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1、第2节 生态系统的能量流动,第五章 生态系统及其稳定性,温故而知新,1.生态系统的结构包括哪两方面？2.生态系统的成分有哪些？3.生态系统的营养结构是什么?,生态系统的成分,食物链和食物网,生产者、消费者、分解者、非生物的物质和能量,食物链和食物网,【第1课时】,思维诊断(1)所有的生产者都是植物()(2)所有的动物都是消费者()(3)所有的细菌和真菌都是分解者()(4)生态系统的结构包括生产者、消费者、分解者和非生物的物质和能量()(5)三级消费者在食物链中属于第四营养级()(6)理论上分析,只有消费者不是生态系统必要的基础成分(),生态系统功能：能量流动 物质循环 信息传递 稳定性,问题探
2、讨：假设你像小说中的鲁滨逊一样，流落到一个不毛的荒岛上，那里除了有能饮用的水之外，几乎没有任何食物，你随身携带的食物只有5千克玉米和一只母鸡。你认为哪种生存策略能让你维持更长的时间来等待救援？（）A.先吃鸡，然后吃玉米。B.先吃玉米，同时用一部分玉米喂鸡，吃鸡产下的蛋，最后吃鸡。,鸡,人,玉米,玉米,人,鸡,A 若选择2，则增加了食物链的长度，能量逐级递减，最后人获得的能量较少。,能量流动的概念:,生态系统的能量流动是指生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。,基础导学,一、能量流动的过程,1过程 起点是 形式：太阳能有机物中 经细胞呼吸以形式散失,输入,传递,转化,散失,途径：和形式：
3、有机物中的化学能,生产者固定的太阳能及其他形式的能量,食物链 食物网,化学能,热能,热能,3.流经生态系统的总能量是什么？,5.各营养级能量的去路有哪些？请以生产者(第一营养级)为例说明.,二.能量流动的过程,生态系统的能量来源是什么？,2.能量流动的起点和渠道是什么？,4.各个营养级能量的来源又是什么？,请阅读并讨论:,请表述:图中的箭头A、B、C各表示什么含义?,请观察:,生产者固定的太阳能,呼吸散失,用于生长、发育、繁殖,遗体、残枝败叶,分解者,初级消费者摄食,你能总结其他各营养级能量的去路吗？,判一判 1.生态系统的能量流动指能量的输入和输出过程()2.流经生态系统的总能量是照射在生产
4、者上的太阳能()3.散失的热能可以被生产者固定再次进入生态系统()4流经第二营养级的总能量指次级消费者摄入到体内的能量(),提示还包括传递和转化过程。,提示是生产者固定的太阳能或化学能。,提示生产者只能利用太阳能或化学能(化能合成作用)，不能利用热能。,提示初级消费者同化的能量。,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(A1B1C1A2B2C2D2)B.由第一营养级到第二营养级的能量传递效率为D1/W1C.流入初级消费者体内的能量可表示为(A2B2C2)D.图解表明能量流动的特点是单向流动、逐级递减,C,某生
5、态系统中有A、B、C、D四种生物，构成食物链ABC，D为分解者，如图是该生态系统中能量流入B处发生的一系列变化示意图，下列说法错误的是(),解题探究,A.图中的甲表示B的同化量，乙表示B用于生长、发育和繁殖的能量B.参与丁过程的都是异养型生物，包括细菌、真菌等C.当生态系统处于相对稳定状态时，B的种群数量一般处于K/2D.图中D的能量不全部来自B生物,解析当生态系统处于相对稳定状态时，B种群数量达到环境容纳的最大值，一般处于K值，C错误；B摄入量为其同化量和粪便量之和，其同化量一部分用于呼吸消耗，一部分用于自身的生长、发育和繁殖；丁过程为分解者的分解作用，分解者主要是营腐生生活的细菌、真菌等，
6、都是异养型生物；D的能量可来自于B的粪便,而此部分属于上一营养级A的能量。答案C,每一营养级的能量来源与去路分析,归纳提升,消费者摄入能量(a)消费者同化能量(b)粪便中能量(c)，即动物粪便中能量不属于该营养级同化能量，应为上一个营养级固定或同化能量。消费者同化能量(b)呼吸消耗(d)用于生长、发育和繁殖(e)。生长、发育和繁殖(e)分解者利用(f)下一营养级同化(i)未被利用(j)。,所以有：(1)未被利用的能量：包括生物每年的积累量和动植物残体以化石燃料形式被储存起来的能量。(2)一个营养级所同化的能量呼吸消耗的能量被下一营养级同化的能量分解者利用的能量未被利用的能量。(3)动物同化的能
7、量与摄入量之间的关系：动物同化的能量摄入量粪便有机物中的能量,即摄入的食物只有部分被同化。(4)流入一个营养级的能量：是指被这个营养级的生物所同化的全部能量。,（1）将图中数据表格化。(2)第二营养级获得第一营养级(生产者)所同化能量的百分比是多少?第三营养级获得第二营养级百分比呢?(3)上图中“未利用的能量”是指哪些能量呢？(4)能量在相邻的营养级之间的传递效率在多大范围内?,三、能量流动的特点实例分析：,（1）将图中数据表格化,成分,能量去向,1020,a.下一个营养级不能利用的能量。如：草根b.调查时间有限，下一个营养级能利用而未利用的能量。如：羊不能吃完所有的草,(2)第二营养级获得第
8、一营养级(生产者)所同化 能量的百分比是多少?第三营养级获得第二 营养级百分比呢?(3)能量在相邻的营养级之间的传递效率在多大 范围内?(4)上图中“未利用的能量”是指哪些能量呢？,通过以上分析,你能总结出什么规律?,逐级递减:,能量金字塔,单向流动:,能量传递效率大约为10%-20%,不循环，不可逆长期自然选择，食物中吃与被吃的关系不可逆转；生产者不能利用散失的热能,能量在沿食物链流动的过程中是逐渐减少的,三、生态系统能量流动的特点：,能量金字塔可以说明什么问题呢？,思考：,根据单位时间内各个营养级所得到的能量数值绘制成图，可形成一个金字塔图形,3能量金字塔、数量金字塔、生物量金字塔 不同的
9、金字塔能形象地说明营养级与能量、数量、生物量之间的关系，是定量研究生态系统的直观体现。,28,自然状态下：后两者可以倒置人工条件下：三者均可倒置,下图甲为自然生态系统的能量金字塔，乙为城市生态系统的能量金字塔，下列相关解释不正确的是(),A.图甲中食肉动物所含的能量一般为食草动物所含能量的10%20%B.甲生态系统受到DDT农药污染，污染物含量最高的是食肉动物C.图乙中，人类一定处于第三营养级D.图乙表示的生态系统，一旦人的作用消失，该生态系统会很快退化,解析生态系统中相邻两个营养级之间的能量传递效率为10%20%，所以图甲中食肉动物所含的能量为食草动物所含能量的10%20%，A正确；生物对难
10、降解的化合物和重金属元素具有富集现象，即营养级越高污染物含量就越高，B正确；图乙中人既吃植物也吃动物，所以人处于第二、三营养级，C错误；城市生态系统依靠人类活动的维持，D正确。答案C,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,下图是草原生态系统中的一条食物链及能量流动图解，回答问题。,图中D表示_。能量在逐级递减中，传递率按20计算，若狐获得的能量是8千焦，传递给狼的能量为_千焦，狼获得的能量中，草应供给这条食物链的能量为_千焦。图中各营养级通过A_ _作用被消耗，通过B_利用，而B又通过C_ _被消耗。,太阳能,1.6,200,呼吸,分解者,呼吸作用,能不能改变生态系统能量
11、流动的规律？,质疑：,思考：,锄去农田中的杂草，修去树木的侧枝，目的是什么?,合理调整能量的流动方向，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分,四、研究能量流动的意义,【第2课时】,材料一、我国古代就已发展出“桑基鱼塘”生产方式：利用桑叶喂蚕，蚕沙（蚕粪）养鱼，鱼塘泥肥桑，在桑、蚕、鱼之间形成了良性循环。,意义1：研究能量流动，可以帮助人们科学的规划、设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用。,“桑基鱼塘”的设计理念是从人类所需出发，通过能量多级利用，充分利用流经各营养级的能量，提高生产效益。使生产一种产品时产生的有机“废弃物”，成为生产另一种产品的投入，也就是使废物资源化，从而，提高能量转化效
12、率，使能量得到最有效的利用。,材料二、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。,意义2：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。,36,意义一实例：利用沼气、生产食用菌、桑基鱼塘意义二实例：农田除草、治虫、合理放牧,能量流动的起点：从生产者固定太阳能开始 流经生态系统的总能 能量流动的数量 是生产者所固定的全部太阳能生态系统的 能量流动的途径：太阳能第一营养级第二
13、营能量流动 养级第五营养级 单向流动不循环 能量流动的特点 逐级递减传递率为1020 设法调整能量流动关系 研究的目的 使能量流向对人类最有益的部分,本课小结,（食物链和食物网）,食物链变式模型的分析(1)如图中图1和图2都是以每个营养级中有机物多少为依据，图1中的食物链是丙甲乙丁；图2中的食物链是丙丁甲乙；图3表示甲和乙之间为捕食关系，甲是被捕食者，乙是捕食者，在食物链中，甲是低营养级，乙是高营养级；图4表示的是生态系统的物质循环图解，A是生产者，B是消费者，C是分解者，D是非生物的物质和能量，其中的食物链是AB。,技法提炼,所以根据能量多少和传递效率10%20%可以确定食物链为BDAC。,
14、(2)数据表格形式直接呈现(能量值)构建食物链(网)下表是对某生态系统营养级和能量流动情况的调查结果，表中A、B、C、D分别表示不同的营养级，Pg表示生物同化作用固定能量的总量。,(3)数据表格形式间接呈现(重金属、DDT等浓度)构建食物链(网)：如某生态系统中生物体内残留有机汞的情况如下表：,由于生物富集现象，随着营养级的增加，有机汞浓度增加，表中A有机汞浓度最低，属于第一营养级，含能量也最多，C和E的有机汞浓度差不多，表明两者属于同一营养级，D有机汞浓度最高，属于最高营养级，含能量也最少，那么，最可能的食物网如右图所示。,题组三食物链和食物网中的数量分析5.如果一个生态系统中有4种生物，并
15、构成一条食物链，在某一时间分别测得这4种生物(甲、乙、丙、丁)所含有机物的总量，如图所示。在一段时间内，如果乙的种群数量增加，则会引起(),A.甲、丁的种群数量增加，丙的种群数量下降B.甲、丙、丁的种群数量均增加C.甲、丁的种群数量下降，丙的种群数量增加D.甲的种群数量下降，丙、丁的种群数量增加,解析由上图可知，丙种群的有机物总量最多，应该是该生态系统的第一营养级，所以上述4种生物构成的食物链是丙甲乙丁。乙种群数量增加，就要捕食更多的甲生物，因而甲生物的数量减少；随之丙的数量将增加，丁又是以乙为食，所以丁的数量随乙的增加而增加。答案D,6.某岛屿居民与该岛上的植物、兔、鼠、鼬和鹰构成的食物网如
16、图。下列叙述错误的是()A.兔与人的种间关系是捕食和竞争B.若去除鼬，则草原容纳鹰的数量会增加C.大量捕杀鼬会导致鼠种内斗争增强D.植物中的能量能通过5条食物链传递给鹰,解析兔和人有共同的食物来源，二者存在竞争关系，同时兔也能被人捕食，二者存在捕食关系，A正确；鼬和鹰都能捕食兔和鼠，若鼬减少时，鹰缺乏竞争者，数量会增多，B正确；大量捕杀鼬时，鼠的数量会增多，种内斗争会增强，C正确；植物到鹰的食物链有4条，D错误。答案D,食物链和食物网中的数量变化分析(1)若处于食物链中第一营养级的生物(生产者)数量减少，整个食物链中的其他生物都会减少，简单记为：“一级生物若减少，其他生物跟着跑”。(2)“天敌
17、”一方减少，短时间内被捕食者数量会增加，但从长时间来看，会先增加后趋于稳定，简单记为：“如果天敌患了病，先增后减再稳定”。,技法提炼,(3)若处于中间营养级的生物数量减少，则这种生物数量的变化视具体食物链而定：“中间生物被捕杀，不同情况要分家”。大体遵循如下思路：生产者数量相对稳定原则，即消费者某一种群数量发生变化时，一般不考虑生产者数量的增加或减少。最高营养级的生物种群数量相对稳定原则，即当处于最高营养级的生物种群其食物有多种来源时，若其中一条食物链中某种生物减少，该种群的数量不会发生较大变化。,在食物网中，当某种生物因某种原因而数量减少时，对另一种生物数量的影响，沿不同的食物链分析结果不同
18、时，应以中间环节少的为分析依据。简单记为：“食物网，食物链，生物数量好判断，首先你要有主见，环节少的先看见”。,请分析讨论:,用能量流动的原理,解释谚语“一山不容二虎”隐含的道理。,参考要点:根据生态系统中能量流动逐级递减的特点和规律，营养级越高，可利用的能量就越少，老虎在生态系统中几乎是最高营养级，通过食物链(网)流经老虎的能量已减到很小的程度。因此，老虎的数量将是很少的。故“一山不能容二虎”有一定的生态学道理。,旁栏思考题,一般情况下，也是金字塔形。但是有时候会出现倒置的塔形。例如，在海洋生态系统中，由于生产者（浮游植物）的个体小，寿命短，又会不断地被浮游动物吃掉，所以某一时刻调查到的浮游
19、植物的量可能低于浮游动物的量。当然，总的来看，一年中流过浮游植物的总能量还是比流过浮游动物的要多。与此同理，成千上万只昆虫生活在一株大树上，该数量金字塔的塔形也会发生倒置。,练习,基础题1.A。2.D。3.B。拓展题1.（2）图b所示生态系统中流向分解者的能量，还有一部分可以以生活能源或食物中化学能的形式被人类再度利用，因此，该生态系统实现了能量的多级、充分利用，提高了能量的利用率。2.提示：不能。在一个封闭的系统中，物质总是由有序朝着无序的方向（熵增加）发展。硅藻能利用获取的营养通过自身的新陈代谢作用释放能量，依靠能量完成物质由无序向有序的转化，维持其生命活动。,思维诊断(1)生态系统中能量
20、的初始来源只有太阳能(2014江苏，10B)()(2)直接以低营养级的生物为食将消耗生态系统更多的能量(2010江苏，11B)()(3)除最高营养级外，某一营养级的总能量由四个部分组成：自身呼吸消耗的能量、流向下一个营养级的能量、被分解者利用的能量和未被利用的能量(),(4)由于散失的热能不能被生产者再固定，且食物链中捕食与被捕食的关系不可逆转，所以生态系统的能量流动是单向的()(5)拔去田地中的杂草是人为地调整能量流动的方向，可以提高生态系统的能量传递效率()(6)兔吃草后排出的粪便中的能量是兔同化量的一部分(),(7)一只狼捕食了一只兔子，该狼获得了兔子能量的10%20%()(8)能量流动规律可用“能量金字塔”表示，一个生态系统的营养级越多，在能量流动过程中散失的热能越多，所以能量流动一般不会超过45个营养级(),
