生物：5.2《生态系统的能量流动》课件(新人教版必修3)

•Content生态系统的能量流动一、能量流动的概念和过程（1）概念：生态系统中能量的、、和的过程。（2）过程①输入过程：主要是生产者的。②起点：从固定太阳能开始，总能量为生产者所固定的全部太阳能。③传递途径：和。④散失：通过，以的形式散失掉。二、能量流动的特点（1）单向流动：沿食物链由低营养级流向高营养级，不能逆转，也不能。（2）逐级递减：能量在沿食物链流动的过程中是的，传递效率大约为。１０%—２０%输入传递转化散失光合作用生产者食物链食物网呼吸作用热能循环流动逐级减少（3）能量金字塔：将单位时间内各个营养级所得到的能量数值，绘制成图，可形成的一个金字塔图形。（4）一个生态系统中，营养级越多，能量在流动过程中消耗的就。生态系统中的能量流动一般不超过个营养级。（5）如果一个生态系统在一段较长时期内没有输入，这个生态系统就会崩溃。三、研究能量流动的实践意义（1）帮助人们科学规划、设计，使能量得到最有效的利用。（2）帮助人们合理地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。调整由低到高越多４—５能量人工生态系统一、能量流动的过程1.能量的输入(2)输入生态系统的总能量：生产者固定的太阳能总量。(1)源头几乎所有的生态系统——太阳能深海热泉生态系统——氧化无机物产生的化学能2.能量的流动(1)能量流动的主要形式：太阳光能→生物体内有机物中的化学能→热能，即主要通过食物关系进行，而热能是能量流动的最终点，分解者将流入生态系统的能量最终以热能形式散失。(2)能量流动的途径：食物链和食物网。(3)流动过程（如图所示）：由图解可以看出，一个营养级所同化的能量，有三个去向：a.呼吸作用消耗；b.被下一营养级同化（食物链的最后一个营养级除外）；c.遗体、残骸等被分解者分解。光合作用（3）能量的转化①生产者：光能有机物中的化学能②消费者：食物化学能自身化学能（4）能量的散失①形式：热能，是能量流动的最后形式。②过程：有机物（化学能）ATP：用于生物的各项生命活动热能：散失③特殊途径：动、植物遗体形成的煤炭、石油等热能。消化、吸收合成生产者、消费者、分解者呼吸作用能量工业燃烧注意：生物个体的生命活动无时无刻不在消耗着能量，能量是推动生物体进行各种生命活动的动力。同样，由生物群落和无机环境组成的生态系统，其生存和发展也离不开能量供应。即：能量必须不断地从无机环境输入到生物群落，并沿着食物链（网）传递，才能维持生态系统中各种生物正常的生命活动。【例1】关于生物同化量的叙述，正确的是()A.从上一营养级流入该营养级的总能量B.食物消化后粪便中的总能量C.从上一营养级摄入的能量D.从消化道吸收后合成有机物中的能量D【解析】生物的同化量是指生物从上一营养级中固定下来的能量，即合成自身的组成部分贮藏的能量。每一营养级的生物摄入体内的能量，并不是该营养级生物的同化量，因为有一小部分能量存在于动物排出的粪便中，最终被分解者分解释放出来。•Content1.流经生态系统的总能量是总量。2.分解者的能量来源于和。1.右图是某生态系统的食物网示意图，甲—庚代表不同的生物，箭头表示能量流动的方向和食物联系。下列叙述正确的是()A.此食物网中有六条食物链，丁占有四个不同的营养级B.戊接受的太阳能是流经此生态系统的总能量C.丙可利用的总能量小于乙和丁可利用的总能量之和D.向此生态系统大量引入外来物种，可增强该系统的稳定性C生产者固定的太阳能生产者消费者二、能量流动的特点1.单向流动（1）食物链各营养级的顺序是不可逆转的，这是长期自然选择的结果。能量之所以单向流动即能量只能从第一营养级流向第二营养级，再依次流向后面各个营养级，既不能逆向流动，也不能循环流动，这是因为生物之间的捕食关系是一定的，能量只能由被捕食者流向捕食者而不能逆流。（2）各营养级的生物在细胞呼吸时产生的热能，全部被散失掉了，这些能量是不能再利用的。由于太阳能是生态系统能量的源头，生产者只有通过光合作用，才能将太阳能固定在它所合成的有机物中并输入到生态系统的第一营养级。而当能量沿食物链流动时，每个营养级的生物都进行呼吸作用释放一部分热能，这部分热能一旦散失，生产者是不能固定的。因此，能量不能循环流动。由此可见，生态系统是一个开放的能量耗散系统，太阳能必须不断地输入生态系统，才能满足各营养级生物对能量的需求。但是，生态系统从属于“物理系统”，其能量流动照样遵循能量守恒定律。•Content2．生态系统中的能量流动是逐级递减的。生态系统中能量的源头是太阳能，生产者只有通过光合作用，才能把太阳能固定在它所合成的有机物中，这样光能才能输入到生态系统的第一营养级。因此，流经一个生态系统的总能量是生产者固定的太阳能的总量，并非照射到这个生态系统中所有植物体上的太阳能。因为有相当部分的太阳能没有被生产者所“捕捉”和固定。简单地说，只有“固定”，才能“输入”。能量是沿食物链(网)传递的，食物链(网)是能量流动的渠道。但是，每一个营养级的能量都不能全部传给下一个营养级。这是因为各营养级生物都必须消耗一部分能量，用以维持自身的生长、发育、繁殖等生命活动。这种能量“自耗”是通过呼吸作用实现的，即有机物中的化学能通过呼吸作用释放出来，大部分以热能的形式散失掉，只有一小部分转化为ATP，用于生长、发育、繁殖等生命活动。用于生长、发育、繁殖等生命活动的能量最终将储存在生物体内的有机物中。该部分能量又有两个去向：一部分随着遗体被分解者分解而释放出来，另一部分被下一营养级生物摄入体内。摄入体内的能量，并不是该营养级生物的同化量，因为有一小部分能量存在于动物排出的粪便中，最终被分解者分解释放出来。因此，真正流入下一营养级的能量，应该是该营养级生物的同化量。即同化量=摄入量—粪便量。•Content从上面分析可知，能量流动逐级递减的原因是：①各营养级生物呼吸消耗；②生产者的遗体、残枝败叶，消费者的尸体、粪便中的能量被分解者利用，经微生物的呼吸作用消耗；③各营养级生物中都有一部分能量未被下一个营养级生物所利用。以鼠类危害麦田里的小麦为例：尽管麦田里有鼠类危害，但小麦植株并非一定全都遭到鼠类的咬食；一些小麦植株虽然被鼠类咬断，但鼠类食用的主要是其中的籽粒。•Content由上图可知，能量在两个相邻营养级之间的传递效率可用下式计算：能量传递效率=（下一营养级同化量/上一营养级同化量）×100%。能量传递效率大约为10%—20%，也就是说，在输入到某一个营养级的能量中，大约只有10%—20%的能量能够流动到下一个营养级。能量流动模型——生态金字塔如果将单位时间内各个营养级所得到的能量数值，由低到高绘制成图，可形成一个能量金字塔。根据生态系统内各个营养级的生物的数量和生物量的数值，可绘制成数量金字塔和生物量金字塔。现把它们比较如下：能量金字塔数量金字塔生物量金字塔形状特点正金字塔形一般为正金字塔形，有时会出现倒金字塔形，如树上昆虫与鸟的数量关系正金字塔形象征含义能量沿食物链流动过程中具有逐级递减的特性生物个体数目在食物链中随营养级升高而逐级递减生物量（现存生物有机物的总质量）沿食物链流动，逐级递减每一阶含义食物链中每一营养级生物所含能量的多少每一营养级生物个体的数目每一营养级生物的总生物量项目类型•Content说明：上表中数量金字塔中的倒金字塔，可用下图表示。【例2】右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.１０００ｇC【解析】图示中的猫头鹰为第三营养级，能量传递效率按２０%计算，至少要消耗植物为20g÷20%÷20%=500g。•Content1.为什么说“一山不容二虎”？2.任何生态系统都需要不断得到来自的能量补充，以便维持生态系统的正常功能。由于虎是较高营养级的生物，每个个体，所需要的能量较多，因而所需食物较多，所占据的区域较大。系统外•Content2.如图是一个农业生态系统模式图，关于该系统的叙述，错误的是（）A.微生物也能利用农作物通过光合作用储存的能量B.沼气池中的微生物也是该生态系统的分解者C.沼渣、沼液作为肥料还田，使能量能够循环利用D.多途径利用农作物可提高该系统的能量利用效率C•Content1.在对能量流动进行计算时应注意哪些问题？在解决有关能量传递的计算问题时，首先要确定相关的食物链，理清生物与生物在营养级上的位置。能量传递效率为１０%—２０%，注意题目中是否有“最多”“最少”“至少”等特殊的字眼，从而确定使用１０%或２０%来解题。如果是在食物网中，同一营养级同时从上一营养级的多种生物获得能量，且各途径所获得的生物量相等，则要按照各单独的食物链进行计算后合并。（１）设食物链A→B→C→D,分情况讨论现实问题思路分解Ｄ营养级净增重Ｍ至少需要Ａ营养级多少Ｎ×（２０%）３＝Ｍ最多需要Ａ营养级多少Ｎ×（１０%）３＝ＭＡ营养级净增重ＮＤ营养级最多增重多少Ｎ×（２０%）３＝ＭＤ营养级至少增重多少Ｎ×（１０%）３＝Ｍ•Content1.在对能量流动进行计算时应注意哪些问题？（２）在食物网中，同一营养级来自上一营养级的各个生物的生物量相等时，相关问题的解决思路：理清所求生物和已知生物之间的相关食物链，分别进行计算后汇总。•Content2.尝试构建生态系统能量流动的知识结构图