[理化生]52生态系统的能量流动-rt.ppt

二、生态系统的能量流动 1、概念：指生态系统中能量的_、 _、_和_的过程。 输入 传递转化 散失 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 生产者 （植物） 初级消费者 （植食动物） 次级消费者 （肉食动物） 三级消费者 （肉食动物） 分 解 者 呼吸作用 二、生态系统能量流动传递的过程 太阳能 呼吸作用 热能 热能 能量如何输入？传递？转化？散失？ 上图为生态系统能量流动示意图，请结合图示分析： 1、能量输入总量： _； 指生产者通过_，将光能转化为_并储 存在有机物中，这样意味着非生物环境中的_进入 到生物群落。 2、能量流动的渠道：_和_。 3、能量流动中能量形式的变化：_ 生物体 有机物中的化学能_（最终散失）。 另：能量转化方面，如动物通过消耗身体内储存的化学能变 成爬、跳、飞、游的机械能。 4、能量传递的形式：_。 5、能量散失的主要途径：_（包括各营养级生物 本身的呼吸及分解者的呼吸）； 能量散失的主要形式：_。 生产者固定的太阳能总量 光合作用化学能 能量 食物链 食物网 太阳能（光能） 热能 有机物中的化学能 呼吸作用 热能 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 生产者 （植物） 初级消费者 （植食性动物） 呼吸作用 分 解 者 遗体 残骸 能 量 在 第 一 营 养 级 中 的 变 化 太阳太阳 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 P94图5-6 下一个营养级同化的能量 呼吸消耗的能量 分解者利用的能量 未被利用的能量 每个 营养 级同 化量 下一个营养级同化的能量 呼吸消耗的能量 分解者利用的能量 每个 营养 级同 化量 定量不定时分析 定量定时分析 第 一 年 第 二 年 残留个体 或有机物 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： u 同化作用 u 异化作用 l l 新陈代谢新陈代谢 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。 又叫分解代谢，是指生物体把自身的一部分组 成物质加以分解，释放出其中的能量，供给生命活 动的过程。 相关信息 自养/异养 需氧/厌氧 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、0kJ B、106 kJ C、2106kJ D、106 2106kJ A B 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，表 示相关过程能量流动量。下列有关叙述正确的是 A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/的比值代表草兔的能量传递效率 D和分别属于草和兔同化量的一部分 D 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？ 不能，能量流动是单向的。 赛达伯格湖的能量流动图解 三 、 能 量 流 动 的 特 点 用表格形式将图中数据进行整理 三 、 能 量 流 动 的 特 点 营养级流入能量 流出能 量 （输入后一 营养级） 出入比 生产者 植食性 动物 肉食性 动物 分解者 464.6 62.8 12.6 14.6 62.8 12.6 13.52% 20.06% 林德曼的研究发现，生态系统的能量流动具有两个 明显的特点： 1、生态系统中能量流动是_的。即流经某 生态系统的能量不可能再回到这个生态系统来。 2、能量在流动过程中_。 传递效率：_。 单向 逐级递减 10%-20% 能量只能从低营养级流向高营养级 6 思考：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？ 流入某一营养级的能量主要有以下去向：一部 分通过该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营养级，而为 分解者所利用；还有一部分未能进入（未被捕食） 下一营养级。所以，流入某一营养级的能量不可能 百分之百地流到下一营养级。 1、食物链为什么一般不超过5个营养级？ 因营养级上升一级，可利用的能量相应要减少80 90，能量到了第五个营养级时，可利用的能量往往 少到不能维持下一个营养级生存的程度了。 2、解释“一山不容二虎”的原因？ 3、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。 能量流动特点小结： 选_的食物链 选最小传递效率_ 生 产 者 最少消耗 选最大传递效率_ 消 费 者 最大消耗 获得最多 获得最少 选_的食物链 最短 最长 20% 10% 典例1：若某生态系统固定的总能量为24000kJ，则 该生态系统的第三和第四营养级所获得的能量最多是 （ ） A.540kJ和81kJ B. 3600kJ和960kJ C. 240kJ和24kJ D. 960kJ和192kJ （1）在一条食物链中，若某一营养级的总能量为n， 则最多传到下一营养级的能量为n20%（0.2n），最 少为n10%（0.1n）。 一、能量在食物链中传递的计算： D 24000（20%）2 =960kJ 24000（20%）3=192kJ 1 2 3 4 20% 【解析】 20%20% 1、假如现有草100公斤，至少可使鹰增重 公斤。 2、假如现有草100公斤，最多可使鹰增重 公斤。 3、假如要使鹰增加2公斤体重，最少要耗草 公斤。 4、假如要使鹰增加2公斤体重，最多要耗草 公斤。 设使鹰增重X1公斤，则： 100 =X11010 设使鹰增重X2公斤，则： 100 =X22020 设最少耗草Y1公斤，则： Y12020=2 Y21010=2 设最多耗草Y2公斤，则： 变式1：在食物链“草 兔 鹰”中， 1 4 200 50 典例2：某人捕得一条重2 kg的杂食海鱼，若此鱼 的食物有1/2来自植物，1/4来自草食鱼类，1/4 来自以草食鱼类为食的小型肉食鱼类，则该鱼 至少需要海洋植物多少_kg 80 植物草食鱼肉食鱼 杂食鱼 21/221/421/4 2 分析：人的能量来源于三条食物链，分别是：植物 杂食鱼；植物草食鱼杂食鱼；植物草食 鱼肉食鱼杂食鱼。设通过三条食物链消耗 的植物分别为a，b，c，则 a 20% =21/2； b (20%)2 =2 1/4； c (20%)3 =21/4 求出a=5，b=12.5，c=62.5 则总共需消耗植物为5+12.5+62.5=80 变式：如果一个人的食物有1/2来自绿色植物，1/4来自小 型肉食动物，1/4来自羊肉，能量传递效率设为10，那 么该人每增加1千克体重，约消耗植物（ ）千克。 A10 B 28 C 100 D 280 D 分析：人的能量来源于三条食物链，分别是：植 物人植物羊人植物 植食性动物肉食 性动物人。设通过 三条食物链消耗的植物 分别为a，b，c，则 a 10%=11/2； b 10% 10%=1 1/4； c 10%10%10%=11/4 求出a=5，b=25，c=250 变式2：如图食物网中的猫头鹰体重每增加20g， 至少需要消耗植物（ ） 兔 植物 猫头鹰 鼠 A.200g B.250g C.500g D.1000g C 设猫头鹰通过捕食兔子和捕食鼠需要消耗的植物分 别为a、b，则(20%)2(a+b)=20g； a+b=500g 20% 20% 20% 20% （1）能量金字塔：将单位时间内各个营养级所得到的 _，按营养级绘成图，所形成的 一个金字塔图形。从能量金字塔可以看出，一个生态 系统中，营养级_，能量流动过程中 _。生态系统中的能量流动一般不超过 45个营养级。 某个湖的能量金字塔 二、生物金字塔类型 能量数值 由低到高 越高 散失的能量越多 特点 正金字塔形 一般为正金字塔形 一般为正金字塔形 （2）数量金字塔： 树 昆虫 小鸟 浮 游 植 物 浮游动物 小 鱼 只有能量金字塔永远是底宽上尖的正金字塔，数 量金字塔及生物量金字塔一般也是正金字塔，但有时 会出现倒置。 生物量金字塔 数量金字塔 优化设计P43 课本P98、调查得知某河流生态系统的营养结构共有4 个营养级（以a、b、c、d表示。）经测定，一年中流 经这4个营养级的能量分别为： 该生态系统中初级消费者是（ ） A、 a B、 b C、 c D、 d 营营养级级能量（J.m-2） a141.10x105 b15.91x105 c0.88x105 d871.27x105 A 典例3：下列有关生态系统功能的叙述中，哪 项不正确（ ） A.能量流动的单向性是因为动物的食性一般 不能逆转 B.任何生态系统都需要得到外部的能量补给 C.一个封闭的生态系统不需要从外界获得物 质供应就可以长期维持正常功能 D.生态系统能量流动逐级递减的原因是生物 的呼吸消耗和资源利用率不高 C 三、研究生态系统能量流动的意义 1、对能量进行多级利用，提高能量的利用率。 例如：沼气工程（秸秆的多级利用）、桑基鱼塘 2 2、能量流动的研究可以帮助人们合理地、能量流动的研究可以帮助人们合理地 _，使能量持续高效地流向，使能量持续高效地流向 对对_的部分。的部分。 调整能量流动方向 人类最有益 典例4：根据生态系统的结构和功能，下列叙述中正确的 是（双选）（ ） A“桑基鱼塘”是自然建立的良性生态系统 B水产养殖业，为充分利用生产者所固定的能量，应以 食物链长的鱼类为养殖对象 C在我国西部大开发中应采用“退耕还林还草”的措施 D营养级越高的生物种群体内积累的有毒物质越多，所 获得的能量越少 CD 例如：除草、治虫、合理确定载畜量、捞捕量 人工建立 短 生物的富集作用 C 5：据图判断，下列叙述不符合生态学原理的是 A.物质经过多级利用，实现了良性循环 B.每一级生产环节都获得产品，提高了生态经济效益 C.由于食物链延长，能量逐级损耗，系统总能量利用 效率降低 D.由于各级产物都可以利用，减少了废物和污染 本 节 知 识 体 系 能 量 流 动 概念：生态系统中能量的输入、传递、转化和 散失的过程 过 程 能量的源头： 流经生态系统的总能量： 生产者固定的太阳 能的总量 途径： 特 点 单向流动： 逐级递减： 沿食物链方向由低营 养级流向下一营养级 能量金字塔： 能量沿食物链流动过程中逐级 递减；传递效率为10%20%。 研究 意义 调整生态系统中的能量流动关系，使能量 持续高效的流向对人类最有益的部分 太阳能 食物链和食物网 课后练习答案 课后练习答案 基础题 1.A。2.D。3.B。 拓展题 （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。 B 1、在一定的时间内，某生态系统中的全部生产者固定的太阳能 为a，全部消费者所同化的能量为b，全部分解者获得的能量为c ，则A、B、c之间的关系是（ ） Aa=b+c Bab+c Cab=c 2、稻田中农民要拔掉稗草，鱼塘中要不断清除肉食性的“黑鱼” ，用生态学观点看，这是为了（ ） A保持生态平衡 B保持生物群落的单一性 C调整能量在生态系统中流动的方向 D使物质能够尽快 地循环流动 3、下列有关生态系统能量流动的叙述中错误的是（ ） A当狼捕食兔子并转化为自身的有机物时，能量就从第一营养级 流入第二营养级 B当狼吃掉一只兔子时，狼不可能获得兔子的全部能量 C生产者通过光合作用合成有机物，能量就从非生物环境流入生 物群落 D生态系统的能量流动是单向的，逐级递减的 C A 同化量=摄入量-粪便量 二 三 巩固提升 （1）请将流经该生态系统的总能量数填写在图中的方框内， 这部分能量是_所固定的太阳能。 （2）能量从第一营养级到第二营养级的转化效率为_% ，从第二营养级到第三营养级的转化效率为_%。 （3）由图855可知，下一个营养级不能得到上一个营养级 的全部能量，原因有：各营养级生物体内的大量能量供 _；其次是上一个营养级的部分能量 _；还有少数能量被_利用 。 4、右图是某湖泊生态系统能量 流动的定量分析图解。图中A、 B、C代表三个营养级，数字均 为实际测得的能量数，单位是 百万千焦。已知该生态系统受 到的太阳辐射为118872百万千 焦，但