生态系统的能量流动

1、谚语谚语“大鱼吃小鱼、小鱼吃小虾、小虾吃泥巴。大鱼吃小鱼、小鱼吃小虾、小虾吃泥巴。” 小虾小虾小鱼小鱼大鱼大鱼这个食物链中能量是怎样流动的呢？这个食物链中能量是怎样流动的呢？第第2 2节节 生态系统的能量流动生态系统的能量流动三、研究能量流动的实践意义三、研究能量流动的实践意义二、能量流动的特点二、能量流动的特点一、能量流动的过程一、能量流动的过程 1.使学生理解能量流动是生态系统的两大功使学生理解能量流动是生态系统的两大功能之一。能之一。 2.使学生掌握生态系统能量流动的过程和特点。使学生掌握生态系统能量流动的过程和特点。 3.使学生体会研究生态系统能量流动的意义。使学生体会研究生态系统能量

2、流动的意义。 1.通过分析生态系统中能量的输入和散失，通过分析生态系统中能量的输入和散失，即即“光合作用光合作用”和和“呼吸作用呼吸作用”与营养级之间的与营养级之间的能量变化关系，发展学生的思维迁移能力。能量变化关系，发展学生的思维迁移能力。 2.学会分析、推算生态系统的能量传递效率，学会分析、推算生态系统的能量传递效率，并学会应用并学会应用“传递效率传递效率”解决相关问题，进而培解决相关问题，进而培养学生的运算能力和思维能力。养学生的运算能力和思维能力。 3.尝试调查农田生态系统中的能量流动情况。尝试调查农田生态系统中的能量流动情况。 1.通过了解生态系统能量流动的过程，渗通过了解生态系统能

3、量流动的过程，渗透普遍联系的辩证观点。透普遍联系的辩证观点。 2.通过了解生态系统的能量流动过程，渗通过了解生态系统的能量流动过程，渗透物质运动的观点。透物质运动的观点。生态系统能量流动的过程和特点。生态系统能量流动的过程和特点。 生态系统能量流动的过程和特点、能量生态系统能量流动的过程和特点、能量金字塔的概念。金字塔的概念。一、能量流动的过程一、能量流动的过程能量流动能量流动：指生态系统中能量的输入、传递、散：指生态系统中能量的输入、传递、散失过程。失过程。初级消费者初级消费者摄入摄入呼吸作用呼吸作用散失散失摄入摄入初级消费者初级消费者同化同化生长、发育和繁殖生长、发育和繁殖分解者分解者次级

4、生产者次级生产者粪便粪便呼吸作用呼吸作用散失散失能量流经能量流经第二营养级第二营养级 生产者生产者 初级消费者初级消费者 次级消费者次级消费者 三级消费者三级消费者 （植物）（植物） （植食动物）（植食动物） （肉食动物（肉食动物）（肉食动物（肉食动物） 分解者分解者呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用生态系统能量流动示意图生态系统能量流动示意图呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用1.1.生态系统的能量来源：生态系统的能量来源：生产者固定的太阳能生产者固定的太阳能2.2.起点：起点：生产者生产者3.3.渠道渠道: :食物链和食物网食物链和食物网 流经流经生态系统生态系统总能量总能量：是

5、一切生物生命活动：是一切生物生命活动的动力，也是生态系统存在和发展的动力的动力，也是生态系统存在和发展的动力 生产者所生产者所固定的固定的太阳能的太阳能的总量总量( (约约1 1%)%) 4.4.来源：来源：生产者生产者 太阳光能太阳光能 消费者消费者前一营养级前一营养级 5.5.去路：去路：呼吸作用消耗呼吸作用消耗被下一营养级的生物所利用被下一营养级的生物所利用被分解者所利用被分解者所利用生产者生产者次级消费者次级消费者初级消费者初级消费者三级消费者三级消费者光能光能每个营养级获得和传递能量的方式相每个营养级获得和传递能量的方式相同吗？同吗？ 每个营养级均以同化作用获得能量，传递方式基本相同

6、，最高营养级只有呼吸消耗和分解者分解。 20世纪世纪30年代末，美国生态学家林德曼在美国年代末，美国生态学家林德曼在美国赛达伯格湖赛达伯格湖对该湖泊生态系统进行了开拓性的研究对该湖泊生态系统进行了开拓性的研究工作。他对湖泊生态系统中各类生物有机体的生物工作。他对湖泊生态系统中各类生物有机体的生物量，各类生物有机体之间的量，各类生物有机体之间的营养关系营养关系以及与环境之以及与环境之间的能量关系进行了深入调查和研究，取得了从一间的能量关系进行了深入调查和研究，取得了从一个营养级到另一个营养级物质与能量移动的本质了个营养级到另一个营养级物质与能量移动的本质了解，创立了营养动态观点。他发现能量沿营养

7、级移解，创立了营养动态观点。他发现能量沿营养级移动时，逐级递减，后一营养级只能是前一营养级能动时，逐级递减，后一营养级只能是前一营养级能量的量的1/10左右，从而提出生态系统中能量传递的左右，从而提出生态系统中能量传递的“十分之一定律十分之一定律”。 林德曼的研究简介林德曼的研究简介赛达伯格湖赛达伯格湖生产者生产者464.6太阳能太阳能未固定未固定微量微量7.55.0肉食性动肉食性动物物12.629.312.62.118.8塞达伯格湖塞达伯格湖的能量流动图解的能量流动图解二、能量流动的特点二、能量流动的特点293分解者分解者14.6植食性动物植食性动物 62.8 呼吸作用呼吸作用 122.6

8、未利用未利用 327.396.312.562.8 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。 能量流动的箭头全部是单向的，能量流动的箭头全部是单向的，表示什么意思？表示什么意思？ 能量以光的状态进入生态系统后，就不能再能量以光的状态进入生态系统后，就不能再以光的形式存在，而是以化学能或热能的形式存以光的形式存在，而是以化学能或热能的形式存在。在。1.1.生态系统能量流动是单向的生态系统能量流动是单向的 生物代谢过程产生的热能也不能再转化生物代谢过程产生的热能也不能再转化为生物的化学能。为生物的化学能。 从总的能量流动途径而言，能量只是单程流从总的能量流动途径而言，能量只是单程流经

9、生态系统，是不可逆的。经生态系统，是不可逆的。 （1）第二营养级获得第一营养级）第二营养级获得第一营养级(生产者生产者所同化能量的百分比是多少所同化能量的百分比是多少?（2）第三营养级获得第二营养级百分比呢）第三营养级获得第二营养级百分比呢?13.520 能量金字塔能量金字塔是由单位时间内各营养级所得到的是由单位时间内各营养级所得到的能量数值，由低到高绘制的图形以各营养级所固定能量数值，由低到高绘制的图形以各营养级所固定的总能量来表示的，它以的总能量来表示的，它以热力学热力学为基础，较好地反为基础，较好地反映了生态系统内能量流动的本质。映了生态系统内能量流动的本质。生态金字塔包括三种类型：生态

10、金字塔包括三种类型：能量能量金字塔、金字塔、数量数量金字塔和金字塔和生物量生物量金字塔。金字塔。草地及落叶林数量和能量金字塔草地及落叶林数量和能量金字塔p p1 12 23 3数量金字塔数量金字塔能量金字塔能量金字塔p p1 12 23 34 4p p1 12 23 3p p1 12 23 34 4生物量金字塔生物量金字塔1000100010010010101 1浮游动物浮游动物鱼类鱼类浮游植物浮游植物单位：公斤单位：公斤数量数量金字塔过高地估计了小型生物的作用。金字塔过高地估计了小型生物的作用。 生物量生物量金字塔又过于强调了大型生物的作用。金字塔又过于强调了大型生物的作用。能量能量金字塔所

11、提供的情况较为客观和全面。金字塔所提供的情况较为客观和全面。 第一营养级第一营养级第二营养级第二营养级第三营养级第三营养级第四营养级第四营养级一个湖的能量金字塔一个湖的能量金字塔水生植物水生植物草食鱼类草食鱼类肉食鱼类肉食鱼类肉食鱼类肉食鱼类能量金字塔可以说明什么问题？能量金字塔可以说明什么问题？ 在一个生态系统中，营养级在一个生态系统中，营养级越多越多，在能量流，在能量流动的过程中动的过程中消耗消耗的能量就越多，能量流动是的能量就越多，能量流动是逐级逐级递减递减的。的。 生态系统中各营养级不能百分之百地利生态系统中各营养级不能百分之百地利用前一营养级的生物量和能量，总要耗散掉用前一营养级的生

12、物量和能量，总要耗散掉一部分。一部分。2.2.能量在生态系统内流动是不断递减的能量在生态系统内流动是不断递减的 耗散掉的能量包括热能、不能被生物采食到耗散掉的能量包括热能、不能被生物采食到或摄入的能量。或摄入的能量。 一般来说，能量在相邻两个营养级之间的一般来说，能量在相邻两个营养级之间的传递效率大约是传递效率大约是10%20%。到第五营养级时，可利到第五营养级时，可利用的能量已减少到不能维持用的能量已减少到不能维持其生存的程度了。其生存的程度了。 因为能因为能量每流经一级都要丢失一大量每流经一级都要丢失一大部分，所以食物链越长，流部分，所以食物链越长，流量流失就越多。缩短食物链，量流失就越多

13、。缩短食物链，如以吃生产者为主，就可使如以吃生产者为主，就可使有限的土地供养较多人口。有限的土地供养较多人口。为什么食物链一般不超过五个营养级？为什么食物链一般不超过五个营养级？人口人口能量流动的研究方法能量流动的研究方法 这是一种十分简单的方法。在某这是一种十分简单的方法。在某种情况下，可以利用照相机来拍摄物种情况下，可以利用照相机来拍摄物种的取食情况。种的取食情况。肠胃分析肠胃分析直接观察法直接观察法 需先在野外搜集所研究的动物可能取食的食需先在野外搜集所研究的动物可能取食的食物，然后与动物肠胃内的食物碎片做比较分析。物，然后与动物肠胃内的食物碎片做比较分析。鸟类、取食昆虫的蝙蝠和小型哺乳

14、动物，以及取鸟类、取食昆虫的蝙蝠和小型哺乳动物，以及取食植物的大型昆虫都可以用此方法进行研究。食植物的大型昆虫都可以用此方法进行研究。同位素示踪分析同位素示踪分析 一般情况是在植物茎基部一般情况是在植物茎基部打孔，用同位素，如打孔，用同位素，如32P标记。标记。也可以在植物的根茎部周围挖也可以在植物的根茎部周围挖坑，并灌满水，在坑底部的植坑，并灌满水，在坑底部的植物根部划许多裂缝，接着注入物根部划许多裂缝，接着注入同位素标记的水溶液，使标记同位素标记的水溶液，使标记的水借助于负蒸发压被吸入植的水借助于负蒸发压被吸入植物体内，然后把坑封闭。随着物体内，然后把坑封闭。随着时间的推移，同位素就移到植

15、时间的推移，同位素就移到植物体的各个部分，含量可用计物体的各个部分，含量可用计数器测出。数器测出。H的同位素的同位素 利用血清技术利用血清技术 从所研究的被食者体内提取抗原，注射到某种从所研究的被食者体内提取抗原，注射到某种动物（如兔子）体内，产生一种特殊的抗体，然后动物（如兔子）体内，产生一种特殊的抗体，然后用这种抗体与有用这种抗体与有可能取食这种食物的可能取食这种食物的动物肠内物质相互作动物肠内物质相互作用，如出现阳性反应用，如出现阳性反应则说明这种动物取食则说明这种动物取食了此种食物。了此种食物。血清血清生产者生产者消耗最少消耗最少消耗最多消耗最多选最短食物链选最短食物链按按20%的传递

16、率计算的传递率计算获得最多获得最多选最长的食物链选最长的食物链按按10%传递率计算传递率计算获得最少获得最少消耗与获得关系消耗与获得关系三、研究能量流动的意义三、研究能量流动的意义 人们虽然不能改变能量流动的客观规律，人们虽然不能改变能量流动的客观规律，但可设法调整能量流动方向，使能量流向对人但可设法调整能量流动方向，使能量流向对人类最有益的部分。类最有益的部分。能不能改变生态系统能量流动的规律？能不能改变生态系统能量流动的规律？ 在人类利用资源的过程中持续和高效常常在人类利用资源的过程中持续和高效常常会发生矛盾，要实现社会经济和生态环境的可会发生矛盾，要实现社会经济和生态环境的可持续发展，必

17、需研究生态系统中能量的流动规持续发展，必需研究生态系统中能量的流动规律。律。 在在森林森林中，最好使能量多储存在木材中；在中，最好使能量多储存在木材中；在草草原原牧场上，则最好使能量多流向到牛、羊等牲畜体牧场上，则最好使能量多流向到牛、羊等牲畜体内，获得更多的毛、肉、皮、奶等畜产品。内，获得更多的毛、肉、皮、奶等畜产品。森林的破坏森林的破坏不遵循能量流动规律的后果不遵循能量流动规律的后果草原的退化草原的退化环境的污染环境的污染1.桑基鱼塘桑基鱼塘 利用桑叶喂鱼，蚕沙（蚕粪）养鱼，鱼塘利用桑叶喂鱼，蚕沙（蚕粪）养鱼，鱼塘肥桑，在桑、蚕、鱼之间形成良性循环。肥桑，在桑、蚕、鱼之间形成良性循环。 “

18、桑基鱼塘桑基鱼塘”的设计理念是从人类所需出的设计理念是从人类所需出发，通过能量多级利用，充分利用流经各营养发，通过能量多级利用，充分利用流经各营养级的能量，提高生产效益。级的能量，提高生产效益。 分析其合理性分析其合理性 实例实例桑基鱼塘桑基鱼塘2.沼气池沼气池塑料式沼气池塑料式沼气池水压式沼气池水压式沼气池 首先是分解细菌将粪便、秸秆、杂草等复杂首先是分解细菌将粪便、秸秆、杂草等复杂的有机物加工成半的有机物加工成半 成品成品结构简单的化合物；结构简单的化合物；再就是在甲烷细菌的作用下，将简单的化合物加再就是在甲烷细菌的作用下，将简单的化合物加工成产品工成产品 即生成甲烷。即生成甲烷。 有机物

19、变成沼气的过程：有机物变成沼气的过程：甲烷细菌甲烷细菌调查调查当地农田生态系统中能量的流动情况当地农田生态系统中能量的流动情况一、目的要求：一、目的要求：1.明确组成成分。明确组成成分。2.分析能量流动的情况，并作出评价。分析能量流动的情况，并作出评价。3.对所调查的农田生态系统提出能对所调查的农田生态系统提出能量流动方面的改进建议。量流动方面的改进建议。二、活动建议二、活动建议1.调查方式：调查方式：2.注意调查问题分析注意调查问题分析 农村的同学可进行实地调查，城市的同学可农村的同学可进行实地调查，城市的同学可通过询问亲友、电话访谈、搜集资料、走访农业部通过询问亲友、电话访谈、搜集资料、走

20、访农业部门等方式进行调查。门等方式进行调查。农田生态系统中生产者的主体是什么？农田生态系统中生产者的主体是什么？ 农民是用什么方法抑制其他生产者的数量的？农民是用什么方法抑制其他生产者的数量的？初级、次级消费者有哪些？它们与农作物的关初级、次级消费者有哪些？它们与农作物的关系怎样？系怎样？农民对作物秸秆是如何处理的？农民对作物秸秆是如何处理的？ 怎样才能使该生态系统中能量得到更充分的利怎样才能使该生态系统中能量得到更充分的利用？用？ 整理调查结果，尽可能地画出该农田生整理调查结果，尽可能地画出该农田生态系统的食物链和食物网，写一篇有关农田态系统的食物链和食物网，写一篇有关农田生态系统能量流动情

21、况分析的调查报告。生态系统能量流动情况分析的调查报告。 就调查内容与农民交流，农民对你们的就调查内容与农民交流，农民对你们的建议持什么态度？如果实施你们的建议，他们建议持什么态度？如果实施你们的建议，他们有什么现实态度？有什么现实态度？三、撰写调查报告三、撰写调查报告四、交流四、交流从生产者固定太阳能开始从生产者固定太阳能开始 生产者所固定的全部太阳能生产者所固定的全部太阳能 流经生态系统的总能流经生态系统的总能太阳能太阳能第一营养级第一营养级第二营养级第二营养级第五营养级第五营养级1.单向流动单向流动：生产者：生产者 初级消费者初级消费者设法调整能量流动关系，使能量流向对人设法调整能量流动关

22、系，使能量流向对人类最有益的部分。类最有益的部分。2.逐级递减逐级递减：传递效率为：传递效率为10% 20%次级消费者次级消费者特点特点：起点起点：数量数量 ：途径途径：目的目的 ： （2009 2009 江苏）江苏）下列下列4种现象中，不适宜种现象中，不适宜用生态系统中能量流动规律进行合理分析用生态系统中能量流动规律进行合理分析的是（的是（ ）A A虎等大型肉食动物容易成为濒危物种虎等大型肉食动物容易成为濒危物种 B B蓝藻易在富营养化水体中爆发蓝藻易在富营养化水体中爆发C C饲养牛、羊等动物，成本低、产量高饲养牛、羊等动物，成本低、产量高 D D巨大的蓝鲸以微小的浮游动物为食巨大的蓝鲸以微

23、小的浮游动物为食B 解析：生态系统的能量流动特解析：生态系统的能量流动特点是单向流动，逐级递减，因此营点是单向流动，逐级递减，因此营养级别越高的生物类群能量越少，养级别越高的生物类群能量越少，数量一般也越少，数量一般也越少，A对。牛羊是植食对。牛羊是植食性动物，饲养它们所用的饲料为生性动物，饲养它们所用的饲料为生产者，能量最多，因此饲料成本最产者，能量最多，因此饲料成本最低，低，C对。对。D体现了捕食关系，也体体现了捕食关系，也体现了生物间的能量流动。现了生物间的能量流动。 （20092009广东理基）下图为某一生态广东理基）下图为某一生态系统的能量金字塔，其中系统的能量金字塔，其中I I、分

24、别代表不同的营养级，分别代表不同的营养级，E1E1、E2E2代表代表能量的形式。下列叙述正确的是能量的形式。下列叙述正确的是( ) ( ) A.IA.I是初级消费者是初级消费者B.B.为分解者为分解者C.E1C.E1为太阳能，为太阳能，E2E2为热能为热能D.D.能量可在食物链中循环能量可在食物链中循环利用利用C （20072007宁夏理综）下图表示某一生态宁夏理综）下图表示某一生态系统中，取食方式为吞食的三个物种随系统中，取食方式为吞食的三个物种随食物颗粒大小而产生的种群数量分布。食物颗粒大小而产生的种群数量分布。下列对此图的分析，正确的是（下列对此图的分析，正确的是（ ）A A三个物种的食

25、物资源完全相同三个物种的食物资源完全相同B B物种甲与物种乙为竞争关系物种甲与物种乙为竞争关系C C物种丙与物种甲为捕食关系物种丙与物种甲为捕食关系D D能量流动方向由甲经乙到丙能量流动方向由甲经乙到丙甲乙丙种群数量%食物大小B 解析：从图中看出，三个解析：从图中看出，三个物种的食物资源只有部分相同；物种的食物资源只有部分相同；三个物种之间没有捕食关系，三个物种之间没有捕食关系，因此不能形成捕食关系，也不因此不能形成捕食关系，也不会构成食物链而出现能量流动会构成食物链而出现能量流动关系。关系。 2.2.对水稻对水稻鼠鼠蛇蛇鹰这条食物链的错误描鹰这条食物链的错误描述是（述是（ ）A.A.水稻是生

26、产者水稻是生产者 B.B.鼠是初级消费者鼠是初级消费者C.C.蛇是次级消费者蛇是次级消费者 D.D.鹰属于第三营养级鹰属于第三营养级 1.1.肉食动物不可能是一条食物链中的第几肉食动物不可能是一条食物链中的第几营养级（营养级（ ）A.A.第五第五 B.B.第二第二C.C.第三第三 D.D.第四第四 BD 3.3.在一条食物链中，第二营养级能量最多有在一条食物链中，第二营养级能量最多有多少流入到第五营养级（多少流入到第五营养级（ ）A. 1/5 B.1/125 A. 1/5 B.1/125 C.1/25 C.1/25 D.1/625D.1/625B 4.4.已知某营养级生物同化的能量为已知某营养

27、级生物同化的能量为1000kJ1000kJ，其中其中95%95%通过呼吸作用以热能的形式散失，则其通过呼吸作用以热能的形式散失，则其下一营养级生物获得的能量最多为（下一营养级生物获得的能量最多为（ ）A. 200kJ B. 40kJA. 200kJ B. 40kJ C. 50kJ C. 50kJ D. 10kJD. 10kJC 5. 5.下图为某生态系统食物网简图，若下图为某生态系统食物网简图，若E生生物种群总能量为物种群总能量为 ，B 生物种群总能量生物种群总能量为为 ，从理论上计算，从理论上计算，A贮存的总能量贮存的总能量最少为最少为_。kJ107.19kJ103 . 28kJ108 .

28、47 6.6.流经生态系统的总能量是（流经生态系统的总能量是（ ） A.A.照射到该生态系统内所有植物体叶面上的太阳照射到该生态系统内所有植物体叶面上的太阳能能B.B.射进该系统的全部太阳能射进该系统的全部太阳能C.C.该系统全部生产者所固定的太阳能的总量该系统全部生产者所固定的太阳能的总量D.D.生产者传递给消费者的全部能量生产者传递给消费者的全部能量C 7.7.初级消费者体内能量的去路不包括初级消费者体内能量的去路不包括（ ）A.A.用于自身的生长、发育和繁殖用于自身的生长、发育和繁殖 B.B.被第一营养级的其他生物所获得被第一营养级的其他生物所获得C.C.以热能的形式散失以热能的形式散失

29、 D.D.被分解者分解释放到环境中去被分解者分解释放到环境中去B 8.8.在一个生态系统中，已知初级消费者和次在一个生态系统中，已知初级消费者和次级消费者的个体数分别为级消费者的个体数分别为N1N1、N2N2，个体，个体平均重量平均重量是是M1M1、M2M2，则下列四项中正确的是（则下列四项中正确的是（ ）A AN1M1N2M2 BN1M1N2M2 BN1M1=N2M2 N1M1=N2M2 C CN1M1N2M2 DN1M1N2M2 DN1M1N2M2N1M1N2M2A 9.9.下列生态系统的功能叙述中不正确的是下列生态系统的功能叙述中不正确的是（ ）A.A.能量只能由较低营养级流向较高营养级能量只能由较低营养级流向较高营养级B.B.食物链中的营养级可以是无限的食物链中的营养级可以是无限的C