5.2生态系统的能量流动-课件

5.2生态系统的能量流动温故而知新1.生态系统的结构包括哪两方面？2.生态系统的成分有哪些？3.生态系统的营养结构是什么?生态系统的成分,食物链和食物网生产者、消费者、分解者、非生物的物质和能量食物链和食物网问题探讨：假如你像小说中的鲁滨逊那样，流落在一个荒岛上，除了饮用水之外没有任何食物。你随身带的食物只有一只母鸡、15Kg玉米。策略：1.先吃鸡再吃玉米。2.先吃玉米，同时用一部分玉米喂鸡，吃鸡产下的蛋，最后吃鸡。一、能量流动的概念生态系统的能量流动是指生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。就一个生物个体（如人）而言，能量是如何输入、储存和散失的？能量输入个体呼吸作用散失的能量储存在体内的能量能量流动的分析能量输入个体1呼吸作用散失的能量储存在体内的能量个体2个体3呼吸作用散失的能量储存在体内的能量呼吸作用散失的能量储存在体内的能量…能量流动的分析能量流经一个种群的情况：能量输入种群能量储存能量散失能量流动的分析研究生态系统中能量流动一般在群体水平上。能量流动的过程能量在第一营养级中的变化生产者（植物）初级消费者（同化量）呼吸作用用于生长发育和繁殖（储存在体内有机物）分解者残枝败叶遗体及粪便呼吸作用要点补充新陈代谢中的同化作用和异化作用新陈代谢同化作用异化作用把外界环境中获取的营养物质，转变成自身的组成物质。储存能量释放能量分解自身的一部分组成物质，把分解的最终产物排出体外。物质代谢能量代谢摄入量就是同化量吗？(同化量=摄入量—粪便量）同化作用是指生物体把从外界环境中获取的营养物质转变成自身物质，并且储存能量的过程。同化作用生产者（植物）初级消费者（同化量）呼吸作用用于生长发育和繁殖（储存在体内有机物）分解者残枝败叶遗体及粪便呼吸作用能量在第一营养级中的变化生产者固定的太阳能自身呼吸作用以热能散失生长、发育、繁殖遗体及残枝败叶：被分解者分解被下一营养级同化能量在第一营养级中的变化①②③能量的来源能量的去路初级消费者摄入用于生长发育和繁殖次级消费者摄入呼吸散失遗体残骸初级消费者同化分解者分解粪便呼吸散失…...①②③能量流经第二营养级示意图对初级消费者的摄入自身呼吸作用以热能散失生长、发育、繁殖遗体及残枝败叶：被分解者分解被下一营养级同化能量在第二营养级中的变化①②③能量的去路（除去粪便量）能量的来源对上级消费者的摄入自身呼吸作用以热能散失生长、发育、繁殖能量在最高营养级中的变化①遗体及残枝败叶：被分解者分解③能量的去路（除去粪便量）能量的来源被下一营养级同化②生态系统能量流动的过程完成教材P94“思考与讨论”生产者呼吸初级消费者呼吸次级消费者分解者…呼吸三级消费者呼吸呼吸生产者固定的太阳能总量为流经这个生态系统的总能量输入传递散失以有机物的形式沿食物链向下一营养级传递⒈生态系统的能量来源：太阳光能2.起点：渠道:食物链和食物网生产者3.流经生态系统总能量：生产者所固定的太阳能的总量6.去路：呼吸作用消耗被下一营养级的生物所利用被分解者所利用二.能量流动的过程4.来源：生产者消费者——太阳光能——前一营养级5.各营养级能量的去路有哪些？请以生产者(第一营养级)为例说明.⒈生态系统的能量来源是什么？2.能量流动的起点和渠道是什么？3.流经生态系统的总能量是什么？4.各个营养级能量的来源又是什么？思考并讨论:7.能量流动的形式？以有机物的形式流动植食性动物62.862.8二、能量流动的特点赛达伯格湖的能量流动P95资料分析太阳能未固定生产者464.6分解者12.5呼吸作用96.3未利用2932.118.829.312.6肉食性动物12.6微量7.55.0327.3122.614.6能量传递效率根据“赛达伯格湖的能量流动图解”，计算相邻两个营养级间能量传递效率。植食性动物62.862.8太阳能未固定生产者464.612.6肉食性动物12.6传递效率=上一营养级的摄入量本营养级的摄入量×100%试计算：从第一营养级到第二营养级的传递效率？从第二营养级到第三营养级的传递效率？13.5%20%结论：相邻营养级的传递效率大约是10%—20%。未被利用分解者分解呼吸作用散失流出（输入下一营养级）的能量流入的能量营养级生产者464.662.896.312.529329.32.118.812.662.8植食性动物肉食性动物5.0微量7.5——12.6Q1：生态系统中的能量最终去了哪里？Q2：生态系统中能量流动和转化是否遵循能量守恒定律？Q3：流经生态系统的能量能否再回到生态系统中来？20’－25‘思考与讨论：一部分以热能的形式散失了，一部分贮存在有机物中。遵循；因为生产者固定的总量等于流动中散失的和贮存的之和。不能。三、生态系统能量流动的特点：逐级递减:单向流动:生产者次级消费者三级消费者初级消费者不循环，不可逆能量在沿食物链流动的过程中是逐渐减少的，能量传递效率大约是10%-20%通过以上的分析，你能总结出什么规律？请分析讨论:用能量流动的原理,解释谚语“一山不容二虎”隐含的道理。学以致用参考要点:根据生态系统中能量流动逐级递减的特点和规律，营养级越高，可利用的能量就越少，老虎在生态系统中几乎是最高营养级，通过食物链(网)流经老虎的能量已减到很小的程度。在获得有限的食物空间里，虎的数量越少，就越容易获得食物来维持生存，其数量多时，就不能维持其生存。为了生存就会出现你死我活的斗争，这样一山就容不得二虎。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？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10%~20%，也就是说要得到1千克的肉至少要消耗5千克的植物；所以相同重量的肉比蔬菜贵。二、能量流动的特点方向上：单向流动数值上：逐级递减①组成食物链的各营养级的顺序是不可逆的，这是长期自然选择的结果；②各营养级的能量大部分以呼吸作用产生的热能形式散失掉，这些能量是生物无法利用的。•单向流动原因：•逐级递减原因：①各营养级的生物都会因自身呼吸消耗相当大的一部分能量；②各营养级的生物总有一部分未被下一个营养级利用。能量金字塔营养级越多，在能量流动过程中消耗的能量就越多，所以生态系统中的能量流动一般不超过4—5个营养级。如果将单位时间内各个营养级所得到的能量数值，由低到高绘制成图，可以形成一个金字塔图形，叫做能量金字塔。塔基是生产者，塔形是正锥形。思考讨论：食物链中的营养级一般不超过五个，为什么？任何生态系统都需要不断得到能量补充，以便维持生态系统的正常功能。如果一个生态系统在一段较长的时间内没有能量输入，这个生态系统就会崩溃。生态金字塔：指各营养级之间的数量关系，包括三个类型：生物能量金字塔、数量金字塔、生物量金字塔。生态金字塔1.能量金字塔：表示营养级与能量之间的关系。.能量金字塔每一阶的含义：代表食物链中每一营养级所含能量。.能量金字塔永远是正金字塔形。.能量金字塔形状象征含义：表明能量沿食物链逐级递减。2.数量金字塔：因为在捕食链中随营养级的提高，能量越来越少，而动物体型越来越大，因而生物个体数越来越少。数量金字塔每阶的含义：表示每一营养级的生物个体数。数量金字塔（实例）人们对一片草地上的所有生物成员作了统计：生产者（野草）5842424株；初级消费者（草原动物、昆虫）708624只次级消费者（肉食动物、吃昆虫的小鸟）354904只三级消费者（肉食动物、吃小鸟的鹰）3只。有没有例外的情况？想一想：一般情况下，是金字塔形。但是有时候会出现倒置的塔形。树数昆虫数目小鸟数目例:成千上万只昆虫生活在一株大树上，该数量金字塔的塔形也会发生倒置。3.生物量金字塔100001000100101高少生物量高低营养级生物量金字塔每一节的含义：表示每一营养级现存生物有机物的总质量。能量以物质的形式存在，因此每一营养级的生物量在一定程度上表示着能量值得高低，从这个意义上讲生物量金字塔同能量金字塔形状相似。想一想：生物量金字塔有没有特殊情况？树数海洋生态系统中某一时刻的浮游植物的生物量可能低于捕食者浮游动物的生物量！浮游动物生物量浮游植物生物量（夏季的某一时刻生物量）浮游植物个体小、寿命短、又会不断被浮游动物吃掉，所以某一时刻调查到的浮游植物的生物量要低于浮游动物，但是并不表示流过生产者这一环节的能量比浮游动物少！能量金字塔数量金字塔生物量金字塔形状特点象征意义含义100001000100101高低能量高低营养级100001000100101高少数量高低营养级100001000100101高少生物量高低营养级呈正金字塔形一般呈正金字塔形;有时出现倒金字塔形.（树与树上昆虫）一般呈正金字塔形；有时倒金字塔形.（某一时刻海洋中的浮游植物和动物）能量沿食物链流动过程中具有逐级递减的特性生物个体数目沿食物链中随营养级而逐级递减生物量(现存生物有机物的总质量)沿食物链流动逐级递减食物链中每一营养级生物所含能量多少每一营养级生物个体数目每一营养级生物的有机物总量生物金字塔四、研究能量流动的实践意义1.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，提高能量的利用率（如:生态农业）。2.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。如:草场合理放牧，以获得更多的毛、肉、皮、奶等畜产品。问题:农民在进行田间管理的时候，要进行灭虫除草，目的是?使能量尽可能地流向农作物中，即流向人类最有益的部分生态农业：如桑基鱼塘桑基鱼塘的设计的理念：从人类所需的出发通过能量的多级利用、物质的循环利用，充分利用流经各营养级的能量，提高生产效益。【归纳提升】有关能量流动的极值计算在解决有关能量传递的计算问题时，首先要确定食物链。(1)设食物链A→B→C→D，分情况讨论：现实问题思路求解D营养级净增重M至少需要A营养级多少N×(20%)3＝M最多需要A营养级多少N×(10%)3＝MA营养级净增重ND营养级最多增重多少N×(20%)3＝MD营养级至少增重多少N×(10%)3＝M(2)在某一食物网中，一个消费者往往同时占有多条食物链，当该消费者增加了某一值时，若要计算最少消耗生产者多少时，应选最短的食物链和最大传递效率20%进行计算，这样消费者获得的能量最多；若要计算最多消耗生产者多少时，应选最长的食物链和最小传递效率10%进行计算，这样消费者获得的能量最少。问题探讨：假如你像小说中的鲁滨逊那样，流落在一个荒岛上，除了饮用水之外没有任何食物。你随身带的食物只有一只母鸡、15Kg玉米。策略：1.先吃鸡再吃玉米。2.先吃玉米，同时用一部分玉米喂鸡，吃鸡产下的蛋，最后吃鸡。A、先吃鸡，再吃玉米玉米鸡人玉米鸡人B、先吃玉米，同时用一部分玉米喂鸡，吃鸡产下的蛋，最后吃鸡。小结生态系统的能量流动概念过程特点实践意义单向流动逐级递减传递效率10％～20％指生态系统中能量的输入、传递、转化和散失过程。1、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、使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。下图是以每个营养级生物个体数量绘制的生态金字塔,其中1、2、3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A、草——兔——狼B、草——昆虫——鸟C、树——昆虫——鸟D、树——兔——狼321C锄去农田中的杂草，修去树木的侧枝，目的是什么?思考：下列哪种生态系统中的能量流动关系需要调整A草原牧场上能量流向牛羊B森林中能量流向木材C农田中能量流向田鼠D鱼塘中能量流向鱼类C1、下图表示某生态系统的能量流动，请据图回答：（1）将A、B、C、D各营养级的成分依次写在图中：A．B．C．D．。（2）图中a1代表，图中a2代表。及时巩固生产者初级消费者次级消费者三级消费者生产者所固定的太阳能被初级消费者同化的能量从第一营养级流动到第二营养级的能量2、若鹿的进食能量为100%，其粪尿能量为36%，呼吸能量为48%，则鹿的同化量为（）A．64%B．84%C．16%D．52%及时巩固A同化量＝摄入量－粪便量3、大象是植食性动物，有一种羌螂专以大象粪为食。如果在某段时间大象所同化的能量为m，则这部分能量中可以流入羌螂体内