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1、第5章 生态系统及其稳定性第2节 生态系统的能量流动一、教学的内容：1.如何分析生态系统能量流动？2.生态系统能量流动的过程和特点3.能量金字塔4.概述研究能量流动的实践意义。二、教学重点和难点生态系统能量流动的过程和特点,复习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,非生物的物质和能量、生产者、消费者、分解者,食物链和食物网,哪些代谢过程，物质与能量有关？,光合作用、呼吸作用、ATP等,A：光合作用B：呼吸作用C：ATP（直接的供能物质）D：热能,能量流动的分析,能量输入,个体1,个体2,个体3,.,储存在体内的
2、能量,呼吸作用散失的能量,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,能量流经一个种群时，可以研究种群中个体水平上的能量流动。,一、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。,能量流动的分析,同时也可以将种群作为一个整体，研究群体水平上的能量流动,能量输入,种群,能量储存,能量散失,能量是如何输入到一个群体的？哪些能量被储存了？哪些又被散失了？能量是如何在不同群体（种群）间传递和转化的？,初级消费者,次级消费者,生产者,第一营养级,第二营养级,第三营养级,成分：,营养级：,二、能量流动的过程,请阅读并讨论:,生态系统的
3、能量来源是什么？,3.能量流动的起点和传递的渠道是什么？,2.输入生态系统的总能量是什么？,太阳能,总能量：,生产者所固定的太阳能的总量,4.转化：,太阳能,化学能,热能等,叶绿素a和叶绿素b主要吸收_胡萝卜素和叶黄素主要吸收_,蓝紫光、红光,蓝紫光,能量在第一营养级中的变化,用于生长发育和繁殖,分 解 者,遗体 残骸,1.各个营养级能量的来源又是什么？,2.各营养级能量的去路有哪些？以生产者(第一营养级)为例说明.,能量流经第二营养级示意图,初级消费者摄 入,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,呼吸作用,散失,呼吸作用,散失,粪便,遗体残骸,大象是植食性动物，有
4、一种螳螂专以象粪为食。设一大象在某时间段内同化的能量 为107KJ，则这部分能量中可流入螳螂体内的约为（）A.0 KJ B.106 KJ C.3106 KJ D.106-2106 KJ,A,注意：1.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，并且储存能量的过程。2.营养级所同化的能量即本营养级的能量。排除的粪便中能量不属于同化的能量。,讨论：1.生态系统的能量流动和转化是否遵循能量守恒定律？为什么?2.流经某生态系统的能量能否再回到这个生态系统中来?,1.生态系统中的能量流动和转化是否遵循能量守恒定律？2.流经某个生态系统的能量能否再回到这个生态系统当中来？,思考与讨
5、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（生物体有机物）中，而另一部分被利用、散发至无机环境中，两者之和与流入生态系统的能量相等。,不能，能量流动是单向的。,三、能量流动的特点,美国生态学家林德曼对赛达伯格湖的能量流动进行了定量分析，得出了如下图所示的数据：,上图中“未利用的能量”指的是什么？,捕食不彻底：当动物体在捕食猎物时，由于相互之间经过长期的自然选择，捕食者能够捕食到猎物，但不可能将其种群中的全部个体捕食。,464.6,62.8,12.6,14.6,62.8,12.6,13.52,20.06,根据上图提供的数据进行数据分析,流入某一营养级的能量，为什么
6、不能百分之百地流到下一个营养级？,流入某一营养级的能量主要有以下去向：一部分通过该营养级的呼吸作用散失了；一部分作为排出物、遗体或残枝败叶不能进入下一营养级，而为分解者所利用；还有一部分未能进入（未被捕食）下一营养级。所以，流入某一营养级的能量不可能百分之百地流到下一营养级。,思考：,三、能量流动的特点,生态系统的能量流动具有两个明显的特点：,1.生态系统的能量流动时单向的。能量流动只能沿着食物链逐级传递，不可逆转，也不能循环。,2.能量在流动过程中逐级递减。a.传递效率：约为10%20%b.逐级递减原因：自身呼吸消耗、被分解者分解、未被下一个营养级利用。c.食物链的长度不超过45个营养级。,
7、绿色植物鼠猫头鹰1.这条食物链中，猫头鹰增重1Kg，至少需要消耗绿色植物_Kg。,X20%20%=1Kg X=25Kg,2.至多呢？,X10%10%=1Kg X=100Kg,假设你像鲁滨逊那样流落在不毛的荒岛上，只有15kg玉米和一只母鸡可以食用，那么使自己活的最长的办法是：1.先吃鸡，然后吃玉米 2.先吃玉米，同时用部分玉米喂鸡，吃鸡生产的蛋，最后再吃鸡,请大家思考并讨论,由单位时间内各营养级所得到的能量数值由低到高绘制的图形叫做能量金字塔.,能量金字塔可以说明什么问题？,在一个生态系统中，营养级越多，在能量流动的过程中消耗的能量就越多，能量流动是单向、逐级递减的。,能量金字塔,生态系统的能
8、量金字塔中，构成塔基的一般是什么？,生产者,数量金字塔：人们对一片草地上 的所有生物成员作了统计：生产者（野草）：5842424株；初级消费者（草原动物、昆虫）：708 624只次级消费者（肉食动物、吃昆虫的小鸟）：354 904 只三级消费者（肉食动物、吃小鸟的鹰）：3只。,数量金字塔,有没有例外的情况？,想一想：,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1: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。例2:成千上万
9、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。,呈正金字塔形,一般呈正金字塔形;有时出现金字塔倒形.如树与树上昆虫.,呈正金字塔形,能量沿食物链流动过程中具有逐级递减的特性,生物个体数目沿食物链中随营养级而逐级递减,生物量(现存生物有机物的总质量)沿食物链流动逐级递减,食物链中每一营养级生物所含能量多少,每一营养级生物个体数目,每一营养级生物的总生物量,生物金字塔,生态系统的能量流动,概念,过程,特点,单向流动,逐级递减,传递效率1020,指生态系统中能量的输入、传递、转化和散失过程。,小 结,四、研究能量流动的实践意义,1.一方面，帮助人们科学规划、设计人工生态系统，实现能量的多级
10、利用，提高能量的利用率。,2.另一方面，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。,如:生态农业,如:草场合理放牧，以获得更多的毛、肉、皮、奶等畜产品。,人类能不能改变生态系统能量流动的规律？,不能。,农民在进行田间管理的时候，要进行灭虫除草，目的是?,使能量尽可能地流向农作物中，即流向人类最有益的部分,生态农业：如桑基鱼塘,桑基鱼塘的设计的理念：从人类所需的出发，通过能量的多级利用，充分利用流经各营养级的能量，提高生产效益。,1.在社会主义新农村建设中，四川某地通过新建沼气池和植树造林，构建了新型农业生态系统（如图所示）。下列说法错误的是,A该生态系
11、统中，处于第二营养级的生物有人和家禽家畜B该生态系统中人的作用非常关键，植物是主要成分C该生态系统的建立，提高了各营养级间的能量传递效率D沼气池的建造和植树造林，提高了该生态系统的稳定性,C,2.珠江三角洲的农民充分利用自然资源，建立了该地特有的蔗基鱼塘和桑基鱼塘，请据图回答：,（1）要使它长期稳定发展，除了有稳定的 来源，各类生物要（2）该生态系统内物质经多次重复利用，大大提高了能量，能提高的原因是因为其营养结构具有 的特点。,（3）蚕粪、蔗叶进入鱼塘经过 的作用又被桑蔗基所利用。蚕粪中的氨经过 作用，形成 被植物吸收。,能量,保持相对稳定,流向对人类最有益的部分,食物链短,分解者,硝化细菌
12、的化能合成,亚硝酸盐和硝酸盐,3.下图表示一个生态系统，请据图回答下列问题：(1)图中除阳光、CO2、H2O、N2以外，其余部分总称为。(2)在生物因素中，不可缺少的成分是。(3)若黄雀重增加2g，则需至少消耗生产者的有机物是 g。,生物群落,绿色植物和细菌,250,P97 技能训练：分析和处理数据1.这些玉米的含碳量折合成葡萄糖是6687.5 kg，计算公式是180/（126）2 675，这些葡萄糖储存的能量是1.071011 kJ（计算公式是EG=MG1.6107）；2.这些玉米呼吸作用消耗的能量是3.2721010 kJ（计算公式为E呼=MG1.6107）；3.这些玉米在整个生长季节所固
13、定的太阳能总量是1.397 21011 kJ（计算公式为E固=EG+E呼），呼吸作用消耗的能量占所固定太阳能的比例是23.4%；4.这块玉米田的太阳能利用效率是1.64%（计算公式为=1.397 21011/8.51012）。,P98 课后练习,一、基础题1.A 2.D 3.B 二、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
14、完成物质由无序向有序的转化，维持其生命活动。,P97调查参考调查点：稻田生态系统组成成分：（1）非生物的物质和能量；（2）生产者：水稻、杂草、浮游植物等；（3）消费者：田螺、泥鳅、黄鳝、鱼、青蛙、浮游动物、昆虫、鸟类等；（3）分解者：多种微生物。问题提示：1.生产者主体是水稻，其他生产者有杂草、浮游植物等。农民主要通过喷洒除草剂，或人工除草的方式抑制杂草的生长。2.初级消费者有：田螺、浮游动物、植食性昆虫、植食性鱼、鸟类等。一般而言，植食性昆虫和鸟类等往往对水稻生长构成危害，田螺、植食性鱼数量较多时也会对水稻生长构成危害。农民采取喷洒农药、竖稻草人等措施防止或减少这些动物的危害。3.次级消费者有：泥鳅、黄鳝、肉食性鱼、青蛙等。一般而言，这些消费者对水稻生长利大于害。农民通过禁捕，或适量放养等措施，实现生态农业的目标。5.农民对秸秆的传统处理方式有焚烧或填埋等；现代农业提出了综合利用思想，例如，秸秆可作为多种工业原材料，还可以用来生产沼气，以充分利用其中的能量。6.主要通过合理密植的方法提高作物的光能利用效率。7.通过稻田养鱼等措施，实现立体化生态农业；通过建造沼气池，实现能量的多级利用。,
