第2节 生态系统的能量传递(定稿)

本节目标1．分析生态系统能量流动的过程2．分析生态系统能量流动的特点3.概述研究生态系统能量流动的实践意义第2节生态系统的能量流动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。能量流动的分析个体…储存在体内的能量呼吸作用散失的能量个体2储存在体内的能量呼吸作用散失的能量个体3储存在体内的能量呼吸作用散失的能量能量输入储存在体内的能量能量输入种群呼吸作用散失的能量一、能量流动的过程包括能量的、、和的过程。输入传递转化散失无机环境生物群落生态系统热量热量热量散失输入生产者光能消费者分解者传递和转化研究生态系统的能量流动一般在群体水平上2、能量在生态系统中是如何传递和散失的？一能量流动的过程生产者（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）第一营养级第二营养级第三营养级第四营养级能量在第一营养级中的变化一能量流动的过程生产者（植物）初级消费者（植食性动物）呼吸作用用于生长发育和繁殖分解者遗体残骸一能量流动的过程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遗体残骸粪便呼吸作用散失呼吸作用散失能量在第二营养级中的变化可见能量沿着食物链流动时，每个营养级都有能量的输入、传递、转化和散失过程。生态系统中的能量流动过程初级消费者（植食性动物）生产者（植物）次级消费者（肉食性动物）三级消费者（肉食性动物）分解者呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用一、能量流动的过程1．能量输入能量从无机环境进入的过程。包括：生产者的作用和作用。【思考】1.生产者固定的是流经生态系统的总能量。2.在黑暗海底火山口周围也有较为复杂的生态系统，其能量输入主要来自某些微生物的过程。生物群落光合化能合成太阳能总量化能合成作用一、能量流动的过程2．能量传递能量在内部的各种生物之间传递的过程。包括：生产者固定的能量沿着传递；每个营养级产生的遗体、残骸传递给。生物群落食物链分解者【思考】3.能量在生态系统中的传递形式。（光能、化学能、热能、机械能）。4.食物链中最高营养级中的能量最终传递给。化学能分解者一、能量流动的过程3．能量散失能量从生物群落进入的过程。包括：生产者、消费者和分解者的作用。无机环境呼吸【思考】5.通过生产者、消费者和分解者的呼吸作用，将有机物中的化学能转化为能和中活跃化学能，后者分解后再以能形式散失。热ATP热一、能量流动的过程4．能量转化能量在生态系统中的转化形式。包括：能→能→能。光化学热【思考】6.从光能到化学能依靠生产者的作用，从化学能到热能依靠各种生物的作用。光合呼吸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。一、能量流动的过程【归纳】每个营养级中的能量输入、传递和散失：同化作用光能呼吸作用下一营养级遗体残骸生产者①每个营养级通过作用输入能量。②每个营养级获得的能量部分通过散失；部分用于，并贮存在有机物中。③贮存在有机物中的能量一部分传递给，一部分被利用并散失。同化呼吸作用生长、发育和繁殖下一营养级分解者一、能量流动的过程【思考】在一年中兔子的摄食量为U，同化量为P，粪便量为S，呼吸量为R，遗体残骸量为M，被摄食量为U'。则一年中，兔子种群增长量为。摄食量U同化量P粪便量S呼吸量R生长、繁殖遗体残骸M分解者呼吸作用散失R'U'U－S－R－M－U'１、能量流动的起点：从生产者固定太阳能开始生产者光合作用固定的全部太阳能3、生态系统能量流动的渠道：能量流动的过程总结食物链和食物网2、流经生态系统的总能量：4|、生态系统能量的散失：热能太阳生产者初级消费者次级消费者热能分解者20017587530112585.4能量流动的特点资料分析根据下图所示数据，完成以下分析：1.请设计表格将图中数据加以整理。2.计算“流出”该营养级的能量占“流入”该营养级能量的百分比。生产者植食性动物肉食性动物营养级125020020030305.416%15%18%第一营养级第二营养级第三营养级流入能量流到下一营养级的能量出入比KJKJKJ能量流动的特点数据分析与处理3.流入某个营养级的能量，为什么不能百分之百地流向后一个营养级?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个营养级，而为分解者利用；还有一部分未能进入（未被捕食）下一个营养级。所以，流入某一营养级的能量不可能百分之百地流到下一个营养级。4.通过以上分析，你能得出什么规律？能量流动的特点二、能量流动的特点1．能量流动的特点：。【思考】8.生态系统的能量流动为什么是单向的？9.生态系统的能量流动为什么是逐级递减的？单向流动，逐级递减食物链中的捕食关系不能逆转；热能不能再次被固定。每个营养级都有部分能量通过自身的呼吸作用散失；每个营养级都有遗体残骸经分解者的呼吸作用散失。二、能量流动的特点2．能量传递效率：相邻营养级的能量传递效率一般为。10～20％3．能量金字塔：如图数量金字塔：一般是正立的，有时是倒立的。昆虫树鸟数量金字塔鸟树昆虫能量金字塔特殊情况：生物富集作用★能量流动的有关计算⑴.未知能量传递效率，求从生产者向消费者方向推算“较高营养级可获得能量（或生物量）最多或最少”的设问题型。分析：当食物链中低营养级生物的量向高营养级生物传递时，高营养级生物能获得的最多能量可用乘法计算（又称食量缩小法），即20%来计算；而获得的最少能量可用10%来计算。例1.在能量金字塔中，如果生产者在光合作用中产生240mol氧气，全部用于初级消费者分解血液中的血糖，其释放并贮存在ATP中的能量最多有多少焦耳可被三级消费者捕获？A.0.24×106JB.5.061×106JC.1.008×106JD.1.858×106J解析解析：本题考查动量流动、储存和能量流动特点的知识。血糖分解的反应式如下＋能量（其中有1161kJ能量储存在ATP中），由此可知，240mol氧气全部用于分解初级消费者的血糖，储存在ATP中的能量为40×1161＝46440kJ。由题意可知，能量在生态系统的逐级流动中的最大传递效率为20%，根据以下关系：生产者→初级消费者→次级消费者→三级消费者，三级消费者所捕获的最大能量为46440×20%×20%＝1857.6kJ≈1.858×106JCHOOHOCOHO6126222266612酶☜⑵未知能量的传递效率，求从消费者向生产者方向推算“需要（或消耗）较低营养级能量（或生物量）多少”的设问题型。分析：当食物链中由高营养级生物的增重求低营养级生物的物质重量时，应该用除法计算（又称食量放大法）。如高营养级生物要增重，至少需要低营养级生物的物质重量应按最大传递率20%来计算；而最多需要低营养级生物的物质重量应按最小传10%递率来计算。⑶在食物网中分析如A→B→C→D确定生物量变化量的“最多”或“至少”时，还应遵循以下原则：①食物链越短，最高营养级获得的能量最多；②生物间的取食关系越简单，生态系统消耗的能量就越少。如已知D营养级的能量为M计算至少需要A营养级的能量，应取最短食物链A→D，并以20%的效率进行传递，即等于M÷20%;计算最多需要A营养级的能量时，应取最长的食物链A→B→C→D，并以10%的效率进行传递，即等于M÷（10%）3例2.某人捕得一条重2kg的杂食海鱼，若此鱼的食物有1/2来自植物，1/4来自草食鱼类，1/4来自以草食鱼类为食的小型肉食鱼类，则该鱼至少需要海洋植物kg？？80例3如图食物网中，若人的体重增加1kg，最少消耗水藻_________kg；最多消耗水藻__________kg。？25？100000【解析】由题意可知，这条鱼的食物来源于三条食物链，即：植物→杂食鱼；植物→草食鱼类→杂食鱼；植物→草食鱼类→小型肉食鱼类→杂食鱼，由较高营养级的生物量求其对较低营养级的需要量时，应按能量传递效率20%计算。据题意，2kg重的杂食鱼中，有2×1/2＝1kg的能量直接来源于植物，则实际消耗植物的量至少是：1÷20%＝5kg；有2×1/4＝0.5kg的能量来自草食鱼类，则实际消耗植物的最少量是：0.5÷20%÷20%＝12.5kg；有2×1/4＝0.5kg的能量来自小型肉食鱼类，则实际消耗植物的最少量是：0.5÷20%÷20%÷20%＝62.5kg；则其消耗植物的最少量为5＋12.5＋62.5＝80kg。☜解析:此题没有告诉低营养级生物向高营养级生物传递能量的固定分配量，所以解题方法稍有不同。求最少消耗水藻时，就要选最短的食物链，如水藻→小鱼→人，传递效率按最大20%计算，设最少消耗为X，则X×20%×20%＝1，所以X＝1÷20%÷20%＝25kg；求最多消耗时，就要选择最长的食物链，水藻→水蚤→虾→小鱼→大鱼→人，传递效率按最小10%计算，设最多消耗Y，则Y×10%×10%×10%×10%×10%＝1，所以Y＝1÷10%÷10%÷10%÷10%÷10%＝100000kg。☜归纳：选最短食物链生产者最少消耗最大消耗选最大传递效率选最长食物链选最小传递效率获能最多获能最少消费者三、研究能量流动的实践意义1．调整生态系统的，使能量持续有效地流向。2．建立人工生态系统，做到对能量的利用，提高。能量流动关系对人类最有益的部分多级能量利用率1．能量流动的内涵：能量的输入、传递、转化和散失。2．能量流动的过程：同化作用输入＝呼吸作用散失＋被分解者利用＋传递给下一营养级3．能量流动的特点：单向流动，逐级递减。4．实践意义：知识总结⑴调整生态系统的能量流动关系，使能量持续有效地流向对人类最有益的部分。⑵建立人工生态系统，做到对能量的多级利用，提高能量利用率。跟踪练习：1．（06广东）在自然生态系统中，物质是能量的载体。下列叙述正确的是A．能量可驱动物质循环B．物质和能量可循环利用C．能量只能在食物链中流动D．能量和生物数量金字塔均可倒置2．（04年上海）当一条蛇捕食了一只青蛙后，从生态学角度看，下列叙述正确的是A．完成了物质循环B．蛇破坏了生态平衡C．青蛙不能适应环境D．青蛙的能量流向了蛇跟踪练习：跟踪练习：3．（04年全国）一个池塘有生产者（浮游植物）、初级消费者（植食性鱼类）、次级消费者（肉食性鱼类）和分解者（微生物）。其中生产者固定的全部能量为a，流入初级消费者、次级消费者和分解者的能量依次为b、c、d，下列表述正确的是A．a=b+dB.ab+dC.ab+dD.ac+d