资源简介

(共42张PPT)
课前回顾
1. 生态系统的结构包括哪些 分别有什么作用？
生态系统的组成成分
2. 生态系统的营养结构指什么？
能量流动和物质循环的渠道。
生
态
系
统
的
结
构
食物链和食物网:
非生物的物质和能量：
生产者：
消费者：
分解者：
为生物群落提供物质和能量
将太阳能固定在它们所制造的有机物中，将太阳能转化成化学能，从而可以被生物所利用。
①将有机物转化为无机物，加快生态系统的物质循环。
②帮助植物传粉和种子的传播。
将动植物遗体和动物的排遗物中的有机物转化为无机物。
食物链和食物网
学习目标：
1.分析生态系统能量流动的过程和特点。
2.理解生态金字塔
3.概述研究能量流动的实践意义。
第三章 生态系统及其稳定性
第二节 生态系统的能量流动
问题探讨
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1只母鸡、15kg玉米。
方案1
方案2
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。
关键看为人提供的能量有多少
这些生物能量最初来自哪里？
请绘制两种生存策略的食物关系简图
玉米中能量的去路有哪些？
研究能量流动的基本思路
科学方法
能量流经一个种群的情况可以图示如下：
能量输入
个体1
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
储存在体内的能量
呼吸作用散失的能量
以个体为研究对象，有很大的局限性和偶然性，如果个体死亡，数据可能不准确；不同个体间差异过大。
能量输入
种群
能量储存
能量散失
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。
如果将一个营养级的所有种群作为一个整体可以更精确测量每个营养级的输入输出
能量输入
某营养级
能量储存
能量散失
能量流动：生态系统中能量的 、 、 和 的过程。
输入 传递 转化 散失
想一想：你今年吃了多少食物？长了多少体重？吃了那么多却没长几斤，能量都去了哪儿？
思考：
食物
（能量输入）
人
长体重（能量储存）
排遗物
呼吸消耗
摄入
同化作用：是指生物体把从外界环境中获取的营养物质转变成自身的组成物质
或能量储存的过程。
同化量
＝摄入量－粪便量
能量流动的过程
一
1.能量流动：生态系统中能量的 、 、 和 的过程。
输入 传递 转化 散失
输入
流经生态系统的总能量:
能量输入方式:
生产者通过光合作用（其次还有化能合成作用）
生产者所固定的全部太阳能
人工生态系统，还有人工补充的能量（如饲料中有机物）
能量传递的途径（渠道）：
食物链和食物网
能量传递的形式：
有机物中的化学能
传递
转化：
散失
太阳能
光合作用
有机物中的化学能
热能
呼吸作用
能量散失形式：
热能
能量散失途径：
呼吸作用
生产者
草
兔
初级消费者
狐狸
次级消费者
第一营养级
第二营养级
第三营养级
思考：
（1）小草的能量来自哪里
（2）照射在草地上的太阳能如何被小草吸收 能量全部被小草吸收
（3）小草吸收了太阳能后，以何种形式储存？这些能量有哪些去向
研究问题: 能量在生态系统中如何“输入”“传递”“转化”“散失”？
思考：
兔吃草后能将摄入的草全部同化吗？
初级消费者
摄入
粪便
消费者同化
分解者
去路
去路
呼吸作用以热能散失
用于生长、发育、繁殖
（储存在有机物）
下一营养级
遗体残骸
同化量＝摄入量－粪便量
=呼吸作用散失+用于生长发育和繁殖
1.生态系统能量最初的主要来源？如何输入生态系统？
太阳能
1×1019KJ
大约只有1%的光被吸收
2.照射到地面上的太阳能都被生产者吸收了吗？
3.输入一个生态系统的总能量是：
生产者光合作用固定的总能量
生产者
输入第一营养级的能量有哪些去路？如何传递到第二营养级
光能通过生产者的光合作用固定在制造的有机物中（光能→化学能）
地球上几乎所有的生态系统所需的能量都来自太阳。
99%
未固定
1%
固定(同化)
生产者所固定的全部太阳能
（同化量）
用于生长
发育和繁殖
（储存）
初级消费者摄入
（植食性动物）
分解者利用
残枝 败叶
呼吸作用
散失
生长发育和繁殖
生产者同化量
（固定量）
a.呼吸作用以热能形式散失
b.自身生长、发育和繁殖的能量 （储存于生物体内的能量）
d.分解者利用
c.被下一营养级摄入
同化作用：是指生物体把从外界环境中获取的营养物质转变成自身物质，并且储存能量的过程。
1、能量流经第一营养级的示意图
属于上一营养级的同化量
次级消
费者摄入
用于生长发育繁殖和储存在有机物中
初级消费者同化
初级消费者摄入
…
散失
呼吸作用
遗体
残骸
粪便
分解者利用
散失
呼吸 作用
:
思考：
（1）狐吃兔子后，狐粪便的能量属于那一部分能量？
狐粪便的能量属于兔子同化的能量
（2）每一营养级同化的能量有哪些共同的去路？
摄入量 =同化量 + 粪便量
输入该营养级的总能量：
初级消费者同化量
呼吸作用、用于生长发育和繁殖的能量
流向分解者、流向下一营养级
在较长的食物链中，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。
2 能量流经第二营养级的过程
次级消费者摄入量
a.呼吸作用以热能形式散失
b.自身生长、发育和繁殖的能量
C.分解者利用
①同化量
②粪便量
3、能量流经第三（最高）营养级的示意图
4、生态系统能量流动的示意图 P55
呼吸作用
呼吸作用
呼吸作用
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）
呼吸作用
……
分解者
1.初级消费者粪便中的能量属于 。
2.初级消费者的同化量： 。
3.初级消费者用于生长发育繁殖的能量： 。
⑤
①或②+③+④
① - ③或②+④
①
②
③
④
⑤
同化量=流入量=输入量
生产者固定太阳能
（同化量）
呼吸作用以热能的形式散失
用于生长、
发育和繁殖等
（储存在有机物中）
随残枝败叶流向分解者
初级消费者摄入量
初级消费者同化量
粪便量
流向分解者
呼吸作用以热能的形式散失
用于生长、
发育和繁殖等
（储存在有机物中）
随遗体残骸流向分解者
次级消费者摄入量
各营养级能量去向
归纳回顾
公式1：摄入量=
公式2：同化量=
公式3：生长发育和繁殖量=
公式4： 同化量=
同化量+粪便量
呼吸作用散失量+生长发育和繁殖量
下一营养级同化量＋分解者利用量（遗体+粪便）
呼吸作用散失量＋下一营养级同化量＋分解者利用量（遗体+粪便）
生态系统中的能量流动
思考·讨论
遵循能量守恒定律。
能量在生态系统中流动、转化后，一部分储存在生态系统生物体的有机物中，另一部分在呼吸作用中以热能的形式散失，两者之和与流入生态系统的能量相等。
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？
不能，能量流动是单向的。
由于每一营养级和分解者都需要呼吸作用以热能的形式散失掉一部分能量。
如何证明呢？
Raymond Lindeman
美国生态学家 林德曼（1915-1942）
赛达伯格湖—定量分析
结构简单，边界明确，封闭性强，便于计算能量的输入输出。
能量流动的特点
二
讨论1：用表格的形式，将图中的数据进行整理。
流入 呼吸作用 分解者利用 未利用 流出
生产者
植食性动物
肉食性动物
464.6
96.3
12.5
293
62.8
62.8
18.8
2.1
29.3
12.6
12.6
7.5
微量
5.0
(2)逐级递减：
释放的热能不能被重新利用不能循环流动
①每一营养级呼吸作用消耗
②一部分能量未被利用（无法100%被采食）
③一部分能量被分解者分解
(1)单向流动：
能量流动的特点及原因（P56）
能量沿食物链传递捕食关系不可逆
能量流动的特点
二
讨论1：用表格的形式，将图中的数据进行整理。
流入 呼吸作用 分解者利用 未利用 流出 流出/流入
生产者
植食性动物
肉食性动物
464.6
96.3
12.5
293
62.8
62.8
18.8
2.1
29.3
12.6
12.6
7.5
微量
5.0
20.06%
13.52%
能量传递效率 =
该营养级同化量
上一营养级同化量
×100%
注意：能量在相邻两个营养级间的传递效率为 。
10%～20%
51页旁栏思考：食物链上一般不超过五个营养级，这是为什么？
能量沿食物链的流动是逐级递减的，营养级越高获得的能量越少(P57第1段）
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。
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。
归纳总结
能量来源
呼吸作用散失
太阳能
生产者
能量去路
每个营养级
总能量
固定的太阳能总量
各级消费者
上一个营养级
生产者：
各级消费者：
被分解者利用
未被利用
用于自身生长、发育和繁殖
流入下一营养级
同化量=摄入量-粪便量
①
②
③
④
（一定时间内，存在未利用能量；
若时间足够长，则不存在未利用。）
最高营养级无
能量分析 生产者 植食性动物 肉食性动物
输入能量
赛达伯格湖的能量流动数据分析
464.6
62.8
12.6
除了用数字表示之外，还有什么方法可以表示生态系统中能量流动逐级递减的特征？
肉食性动物
12.6
植食性动物
62.8
生产者
464.6
如果将单位时间内各个营养级所得到的能量数值转换成相应面积（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，叫做能量金字塔。
生态金字塔包括能量金字塔、数量金字塔和生物量金字塔
3、生态金字塔
1. 能量金字塔
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，并按照营养级顺序排列，可形成一个金字塔图形。
肉食性动物
12.6
生产者
464.6
植食性动物
62.8
自然生态系统都是上窄下宽的正金字塔形。通常都是上窄下宽的正金字塔形。
能量在流动中总是逐级递减的。
(自然生态系统一定为正金字塔）
直观的反映出生态系统各营养级间能量的关系
（1）概念：
（2）特点：
（3）原因：
（4）意义：
高
低
能量
低
营养级
高
生态系统的能量流动一般不超过 营养级。
（原因：在一个生态系统中，营养级越高，能量 就越大。）
5个
损耗
思考：右图为某城市生态系统能量金字塔，为什么呈倒置状态也能维持生态系统的正常运行？
从生态系统外输入大量的有机物
面积（或体积）表示各个营养级生物个体数之间的比值关系，即为数量金字塔。
2. 数量金字塔
大多也是上窄下宽的正金字塔形。
也可呈上宽下窄倒置的金字塔形，如昆虫和树。
思考：如果消费者个体小而生产者个体大，如昆虫和树。绘制出该数量金字塔？
（3）意义：
直观的反映生态系统各营养级的生物个体的数目比值关系。
三、生态金字塔
（1）概念：
（2）特点：
3.生物量金字塔
用同样的方法（体积或面积）表示各营养级的生物量（每个营养级所容纳的有机物的总干重），即为生物量金字塔。
可以是上窄下宽的正金字塔形，也可以是上宽下窄的倒置金字塔形。
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
（4）意义：
直观的反映生态系统各营养级所容纳的有机物的总干重的关系。
三、生态金字塔
（1）概念：
（2）特点：
（3）原因：
某海域的生物量
浮游植物
浮游动物
某湖泊的生物量
生产者
初级消费者
次级消费者
人口数量日益增长，会要求低营养级有更多的能量流入人类所处的营养级，也就是说，人类所需要的食物会更多，将不得不种植或养殖更多的农畜产品，会给地球上现有的自然生态系统带来更大的压力。
思考：人类位于食物链的顶端，从能量金字塔来看，人口数量日益增长，这会对地球上现有的生态系统造成什么影响？
四、生态金字塔
类型 能量金字塔 数量金字塔 生物量金字塔
形状
象征含义
特殊形状
能量逐级递减
一般生物个体数量在食物链中随营养级的升高而减少
一般生物量有机物的总干重）（随食物链中营养级的升高而减少
自然情况下，不会倒置
如一棵树与树上昆虫的数量关系
如某一时刻浮游植物的生物量可能低于浮游动物的生物量
海洋生态系统中，浮游植物个体小，寿命短，又不断被浮游动物和其它动物吃掉，所以在某一时刻调查到的浮游植物的生物量很可能低于第二营养级的生物量，因此生物量金字塔会出现倒置。
如果消费者的个体小而生产者的个体大，则数量会呈现倒金字塔形。
能量金字塔能更客观、准确的表示能量在各营养级间的传递规律
归纳总结
成因：
特点：
大多也是上窄下宽的正金字塔形。
能量金字塔
生态金字塔
生物量金字塔：
数量金字塔：
能量在流动中总是逐级递减的。
通常都是上窄下宽的正金字塔形。
一般是上窄下宽的正金字塔形，
也可以是上宽下窄的倒金字塔形（树和昆虫）。
四、研究能量流动的实践意义
甘蔗和大豆间种
冬小麦夏玉米套作
水稻青蛙立体农业
蔬菜大棚中多层育苗
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，增大流入某个生态系统的总能量。
例如: 间作套种、多层育苗、稻--萍--蛙等立体农业生产方式。
沼气池
能量永远不能循环利用，能量传递效率永远不能被提高。
2.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。
*沼气池实现了对能量的多级利用，大大提高了能量的利用率。
*能量的利用率≠能量的传递效率。
例如，秸秆喂牲畜；粪便制作沼气；沼渣肥田
四、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。
例如，合理确定草场的载畜量，稻田除草、除虫等。
牲畜过少，不能充分利用牧草所提供的能量；
牲畜过多，就会造成草场的退化，使畜产品的产量下降。
调整生态系统的能量流动关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。
四、研究能量流动的实践意义
思考：从能量流动的角度分析，稻田除草、除虫的意义是什么？
习题检测
分析和处理数据
1926年，一位生态学家研究了一块玉米田的能量流动情况，得到如下数据。
1.这块田共收割玉米约10 000株，质量为6000kg。通过对玉米植株的化学成分进行分析，计算出其中共含碳2675kg。
2.据他估算，这些玉米在整个生长过程中通过细胞呼吸消耗的葡萄糖共2045kg。
3.1kg葡萄糖储存1.6×104kJ能量。
4.在整个生长季节，入射到这块玉米田的太阳能为8.5×109kJ.
请根据以上数据计算：
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？
=
2675×180(C6H12O6)÷72(C6)
6687.5kg
EG=MGx1.6×104＝1.07×108kJ
2、这些玉米呼吸作用消耗的能量是多少？
△E呼=△MGx1.6×104
＝2045x1.6×104
＝3.272×107kJ
习题检测
分析和处理数据
1926年，一位生态学家研究了一块玉米田的能量流动情况，得到如下数据。
1.这块田共收割玉米约10 000株，质量为6000kg。通过对玉米植株的化学成分进行分析，计算出其中共含碳2675kg。
2.据他估算，这些玉米在整个生长过程中通过细胞呼吸消耗的葡萄糖共2045kg。
3.1kg葡萄糖储存1.6×104kJ能量。
4.在整个生长季节，入射到这块玉米田的太阳能为8.5×109kJ.
请根据以上数据计算：
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所固定太阳能的比例是多少？
E固=EG+△E呼
＝1.07×108kJ+
3.272×107kJ
3.272×107÷1.3972×108=23.4%
4、这块玉米田的太阳能利用效率是多少？
η=1.3972×108/8.5×109
＝1.64%
＝1.3972×108kJ
呼吸消耗的+用于生长发育繁殖的能量（储存的能量）
太阳能
（1.64%）
玉米
散失
呼吸作用消耗（23.4%）
用于生长、发育和繁殖的能量（76.6%）
生态系统的能量流动
概念：
生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程
过程
特点
单向流动：
逐级递减：
沿食物链方向由低营养级流向下一营养级
生态金字塔：
能量沿食物链流动过程中逐级递减；传递效率10%~20%。
研究意义
1.增大流入生态系统的总能量；
2.实现对能量的多级利用，提高能量的利用率；
3.调整生态系统中的能量流动关系，使能量持续高效的流向对人类最有益的部分。
课堂小结
输入生态系统的总能量：
生产者固定的太阳能
能量传递的形式与途径：
能量转化过程：
呼吸作用以热能形式散失
有机物中的化学能；食物链和食物网
能量散失的途径和形式：
太阳能 有机物中化学能 热能
能量金字塔；生物量金字塔；数量金字塔
1. 一只狼捕捉了一只兔子，则这只狼最多能获得兔子20%的能量（ ）
×
=
某一营养级同化量
上一营养级同化量
能量传递效率
×100%
与能量传递效率有关的计算
2．下图表示甲、乙两个特定生态系统的能量金字塔
(1)依生态学原理看，同样的玉米，上述哪种营养结构可养活更多的人口？为什么？
(2) 若土壤中含相同浓度的难降解污染物，则甲中的人与乙中的人体内污染物浓度哪个更高？
乙中更高。--富集作用
甲种营养结构能养活更多的人口，因为乙中人处于第三营养级，能量损耗加大，养活的人口更少。
与能量传递效率有关的计算
1
4
1、已知低营养级同化量，求高营养级同化量：
在食物链“草→兔→鹰”中，假如现有草100kg，则：
①最多可使鹰增重____kg。
②最少可使鹰增重____kg。
能量传递效率按 来算。
能量传递效率按 来算。
20%
10%
200
50
2、已知高营养级同化量，求低营养级同化量：
在食物链“草→兔→鹰”中，要使鹰增加2kg体重，则：
①最多要消耗草______kg。
②最少要消耗草_____kg。
能量传递效率按 来算。
能量传递效率按 来算。
10%
20%
与能量传递效率有关的计算
3、多条食物链,已知低营养级同化量，求高营养级
获得能量最多：选最 食物链；按 计算
获得能量最少：选最 食物链；按 计算
短
长
10%
20%
如果A有10000 kg，C最多增加_____kg，最少增加___kg。
400
1
若人的体重增加1 kg，最少需消耗水藻____kg，最多消耗水藻_________kg。
25
100 000
4、多条食物链,已知高营养级同化量，求低营养级
需最少能量：选最 食物链；按 计算
需最多能量：选最 食物链；按 计算
短
长
10%
20%
与能量传递效率有关的计算
5、(1)如图食物网中，假如猫头鹰的食物有2/5来自兔，2/5来自鼠，1/5来自蛇。那么，猫头鹰若要增加20 g体重，最少需要消耗的植物为
A.80 g B.900 g C.800 g D.600 g
√
(2)在如图所示的食物网，如将A流向B和C的比例由B∶C＝1:1调整为1:2，能量传递效率按10%计算，C获得的能量是原来的_______倍。
1.27
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)，下列叙述中不正确的是（ ）
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D1/W1
C.流入初级消费者体内的能量可表示为(A2＋B2＋C2)
D.图解表明能量流动的特点是单向流动、逐级递减
C
流入初级消费者的能量为D1＝(A2＋B2＋C2＋D2)
呼吸散失
未被利用
流向分解者的能量
初级消费者同化的能量
习题检测
如图甲为某湖泊生态系统的能量金字塔简图，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、IV分别代表不同的营养级，m1、m2代表不同的能量形式．图乙表示能量流经该生态系统第二营养级的变化示意图，其中a-g表示能量值．下列有关叙述正确的是（ ）
A.图甲中m1是流入该生态系统的总能量，m2表示各营养级散失的热能
B.图乙中的c表示第二营养级流入分解者的能量
C.第二营养级流向分解者的能量包括遗体残骸和它粪便中的能量 D.图乙中的b=d+e+g+f
　A
摄入量
同化量
用于生长、发育、繁殖
呼吸消耗能量
分解者分解的能量
下一个营养级的能量
如图表示植物光合作用积累的有机物被植食动物利 用的过程.下列有关叙述正确的是( )
A. 植物的呼吸消耗量包含在⑤中
B. 植食动物粪便中的能量包含在③中
C. ④用于植食动物生长、发育和繁殖
D. ⑤⑥⑦⑧之和为植物有机物积累量
⑦
④⑤⑥⑦⑧
C
植物呼吸消耗量
植物光合作用制造有机物量
(植物的 同化量)
A. 图中b＝h＋c＋d＋e＋f＋i
B. 生产者与初级消费者之间的能量传递效率为(b/a )X100%
C.“草→兔→狼”这一关系中，狼粪便的能量属于d
D. d中的能量去向是用于生长、发育、繁殖和被分解者利用
E. 缩短食物链可以提高能量传递效率
F. 一只狼捕食了一只兔子，则这只兔子中有10%-20%的能量流入狼的体内
c
b＝h＋c＝h＋f＋d
c/aX100% 或(b-h)/aX100%
初级消费者
同化量
分解者利用
呼吸作用
用于生长
发育和繁殖
粪便
(未同化)
如图为生态系统中能量流动图解部分示意图（字母表示能量的多少），下列选项中正确的是（ ）

展开更多......

收起↑