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1、第三章 生態(tài)系統(tǒng)及其穩(wěn)定性 第二節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)的能量流動深圳第二外國語學(xué)校 周書耘學(xué)習(xí)目標(biāo)分析生態(tài)系統(tǒng)能量流動的過程和特點(生命觀念、科學(xué)思維) 01 02概述研究能量流動的實踐意義(科學(xué)思維、社會責(zé)任)嘗試調(diào)查農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動情況(科學(xué)探究) 03問題探討假設(shè)你像小說中的魯濱遜那樣,流落在一個荒島上,那里除了有能飲用的水,幾乎沒有任何食物。你身邊尚存的食物只有一只母雞、15kg玉米。方案1方案2你認為以上哪種生存策略能讓你維持更長時間來等待救援?深入內(nèi)部考察個體生態(tài)系統(tǒng)能量流動的研究一般在群體水平上進行。將群體視為一個整體進行研究是系統(tǒng)科學(xué)常用的研究方法。整合局部環(huán)節(jié)規(guī)律探索系統(tǒng)動態(tài)規(guī)
2、律研究能量流動的基本思路能量輸入個體儲存在體內(nèi)有機物中的能量呼吸作用散失的熱能能量輸入能量儲存能量散失種群構(gòu)成消化吸收合成自身物質(zhì),儲存能量能量流經(jīng)生物個體的過程呼吸作用散失(熱能) 糞便(未進入內(nèi)環(huán)境)呼吸作用散失(熱能)分解者利用遺體殘骸攝入用于生長發(fā)育繁殖攝入量 = 同化量 + 糞便量捕食者攝入同化同化量= 呼吸作用散失自身生長發(fā)育同化量= 呼吸作用散失捕食者攝入分解者利用生態(tài)系統(tǒng)能量流動在營養(yǎng)級層次研究鷹草生產(chǎn)者等兔等初級消費者等次級消費者第一營養(yǎng)級第二營養(yǎng)級第三營養(yǎng)級呼吸作用以熱能形式散失草的能量如何得來?光能全部被草吸收了嗎?草固定的能量將何去?1%生長發(fā)育和繁殖儲存起來呼吸作用散
3、失生長發(fā)育繁殖遺體殘枝敗葉分解者流入下一營養(yǎng)級生產(chǎn)者固定的太陽能殘枝敗葉被分解者分解能量流動的過程糞便兔吃草后能將攝入的草全部同化嗎?同化流入呼吸作用分解者攝入生長發(fā)育和繁殖儲存起來同化量=攝入量糞便量呼吸作用分解者生長發(fā)育和繁殖儲存起來兔同化了小草的能量后,這些能量有哪些去向?呼吸散失生長發(fā)育繁殖遺體殘骸分解者流入下一營養(yǎng)級兔同化的能量鷹同化了兔的能量后,這些能量有哪些去向?呼吸散失生長發(fā)育繁殖遺體殘骸分解者鷹同化的能量呼吸作用分解者生長發(fā)育和繁殖儲存起來生態(tài)系統(tǒng)能量流動在營養(yǎng)級層次研究分 解 者呼 吸 作 用生產(chǎn)者初級消費者(綠色植物)次級消費者(植食性動物)(肉食性動物)轉(zhuǎn)化 太陽能 有
4、機物中化學(xué)能 熱能生物群落環(huán)境輸入輸出散失:通過各營養(yǎng)級及分解者的呼吸作用以熱能形式散失總量:生產(chǎn)者通過光合作用固定的太陽能傳遞輸入形式:有機物中化學(xué)能途徑:食物鏈和食物網(wǎng)概念:生態(tài)系統(tǒng)中能量的 、 、 和 的過程。輸入傳遞轉(zhuǎn)化散失1、生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動和轉(zhuǎn)化是否遵循能量守恒定律?2、流經(jīng)某生態(tài)系統(tǒng)的能量能否再回到這個生態(tài)系統(tǒng)中來?為什么?遵循。能量在生態(tài)系統(tǒng)中流動、轉(zhuǎn)化后,一部分儲存在生態(tài)系統(tǒng)(生物體的有機物)中,另一部分在呼吸作用中以熱能的形式散失,兩者之和與流入生態(tài)系統(tǒng)的能量相等。不能,能量流動是單向的。分析賽達伯格湖的能量流動Raymond Lindeman對能量流動做了定量分析 生
5、態(tài)學(xué)的營養(yǎng)動態(tài)概說 林德曼(1915-1942)賽達伯格湖深1米,面積為14480平方米,湖岸線長500米 。湖底深度一致、性質(zhì)均一,沒有大的波浪。優(yōu)點:小、簡單、穩(wěn)定植食性動物 62.862.8賽達伯格湖的能量流動 P56資料分析太陽能未固定生產(chǎn)者464.6分解者12.5呼吸作用96.3未利用2932.118.829.312.6肉食性動物 12.6微量7.55.0327.3122.614.6數(shù)字為能量數(shù)值?!拔垂潭ā笔侵肝幢还潭ǖ奶柲?,“未利用”是指未被自身呼吸作用消耗,也未被后一個營養(yǎng)級和分解者利用的能量。輸入能量(同化量)流入下一營養(yǎng)級呼吸散失分解者利用未利用出入比生產(chǎn)者 植食性動物
6、肉食性動物 464.662.8 12.613.5%20%62.8 96.312.529312.618.82.129.37.5微量5.0/能量傳遞效率輸出(去路)逐級遞減單位(焦/厘米2 年)未利用:指未被自身呼吸作用消耗,也未被后一個營養(yǎng)級和分解者利用的能量。(定時定量分析)能量傳遞效率=某一營養(yǎng)級的同化量上一營養(yǎng)級的同化量100%賽達伯格湖能量流動圖解(1)從方向上看:單向流動 在生態(tài)系統(tǒng)中,能量流動只能從第一營養(yǎng)級流向第二營養(yǎng)級,再依次流向后面的各個營養(yǎng)級,不可_,也不能_;生物之間的捕食關(guān)系是長期自然選擇的結(jié)果,一般不可逆轉(zhuǎn); 各營養(yǎng)級呼吸作用散失的熱能無法再利用。逆轉(zhuǎn)循環(huán)流動原因:能量
7、流動的特點賽達伯格湖能量流動圖解(2)從數(shù)值上看:逐級遞減自身呼吸作用消耗;被分解者分解;暫時未被利用。原因:(能量傳遞效率為10%20%)能量流動的特點1.單向流動:不可逆,不循環(huán)原因: 生物間的捕食關(guān)系是一定的 散失的熱能不能被生物體再利用 2.逐級遞減:能量是沿食物鏈(網(wǎng))流動的在流動過程中是逐級減少的 自身呼吸散失 原因: 分解者利用 未利用 【總結(jié)歸納】能量流動的特點規(guī)律: 食物鏈越短,能量利用率越高。 能量傳遞效率與能量利用效率的比較 傳遞效率=上一營養(yǎng)級的同化量下一營養(yǎng)級的同化量100%能量利用率=生產(chǎn)者能量流入最高營養(yǎng)級的能量100%【思維拓展】 請同學(xué)們將賽達伯格湖的能量流動
8、數(shù)據(jù),用相應(yīng)面積或體積的圖形表示,并按營養(yǎng)級由低到高排列。生態(tài)金字塔1.能量金字塔生態(tài)金字塔每一級體積代表所得到的能量值直觀反應(yīng)能量單向流動、逐級遞減 第四營養(yǎng)級 第三營養(yǎng)級第二營養(yǎng)級第一營養(yǎng)級2.數(shù)量金字塔生態(tài)金字塔昆蟲樹倒置情況每一級體積代表個體數(shù)3.生物量金字塔營養(yǎng)級第四營養(yǎng)級第三營養(yǎng)級第二營養(yǎng)級第一營養(yǎng)級干重g/m21.51137809營養(yǎng)級第四營養(yǎng)級第三營養(yǎng)級低高每一級體積代表生物量值(所容納有機物的總干重)低高生態(tài)金字塔研究能量流動的實踐意義1. 研究生態(tài)系統(tǒng)的能量流動,可以幫助人們將生物在 、 、 上進行 , 流入某個生態(tài)系統(tǒng)的總能量。 例如: 間作套種、多層育苗、稻-萍-蛙等立體農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式。間作套種多層育苗稻萍蛙時間空間合理配置增大2.研究生態(tài)系統(tǒng)的能量流動,可以幫助人們科學(xué)地規(guī)劃和設(shè)計人工生態(tài)系統(tǒng),使能量得到最有效的利用;*沼氣池實現(xiàn)了對能量的多級利用,大大提高了能量的利用率;*能量的利用率能量的傳遞效率用秸稈作飼料糞便制作沼氣
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