资源简介

(共32张PPT)
问题情境
讨论
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。
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？
流落荒岛
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。
选择人数：_________
选择人数：________
1. 先吃鸡，再吃玉米。
第一节 生态系统的能量流动
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？
生态系统的能量流动
一切生命活动都伴随着能量变化。没有能量的输入，也就没有生命和生命系统。
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。
含 义
从生态系统的角度分析
能量流动的研究思路
能量流经一个种群的情况可以图示如下：
能量输入
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
储存在体内的能量
呼吸作用散失的能量
个体1
个体2
个体3
……
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：
能量输入
种群
能量储存
能量散失
如果将一个营养级中的所有种群种群作为一个整体，那么左图将概括为何种形式呢？
能量流动的过程
1.能量流经玉米（第一营养级）过程：
1%
固定(同化)
99%
散失
生产者固定的太阳能
呼吸作用
散失（热能）
用于生长
发育和繁殖
分解者
残枝 败叶
未利用
初级消费者
（植食性动物）
（1）输入生态系统的总能量：
生产者固定的太阳能
所有生态系统中输入的总能量都只有生产者固定的太阳能吗？
在人工生态系统中，总能量还有人工补充的能量（例如饲料、饵料等）
亚硝酸细菌、硝酸细菌的化能合成
能量流动的过程
2.能量流经鸡（第二营养级）过程：
鸡吃玉米后能将摄入的玉米全部同化吗？
初级消费者摄入
遗体残骸
呼吸作用
热量散失
初级消费者同化
用于生长、发育和繁殖
次级消费者摄入
分解者利用
粪便
摄入量 = 同化量 + 粪便量
粪便属于上一营养级的同化量
能量流动的过程
3.能量流经人（最高营养级）过程：
最高营养级同化的能量去向有哪些？
呼吸作用散失
用于自身生长发育繁殖
人摄入
粪便
人同化
遗体残骸
最高营养级的能量去向：①呼吸作用散失；分解者利用
分解者利用（呼吸作用散失）
通过以上学习，你能总结出各营养级同化的能量去向有哪些有何共同点呢？
能量流动的过程
呼吸作用散失
生长
发育
繁殖
分解者（残枝败叶）
下一营养级摄入
生产者固定的太阳能
未被利用
（草根）
散失
粪便
下一级同化量
呼吸作用散失
分解者（遗体残骸）
下一营养级摄入
未被利用
（活体石油煤炭）
同化量=摄入量 - 粪便量
同化量=呼吸散失 + 生长发育繁殖
同化量=呼吸散失 + 下一级 + 分解者 + 未利用
生产者同化量
能量流动的过程
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）
呼吸作用
呼吸作用
呼吸作用
呼吸作用
分 解 者
呼吸作用
生产者固定的太阳能为流经生态系统的总能量
输入
传递
以有机物的形式沿食物链和食物网向下一营养级传递
热能散失
在生态系统中，能量流动大致可以概括为如图：
(1)输入该生态系统的总能量是什么？
(2)生态系统中能量传递的形式和渠道分别是什么？
能量流动的过程
(3)生态系统中能量散失的途径和形式分别是什么？
太阳能
热能形式
(4)初级消费者粪便中的能量属于以上哪个箭头的部分？
①
②
③
④
⑤
(5)哪些或哪个箭头代表初级消费者的同化量？
①或②＋③＋⑤
(6)哪些箭头代表初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量？
④
①－③或②＋⑤
能量流动的过程
源头：
流经生态系统总能量：　　　　　　　
途径：
形式：　　　　　
太阳能→有机物中的________→热能
形式：最终以　　　　形式散失
过程：
输入
传递
转化
散失
生态系统中能量的 、 、 和 的过程。
输入
传递
散失
太阳能
食物链和食物网
有机物中的化学能
生产者固定的太阳能总量
化学能
热能
呼吸作用
能量流动概念：
转化
能量流动的过程
1.大象是植食性动物，有一种蜣螂专门以象粪为食，设大象在某段时间所同化的能量为107 kJ，则这部分能量中流入蜣螂体内的约为
A.0 kJ B.106 kJ
C.2×106 kJ D.106～2×106 kJ
√
2.如图表示能量流经该生态系统某一营养级的变化示意图，其中a～g表示能量值。若图中A表示某食物网中第二营养级所摄入的全部能量。下列说法不正确的是
A.图中B表示同化的能量
B.图中C表示流入下一营养级的能量
C.图中D表示通过呼吸作用散失的能量
D.图中a值与c＋d＋e的值相同
√
C:用于自身生长、发育繁殖
呼吸作用
同化量
分解者
摄入量=同化量+粪便量 a=c+b,b=d+e
①源头： 。
②起点：从 开始。
③流入生态系统总量： 。
④主要方式：__________。
⑤能量转化： 。
能量流动
概念
生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程
过
程
输入
生产者固定太阳能
生产者固定的太阳能总量
光能
化学能
光合作用
①传递渠道： 。
②传递过程：
食物链和食物网
传递
转化
太阳能
化学能
热能
ATP中活跃的化学能
散失
①大部分热能形式散失，
②需要分解者的分解作用和每一级生物的呼吸作用
生产者→初级消费者→次级消费者……
太阳能
二、能量流动的过程
能量流动的过程
讨论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？
讨论2：流经某生态系统的能量能否再回到这个生态系统中来？为什么？
能量流动的特点
Raymond Lindeman
林德曼对赛达伯格湖能量流动做了定量分析
赛达伯格湖位于美国明尼苏达州的赛达伯格沼泽自然保护区，是一个高原湖泊，深1米，面积为14480平方米，湖岸线长500米 。湖底深度一致、性质均一，没有大的波浪。
优点：小、简单、稳定
能量流动的特点
2.横向比较，是否遵循能量守恒定律？纵向比较，随着营养级的升高 ，同化量有什么变化？
1. 将图中的数据用表格的形式进行整理。
输入能量（同化量） 流入下一营养级 呼吸散失 分解者利用 未利用 出入比
生产者
植食性动物
肉食性动物
464.6
62.8
12.6
13.5%
20%
62.8
96.3
12.5
293
12.6
18.8
2.1
29.3
7.5
微量
5.0
/
能量传递效率
逐级递减
= + + +
能量传递效率 =
某一营养级的同化量
上一营养级的同化量
× 100%
= + + +
未利用：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。（定时定量分析）
能量流动的特点
4.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？
流入某一营养级的能量除了流入下一营养级的之外，还有：
①一部分通过该营养级的呼吸作用散失；
②一部分作为排遗物、遗体或残枝败叶被分解者利用；
③一部分未被利用
5.生物之间经过长期的进化形成的吃与被吃的捕食关系不可逆转，因此能量流动还具有什么特点？
生态系统中能量流动是单向的。
能量流动的特点
单向流动
②通过呼吸作用散失的热能不能再次被利用
①食物链中的捕食关系不能逆转
能量流动特点
逐级递减
原因
总有一部分能量经自身呼吸消耗、被分解者分解、未被下一个营养级利用。（能量传递效率为10%～20
营养级一般不超过5个%）
原因
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。
思考：如人工鱼塘需要投喂饲料，此时流入鱼塘生态系统的总能量如何表示？
生产者固定的太阳能＋人工投入的有机物中的化学能。
能量流动的计算
技法必备
若题干中未做具体说明，则一般认为能量传递的最低效率为10%，最高效率为20%，则：
1.在食物链中
能量流动的计算
2.在食物网中
正推：知低营养级求高营养级 获能量最多 选最短食物链，按×20%计算
获能量最少 选最长食物链，按×10%计算
逆推：知高营养级求低营养级 需能量最多 选最长食物链，按÷10%计算
需能量最少 选最短食物链，按÷20%计算
能量流动的计算
例1.不是以个体或种群为单位，而是以 为单位。
营养级
如图为某生态系统中的食物网简图，若E种群中的总能量为5.8×109kJ，B种群的总能量为1.6×108kJ，从理论上分析，A种群获得的总能量最多是（　　）
A 2.0×108kJ
B．2.32×108kJ
C．4.2×108kJ
D．2.26×108kJ
A
A
E
B
C
D
能量流动的计算
(3)在能量分配比例已知时，按比例分别计算，最后相加。
例：在右图的食物网中，如果C从B、F中获得的能量比为3∶1，C增重1kg，则最少需要消耗A多少kg？
消耗A最少，按最高传递效率20%计算（前级是后级5倍）：
沿食物链A→B→C逆推：3/4kg X 5 X 5＝75/4kg
沿食物链A→D→E→F→C逆推：1/4kg X 5 X 5 X 5 X 5＝625/4kg
75/4kg+625/4kg=175kg
能量流动的计算
例.如图食物网中，猫头鹰的食物有2/5来自兔，2/5来自鼠，1/5来自蛇，则猫头鹰的体重若增加20 g，至少需要消耗植物的重量为(　　)
A．600 g　　　　
B．900 g
C．1 600 g
D．5 600 g
能量流动的计算
例：某生态系统中存在如图所示的食物网，如将丙的食物比例由甲：乙=1：1调整为2：1，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、1.875倍
B、1.375倍
C、1.273倍
D、0.575倍
应该从丙出发，
甲：乙为1：1时，丙的能量为x，需要的甲为（1/2）x÷10%+（1/2）x÷10%÷10%=55x．
设当食物由甲：乙为2：1时，丙的能量为y，需要的甲为（2/3）y÷10%+（1/3）y÷10%÷10%=40y．由于两种情况下，生产者的数量是一定的，所以55x=40y，则y=1.375x．
B
甲
乙
丙
能量流动的计算
3.某同学绘制了如图所示的能量流动图解(其中W1为生产者固定的太阳能，方框大小表示所含能量的多少)。下列叙述不正确的是
A.生产者固定的总能量可表示为(A1＋B1＋C1＋A2＋B2＋C2＋D2)
B.由第一营养级到第二营养级的能量传递效率为D2/D1×100%
C.流入初级消费者的能量为(A2＋B2＋C2＋D2)
D.图解表明能量流动的特点是单向流动、逐级递减
√
W1=A1＋B1＋C1＋D1
D1=A2＋B2＋C2＋D2
D1/W1×100%
生态金字塔
将赛达伯格湖的能量流动数据，用相应面积或体积的图形表示，并按营养级由低到高排列。
生产者
464.6
植食性动物
62.8
肉食性动物
12.6
生态金字塔
能量金字塔
意义：
直观地反映出生态系统各营养级间能量的关系。
形状：
通常都是上窄下宽的金字塔形。
原因：
能量在流动过程中总是逐级递减。
第二营养级
第四营养级
第三营养级
第一营养级
生态金字塔
生物量金字塔
意义：
直观地反映生态系统各营养级所容纳的有机物的总干重的关系。
形状：
大多是上窄下宽的金字塔形。
原因：
一般来说植物总干重>植食性动物总干重，植食性动物总干重>肉食性动物总干重。
第一营养级
第二营养级
第三营养级
第四营养级
809
37
11
1.5
干重 g/m2
营养级
生态金字塔
数量金字塔
意义：
表明每个营养级中生物个体的数量。
形状：
可以是上窄下宽的金字塔形，
也可以是上宽下窄倒置的金字塔形。
原因：
消费者个体小而生产者个体大就会出现倒置的金字塔形。
第一营养级
第二营养级
树
昆虫
个体数量
营养级
第一营养级
第二营养级
第三营养级
草
鼠
鼬
营养级
个体数量
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，增大流入生态系统的总能量。
蔬菜大棚中的多层育苗
农田生态系统中的间种套作
稻—萍—蛙等立体农业生产方式
研究能量流动的实践意义
2.研究生态系统的能量流动，可以帮助人们科学规划和设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用。
实现能量多级利用，从而大大提高能量的利用率
饲料
稻谷
人类
秸杆
粪
一级利用
牛
太阳能
二级利用
焚烧
水稻
食用菌
二级利用
菌渣
猪、羊
三级利用
沼气池
粪
三级利用
研究能量流动的实践意义
3.研究生态系统的能量流动，还可以帮助人们合理的调整生态系统的能量流动关系，使能量持续高效地流向人类最有益的部分。
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。

展开更多......

收起↑