；由于能量流動逐級遞減，能量流動到第四、五營養(yǎng)級時，一般不能維持該營養(yǎng)級生物的生存，因而能量流動一般不超過4～5個營養(yǎng)級。 [答案] B,下列4種現象中，不適宜用生態(tài)系統(tǒng)中能量流動規(guī)律進行合理分析的是( ) A．虎等大型肉食動物容易成為瀕危物種 B．藍藻易在富營養(yǎng)化水體中爆發(fā) C．飼養(yǎng)牛、羊等動物，成本低、產量高 D．巨大的藍鯨以微小的浮游動物為食 [答案] B,[解析] A項中，虎屬于最高營養(yǎng)級，獲取能量少，容易成為瀕危物種；B項中，在富營養(yǎng)化的水體中，N、P含量高，藍藻會進行爆發(fā)式繁殖，但是沒有體現食物鏈，所以不適宜用能量流動規(guī)律來分析；C項，牛、羊屬于初級消費者，直接從生產者獲取食物，獲得的能量多，因此成本低；D項中，能體現出食物鏈，能用能量流動規(guī)律來解釋。,(一)問題探討 提示：應該先吃雞，再吃玉米(即選擇1)。若選擇2，則增加了食物鏈的長度，能量逐級遞減，最后人獲得的能量較少。 (二)思考討論1 1．提示：遵循能量守恒定律。能量在生態(tài)系統(tǒng)中流動、轉化后，一部分儲存在生態(tài)系統(tǒng)(生物體有機物)中，而另一部分被利用、散發(fā)至無機環(huán)境中，兩者之和和流入生態(tài)系統(tǒng)的能量相等。 2．提示：不能，能量流動是單向的。,資料分析 1、2,3.提示：流入某一營養(yǎng)級的能量主要有以下去向：一部分通過該營養(yǎng)級的呼吸作用散失了；一部分作為排出物、遺體或殘枝敗葉不能進入下一營養(yǎng)級，而為分解者所利用；還有一部分未能進入(未被捕食)下一營養(yǎng)級。所以，流入某一營養(yǎng)級的能量不可能百分之百地流到下一營養(yǎng)級。 4．提示：生態(tài)系統(tǒng)中能量流動是單向的；能量在流動過程中逐級遞減。 (三)思考討論2 提示：“?；~塘”的設計理念是從人類所需出發(fā)，通過能量多級利用，充分利用流經各營養(yǎng)級的能量，提高生產效益。,(四)旁欄思考題 一般情況下，也是金字塔形。但是有時候會出現倒置的塔形。例如，在海洋生態(tài)系統(tǒng)中，由于生產者(浮游植物)的個體小，壽命短，又會不斷地被浮游動物吃掉，所以某一時刻調查到的浮游植物的量可能低于浮游動物的量。當然，總的來看，一年中流過浮游植物的總能量還是比流過浮游動物的要多。同理，成千上萬只昆蟲生活在一株大樹上，該數量金字塔的塔形也會發(fā)生倒置。,1．利用“拼圖法”解決能量流動中的難題 輸入第一營養(yǎng)級的能量(W1)被分為兩部分：一部分在生產者的呼吸作用中以熱能的形式散失了(A1)，一部分則用于生產者的生長、發(fā)育和繁殖。而后一部分能量中，包括現存的植物體B1、流向分解者的C1、流向下一營養(yǎng)級的D1。參考圖，很容易理解以下問題。,(1)流經整個生態(tài)系統(tǒng)的總能量是生產者固定的總能量，即W1。將圖中第三營養(yǎng)級同化的總能量D2“拼回”第二營養(yǎng)級，則剛好等于D1，即第二營養(yǎng)級同化的總能量；再將D1“拼回”第一營養(yǎng)級，則剛好等于生產者固定的總能量W1?？梢?，在一個草原生態(tài)系統(tǒng)中，草原上所有生物的總能量都來自W1，所有生物總能量之和都小于W1，這是呼吸作用消耗的緣故。 (2)能量傳遞效率不會是100%。從圖中可以看出，從第一營養(yǎng)級向第二營養(yǎng)級的能量傳遞效率為D1/W1，因此不會達到100%，一般情況下，能量傳遞效率為10%～20%。 (3)在解決有關能量傳遞的計算問題時，首先要確定相關的食物鏈，理清生物與生物在營養(yǎng)級上的差值。,,[解析] 由圖可知，W1為生產者固定的太陽能，D1為初級消費者同化的能量，則W1＝A1＋B1＋C1＋D1，D1＝A2＋B2＋C2＋D2；生產者固定的太陽能為W1，初級消費者固定的能量為D1，由生產者到初級消費者的能量傳遞效率為D1/W1；初級消費者攝入的能量＝固定量＋糞便量；其值遠大于D1，即大于A2＋B2＋C2；由于能量傳遞效率約為10%～20%，所以W1D1＋D2。 [答案] A,一、選擇題 1．在一個生態(tài)系統(tǒng)中，某草食動物同化的能量等于 ( ) A．生產者固定的太陽能總量 B．生產者固定的太陽能總量減去生產者的呼吸量 C．被草食動物吃了的植物中所含的能量減去糞便中所含的能量 D．用于草食動物的生長、發(fā)育、繁殖等生命活動所需的能量,[答案] C [解析] 草食動物以草為食物，經消化吸收，真正進入體內的能量是食物中的能量減去糞便中包含的能量，即其同化的能量。,2．下圖為生態(tài)系統(tǒng)能量流動的部分圖解，①代表一定的能量值。下列相關敘述中，正確的是 ( ) A．生態(tài)系統(tǒng)的能量流動是循環(huán)進行的 B．能量在沿食物鏈流動時逐級遞減 C．次級消費者屬于第二營養(yǎng)級 D．圖中①代表呼吸作用所消耗的能量 [答案] B [解析] 生態(tài)系統(tǒng)能量流動是單向的、逐級遞減的；次級消費者屬于第三營養(yǎng)級；圖中①代表流向分解者的能量。,,3．在生態(tài)系統(tǒng)的一條食物鏈中，若生產者通過光合作用產生了60 mol的氧氣，則其所固定的太陽能中，流入初級消費者體內并被利用的能量最多是( ) A．1161 kJ B．2322 kJ C．2870 kJ D．5740 kJ [答案] B [解析] 因為植物光合作用每產生6 mol氧氣的同時會產生1 mol葡萄糖，所以該生態(tài)系統(tǒng)中生產者固定的太陽能是10 mol葡萄糖含有的能量，即28700 kJ。流入初級消費者的體內且能被利用的能量最多是1161020%＝2322 kJ。,4．某個池塘有生產者(浮游植物)、初級消費者(植食性魚類)、次級消費者(肉食性魚類)、分解者(微生物)。其中生產者固定的全部能量為a，流入初級消費者、次級消費者、分解者的能量依次為b、c、d，此生態(tài)系統(tǒng)的能量金字塔中，下列表述正確的是( ) A．a＝b＋c＋d B．ab＋c C．ab＋d D．ac＋d [答案] B,[解析] 根據生態(tài)系統(tǒng)能量流動的原理，能量在沿著食物鏈流動的過程中是逐級遞減的，能量的傳遞效率只有10%～20%。生態(tài)系統(tǒng)能量流動的渠道是食物鏈和食物網，包括生產者和消費者兩種生物成分，不包括分解者，所以有ab＋c。,C．從生態(tài)學的觀點來看，G、H和C所包含的所有生物構成生物群落 D．H包括多種動物，它們之間的需求相似構成競爭關系 [答案] C [解析] 群落是指某一生態(tài)系統(tǒng)內所有生物的總和，而G、H、C僅為生產者和消費者，還應有分解者。,6.如果一個人的食物有1/2來自綠色植物，1/4來自小型肉食動物，1/4來自羊肉，假如傳遞效率為10%，那么該人每增加1千克體重，約消耗植物( ) A．10kg B．28kg C．100kg D．280kg [答案] D,[解析] 本題考查生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動情況及其計算能力。 根據題意，可以寫出三條食物鏈： ①植物→人，在此食物鏈中，人要增重0.5kg，消耗植物為0.510%＝5kg； ②植物→羊→人，在此食物鏈中，人要增重0.25kg，消耗的植物為0.2510%10%＝25kg； ③植物→植食動物→小型肉食動物→人，在此食物鏈中，人要增重0.25kg，消耗的植物為0.2510%10%10%＝250kg。所以人要增重1kg，共消耗植物280kg。,(1)流經該生態(tài)系統(tǒng)的總能量是指________，有________千焦/厘米2年。 (2)能量從第一營養(yǎng)級到第二營養(yǎng)級的效率為________%，這說明了能量流動的特點是________的，也就是說食物鏈越長，________越多。 (3)D(熱能)是通過________產生的能量。 (4)能量流動具有單向、不循環(huán)的特點，主要原因是由于生物不能在代謝中利用________。 [答案] (1)生產者固定的太陽能的總量 0.46 (2)13.5 逐級遞減 能量流失 (3)呼吸作用 (4)呼吸放出的熱能,[解析] 解答本題容易出現的問題是：①識圖不準，分辨能力差，把487.28當成正確答案；②能量傳遞效率應該通過計算回答，不能填寫10%～20%；③熱能是通過各營養(yǎng)級生物的呼吸作用而釋放出來的，這部分能量是不能再利用的，只能散失。“呼吸作用”此時不能用“分解作用”或“代謝作用”來代替。,(3)在生態(tài)系統(tǒng)的能量流動圖解中，箭頭依次變細，意味著______________________________________。 (4)圖中F表示____________，E的主要作用是______________。 (5)生態(tài)系統(tǒng)中能量在逐級流動中傳遞效率為__________。假若“A”的總能量為100%，按最高傳遞效率計算，第三營養(yǎng)級所獲得的能量應是________。 (6)人們研究生態(tài)系統(tǒng)中能量流動的主要目的，就是設法調整生態(tài)系統(tǒng)的能量流動關系，使能量流向____________________________。,[答案] (1)生產者(第一營養(yǎng)級) 初級消費者(第二營養(yǎng)級) 次級消費者(第三營養(yǎng)級) 三級消費者(第四營養(yǎng)級) 分解者 (2)生產者(A)所固定的太陽能的總量 (3)能量是單向流動、逐級遞減的 (4)各類生物呼吸作用消耗的能量 分解有機物 (5)10%～20% 4% (6)對人類最有益的部分,[答案] B [解析] 食物鏈的最高營養(yǎng)級鱸魚為第五營養(yǎng)級；該食物網第一到第二營養(yǎng)級的能量傳遞效率的計算為兩者同化量的比值，即(4 200＋3 780)/31 920＝25%；太陽魚同化的能量除去呼吸作用消耗部分，其它用于生長發(fā)育繁殖，本題只有太陽魚和下一個營養(yǎng)級鱸魚的同化量，無法計算出太陽魚呼吸作用消耗量；生態(tài)系統(tǒng)由生物群落和無機環(huán)境共同組成，食物網中的生物只包括了生產者和消費者，少了必要成分分解者。,回答下列問題： (1)請畫出該生態(tài)系統(tǒng)中的食物網。 (2)甲和乙的種間關系是________；種群丁是該生態(tài)系統(tǒng)生物組分中的________。,