生态系统的能量流动 (2).ppt

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1、第第5 5章章 生态系统及其稳定性生态系统及其稳定性第第2 2节节 生态系统的能量流动生态系统的能量流动一、教学的内容：一、教学的内容：1 1.如何分析生态系统能量流动？如何分析生态系统能量流动？2.2.生态系统能量流动的过程和特点生态系统能量流动的过程和特点3.3.能量金字塔能量金字塔4.4.概述研究能量流动的概述研究能量流动的实践意义。实践意义。二、教学重点和难点二、教学重点和难点生态系统能量流动的过程和特点生态系统能量流动的过程和特点复习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

2、系统的营养结构是什么?生态系统的成分生态系统的成分,食物链和食物网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哪些代谢过程，物质与能量有关？哪些代谢过程，物质与能量有关？光合作用、呼吸作用、光合作用、呼吸作用、ATP等等A A：光合作用：光合作用B B：呼吸作用：呼吸作用C C：ATPATP（直接的供能物质）（直接的供能物质）D D：热能：热能能量流动的分析能量流动的分析能量输入能量输入个体个体1 1个体个体2 2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呼吸作用散失的能量

3、呼吸作用散失的能量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储存在体内的能量储存在体内的能量能量流经一个种群时，可以研究种群能量流经一个种群时，可以研究种群中中个体水平个体水平上的能量流动。上的能量流动。一、一、能量流动的概念能量流动的概念:生态系统的能量流动是指生态系统中生态系统的能量流动是指生态系统中能量的能量的输入输入、传递传递、转化转化和和散失散失的的过程过程。能量流动的分析能量流动的分析同时也可以将种群作为一个整体，研究同时也可以将种群作为一个整体，研究群体水平群体水平上的能量流动上的能量流动能量输入能量输入种群种群能量储存能量储存能量散失能量散失能量是如何

4、能量是如何输入输入到一个群体的？到一个群体的？哪些能量被哪些能量被储存储存了？哪些又被了？哪些又被散失散失了？了？能量是如何在不同群体（种群）间能量是如何在不同群体（种群）间传递传递和和转化转化的？的？太阳太阳太阳太阳草草 羊羊 鹰鹰初级消费者初级消费者 次级消费者次级消费者生产者生产者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成分：成分：营养级：营养级：二、能量流动的过程二、能量流动的过程请阅读并讨论请阅读并讨论:生态系统的能量来源是什么？生态系统的能量来源是什么？3.3.能量流动的起点和传递的渠道是什么？能量流动的起点和传递的渠道是什么？2.2.输入生态系统的总能量是

5、什么？输入生态系统的总能量是什么？太阳能太阳能 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总能量总能量：生产者所固定的太阳能的总量生产者所固定的太阳能的总量4.4.转化：转化：太阳能太阳能光合作用光合作用化学能化学能呼吸作用呼吸作用热能等热能等叶绿素叶绿素a a和叶绿素和叶绿素b b主主要吸收要吸收_胡萝卜素和叶黄素主胡萝卜素和叶黄素主要吸收要吸收_ 蓝紫光、红光蓝紫光、红光蓝紫光蓝紫光能量在第一营养级中的变化能量在第一营养级中的变化生产者生产者（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

6、者遗体遗体 残骸残骸1.1.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？来源：来源：生产者生产者消费者消费者太阳能太阳能 前一营养级前一营养级 2.2.各营养级能量的去路有哪些？以各营养级能量的去路有哪些？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.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能量流经第二营养级示意图能量流经第二营养级示意图初级消费者初级消费者摄摄 入入初级消费者初级消费者同同 化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呼呼吸吸作作用用散

7、散失失呼呼吸吸作作用用散散失失粪便粪便遗体遗体残骸残骸 大象是植食性动物，有一种螳螂专以象粪为大象是植食性动物，有一种螳螂专以象粪为食。设一大象在某时间段内食。设一大象在某时间段内同化同化的能量的能量 为为10107 7KJKJ，则这部分能量中可流入螳螂体内的约，则这部分能量中可流入螳螂体内的约为（为（）A.0A.0 KJ B.10KJ B.106 6 KJ KJ C.3C.310106 6 KJ D.10KJ D.106 6-2-210106 6 KJKJA注意：注意：1.1.同化作用同化作用是指生物体把从外界环境是指生物体把从外界环境中获取的营养物质中获取的营养物质转变成自身转变成自身的组

8、成物质，的组成物质，并且并且储存能量储存能量的过程。的过程。2.2.营养级营养级所同化的能量所同化的能量即本营养级的即本营养级的能量。排除的粪便中能量不属于同化的能量。能量。排除的粪便中能量不属于同化的能量。生态系统的能量流动图解生态系统的能量流动图解:生产者生产者(植物植物)呼吸呼吸初级消费者初级消费者(植食性动物植食性动物)呼吸呼吸次级消费者次级消费者(肉食性动物肉食性动物)呼吸呼吸分分 解解 者者呼吸呼吸三级消费者三级消费者(肉食性动物肉食性动物)呼吸呼吸讨论：讨论：1.1.生态系统的能量流动和转化是否遵循能量守恒定律？生态系统的能量流动和转化是否遵循能量守恒定律？为什么为什么?2.2.

9、流经某生态系统的能量能否再回到这个生态系统中来流经某生态系统的能量能否再回到这个生态系统中来?1.1.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？2.2.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：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，而另一部分被利用物）中，而另一部分被利用、散发至无机环境散发至无机环境中，两者之和与流入生态系统的

10、能量相等。中，两者之和与流入生态系统的能量相等。不能，能量流动是单向的。不能，能量流动是单向的。三、能量流动的特点三、能量流动的特点 美国生态学家林德曼对美国生态学家林德曼对赛达伯格湖赛达伯格湖的能量流动进行的能量流动进行了定量分析，得出了如下图所示的数据：了定量分析，得出了如下图所示的数据：上图中上图中“未利用的能量未利用的能量”指的是什么？指的是什么？捕食不彻底：捕食不彻底：当动物体在捕食猎物时，由于相互之间经当动物体在捕食猎物时，由于相互之间经过长期的自然选择，捕食者能够捕食到猎过长期的自然选择，捕食者能够捕食到猎物，但不可能将其种群中的全部个体捕食。物，但不可能将其种群中的全部个体捕食

11、。营养级营养级流入能量流入能量流出能量流出能量传递效率传递效率第一营养级第一营养级（生产者）（生产者）第二营养级第二营养级（植食性动物）（植食性动物）第三营养级第三营养级（肉食性动物）（肉食性动物）分解者分解者464.662.812.614.662.812.613.5220.06根据上图提供的数据进行数据分析根据上图提供的数据进行数据分析流入某一营养级的能量，为什么不能百分之百流入某一营养级的能量，为什么不能百分之百地流到下一个营养级？地流到下一个营养级？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：一部分通一部分通过该营养级的呼吸作用散失了过该营养级的呼吸作用散失了

12、；一部分作为排出物、一部分作为排出物、遗体或残枝败叶不能进入下一营养级，而为分解者遗体或残枝败叶不能进入下一营养级，而为分解者所利用所利用；还有一部分未能进入（未被捕食）下一营还有一部分未能进入（未被捕食）下一营养级。养级。所以，流入某一营养级的能量不可能百分之所以，流入某一营养级的能量不可能百分之百地流到下一营养级。百地流到下一营养级。思考：思考：三、能量流动的特点三、能量流动的特点生态系统的能量流动具有两个明显的特点：生态系统的能量流动具有两个明显的特点：1.1.生态系统的能量流动时生态系统的能量流动时单向单向的。的。能量流动只能沿着食物链逐级传递，能量流动只能沿着食物链逐级传递，不可逆不

13、可逆转，也不能循环。转，也不能循环。2.2.能量在流动过程中能量在流动过程中逐级递减逐级递减。a.a.传递效率：约为传递效率：约为1010%20%20%b.b.逐级递减原因：逐级递减原因：自身呼吸消耗、被分解者分自身呼吸消耗、被分解者分解、未被下一个营养级利用。解、未被下一个营养级利用。c.c.食物链的长度不超过食物链的长度不超过4 45 5个营养级。个营养级。绿色植物绿色植物鼠鼠猫头鹰猫头鹰1.1.这条食物链中，猫头鹰增重这条食物链中，猫头鹰增重1Kg1Kg，至少需至少需要消耗绿色植物要消耗绿色植物_Kg_Kg。X X20%20%=1Kg X=25KgX=25Kg2.2.至多呢？至多呢？X

14、X10%10%=1Kg X=100KgX=100Kg 假设你像鲁滨逊那样流落在不毛的荒岛上，只假设你像鲁滨逊那样流落在不毛的荒岛上，只有有15kg15kg玉米玉米和和一只母鸡一只母鸡可以食用，那么可以食用，那么使自己活使自己活的最长的最长的办法是：的办法是：1.先吃鸡，然后吃玉米先吃鸡，然后吃玉米 2.先吃玉米，同时用部分玉米喂鸡，吃鸡生产先吃玉米，同时用部分玉米喂鸡，吃鸡生产的蛋，最后再吃鸡的蛋，最后再吃鸡由单位时间内各营养级所得到的能量数值由单位时间内各营养级所得到的能量数值由低到高由低到高绘制绘制的图形叫做的图形叫做能量金字塔能量金字塔.能量金字塔可以说明什么问题？能量金字塔可以说明什么

15、问题？在一个生态系统中，营养级越在一个生态系统中，营养级越多，多，在能量流动的过程中在能量流动的过程中消耗消耗的能量就越多的能量就越多，能量流动是，能量流动是单单向、逐级递减的。向、逐级递减的。能量金字塔能量金字塔生态系统的能量金字塔中，构生态系统的能量金字塔中，构成塔基的一般是什么？成塔基的一般是什么？生产者生产者数量金字塔数量金字塔：人们对一片草地上：人们对一片草地上 的所有生物成员作了统计：的所有生物成员作了统计：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）：708 624708 624只只次级消费者（肉食动物

16、、吃昆虫的小鸟）：次级消费者（肉食动物、吃昆虫的小鸟）：354 904 354 904 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。数量金字塔数量金字塔有没有例外的情况？有没有例外的情况？想一想：想一想：一般情况下，也是金字塔形。但是有时候会出现一般情况下，也是金字塔形。但是有时候会出现倒置的倒置的塔形塔形。例例1:在海洋生态系统中，由于生产者（浮游植物）的在海洋生态系统中，由于生产者（浮游植物）的个个体小，寿命短体小，寿命短，又会不断地被浮游动物吃掉，又会不断地被浮游动物吃掉，所以某一所以某一时刻调查到的浮游植物的量可能低于浮游动物的量。时刻调查

17、到的浮游植物的量可能低于浮游动物的量。当当然，总的来看，一年中流过浮游植物的总能量还是比流然，总的来看，一年中流过浮游植物的总能量还是比流过浮游动物的要多。过浮游动物的要多。例例2:成千上万只昆虫生活在一株成千上万只昆虫生活在一株大树上，该数量金字塔的塔形大树上，该数量金字塔的塔形也会发生倒置。也会发生倒置。树树数数昆虫数目昆虫数目小鸟数目小鸟数目能量金字塔能量金字塔数量金字塔数量金字塔生物量金字塔生物量金字塔形形状状特特点点象象征征意意义义含含义义100001000100101高高低低能能量量高高低低营营养养级级100001000100101高高少少数数量量高高低低营营养养级级1000010

18、00100101高高少少生生物物量量高高低低营营养养级级呈正金字塔形呈正金字塔形一般呈正金字塔形一般呈正金字塔形;有时出现金字塔倒有时出现金字塔倒形形.如树与树上昆虫如树与树上昆虫.呈正金字塔形呈正金字塔形能量沿食物链流能量沿食物链流动过程中具有逐动过程中具有逐级递减的特性级递减的特性生物个体数目沿食物生物个体数目沿食物链中随营养级而逐级链中随营养级而逐级递减递减生物量生物量(现存生物有现存生物有机物的总质量机物的总质量)沿食沿食物链流动逐级递减物链流动逐级递减食物链中每一营食物链中每一营养级生物所含能养级生物所含能量多少量多少每一营养级生物每一营养级生物个体数目个体数目每一营养级生物每一营养

19、级生物的总生物量的总生物量生物金字塔生物金字塔生生态态系系统统的的能能量量流流动动概念概念过程过程特点特点单向流动单向流动逐级递减逐级递减传递效率传递效率10102020指生态系统中能量的指生态系统中能量的输入输入、传递传递、转化转化和和散失散失过程。过程。小小 结结四、研究能量流动的实践意义四、研究能量流动的实践意义1.1.一方面，帮助人们科学规划、设计人工生态一方面，帮助人们科学规划、设计人工生态系统，实现能量的多级利用，提高能量的利用系统，实现能量的多级利用，提高能量的利用率。率。2.2.另一方面，帮助人们合理地调整生态系统中另一方面，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

20、续高效地流向对人的能量流动关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。类最有益的部分。如如:生态农业生态农业如如:草场合理放牧草场合理放牧，以以获得更多的毛、获得更多的毛、肉、皮、奶等畜产品。肉、皮、奶等畜产品。人类能不能改变生态系统能量流动的规律？人类能不能改变生态系统能量流动的规律？不能。不能。农民在进行田间管理的时候，要进行灭虫除草农民在进行田间管理的时候，要进行灭虫除草，目的是，目的是?使能量尽可能地流向农作物中，即流向使能量尽可能地流向农作物中，即流向人类最有益的部分人类最有益的部分生态农业：生态农业：如如桑基鱼塘桑基鱼塘桑基鱼塘的桑基鱼塘的设计的理念：从人类所需的出发，设计的理念

21、：从人类所需的出发，通过能量的多级利用，充分利用流经各营养级通过能量的多级利用，充分利用流经各营养级的能量，提高生产效益。的能量，提高生产效益。1.1.在社会主义新农村建在社会主义新农村建设中，四川某地通过新设中，四川某地通过新建沼气池和植树造林，建沼气池和植树造林，构建了新型农业构建了新型农业生态系统（如图所示）生态系统（如图所示）。下列说法错误的是。下列说法错误的是A A该生态系统中，处于第二营养级的生物有人和家禽家畜该生态系统中，处于第二营养级的生物有人和家禽家畜B B该生态系统中人的作用非常关键，植物是主要成分该生态系统中人的作用非常关键，植物是主要成分C C该生态系统的建立，提高了各

22、营养级间的能量传递效率该生态系统的建立，提高了各营养级间的能量传递效率D D沼气池的建造和植树造林，提高了该生态系统的稳定性沼气池的建造和植树造林，提高了该生态系统的稳定性C2.2.珠江三角洲的农民充分利用自然资源，建立珠江三角洲的农民充分利用自然资源，建立了该地特有的蔗基鱼塘和桑基鱼塘，请据图回答：了该地特有的蔗基鱼塘和桑基鱼塘，请据图回答：（1 1）要使它长期稳定发展，除了要使它长期稳定发展，除了有稳定的有稳定的 来源，各类生来源，各类生物要物要 （2 2）该生态系统内物质经多次重）该生态系统内物质经多次重复利用，大大提高了能量复利用，大大提高了能量 ，能提高的原因是因为其营养结构具能提高

23、的原因是因为其营养结构具有有 的特点。的特点。（3 3）蚕粪、蔗叶进入鱼塘经过）蚕粪、蔗叶进入鱼塘经过 的作用又被桑的作用又被桑蔗基所利用。蔗基所利用。蚕粪中的氨经过蚕粪中的氨经过 作用，作用，形成形成 被植物吸收。被植物吸收。能量能量保持相对稳定保持相对稳定流向对人类最有益的部分流向对人类最有益的部分 食物链短食物链短 分解者分解者 硝化细菌的化能合成硝化细菌的化能合成亚硝酸盐和硝酸盐亚硝酸盐和硝酸盐3.3.下图表示一个生态系统，请下图表示一个生态系统，请据图据图回答下列问题：回答下列问题：(1)(1)图中除阳光、图中除阳光、COCO2 2、H H2 2O O、N N2 2以外，其余部分总以

24、外，其余部分总称为称为 。(2)(2)在生物因素中，不可缺少的成分是在生物因素中，不可缺少的成分是 。(3)(3)若黄雀重增加若黄雀重增加2 2g g，则需至少消耗生产者的有机物则需至少消耗生产者的有机物是是 g g。生物群落生物群落绿色植物和细菌绿色植物和细菌250250 P97 P97 技能训练：分析和处理数据技能训练：分析和处理数据1.1.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6687.56687.5 kgkg，计算公式是计算公式是180/180/（126126）22 675 675，这些葡萄糖储，这些葡萄糖储存的能量是存的能量是1.071011 kJ1.07101

25、1 kJ（计算公式是（计算公式是EG=MG1.6107EG=MG1.6107）；）；2.2.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 kJ3.2721010 kJ（计算公式为（计算公式为EE呼呼=MG1.6107=MG1.6107）；）；3.3.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 21011 kJ1.397 21011 kJ（计算公式为（计算公式为E E固固=EG+E=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%23.4%；4.4.这块

26、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%1.64%（计算公式为（计算公式为=1.397 21011/8.51012=1.397 21011/8.51012）。）。P98 P98 课后练习课后练习一、一、基础题基础题1.A1.A 2.D2.D 3.B3.B 二、二、拓展题拓展题1.1.（2 2）图图b b所示生态系统中流向分解者的能量，还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有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，该生态系统实现了能量的多人类再度利用，因此，该生态系统实现了能量的多级、充分利用，提高了能量的利用

27、率。级、充分利用，提高了能量的利用率。2.2.提示：不能。在一个封闭的系统中，物质总是由提示：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。硅藻能有序朝着无序的方向（熵增加）发展。硅藻能利用利用获取的营养通过自身的新陈代谢作用释放能量，依获取的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，靠能量完成物质由无序向有序的转化，维持其生命维持其生命活动。活动。P97P97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 1）非生物的物质和能量；非生物的物质和能量；（2 2）生产者：生产者：水稻、水稻、杂草、浮游植物等；

28、（杂草、浮游植物等；（3 3）消费者：田螺、泥鳅、黄鳝、鱼、青）消费者：田螺、泥鳅、黄鳝、鱼、青蛙、浮游动物、昆虫、鸟类等；（蛙、浮游动物、昆虫、鸟类等；（3 3）分解者：多种微生物。）分解者：多种微生物。问题提示：问题提示：1.1.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，或人工除草的方式抑制杂草的生长。通过喷洒除草剂，或人工除草的方式抑制杂草的生长。2.2.初级消费者有：田螺、浮游动物、植食性昆虫、植食性鱼、鸟类初级消费者有：田螺、浮游动物、植食性昆虫、植食性鱼、鸟类等。一般而言，植食性昆虫和鸟类等往往对

29、水稻生长构成危害，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、植食性鱼数量较多时也会对水稻生长构成危害。农民采取田螺、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少这些动物的危害。喷洒农药、竖稻草人等措施防止或减少这些动物的危害。3.3.次级消费者有：泥鳅、黄鳝、肉食性鱼、青蛙等。一般而言，这次级消费者有：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于害。农民通过禁捕，或适量放养等措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，实现生态农业的目标。施，实现生态农业的目标。5.5.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，秸秆可作为多种工业原材料，还可以用来生合利用思想，例如，秸秆可作为多种工业原材料，还可以用来生产沼气，以充分利用其中的能量。产沼气，以充分利用其中的能量。6.6.主要通过合理密植的方法提高作物的光能利用效率。主要通过合理密植的方法提高作物的光能利用效率。7.7.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，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。实现能量的多级利用。