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文档简介
第3章生态系统及其稳定性
第2节生态系统的能量流动
一、教学目标
1.通过分析能量在营养级间的流动情况和赛达伯格湖的能量流动,概述生态
系统中能量流动的过程和特征。
2.用生态金字塔表征生态系统中各营养级间的能量、生物量或数量等关系。
3.概述研究生态系统能量流动的意义。
4.尝试调查当地某生态系统的能量流动情况。
二、教学重难点
1.教学重点
生态系统的能量流动过程。
2.教学难点
(1)分析生态系统能量流动的过程。
(2)尝试调查当地某生态系统的能量流动情况。
三、教学过程
【本节聚焦】
1.能量在生态系统中是怎样流动的?
2.怎样理解生态金字塔?
3.研究能量流动有什么实践意义?
【导入】问题探讨:假设你像小说中的鲁滨逊那样,流落在一个荒岛上,那
里除了有能饮用的水,几乎没有任何食物。你身边尚存的食物只有一只母鸡、15kg
玉米。
讨论:你认为以下哪种生存策略能让你维持兄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。
【一、生态系统的能量流动】
生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程,称为生态系统的能量流
动。
1
L输入
①能量来源:太阳能
②能量流动的起点:生产者固定的太阳能
③流经生态系统的总能量:生产者所固定的全部太阳能
④能量输入方式:生产者通过光合作用将光能转化成为化学能,固定在它们
所制造的有机物中(其次还有化能合成作用)。
特别提醒:若为人工生态系统,流经生态系统的总能量除生产者固定的太阳
能总量,还有人工补充的能量(例如饲料中有机物中的化学能)。
2.传递
①能量传递的途径(渠道):食物链和食物网
②能量传递的形式:有机物中的化学能
3.转化:太阳能T有机物中的化学能T热能
4.散失
以热能的形式散失
科学方法:研究能量流动的基本思路
独科学方法----------------------------------------------------------------------
研究能量流动的基本思路
能量髅个种群的情况可以图示如如果将这个种群作为T整体来研
究,则左图可以概括成下图形式,从中
储存在体内的能里
可以看出分析能量流动的基本思路。
呼吸作用散失的能里如果以种群为研究对象,能量流动
储存在体内的能里的渠道为食物链,在分析时,可能因为
食物网的复杂性而影响结果的准确性。
呼吸作用散失的能里
如果将T营养级的所有种群作为一
储存在体内的能里
个整体,那么左图将概括为何种形式呢?
呼吸作用散失的能里
以个体为研究对象,有很大的局
限性和偶然性,如果个体死亡,数据可
能不准确;不同个体间差异过大。
【二、能量流动的过程】
1.能量流经第一营养级的过程
2.能量流经第二营养级的过程
流经第二营养级的总能量:同化量
同化量=摄入量一粪便量=呼吸作用散失+用于生长发育和繁殖
2
能量流经第三、四营养级的过程与第二营养级的情况大致相同。
归纳概括能量流动过程:
呼吸作用
呼吸作用
呼吸作用
呼吸作用
生产者初级消落者次级泪费者
(绿色植物)、
分解者
呼吸作用
注意:每个箭头及箭头的方向大小、菱形方块的大小代表什么含义?
初级消费者粪便中的能量属于以上哪个颜色箭头的部分?
归纳总结
生产者一太阳能
(能量来源
每各级消费者T一个营养级
个生产者:固定的太阳能总量
营总能量
[各级消费者:同化总量=摄入・-粪便量
养
级呼吸作用散失
流入下一营养级均属于用于自身生长、
(能量去路
被分解者利用发育和繁殖的部分
未利用
思考•讨论:生态系统中的能量流动
1.生态系统中的能量流动和转化是否遵循能量守恒定律,为什么?
答:遵循;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
的有机物)中,另一部分在呼吸作用中以热能的形式散失,两者之和与流入生态
系统的能量相等。
2.流经生态某生态系统的能量能否再回到这个生态系统中来?为什么?
答:不能,因为能量流动是单向的。
3
思考•讨论:分析塞达伯格湖的能量流动
o思考•讨论
分析塞达伯格湖的能量流动
图中数字为能量值,单
位是J(cm?a)(焦每平方
厘米年)・图中“未固定”
是指未被固定的太阳能,
“未利用”是指未被自身
呼吸作用消耗,也未被
后一个营养级和分解者
利用的能量.为研究方
未利用便起见,这里将肉食性
3273
动物作为一个矮体看得。
塞达依格湖能量流动图解
1.用表格的形式,将图中的数据进行整理。例如,可以将每一营养级上的能
量“流入”和“流出嚏理成为一份清单(“流出”的能量不包括呼吸作用散失的能
量)。
2.计算“流出”该营养级的能量占“流入”该营养级能量的百分比。
3.流入某一营养级的能量,为什么不会百分之百地流到下一个营养级?
答: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;一部分以排出物、遗体或残枝败叶的形式被分解者利用;还有一部分
未能进入(未被捕食)下一营养级;其他的才是流入下一营养级的能量。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。
4.通过以上分析,为能总结出什么规律?
答:生态系统中的能量流动是单向的;能量在流动过程中逐级递减。
【二、能量流动的特点】
1.单向流动:生态系统中能量流动是单向的。
在生态系统中,能量流动只能沿着食物链由低营养级流向高营养级,不可逆
转,也不能循环流动。
原因:生物之间的捕食关系是长期自然选择的结果,一般不可逆转。
2.逐级递减:能量在流动过程中逐级递减。
原因:(1)各营养级的生物都会因自身呼吸作用散失掉一部分能量。
(2)各营养级能量都要有一部分流入分解者。
4
(3)各营养级生物都不能全部被下一营养级捕食,各个营养级能量都有一部
分未利用。
(4)生态系统中的能量流动一般不超过5个营养级。
任何生态系统都需要不断得到来自系统外的能量补充,以便维持生态系统的
正常功能。
补充总结:高、低营养级间能量的互算
①若题中没有给出了传递效率值,则一般认为能量传递效率最低为10%,最
高为20%。若题中给巴了传递效率值则按给出的值计算。
②由高营养级求低营养级时,若求“最(至)多”值,则按最低效率10%传递;
若求“最(至)少”值,则按最高效率20%传递。
③由低营养级求高营养级时,若求“最(至)多”值,则按最高传递效率20%
计算;若求“最(至)少”值,则按最低传递效率10%计算。
【三、生态金字塔】
1.能量金字塔
(1)概念:将单位时间内各营养级所得到的能量数值转换为相应面积(或
体积)的图形,并将图形按照营养级顺序排列,可形成一个金字塔图形,叫做能
量金字塔。
(2)意义:直观的反映出生态系统各营养级间能量的关系。
(3)特点:通常都是上窄下宽的金字塔形。
2.生物量金字塔
(1)概念:用表示能量金字塔中的方法表示各个营养级生物量(每个营养
级所容纳的有机物的总干重)之间的关系,即为生物量金字塔。
(2)意义:直观的反映生态系统各营养级所容纳的有机物的总干重的关系。
(3)特点:大多乜是上窄下宽的正金字塔形。
3.数量金字塔
(1)概念:用表示能量金字塔的方法表示各营养级的生物个体的数目比值
关系,即为数量金字塔。
(2)意义:表明每个营养级中生物个体的数量。
(3)特点:可以是上窄下宽的正金字塔形,也可以是上宽下窄的倒置的金
字塔形。
5
【四、研究能量流动的实践意义】
1.研究生态系统的能量流动,可以帮助人们将生物在时间、空间上进行合理
配置,增大流入某个生态系统的总能量。
例如,间作套种、多层育苗、稻一萍一蛙等立体农业生产方式。
2.研究生态系统的能量流动,可以帮助人们科学地规划和设计人工生态系统,
使能量得到最有效的利用。
例如,秸秆喂牲畜;粪便制作沼气;沼渣肥田,实现了对能量的多级利用,
从而大大提高能量的利用率"能量的传递效率)。
3.研究生态系统的能量流动,还可以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。
例如,合理确定草场的载畜量,稻田除草、除虫等。
思维训练:分析和处理数据
1926年,一位生态学家研究了一块玉米田的能量流动情况,得到如下数据。
1.这块田共收割玉米约10000株,质量为6000kg。通过对玉米植株的化学成
分进行分析,计算出其中共含碳2675kg。
2.据他估算,这些玉米在整个生长过程中通过细胞呼吸消耗的葡萄糖共
2045kgo
3.1kg葡萄糖储存1.6xl04kJ能量。
4.在整个生长季节,入射到这块玉米田的太阳能为8.5x1()9kJ.
请根据以上数据计算:
这些玉米的含碳量折合成葡萄糖是多少?这些葡萄糖储存的能量是多少?
这些玉米呼吸作用消耗的能量是多少?
这些玉米在整个生长季节所固定的太阳能总量是多少?呼吸作用消耗的能
量占所固定太阳能的比例是多少?
根据计算结果,画出能量流经该玉米种群的图解,图解中应标明各环节能量
利用和散失的比例。
【课堂小结】
6
输入
将生物在时间、生产者固定的能量
空间上合理配
置,增大流入过程佳运
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