生态系统的能量流动3 (1)

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糖类、脂肪、ATP、光合作用、呼吸作用、热能、光能、化学能与能量有关的概念光合作用呼吸作用热能ATP第2节生态系统的能量流动生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程，称为生态系统的能量流动。（一）生态系统的能量流动假设你像小说中的鲁宾逊那样，流落在一个荒岛上，那里除了又能饮用的水以外，几乎没有任何食物。你随身尚存的食物只有一只母鸡、15千克玉米。讨论：你认为以下哪种生存策略能让你维持更长的时间来等待救援：备选策略1：先吃鸡，再吃玉米；备选策略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。问题探讨假如你流落到荒岛上，只有一只母鸡、１５kg玉米……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？？增加了食物链的长度，能量逐级递减，最后人获得的能量较少√A.先吃鸡，然后吃玉米。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。鸡人玉米玉米人鸡生命活动离不开能量，生物需要不断从外界获取能量才能维持生存；在生物获得的能量中只有一部分贮存于生物体内；由于能量沿食物链流动过程中逐级递减，因而能量相同的食物，动物性食品比例越高，意味着消耗的总能量越多。生命活动可以离开能量吗？怎样研究生态系统的能量流动？生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程，称为生态系统的能量流动。（一）生态系统的能量流动一、能量流动的分析研究能量流动可以是在个体水平上，也可以在群体水平上。研究生态系统中能量流动一般在群体水平上，这种将群体视为一个整体进行研究是系统科学常用的研究方法。研究能量在沿着食物链从一个种群流动到另一种群时，需要考虑能量被利用和未被利用等多方面的能量值，以某动物种群捕食种群A为例，可用图5-4表示。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流动的分析个体…储存在体内的能量呼吸作用散失的能量个体2储存在体内的能量呼吸作用散失的能量个体3储存在体内的能量呼吸作用散失的能量能量输入能量储存能量输入种群能量散失研究生态系统中能量流动一般在群体水平上。请同学们阅读教材“能量流动的过程”一段，完成下面几个问题：能量流动的过程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？同化作用又叫合成代谢，是指生物体把从外界环境中获取的营养物质转变成自身的组成物质，并且储存能量的过程。一、能量流动相关概念同化量摄入量粪便量=——•摄入量:下一个营养级通过捕食的方式从上一个营养级获得的能量.同化量:真正被食草动物摄食利用的这一部分，称为消耗量;消耗量中大部分被消化吸收，这一部分称为同化量.二能量流动的过程初级消费者（植食性动物）生产者（植物）呼吸作用用于生长发育和繁殖分解者遗体残骸1、能量的源头：2、流经生态系统的总能量:太阳能生产者所固定太阳能的总量能量在第一营养级中的变化（教材P94第二段）生产者固定的太阳能呼吸消耗用于生长、发育、繁殖遗体、残枝败叶分解者利用初级消费者摄食能量在第一营养级中的变化一能量流动的过程初级消费者摄入初级消费者同化用于生长发育和繁殖次级消费者摄入分解者利用遗体残骸粪便呼吸作用散失呼吸作用散失能量在第二营养级中的变化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利用粪便呼吸散失…能量流经第二营养级示意图摄入的能量：粪便中的能量（未被同化的能量）该营养级所固定的能量上一营养级同化量的一部分属于本营养级的同化量同化量的去向：⑴本营养级个体自身呼吸消耗(散失)；⑵本营养级个体自身生长、发育繁殖的积累（储存）。a.遗体残骸被分解者分解；b.流向下一营养级。c.未被利用部分（石油、煤炭等）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二、能量流动的过程1.能量流动的起点：从生产者固定太阳能开始2.能量流动的途径：食物链和食物网通过绿色植物的光合作用和硝化细菌等细菌的化能合成作用来完成。3.流经生态系统的总能量：全部生产者固定的太阳能的总量4.每个营养级的能量去向：呼吸作用、下一营养级同化、分解者分解5.能量流动的终点：以呼吸作用产生的热能的形式散失输入：传递：能量沿着食物链（网）逐级流动散失：各级生物的呼吸作用及分解者的分解作用（呼吸），能量以热能散失生产者固定的太阳能的总量，是流经这个生态系统的总能量。生态系统的总能量：太阳能能量的最终源头：转化：热能太阳光能化学能光合作用呼吸作用二、能量流动的过程摄入量初级消费者___________吸收同化量未同化量，例如消化1、呼吸作用消耗4、未被利用3、分解者利用2、流入下一营养级综上所述，能量不管如何传递，最终都以_______的形式从生物群落中散失，只有__________源源不断地固定__________,才能保证生态系统能量流动的正常进行。典例1：若鹿的消耗量为100%，其粪尿量为36%，呼吸量为48%，则鹿的同化量为_______。（解析：要真正理解同化的含义，是转变成自己的那一部分，而粪是摄入的食物中并没有被同化的残渣。同化为自己的才有所谓的呼吸消耗。）粪便量热能生产者太阳能64%(同化量=摄入量—粪便量）以书本P94图5-6能量流经第二营养级示意图为例，分析流入每一营养级的能量去向：变式2：在由草、兔、狐组成的一条食物链中，兔经同化作用所获得的能量，其去向不应包括（）A.通过兔子呼吸作用释放的能量B.通过兔子的粪便流入到分解者体内C.通过狐的粪便流入到分解者体内D.流入到狐体内【解析】兔子摄取了草，其中一部分被同化了，兔子同化的能量可以流向下一营养级狐，可用于自身呼吸作用，也可流向分解者。在兔子摄入的能量中，以粪便形式排出体外的不属于其同化的能量。变式1：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107kJ，则这部分能量中流入蜣螂体内的约为A、0kJB、106kJC、2×106kJD、106－2×106kJAB①②③④分解者草兔狐粪便呼吸作用遗体残骸等变式:3右图表示某草原生态系统中能量流动图解，①～④表示相关过程能量流动量。下列有关叙述正确的是A．①是流入该生态系统的总能量B．分解者获得的能量最少C．图中②/①的比值代表草→兔的能量传递效率D．③和④分别属于草和兔同化量的一部分D1、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的约为（）A.0B.10%mC.10~20%mD.不知道A思考：1、生态系统中的能量流动和转化是否遵循能量守恒定律？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。２．流经某生态系统的能量能否再回到这个生态系统？能量在生态系统中的流动，很大部分被各个营养级的生物利用，通过呼吸作用以热的形式散失。散失到空间的热能不能再回到生态系统参与流动。因为至今尚未发现以热能作为能源合成有机物的生物。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营养级流入的能量流出（输入下一营养级）的能量呼吸作用散失分解者分解（呼吸作用）未被利用流入/流出（%）生产者464.662.896.312.5293初级消费者62.812.618.82.129.3次级消费者12.6——7.5微量5.04、从第一营养级流入第二营养级的能量，占生产者所固定的能量总量的百分比是多少？从第二营养级流入第三营养级的能量，占初级消费者所同化的能量总量的百分比是多少？13.520.11、流经此生态系统的总能量为多少？2、对于每一个营养级来讲，输入和输出的能量是否相等？3、植食性动物的同化量为多少？464.6相等62.813.5%20%1、流经此生态系统的总能量为多少？3、植食性动物的同化量为多少？2、对于每一个营养级来讲，输入和输出的能量是否相等？464.6相等62.813.5%20%4、从第一营养级流入第二营养级的能量，占生产者所固定的能量总量的额百分比是多少？从第二营养级流入第三营养级的能量，占初级消费者所同化的能量总量的百分比是多少？•1、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？•2、能量流动的箭头全部是单向的，表示什么意思？•3、能量在相邻的两个营养级之间传递的效率是多少？•4、通过以上分析，你能得出什么规律？二能量流动的特点①呼吸作用散失③给分解者表示生态系统中的能量流动只能是单向流动，而不能逆向流动10%---20%二能量流动特点：1、单向流动2、逐级递减（10%-20%）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%。Q1：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。二、能量流动的特点•单向流动•逐级递减只能沿食物链由低营养级流向高营养级1、各营养级生物会因呼吸作用而散失部分能量2、各营养级生物总有一部分能量不能被下一营养级利用3、能量传递效率：10-20%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。在“草→食草的昆虫→蜘蛛→蟾蜍→蛇→猫头鹰”这条食物链，设流经这条食物链的总能量为100％，按最高传递率计算，蟾蜍和猫头鹰所得能量最多分别为A、20％和2％B、0.8％和0.032％C、4％和0.8％D、0.4％和0.016％及时巩固数量金字塔存在吗？思考题：如果把各个营养级的生物数量关系，用绘制能量金字塔的方式表达出来，是不是也是金字塔形？如果是，有没有例外？一般是金字塔形；有例外。浮游植物浮游动物鱼昆虫鸟树小结•能量流动的起点：•能量流动的途径：•能量的变化情况：•生产者的能量来源：•分解者的能量来源：•各级消费者的能量来源