湖南省师大附中高中生物 第2节 生态系统的能量流动课件 新人教版必修3

能量流动的分析能量流动的分析能量流动的分析能量流动的分析能量流动的过程能量流动的过程 地球上几乎所有的生态系统所需要的能量都地球上几乎所有的生态系统所需要的能量都来自太阳。来自太阳。 进入生态系统中生物体的能量是生产者光合进入生态系统中生物体的能量是生产者光合作用吸收的能量。这些能量固定到生产者所制造作用吸收的能量。这些能量固定到生产者所制造的有机物中。的有机物中。 进入生态系统中的太阳能约占太阳向地球输进入生态系统中的太阳能约占太阳向地球输送能量的送能量的1%。 能量流动的过程能量流动的过程 输入第一营养级的能量转移方向：输入第一营养级的能量转移方向：（1）呼吸作用中热能散失）呼吸作用中热能散失（2）生产者自身的生长、发育和繁殖消耗）生产者自身的生长、发育和繁殖消耗（3）残枝败叶带走的能量）残枝败叶带走的能量（4）储存于植物体中的有机物的能量。）储存于植物体中的有机物的能量。能量流动能量流动的过程的过程能量流动的过程能量流动的过程能量流动的特点能量流动的特点“未利用未利用”是指未被自身呼吸作用消耗和未被后一下营养级和分解者利用的能量是指未被自身呼吸作用消耗和未被后一下营养级和分解者利用的能量能量流动的特点能量流动的特点营养级营养级流入能量流入能量流出能量流出能量（输入后（输入后一个营养一个营养级）级）出入比出入比生产者生产者植食性动物植食性动物肉食性动物肉食性动物 分解者分解者 464.662.813.52%62.812.620.06%12.614.6能量流动的特点能量流动的特点：从生产者从生产者初初级消费者级消费者次级消费者次级消费者三级消费者三级消费者。食物链各个营养级的顺序。食物链各个营养级的顺序是不可逆的，而各个营养级的能量总是以呼吸散失热能。即必须源源不是不可逆的，而各个营养级的能量总是以呼吸散失热能。即必须源源不断地输入，又不断地散失。断地输入，又不断地散失。，一条食物链的营养级一般不会超过五个营养级，因营养级上升一一条食物链的营养级一般不会超过五个营养级，因营养级上升一级，可利用的能量相应要减少级，可利用的能量相应要减少8090，能量到了第五个营养级时，能量到了第五个营养级时，可利用的能量往往少到不能维持其生存的程度了。由于生态系统能量流可利用的能量往往少到不能维持其生存的程度了。由于生态系统能量流量逐级递减，其传递率为量逐级递减，其传递率为1020，即构成了能量金字塔。所以，即构成了能量金字塔。所以，生产者固定的全部太阳能流经生态系统过程中逐级递减，单向不循环，生产者固定的全部太阳能流经生态系统过程中逐级递减，单向不循环，最终在环境中消失。最终在环境中消失。能量流动能量流动的特点的特点ABCDp1C2C3C4Cp1C2C3C4Cp1C2Cp1C2C3C3C数量能量落叶林草地落叶林及草地数量和能量金字塔落叶林及草地数量和能量金字塔能量流动的特点能量流动的特点引申引申 为什么肉类食品的价格比小白菜价格高？为什么肉类食品的价格比小白菜价格高？ 为什么几平方公里才能有一只虎为什么几平方公里才能有一只虎,而几平方米却而几平方米却有百万昆虫有百万昆虫? 人增加一千克，要消耗多少克的植物？人增加一千克，要消耗多少克的植物？(从不同食物链考虑从不同食物链考虑) 生物富集作用生物富集作用?生物富集作用生物富集作用2、下图是草原生态系统中的一条食物链、下图是草原生态系统中的一条食物链 及能量流动图解，回答问题。及能量流动图解，回答问题。图中图中D表示表示_。能量在逐级递减中，传递率按能量在逐级递减中，传递率按20计算，计算， 若狐获得的能量是若狐获得的能量是8千焦，传递给狼的能千焦，传递给狼的能 量为量为_千焦，狼获得的能量中，草应千焦，狼获得的能量中，草应 供给这条食物链的能量为供给这条食物链的能量为_千焦。千焦。图中各营养级通过图中各营养级通过A_作用被消耗，作用被消耗， 通过通过B_利用，而利用，而B又通过又通过C_ 被消耗。被消耗。太阳能太阳能 1.6 200 呼吸呼吸 分解者分解者 呼吸作用呼吸作用 假定某生态系统中有绿色植物，蛙、蛇、假定某生态系统中有绿色植物，蛙、蛇、鹰、昆虫和食虫鸟等生物，此生态系统的总能鹰、昆虫和食虫鸟等生物，此生态系统的总能量为量为24000千焦，如营养级之间能量转化效率千焦，如营养级之间能量转化效率为为15%，第三营养级和第四营养级所利用的能，第三营养级和第四营养级所利用的能量分别是（量分别是（ ） 解析：第三营养级所利用的能量= 24000千焦 （15%）3-1= 540千焦 ；第四营养级所利用的能量= 24000千焦 （15%）4-1=81千焦。有关计算有关计算在图中海鸟获得能量最多的食物链是在图中海鸟获得能量最多的食物链是_ 。海鸟每增加海鸟每增加1千克，需消耗生产者生产的有机物至少千克，需消耗生产者生产的有机物至少是是_千克。千克。有关计算有关计算甲壳类甲壳类水绵水绵海鸟海鸟水蚤水蚤大鱼大鱼小鱼小鱼淡水虾淡水虾水藻水藻甲壳类甲壳类海鸟海鸟 2525表示某生态系统的食物网，请回答：若该生态系统表示某生态系统的食物网，请回答：若该生态系统的能量流动效率平均为的能量流动效率平均为10%，同一营养级的每种生物，同一营养级的每种生物获得的能量是均等的，那么第一营养级的同化能量为获得的能量是均等的，那么第一营养级的同化能量为2 1 0 7 K J ， 则 鹰 最 终 获 得 的 能 量 是， 则 鹰 最 终 获 得 的 能 量 是_。要使鹰的数量最多它应处于。要使鹰的数量最多它应处于_营养级。营养级。有关计算有关计算5 510104 4+10+104 4+5+510102 2=60500KJ =60500KJ 3 3鹰鹰鸟鸟蛇蛇蛙蛙鼠鼠昆虫昆虫植物植物60500KJ 图是某个生态系统中的食物网简图，据图回答：若图是某个生态系统中的食物网简图，据图回答：若E生物种群总能量为生物种群总能量为7.1109kJ，B生物种群总能量生物种群总能量为为2.3108 kJ，从理论上计算，从理论上计算A贮存的总能量最少为贮存的总能量最少为_ kJ。 有关计算有关计算4.8107 ACEDB研究能量流动的意义研究能量流动的意义 人们虽然不能改变能量流动的客观规律，但可设人们虽然不能改变能量流动的客观规律，但可设法调整能量流动方向，使能量流向对人类最有益法调整能量流动方向，使能量流向对人类最有益的部分。的部分。 生态村生态村研究能量流动的意义研究能量流动的意义 例如，在草原牧场上，应该养多少头羊才合适例如，在草原牧场上，应该养多少头羊才合适? 又如森林应在什么时候开采利用是最合算的又如森林应在什么时候开采利用是最合算的?最大总光合量/%总初级生产量净初级生产量叶面指数研究能量流动的意义研究能量流动的意义 谷粒作物栽培时应考虑如何更有效地利用农谷粒作物栽培时应考虑如何更有效地利用农田面积的问题田面积的问题 纤维素是地球上十分丰富的有机物之一，然纤维素是地球上十分丰富的有机物之一，然而人类不能消化纤维素，如何利用纤维素呢而人类不能消化纤维素，如何利用纤维素呢? 海洋、湖泊和河流中有大量的浮游植物和动海洋、湖泊和河流中有大量的浮游植物和动物，人类目前还无法直接获取或利用，那该物，人类目前还无法直接获取或利用，那该如何办呢？如何办呢？研究能量流动的意义研究能量流动的意义-生态农业生态农业 生态农业系统是生态农业系统是1 1个自然个自然- -经济经济- -社会复合系统，包括人类在内社会复合系统，包括人类在内的系统中生物成员与环境具有内在的和谐性，生态农业着眼的系统中生物成员与环境具有内在的和谐性，生态农业着眼于系统各组分的互相协调和系统水平的最适化，着眼于系统于系统各组分的互相协调和系统水平的最适化，着眼于系统具有最大的稳定性和以最少的投入取得最大的经济、生态与具有最大的稳定性和以最少的投入取得最大的经济、生态与社会效益，而这一特定的目标和指导思想是以生态学、生态社会效益，而这一特定的目标和指导思想是以生态学、生态经济学原理为其理论基础建立起来的。生态农业实践的理论经济学原理为其理论基础建立起来的。生态农业实践的理论指导依据主要包括：生物与环境的协同进化原理，生态系统指导依据主要包括：生物与环境的协同进化原理，生态系统中生物与环境之间存在着复杂的物质、中生物与环境之间存在着复杂的物质、，环境，环境影响生物，生物也影响环境，两者互相作用，协同进化。影响生物，生物也影响环境，两者互相作用，协同进化。 时空结构型含山体生态梯度开发型、林果立体间套型、农田时空结构型含山体生态梯度开发型、林果立体间套型、农田立体间套型、水域立体种养型和庭院立体种养型立体间套型、水域立体种养型和庭院立体种养型 研究能量流动的意义研究能量流动的意义-生态农业生态农业佛山地区的桑基鱼塘研究能量流动的意义研究能量流动的意义-生态农业生态农业研究能量流动的意义研究能量流动的意义-生态农业生态农业 19871987年联年联合国环境合国环境规划署命规划署命名留民营名留民营村为村为 世世界生态农界生态农业新村业新村 ，并被评为并被评为全球环境全球环境保护保护500500佳佳调查调查参考调查点：稻田生态系统参考调查点：稻田生态系统组成成分：组成成分： （1） 非生物的物质和能量；非生物的物质和能量； （2） 生产者：生产者： 水稻、杂草、浮游植物等；水稻、杂草、浮游植物等； （3）消费者：田螺、泥鳅、黄鳝、鱼、青蛙、浮游）消费者：田螺、泥鳅、黄鳝、鱼、青蛙、浮游动物、昆虫、鸟类等；动物、昆虫、鸟类等； （4）分解者：多种微生物。）分解者：多种微生物。 1.生产者主体是水稻，其他生产者有杂草、浮生产者主体是水稻，其他生产者有杂草、浮游植物等。农民主要通过喷洒除草剂，或人工游植物等。农民主要通过喷洒除草剂，或人工除草的方式抑制杂草的生长。除草的方式抑制杂草的生长。 2.初级消费者有：田螺、浮游动物、植食性昆初级消费者有：田螺、浮游动物、植食性昆虫、植食性鱼、鸟类等。一般而言，植食性昆虫、植食性鱼、鸟类等。一般而言，植食性昆虫和鸟类等往往对水稻生长构成危害，田螺、虫和鸟类等往往对水稻生长构成危害，田螺、植食性鱼数量较多时也会对水稻生长构成危害。植食性鱼数量较多时也会对水稻生长构成危害。农民采取喷洒农药、竖稻草人等措施防止或减农民采取喷洒农药、竖稻草人等措施防止或减少这些动物的危害。少这些动物的危害。 3.次级消费者有：泥鳅、黄鳝、肉食性鱼、青次级消费者有：泥鳅、黄鳝、肉食性鱼、青蛙等。一般而言，这些消费者对水稻生长利大蛙等。一般而言，这些消费者对水稻生长利大于害。农民通过禁捕，或适量放养等措施，实于害。农民通过禁捕，或适量放养等措施，实现生态农业的目标。现生态农业的目标。 5.农民对秸秆的传统处理方式有焚烧或填埋等；农民对秸秆的传统处理方式有焚烧或填埋等；现代农业提出了综合利用思想，例如，秸秆可现代农业提出了综合利用思想，例如，秸秆可作为多种工业原材料，还可以用来生产沼气，作为多种工业原材料，还可以用来生产沼气，以充分利用其中的能量。以充分利用其中的能量。 6.主要通过合理密植的方法提高作物的光能利主要通过合理密植的方法提高作物的光能利用效率。用效率。 7.通过稻田养鱼等措施，实现立体化生态农业；通过稻田养鱼等措施，实现立体化生态农业；通过建造沼气池，实现能量的多级利用。通过建造沼气池，实现能量的多级利用。技能训练：分析和处理数据技能训练：分析和处理数据 这些玉米的含碳量折合成葡萄糖是这些玉米的含碳量折合成葡萄糖是6 687.5 kg，计，计算公式是算公式是(12+18)/122 675，这些葡萄糖储存的，这些葡萄糖储存的能量是能量是1.071011 kJ（计算公式是（计算公式是EG=MG1.6107）；）； 这些玉米呼吸作用消耗的能量是这些玉米呼吸作用消耗的能量是3.2721010 kJ（计算公式为（计算公式为E呼呼=MG1.6107）；）； 这些玉米在整个生长季节所固定的太阳能总量是这些玉米在整个生长季节所固定的太阳能总量是1.397 21011kJ（计算公式为（计算公式为E固固=EG+E呼），呼），呼吸作用消耗的能量占所固定太阳能的比例是呼吸作用消耗的能量占所固定太阳能的比例是23.4%； 这块玉米田的太阳能利用效率是这块玉米田的太阳能利用效率是1.64%（计算公式（计算公式为为=1.397 21011/8.51012）。）。练习练习 基础题基础题 1.A。2.D。3.B。 拓展题拓展题 （2）图）图b所示生态系统中流向分解者的能量，还有所示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，该生态系统类再度利用，因此，该生态系统实现了能量的多级、实现了能量的多级、充分利用，提高了能量的利用率。充分利用，提高了能量的利用率。 2.不能。在一个封闭的系统中，物质总是由有序朝不能。在一个封闭的系统中，物质总是由有序朝着无序的方向（熵增加）发展。着无序的方向（熵增加）发展。硅藻能利用获取的硅藻能利用获取的营养通过自身的新陈代谢作用释放能量，依靠能量营养通过自身的新陈代谢作用释放能量，依靠能量完成物质由无序向有序的转化，维持其生命活动。完成物质由无序向有序的转化，维持其生命活动。