生态系统的能量流动

(共38张PPT)
生态系统能量流动
假设你像小说中的鲁滨逊一样，也流落到一个荒岛上，那里除了有能饮用的水以外，几乎没有任何食物。你随身尚存的食物只有一只母鸡、5Kg玉米。
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：
A、先吃鸡，再吃玉米
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。
三 生态系统的能量流动
1.概念：
2.生态系统能量的源头
（1）几乎所有的生态系统：太阳能
生态系统中能 量的输入、传递、转化和散失的过程。
（2）深海热泉生态系统：化学能
3.能量流动的起点：
从生产者固定的全部太阳能开始
4.输入生态系统的总能量：
生产者固定的太阳能总能量。
5.生态系统能量流动的途径：食物链和食物网
6.能量流动形式：
太阳光能 生物体内有机物中的化学能 热能
7.能量的转化：
消费者：食物化学能 自身的化学能
消化吸收
合成
光合作用
生产者: 光能 有机物中的化学能
能量流动过程分析：
生产者固定的太阳能有那些去向
呼吸
初级消费者
生产者
呼吸
分解者(细菌、真菌等）
初级消费者
摄入
用于生长
发育和繁殖
次级消费者
摄入
呼吸
散失
遗体
残骸
初级消费者
同化
分解者利用
粪便
呼吸
散失
…
...
能量流经第二营养级示意图
能量流动过程分析：
提示：每一级都有输入、传递、转化和散失过程；每个营养级都有未利用的部分
呼吸
呼吸
呼吸
呼吸
生产者
初级消费者
次级消费者
三级消费者
分解者(细菌、真菌等）
呼吸
12.6
62.8
未固定
生产者
464.6
植食性动物
62.8
肉食性动物
12.6
请计算能量传递效率（输入后一营养级的
能量与输入前一营养级的能量的比）
13.5%
20%
单位（焦/厘米2 ·年）
96.3
18.8
7.5
分解者
14.6
12.5
2.1
微量
未利用
327.3
293
29.3
5.0
赛达伯格湖的能量流动图解
呼吸
122.6
单向流动:
自身呼吸作用消耗
分解者利用
暂未利用
12.6
62.8
未固定
生产者
464.6
植食性动物
62.8
肉食性动物
12.6
13.5%
20%
96.3
18.8
7.5
分解者
14.6
12.5
2.1
微量
未利用
327.3
293
29.3
5.0
呼吸
122.6
逐级递减:
能量流动的特点:
能量传递效率10%～20%
不可逆向，不可循环
营养级 流入能量 流出能量 （输入后一个营养级） 出入比
生产者 464.6 62.8 13.52%
植食性动物 62.8 12.6 20.06%
肉食性动物 12.6
分解者 14.6
3.提示：流入某一营养级的能量主要有以下去向：①一部分通过该营养级的呼吸作用散失了；②一部分作为排出物、遗体或残枝败叶不能进入下一营养级，而为分解者所利用；③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。
4. 生态系统中能量流动是单向的；能量在流动过程中逐级递减。
教材P95资料分析：1和2题
肉食性动物
12.6
植食性动物
62.8
生产者
464.6
能量金字塔
1960年，科学家在密执安荒地对一个由植物、田鼠和鼬三个环节组成的食物链进行了能流分析。
荒地接受的太阳辐射量：6.3×1010卡/顷·年；
植物固定的能量：59.3×106卡/顷·年；
田鼠吃植物获得的能量为：176×103卡/顷·年；
鼬同化的能量为：55.6×103卡/顷·年。
植物 59.3×106卡/顷·年
田鼠 176×103卡/顷·年
鼬 76×103卡/顷·年
俗话说：“一山不能容二虎”，有无道理？
1kg
10kg
100kg
1000kg
生物量金字塔
浮游植物
浮游动物
小鱼
大鱼
有毒物质富集金字塔
DDT在各营养级的积累情况
第五营养级
第四营养级
第三营养级
第二营养级
第一营养级
四、研究能量流动的意义
可以帮助人们科学规划、设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用。 如:生态农业
桑基鱼塘
桑树
桑叶
蚕
排泄物
鱼塘－鱼
塘泥
太阳
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。
四、研究能量流动的意义
农业生态系统
能量的多级利用
牲畜
分解者
沼气
沼渣
枯枝落叶
粪便
秸杆
生态系统
的能量流动
能量流动的起点：
从生产者固定太阳能开始
能量流动的数量:
流经生态系统的总能 是生产者所固定的全部太阳能
能量流动的途径：
太阳能→第一营养级→第二营
养级→‥‥‥第五营养级
单向流动不循环
逐级递减传递率为10％～20％
能量流动的特点
2.设法调整能量流动关系，使能量流向对人类最有益的部分。
研究的目的
课堂小结：
1. 帮助人们科学规划设计人工生态系统，使能量先到最有效的利用。
调查当地农田生态系统中的能量流动情况
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；
（4）分解者：多种微生物。
调查当地农田生态系统中的能量流动情况
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。
教材P97 技能训练：分析和处理数据
1.玉米的含碳量折合成葡萄糖:
(12+18)/12×2675 =6687.5 kg
葡萄糖储存的能量:
6687.5×1.64 ×104 = 1.07×108 kJ
2. 呼吸作用消耗的能量:
2045×1.6×107 = 3.272×107 Kj
呼吸作用消耗的能量占所固定太阳能的比例:
(3.272×107 )÷ (1.397 2×108 ) =23.4%；
3.玉米在整个生长季节所固定的太阳能总量:
1.07×108 + 3.272×107 =1.397 2×108 kJ
玉米田的太阳能利用效率：
1.397 2×108/8.5×109 = 1.64%
1 .在如图食物网中,若人的
体重增加1千克,
(1)最少消耗水藻______千克;
(2)最多消耗水藻________千克.
人
水藻 大鱼
水蚤 虾 小鱼
水藻
小鱼
人
水蚤 虾 小鱼
水藻
大鱼
人
25
100000
课堂练习：
2、下图是某湖泊生态系统能量流动的定量分析图解。图中A、B、C代表三个营养级,数字均为实际测得的能量数,单位为百万千焦。已知该生态系统受到的太阳辐射为118872百万千焦,但其中118761百万千焦的能量未被利用。请回答:
2、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。
①图中D表示______。②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。③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
## 初级生产量的测定方法
（一）收获量测定法：
陆生定期收获植被，烘干至恒重，然后以每年每平方米的干物质重量表示。
以其生物量的产出测定，但位于地下的生物量，难以测定。地下的部分可以占有40%至85%的总生产量，因此不能省略。
（二）氧气测定法
通过氧气变化量测定总初级生产量。
（1）从一定深度取自养生物的水样，分装在体积为125-300ml的白瓶（透光）、黑瓶（不透光）和对照瓶中；
（2）黑白瓶放置在取水样的深度，间隔一定时间取出。用化学滴定测定黑白瓶的的含氧量；
（3）黑瓶为呼吸量，白瓶为净生产量。
（三）二氧化碳测定法
透明罩：测定净初级生产量；
暗罩：测定呼吸量。
（四）放射性标记物测定法
可以用radioisotope markers (14C)，測定其吸收量。即光合作用固定的碳量。
放射性以碳酸盐的形式，放入含有自然水体浮游植物的样瓶中，沉入水中经过一定时间，滤出浮游植物，干燥后在计数器测定放射活性，然后计算：
14CO2/CO2=14C6H12O6/C6H12O6
确定光合作用固定的碳量。
分解作用的三个过程
（1）碎化：把尸体分解为颗粒状的碎屑。
（2）异化：有机物在酶的作用下，进行生物化学的分解，从聚合体变成单体（如纤维素降解为葡萄糖）进而成为矿物成分（如葡萄糖降为CO2和H2O）。
（3）淋溶：可溶性物质被水淋洗出，完全是物理过程。
（一）、分解者
1.微生物：微生物中细菌和真菌是主要的分解者。动植物尸体的分解过程，一般从细菌和真菌的入侵开始，在细菌体内和真菌菌丝体内酶系统作用下，利用可溶性物质，主要是氨基酸和糖类的分解产物作为细菌和真菌的食物而被吸收，另一些继续保留在环境中。
2.动物类群：
（1）陆地分解者中的动物主要是食碎屑的无脊椎动物。按机体大小可分为小型、中型和大型动物。
小型土壤动物:一般体宽在100μm以下，包括线虫、轮虫、螨。不能碎裂枯枝落叶，属粘附类型。
中型土壤动物：一般体宽100μm——2mm ，包括蝉尾目昆虫、原尾虫、螨类、线蚓类、双翅目幼虫和一些小型鞘翅目昆虫，主要作用是调节微生物种群的大小和对大型动物粪便进行处理和加工；
大型和巨型土壤动物：主要包括各种取食枯枝落叶的节肢动物，如千足类、等足类、端足类的蜗牛、蚯蚓等，是碎裂植物残叶和翻动土壤的主力。对分解和土壤结构有明显影响。
（2）水生系统中，动物的分解过程分为搜集、刮取、粉碎、取食或捕食等几个环节。
按功能分为：
碎裂者：以落入河流中的树叶为食。
颗粒状有机物质搜集者：一类从沉积物中搜集；另一类从水体中滤食有机颗粒；
刮食者：其口器适应在石砾表面刮取藻类和死有机物。
以藻类为食的食草性动物：
捕食动物：以其他物脊椎动物为食。