生态系统的结构

(共45张PPT)
第 二 节
生态系统的能量流动
假设你像小说中的鲁滨逊一样，流落到一个不毛的荒岛上，那里除了有能饮用的水之外，几乎没有任何食物，你随身携带的食物只有15千克玉米和一只母鸡。你认为如何利用食物才能让你维持更长的时间来等待救援？
1、先吃鸡，再吃玉米。
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。
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。
一、生态系统的能量流动概念
二.能量流动的过程
5.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.
⒈生态系统的能量来源是什么？
2.能量流动的起点和渠道是什么？
3.流经生态系统的总能量是什么？
4.各个营养级能量的来源又是什么？
思考并讨论:
生产者固定的太阳能
自身呼吸作用以热能散失
用于自身生长、发育、繁殖
遗体、
残枝败叶
被分解者
分解
被下一营养级同化
①
②
③
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
分解者分解
粪便
呼吸
散失
…
...
能量流经第二营养级示意图
①
②
③
生态系统的能量流动过程图解:
生产者
(植物)
初级消费者
(植食动物)
次级消费者
(肉食动物)
…
三级消费者
(肉食动物)
A
B
C
B
B
请观察:
请表述:
图中的箭头A、B、C各表示什么含义？
A、呼吸作用散失的能量
B、输入下一营养级的能量
C、分解者呼吸作用散失的能量
D
⒈生态系统的能量来源：
太阳光能
2.起点： 渠道:食物链和食物网
生产者
3.流经生态系统总能量：
生产者所固定的太阳能的总量
5.去路：
呼吸作用消耗
被下一营养级的生物所利用
被分解者所利用
二.能量流动的过程
4.来源：
生产者
消费者
——太阳光能
——前一营养级
5.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.
⒈生态系统的能量来源是什么？
2.能量流动的起点和渠道是什么？
3.流经生态系统的总能量是什么？
4.各个营养级能量的来源又是什么？
思考并讨论:
…
次级消费者 肉食动物
62.8
62.8
未固
定的
太阳能
96.3
12.5
464.6
464.6
12.6
12.6
呼吸
18.8
2.1
7.5
122.6
分解者
14.6
未利用
29.3
293
微量
5
327.3
生产者 绿色植物
初级消费者 草食动物
…
营养级 流入的能量 流出（输入下一营养级）的能量 呼吸作用散失 分解者分解 未被利用
生产者
464.6
62.8
96.3
12.5
293
29.3
2.1
18.8
12.6
62.8
植食性动物
肉食性动物
5.0
微量
7.5
——
12.6
营养级 流入的能量 流出（输入下一营养级）的能量 呼吸作用散失 分解者分解（呼吸作用） 未被利用
流入/流出（%）
生产者 464.6 62.8 96.3 12.5 293
初级消费者 62.8 12.6 18.8 2.1 29.3
次级消费者 12.6 —— 7.5 微量 5.0
2、能量在流动、转化后，流入下一个营养级的能量、呼吸作用散失、分解者分解及未被利用的能量总和是多少？
1、从第一营养级流入第二营养级的能量，占生产者所固定的
能量 总量的百分比是多少？从第二营养级流入第三营养级的能量，占初级消费者所同化的能量总量的百分比是多少？
13.5
20.1
三、生态系统能量流动的特点：
逐级递减:
单向流动:
生产者
次级消费者
三级消费者
初级消费者
不循环，不可逆
能量在沿食物链流动的过程中是逐渐减少的，能量传递效率大约是10%-20%
通过以上的分析，你能总结出什么规律？
能量金字塔
由单位时间内各营养级所得到的能量数值
由低到高绘制的图形叫做能量金字塔.
四、金字塔种类：
①能量金字塔
（1）为什么食物链一般不超过五个营养级？
（2）为什么“一山不容二虎”？
低
高
低
高
营养级
能量
A
B
C
D
第一营养级
第二营养级
第三
营养级
第四
营养级
②数量金字塔
人们对一片草地上的所有生物成员作了统计：
生产者（野草） 5 842 424株；
初级消费者（草原动物、昆虫）
708 624只；
次级消费者（肉食动物、吃昆虫的小鸟）
354 904 只；
三级消费者（肉食动物、吃小鸟的鹰）
3只。
昆虫
树
鸟
数量金字塔
鸟
树
昆虫
能量金字塔
特殊情况：
③生物量金字塔
浮游动物
生物量金字塔
浮游
植物
特殊情况：
设计生态农业的原理：物质循环再生，能量多级利用
五、研究能量流动的实践意义
1、实现能量的多级利用和物质的循环利用，
提高能量的利用率
农田除杂草，灭虫、灭鼠、剪枝
2、合理调整能量流动方向，使能量流向对人类
最有益的部分
小结
生态系统的能量流动
概念
过程
特点
实践
意义
单向流动
逐级递减
传递效率10％～20％
指生态系统中能量的输入、传递、
转化和散失过程。
1、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。
2、使能量持续高效地流向对人类最
有益的部分。
在草原上，牛以草为食，屎壳郎（蜣螂）以牛粪为食
0
被牛同化的能量中约有多少流入屎壳郎？
学以致用
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
4.森林中，螳螂捕蝉，黄雀在后，可构成一条食物链。如果黄雀增加体重10克，按理论计算，最多需要蝉( )
A.10克 B.100克 C.1000克 D.10000克
C
2 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％　　　　　　B.０.８％和０.８％
C .４％和０.８％　　　　 D.１０％和４％
C
3.根据生态学原理，要使能量流经食物链总消耗
最少，人们应采用哪种食物结构（ ）
A．以禽类、蛋类为主
B．以淡水养殖的鱼、虾为主
C．以谷物和植物蛋白为主
D．以猪肉等家畜肉类为主
4、一个生态系统中有甲、乙、丙、丁四个种群所含的能量统计如下表
种群 甲 乙 丙 丁
能量/kJ 2.8×109 1.3×108 9.1×107 2.9×106
下面符合这4个种群所构成的营养结构的是（ ）
A 甲→ 乙→ 丙→ 丁 B 甲→ 丙→ 乙→ 丁
乙 乙
C 甲 丙 D 甲 丁
丁 丙
D
5、根据下图所表示的食物网, 结合能量流动的特点进行计算:
牧草
鼠
蛇
猫头鹰
如果牧草固定了1000焦耳的能量, 则猫头鹰最少能获得______焦耳能量, 最多能获得______焦耳能量.
1
40
6、下图是某生态系统中食物网简图，图中甲—庚代表各种不同的的生物，请据图回答
（1）此生态系统中作为生产者的生物是 ，作为次级消费者的生物是
（2）、若该生态系统受到重金属污染，那么在体内积存重金属污染物最多的生物是 。
（3）该生态系统只表示部分成分，图中未表示的成分为
非生物的物质和能量
有多少条食物链？
5条
（5）已知各营养级之间能量的转化效率为10%，若一种
生物摄食多种生物时，各种生物被摄食的生物量相等
则丁每增加10千克，需要消耗生产者 千克
解：根据题意，丁从庚和甲摄取的生物量相等，则设从戊-庚－丁需消耗戊的量为x千克，
设从戊－甲－丁需消耗戊的量为Y千克
设从戊－己－甲－丁需消耗戊的量为z千克
x.10%·10%=10·1／2=500
y.10%·10%=10·1／2·1／2=250
z·10%·10%·10%=10·1／2·1／2=2500
500+250+2500=3250克
(2009年高考全国卷Ⅰ)某种植玉米的农场，其收获的玉米子粒既作为鸡的饲料，也作为人的粮食，玉米的秸秆则加工成饲料喂牛，生产的牛和鸡供人食用。人、牛、鸡的粪便经过沼气池发酵产生的沼气作为能源，沼渣、沼液作为种植玉米的肥料。据此回答(不考虑空间因素)：
(1)请绘制由鸡、牛、玉米和人组成的食物网。
(2)牛与鸡之间________(有、无)竞争关系，理由是____________________________
。人与鸡的种间关系是____________，人与牛的种间关系是____________。
无
它们所需食物资源不同(牛食玉米秸秆，鸡吃玉米子粒)
捕食与竞争
捕食
(3)流经该农场生态系统的总能量来自________所固定的________，无机环境中的碳以________形式进入该人工群落。
(4)假设该农场将生产玉米的1/3作为饲料养鸡，2/3供人食用，生产出的鸡供人食用。现调整为2/3的玉米养鸡，1/3供人食用，生产出的鸡仍供人食用。理论上，该农场供养的人数将会________(增多、不变、减少)，理由是_________________________
_______________________________________________。
减少　
玉米
太阳能
CO2
改变用途的1/3玉米被鸡食用后，在鸡这一环节散失了一部分能量，导致人获得的总能量减少
【解析】　(1)据题干所述，将鸡、牛、玉米和人之间的食物关系画出即可得，图解如图。(2)因为牛食玉米秸秆，鸡吃玉米子粒，所以牛与鸡之间无竞争关系；人吃鸡，为捕食关系，人与鸡又共食玉米子粒，两者之间又存在竞争关系；人吃牛，为捕食关系。(3)流经一个生态系统的总能量是该生态系统中生产者所固定的太阳能的总量，所以流经该
生态系统的总能量是玉米固定的太阳能的总量；无机环境中的碳是以二氧化碳的形式被生产者利用而进入生物群落的。(4)能量沿食物链传递的过程中是逐级递减的，所以改变用途的1/3玉米被鸡食用后，在鸡这一环节散失了一部分能量，导致人获得的总能量减少，使农场供养的人数减少。
【归纳提升】　有关能量流动的极值计算
在解决有关能量传递的计算问题时，首先要确定食物链。
(1)设食物链A→B→C→D，分情况讨论：
现实 问题 思路求解
D营养级
净增重M 至少需要A营养级多少 N×(20%)3＝M
最多需要A营养级多少 N×(10%)3＝M
A营养级
净增重N D营养级最多增重多少 N×(20%)3＝M
D营养级至少增重多少 N×(10%)3＝M
(2)在某一食物网中，一个消费者往往同时占有多条食物链，当该消费者增加了某一值时，若要计算最少消耗生产者多少时，应选最短的食物链和最大传递效率20%进行计算，这样消费者获得的能量最多；若要计算最多消耗生产者多少时，应选最长的食物链和最小传递效率10%进行计算，这样消费者获得的能量最少。
摄入量就是同化量吗？
(同化量=摄入量—粪便量）
同化作用是指生物体把从外界环境中获取的营养物质转变成自身物质，并且储存能量的过程。
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
分解者分解
粪便
呼吸
散失
…
...
能量流经第二营养级示意图
①
②
③
假设你像小说中的鲁滨逊一样，流落到一个不毛的荒岛上，那里除了有能饮用的水之外，几乎没有任何食物，你随身携带的食物只有15千克玉米和一只母鸡。你认为如何利用食物才能让你维持更长的时间来等待救援？
1、先吃鸡，再吃玉米。
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。
7.下图是某中学研究性学习小组的同学在学习了生态系统的
知识后，设计的农业生态系统图解。请结合课本知识回答有关
问题
（1）农业生态系统的主要功能是物质循环和__________，
是该村建造此生态系统所依据的主要生态学原理。该生态系统的
最大优点是
2）农业生态系统是一种人工生态系统，下列有关人工生态系统的说法，正确的是（　　）
A．使废物资源化　　　　　　　　　
B．减少了化肥等工业产品的投入，有利于保护环境　
C．抵抗力稳定性低于自然生态系统　
D．人占主导地位，是其它生物生存的基础
（3）“三农问题”是关系国计民生的大事。农业上使用化肥可以大大提高农作物产量，但持续大量使用化肥存在许多负面影响。“生物固氮”已称为一项重要的研究性课题。下列说法正确的是 （　　）
A．长期使用化肥导致土壤板结，使土壤不易流失，对植物生长有利　
B．与人工合成NH3所需的高温、高压相比，生物固氮的顺利进行是因为这些生物体内含有特定的固氮酶
C．中耕松土可促进植物对水分和矿质元素的吸收，松软土壤也有利于根瘤菌、硝化细菌的生命活动
B、C
（7）该系统设计是要遵循的生态学原理是
（5）蘑菇和蚯蚓在该生态系统中属于________________。
（6）向沼气池添加的产气原料后要接种产甲烷杆菌，接种后要产
出沼气，必须采取的措施是隔绝空气，为什么？
5.下图表示生态系统的能量流动，请据
图回答：
（1）图中a1代表
（2）图中a2代表
（3）a3＜a2的原因是
（4）从生态系统能量传递效率上看，一个
营养级的能量，流到下一个营养级只
有 ，因此，一个食物链一般 不能超过
生产者所固定的太阳能
从第一营养级流动到第二营养级的能量
初级消费者呼吸作用消耗了大部分的能量，只有10％-20％的能量传递给次级消费者，所以a3＜a2；
10％－20％
五个营养级
迁移创新：
1.为什么肉类食品的价格比小白菜价格高？
根据林德曼能量流动的“十分之一定律”
1. 如D鱼体重增加1kg，所需
浮游植物约________ 。
1000kg
2.为什么说“一山不容二虎”
3.食物链一般不超过五个营养级
3. 从能量传递的数量和效率看，能量流经各营养级是逐级递减的，单向不循环的，传递效率为10％－20％。
所以,食物链一般不超过五个营养级，
到第五营养级时，可利用的能量已减少到
不能维持其生存的程度了。因为能量每流
经一级都要丢失一大部分，所以食物链越
长，流量流失就越多。
2.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。