第2节 生态系统的能量传递(定稿).ppt

温故而知新1.1.生态系统的结构包括哪两方面？生态系统的结构包括哪两方面？2.2.生态系统的成分有哪些？生态系统的成分有哪些？3.3.生态系统的营养结构是什么生态系统的营养结构是什么?生态系统的组成成分；食物链和食物网生态系统的组成成分；食物链和食物网非生物的物质和能量、非生物的物质和能量、生产者、消费者、分解者生产者、消费者、分解者食物链和食物网食物链和食物网本节目标本节目标1分析生态系统能量流动的过程分析生态系统能量流动的过程2分析生态系统能量流动的特点分析生态系统能量流动的特点3.概述研究生态系统能量流动的实践意义概述研究生态系统能量流动的实践意义 第第2 2节节 生态系统的能量流动生态系统的能量流动生态系统中能量的输入、传递生态系统中能量的输入、传递、转化转化和散失的过程，称为和散失的过程，称为生态系生态系统的能量流动统的能量流动。能能量量流流动动的的分分析析个体个体 储存在体内的能量储存在体内的能量呼吸作用散失的能量呼吸作用散失的能量个体个体 2 2储存在体内的能量储存在体内的能量呼吸作用散失的能量呼吸作用散失的能量个体个体 3 3储存在体内的能量储存在体内的能量呼吸作用散失的能量呼吸作用散失的能量能量能量输入输入储存在体内的能量储存在体内的能量能量能量输入输入种群种群呼吸作用散失的能量呼吸作用散失的能量一、能量流动的过程一、能量流动的过程 包括能量的包括能量的、和和的过程。的过程。输入传递转化散失输入传递转化散失无机环境无机环境生物群落生物群落生态系统生态系统热量热量热量热量热量热量散失散失输入输入生产者生产者光能光能消费者消费者分解者分解者传递和转化传递和转化研究生态系统的能量流动一般在研究生态系统的能量流动一般在群体群体水平上水平上n 2 2、能量在生态系统中是如、能量在生态系统中是如何传递和散失的？何传递和散失的？一一能能量量流流动动的的过过程程生产者生产者（植物）（植物）初级消费者初级消费者（植食性动物）（植食性动物）次级消费者次级消费者（肉食性动物）（肉食性动物）三级消费者三级消费者（肉食性动物）（肉食性动物）第一营养级第一营养级第二营养级第二营养级第三营养级第三营养级第四营养级第四营养级能量在第一营养级中的变化能量在第一营养级中的变化一一能能量量流流动动的的过过程程生产者生产者（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 残骸残骸一一能能量量流流动动的的过过程程初级消费者初级消费者摄入摄入初级消费者初级消费者同化同化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分分解解者者利利用用遗体遗体残骸残骸粪便粪便呼呼吸吸作作用用散失散失呼呼吸吸作作用用散失散失能能量量在在第第二二营营养养级级中中的的变变化化可见能量沿着食物链流动时，每个营养级都有可见能量沿着食物链流动时，每个营养级都有能量的能量的输入输入、传递传递、转化转化和和散失散失过程。过程。生态系统中的能量流动过程生态系统中的能量流动过程初级消费者初级消费者（植食性动物）（植食性动物）生产者生产者（植物）（植物）次级消费者次级消费者（肉食性动物）（肉食性动物）三级消费者三级消费者（肉食性动物）（肉食性动物）分解者分解者呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用一、能量流动的过程一、能量流动的过程 1能量输入能量输入v能量从无机环境进入能量从无机环境进入的过程。的过程。包括：生产者的包括：生产者的作用和作用和作用。作用。【思考思考】1.生产者固定的生产者固定的是流经生态系统的总能量。是流经生态系统的总能量。2.在黑暗海底火山口周围也有较为复杂的生态系统，在黑暗海底火山口周围也有较为复杂的生态系统，其能量输入主要来自某些微生物的其能量输入主要来自某些微生物的过程。过程。生物群落生物群落光合化能合成光合化能合成太阳能总量太阳能总量化能合成作用化能合成作用一、能量流动的过程一、能量流动的过程 2能量传递能量传递v能量在能量在内部的各种生物之间传递的过程。内部的各种生物之间传递的过程。包括：生产者固定的能量沿着包括：生产者固定的能量沿着传递；传递；每个营养级产生的遗体、残骸传递给每个营养级产生的遗体、残骸传递给。生物群落生物群落食物链食物链分解者分解者【思考思考】3.能量在生态系统中的传递形式能量在生态系统中的传递形式 。（光能、化学能、热能、机械能）。（光能、化学能、热能、机械能）。4.食物链中最高营养级中的能量最终传递给食物链中最高营养级中的能量最终传递给。化学能化学能分解者分解者一、能量流动的过程一、能量流动的过程 3能量散失能量散失v能量从生物群落进入能量从生物群落进入的过程。的过程。包括：生产者、消费者和分解者的包括：生产者、消费者和分解者的作用。作用。无机环境无机环境呼吸呼吸【思考思考】5.通过生产者、消费者和分解者的呼吸作用，将有机通过生产者、消费者和分解者的呼吸作用，将有机 物中的化学能转化为物中的化学能转化为 能和能和中活跃化学能，后中活跃化学能，后 者分解后再以者分解后再以能形式散失。能形式散失。热热ATP热热一、能量流动的过程一、能量流动的过程 4能量转化能量转化v能量在生态系统中的转化形式。能量在生态系统中的转化形式。包括：包括：能能能能能。能。光光 化学化学 热热【思考思考】6.从光能到化学能依靠生产者的从光能到化学能依靠生产者的作用，从化学能作用，从化学能 到热能依靠各种生物的到热能依靠各种生物的作用。作用。光合光合呼吸呼吸n 1 1、生态系统中的能量流动和转化是、生态系统中的能量流动和转化是否遵循能量守恒定律？否遵循能量守恒定律？n 2 2、流经某个生态系统的能量能否再、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？回到这个生态系统当中来？思考与讨论：思考与讨论：遵循能量守恒定律。能量在生态系统中流动、遵循能量守恒定律。能量在生态系统中流动、转化后，一部分储存在生态系统（生物体有机转化后，一部分储存在生态系统（生物体有机物）中，而另一部分被利用、散发至无机环境物）中，而另一部分被利用、散发至无机环境中，两者之和与流入生态系统的能量相等。中，两者之和与流入生态系统的能量相等。不能，能量流不能，能量流动动是是单单向的。向的。一、能量流动的过程一、能量流动的过程【归纳归纳】每个营养级中的能量输入、传递和散失：每个营养级中的能量输入、传递和散失：每个营养级通过每个营养级通过作用输入能量。作用输入能量。每个营养级获得的能量部分通过每个营养级获得的能量部分通过散失；散失；部分用于部分用于，并贮存在有机物中。，并贮存在有机物中。贮存在有机物中的能量一部分传递给贮存在有机物中的能量一部分传递给，一部分被一部分被利用并散失。利用并散失。同化同化呼吸作用呼吸作用生长、发育和繁殖生长、发育和繁殖下一营养级下一营养级分解者分解者一、能量流动的过程一、能量流动的过程【思考思考】在一年中兔子的摄食量为在一年中兔子的摄食量为U，同化量为同化量为P，粪便量粪便量为为S，呼吸量为呼吸量为R，遗体残骸量为遗体残骸量为M，被摄食量为被摄食量为U。则一年中，兔子种群增长量为则一年中，兔子种群增长量为。USRMU、能量流动的起点：、能量流动的起点：从生产者固定太阳能开始从生产者固定太阳能开始 生产者光合作用固定的全部太阳能生产者光合作用固定的全部太阳能 3、生态系统能量流动的渠道：、生态系统能量流动的渠道：能量流动的过程能量流动的过程总结总结食物链和食物网食物链和食物网2、流经生态系统的总能量：、流经生态系统的总能量：4|、生态系统能量的散失：、生态系统能量的散失：热能热能太阳太阳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热热 能能分分 解解 者者20017587530112585.4能量流动的特点能量流动的特点资料资料分析分析根据下图所示数据，完成以下分析：根据下图所示数据，完成以下分析：1.请设计请设计表格表格将图中数据加以整理。将图中数据加以整理。2.计算计算“流出流出”该营养级的能量占该营养级的能量占“流入流入”该营该营 养级能量的养级能量的百分比百分比。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营养级营养级125020020030305.416%15%18%第一营养级第一营养级第二营养级第二营养级第三营养级第三营养级流入能量流入能量流到下一营流到下一营养级的能量养级的能量出入比出入比KJKJKJ能量流动的特点能量流动的特点 数据分析数据分析与处理与处理 3.流入某个营养级的能量，为什么流入某个营养级的能量，为什么不能不能百分之百分之 百百地流向后一个营养级地流向后一个营养级?流入某一营养级的能量主要有以下去向：流入某一营养级的能量主要有以下去向：一部分一部分通通过营养级的呼吸作用散失了；过营养级的呼吸作用散失了；一部分一部分作为排出物、作为排出物、遗体或残枝败叶不能进入下一个营养级，而为分解遗体或残枝败叶不能进入下一个营养级，而为分解者利用；者利用；还有一部分还有一部分未能进入（未被捕食）下一个未能进入（未被捕食）下一个营养级。所以，流入某一营养级的能量不可能百分营养级。所以，流入某一营养级的能量不可能百分之百地流到下一个营养级。之百地流到下一个营养级。4.4.通过以上分析，你能得出什么规律通过以上分析，你能得出什么规律？能量流动的特点能量流动的特点二、能量流动的特点二、能量流动的特点 1能量流动的特点：能量流动的特点：。【思考思考】8.生态系统的能量流动为什么是单向的？生态系统的能量流动为什么是单向的？9.生态系统的能量流动为什么是逐级递减的？生态系统的能量流动为什么是逐级递减的？单向流动，逐级递减单向流动，逐级递减食物链中的捕食关系不能逆转；食物链中的捕食关系不能逆转；热能不能再次被固定。热能不能再次被固定。每个营养级都有部分能量通过自身的呼吸作用散失；每个营养级都有部分能量通过自身的呼吸作用散失；每个营养级都有遗体残骸经分解者的呼吸作用散失。每个营养级都有遗体残骸经分解者的呼吸作用散失。二、能量流动的特点二、能量流动的特点 2能量传递效率：能量传递效率：相邻营养级的能量传递效率一般为相邻营养级的能量传递效率一般为。10203能量金字塔：如图能量金字塔：如图数量金字塔：数量金字塔：一般是正立的，一般是正立的，有时是倒立的。有时是倒立的。昆虫树鸟数量金字塔鸟树昆虫能量金字塔特殊情况：生生物物富富集集作作用用能量流动的有关计算能量流动的有关计算.未知能量传递效率，求从生产者向消费者方向推算未知能量传递效率，求从生产者向消费者方向推算“较高营较高营养级可养级可获得获得能量（或生物量）最多或最少能量（或生物量）最多或最少”的设问题型。的设问题型。分析：当食物链中低营养级生物的量向高营养级生物传递时，分析：当食物链中低营养级生物的量向高营养级生物传递时，高营养级生物能获得的最多能量可用乘法计算（又称食量缩小法）高营养级生物能获得的最多能量可用乘法计算（又称食量缩小法），即，即20%来计算；而获得的最少能量可用来计算；而获得的最少能量可用10%来计算。来计算。例例1.1.在能量金字塔中，如果生产者在光合作用中产生在能量金字塔中，如果生产者在光合作用中产生240mol氧气，全部用于初级消费者分解血液中的血糖，其释放并贮存在氧气，全部用于初级消费者分解血液中的血糖，其释放并贮存在ATP中的能量最多有多少焦耳可被三级消费者捕获？中的能量最多有多少焦耳可被三级消费者捕获？A.0.24106J B.5.061106J C.1.008106JD.1.858106J 解析解析解析：本题考查动量流动、储存和能量流动特点的知识。血解析：本题考查动量流动、储存和能量流动特点的知识。血糖分解的反应式如下糖分解的反应式如下 能量能量（其中有（其中有1161kJ能量储存在能量储存在ATP中），由此可知，中），由此可知，240mol氧气全部用于分解初级消费者的血糖，储存在氧气全部用于分解初级消费者的血糖，储存在ATP中的能量为中的能量为40116146440kJ。由题意可知，能量在生态系统的逐级流动中的最大传递效率由题意可知，能量在生态系统的逐级流动中的最大传递效率为为20%，根据以下关系：生产者，根据以下关系：生产者初级消费者初级消费者次级消次级消费者费者三级消费者，三级消费者所捕获的最大能量为三级消费者，三级消费者所捕获的最大能量为4644020%20%1857.6kJ1.858106J未知能量的传递效率，求从消费者向生产者方向推算未知能量的传递效率，求从消费者向生产者方向推算“需要需要（或消耗）较低营养级能量（或生物量）多少（或消耗）较低营养级能量（或生物量）多少”的设问题型。的设问题型。分析：当食物链中由高营养级生物的增重求低营养级生物的物质重量时，分析：当食物链中由高营养级生物的增重求低营养级生物的物质重量时，应该用除法计算（又称食量放大法）。如高营养级生物要增重，至少需要低营应该用除法计算（又称食量放大法）。如高营养级生物要增重，至少需要低营养级生物的物质重量应按最大传递率养级生物的物质重量应按最大传递率20%来计算；而最多需要低营养级生物的来计算；而最多需要低营养级生物的物质重量应按最小传物质重量应按最小传10%递率来计算。递率来计算。在食物网中分析如在食物网中分析如A AB BC CD D确定生物量变化量的确定生物量变化量的“最多最多”或或“至少至少”时，还应遵循以下原则：时，还应遵循以下原则：食物链越短，最高营养级获得的能量最多；食物链越短，最高营养级获得的能量最多；生物间的取食关系越简单，生态系统消耗的能量就越少。如生物间的取食关系越简单，生态系统消耗的能量就越少。如已知已知D D营养级的能量为营养级的能量为M M计算至少需要计算至少需要A A营养级的能量，应取最短营养级的能量，应取最短食物链食物链ADAD，并以，并以20%20%的效率进行传递，即等于的效率进行传递，即等于M M20%;20%;计算最计算最多需要多需要A A营养级的能量时，应取最长的食物链营养级的能量时，应取最长的食物链ABCDABCD，并以，并以10%10%的效率进行传递，即等于的效率进行传递，即等于M M（10%10%）3 3例例2.某人捕得一条重某人捕得一条重2 kg的杂食海鱼，若此鱼的食物有的杂食海鱼，若此鱼的食物有1/2来来自植物，自植物，1/4来自草食鱼类，来自草食鱼类，1/4来自以草食鱼类为食的小型肉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食鱼类，则该鱼至少需要海洋植物 kg？80例例3如图食物网中，若人的体重增加如图食物网中，若人的体重增加1kg，最少消耗水藻，最少消耗水藻_kg；最多消耗水藻；最多消耗水藻_kg。？25？100000【解析解析】由题意可知，这条鱼的食物来源于三条食物链，即：由题意可知，这条鱼的食物来源于三条食物链，即：植物植物杂食鱼；植物杂食鱼；植物草食鱼类草食鱼类杂食鱼；植物杂食鱼；植物草食鱼类草食鱼类小型肉食鱼类小型肉食鱼类杂食鱼，由较高营养级的生物量求其对较杂食鱼，由较高营养级的生物量求其对较低营养级的需要量时，应按能量传递效率低营养级的需要量时，应按能量传递效率20%计算。计算。据题意，据题意，2 kg重的杂食鱼中，有重的杂食鱼中，有21/21 kg的能量直接的能量直接来源于植物，则实际消耗植物的量至少是：来源于植物，则实际消耗植物的量至少是：120%5 kg；有；有21/40.5 kg的能量来自草食鱼类，则实际消耗植物的能量来自草食鱼类，则实际消耗植物的最少量是：的最少量是：0.520%20%12.5 kg；有；有21/40.5 kg的能量来自小型肉食鱼类，则实际消耗植物的最少量的能量来自小型肉食鱼类，则实际消耗植物的最少量是：是：0.520%20%20%62.5 kg；则其消耗植物的；则其消耗植物的最少量为最少量为512.562.580 kg。解析解析:此题没有告诉低营养级生物向高营养级生物传递能量的固此题没有告诉低营养级生物向高营养级生物传递能量的固定分配量，所以解题方法稍有不同。求最少消耗水藻时，就要定分配量，所以解题方法稍有不同。求最少消耗水藻时，就要选最短的食物链，如水藻选最短的食物链，如水藻小鱼小鱼人，传递效率按最大人，传递效率按最大20%计算，设最少消耗为计算，设最少消耗为X，则，则X20%20%1，所以，所以X120%20%25kg；求最多消耗时，就要选择最长的食物链，水藻求最多消耗时，就要选择最长的食物链，水藻水蚤水蚤虾虾小鱼小鱼大鱼大鱼人，传递效率按最小人，传递效率按最小10%计算，设最多消耗计算，设最多消耗Y，则，则Y10%10%10%10%10%1，所以，所以Y110%10%10%10%10%100000kg。归纳：归纳：选最短食物链选最短食物链生生产产者者最少最少消耗消耗最大最大消耗消耗选最大传递效率选最大传递效率选最长食物链选最长食物链选最小传递效率选最小传递效率获能获能最多最多获能获能最少最少消消费费者者三、研究能量流动的实践意义三、研究能量流动的实践意义 1调整生态系统的调整生态系统的，使能量持续有效，使能量持续有效 地流向地流向。2建立人工生态系统，做到对能量的建立人工生态系统，做到对能量的利用，利用，提高提高。能量流动关系能量流动关系对人类最有益的部分对人类最有益的部分多级多级能量利用率能量利用率1能量流动的内涵：能量流动的内涵：能量的能量的输入输入、传递传递、转化转化和和散失散失。2能量流动的过程：能量流动的过程：同化作用输入同化作用输入呼吸作用散失被分解者利用传递给下一营养级呼吸作用散失被分解者利用传递给下一营养级3能量流动的特点：能量流动的特点：单向流动，逐级递减单向流动，逐级递减。4实践意义：实践意义：知识总结知识总结 调整生态系统的调整生态系统的能量流动关系能量流动关系，使能量持续有效地流向，使能量持续有效地流向对人类最有益的部分对人类最有益的部分。建立人工生态系统，做到对能量的建立人工生态系统，做到对能量的多级多级利用，提高利用，提高能量利用率能量利用率。跟踪练习：跟踪练习：1（06广东）在自然生态系统中，物质是能量的广东）在自然生态系统中，物质是能量的载体。下列叙述正确的是载体。下列叙述正确的是A能量可驱动物质循环能量可驱动物质循环B物质和能量可循环利用物质和能量可循环利用C能量只能在食物链中流动能量只能在食物链中流动D能量和生物数量金字塔均可倒置能量和生物数量金字塔均可倒置2（04年上海）当一条蛇捕食了一只青蛙后，从生年上海）当一条蛇捕食了一只青蛙后，从生态学角度看，下列叙述正确的是态学角度看，下列叙述正确的是A完成了物质循环完成了物质循环B蛇破坏了生态平衡蛇破坏了生态平衡C青蛙不能适应环境青蛙不能适应环境D青蛙的能量流向了蛇青蛙的能量流向了蛇跟踪练习：跟踪练习：跟踪练习：跟踪练习：3（04年全国）一个池塘有生产者（浮游植物）、年全国）一个池塘有生产者（浮游植物）、初级消费者（植食性鱼类）、次级消费者（肉食性鱼初级消费者（植食性鱼类）、次级消费者（肉食性鱼类）和分解者（微生物）。其中生产者固定的全部能类）和分解者（微生物）。其中生产者固定的全部能量为量为a，流入初级消费者、次级消费者和分解者的能流入初级消费者、次级消费者和分解者的能量依次为量依次为b、c、d，下列表述正确的是下列表述正确的是Aa=b+d B.ab+d C.ab+d D.ac+d