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.生态系统的组成成分有哪些？3.生态系统的营养结构是什么?有何功能？生态系统的组成成分,生态系统的营养结构非生物的物质和能量、生产者、消费者、分解者食物链和食物网；物质循环和能量流动的渠道假设你像鲁滨逊那样流落在不毛的荒岛上，只有15Kg玉米和一只母鸡可以食用，那么使自己活的最长的办法是：A.先吃鸡，然后吃玉米B.先吃玉米，同时用部分玉米喂鸡，吃鸡生产的蛋，最后再吃鸡先吃鸡，再吃玉米我反对！为什么要先吃我？我们欠“鸡妈妈”一个解释······生态系统不仅具有一定的结构，而且具有一定的功能。生态系统的主要功能:一是生态系统的能量流动，二是生态系统的物质循环，三是生态系统的信息传递，首先学习讨论生态系统的能量流动。引言：第2节生态系统的能量流动---第一课时生态系统的能量流动----指生态系统中能量的输入、传递、转化和散失过程。能量流动的概念就一个生物个体（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输入储存在体内的能量呼吸作用散失的能量个体1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能量输入种群能量储存能量散失能量流动的分析能量流经一个种群的情况图示：如果将这个种群作为一个整体来研究，则上图可以简化成下图形式，从中可以看出分析能量流动的基本思路。研究生态系统的能量流动一般在群体水平上。能量流动的分析下面从营养级水平来研究能量流动太阳草兔鹰初级消费者次级消费者生产者第一营养级第二营养级第三营养级二、能量流动的过程成分：营养级：太阳草兔鹰二、能量流动的过程①草的能量来自哪里?②照射在草地上的太阳能都被草吸收了吗?怎样吸收的？草的能量是怎样得来的光合作用(太阳能化学能)③吸收了太阳能后,这些能量有哪些去向?呼吸作用消耗用于生长发育和繁殖等生命活动太阳①兔子把草吃进肚子里,草中的能量都被兔子吸收了吗?②兔子吸收了能量后,这些能量有哪些去向?二、能量流动的过程草兔子鹰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①②③生产者(植物)呼吸初级消费者(植食动物)呼吸次级消费者(肉食动物)呼吸分解者…呼吸三级消费者(肉食动物)呼吸进入一个营养级的能量有几个去处？自身呼吸作用消耗、被分解者分解、进入下一营养级生态系统中的能量流动过程1、图中的箭头有哪些含义？2、能量能否逆向流动、循环流动？生态系统中的能量流动过程初级消费者（植食性动物）生产者（植物）次级消费者（肉食性动物）三级消费者（肉食性动物）分解者呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用思考1、生态系统中的能量流动和转化是否遵循能量守恒定律？2、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？思考与讨论：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。不能，能量流动是单向的。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。第2节生态系统的能量流动---第二课时赛达伯格湖的能量流动图解二能量流动的特点植食性动物营养级464.662.862.812.613.52%20.06%第一营养级第二营养级流入能量流到下一营养级的能量传递效率KJKJ能量流动的特点数据分析与处理生产者二、生态系统的能量流动特点问题2：进行数据整理和分析，将每一营养级上的能量“流入”和“传递到下一营养级”整理到下表中，并计算相邻营养级间的能量传递效率。能量传递效率=下一个营养级同化的能量上一个营养级同化的能量成果展示3.流入某个营养级的能量，为什么不能百分之百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：一部分通过营养级的呼吸作用散失了；一部分作为排出物、遗体或残枝败叶不能进入下一个营养级，而为分解者利用；还有一部分未能进入（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之百地流到下一个营养级。4.通过以上分析，你能得出什么规律？二、能量流动的特点（一）单向流动：（二）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。传递效率为10％～20％两个营养级之间逐级递减的原因：自身呼吸消耗、被分解者分解、暂时未被利用。肉食性动物12.6植食性动物62.8生产者464.6能量金字塔X×20%×20%=1Kgx=25Kg在绿色植物→鼠→猫头鹰这条食物链中，猫头鹰增重1Kg，至少需要消耗绿色植物______Kg。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。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数量金字塔有没有例外的情况？想一想：一般情况下，也是金字塔形。但是有时候会出现倒置的塔形。例1:在海洋生态系统中，由于生产者（浮游植物）的个体小，寿命短，又会不断地被浮游动物吃掉，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。当然，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。例2: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。树数昆虫数目小鸟数目浮游植物浮游动物鱼生命在等待中逝去······请给我们一个“先吃鸡”的理由！假设你像小说中的鲁滨逊一样，流落到一个不毛的荒岛上，那里除了有能饮用的水之外，几乎没有任何食物，你随身携带的食物只有5千克玉米和一只母鸡。你认为哪种生存策略能让你维持更长的时间来等待救援？（）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。A鸡玉米人玉米鸡人植物-牛-人植物-人人们应采用以谷物和植物蛋白为主的食物结构如何调整饮食结构？从能量传递的数量和效率看，能量流经各营养级是逐级递减的，单向不循环的，传递效率为10％－20％。所以,食物链一般不超过五个营养级，到第五营养级以后，可利用的能量已减少到不能维持其生存的程度了。因为能量每流经一级都要丢失一大部分，所以食物链越长，流量流失就越多。2.食物链一般不超过5个营养级?迁移创新：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少的程度。因此，老虎的数量将是很少的。故“一山不容二虎”有一定的生态学道理。1.为什么说“一山不容二虎”?迁移创新：四、研究能量流动的实践意义1.一方面，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，提高能量的利用率。2.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，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。如:生态农业如:草场合理放牧，以获得更多的毛、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？不能。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，充分利用流经各营养级的能量，提高生产效益。桑基鱼塘确定草场的载畜量沼气池研究能量流动意义---提高能量利用率P97技能训练：分析和处理数据1.这些玉米的含碳量折合成葡萄糖是6687.5kg，计算公式是180/（12×6）×2675，这些葡萄糖储存的能量是1.07×1011kJ（计算公式是EG=MG×1.6×107）；2.这些玉米呼吸作用消耗的能量是3.272×1010kJ（计算公式为ΔE呼=ΔMG×1.6×107）；3.这些玉米在整个生长季节所固定的太阳能总量是1.3972×1011kJ（计算公式为E固=EG+ΔE呼），呼吸作用消耗的能量占所固定太阳能的比例是23.4%；4.这块玉米田的太阳能利用效率是1.64%（计算公式为η=1.3972×1011/8.5×1012）。P98课后练习一、基础题1.A2.D3.B二、拓展题1.（2）图b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，提高了能量的利用率。2.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。硅藻能利用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，维持其生命活动。P97调查参考调查点：稻田生态系统组成成分：（1）非生物的物质和能量；（2）生产者：水稻、杂草、浮游植物等；（3）消费者：田螺、泥鳅、黄鳝、鱼、青蛙、浮游动物、昆虫、鸟类等；（3）分解者：多种微生物。问题提示：1.生产者主体是水稻，其他生产者有杂草、浮游植物等。农民主要通过喷洒除草剂，或人工除草的方式抑制杂草的生长。2.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。农民采取喷洒农药、竖稻草人等措施防止或减少这些动物的危害。3.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，或适量放养等措施，实现生态农业的目标。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。6.主要通过合理密植的方法提高作物的光能利用效率。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，实现能量的多级利用。在草原上，牛以草为食，屎壳郎（蜣螂）以牛粪为食0被牛同化的能量中约有多少流入屎壳郎？学以致用课堂练习:【跟踪训练】1.流经生态系统的总能量是指()A.照射到该生态系统内所有植物体叶面上的全部太阳能B.射进该系统的全部太阳能C.该系统全部生产者所固定的太阳能的总量D.生产者传递给消费者的全部能量cAC3.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．流入到狐体内的能量C．通过狐狸的粪便流入到分解者体内的能量D．通过兔子的粪便流入到分解者体内的能量D假设你像小说中的鲁滨逊一样，流落到一个不毛的荒岛上，那里除了有能饮用的水之外，几乎没有任何食物，你随身携带的食物只有15千克玉米和一只母鸡。你认为如何利用食物才能让你维持更长的时间来等待救援？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。