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生态系统的能量流动


第2节 生态系统能量流动

知识回顾

1.生态系统的结构包括哪两方面?
生态系统的成分,食物链和食物网

2.生态系统的成分有哪些?
生产者、消费者、分解者、非生物的物质和能量

3.生态系统的营养结构是什么?
食物链和食物网

10:06:49



问题探讨

√ 一只母鸡、15kg玉米……
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

1、先吃鸡,再吃玉米。 假如你流落到荒岛上,只有 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。

一、能量流动的概念

输入 、 1、概念:指生态系统中能量的______ 传递 、______ 转化 和_______ 散失 的过程。 _______

能量流动的分析
就一个生物个体(如人)而言,能量是如 何输入、储存和散失的 能量输入 个体


储存在体内的能量 呼吸作用散失的能量

能量流动的分析
能量输入
个体1

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2

个体3



能量流动的分析
能量流经一个种群的情况:

能量输入

种群

能量储存 能量散失

研究生态系统中能量流动一般在群体水平上。

能量流动的过程
请同学们阅读教材“能量流动的过程” 一段,完成下面几个问题:
1.生态系统中能量是如何输入的,为什么起点不 可以是动物? 2.流经生态系统的总能量是什么? 3.各个营养级的能量来源是什么? 4.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 5.能量流动的主要渠道是什么?

能量在第一营养级中的变化(教材P94

第1段)

能 量 流 动 的 过 程

呼吸作用

生产者
(植物)
遗体

初级消费者
(植食性动物)

残骸

分 解 者

被下一营养级 的生物所利用

能 量 在 第 二 营 养 级 中 的 变 化

粪便

初级消费者 摄入 初级消费者 同化

去路: 呼吸作用消耗 分解者分解利用 分 解 者 利 用 呼 吸 作 用
散失

流入下一营养级

遗体
残骸

用于生长 发育和繁殖 散失 次级消费者 摄入

呼 吸 作 用

P94图5-6

生态系统能量流动的过程
呼吸 呼吸

散失
呼吸 次级消 费者 呼吸

输入

生产者

初级消 费者

三级消 费者

… 传递







生产者固定的太阳 能总量为流经这个 生态系统的总能量

呼吸

以有机物的形 式沿食物链向下 一营养级传递

完成教材P94 “思考与讨论”

思考与讨论:
Q1:生态系统中的能量最终去了哪里?

一部分以热能的形式散失了,一部分贮存在有机物中。

Q2:生态系统中能量流动和转化是否遵循能量守恒 定律?
遵循;因为生产者固定的总量等于流动中散失的 和贮存的之和。 Q3:流经生态系统的能量能否再回到生态系统中来? 不能。

20’-25‘

能量流动的过程
太阳能 输入:能量的最终源头: 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量: 生产者固定的太阳能的总量 进行传递的。 传递:能量沿着食物链(网)

相邻的两个营养级之间以有机物 形式进行传递。

转化: 热能 光能 化学能 各级生物及分解者的呼吸作用将能量以热能 散失:
形式散失的。
10:06:50

光合作用

呼吸作用

及时巩固
1、若鹿的进食能量为100%,其粪尿能量为36%, 呼吸能量为48%,则鹿的同化量为( A ) A.64% B.84% C.16% D.52%

解析:同化的含义,是转变成自己的那一部分, 而粪是摄入的食物中并没有被同化的残渣。同化 为自己的才有所谓的呼吸消耗。

同化量=摄入量-粪便量

2、大象是植食性动物,有一种羌螂专以大象粪 为食。如果在某段时间大象所同化的能量为 m,则这部分能量中可以流入羌螂体内的约 为( A ) A. 0 B. 10%m C. 10~20%m D. 不知道

同化量=摄入量-粪便量

变式:在由草、兔、狐组成的一条食物链中,兔 经同化作用所获得的能量,其去向不应包括( B) A.通过兔子呼吸作用释放的能量 B.通过兔子的粪便流入到分解者体内 C.通过狐的粪便流入到分解者体内 D.流入到狐体内 【解析】兔子摄取了草,其中一部分被同化了, 兔子同化的能量可以流向下一营养级狐,可用于 自身呼吸作用,也可流向分解者。在兔子摄入的 能量中,以粪便形式排出体外的不属于其同化的 能量。

及时巩固
3、下图表示某生态系统的能量流动,请据图回答:

(1)将A、B、C、D各营养级的成分依次写在图中: 三级消费者 A.生产者 B. 。 初级消费者 C. 次级消费者 D. 生产者所固定的太阳能 (2)图中a1代表 ,

图中a2代表

被初级消费者同化的能量



从第一营养级流动到第二营养级的能量

以书本P94图5-6能量 流经第二营养级示意 图为例,分析流入每 一营养级的能量去向:
摄入量 初级消费者 消化

1、呼吸作用消耗 吸收 同化量 2、流入下一营养级 3、分解者利用 4、未被利用

___________ 未同化量,例如 粪便量

同化量=摄入量-粪便量
热能 综上所述,能量不管如何传递,最终都以_______ 生产者 源源 的形式从生物群落中散失,只有__________ 太阳能 才能保证生态系统能量流 不断地固定__________, 动的正常进行。

本营养级的同化量 ×100% 传递效率= 上一营养级的同化量
赛达伯格湖的能量流动图解
96.3 18.8

呼吸 122.6
7.5

生产者 464.6

13.5%
62.8

植食性动物 62.8
2.1

20%
12.6 29.3

肉食性动物 12.6
微量 5.0

293 12.5

未 分解者 2 固 单位(焦/厘米 ·年) 14.6 定

未利用 327.3

能量流动的特点:
逐级递减: ?自身呼吸作用消耗 呼吸 122.6 ?分解者利用 96.3 7.5 ?暂未利用(生物体储存能量)
生产者 464.6
18.8 10%~20% 能量传递效率 13.5% 20%
62.8

植食性动物 62.8
2.1

12.6 29.3

肉食性动物 12.6
5.0

微量

293 12.5

未 固

单向流动: 不可逆向,不可循环 未利用
分解者 14.6 327.3

同步练习

【例 1】某人流落于荒岛上,他的 食物中有 1/2 来自藻类,1/4 来 自草食性鱼类,1/4 来自肉食性鱼 类。此人获救后发现增重了0.5kg, 则他最多消耗藻类的数量 )
A.10kg C.140kg B.28kg D.280kg

【名师点拨】“最多消耗”即能量传递效率为 10%。人的 能源来源如下: 1 ? 藻类:0.5×2×10=2.5 ? ? 1 草食性鱼类:0.5×4×10×10=12.5 ??140 kg ? 1 肉食性鱼类:0.5×4×10×10×10=125? ? 【答案】C

变式1:在食物链“草



鹰”中,

1、假如现有草100公斤,至少可使鹰增重 100 设使鹰增重X1公斤,则: 10%

1
10%

公斤。 =X1 公斤。 =X2 公斤。 =2

2、假如现有草100公斤,最多可使鹰增重 100 设使鹰增重X2公斤,则: 20%

4
20%

3、假如要使鹰增加2公斤体重,最少要耗草 Y1 设最少耗草Y1公斤,则: 设最多耗草Y2公斤,则:Y2 20%

50
20%

4、假如要使鹰增加2公斤体重,最多要耗草
10%

200 公斤。
10% =2

已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 已知高营养级求低营养级

需最多能量:选最长食物链按÷10%计算
需最少能量:选最短食物链按÷20%计算

例题:右图是草原生态系 统中的一条食物链及能量 流动图解,回答问题。 生产者固定的太阳能 ①图中D表示 __________。 ②能量在逐级递减中,若狐获得的能量是 8 千焦,传 递给狼的能量最多应为______ 1.6 千焦,狼获得的能量中,

200 草应供给这条食物链的能量至少为______ 千焦。
③图中各营养级通过A______ 呼吸 作用被消耗,通过 分解者 利用,而B又通过C_________ 呼吸作用 被消耗。 B________

及时巩固
在“草→食草的昆虫→蜘蛛→蟾蜍→蛇→

猫头鹰”这条食物链,设流经这条食物链
的总能量为100%,按最高传递率计算,

蟾蜍和猫头鹰所得能量最多分别为
A、20%和2%

C、4%和0.8%

? D、0.4%和0.016%
B、0.8%和0.032%

能量金字塔

思考讨论:
食物链中的营养级一般 不超过五个,为什么?
营养级越多,在能量流动过程

中消耗的能量就越多,所以生
态系统中的能量流动一般不超 过4—5个营养级。 任何生态系统都需要不 断得到能量补充,以便维持 生态系统的正常功能。 如果一个生态系统在一 段较长的时间内没有能量输 入,这个生态系统就会崩溃。

如果将单位时间内各个营 养级所得到的能量数值,由 低到高绘制成图,可以形成 一个金字塔图形,叫做能量 金字塔。塔基是生产者,塔 形是正锥形。

迁移创新:
为什么说“一山不容二虎”?
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少的程度。因此,老虎的数 量将是很少的。故“一山不容二虎”有一定的生态 学道理。

数量金字塔存在吗?
思考题:如果把各个营养 级的生物数量关系,用绘制能 量金字塔的方式表达出来,是 不是也是金字塔形?如果是, 有没有例外?

只有能量金字塔永远是底宽 上尖的正金字塔,数量金字塔一 般也是正金字塔,但有时会出现 倒置。
小鸟 昆虫 树
数量金字塔(个体数)

(广东河南2001)一片树林中,树、昆虫和食虫 鸟类的个体数比例关系如下图所示。下列选项能 正确表示树、昆虫、食虫鸟之间的能量流动关系 的是(选项方框面积表示能量的大小)( C )

A

B

C

D

迁移创新:
稻田里,农民要拔掉稗草;鱼塘中,人们 不断清除肉食性的“黑鱼”,请你分析其 中的原因是什么?
提示:去掉稗草和“黑鱼”是为了调整 生态系统的能量流动方向,使能量持续高 效地流向对人类最有益的部分。

三、研究生态系统能量流动的意义
1、对能量进行多级利用,提高能量的利用率。 例如:沼气工程(秸秆的多级利用)、桑基鱼塘

2、能量流动的研究可以帮助人们合理地 调整能量流动方向 ________________________ ,使能量持续高效地流向
人类最有益 的部分。 对_____________ 例如:除草、治虫、合理确定载畜量、捞捕量
典例4:根据生态系统的结构和功能,下列叙述中正确的 是(双选)(CD ) A.“桑基鱼塘”是自然建立的良性生态系统人工建立 B.水产养殖业,为充分利用生产者所固定的能量,应以 食物链长的鱼类为养殖对象 短 C.在我国西部大开发中应采用“退耕还林还草”的措施 D.营养级越高的生物种群体内积累的有毒物质越多,所 获得的能量越少

生物的富集作用

生物富集
生物富集作用又叫生物浓缩, 是指生物 体通过对环境中某些元素或难以分解的化 合物的积累,使这些物质在生物体内的浓 度超过环境中浓度的现象。 是指环境中的一些污染物(如重金属、 化学农药),通过食物链在生物体内大量 积聚的过程. 因为这些污染物一般具有化学性质稳定 而不易分解、在生物体内积累而不易排出 等特点,所以,生物富集作用随着食物链 的延长而不断加强。

据图判断,下列叙述不符合生态学原理的是 A.物质经过多级利用,实现了良性循环 B.每一级生产环节都获得产品,提高了生态经济效益 C.由于食物链延长,能量逐级损耗,系统总能量利 用率降低 D.由于各级产物都可以利用,减少了废物和污染

c

太 阳 辐 射
秸 秆

排 泄 物 、 杂 屑 ( 肥 料 )

籽 实作 物 家 畜 食 用 菌 蚯 蚓
( 饲 料 )

粪 屑

杂 屑

产 品 输 出 产 品 输 出产 品 输 出

课堂练习

1.流经生态系统的总能量是指

A. 照射到该生态系统内所有植物体叶 面上的全部太阳能 B. 射进该系统的全部太阳能 C. 该系统全部生产者所固定的太阳能 的总量 D. 生产者传递给消费者的全部能量

c

2.下面有关生态系统能量流动的表述,不 正确的是( )

C A .能量流动是单向流动,逐级递减的

B.食物链越短,可供消费者的能量越多 C .初级消费者越多,次级消费者获得的能量 越少 D .营养级越多,散失的能量越多

3.假设一个生态系统的总能量为100%, 按最高传递效率计算,第三营养级和三级 消费者所获得的能量应为(

A.4%和4%
8% C .4%和0.8%

B.0.8%和0.
D.10%和4

C





能力考查
1、下列四个生态系统中,绿色植物所固定的太阳能相 等。如果物种甲是人类所需要的资源,那么能提供甲最 多的生态系统是 ( )

A

太阳能

太阳能

甲 A
太阳能 甲 B



太阳能 甲

C

D

2、“一山不能存二虎”这一谚语,用生态观点

可以理解为

A、虎所需要的生活空间很大

D

B、身体强壮的虎以身体弱小的虎为食
C、虎性情孤独,不群居

D、营养级越高的生物,能得到的能量越小,
个体数量也就减少

3、根据生态学原理,要使能量流经食物
链总消耗量最少,人们应该采用哪种 食物结构 A、以离类、蛋类为主 B、以淡水养殖的鱼、虾为主

C

C、以谷物和植物蛋白为主
D、以猪肉等家畜肉类为主

4、初级消费者体内能量的去路不包括(

A、用于自身的生长、发育和繁殖
B、被第二营养级的其他生物所获得

B

)

C、以热能的形式散失
D、被分解者分解释放到环境中去
5、人们常用能量金字塔来说明生态系统中哪两者之

A A、能量与营养级
间的关系 C、能量与个体数量

B、能量与个体大小 D、能量与生物代谢类型


? 能量流动的起点:生产者



? 能量流动的途径:食物链和食物网,以有机物的形式
? 能量的变化情况: 太阳能→化学能→热能

? 生产者的能量来源: 主要来自太阳能
? 分解者的能量来源: 生产者和消费者

? 各级消费者的能量来源:上一营养级
? 流入某营养级的能量是: 该营养级所同化的量

? 能量流动特点: 单向流动(不循环),逐级递减


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