生态系统的能量流动高二上学期生物人教版选择性必修2

1.生态系统的三大功能：_______________________________。【温故而知新】2.下表为某生态系统中主要生物的能量。生物ABCDEF能量(×108kJ)1000230951053能量流动、物质循环、信息传递请写出最可能存在的食物链(网)：_____________________3.生物系统的物质循环和能量流动就是沿着_________________这种渠道进行的。食物链、食物网EBACDF【问题探讨】假如你像小说中的鲁滨逊那样，游荡在一个荒岛上，那里除了有能饮用的水，几乎没有任何食物。你尚存的食物只有1只母鸡、15Kg玉米。第2节生态系统的能量流动讨论：你认为以下哪种生存策略能让你维持更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。理由呢？一切生命活动都伴随着能量的变化。没有能量的输入，也就没有生命和生态系统。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。【科学方法】研究能量流动的基本思路能量流经一个种群的情况可以图示如下：能量输入如果将这个种群作为一个整体来研究，则左图可以概括成下图形式，从中可以看出分析能量流动的基本思路。如果将一个营养级中的所有种群作为一个整体，那么左图将概括为何种形式呢？营养级能量储存能量散失能量输入个体1储存在体内的能量呼吸作用散失的能量个体2个体3储存在体内的能量呼吸作用散失的能量储存在体内的能量呼吸作用散失的能量…种群能量储存能量散失能量输入呼吸作用捕食者分解者暂未利用生长繁殖一能量流动的过程1.能量的输入大气层反射散射吸收①地球上几乎所有的生态系统所需要的能量都来自太阳太阳每天输送到地球表面的能量大约为1×1019kJ生态系统④太阳能就输入到了生态系统的第一营养级。☆能量流动的起点约1%生产者③大约只有1%以可见光(尤其是蓝紫光、红橙光)的形式，被生产者通过光合作用转化成化学能，固定在它们所制造的有机物中。CO2+H2O(CH2O)+O2光能②这些能量绝大部分都被地球表面的的大气层所吸收、散射和反射掉了；2.流入第一营养级的能量的去向①一部分在生产者的呼吸作用中以热能的形式散失了C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O+能量ATP热能②一部分随着残枝败叶等被分解者分解而释放出来。③另一部分则被初级消费者摄入体内(流入第二营养级)草同化的能量

总同化净同化另一部分用于生产者的生长、发育、繁殖等生命活动，储存在植物体的有机物中构成植物体的有机物中的能量下一级呼吸作用分解者暂未利用☆流入的总能量E=生产者固定(同化)量=N1(生产者呼吸)+M1(第二营养级同化)+L1(分解者)【问题1】怎样统计流入一个生态系统的总能量？M1N1N2N3N4M2M3L1L2L3L4EM410000099000生产者1000呼吸：700第二级同化：180分解者：1203.流入第二营养级的能量的去向(1)流入第二级的能量=B(同化量)=A-C(上一级的同化量)=D+E

=E+F+G

(2)流入第二营养级的能量的去向：①一部分在初级消费者的呼吸作用中以热能的形式散失；②另一部分用于初级消费者的生长、发育和繁殖等生命活动；其中一些以遗体残骸的形式被分解者利用若初级消费者被次级消费者捕食，能量流入第三营养级。初级消费者摄入A初级消费者总同化B粪便C呼吸作用散失E次级消费者摄入F…分解者利用呼吸作用散失遗体残骸G用于生长发育和繁殖净同化

D能否计算两模型的能量传递效率？为什么？能量传递效率=上一营养级同化量下一营养级同化量×100%初级消费者摄入A初级消费者同化B用于生长发育和繁殖

D次级消费者摄入F分解者利用呼吸作用散失…遗体残骸呼吸作用散失粪便CEG第二营养级能量去向的模型能量传递效率=D-HE×100%呼吸作用A暂未利用B分解者CED粪便F下一级摄入G粪便H例：牛同化量为A，屎壳郎以牛粪为食获得了能量B。(1)牛粪中的能量来自于______的同化作用，从根本上讲，来自于_______能。(2)牛和屎壳郎间能量传递效率为______%。草太阳0能量在第三、第四营养级的变化，与第二营养级的情况大致相同。呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用分解者呼吸作用生产者(绿色植物)初级消费者(植食性动物)次级消费者(肉食性动物)三级消费者(肉食性动物)最高营养级无“流向下一级”P55【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？2.流经生态系统的能量能否再回到这个生态系统中来？为什么？遵循。总输入=总输出不能。最终以热能形式散失，能量流动是单向的。例1：下图为B所在营养级的能量流动。指出各字母代表什么能量？摄入量同化量呼吸作用生长发育和繁殖的能量B粪便中的能量B残骸排遗物下一级摄入能否计算B所在营养级与下一营养级间的能量传递效率？为什么？A.在食物链上，蜘蛛至少位于第三营养级B.蜘蛛吃下的未被蜘蛛同化的能量属于上一营养级同化量中的一部分C.图中X代表用于蜘蛛生长、发育和繁殖的能量D.根据图中的数据可以计算出猎物种群与蜘蛛间的能量传递效率例2：对某生态系统的一个蜘蛛种群的能量进行定量分析，得出了能量流经这种肉食动物的有关数据。下列叙述错误的是羊和狼所在营养级间能量传递效率=___________________×100%⑤①第一、二营养级间能量传递效率=________×100%N5N2例3：计算能量传递效率第一、二营养级间能量传递效率=________________________第二、三营养级间能量传递效率=_______________________第三、四营养级间能量传递效率=_______________________3370÷20180=16.7%380÷3370=11.3%21÷380=5.5%460050602081033703802111980189031613例4：某生态系统中各类生物的能量为：G870、U2.6、M75、N30、L80K2.5、P0.8。计算各营养级间能量传递效率UKMLGNP8707580302.62.50.8第一、二营养级间能量传递效率=_______________________第二、三营养级间能量传递效率=______________________第三、四营养级间能量传递效率=______________________第四、五营养级间能量传递效率=______________________(75+80)÷870=17.8%30÷(75+80)=19.4%(2.6+2.5)÷30=17%0.8÷(2.6+2.5)=15.7%例5：下表为某生态系统能量流动的测量结果(单位：J·hm-2·a-1)。(1)流经该生态系统的总能量值为____________J·hm-2·a-1。(2)从田鼠到鼬的能力传递效率为________。(3)田鼠获得的能量中，用于生长、发育、繁殖等生命活动的能量值为___________J·hm-2·a-1，其余能量主要以________形式散失。(4)引入鼬的一段时间后，田鼠的数量变化趋势是_____，理由是_____________________。(5)进入该生态系统后，鼬的数量在较长时间内保持上升，最可能的原因是______________。2.45×10113%3.5×107热能植物田鼠鼬固定的太阳能摄入量同化量呼吸量摄入量同化量呼吸量2.45×10111.05×1097.50×1087.15×1084.5×1072.25×1072.10×107下降鼬的摄入量>鼠的储存能量鼬还可捕食其它猎物例6：下图为某池塘生态系统的能量流动示意图。(单位：108J)(1)图中A为____________。(2)第三营养级获得的总能量是___________。第二营养级获得的能量是__________。第二、三营养级间能量传递效率为________%。(3)生产者固定的太阳能总量是____________。流入该生态系统的总能量为______________。第一、二营养级间能量传递效率为________%。呼吸作用7.52.516141107.5×108J16×108J15.6110×108J117×108J12.7二、能量流动的特点为了研究能量流经生态系统的食物链时，每一级的能量变化和能量转移效率，美国生态学家林德曼对一个结构相对简单的天然湖泊------赛达伯格湖的能量流动进行了定量分析。P56【思考·讨论】分析赛达伯格湖的能量流动营养级流入能量J/(cm2·a)流出能量J/(cm2·a)未利用呼吸下一营养级分解者出入比生产者植食动物肉食动物464.629396.362.812.562.829.318.812.62.113.52%20.06%12.65.07.5微量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单向的。在生态系统中，能量流动只能从第一营养级流向第二营养级，再依次流向后面的各个营养级，不可逆转，也不能循环流动。①食物链中相邻营养级间是捕食关系是不可逆的(长期自然选择和生物进化的结果)②各营养级的能量去向：

一部分用于各项生命活动----不可再用

大部分转换成了热能----只能散失到大气中“单向”归纳1.细胞分化3.兴奋经突触传递形态学上端形态学下端4.极性运输5.能量流动葡萄糖肌糖原6.血糖肌糖原2.组织液淋巴血浆2.能量在流动过程中逐级递减。①输入到一个营养级的能量不可能百分之百地流入下一个营养级，能量在沿食物链流动的过程中是逐级减少的。②一般来说，在输入到某一个营养级的能量中，只有10%~20%的能量能够流到下一个营养级，也就是说，能量在相邻两个营养级间的传递效率是10%~20%。③在一个生态系统中，营养级越多，在能量流动过程中消耗的能量就越多。因此，生态系统中的能量流动一般不超过5个营养级。某营养级的能量自身呼吸作用分解者未利用流向下一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。如果一个生态系统在一段较长时期内没有能量（太阳能或化学能）输入，这个生态系统就会崩溃。三、生态金字塔如果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的次序排列，可形成一个金字塔图形，叫作能量金字塔。某个湖泊生态系统的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能量递减营养级递增如果用同样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，就形成生物量金字塔。第一营养级第二营养级第三营养级第四营养级80937111.5营养级干重(g/m3)如果表示各个营养级的生物个体的数目比值关系，就形成数量金字塔。林地草地数量金字塔表明每个营养级中生物个体的数量。在一个草原生态系统中，吃草的鼠比草的数目少，吃鼠的砷又比鼠的数目少，这时，数量金字塔是上窄下宽的金字塔形。但是，如果消费者个体小而生产者个体大，如昆虫和树，那么数量金字塔就会呈现上宽下窄倒置的金字塔形。第一营养级树第二营养级昆虫营养级个体数量能量金字塔直观地反映出生态系统各营养级间能量的关系，由于能量在流动过程中总是逐级递减，因此能量金字塔通常都是上窄下宽的金字塔形。

生物量金字塔大多也是上窄下宽的金字塔形，一般来说，植物的总干重通常大于植食性动物的总干重，而植食性动物的总干重也大于肉食性动物的总干重。四、研究能量流动的实践意义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，农田生态系统中的间作套种、蔬菜大棚中的多层育苗、稻-萍-蛙等立体农业生产方式都充分地利用了空间和资源，获得了更大的收益。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，在农业生态系统中，如果把作物秸秆当燃料烧掉，人类就不能充分利用秸秆中的能量。如果将秸秆用作饲料喂牲畜，可获得肉、蛋、奶等；将牲畜的粪便作为沼气池发酵的原料，可以生产沼气提供能源；沼气池中的沼渣还可以作为肥料还田，这样就实现了对能量的多级利用，从而大大提高能量的利用率。实现对能量的多级利用(绝不是循环使用)在一个草场上，如果放养的牲畜过少，就不能充分利用牧草所能提供的能量；如果放养的牲畜过多，就会造成草场的退化，使畜产品的产量下降。只有根据草场的能量流动特点，合理确定草场的载畜量，才能保持畜产品的持续高产。0放牧量放牧量过少，不能育利用牧草所能提供的能量放牧量过多，会造成草场退化，畜产品的产量下降牧草生物量例：对上图的分析，不正确的是A.适当放牧，由于动物植食作用，可增加草原生态系统的生物多样性B.捕食者体型比被捕食者小，则生物数量关系肯定会构成倒金字塔形C.生态系统中的能量流向分解者之后，仍可能从分解者再流向消费者D.“桑基鱼塘”生态系统与普通稻出生态系统相比实现了能量多级利用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。1、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？2、这些玉米呼吸作用消耗的能量是多少？3、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固定的太阳能的比例？4、画出流经玉米种群的能量图解：6687.5kg1.07×108kJ3.272×107kJ1.3972×108kJ23.4%玉米种群太阳能8.5×109kJ散失利用1.3972×108kJ1.64%呼吸作用3.272×107kJ23.4%储存1.07×108kJ76.6%P97【技能训练】分析和处理数据六、能量流动的计算AB

C

DE生产者最少消耗最大消耗最短链传递率20%最长链传递率10%获能最多获能最少最高级课堂练习AB

C

DEm/5m/12524.811.1155/31110/3530/42110/41(1)若A的能量为m，则D获得的能量最多为________，最少为__________。(2)若A为300kg且分给每条链的能量相同，则D获得的能量最多为_______kg，最少为________kg。(3)若D的能量来自E、C、A各占1/3，则D增加1kg：至少需要消耗_________kgA，最多需要消耗__________kgA。(4)若D的能量1/4来自E，1/2来自C，1/4来自A，则则D增加1kg：至少需要消耗__________kgA，最多需要消耗___________kgA。2：若将丙的食物比例由甲∶乙＝1∶1调整为甲∶乙＝4∶1，能量传递效率按10%计算，该生态系统能承载丙的数量是原来的A．1.96倍B．1.875倍C．1.273倍D．0.575倍2.6×1085×107ABDE8×109J3×108JD最多_________J至少_________J3：甲丙乙甲丙乙ABDE8×109J3×108JD最多_________J至少_________J4：若一个人的食物有1/2来自植物，1/4来自小型肉食动物，1/4来自羊肉。假如按传递效率为10%，那么人每增加1kg体重，约消耗植物：A.10kgB.28kgC.100kgD.280kg植物人小型肉食动物羊1/21/41/45：有一食物网如图所示。如果能量传递效率为10%，各条食物链传递到庚的能量相等，则庚增加1kJ的能量，丙最少含多少能量是A.550kJB.500kJC.400kJD.100kJ6：若要使丙体重增加x，已知其食用乙所占比例为a，则至少需要的生产者(甲)的量为y，那么x与y的关系可表示为A.y=90ax+10xB.y=25ax+5xC.y=20ax+5xD.y=10ax+10x甲丙乙7：某一生态系统中，已知一只鹰增重2kg要吃10kg小鸟，小鸟增重0.25kg要吃2kg昆虫，而昆虫增重100kg要吃l000kg绿色植物，在此食物链中这只鹰对绿色植物的能量利用百分率为A.0.05％B.0.5％C.0.25％D.0.025％8：下列是几个生态系统的图解和相关叙述，其中错误的是A.若I图中乙的数量增加，则在短时间内，甲、丁的数量均增加B.相对而言，Ⅲ图所代表的生态系统更稳定C.若Ⅲ图中C的数量减少了10%，但H的数量变化不大D.在II图中，包含的食物链有A.流入该生态系统的总能量为1250kJB.从乙到丙的能量传递效率为15%C.将乙和丙的粪便作为有机肥还田，可以提高能量传递效率D.食物链的营养关系一般不可逆，这决定了能量流动的单向性9：如图为某生态系统中能量传递示意图，下列叙述不正确的是(能量单位：kJ)10：下图是湿地生态系统的能量流动关系简图，相关数值用有机干物质质量相对值。(1)若该湿地在相同环境及养殖条件下，鱼虾总投放量不变，增加肉食性鱼类的投放比例，则鱼虾总产量将________(升高、不变、降低)。(2)小型鱼虾类到食鱼性鱼类的能量传递效率为1.2%，该数据远低于10%。其原因最可能的原因是__________________________。(3)湿地生态系统中存在两类食物链，一种是以死亡生物或有机碎屑为起点的腐食食物链，还有一种是通过生物间_________关系形成的食物链。植物直接流入浮游动物的能量占浮游动物同化的总能量的________%，这说明_________链在湿地生态系统能量流动中起更重要作用。降低人类的过度捕捞捕食13.3腐食植物浮游动物小型鱼虾类食鱼性鱼类有机碎屑呼吸捕捞22002953.617340143001160015.60.1311：下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。(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)次级消费者异化消耗的能量占其同化所得到能量的百分比是_________。(4)由图可知，下个营养级不能得到上个营养级的全部能量，原因有：①首先是各营养级生物体内的大量能量被_____________所消耗；②其次是上个营养级有的能量被___________利用。生产者13.52060%呼吸作用分解者(1)流经该生态系统的总能量是________。这部分能量是__________所固定的太阳能。11112：下列叙述错误的是：A.从能量流动的特点来看，捕食生物A和B最为经济B.生物G占有3种不同的营养级，它是一种杂食性动物C.生物H也占有3种不同的营养级，它的数量较其他生物更为稳定D.如果环境有汞污染，则通过富集作用，生物H体内汞的浓度最高A.野狗的数量略有减少，对该生态系统稳定性影响不大B.狮子所处的营养级为第四营养级C.蛇的总能量约是鼠总能量的10%～20%D.该食物网共有6条食物链13：下列叙述正确的是14：右图虚线方框内表示一个生态系统。箭头表示该生态系统能量流动的一般性模型。(1)图中A代表的是生态系统成分中的_______，主要为____________。(2)用图中字母表示出该生态系统的一条食物链：_____________。同化总量(106J)储存能量(106J)呼吸消耗(106J)A900200700B1001585C15213D18060120流入该生态系统的总能量为__________J，A到B的能量传递效率为________。从能量输入和输出来看，该生态系统的总能量是否增加?____。为什么?____________________________。生产者绿色植物A→B→C(3)下表表示该生态系统的能量流动情况。9×10811.1%否呼吸作用产生的热能散失了15：如图所示为一个小型农场的结构模式图以及该小型农场中农作物和鸡的部分能量值(