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 4 生态系统的主要功能有哪些 生态系统的组成成分 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 能量流动 物质循环 信息传递 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 不管你作出了何种选择 我们暂且不做评价 在我们学习生态系统的能量流动后 你就会评判自己是否作了最聪明的选择 如果你没有 而这又是真实且残酷的现实 也许你就 挂了 第二节生态系统的能量流动 第五章生态系统及其稳定性 生态系统中能量的输入 传递 转化和散失过程 能量是如何输入 传递 转化和散失的呢 一 能量流动的概念 能量流动的渠道是什么 食物链和食物网 1 小草的能量来自哪里 2 照射在草地上的太阳能如何被小草吸收 这些能量都被小草吸收了吗 3 小草吸收了太阳能后 这些能量有哪些去向 输入 光合作用 生产者所固定的太阳能 植物 二 能量流动的过程 第一营养级 用于生长 发育 繁殖 储存在植物体中的有机物 遗体残骸 分解者 同化量 呼吸量 储存量 1 能量的来源是什么 2 非生物的能量是如何输入生物群落的 3 生产者的能量的去路有哪些 3 能量流动的渠道是什么 4 能量流动的起点是什么 5 流经生态系统的总能量是什么 太阳能 光合作用 从生产者固定的太阳能开始 生产者固定的太阳能总量 二 能量流动的过程 食物链和食物网 呼吸作用消耗 生长发育繁殖 下一营养级摄入 分解者分解 兔子把草吃进肚子里 草中的能量都能被兔子吸收吗 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 第二营养级 二 能量流动的过程 摄入量 同化量 储存量 摄入量 同化量 呼吸量 储存量 摄入量 同化量 粪便量 同化量 呼吸量 储存量 在草原上 牛以草为食 屎壳郎以牛粪为食 思考 a 在能量流动的分析中牛粪中所含的能量属于哪一部分 b 被牛同化的能量中约有多少流入屎壳郎 草固定的太阳能 0 思维训练 某营养级中粪便的能量不属于该营养级的同化量 而是属于上一营养级的能量 能量的转化 总结1 各个环节的能量的来源和去路如何 2 能量传递的形式是什么 3 能量的转化 4 能量散失的形式和途径是什么 第一营养级 太阳能 后面各个营养级 上一营养级所同化的能量 来源 去路 呼吸作用消耗 下一营养级同化 分解者释放 有机物中的化学能 太阳能 化学能 热能 形式 热能 途径 呼吸作用 各个营养级自身和分解者 最高营养级生物除外 生态系统的能量流动图解 注意 方框从大到小 随营养级的升高 储存在生物体内的能量越来越少 箭头由粗到细 表示流入下一营养级的能量逐级递减 流经某生态系统的能量能否再回到这个生态系统 不能 思考与讨论 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 根据上图所提供数据 完成95页资料分析的问题 三 能量流动的特点 未利用 是指未被自身呼吸作用消耗和未被后一下营养级和分解者利用的能量 现存的 资料分析 464 6 62 8 12 6 14 6 62 8 12 6 13 52 20 06 1 2 各营养级之间的传递效率在多大范围内 10 20 能量传递效率 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 呼吸作用散失了 排出物 遗体为分解者利用 未被利用 的能量 未能进入 未被捕食 下一个营养级 流入下一个营养级 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 单向流动 原因 能量流动是沿食物链进行的 食物链中各营养级之间的捕食关系是长期自然选择的结果 是不可逆转的 各营养级通过呼吸作用所产生的热能不能被生物群落重复利用 因此能量流动无法循环 逐级递减 原因 自身呼吸消耗 被分解者分解 未被利用 传递效率为10 20 三 能量流动的特点 不可逆转 不能循环 例1 若某生态系统固定的总能量为24000kJ 则该生态系统的第四营养级生物最多能获得的能量是 A 24kJB 192kJC 96kJD 960kJ 解析 应按照能量传递的最大效率20 计算 最大值 24000 20 20 20 192kJ 例2 在一条有5个营养级的食物链中 若第五营养级的生物体重增加1kg 理论上至少要消耗第一营养级的生物量为 A 25kgB 125kgC 625kgD 3125kg 解析 应按照能量传递的最大效率20 计算 设需消耗第一营养级的生物量为Xkg 则X 1 20 4 625kg 求 最多 则按 最高 值20 流动 求 最少 则按 最低 值10 流动 求 最多 则按 最高 值10 流动 求 最少 则按 最低 值20 流动 未知 较高营养级 已知 已知 较低营养级 未知 规律 例3 由于 赤潮 的影响 一条4kg重的杂食性海洋鱼死亡 假如该杂食性的食物有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 按能量流动效率20 计算 该杂食性鱼从出生到死亡 共需海洋植物 A 120kgB 160kgC 60kgD 100kg 解析 根据题干 可绘出食物网如下 共需海洋植物 4 1 2 5 4 1 4 5 5 4 1 4 5 5 5 160kg 例4 下图食物网中 在能量传递效率为10 20 时 假设每个营养级的生物从前一营养级的不同生物处获得的能量相等 则人的体重每增加1kg 至少需要消耗水藻kg 解析 在 小鱼 大鱼 人 的传递途径中 大鱼的生物量至少为0 5 20 2 5kg 小鱼的生物量至少为2 5 20 12 5kg 在 小鱼 人 的传递途径中 小鱼的生物量至少是0 5 20 2 5kg 因此 小鱼的生物量总量至少为12 5 2 5 15kg 同理 在 水藻 水蚤 虾 小鱼 的传递过程中 水藻的生物量至少是15 2 20 20 20 937 5kg 在 水藻 小鱼 的传递过程中 水藻的生物量至少是15 2 20 37 5kg 因此 水藻的生物量总量至少为937 5 37 5 975kg 答案 975 例5 下图食物网中 若人的体重增加1kg 最少消耗水藻 kg 最多消耗水藻 kg 解析 本题中 最短食物链为水蚤 小鱼 人 传递效率按20 计算 设最少消耗水藻为x 则x 20 20 1 所以x 25 要求最多消耗就要选择水藻 水蚤 虾 小鱼 大鱼 人 传递率按10 计算 设最多消耗为y 则y 10 5 1 y 105kg 规律 根据下图所表示的食物网 结合能量流动的特点进行计算 牧草 鼠 蛇 猫头鹰 如果牧草固定了1000焦耳的能量 则猫头鹰最少能获得 焦耳能量 最多能获得 焦耳能量 若猫头鹰要获得1千焦能量 则至少消耗掉牧草所固定的 千焦能量 最多消耗牧草固定的 千焦能量 1 40 25 1000 思维训练 从中可以看出 一个生态系统中 营养级越多 在能量流动过程中 消耗的能量就越多 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 可形成一个金字塔图形 叫做能量金字塔 能量金字塔 第一营养级 第二营养级 第三营养级 第四营养级 营养级 能量 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 为什么食物链一般不超过5个营养级 举一反三 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 为什么说 一山不容二虎 学以致用 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 融会贯通 问题探讨 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 生态金字塔 1 数量金字塔特殊实例 数量比例图 能量金字塔 2 生物量金字塔特殊实例及分析 如海洋生态系统中 生产者浮游植物个体小 寿命短 又会不断被浮游动物吃掉 因而某一时间调查到的浮游植物生物量可能要低于其捕食者浮游动物的生物量 如成千上万只昆虫生活在一颗大树上时 能量金字塔 2 生物量金字塔特殊实例及分析 如海洋生态系统中 生产者浮游植物个体小 寿命短 又会不断被浮游动物吃掉 因而某一时间调查到的浮游植物生物量可能要低于其捕食者浮游动物的生物量 人类能不能改变生态系统能量流动的规律 桑基鱼塘 研究能量流动的实践意义 使废物资源化 实现能量的多级利用 提高能量的利用率 秸秆的多级利用 蚕 蚕粪 塘泥 桑基鱼塘 锄去农田中的杂草 修去树木的侧枝 目的是什么 思考 2 使能量持续高效地流向对人类最有益的部分 研究能量流动的意义 在草原牧