能量流动和物质循环.ppt

一、生态系统中的能量流动一、生态系统中的能量流动 照射在草地上的太阳能 都被小草固定了吗? 太阳能被小草固定后,这些 能量有哪些去向? 呼吸作用 生命 活动 热能 暂未利用 分解者残枝败叶等 兔子吸收了草中的能量后, 这些能量有哪些去向? 呼吸作用 生命 活动 热能 分解者 残骸 兔子把草吃进肚子里,草 中的能量都被兔子吸收了 吗? 暂未利用 残枝败叶等残骸残骸 散失（分解者） 散失（呼吸作用） 呼吸作用呼吸作用呼吸作用 分解者 分解者分解者 输入 能量流动：能量流动： 生态系统中能量的输入、传递和散失的过程。 传递 传递 初级初级 消费者消费者 生生 产者产者 次级次级 消费者消费者 自身呼吸作用消耗（热能散失，生命活动）；自身呼吸作用消耗（热能散失，生命活动）； 食物链和食物网食物链和食物网 散失（呼吸作用） 散失（分解者） 传递 传递 能量流动的过程能量流动的过程 输入 起点: 始于生产者固定太阳能，即流经生态系统的总能量。始于生产者固定太阳能，即流经生态系统的总能量。 去向: 分解者所利用分解者所利用；沿食物链传递给下一；沿食物链传递给下一 营养级营养级 渠道: 初级初级 消费者消费者 生生 产者产者 次级次级 消费者消费者 12.6 62.8 未固定 生产者 464.6 植食性动物 62.8 肉食性动物 12.6 请计算能量传递效率（输入后一营养级的 能量与输入前一营养级的能量的比） 13.5%13.5% 20%20% 单位（焦/厘米2 年） 分解者 14.6 微量 未利用 327.3 赛达伯格湖的能量流动图解赛达伯格湖的能量流动图解 呼吸 122.6 单向流动: 自身呼吸作用消耗 分解者利用 暂未利用 12.6 62.8 未固定 生产者 464.6 植食性动物 62.8 肉食性动物 12.6 13.5%13.5%20%20% 18.8 分解者 14.6 微量 未利用 327.3 呼吸 122.6 逐级递减逐级递减: : 能量流动的特点能量流动的特点: : 能量传递效率能量传递效率10%10%20%20% 不可逆向，不可循环 1、此生态系统中能量流动的起点是_ 开始。对猫头鹰而言，能量消耗最少的食物链 是_.该生态系统中，蛇吃 _会比较经济的利用生产者所固定的太阳 能。 2、写出最长的一条食物链，在按能量传递的规 律，若青蛙的体重增加10g，则至少需要消耗食 草昆虫_g. 3、若蛇的体重增加10g，则至少需要消耗食草 昆虫_g. 有关能量计算的问题 在解决涉及有关能量计算问题时，如遇到“至少需要、最少 消耗”生产者等字眼时，选最短的食物链，所选用的传递效 率为20%；如遇到“最多需要、最多消耗”生产者等字眼时 ，选最长的食物链，所选用的传递效率为10%。 1、若鹰的体重增加1千克， 最少消耗草 千克； 最多消耗草 千克。 2、若草固定的太阳能总量 为1000千焦，鹰获得的能量 最多为 千焦；最少为 千焦。 3、若把蜗牛全部捕杀掉， 食虫鸟的数量会 。 三 生态系统的能量流动 1能量流动的概念： 2能量流动的起点： 3 流经生态系统的总能量： 4能量流动的渠道： 5 能量的最终来源： 6 各营养级的能量流动情况 ： 能量的输入、传递和散失 从生产者固定太阳能开始 生产者固定的太阳能总量 食物链和食物网 太阳能 单向流动，逐级递减（ 10%-20%) 下表是对对某水生生态态系统营统营 养级级和能量流动动情况的调查结调查结 果， 表中ABCD分别别表示不同的营营养级级，E为为分解者。 生物固定的能量体内储储存的能量 呼吸作用消耗的 能量 A15.92.813.1 B870.7369.4501.3 C0.90.30.6 D141.061.979.1 E211.520.1191.4 A、B、C、D分别别代表哪个营营养级级? 第一营养级 第二营养级 第三营养级 第四营养级 分解者 复习回顾: 绿色植物植食性动物 分解者 肉食性动物 太阳能 能量源头: 能量流动渠道: 能量传递效率: 能量流动的特点: 太阳能 食物链(网) 10%20% 单向流动，逐级递减 分解者能给绿色植物提供_, 但不提供_ 呼吸作用 能量散失形式: 热能 无机物能量 1.碳循环的形式： 2.碳在自然界中的存在形式： 3.碳在生物体内的存在形式： 4.碳进入生物体的途径： 5.碳在生物体之间传递途径： 6.碳进入大气的途径： 主要是CO2； CO2和碳酸盐 含碳有机物； 绿色植物的光合作用 食物链（网） 生物的呼吸作用 微生物的分解作用 化石燃料的燃烧 碳循环的特点：碳循环的特点： 概念：物质循环是指组成生物体的C、H、O、 N、P、S等基本元素在生态系统的生物群落和 无机环境之间形成的反复循环运动。 二、生态系统中的物质循环二、生态系统中的物质循环 1这里的物质指什么? 2循环过程是怎样的? 3循环的范围有多大? 物质循环的概念： 组成生物体的 等基本 元素，在 和 之间往返循 环利用的过程，又称为生物地球化学循环。 C、H、O、N、P、S 构建模型 无机环境 生物 群落 思考：这里的 生态系统可不 可以是森林、 草原、池塘等 生态系统？ 生物群落 无机环境 学习要点: 1、识记生态系统物质循环的概念; 2、以碳循环为例，理解物质循环过 程; 3、理解能量流动和物质循环的关系 ; 4、关注碳循环平衡失调与温室效应 的关系. 元素地壳细胞 O 48.6%65% C 0.09%18% Fe 4.75%0.01% H 0.76%10% N 0.03%3% 几种元素在地壳中和细胞中含量的比较表 组成细胞的元素在地壳中都含有，说明： _ 细胞中元素与地壳的含量有很大差别，说明： _ 生物界与非生物界具有统一性 生物界与非生物界具有差异性 为什么维持生态系 统所需大量物质， 例如氧、水、氮、 碳和许多其他物质 ，亿万年来却没有 被生命活动所消耗 完？ 问题探讨：问题探讨： 你自己所呼出你自己所呼出 的二氧化碳都去的二氧化碳都去 了哪里？了哪里？ （一）水循环：（一）水循环： 水是组成生物体的重要成分，约占体水是组成生物体的重要成分，约占体 重的重的60609595，体内进行一切生化反应，体内进行一切生化反应 都离不开水。地球上水通过蒸发、降雨、都离不开水。地球上水通过蒸发、降雨、 植物的蒸腾、吸收等过程反复循环。植物的蒸腾、吸收等过程反复循环。 碳是地球上储量最丰富的元素之一。 它广泛地分布于大气、海洋、地壳沉积 岩和生物体中，并随地球的运动循环不 止。同时碳又是有机化合物的基本成份 ，是构成生命体的基本元素。碳循环还 与生命活动紧密相联。亿万年来，在地 球的生物圈和大气圈中，碳通过生命的 新陈代谢，往复循环、生生不息。 思考与讨论： 1、碳在自然界以什么形式存在？ 2、碳是如何分别进出生产者、消费者、 分解者各个环节（以什么形式、通过哪 些生命活动、形成哪些产物等）？ 3、请用关键词、线段、箭头、方框等表 示讨论结果。 （二）碳循环： 碳元素约占生物体干重的49，碳是有机 化合物的“骨架”，没有碳就没有生命。 碳在自然界的存在形式： l l 碳是地球上储量最丰富的元素之一。碳是地球上储量最丰富的元素之一。 l l 它在无机自然环境中以它在无机自然环境中以COCO 2 2 和碳酸盐（和碳酸盐（ 石灰岩、珊瑚礁）的形式广泛地存在，分石灰岩、珊瑚礁）的形式广泛地存在，分 布于大气、海洋、地壳沉积岩中。布于大气、海洋、地壳沉积岩中。 l l 同时碳又是有机化合物的基本成分，是同时碳又是有机化合物的基本成分，是 构成生命体的基本元素。构成生命体的基本元素。 碳循环 动物植物 动植物的遗体和排出物泥炭、煤、石油 大气中的CO2 大气中的CO2 燃 烧 光 合 作 用 呼 吸 作 用 植物 动物 摄食 微 生 物 的 呼 吸 作 用 呼 吸 作 用 动植物的遗体和排出物 泥炭、煤、石油 C循环的图解 化石燃料 大气环境 生产者 分解者消费者 光合作用 呼吸作用 分解作用 呼吸作用 分解作用 摄 食 作 用 形 成 石 油 、 天 然 气 等 形成石油、 天然气等 呼吸作用 燃烧作用 生产者消费者 分解者 大气中的CO2库 化石燃料 (1)碳从无机环境进入生物群落的途径有：_作用 和化能合成作用。 (4)在生物群落内部，碳通过食物链和食物网，以 含_有机物的形式传递。 (3)在无机环境与生物群落之间, 碳以_的形式循环. (2)碳进入大气的途径有： 光合 呼吸作用、分解作用、燃烧 CO2 碳 练习：1. 2.下图是自然界中碳循环简图，图中的甲、 乙、丙代表生态系统的组成成分。下面各项 中，正确的是（ ）。 乙为生产者，丙为分解者，甲为消费者 * (变式)下图是自然界碳循环的简图。图 中的甲、乙、丙各代表什么 甲为生产者，乙为分解者，丙为消费者 在生态系统中，碳循环始终与下列哪 项结合在一起进行的？（ ） A氮循环 B水循环 C能量流动 D能量循环 练习： C （三）氮循环：（三）氮循环： 氮是组成蛋白质和核酸的主要成氮是组成蛋白质和核酸的主要成 分。氮占大气成分的分。氮占大气成分的7979，必须经过，必须经过 生物固氮作用、硝化作用、反硝化作生物固氮作用、硝化作用、反硝化作 用等才能在生物群落与无机环境间反用等才能在生物群落与无机环境间反 复循环。复循环。 工业工业 固氮固氮 高能高能 固氮固氮 生物生物 固氮固氮 有机氮有机氮 合成合成 氨化作用氨化作用 硝化作用硝化作用 反硝化作用反硝化作用 OO 2 2 不足不足 硝化细菌硝化细菌 反硝化细菌反硝化细菌 亚硝亚硝 酸盐酸盐 氮循环 注意： 1.物质：组成生物体C、H、O、N、P、S等基 本元素。而不是单质，也不是化合物。 2.范围：是指地球上最大的生态系统生 物圈。其中的物质循环带有全球性，所以又 叫生物地球化学循环。 4.特点：具有全球性，反复利用，循环流动 . 3.循环： 下列有关生态系统的物质循环的叙述 中，不正确的是（ ）。 A所指的物质是指组成生物体的C、H 、O、N、P、S等元素 B所说的生态系统是地球上最大的生 态系统 C所说的循环是指物质在生物和无机 环境之间反复出现、循环流动 D物质在循环过程中不断递减 练习： D 施用农药DDT 的地区，虽然只占陆地面积的 一小部分，可是在远离施药地区的南极动物 企鹅体内也发现了DDT，南极动物体内为何 会出现DDT？此现象说明了什么？全球性 在自然状态下，植物光合作用的速率 与生物的呼吸作用和分解者的分解作用 速率大致相等，大气中的CO2 含量处于 稳定状态。 在我们生活中，生态系统的碳循环平 衡吗?如果不平衡的话，导致了什么结果 ？怎么造成的？有没有解决方法呢? 关注社会 温室效应的控制不只是某一个国家的事情 ，为此1997年12月11日联合国在日本东京有 关温室气体的排放签署了京都议定书， 这基于物质循环具有_的特点。 下图是一幅1989年世界环境日主题的宣传画 全球性 温室效应温室效应 生活中我们可见的玻璃育花房和蔬菜大棚就 是典型的温室。使用玻璃或透明塑料薄膜 来做温室，是让阳光直接照射进温室，加 热室内空气；而玻璃或透明塑料薄膜又可 以不让市内的热空气向外散发，使室室内的 温度保持高于外界的状态，以提供有利于 植物快速生长的条件。 温室有两个特点：温度较室外高、不散热。温度较室外高、不散热。 由环境污染引起的温室效应是指地球表面变 热的现象。它会使地球上的病虫害增加， 土地干旱，沙漠化面积增大，海平面上升 ，气候异常，海洋风暴增多。 社会热点：温室效应 1、温室气体：CO2过多 2、CO2增多的原因 化石燃料的大量燃烧 森林、草原等植被的破坏 3、温室效应的危害 极地冰川加速融化 沿海城市被淹没 农田减少，粮食减产 增加植被 措施 减少化学燃料的燃烧 v植树造林、封山育林、退耕还林 、 v节约纸张、不践踏草坪、 v不使用一次性筷子 v开发新能源，鼓励使用太阳能 v节约用电 v提倡公交出行（无车日） 生产者消费者 分解者 大气中的CO2 光 合 作 用 化学燃料 塑料制品 图1 图2 图 3 秸秆、粪便 沼气池食用菌 沼渣菌渣 家禽 优势： 1、实现了物质和能量的多级利用，提高利用率。 2、使能量持续、高效的流向对人类有益的部分。 人 三、能量流动与物质循环的关系三、能量流动与物质循环的关系 生态系统的存在是靠物质循生态系统的存在是靠物质循 环和能量流动来维持的。环和能量流动来维持的。 生态系统的能量流动和物质生态系统的能量流动和物质 循环都是通过循环都是通过食物链和食物网食物链和食物网的的 渠道实现的，二者相互依存，又渠道实现的，二者相互依存，又 相辅相承，形成密不可分的统一相辅相承，形成密不可分的统一 整体。整体。 能量流动和物质循环又有本质上的区别：能量流动和物质循环又有本质上的区别： 能量流经生态系统各个营养级时是能量流经生态系统各个营养级时是逐级递逐级递 减，减，而且运动是而且运动是单向的、不是循环的，单向的、不是循环的， 最终散失在环境中。最终散失在环境中。 物质循环是带有全球性的，在生物群落与物质循环是带有全球性的，在生物群落与 无机环境间物质可以无机环境间物质可以反复出现，反复利反复出现，反复利 用，循环运动，不会消失。用，循环运动，不会消失。 三、能量流动与物质循环的关系三、能量流动与物质循环的关系 项目能量流动物质循环 内容和 形式 特点 范围 联系 能量、以有机物 形式流动 元素、以无机物的 形式流动 单向流动、 逐级递减 反复利用、 循环流动 生态系统的 各营养级 生物圈 能量流动和物质循环二者相互伴随， 相辅相承，物质为能量流动提供载体 ；能量为物质循环提供动力。 知识总结： 物质循环 举例：碳循环 循环形式 温室效应 概念 与能量流动的关系 生态系统的功能 能量流动物质循环 起点： 从生产者固定的太阳光能开始 形式： 以有机物的形式流动 范围 ： 生态系统的各营养级 特点 ： 单向流动 逐级递减，效率为10%20% 研究目的： 使能量流向 对人类最有 益的部分 概念 ： 生物 群落 无机 环境 组成生物体的C、H、O、N等 基本元素 反复出现、循环流动 范围 ： 生物圈 碳的 循环 ： 过程： 循环形式 CO2 过程 无机环境 CO2 生物 群落 光合作用、化能合成作用 呼吸作用、微生物分解作用 有机物 有机物特点 ： 反复出现、循环流动，具全球性 二者关系 项目能量流动物质循环 形式 特点 范围 联系 以有机物形式流动以无机物形式循环 单向流动、逐级递减反复出现、循环流动 生态系统各营养级生物圈 互为因果，相辅相成，不可分割 1 2 3 4 5 6 7 8 练习： 1.下图是自然界碳循环的简图，图中的A、B 、C 、D各代表在生态系统各成分中何种成分 ？ C为生产者，B为分解者，A为消费者，D无机环境 C D BA 辨图要点： 1、碳循环中，只有生产者与无机环境之间 的传递是相互的，其他各成分之间的传递 都是单向的。 2、生产者指向消费者和分解者（传递）， 而消费者和分解者则指向无机环境（传递 ）。 3、消费者指向分解者（传递）。 C D A B C D BA 2.03年全国以单位面积计，热带雨林中 残枝落叶较温带森林的多，土壤中有机物的 积累量一般是 A热带雨林小于温带森林 B热带雨林大于温带森林 C热带雨林等于温带森林 D热带雨林与温带森林无法比较 3.下面是甲乙丙丁四个种群在一个达到生态 平衡的环境中含有的总能量和残留农药的 DDT的平均浓度 种群甲乙丙丁 能量 2.81092.810991072.9109 DDT浓度 0.040.350.393.4 1）这四个种群中属于生产者的是_ 2)写出四个种群的能量流动渠道： 3)在能量流动的渠道中，_越高，生物体内 的DDT浓度越高，这种现象称为_ 生物富集 生物富集作用又叫生物浓缩, 是指生物 体通过对环境中某些元素或难以分解的化 合物的积累，使这些物质在生物体内的浓 度超过环境中浓度的现象。 是指环境中的一些污染物（如重金属、 化学农药），通过食物链在生物体内大量 积聚的过程. 因为这些污染物一般具有化学性质稳定 而不易分解、在生物体内积累而不易排出 等特点，所以，生物富集作用随着食物链 的延长而不断加强。 4.20世纪60年代，美国农庄主为了提高农作 物产量，曾用飞机反复大面积地喷洒有机磷 杀虫剂，几年后显而易见的是（ ） B 彻底消灭了该地区的害虫 害虫的抗药 性愈来愈强 消灭了该地区杂草 这个 地区鸟类数量减少 未喷洒农药的邻近地区 一带生物体内也含有农药的成分 A B C D 联系生活 某农户有如下经营模式： 肥料（买） 水稻 猪 肥料（买） 桑 蚕 饲料（买） 鱼 请你根据所学的能量流动和物质循环 的知识，建立新的经营模式，使农户减 少投入，从而增加收入 。 (画出该生态 系的结构模型） 蚕 桑