新教材人教版选择性必修2 3.2 生态系统的能量流动 课件(79张)

【素养·探究】——母题追问 (1)科学思维——分析与讨论
【思考·探究】 能量传递效率与能量利用效率相同吗?(生命观念)
提示:能量传递效率指的是相邻两营养级的同化量之比;能量利用效率通常考虑 的是流入人体中的能量占生产者能量的比值,或流入最高营养级的能量占生产 者能量的比值,或考虑分解者的参与,以实现能量的多级利用。
【素养案例】 如图为某生态系统中能量传递示意图,下列叙述错误的是
【思考·探究】 生命系统中同化量和摄入量相同吗?(生命观念)
提示:不相同。同化量为每一营养级生物通过摄食并转化成自身有机物的能量; 摄入量是消费者摄入的能量,同化量=摄入量-粪便量。
【素养案例】 (2020·石嘴山高二检测)某同学绘制了如图所示的能量流动图解(其中W1为生 产者固定的太阳能),下列叙述错误的是 ( )
第2节 生态系统的能量流动
必备知识·素养奠基
一、能量流动的概念和过程 1.概念:生态系统中能量的输入、_传__递__、转化和_散__失__的过程。
2.能量输入
3.自然生态系统能量流动的过程:
(1)补充图中标号代表的内容: a._生__产__者__,b._初__级__消__费__者__,c._次__级__消__费__者__, d._呼__吸__作__用__,e._分__解__者__。 (2)据图总结流入每一营养级的能量最终去向: ①通过自身呼吸作用以热_能__形式散失。 ②被_下__一__营__养__级__同化。 ③被_分__解__者__分解利用。
(2)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。因此在 一个生态系统中,所有生物的总能量都来自W1,所有生物的总能量之和都小于 W1(呼吸作用消耗的缘故)。
2.能量金字塔:
(1)图中A、B、C、D每层代表_各__个__营__养__级__获__得__的__能__量__。 (2)最底层A代表_第__一__营养级,以此类推,由_低__到_高__。 (3)由于能量的逐级递减,能量金字塔往往是正立的。 3.生物量金字塔: (1)生物量的概念:每个营养级所容纳的_有__机__物__的__总__干__重__。 (2)特点:与能量金字塔相似,但有特例(如海洋中的某一时刻浮游植物的生物量 可能低于浮游动物的生物量)
知识点二 能量流动的特点 1.能量流动的特点及原因分析: (1)单向流动的原因。 ①食物链中各营养级之间的捕食关系是长期自然选择的结果,不可逆转。 ②各营养级通过呼吸作用所产生的热能不能被生物群落重复利用。 (2)逐级递减的原因。 ①各营养级生物都会因呼吸作用消耗大部分能量。 ②各营养级的能量都会有一部分流入分解者。 ③各营养级的能量还有一部分未被利用。
()
A.能量流动是从甲固定的太阳能开始的,流入该生态系统的总能量为1 250 kJ B.从乙到丙的能量传递效率为15% C.将乙和丙的粪便作为有机肥还田,可以提高能量传递效率 D.食物链的营养关系一般不可逆,这决定了能量流动的单向性
【解题导引】明确两个概念: (1)流入某生态系统的能量:指生产者的同化量。 (2)能量传递效率:指相邻两营养级的同化量之比,能量传递效率一般不能改变。 【解析】选C。能量流动从生产者固定的太阳能开始,流入该生态系统的总能量 是生产者固定的太阳能=175+200+875=1 250(kJ),A项正确;从乙到丙的能 量传递效率为30÷200×100%=15%,B项正确;将乙和丙的粪便作为有机肥还 田,为作物提供了无机盐,但不能提高能量传递效率,C项错误;食物链的营养关系 一般不可逆,这决定了能量流动的单向性,D项正确。
流向对人类最有益的部分。 ( √ )
4.设计科学的生态系统可以实现对能量的循环高效利用。
( ×)
提示:能量只能提高利用率,不能循环利用。
关键能力·素养形成
知识点一 能量流动的过程分析 1.能量在营养级之间的流动:
(1)输入方式:生产者的光合作用(主要)、化能合成作用。 (2)来源:生产者固定太阳能或氧化无机物产生的化学能。 (3)途径: ①传递:以有机物形式沿食物链或食物网向下一营养级传递。 ②散失:生产者、消费者和分解者呼吸作用产生的热能。 (4)能量转化:太阳能→有机物中的化学能→热能(最终散失)。
【素养·迁移】 (2020·长沙高二检测)如图为桑基鱼塘农业生态系统的能量流动图解,图中字 母代表能量,下列叙述正确的是 ( )
A.图中用于桑树生长、发育和繁殖的能量是A B.图中C代表桑树流入下一营养级的能量 C.F为蚕未被利用的能量 D.流入该生态系统的总能量为B+C+D 【解析】选C。图中用于桑树生长、发育和繁殖的能量是C,A错误;桑树净光合 作用能量C为用于自身生长、发育和繁殖的能量,其中一部分流入下一营养级, 一部分流向分解者,还有一部分是未被利用的,B错误;蚕同化的能量为 E+F+G+D,F为蚕未被利用的能量,G为分解者分解利用的能量,D为流入下一营养 级的能量,C正确;流入该生态系统的总能量为生产者固定的太阳能总量A=B+C,D 错误。
(4)具有人工能量输入的能量传递效率计算。 ①注意事项:人为输入某一营养级的能量是该营养级同化量的一部分,但却不是 从上一营养级流入的能量。 ②举例:求第二营养级至第三营养级传递效率: 第三营养级从第二营养级同化的能量(不包括人为输入第三营养级的能量)/第 二营养级的同化量(包括人为输入第二营养级的能量)×100%。
【素养·探究】——情境迁移 某小型天然湖泊原有少量鱼类,后改造为人工鱼塘,投饵养殖。虾、贝等小型
植食性动物能摄食饵料,肉食性鱼类只摄食虾、贝等小型动物。工作人员对养 殖前后生态进行调查,发现池塘中物种数量减少,生物体内所含的总能量显著增 加。探究问题: (1)养殖前后流入该生态系统的总能量有什么差别才会导致养殖后生物体内所 含的总能量显著增加?(科学思维) 提示:养殖前流入该生态系统的总能量是指生产者固定的能量,养殖后流入的总 能量是指生产者固定的能量+人工投放的饵料中有机物的能量。养殖后能量来 源更多,导致养殖后生物体内所含的总能量显著增加。
“×”) 1.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。
( √) 2.能实现对能量的多级利用,从而大大提高能量的传递效率。 ( × ) 提示:能实现对能量的多级利用,从而大大提高能量的利用效率,传递效率一般 只有10%～20%。
3.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
2.能量流动过程分析: (1)能量在第一营养级内部流动图解:
(2)能量在第二营养级流动图解:
①消费者摄入能量(a)=消费者同化能量(b)+粪便中能量(c),即动物粪便中的能 量不属于该营养级同化的能量,应为上一个营养级固定或同化的能量。 ②初级消费者同化能量(b)=呼吸消耗能量(d)+该营养级用于生长、发育和繁殖 的能量(e)。 ③用于生长、发育和繁殖的能量(e)=分解者分解利用的能量(f)+下一营养级同 化能量(i)+未被利用能量(j)。 ④消费者同化能量为b=d+e= d+(f+i+j)。 (3)能量在第三营养级及以上流动分析:除最高营养级无流入下一营养级外,其 他与第二营养级流动过程类似。
【补偿训练】 如图是生态系统的能量流动图解,N1～N6表示能量数值,下列有关叙述正确
的是 ( )
A.生产者呼吸作用过程中化学能转变为热能和ATP
B.第二营养级同化的能量为N4 C.流经该生态系统的总能量为由初级消费者流向蜣螂的能量N6 D.N5的去向之一是用于初级消费者的生长、发育和繁殖
【解析】选D。生产者呼吸作用过程中释放的化学能,一部分以热能形式散失 , 一部分转移到ATP中暂时储存 ,ATP是物质不是能量,A错误。N4为初级消费者摄 入量=初级消费者同化量+初级消费者粪便中的能量,B错误。流经该生态系统的 总能量为N2,由初级消费者流向蜣螂的能量为0,流向蜣螂的能量N6来自生产者, C错误。根据前面的分析可知, N5的去向之一是用于初级消费者的生长、发育和 繁殖, D正确。
(2)从能量流动的角度分析肉食性鱼类与植食性鱼类的总生物量相比,谁更多? 为什么?(科学思维) 提示:植食性鱼类的总生物量较多。原因是虾、贝等小型植食性动物能摄食饵 料,肉食性鱼类只摄食虾、贝类,所处的营养级较高,而能量的传递是逐级递减 的,因此,肉食性动物的能量来源减少,总的生物量也较少。
【方法规律】利用“拼图法”巧破能量流动中的难点 (1)输入第一营养级的能量分析: 输入第一营养级的能量(W1)被分解为两部分:一部分在生产者的呼吸作用中以 热能的形式散失了(A1),另一部分则用于生产者的生长、发育和繁殖(B1+C1+D1)。 后一部分能量包括现存的植物体B1、流向分解者的C1、流向下一营养级的D1。
4.数量金字塔: (1)金字塔每一层代表处于该营养级所有生物的_数__量__。 (2)特点:不同生态系统,金字塔的形状会有差异。例如草原中草比鼠多,鼠比鼬 多;但森林中却出现了一颗大树上存在许多昆虫的现象。
四、研究能量流动的意义 结合你对能量流动的意义的理解,判断正误。(正确的打“√”,错误的打
2.能量流动的计算: (1)计算思路:首先要确定相关的食物链,明确生物在营养级上的差别,能量传递 效率为10%～20%,解题时注意题目中是否有“最多”“最少”“至少”等特殊 的字眼,从而确定使用10%或20%来解题。 (2)能量传递效率的相关“最值”计算: ①食物链越短,最高营养级获得的能量越多。 ②生物间的取食关系越简单,生态系统的能量流动过程中消耗的能量越少。具 体入的总能量是否都为生产者固定的太阳能总量?请
举例说明。 提示:不是。有些自然生态系统中存在进行化能合成作用的生产者;在人工生态 系统中,比如人工鱼塘有时候需要投放饵料。
二、能量流动的特点 1.特点:_单__向__流__动__、_逐__级__递__减__。 2.传递效率:能量在相邻两个营养级之间的传递效率为_1_0_%_～__2_0_%_。 三、生态金字塔 1.生态金字塔包括:能量金字塔、生物量金字塔、数量金字塔。
A.生产者固定的总能量可表示为(A1+B1+C1+A2+B2+C2+D2) B.A1、A2分别代表生产者和初级消费者通过呼吸作用散失的能量 C.流入初级消费者的能量为(A2+B2+C2) D.图解表明初级消费者并未获得生产者同化的所有能量
【解题导引】 理解能量的几个去向:除最高营养级外,每个营养级固定的能量有4个去向:流向 下一营养级、分解者分解利用、呼吸作用、未被利用。 【解析】选C。生产者固定的总能量可表示为(A1 +B1+C1+D1) , A1为呼吸作用散 失, B1未被利用, C1流向分解者,而D1=A2+B2+C2 +D2是流入下一营养级的能量, A正确;A2代表初级消费者呼吸作用散失的能量,B2为未被利用的能量,C2 为流入 分解者的能量,D2为流入下一营养级的能量,B正确;流入初级消费者的能量为 D1= ( A2+B2+C2+D2) , C错误;图解表明能量流动在生产者中有多个去向,只有一 部分D1流向初级消费者, D正确。
知低营养级求高营养级
获得能量 最多
选最短食物链, 按×20%计算
获得能量 最少
选最长食物链, 按×10%计算
知高营养级求低营养级
需最多 能量
选最长食物链, 按÷10%计算
需最少 能量
选最短食物链, 按÷20%计算
(3)能量传递效率的有关“定值”计算。 ①已确定营养级间能量传递效率的,不能按“最值法”计算,而需按具体数值计 数。例如,在食物链A→B→C→D中,能量传递效率分别为a%、b%、c%,若A的能量 为M,则D获得的能量为M×a%×b%×c%。 ②如果是在食物网中,某一营养级同时从上一营养级多种生物获得能量,且各途 径所获得的生物量比例确定,则按照各单独的食物链进行计算后合并。