人教版 (新课标)必修3《稳态与环境》生态系统的能量流动评课ppt课件

这是一份人教版 (新课标)必修3《稳态与环境》生态系统的能量流动评课ppt课件，共53页。PPT课件主要包含了光合作用，化学能，有机物，呼吸作用，分解者，输入第一营养级的能量，生产者，次级消费者，3过程图解，能量流动的过程等内容，欢迎下载使用。
①通过阅读文本、观察图像，能够理解生态系统能量流动的概念。②通过数据分析、师生交流，掌握生态系统能量流动的过程和特点。研究生态系统能量流动的意义。
③通过借助一条具体食物链，分析每一营养级能量的输入、传递、转化和散失的过程，学习分析实验的方法。
1．概念：生态系统中能量的______、传递、________和________的过程。2．过程(1)输入：生产者通过_________把太阳能转化为________，固定在________中。
生态系统能量流动的概念及过程
在生产者的　　　　　中以　　　形式散失，用于生产者的生长、发育和繁殖等生命活动，储存在植物体的　　　　中随残枝败叶等被　 　　分解而释放出来被初级消费者摄入体　内，流入　　　　 。
(2)第一营养级中的能量的去向

三级消费者(肉食动物)
1.某动物同化的能量为100 kJ，其中有多少能量随粪便排出？【提示】动物粪便应属食物残渣，这是未曾消化吸收的部分，它不属动物的同化量，故动物同化能量中没有随粪便排出的能量。
1．能量的输入(1)能量的源头及输入方式
①几乎所有的生态系统：光能 有机物中的化学能
(2)输入总量：生产者固定的能量总值。2．能量的传递(1)传递途径：食物链和食物网。(2)传递形式：有机物中的化学能。
②特殊的生态系统：无机物氧化产生的化学能
(3)某一营养级的能量分流
①定量不定时分析：流入某一营养级的一定量的能量在足够长的时间内的去路可有三条：a.自身呼吸消耗；b.流入下一营养级；c.被分解者分解利用。②定量定时分析：流入某一营养级的一定量的能量在一定时间内的去路可有四条：a.自身呼吸消耗；b.流入下一营养级；c.被分解者分解利用；d.未被自身呼吸消耗，也未被下一营养级和分解者利用，即“未利用”，如果是以年为单位研究，这部分的能量将保留到下一年。
流入每一营养级的能量去向分析
(1)能量散失的主要途径：呼吸作用(包括各营养级生物本身的呼吸作用及分解者的呼吸作用)。(2)能量流动过程图解中箭头由粗到细：表示流入下一个营养级的能量逐级递减。
(3)方块面积越来越小表示随营养级的升高，贮存在生物体内的能量越来越少。(4)生态系统中能量流动形式的转化：太阳能或无机物氧化产生的化学能有机物中的化学能 能量
(1)食物的摄入量≠同化量①摄入量：指动物取食的总量，可以理解为动物的食物总量。②同化量：指动物经过消化和吸收后转化为自身的能量。③关系：摄入量＝同化量＋粪便中的能量
(2)能量的输入并非只有光合作用能量的输入过程，绝大部分是通过绿色植物的光合作用，但在极少数特殊空间，如深海热泉口生态系统，是通过特殊细菌的化能合成作用。(3)“未利用”能量如：多年生植物上一年自身生长发育的净积累量；未来得及分解，被埋藏在地下形成的煤炭、石油等能量。
[例1] 在某草原生态系统能量流动过程中，假设羊摄入体内的能量为n，羊粪便中的能量为36%n，呼吸作用散失的能量为48%n，则（ ）A．羊同化的能量为64%nB．储存在羊体内的能量为52%nC．由羊流向分解者的能量为16%nD．由羊流向下一营养级的能量为64%n
【精讲精析】同化量＝摄入量－粪便量，所以羊同化的能量为n－36%n＝64%n。储存在羊体内的能量＝同化量－呼吸消耗量＝64%n－48%n＝16%n，而储存在羊体内的能量一部分被分解者分解，一部分流向下一营养级，一部分未被利用。【答案】A
[例2] 大象是植食性动物，有一种蜣螂则专以象粪为食。设大象在某段时间所同化的能量为107 kJ，则这部分能量中可流入蜣螂体内的约为（ ）A．0 kJ　　　　　B．106 kJC．2×106 kJD．106～2×106 kJ【精讲精析】象粪中的能量，是大象取食植物后未消化的能量，属于生产者同化的能量的一部分，而大象同化的能量没有流入蜣螂体内。【答案】A
1．生态系统中的能量流动是单向的表现：能量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，不可________，也不可 。
2．能量在流动过程中逐级递减(1)表现：输入到一个营养级的能量不可能百分之百地流入到下一营养级，能量在沿食物链流动的过程中是______________的。(2)能量传递效率：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：将单位时间内各个营养级所得到的______数值由________绘制成图，可形成一个金字塔图形。(4)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________。生态系统中的能量流动一般不超过________个营养级。
2.肉类和鸡蛋的价格比粮食和蔬菜高，从能量流动角度看，其道理何在？【提示】食物链延长，能量流失多，动物性食品成本高。
1．单向流动(1)单向流动：是指生态系统的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，不可逆转也不可循环地流动。
(2)能量单向流动的原因①食物链中各种生物之间的捕食关系是确定的，是在长期自然选择过程中形成的捕食关系，不能逆转；②各营养级的能量总是趋向于在呼吸作用过程中以热能形式散失，而热能是不能再被利用的。2．逐级递减(1)逐级递减：输入到一个营养级的能量不可能百分之百地流入下一个营养级，能量在沿食物链流动的过程中是逐级递减的。
(2)能量逐级递减的原因①各营养级生物要维持自身的生命活动，总要消耗一部分能量；②各营养级消费者不可能百分之百地利用前一营养级的能量，总有一部分会自然死亡或被分解者所利用；③各营养级的同化率不是百分之百的，总有一部分变成排遗物而被分解者利用。
3．能量传递效率：10%～20%其计算方法为：能量传递效率＝ ×100%4．生态金字塔能量金字塔、数量金字塔、生物量金字塔三者都是用来说明食物链中能量流动情况的，三者统称为生态金字塔。不同的金字塔能形象地说明营养级与能量、数量、生物量之间的关系，是定量研究生态系统的直观体现。
5.能量流动的极值计算(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0.2n，最少为0.1n。②在一条食物链中，某一营养级的能量为n，需要前一营养级的能量至少为n÷20%＝5n，最多为n÷10%＝10n。(2)能量在食物网中传递的计算，设食物链A→B→C→D→E，分情况讨论：
(3)在已知高营养级求需要低营养级最值时，若高营养级有多种食物来源，要注意高营养级食物来源有没有具体分配，若有就不能选最短或最长的食物链，而要按分配情况逐一计算，然后相加。
(1)能量传递效率指两个相邻营养级之间，而不是两个个体或两个种群之间。(2)一般来就，在以低营养级生物为主的生态系统中，传递效率可以低于10%；仅在特殊条件下，某传递效率有可能高于20%，时间过长将导致生态系统被破坏。
(3)天然生态系统必须当能量状况表现为正金字塔形状时，方可维持生态系统的正常运转，从而维持生态系统的稳定性。而人工生态系统中因能量可人为补充，可能会使能量金字塔呈现倒置状况，如人工鱼塘中生产者的能量未必比消费者(鱼)多。
[例3] 某生态系统中存在如图所示的食物网，如将C的食物比例由A：B＝1：1调整为2：1，能量传递效率按10%计算，该生态系统能承载C的数量是原来的（ ）
A．1.875倍 B．1.375倍 C．1.273倍 D．0.575倍
【精讲精析】本题主要考查能量流动的相关计算，具体分析如下：【答案】B
[例4] 假如一个人在代谢过程中，其全部同化量的1/2来自植物，另1/2来自牛肉，并且能量在各营养级之间的传递效率均为10%，现有G千克植物通过食物链被摄入人体，问最多能使人体体重增加多少(不计人体呼吸作用所消耗的部分能量)（ ）A．G/10B．2G/11C．G/55D．G/280
【精讲精析】该题着重考查了生态系统的能量流动关系。题中包含了两个食物链：①植物―→牛―→人，②植物―→人。假设最多使人体增重x，则有x/2的重量是直接吃植物增重的，根据食物链②需要吃植物的量为10x/2，人有x/2的重量是吃牛肉增重的，根据食物链①需要吃植物的量为100x/2，根据题意：G＝10x/2＋100x/2，x＝G/55。【答案】C
1．帮助人们科学规划、设计_____________，使能量得到________的利用。2．帮助人们合理地调整生态系统中的 关系，使能量 地流向对人类最有益的部分。
研究能量流动的实践意义
(1)研究生态系统的能量流动，可以帮助人们科学规划、设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用。例如，在农业生态系统中，如果把作物秸秆当燃料烧掉，人类就不能充分利用秸秆中的能量。
(2)研究生态系统的能量流动，还可以帮助人们合理地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。例如，在一个草场上，如果过度放牧造成草场的退化，会使畜产品的产量下降。只有根据草场的能量流动特点，合理确定草场的载畜量，才能保持畜产品的持续高产。
如果将秸秆做饲料喂牲畜，让牲畜粪便进入沼气池，将发酵产生的沼气做燃料，再将沼气池中的沼渣做肥料，就能实现对能量的多级利用，从而提高能量的利用率，“桑基鱼塘”也基本体现了这个原理。
(1)每个营养级的能量来源：生产者的能量主要来自于太阳光；各级消费者的能量来自上一个营养级，流入各级消费者的总能量是指各级消费者在进行同化作用过程中所同化的物质中含有的能量总和，消费者粪便中所含有的能量不能计入排便生物所同化物质中的能量；分解者的能量来自生产者和消费者。
(2)每个营养级的能量去路：一是通过呼吸作用以热能形式散失了；二是随尸体、排泄物等流入分解者中去；三是有一小部分有机物中的能量流入到下一营养级中(最后一个营养级除外)，这是通过捕食关系进行的。(3)能量利用率不等于能量传递效率调整生态系统中能量流动的关系，可提高流入对人类最有益部分的能量的比例，即能量利用率，而不是提高了能量传递效率。
[例5] 下图所示生态系统中能量流动图解部分示意图，①②③④⑤⑥⑦各代表一定的能量值，下列各项不正确的是（ ）A．从能量关系看②>③＋④B．农业生态系统中能量是可以循环利用的C．次级消费者粪便中的能量去路包括在⑥途径中D．生态系统中的能量流动一般不超过4～5个营养级
【精讲精析】任何生态系统中的能量都不可循环利用，只能单向流动。②(次级消费者固定的能量)中能量的去向包括③(流向下一营养级)、④(被分解者消耗)和次级消费者本身呼吸消耗及利用的能量，因而②>③＋④；次级消费者粪便中的能量，实际上是初级消费者同化的能量，去路包括在⑥途径中；由于能量流动逐级递减，能量流动到第四、五营养级时，一般不能维持该营养级生物的生存，因而能量流动一般不超过4～5个营养级。【答案】B
[例6] 下列4种现象中，不适宜用生态系统中能量流动规律进行合理分析的是（ ）A．虎等大型肉食动物容易成为濒危物种B．蓝藻易在富营养化水体中爆发C．饲养牛、羊等动物，成本低、产量高D．巨大的蓝鲸以微小的浮游动物为食
【精讲精析】A项中，虎属于最高营养级，获取能量少，容易成为濒危物种；B项中，在富营养化的水体中，N、P含量高，蓝藻会进行爆发式繁殖，但是没有体现食物链，所以不适宜用能量流动规律来分析；C项，牛、羊属于初级消费者，直接从生产者获取食物，获得的能量多，因此成本低；D项中，能体现出食物链，能用能量流动规律来解释。【答案】B
1．利用“拼图法”解决能量流动中的难题输入第一营养级的能量(W1)被分为两部分：一部分在生产者的呼吸作用中以热能的形式散失了(A1)，一部分则用于生产者的生长、发育和繁殖。而后一部分能量中，包括现存的植物体B1、流向分解者的C1、流向下一营养级的D1。参考图，很容易理解以下问题。
(1)流经整个生态系统的总能量是生产者固定的总能量，即W1。将图中第三营养级同化的总能量D2“拼回”第二营养级，则刚好等于D1，即第二营养级同化的总能量；再将D1“拼回”第一营养级，则刚好等于生产者固定的总能量W1。可见，在一个草原生态系统中，草原上所有生物的总能量都来自W1，所有生物总能量之和都小于W1，这是呼吸作用消耗的缘故。
(2)能量传递效率不会是100%。从图中可以看出，从第一营养级向第二营养级的能量传递效率为D1/W1，因此不会达到100%，一般情况下，能量传递效率为10%～20%。(3)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差值。
[例7] 某同学绘制了如图所示的能量流动图解，下列叙述正确的是（ ）
A．生产者固定的总能量可表示为(A1＋B1＋C1＋A2＋B2＋C2＋D2)B．由生产者到初级消费者的能量传递效率为D2/W1C．初级消费者摄入的能量为(A2＋B2＋C2)D．W1＝D1＋D2
【精讲精析】由图可知，W1为生产者固定的太阳能，D1为初级消费者同化的能量，则W1＝A1＋B1＋C1＋D1，D1＝A2＋B2＋C2＋D2；生产者固定的太阳能为W1，初级消费者固定的能量为D1，由生产者到初级消费者的能量传递效率为D1/W1；初级消费者摄入的能量＝固定量＋粪便量；其值远大于D1，即大于A2＋B2＋C2；由于能量传递效率约为10%～20%，所以W1>D1＋D2。【答案】A