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第五章生态系统的能量流第五章生态系统的能量流动动本讲稿第一页，共四十七页第二节第二节 生态系统的能量流动生态系统的能量流动1、生态系统中能量流动的概念、生态系统中能量流动的概念2、生态系统中能量流动的过程和特点、生态系统中能量流动的过程和特点3、生态系统中能量流动的意义、生态系统中能量流动的意义本节聚焦本节聚焦本讲稿第二页，共四十七页问问题题探探讨讨备选策略备选策略1 1：先吃鸡，再吃玉米；：先吃鸡，再吃玉米；备选策略备选策略2 2：先吃玉米，同时用一部分玉米喂鸡，：先吃玉米，同时用一部分玉米喂鸡，吃鸡产下的蛋，最后吃鸡。吃鸡产下的蛋，最后吃鸡。本讲稿第三页，共四十七页能量流动的概念能量流动的概念指生态系统中能量的指生态系统中能量的输入、传递、输入、传递、转化和散失转化和散失过程。过程。能量是如何流动的？从哪里开始研究？能量是如何流动的？从哪里开始研究？本讲稿第四页，共四十七页草草兔子兔子老鹰老鹰一、能量流动的过程一、能量流动的过程本讲稿第五页，共四十七页1 1、小草的能量来自哪里、小草的能量来自哪里?2 2、照射在草地上的太阳能如何被小草吸、照射在草地上的太阳能如何被小草吸收收?这些能量都被小草吸收了吗这些能量都被小草吸收了吗?3 3、小草吸收了太阳能后、小草吸收了太阳能后,这些能量有哪这些能量有哪些去向些去向?本讲稿第六页，共四十七页生产者生产者（植物）（植物）初级消费者初级消费者（植食性动物）（植食性动物）呼吸作用呼吸作用用于生长用于生长发育和繁殖发育和繁殖分分 解解 者者遗体遗体 残骸残骸能量流经第一营养级示意图能量流经第一营养级示意图本讲稿第七页，共四十七页1 1、小草的能量来自哪里、小草的能量来自哪里?2 2、照射在草地上的太阳能如何被小草吸、照射在草地上的太阳能如何被小草吸收收?这些能量都被小草吸收了吗这些能量都被小草吸收了吗?3 3、小草吸收了太阳能后、小草吸收了太阳能后,这些能量有哪些这些能量有哪些去向去向?固定的太阳能固定的太阳能光合作用，仅仅吸收光合作用，仅仅吸收1%1%左右。左右。呼吸作用消耗；呼吸作用消耗；被下一营养级的生物所利用；被下一营养级的生物所利用；被分解者所利用；被分解者所利用；未被利用的能量（最终被分未被利用的能量（最终被分解者分解）。解者分解）。本讲稿第八页，共四十七页3 3、兔子把草吃进肚子里、兔子把草吃进肚子里,草中的能量都被草中的能量都被兔子吸收了吗兔子吸收了吗?4 4、兔子吸收了能量后、兔子吸收了能量后,这些能量有哪些这些能量有哪些去向去向?不是。不是。本讲稿第九页，共四十七页初级消费者初级消费者摄入摄入用于生长用于生长发育和繁殖发育和繁殖次级消费者次级消费者摄入摄入呼呼吸吸散散失失遗体遗体残骸残骸初级消费者初级消费者同化同化分分解解者者利利用用粪便粪便呼呼吸吸散失散失.能能量量流流经经初初级级消消费费者者示示意意图图摄入量摄入量=同化量同化量+粪便粪便本讲稿第十页，共四十七页1 1、兔子把草吃进肚子里、兔子把草吃进肚子里,草中的能量都被草中的能量都被兔子吸收了吗兔子吸收了吗?2 2、兔子吸收了能量后、兔子吸收了能量后,这些能量有哪些这些能量有哪些去向去向?不是。不是。呼吸作用消耗；呼吸作用消耗；被下一营养级的生物所利用；被下一营养级的生物所利用；被分解者所利用；被分解者所利用；未被利用的能量（最终被分未被利用的能量（最终被分解者分解）。解者分解）。本讲稿第十一页，共四十七页 生产者生产者（植物）（植物）呼吸作用呼吸作用初级消费者初级消费者（植食动物（植食动物）呼吸作用呼吸作用次级消费者次级消费者（肉食动物（肉食动物）三级消费者三级消费者（肉食动物（肉食动物）呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用分分 解解 者者呼吸作用呼吸作用太阳能太阳能生态系统能量流动的过程：生态系统能量流动的过程：本讲稿第十二页，共四十七页生态系统的能量来源：生态系统的能量来源：太阳光能太阳光能2.2.起点：起点：渠道渠道:食物链和食物网食物链和食物网生产者生产者3.3.流经生态系统总能量：流经生态系统总能量：生产者所固定的太阳生产者所固定的太阳能的总量能的总量(约占约占1%)1%)5.5.去路：去路：呼吸作用消耗呼吸作用消耗被下一营养级的生物所利用被下一营养级的生物所利用被分解者所利用被分解者所利用小结：能量流动的过程小结：能量流动的过程4.4.来源：来源：生产者生产者消费者消费者太阳光能太阳光能 前一营养级前一营养级 5.5.各营养级能量的去路有哪些？各营养级能量的去路有哪些？请以请以生产者生产者(第一营养级第一营养级)为例说明为例说明.生态系统的能量来源是什么？生态系统的能量来源是什么？2.2.能量流动的起点和渠道是什么？能量流动的起点和渠道是什么？3.3.流经生态系统的总能量是什么？流经生态系统的总能量是什么？4.4.各个营养级能量的来源又是什么？各个营养级能量的来源又是什么？请阅读并讨论请阅读并讨论:本讲稿第十三页，共四十七页1 1、能量流动过程中有哪些形式转化？、能量流动过程中有哪些形式转化？2 2、热量主要以、热量主要以_形式散失。形式散失。3 3、生态系统中的能量流动和转化是否遵循能、生态系统中的能量流动和转化是否遵循能量守恒定律？量守恒定律？4 4、流经某个生态系统的能量能否再回到这个、流经某个生态系统的能量能否再回到这个生态系统当中来？生态系统当中来？思考与讨论思考与讨论光能光能 化学能化学能 热能热能热能热能 遵循能量守恒定律。遵循能量守恒定律。不能，因为能量最终转变成了热能。不能，因为能量最终转变成了热能。本讲稿第十四页，共四十七页赛达伯格湖的能量流动图解赛达伯格湖的能量流动图解二、能量流动的特点二、能量流动的特点本讲稿第十五页，共四十七页营养级营养级流入能量流入能量流出能量流出能量（输入后一个（输入后一个营养级）营养级）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 12.662.813.52%20.06%1 1、完成上图的数据。、完成上图的数据。2 2、为什么流入能量和流出能量比会这么小？、为什么流入能量和流出能量比会这么小？3 3、通过以上分析，你能总结出什么规律？、通过以上分析，你能总结出什么规律？464.662.812.614.6本讲稿第十六页，共四十七页逐级递减逐级递减:单向流动单向流动:生产者生产者次级消费者次级消费者三级消费者三级消费者能量传递效率大约为能量传递效率大约为10%10%20%20%初级消费者初级消费者不循环，不可逆不循环，不可逆能量沿食物链流动的过程中逐渐减少能量沿食物链流动的过程中逐渐减少小结：能量流动的特点小结：能量流动的特点 逐级递减的原因：逐级递减的原因：自身呼吸消耗、自身呼吸消耗、被分解者分解、被分解者分解、未被下一个营养级利用。未被下一个营养级利用。本讲稿第十七页，共四十七页能量金字塔（能量金字塔（不会倒置不会倒置）单位时间内各营养级所得到的能量数值，由低到高绘制的图形单位时间内各营养级所得到的能量数值，由低到高绘制的图形从能量流动金字塔可以看出：从能量流动金字塔可以看出：营养级越多，在能量流动中消营养级越多，在能量流动中消耗的能量就耗的能量就 _。越多越多湖泊生态系统能量金字塔湖泊生态系统能量金字塔生产者（第一营养级）生产者（第一营养级）初级消费者（第二营养级）初级消费者（第二营养级）次级消费者（第三营养级）次级消费者（第三营养级）三级消费者（第四营养级）三级消费者（第四营养级）本讲稿第十八页，共四十七页思考与讨论思考与讨论1 1、逐级递减这一特点与能量守恒定律矛盾吗？、逐级递减这一特点与能量守恒定律矛盾吗？2 2、从能量流动的特点角度解释：、从能量流动的特点角度解释：为什么食物链一般不超过五个营养级？为什么食物链一般不超过五个营养级？为什么为什么“一山不容二虎一山不容二虎”？3.3.市场上市场上,肉类食品的价格一般要比小白菜的价肉类食品的价格一般要比小白菜的价格高格高,试从生态系统能量流动的角度分析原因。试从生态系统能量流动的角度分析原因。4 4、如果把各个营养级的生物量（质量）和数量用、如果把各个营养级的生物量（质量）和数量用金字塔的方式表示，是否也成金字塔形？有没有金字塔的方式表示，是否也成金字塔形？有没有例外？例外？本讲稿第十九页，共四十七页生物量金字塔：生物量金字塔：按按各营养级生物的重量各营养级生物的重量绘制出来的。绘制出来的。生产者（大叶藻）生产者（大叶藻）4 8004 800万吨万吨初级消费者（吃大叶藻的小鱼虾）初级消费者（吃大叶藻的小鱼虾）12001200万吨万吨 次级消费者（吃小鱼虾的大鱼）次级消费者（吃小鱼虾的大鱼）1717万吨万吨三级消费者（吃大鱼的鱼）三级消费者（吃大鱼的鱼）3 3万吨万吨 本讲稿第二十页，共四十七页浮浮游游植植物物浮游动物浮游动物小鱼小鱼生物量金字塔：生物量金字塔：按按各营养级生物的重量各营养级生物的重量绘制出来的。绘制出来的。本讲稿第二十一页，共四十七页 生物数量金字塔：生物数量金字塔：按各营养级按各营养级生物的个体数量生物的个体数量绘制出来的。绘制出来的。生产者（野草）生产者（野草）58424245842424株株初级消费者（草原动物、昆虫）初级消费者（草原动物、昆虫）708624708624只只次级消费者（肉食动物、吃昆虫的小鸟）次级消费者（肉食动物、吃昆虫的小鸟）354904 354904 只只三级消费者（肉食动物、吃小鸟的鹰）三级消费者（肉食动物、吃小鸟的鹰）3 3只只 本讲稿第二十二页，共四十七页树树昆虫昆虫小鸟小鸟生物数量金字塔：生物数量金字塔：按各营养级按各营养级生物的个体数量生物的个体数量绘制出来的。绘制出来的。本讲稿第二十三页，共四十七页1 1、帮助人们科学规划、设计人工生态系统，使能量得、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。到最有效的利用。如如:生态农业生态农业(桑基鱼塘桑基鱼塘)三、研究能量流动的实践意义三、研究能量流动的实践意义本讲稿第二十四页，共四十七页2 2、帮助人们合理地调整生态系统中的能量流、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动关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。益的部分。合理确定载畜量，灭鼠、灭虫合理确定载畜量，灭鼠、灭虫本讲稿第二十五页，共四十七页本本节节知知识识体体系系概念：概念：生态系统中能量的输入、传递和散失的过程生态系统中能量的输入、传递和散失的过程过过程程能量的源头：能量的源头：流经生态系统的总能量：流经生态系统的总能量：生产者固定的太阳能的生产者固定的太阳能的总量总量途径：途径：特特点点单向流动：单向流动：逐级递减：逐级递减：能量金字塔：能量金字塔：传递效率为传递效率为10%20%10%20%。研究研究意义意义调整生态系统中的能量流动关系，使能量持续调整生态系统中的能量流动关系，使能量持续高效的高效的流向对人类最有益的部分流向对人类最有益的部分太阳能太阳能食物链或食物网食物链或食物网本讲稿第二十六页，共四十七页能量传递效率的相关能量传递效率的相关“最值最值”计算计算 能能 量量 在在 流流 经经 各各 个个 营营 养养 级级 时时，上上 一一 营营 养养 级级 的的 能能 量量 大大 约约 有有1 10 0%2 20 0%传传 到到 下下 一一 营营 养养 级级，营营 养养 级级 越越 高高，能能 量量 越越 少少。因因 此此 食食 物物 链链 越越 长长，能能 量量 损损 失失 越越 多多。为为 了了 充充 分分 利利 用用 能能 量量，应应 尽尽 量量 缩缩 短短 食食 物物 链链。有有 关关 能量的能量的“最值最值”计算方法总结如下：计算方法总结如下：选最短食物链选最短食物链 知低营养级知低营养级 按按20%20%计算计算 求高营养级求高营养级 选最长食物链选最长食物链 按按10%10%计算计算获得能量最多获得能量最多获得能量最少获得能量最少本讲稿第二十七页，共四十七页 选最长食物链选最长食物链知高营养级知高营养级 按按10%10%计算计算求低营养级求低营养级 选最短食物链选最短食物链 按按20%20%计算计算需最少能量需最少能量需最多能量需最多能量 同同 一一 食食 物物 链链 不不 同同 环环 节节 能能 量量 传传 递递 效效 率率 往往 往往 不不完完 全全 相相 同同，不不 涉涉 及及“最最 多多”、“最最 少少”，计计 算算 时时不不 能能 按按1 10 0%或或2 20 0%，而而 需需 按按 具具 体体 数数 值值 计计 算算。如如 在在 食食物物 链链A AB B C CD D中中，能能 量量 传传 递递 效效 率率 分分 别别 为为 a a%、b b%、c c%,若若A A的的 能能 量量 为为 M M,则则D D的的 能能 量量 为为M Ma a%b b%c c%。提醒提醒本讲稿第二十八页，共四十七页例例1 1 若某生态系统固定的总能量为若某生态系统固定的总能量为24000kJ24000kJ，则该生态系统的第三和第四营养级所获，则该生态系统的第三和第四营养级所获得的能量最多是（得的能量最多是（）A.540kJA.540kJ和和81kJ B.3600kJ81kJ B.3600kJ和和960kJ960kJC.240kJC.240kJ和和24kJ D.960kJ24kJ D.960kJ和和192kJ192kJD D本讲稿第二十九页，共四十七页例例2 2 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_。海海鸟鸟每每增增加加1 1千千克克，需需消消耗耗生产者生产的有机物至少是生产者生产的有机物至少是_千克。千克。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棉水棉水蚤水蚤甲壳类甲壳类海鸟海鸟 125125本讲稿第三十页，共四十七页例例3 A B C D E F思考：如上食物网中，思考：如上食物网中，A为为1千克千克1、C最多约为多少？最多约为多少？2 2、C最少约为多少？最少约为多少？0.04千克千克0.0001千克千克3、若若C增加增加1千克，则千克，则A最少需要消最少需要消耗多少千克？最多又为多少？耗多少千克？最多又为多少？本讲稿第三十一页，共四十七页例例4.4.某人捕得一条重某人捕得一条重2 kg2 kg的杂食海鱼，若的杂食海鱼，若此鱼的食物有此鱼的食物有1/21/2来自植物，来自植物，1/41/4来自草食鱼来自草食鱼类，类，1/41/4来自以草食鱼类为食的小型肉食鱼来自以草食鱼类为食的小型肉食鱼类，则该鱼至少需要海洋植物多少类，则该鱼至少需要海洋植物多少 kgkg？最？最多需要多少多需要多少kg?kg?最少：最少：20kg20kg最多：最多：65kg65kg本讲稿第三十二页，共四十七页课堂练习课堂练习1、肉食动物不可能是一条食物链中的第几、肉食动物不可能是一条食物链中的第几 营养级（营养级（）A第五第五 B第二第二C第三第三 D第四第四2、对水稻、对水稻鼠鼠蛇蛇鹰这条食物链的错误鹰这条食物链的错误 描述是（描述是（）A.水稻是生产者水稻是生产者 B.鼠是初级消费者鼠是初级消费者 C.蛇是次级消费者蛇是次级消费者 D.鹰属于第三营养级鹰属于第三营养级BD本讲稿第三十三页，共四十七页4 4、右图中的、右图中的、分别表示同一生态系分别表示同一生态系统中不同营养级间能量传递的多少，它们之间统中不同营养级间能量传递的多少，它们之间的关系应该是（的关系应该是（）A A C =D =+C =D =+生产者初级消费者次级消费者三级消费者B B 3 3、大象是植食性动物，有一种蜣螂则专门以象粪为食，设大象、大象是植食性动物，有一种蜣螂则专门以象粪为食，设大象在某段时间所同化的能量为在某段时间所同化的能量为10107 7kJkJ，则这部分能量中流入蜣螂体，则这部分能量中流入蜣螂体内的约为内的约为 A A、0kJ 0kJ B B、10106 6 kJ kJ C C、2102106 6kJkJ D D、10106 62102106 6kJkJA A本讲稿第三十四页，共四十七页5、下图是以每个营养级生物个体数量绘制的生态金、下图是以每个营养级生物个体数量绘制的生态金字塔字塔,其中其中1、2、3分别表示第一、第二、第三营养分别表示第一、第二、第三营养级。下列哪条食物链与此金字塔相符级。下列哪条食物链与此金字塔相符 A、草、草兔兔狼狼 B、草、草昆虫昆虫鸟鸟 C、树、树昆虫昆虫鸟鸟 D、树、树兔兔狼狼321C本讲稿第三十五页，共四十七页6 6、一片树林中，树、昆虫和食虫鸟类的个体数比、一片树林中，树、昆虫和食虫鸟类的个体数比例关系如下图所示。下列选项能正确表示树、昆例关系如下图所示。下列选项能正确表示树、昆虫、食虫鸟之间的能量流动关系的是虫、食虫鸟之间的能量流动关系的是(选项方框面选项方框面积表示能量的大小积表示能量的大小)（）A B C DA B C DC C本讲稿第三十六页，共四十七页7 7、下列叙述正确的是（、下列叙述正确的是（）A A、当狼吃掉一只兔时，就获得了兔的全部能量、当狼吃掉一只兔时，就获得了兔的全部能量B B、当狼捕食兔并经同化作用合成自身有机物时，、当狼捕食兔并经同化作用合成自身有机物时，能量就从第一营养级流入了第二营养级能量就从第一营养级流入了第二营养级C C、生产者通过光合作用制造了有机物时，能、生产者通过光合作用制造了有机物时，能量就由非生物环境流入了生物群落量就由非生物环境流入了生物群落D D、生态系统的能量流动时往复循环的、生态系统的能量流动时往复循环的C C本讲稿第三十七页，共四十七页（9797上海）在一个生态系统中，已知初级消费者与次级消费者上海）在一个生态系统中，已知初级消费者与次级消费者的个体数分别是的个体数分别是N1N1、N2N2，个体平均重量分别为，个体平均重量分别为M1M1、M2M2，则下，则下列正确的是列正确的是 A A、N1M1 N2M2 B N1M1 N2M2 B、N1M1=N2M2 N1M1=N2M2 C C、N1M1 N2M2 D N1M1 N2M2 D、N1M1 N2M2 N1M1 N2M2（20042004上海）如果一个人食物有上海）如果一个人食物有1/21/2来自绿色植物，来自绿色植物，1/41/4来自小型来自小型肉食动物，肉食动物，1/41/4来自羊肉，假如传递效率来自羊肉，假如传递效率10%10%，那么该人每增加，那么该人每增加1 1千克体重，约消耗植物千克体重，约消耗植物 A A1010千克千克 B B2828千克千克 C C100100千克千克 D D280280千克千克A AD D本讲稿第三十八页，共四十七页1010、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：、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：图中图中D 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2020计算，若狐获得的能量是计算，若狐获得的能量是8 8千焦，传递给狼千焦，传递给狼的能量为的能量为_千焦，狼获得的能量中，草应供给这条食物链的能量为千焦，狼获得的能量中，草应供给这条食物链的能量为_千千焦。焦。图中各营养级通过图中各营养级通过A_A_ _作用被消耗，通过作用被消耗，通过B_B_ _利用，而利用，而B B又通又通过过C_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 呼吸作用呼吸作用本讲稿第三十九页，共四十七页11、识图作答：下图表示生态系统的能量流、识图作答：下图表示生态系统的能量流动，请回答：动，请回答：（1）将）将A、B、C、D的名称依次写在图中：的名称依次写在图中：A_ B_ C_ D_生产者生产者 初级消费者初级消费者 次级消费者次级消费者三级消费者三级消费者 本讲稿第四十页，共四十七页识图作答：下图表示生态系统的能量流动，识图作答：下图表示生态系统的能量流动，请据图回答：请据图回答：（2）图中）图中a1代表代表（3）图中）图中a2代表代表 （4）a3a2的原因是的原因是生产者所固定的太阳能生产者所固定的太阳能 从第一营养级流动到第二营养级从第一营养级流动到第二营养级的能量的能量 初级消费者呼吸作用消耗了大初级消费者呼吸作用消耗了大部分的能量，只有一部分能量传递给次级消费者，部分的能量，只有一部分能量传递给次级消费者，所以所以a3a2；本讲稿第四十一页，共四十七页（5）从生态系统能量传递效率上看，一个）从生态系统能量传递效率上看，一个 营养级的能量，流到下一个营养级只营养级的能量，流到下一个营养级只 有有_ 因此，一个食物链一般不因此，一个食物链一般不 能超过能超过_1020 五个营养级五个营养级 识图作答：下图表示生态系统的能量流动，识图作答：下图表示生态系统的能量流动，请据图回答：请据图回答：本讲稿第四十二页，共四十七页1、食物链为什么一般不超过、食物链为什么一般不超过5个营养级？个营养级？2、“一山不容二虎一山不容二虎”的原因？的原因？一条食物链的营养级一般不会超过五个营养级，因营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养级上升一级，可利用的能量相应要减少8090，能，能量到了第五个营养级时，可利用的能量往往少到不能维量到了第五个营养级时，可利用的能量往往少到不能维持下一个营养级生存的程度了。持下一个营养级生存的程度了。本讲稿第四十三页，共四十七页一山不容二虎一山不容二虎 营养级越高营养级越高的生物能得的生物能得到的能量越到的能量越少，个体数少，个体数量也就越少量也就越少本讲稿第四十四页，共四十七页3、在市场上，肉一般比蔬菜贵，试从生态系统能量、在市场上，肉一般比蔬菜贵，试从生态系统能量流动的角度分析原因？流动的角度分析原因？蔬菜一般属于生产者范畴，而肉属于消费者范畴，由于蔬菜一般属于生产者范畴，而肉属于消费者范畴，由于能量传递的效率只有能量传递的效率只有10%20%，也就是说要得到，也就是说要得到1千克的千克的肉至少要消耗肉至少要消耗5千克的植物；所以相同重量的肉比蔬菜贵千克的植物；所以相同重量的肉比蔬菜贵。本讲稿第四十五页，共四十七页小试身手小试身手 ：1.1.原理：生态系统能量流动的特点原理：生态系统能量流动的特点2.2.目的：生态系统的能量更多的流向人类目的：生态系统的能量更多的流向人类3.3.材料：农作物、家禽家畜、人、食用菌材料：农作物、家禽家畜、人、食用菌4.4.设计思路：设计思路：设计农业生态系统设计农业生态系统本讲稿第四十六页，共四十七页小试身手：小试身手：设计农业生态系统设计农业生态系统农作物农作物家禽、家畜家禽、家畜饲饲 料料粪粪 肥肥食用菌食用菌 沼气池沼气池（含微生物）（含微生物）沼渣沼渣人人菌菌渣渣等等粪便粪便粪便粪便燃燃料料秸秸秆秆沼沼渣、渣、沼沼液液组组肥肥料料本讲稿第四十七页，共四十七页
