生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)

生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)第一頁，共41頁。溫故而知新1.生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)包括哪兩方面？2.生態(tài)系統(tǒng)的組成成分有哪些？3.生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)是什么?4.生態(tài)系統(tǒng)的主要功能有哪些？生態(tài)系統(tǒng)的組成成分,食物鏈和食物網(wǎng)生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者、非生物的物質(zhì)和能量食物鏈和食物網(wǎng)能量流動(dòng)、物質(zhì)循環(huán)、信息傳遞第二頁，共41頁。備選策略1：先吃雞，再吃玉米。備選策略2：先吃玉米，同時(shí)用一部分玉米喂雞，吃雞產(chǎn)下的蛋，最后吃雞。問題探討第三頁，共41頁。不管你作出了何種選擇，我們暫且不做評價(jià)，在我們學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)后，你就會(huì)評判自己是否作了最聰明的選擇，如果你沒有，而這又是真實(shí)且殘酷的現(xiàn)實(shí)，也許你就掛了！第四頁，共41頁。第二節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)第五章生態(tài)系統(tǒng)及其穩(wěn)定性第五頁，共41頁。生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失過程。能量是如何輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失的呢？一、能量流動(dòng)的概念第六頁，共41頁。草兔鷹能量流動(dòng)的渠道是什么？食物鏈和食物網(wǎng)第七頁，共41頁。1、小草的能量來自哪里?2、照射在草地上的太陽能如何被小草吸收?這些能量都被小草吸收了嗎?3、小草吸收了太陽能后,這些能量有哪些去向?第八頁，共41頁。１％輸入光合作用生產(chǎn)者所固定的太陽能（植物）二、能量流動(dòng)的過程呼吸作用（以熱能的形式散失）第一營養(yǎng)級：用于生長、發(fā)育、繁殖（儲(chǔ)存在植物體中的有機(jī)物）初級消費(fèi)者（兔）遺體殘骸分解者同化量呼吸量儲(chǔ)存量第九頁，共41頁。1.能量的來源是什么？2.非生物的能量是如何輸入生物群落的？3.生產(chǎn)者的能量的去路有哪些？3.能量流動(dòng)的渠道是什么？4.能量流動(dòng)的起點(diǎn)是什么？5.流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量是什么？太陽能光合作用從生產(chǎn)者固定的太陽能開始生產(chǎn)者固定的太陽能總量二、能量流動(dòng)的過程食物鏈和食物網(wǎng)呼吸作用消耗生長發(fā)育繁殖下一營養(yǎng)級攝入分解者分解第十頁，共41頁。兔子把草吃進(jìn)肚子里,草中的能量都能被兔子吸收嗎?第十一頁，共41頁。初級消費(fèi)者攝入初級消費(fèi)者同化用于生長發(fā)育和繁殖次級消費(fèi)者攝入分解者利用遺體殘骸糞便呼吸作用散失呼吸作用散失第二營養(yǎng)級二、能量流動(dòng)的過程攝入量同化量儲(chǔ)存量∧∧攝入量同化量呼吸量儲(chǔ)存量攝入量=同化量+糞便量同化量=呼吸量+儲(chǔ)存量第十二頁，共41頁。在草原上，牛以草為食，屎殼郎以牛糞為食。思考：a、在能量流動(dòng)的分析中牛糞中所含的能量屬于哪一部分？b、被牛同化的能量中約有多少流入屎殼郎？

草固定的太陽能0思維訓(xùn)練某營養(yǎng)級中糞便的能量不屬于該營養(yǎng)級的同化量，而是屬于上一營養(yǎng)級的能量第十三頁，共41頁。１.能量的轉(zhuǎn)化？總結(jié)1.各個(gè)環(huán)節(jié)的能量的來源和去路如何？2.能量傳遞的形式是什么？3.能量的轉(zhuǎn)化？4.能量散失的形式和途徑是什么？第一營養(yǎng)級：太陽能后面各個(gè)營養(yǎng)級：上一營養(yǎng)級所同化的能量來源去路呼吸作用消耗下一營養(yǎng)級同化分解者釋放有機(jī)物中的化學(xué)能太陽能化學(xué)能熱能形式：熱能途徑：呼吸作用（各個(gè)營養(yǎng)級自身和分解者）(最高營養(yǎng)級生物除外)

第十四頁，共41頁。初級消費(fèi)者（植食性動(dòng)物）生產(chǎn)者（植物）次級消費(fèi)者（肉食性動(dòng)物）三級消費(fèi)者（肉食性動(dòng)物）分解者呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)圖解注意：方框從大到?。弘S營養(yǎng)級的升高，儲(chǔ)存在生物體內(nèi)的能量越來越少。箭頭由粗到細(xì)：表示流入下一營養(yǎng)級的能量逐級遞減。第十五頁，共41頁。１.

流經(jīng)某生態(tài)系統(tǒng)的能量能否再回到這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)？不能思考與討論２.

生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)和轉(zhuǎn)化是否遵循能量守恒定律？遵循第十六頁，共41頁。根據(jù)上圖所提供數(shù)據(jù)，完成95頁資料分析的問題三、能量流動(dòng)的特點(diǎn)“未利用”是指未被自身呼吸作用消耗和未被后一下營養(yǎng)級和分解者利用的能量（現(xiàn)存的）第十七頁，共41頁。營養(yǎng)級流入能量流出能量

（輸入后一個(gè)營養(yǎng)級）出入比生產(chǎn)者植食性動(dòng)物肉食性動(dòng)物

分解者

資料分析464.662.812.614.662.812.613.52%20.06%1、2：各營養(yǎng)級之間的傳遞效率在多大范圍內(nèi)?(10％－20％)能量傳遞效率=下一營養(yǎng)級的同化能量上一營養(yǎng)級的同化能量第十八頁，共41頁。３.流入某個(gè)營養(yǎng)級的能量，為什么不能百分之百地流向后一個(gè)營養(yǎng)級?流入某一營養(yǎng)級的能量主要有以下去向：①呼吸作用散失了；②排出物、遺體為分解者利用；③“未被利用”的能量（未能進(jìn)入（未被捕食）下一個(gè)營養(yǎng)級）。④流入下一個(gè)營養(yǎng)級。所以，流入某一營養(yǎng)級的能量不可能百分之百地流到下一個(gè)營養(yǎng)級。第十九頁，共41頁。１.單向流動(dòng)：原因：

①能量流動(dòng)是沿食物鏈進(jìn)行的，食物鏈中各營養(yǎng)級之間的捕食關(guān)系是長期自然選擇的結(jié)果，是不可逆轉(zhuǎn)的。

②各營養(yǎng)級通過呼吸作用所產(chǎn)生的熱能不能被生物群落重復(fù)利用，因此能量流動(dòng)無法循環(huán)。２.逐級遞減：原因：自身呼吸消耗、被分解者分解、未被利用。傳遞效率為10％～20％.三、能量流動(dòng)的特點(diǎn)不可逆轉(zhuǎn)，不能循環(huán)第二十頁，共41頁。例1.若某生態(tài)系統(tǒng)固定的總能量為24000kJ，則該生態(tài)系統(tǒng)的第四營養(yǎng)級生物最多能獲得的能量是（

）

A.24kJ

B.192kJ

C.96kJ

D.960kJ

【解析】應(yīng)按照能量傳遞的最大效率20%計(jì)算。最大值：24000×20%×20%×20%=192kJ例2.在一條有5個(gè)營養(yǎng)級的食物鏈中，若第五營養(yǎng)級的生物體重增加1kg，理論上至少要消耗第一營養(yǎng)級的生物量為（

）A.25kg

B.125kg

C.625kg

D.3125kg【解析】應(yīng)按照能量傳遞的最大效率20%計(jì)算。設(shè)需消耗第一營養(yǎng)級的生物量為Xkg，則X=1÷(20%)4=625kg。第二十一頁，共41頁。①求“最多”則按“最高”值20％流動(dòng)②求“最少”則按“最低”值10％流動(dòng)①求“最多”則按“最高”值10％流動(dòng)②求“最少”則按“最低”值20％流動(dòng)（未知）較高營養(yǎng)級（已知）（已知）較低營養(yǎng)級（未知）【規(guī)律】第二十二頁，共41頁。例3.由于“赤潮”的影響，一條4kg重的雜食性海洋魚死亡，假如該雜食性的食物有1/2來自植物，1/4來自草食魚類，1/4來自以草食魚類為食的小型肉食魚類，按能量流動(dòng)效率20%計(jì)算，該雜食性魚從出生到死亡，共需海洋植物(

)A.120kgB.160kgC.60kgD.100kg【解析】根據(jù)題干，可繪出食物網(wǎng)如下：植物草食魚類雜食性海洋魚小型肉食魚類共需海洋植物：4×1/2×5＋4×1/4×5×5＋4×1/4×5×5×5=160kg第二十三頁，共41頁。例4.下圖食物網(wǎng)中，在能量傳遞效率為10%～20%時(shí)，假設(shè)每個(gè)營養(yǎng)級的生物從前一營養(yǎng)級的不同生物處獲得的能量相等。則人的體重每增加1kg，至少需要消耗水藻

kg?！窘馕觥吭凇靶◆~→大魚→人”的傳遞途徑中，大魚的生物量至少為0.5÷20%＝2.5kg，小魚的生物量至少為2.5÷20%＝12.5kg；在“小魚→人”的傳遞途徑中，小魚的生物量至少是0.5÷20%＝2.5kg。因此，小魚的生物量總量至少為12.5+2.5=15kg。同理：在“水藻→水蚤→蝦→小魚”的傳遞過程中，水藻的生物量至少是15÷2÷20%÷20%÷20%＝937.5kg；在“水藻→小魚”的傳遞過程中，水藻的生物量至少是15÷2÷20%＝37.5kg。因此，水藻的生物量總量至少為937.5+37.5=975kg。答案：975。第二十四頁，共41頁。例5.下圖食物網(wǎng)中，若人的體重增加1kg，最少消耗水藻____kg，最多消耗水藻_______kg?！窘馕觥勘绢}中，最短食物鏈為水蚤→小魚→人，傳遞效率按20％計(jì)算。設(shè)最少消耗水藻為x，則x×20％×20％＝1，所以x=25.要求最多消耗就要選擇水藻→水蚤→蝦→小魚→大魚→人，傳遞率按10％計(jì)算。設(shè)最多消耗為y，則y×(10%)5=1，y=105kg。第二十五頁，共41頁。生產(chǎn)者最少消耗最多消耗選最短食物鏈選最大傳遞效率20%選最長食物鏈選最小傳遞效率10%消費(fèi)者獲得最多消費(fèi)者獲得最少【規(guī)律】第二十六頁，共41頁。根據(jù)下圖所表示的食物網(wǎng),結(jié)合能量流動(dòng)的特點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算:牧草鼠蛇貓頭鷹

如果牧草固定了1000焦耳的能量,則貓頭鷹最少能獲得______焦耳能量,最多能獲得______焦耳能量.若貓頭鷹要獲得1千焦能量,則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.140251000思維訓(xùn)練第二十七頁，共41頁。從中可以看出，一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中，營養(yǎng)級越多，在能量流動(dòng)過程中，消耗的能量就越多。將單位時(shí)間內(nèi)各個(gè)營養(yǎng)級所得到的能量數(shù)值由低到高繪制成圖，可形成一個(gè)金字塔圖形，叫做能量金字塔。能量金字塔第一營養(yǎng)級第二營養(yǎng)級第三營養(yǎng)級第四營養(yǎng)級營養(yǎng)級能量低高低高第二十八頁，共41頁。從能量傳遞的數(shù)量和效率看，能量流經(jīng)各營養(yǎng)級是逐級遞減的，單向不循環(huán)的，傳遞效率為10％－20％。所以,食物鏈一般不超過五個(gè)營養(yǎng)級，到第五營養(yǎng)級以后，可利用的能量已減少到不能維持其生存的程度了。為什么食物鏈一般不超過5個(gè)營養(yǎng)級?舉一反三10%~20%生產(chǎn)者10%~20%初級消費(fèi)者次級消費(fèi)者10%~20%……第二十九頁，共41頁。

根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)逐級遞減的特點(diǎn)和規(guī)律，營養(yǎng)級越高，可利用的能量就越少，老虎在生態(tài)系統(tǒng)中幾乎是最高營養(yǎng)級，通過食物鏈（網(wǎng)）流經(jīng)老虎的能量已減到很少的程度。因此，老虎的數(shù)量將是很少的。故“一山不容二虎”有一定的生態(tài)學(xué)道理。為什么說“一山不容二虎”?學(xué)以致用第三十頁，共41頁。備選策略1：先吃雞，再吃玉米。備選策略2：先吃玉米，同時(shí)用一部分玉米喂雞，吃雞產(chǎn)下的蛋，最后吃雞。融會(huì)貫通問題探討第三十一頁，共41頁。植物->牛->人植物->人人們應(yīng)采用以谷物和植物蛋白為主的食物結(jié)構(gòu)如何調(diào)整飲食結(jié)構(gòu)？第三十二頁，共41頁。能量金字塔數(shù)量金字塔生物量金字塔形狀特點(diǎn)呈正金字塔形一般為正金字塔形，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)倒金字塔形一般為正金字塔形生態(tài)金字塔含義每一營養(yǎng)級生物所含能量的多少每一營養(yǎng)級生物個(gè)體的數(shù)目

每一營養(yǎng)級生物現(xiàn)存生物的總質(zhì)量第三十三頁，共41頁。(1)數(shù)量金字塔特殊實(shí)例:鳥樹昆蟲數(shù)量比例圖鳥樹昆蟲能量金字塔(2)生物量金字塔特殊實(shí)例及分析

如海洋生態(tài)系統(tǒng)中，生產(chǎn)者浮游植物個(gè)體小，壽命短，又會(huì)不斷被浮游動(dòng)物吃掉，因而某一時(shí)間調(diào)查到的浮游植物生物量可能要低于其捕食者浮游動(dòng)物的生物量。如成千上萬只昆蟲生活在一顆大樹上時(shí)。第三十四頁，共41頁。能量金字塔(2)生物量金字塔特殊實(shí)例及分析

如海洋生態(tài)系統(tǒng)中，生產(chǎn)者浮游植物個(gè)體小，壽命短，又會(huì)不斷被浮游動(dòng)物吃掉，因而某一時(shí)間調(diào)查到的浮游植物生物量可能要低于其捕食者浮游動(dòng)物的生物量。浮游動(dòng)物生物量金字塔浮游植物特殊情況：浮游動(dòng)物浮游植物第三十五頁，共41頁。人類能不能改變生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的規(guī)律？