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第三章 生态系统及其稳定性
第2节 生态系统的能量流动(第2课时)
教学目标
01
02
分析能量在生态系统的流动过程
理解能量流动的特点
一、能量流动的概念:生态系统中能量的 的过程。
二、能量流动的过程
1、生态系统的能量来源: 。
2、能量流动的起点: 。
3、能量流动的渠道: 。
4、流经自然生态系统的总能量是 ,流经人工生态系统的总能量是 。
5、能量来源分析
(1)生产者的能量来自 ;
(2)各级消费者的能量一般来自 。
(同化量= )
核心知识
输入、传递、转化和散失
太阳能
生产者
食物链和食物网
生产者所固定的太阳能
生产者所固定的太阳能和人工投入的有机物中的化学能
太阳能
上一营养级
摄入量-粪便中所含能量
6、能量去路分析
(1)分2条去路: 、 。
(2)分3条去路: 、 、 。
(3)分4条去路: 、 、 、.. 。
7、能量形式转变: 。
三、能量流动的特点: 。
能量在相邻两个营养级间的传递效率一般为 。
核心知识
呼吸作用以热能散失
用于自身生长、发育和繁殖
呼吸作用以热能散失
流向下一营养级
被分解者利用
呼吸作用以热能散失
流向下一营养级
被分解者利用
未利用
太阳能→有机物中的化学能→热能
单向流动、逐级递减
10%~20%
最(至)少消耗
最(至)多消耗
最 食物链
最 传递效率20%
最 食物链
最 传递效率10%
获能最多
获能最少
生产者
消费者
核心知识
短
大
长
小
四、生态金字塔
第一营养级
第二营养级
第三营养级
第四营养级
1、能量金字塔
将单位时间内各营养级所得到的能量数值转换为相应面积(或体积)的图形,并将图形按照营养级顺序排列,可形成一个金字塔图形,叫做能量金字塔
直观的反映出生态系统各营养级间能量的关系
通常都是上窄下宽的金字塔形
能量在流动中总是逐级递减的
(1)概念:
(2)意义:
(3)特点:
原因:
直观的反映生态系统各营养级所容纳的有机物的总干重的关系
2、生物量金字塔
用表示能量金字塔中的方法表示各营养级的生物量(每个营养级所容纳的有机物的总干重),即为生物量金字塔
营养级
第四营养级
第三营养级
第二营养级
第一营养级
干重g/m2
1.5
11
37
809
营养级
第四营养级
第三营养级
大多也是上窄下宽的正金字塔形,有时会出现倒置金字塔形。
(1)概念:
(2)意义:
(3)特点:
原因:
一般来说植物的总干重通常大于植食性动物的总干重,而植食性动物的总干重也大于肉食性动物的总干重
四、生态金字塔
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呢?
一般情况下,生物量金字塔是上窄下宽的金字塔形,但是有时候会出现倒置的金字塔形。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。
3、数量金字塔
用表示能量金字塔的方法表示各营养级的生物个体的数目比值关系,即为数量金字塔
直观的反映生态系统各营养级的生物个体的数目比值关系
可以是上窄下宽的正金字塔形,也可以是上宽下窄的倒置金字塔形
(1)概念:
(2)意义:
(3)特点:
原因:
营养级
第二营养级
第一营养级
个体数量
昆虫
树
营养级
第二营养级
第一营养级
个体数量
鼠
草
鼬
第三营养级
如果消费者的个体小而生产者的个体大,则会呈现倒置金字塔
四、生态金字塔
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,有时会出现倒置金字塔形(海洋生态系统中)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,有时会出现倒置金字塔形(昆虫和数)一般生物个体数目在食物链中随营养级升高而减少三种生态金字塔的比较 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。
【例3】下图表示某一生态系统的能量金字塔,其中Ⅰ~Ⅳ分别代表不同的营养级,E1、E2代表能量的形式。下列叙述错误的是( )
A.图中每一个阶梯代表的含义是相应的营养级同化的能量
B.该图所示的食物网中只有1条食物链:Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ
C.图中一般不会涉及的生态系统成分包括分解者
D.图中能体现能量在生态系统中流动的特点
B
五、研究能量流动的实践意义
1.研究生态系统的能量流动,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
2.研究生态系统的能量流动,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,秸秆喂牲畜;粪便制作沼气;沼渣肥田,实现了对能量的多级利用,从而大大提高能量的利用率
秸秆饲料
沼气池
沼渣
(≠能量的传递效率)
五、研究能量流动的实践意义
1.(2024.广东模拟) “猪—沼—茶”是华南山地丘陵地区常见的生态农业模式,由种植(茶树)、养殖(猪)、农户(人)和沼气生产(微生物)四个子系统构成。该生态农业模式( C )
A.是由茶树、猪、人和微生物组成生态系统
B.实现了物质和能量在系统中多级循环利用
C.使整个生产过程进入了废物资源化的良性循环
D.注重系统内部的自身调节作用,不需要外部投入
能量只能单向流动,不能循环
知识运用1
3.研究生态系统的能量流动,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
【例4】研究生态系统中能量流动的主要目的是( )
A.掌握能量流动中的传递效应
B.熟悉生态系统的营养结构
C.了解能量流动的方向
D.使能量流向对人类最有益的部分
D
调查当地某生态系统中的能量流动情况
非生物的物质和能量;生产者,包括水稻、杂草、浮游植物等;消费者,包括蜘蛛、田螺、鱼(如泥鳅、黄鳝)、青蛙、浮游动物、昆虫、鸟类等;分解者,包括多种微生物。
2.初级消费者有田螺、浮游动物、植食性的昆虫和鸟等。一般而言,植食性的昆虫和鸟等对水稻生长构成危害,田螺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。
以稻田生态系统为例
组成成分:
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。
5.农民对秸秆的传统处理方式有焚烧或填埋等;现代农业生态工程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。
3.次级消费者有肉食性鱼、青蛙和蜘蛛等。一般而言,这些消费者对水稻生长的利大于害。农民通过禁捕,或适量放养等措施,实现生态农业的目标。
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。
6.主要通过合理密植的方法提高作物的光能利用效率。
4.养殖动物的饲料来源有水稻秸秆、粮食(如玉米)、饼粕等。
调查当地某生态系统中的能量流动情况
分析和处理数据
1926年,一位生态学家研究了一块玉米田的能量流动情况,得到如下数据。
1.这块田共收割玉米约10 000株,质量为6000kg。通过对玉米植株的化学成分进行分析,计算出其中共含碳2675kg。
2.据他估算,这些玉米在整个生长过程中通过细胞呼吸消耗的葡萄糖共2045kg。
请根据以上数据计算:
这些玉米的含碳量折合成葡萄糖是多少?这些葡萄糖储存的能量是多少?
3.1kg葡萄糖储存1.6×104kJ能量。
4.在整个生长季节,入射到这块玉米田的太阳能为8.5×109kJ.
=
2675×180(C6H12O6)÷72(C6)
6687.5kg
1.07×108kJ
6687.5×1.6×104kJ
=
这些玉米呼吸作用消耗的能量是多少?
2045×1.6×104kJ=
3.272×107kJ
这些玉米在整个生长季节所固定的太阳能总量是多少?呼吸作用消耗的能量占所固定太阳能的比例是多少?
1.07×108kJ+
3.272×107kJ=1.3972×108kJ
3.272×107÷1.3972×108=23.4%
这块玉米田的太阳能利用效率是多少?
1.3972×108÷8.5×109=1.64%
分析和处理数据
处理数据
根据计算结果,画出能量流经该玉米种群的图解,图解中应标明各环节能量利用和散失的比例
四、生态金字塔:
1、能量金字塔(自然生态系统一定是 )
2、数量金字塔(一般呈 ,有时呈 ,如;树和昆虫)
3、生物量金字塔(一般为 , 可能是 ,如:浮游植物的个体小,寿命短,又不断被浮游动物吃掉,所以某一时间浮游植物的生物量会低于浮游动物)
五、研究能量流动的实践意义:
1、秸秆的多级利用、桑基鱼塘的优点: . . 。
2、农田除虫除草的目的: . 。
核心知识
正金字塔
正金字塔
倒置金字塔
正金字塔
倒置金字塔
实现对能量的多级利用,从而提高能量的利用率
调整能量流动关系,使能量流向对人类最有益的部分。
一、概念检测
1.生态系统中所有生物的生命活动都需要能量,而不同营养级的生物获取能量的途径是有差别的。据此判断下列表述是否正确。
(1)太阳能只有通过生产者才能输入到生态系统中。( )
(2)生态系统中初级消费者越多,次级消费者获得的能量越少。( )
(3)能量沿食物链流动是单向的。( )
2.流经神农架国家级自然保护区的总能量是( )
A.该保护区中生产者体内的能量
B. 照射到该保护区中的全部太阳能
C.该保护区中生产者所固定的太阳能
D.该保护区中所有生产者、消费者、分解者体内的能量
√
×
√
C
3.在一定时间内,某生态系统中全部生产者固定的能量值为a,全部消费者所获得的能量值为b,全部分解者所获得的能量值为c,则a、b、c之间的关系是( )
A.a=b+c B.a>b+c C. a二、拓展应用
1.下图是两个农业生态系统的模式图。图 a 中农作物为人类提供的食物、为家禽和家畜提供的饲料,都与图b相同。
B
(1)分析这两幅图,完成这两个生态系统的能量流动图解。
(2)哪个生态系统的能量能够更多地被人类所利用 为什么
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。
6.下图为某生态系统中的能量传递示意图(单位:kJ),下列叙述错误的是 ( )
A.能量流动是从甲固定的太阳能开始的,流入该生态系统的总能量为
1 250 kJ
B.从乙到丙的能量传递效率为15%
C.将乙和丙的粪便作为有机肥还田,可以提高能量传递效率
D.食物链的营养关系一般不可逆,这决定了能量流动的单向性
C
12.(2024·江门模拟)下图所示为桑基鱼塘农业生态系统局部的能量流动,图中字母代表相应能量。下列分析错误的是 ( )
A.流经图中生态系统的总能量为A
B.图中的C和B1+C1+D1可分别表示桑树和蚕用于自身生长、发育和繁殖的能量
C.正常情况下D/C的值大于10%
D.人工建立该生态系统的目的是实现对能量的多级利用,从而提高能量的传递效率
D
感谢您的观看
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