3.2 生态系统的能量流动 课件(共31张PPT)

(共31张PPT)
假设你像小说中的鲁宾逊那样，流落在一个荒岛上，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、15千克玉米。
A.先吃鸡，然后吃玉米　　　　
B.先吃玉米，同时用部分玉米喂鸡，吃鸡生产的蛋，最后再吃鸡
使自己生存最长的办法是？
问题探讨
先吃鸡，再吃玉米
我反对!为什么要先吃我？
请给我一个完美解释……
第3章 生态系统及其稳定性
第2节 生态系统的能量流动
观察
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。
问题探讨
能量的输入：生产者所固定的太阳光能。
能量的传递：食物链和食物网。
（形式：有机物中的化学能）
能量的转化和散失：太阳能→有机物中的化学能→热能。
能量的输入、传递、转化和散失的形式分别是什么？
问题探讨
1.如果以个体为单位研究能量流动，有什么问题？
以个体为研究对象，有很大的局限性和偶然性，如果个体死亡，数据可能不准确；不同个体间差异过大。
一、研究能量流动的基本思路
2.如果将种群作为一个整体来研究能量流动，又会遇到什么问题？
如果以种群为研究对象，能量流动的渠道为食物链，在分析时，可能因为食物网的复杂性而影响结果的准确性。
3.如果将一个营养级的所有种群作为一个整体来研究，有什么优点？
可以比较精确地测量每一个营养级能量的输入值和输出值。
一、研究能量流动的基本思路
1.第一营养级的能量来源是什么？
2.第一营养级的能量去向有哪些？
3.尝试用概念图表示第一营养级的能量流动。
二、能量流动的过程
太阳能
生产者
呼吸作用散失
用于自身生长发育繁殖
初级消费者摄入
分解者
枯枝败叶
固定
第一营养级的能量流动分析：
二、能量流动的过程
1.第二营养级的能量来源是什么？
2.摄入量与同化量有什么关系？
3.第二营养级的能量去向有哪些？
4.尝试用概念图表示第二营养级的能量流动。
二、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
。。。
遗体
残骸
呼吸作用
散失
第二营养级的能量流动分析：
同化量=摄入量—粪便量
哪一营养级的同化量？
分解者
粪便
二、能量流动的过程
分析、比较分别流入第一、第二营养级的能量去路，归纳二者的共同特点。
①呼吸作用散失
②用于生长、发育和繁殖
a.流入下一个营养级
b.被分解者利用
构建生态系统的能量流动模型：
最高营养级与其他营养级不同。
能量去路
是否每一营养级的能量去向都相同？
二、能量流动的过程
1.生态系统能量流动的起点是 。
2.流经生态系统的总能量是 。
3.能量流动的渠道是 。
4.能量在食物链中流动的形式是 。
生产者
初级消
费者
次级消费者
三级
消费者
…
呼 吸 作 用
分 解 者
生态系统能量流动的示意图：
生产者
生产者固定的太阳能
食物链（网）
有机物
总结
二、能量流动的过程
赛达伯格湖的能量流动图解
图中数字为能量数值，单位是J/(cm2.a)（焦每平方厘米每年）。图中“未固定”是指未被固定的太阳能，“未利用”是指未被自身呼吸作用消耗，也未被后一营养级和分解者利用的能量。为研究方便起见，这里将肉食动物作为一个整体看待。
三、能量流动的特点
赛达伯格湖的能量流动图解
1.用表格的形式将图中的数据进行整理。例如，可以将每一营养级的能量“流入”和“流出”整理成一份清单（“流出”的能量不包括呼吸作用散失的能量）
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。
3.流入某一营养级的能量，为什么不会百分之百地流到下一个营养级
4.通过以上分析，你能总结出能量流动具有什么特点？
讨论
三、能量流动的特点
1.用表格的形式将图中的数据进行整理。例如，可以将每一营养级的能量“流入”和“流出”整理成一份清单（“流出”的能量不包括呼吸作用散失的能量）
流入能量 流出能量
生产者
植食性动物
肉食性动物 ——
464.6
62.8
62.8
12.6
12.6
三、能量流动的特点
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。
能量传递效率=
某一营养级的同化量
上一营养级的同化量
流入能量 流出能量 百分比
生产者
植食性动物
肉食性动物 —— ——
464.6
62.8
12.6
62.8
12.6
13.5%
20.1%
能量在相邻两个营养级之间的传递效率为10%～20%。
三、能量流动的特点
3.流入某一营养级的能量，为什么不会百分之百地流到下一个营养级
流入某一营养级的能量除了流入下一营养级的之外，还有以下去向：
①一部分通过该营养级的呼吸作用散失；
②一部分作为排出物、遗体或残枝败叶被分解者利用；
③一部分未利用。
4
思考：定时定量分析能量流动的去向有几个？
三、能量流动的特点
4.通过以上分析，你能总结出能量流动具有什么特点？
①能量流动是单向的；
②能量在流动过程中逐级递减。
a.生物之间的捕食关系不可逆转。
b.各营养级呼吸作用散失的热能无法再利用。
a.各营养级的生物都会因自身呼吸作用散失掉一部分能量；
b.各营养级能量都要有一部分流入分解者；
c.各营养级生物都不能全部被下一营养级捕食,各个营养级能量都有一部分未利用。
（1）能量流动是单向的原因。
（2）能量在流动过程中逐级递减的原因。
三、能量流动的特点
（1）生态系统中能量流动一般不超过5个营养级，原因是什么？
在一个生态系统中，营养级越多，在能量流动过程中消耗的能量就越多。第五营养级以后的能量太少，不足以维持该营养级生物的生存。
学以致用：
（2）问题探讨中“先吃鸡再吃玉米”的生存策略能让你维持更长的时间来救援？你真正理解了吗？
减少了食物链的长度，减少了能量消耗，最后人获得的能量较多。
三、能量流动的特点
任何生态系统都需要不断得到来自系统外的能量补充，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时期内没有能量（太阳能或化学能）输入，这个生态系统就会崩溃。
能量观
三、能量流动的特点
能量传递效率的有关计算
类型1：由最高营养级推导生产者（消耗量）
需最多能量：选最长食物链；按÷10%计算(食物链前级是后级10倍）；
需最少能量：选最短食物链；按÷20%计算(食物链前级是后级5倍）。
浮游植物
浮游动物
小鱼
大鱼
例1：大鱼体重增加1kg，最多需要浮游植物多少千克？至少需要浮游植物多少千克？
1kg
÷10%
（X10）
÷10%
÷10%
1000kg
1kg
÷20%
（X5）
÷20%
25kg
能量在相邻两个营养级之间的传递效率为10%～20%。
知识拓展
三、能量流动的特点
类型2：由生产者推导出最高营养级（获得量）
获得能量最多：选最短食物链；按×20%计算
获得能量最少：选最长食物链；按×10%计算
例2：如果A消耗10000kg，C最多增重多少千克？最少增重多少千克？
10000kg
×20%
×20%
400kg
10000kg
×10%
×10%
×10%
×10%
1kg
三、能量流动的特点
类型3：关于“定值”的计算：在食物网中,某一营养级同时从上一个营养级的多种生物中按一定比例获取能量，则按照单独的食物链进行分别计算，最后相加。
例3：因赤潮，一条4kg杂食海鱼死亡，假如此杂食性鱼食物有1/2来自植物，1/4来自草食性鱼类，1/4来自以草食性鱼类为食的肉食性鱼类。能量传递效率按20%计算，该杂食性鱼从出生到死亡，共需植物（ ）
A. 28kg B. 280kg C. 16kg D. 160kg
植物
草食性鱼类
肉食性鱼类
杂食性鱼类
4kg
1/4
1/4
1/2
1kg
1kg
2kg
5kg
25kg
5kg
25kg
125kg
10kg
相加得160kg
D
三、能量流动的特点
能量金字塔 生物量金字塔 数量金字塔
形状
每一层含义
特点
象征意义
单位时间内，食物链中每一营养级生物所同化的能量的多少
自然生态系统一定为正金字塔
能量在流动过程中总是逐级递减
单位时间内，每一营养级生物的有机物的总干重
一般为正金字塔,有时会出现倒金字塔形
一般生物量(现存生物有机物的总干重)随食物链中营养级的升高而减少
每一营养级生物个体的数目
一般为正金字塔,有时会出现倒金字塔形
一般生物个体数目在食物链中随营养级升高而减少
四、生态金字塔
1.人类位于食物链的顶端，从能量金字塔来看，人口数量日益增长，这会对地球上现有的生态系统造成什么影响？
人口数量日益增长，会要求低营养级有更多的能量流入人类所处的营养级，也就是说，人类所需要的食物会更多，将不得不种植或养殖更多的农畜产品，会给地球上现有的自然生态系统带来更大的压力。
2.举例说明生物量金字塔在什么情况下，可能是上宽下窄倒置的金字塔形？
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植物的生物量可能低于浮游动物的生物量。当然，总的来看，一年中浮游植物的总的生物量还是比浮游动物的要多。
四、生态金字塔
1.可以帮助人们将生物在时间、空间上进行合理配置，增大流入某个生态系统的总能量。
例如，间作套种、多层育苗、稻——萍——蛙等立体农业生产方式。
间作套种
多层育苗
稻—萍—蛙
五、研究能量流动的实践意义
2.可以帮助人们科学地规划和设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用。
例如，秸秆用作饲料喂牲畜，可获得肉、蛋、奶等；用牲畜的粪便生产沼气，沼气池中的沼渣还可以作为肥料还田。实现了对能量的多级利用，从而大大提高能量的利用率。
用秸秆作饲料
粪便制作沼气
能量利用率≠能量传递效率
五、研究能量流动的实践意义
3.还可以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。
例如，合理确定草场的载畜量，稻田除草、除虫等。
五、研究能量流动的实践意义
帮助人们将生物在时间、空间上进行合理配置，增大流入某个生态系统的总能量
帮助人们科学地规划和设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用
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
输入
生产者固定的太阳
食物链和食物网
生态系统的能量流动
传递
太阳能→化学能
散失
通过呼吸作用以热能的形式
特点
意义
传递效率为10%~20%
模型
能量金字塔
生态金字塔
生物量金字塔
数量金字塔
过程
转化
单向流动
逐级递减
课堂小结
Thanks