生態(tài)系統(tǒng)的能量流動 高二上學(xué)期生物人教版選擇性必修2

第三章生態(tài)系統(tǒng)及其穩(wěn)定性第2節(jié)

生態(tài)系統(tǒng)的能量流動

應(yīng)該先吃雞，再吃玉米（即選擇1），若選擇2，則增加了食物鏈的長度，能量逐級遞減，最后人獲得的能量較少

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。2.先吃玉米，同時用一部分玉米喂雞，吃雞產(chǎn)下的蛋，最后吃雞。流落荒島討論：

你認(rèn)為以下哪種生存策略能讓你維持更長的時間來等待救援？1.先吃雞，再吃玉米。問題探討一切生命活動都伴隨著能量的變化。沒有能量的輸入，也就沒有生命和生態(tài)系統(tǒng)。生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失的過程，稱為生態(tài)系統(tǒng)的能量流動。研究能量流動的基本思路能量流經(jīng)一個種群的情況可以圖示如下：科學(xué)方法能量輸入個體1儲存在體內(nèi)的能量呼吸作用散失的能量儲存在體內(nèi)的能量呼吸作用散失的能量儲存在體內(nèi)的能量呼吸作用散失的能量個體2個體3……如果將這個種群作為一個整體來研究，則左圖可以概括成下圖。如果將一個營養(yǎng)級中的所有種群作為一個整體，那么左圖將概括為何種形式？能量輸入種群能量儲存能量散失生產(chǎn)者替換呼吸作用生長、發(fā)育和繁殖分解者殘枝敗葉生產(chǎn)者

(植物)固定攝入初級消費者(植食動物)1.能量流經(jīng)第一營養(yǎng)級示意圖一來四去未被利用

糞便呼吸遺體殘骸呼吸初級消費者攝入用于生長發(fā)育和繁殖次級消費者攝入散失初級消費者同化分解者利用散失…...能量流經(jīng)第二營養(yǎng)級示意圖

同化作用是指生物體把從外界環(huán)境中獲取的營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)變成自身的組成物質(zhì)，并且儲存能量的變化過程2.能量流經(jīng)第二營養(yǎng)級的情況1.流入初級消費者的能量是指？2.流入初級消費者的能量的去路有哪些？3.攝入量、同化量和糞便量之間的關(guān)系？4.初級消費者的糞便中的能量屬于哪個營養(yǎng)級的能量？同化量=輸入量=流入量呼吸作用散失流入下一營養(yǎng)級被分解者利用未利用均屬于用于自身生長、發(fā)育和繁殖的部分同化量攝入量-糞便量==呼吸作用散失+用于生長發(fā)育和繁殖糞便屬于上一營養(yǎng)級的同化量3.生態(tài)系統(tǒng)能量流動的過程生產(chǎn)者呼吸初級消費者呼吸次級消費者分解者…呼吸三級消費者呼吸呼吸生產(chǎn)者固定的太陽能總量為流經(jīng)這個生態(tài)系統(tǒng)的總能量輸入傳遞散失以有機(jī)物的形式沿食物鏈向下一營養(yǎng)級傳遞轉(zhuǎn)化：光能化學(xué)能熱能一、能量流動的過程生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動討論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？為什么？

遵循能量守恒定律。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(jī)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

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？

不能，能量流動是單向的，生態(tài)系統(tǒng)中所有生物通過呼吸作用散失的熱能是不能重新進(jìn)入該生態(tài)系統(tǒng)的思考·討論？二、能量流動的特點分析賽達(dá)伯格湖的能量流動植食性動物62.8內(nèi)食性動物12.6分解者14.6呼吸作用122.6未利用327.3生產(chǎn)者464.6太陽能未固定62.812.612.596.329318.85.029.32.17.5微量思考·討論？圖中數(shù)字為能量數(shù)值，單位是J/(cm2·a)(焦每平方厘米年)。圖中“未固定”是指未被固定的太陽能，“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。為研究方便起見，這里將肉食性動物作為一個整體看待。討論1．用表格的形式，將圖中的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理。2．計算“流出”該營養(yǎng)級的能量占“流入”該營養(yǎng)級能量的百分比。營養(yǎng)級流入能量/[J/(cm2·a)]流出能量(輸入下一個營養(yǎng)級)/[J/(cm2·a)]出入比生產(chǎn)者464.662.813.52%植食性動物62.812.620.06%肉食性動物12.6－－分解者14.6－－二、能量流動的特點分析賽達(dá)伯格湖的能量流動植食性動物62.8肉食性動物12.6分解者14.6呼吸作用122.6未利用327.3生產(chǎn)者464.6太陽能未固定62.812.612.596.329318.85.029.32.17.5微量思考·討論？圖中數(shù)字為能量數(shù)值，單位是J/(cm2·a)(焦每平方厘米年)。圖中“未固定”是指未被固定的太陽能，“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。為研究方便起見，這里將肉食性動物作為一個整體看待。討論3．流入某一營養(yǎng)級的能量，為什么不會百分之百地流到下一個營養(yǎng)級？

從圖中可以看出流入某一營養(yǎng)級的能量在一定時間內(nèi)的去向有四條，流入下一營養(yǎng)級的能量只是其中一部分，所以流入某一營養(yǎng)級的能量不可能百分之百地流入下一營養(yǎng)級。

能量流動的兩個特點：1．生態(tài)系統(tǒng)中能量流動是單向的

能量流動只能沿食物鏈流向各個營養(yǎng)級，不可逆轉(zhuǎn)，也不能循環(huán)。

2．能量在流動過程中逐級遞減

（1）能量在相鄰兩個營養(yǎng)級間的傳遞效率是10%～20%。

就具體某一條食物鏈中相鄰兩個營養(yǎng)級的能量傳遞效率可能低于10%或高于20%。

（2）生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動一般不超過5個營養(yǎng)級。相鄰兩個營養(yǎng)級之間的能量傳遞＝×100%某一營養(yǎng)級的同化量上一營養(yǎng)級的同化量任何生態(tài)系統(tǒng)都需要不斷得到來自系統(tǒng)外的能量補充，以便維持生態(tài)系統(tǒng)的正常功能練一練某同學(xué)繪制了如下圖所示的能量流動圖解（其中W1為生產(chǎn)者固定的太陽能，方框大小表示所含能量多少）。下列敘述不正確的是（）A．生產(chǎn)者固定的總能量可表示為A1+B1+C1+A2+B2+C2+D2B．由第一營養(yǎng)級到第二營養(yǎng)級的能量傳遞效率為D1/W1×100%C．流入初級消費者的能量為A2+B2+C2D．圖解表明能量流動的特點是單向流動、逐級遞減CA1B1D1C1流向分解者W1D1A2D2C2流向分解者B2D2生產(chǎn)者初級消費者演練.如圖食物網(wǎng)中，貓頭鷹的食物有2/5來自兔，2/5來自鼠，1/5來自蛇，則貓頭鷹的體重若增加20g，至少需要消耗植物的重量為(

)A．600g

B．900gC．1600g D．5600gB已知高營養(yǎng)級求至少需要低營養(yǎng)級的能量時，需按照最大傳遞效率進(jìn)行計算，即20×2/5÷20%÷20%＋20×2/5÷20%÷20%＋20×1/5÷20%÷20%÷20%＝900(g)三、生態(tài)金字塔

1．概念將單位時間內(nèi)各營養(yǎng)級所得到的能量/生物量/生物個體數(shù)的數(shù)值轉(zhuǎn)換為相應(yīng)面積（或體積）的圖形，并將圖形按照營養(yǎng)級的次序排列，可形成一個金字塔圖形

2．種類

有能量金字塔、生物量金字塔和數(shù)量金字塔（1）能量金字塔

能量金字塔直觀地反映出生態(tài)系統(tǒng)各營養(yǎng)級間能量的關(guān)系，由于能量在流動過程中總是逐級遞減，因此能量金字塔通常都是上窄下寬的金字塔形（2）生物量金字塔

一般來說，植物的總干重通常大于植食性動物的總干重，而植食性動物的總干重也大于肉食性動物的總干重。所以生物量金字塔大多也是上窄下寬的金字塔形某生物量金字塔（3）數(shù)量金字塔數(shù)量金字塔表明每個營養(yǎng)級中生物個體的數(shù)量。一般呈正金字塔形。但是，如果消費者個體小而生產(chǎn)者個體大，如昆蟲和樹，那么數(shù)量金字塔就會呈現(xiàn)上寬下窄