生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)1

1、5.2生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)問(wèn)題探討：?jiǎn)栴}探討： 假設(shè)你像魯濱遜那樣，流假設(shè)你像魯濱遜那樣，流落到荒島上落到荒島上, , 隨身尚存的隨身尚存的食物只有一只母雞食物只有一只母雞和和15kg15kg玉米。為了使自己玉米。為了使自己堅(jiān)持更堅(jiān)持更長(zhǎng)時(shí)間長(zhǎng)時(shí)間，以等待救援，你，以等待救援，你將選擇哪一種策略將選擇哪一種策略？策略：策略：先吃雞，再吃玉米。先吃雞，再吃玉米。先吃玉米，同時(shí)用一部分玉先吃玉米，同時(shí)用一部分玉米喂雞，吃雞產(chǎn)下的蛋，最后米喂雞，吃雞產(chǎn)下的蛋，最后吃雞吃雞。照射在草地上的太陽(yáng)能照射在草地上的太陽(yáng)能 都被小草固定了嗎都被小草固定了嗎? ? 一、能量流動(dòng)的過(guò)程一、能量流動(dòng)的過(guò)

2、程 太陽(yáng)能被小草固定后太陽(yáng)能被小草固定后, ,這些這些能量有哪些去向能量有哪些去向? ?呼吸作用呼吸作用生命生命活動(dòng)活動(dòng)熱能熱能暫未利用暫未利用分解者分解者殘枝敗葉等殘枝敗葉等兔子吸收了草中的能量后兔子吸收了草中的能量后, ,這些能量有哪些去向這些能量有哪些去向? ?呼吸作用呼吸作用生命生命活動(dòng)活動(dòng)熱能熱能 分解者分解者殘骸殘骸兔子把草吃進(jìn)肚子里兔子把草吃進(jìn)肚子里, ,草草 中的能量都被兔子吸收了中的能量都被兔子吸收了 嗎嗎? ? 同化同化 暫未利用暫未利用呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用暫未利用暫未利用暫未利用暫未利用暫未利用暫未利用殘枝敗葉等殘枝敗葉等殘骸殘骸殘骸殘骸分解者

3、分解者分解者分解者分解者分解者殘枝敗葉等殘枝敗葉等殘骸殘骸殘骸殘骸 散失（分解者）散失（分解者） 散失（呼吸作用）散失（呼吸作用） 呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用分解者分解者分解者分解者分解者分解者生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失的生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失的過(guò)程。過(guò)程。傳遞傳遞傳遞傳遞教材圖示詳解一教材圖示詳解一 （1 1）圖示）圖示析圖：能量流動(dòng)的過(guò)程析圖：能量流動(dòng)的過(guò)程 （1 1）能量的輸入）能量的輸入源頭：太陽(yáng)能。源頭：太陽(yáng)能。起點(diǎn)：從生產(chǎn)者固定的太陽(yáng)能開(kāi)始。起點(diǎn)：從生產(chǎn)者固定的太陽(yáng)能開(kāi)始?？偰芰浚嚎偰芰浚?。生產(chǎn)者固定的全部太陽(yáng)能生產(chǎn)者固定的全部太

4、陽(yáng)能（2 2）能量的傳遞）能量的傳遞 傳遞渠道：傳遞渠道： 。 流動(dòng)形式流動(dòng)形式：有機(jī)物中的化學(xué)能。：有機(jī)物中的化學(xué)能。食物鏈和食物網(wǎng)食物鏈和食物網(wǎng)（3 3）能量的轉(zhuǎn)化：）能量的轉(zhuǎn)化：（4）能量的散失：）能量的散失：太陽(yáng)能太陽(yáng)能有機(jī)物中的化學(xué)能有機(jī)物中的化學(xué)能ATP中的化學(xué)能中的化學(xué)能(直接用于各項(xiàng)生命活動(dòng)直接用于各項(xiàng)生命活動(dòng))和熱能和熱能（最終散失）。（最終散失）。能量散失的形式能量散失的形式：以熱能形式散失。：以熱能形式散失。散失途徑散失途徑：呼吸作用，包括各個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)自身的：呼吸作用，包括各個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)自身的 呼吸消耗以及分解者的呼吸作用。呼吸消耗以及分解者的呼吸作用。（5）箭頭由粗到細(xì)：表示

5、流入下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量逐）箭頭由粗到細(xì)：表示流入下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量逐 級(jí)遞減。級(jí)遞減。 （6）隨營(yíng)養(yǎng)級(jí)的升高，儲(chǔ)存在生物體內(nèi)的能量越來(lái)）隨營(yíng)養(yǎng)級(jí)的升高，儲(chǔ)存在生物體內(nèi)的能量越來(lái) 越少。越少。呼吸消耗呼吸消耗同化同化生長(zhǎng)生長(zhǎng)發(fā)育和繁殖發(fā)育和繁殖教材圖示詳解二：教材圖示詳解二：析圖（析圖（1 1）：）：A.A.消費(fèi)者攝入能量（消費(fèi)者攝入能量（a a）= =消費(fèi)者同化能量消費(fèi)者同化能量（ b b ） + + 糞 便 中 能 量 （糞 便 中 能 量 （ c c ） ， 即 動(dòng) 物 糞 便 中 能 量 不 屬） ， 即 動(dòng) 物 糞 便 中 能 量 不 屬該 營(yíng) 養(yǎng) 級(jí) 同 化 能 量 ， 應(yīng) 為 上 一

6、個(gè) 營(yíng) 養(yǎng) 級(jí) 固 定 或 同該 營(yíng) 養(yǎng) 級(jí) 同 化 能 量 ， 應(yīng) 為 上 一 個(gè) 營(yíng) 養(yǎng) 級(jí) 固 定 或 同化能量?；芰?。（例如蜣螂利用大象的糞便獲得能量，就不能說(shuō)蜣例如蜣螂利用大象的糞便獲得能量，就不能說(shuō)蜣螂獲螂獲 得了大象的能量。得了大象的能量。）B B . . 消 費(fèi) 者 同 化 能 量 （消 費(fèi) 者 同 化 能 量 （ b b ） = = 呼 吸 消 耗呼 吸 消 耗 ( ( d d ) +) + 生 長(zhǎng) 、 發(fā)生 長(zhǎng) 、 發(fā)育和繁殖（育和繁殖（e e）。）。C C . . 生 長(zhǎng) 、 發(fā) 育 和 繁 殖 （生 長(zhǎng) 、 發(fā) 育 和 繁 殖 （ e e ） = = 分 解 者 分

7、解 利 用分 解 者 分 解 利 用 ( ( f f ) +) +下 一 營(yíng) 養(yǎng) 級(jí) 同 化 （下 一 營(yíng) 養(yǎng) 級(jí) 同 化 （ i i ） + + 未 被 利 用未 被 利 用 ( ( j j ) ) ， 即 消 費(fèi) 者 同， 即 消 費(fèi) 者 同化 能 量 若 為 兩 部 分 之 和 是化 能 量 若 為 兩 部 分 之 和 是 b b = = d d + + e e ； 若 為 四 部 分 之 和； 若 為 四 部 分 之 和是是b b= =d d+ +f f+ +i i+ +j j?？偨Y(jié)：同化量總結(jié)：同化量/ /流入量流入量/ /輸入量輸入量=攝入量攝入量- -糞便量糞便量（2 2）流入一

8、個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量是指被這個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的）流入一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量是指被這個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的 生物所生物所同化同化的全部能量。的全部能量。能量的來(lái)源與去路能量的來(lái)源與去路： 生產(chǎn)者的能量主要來(lái)自生產(chǎn)者的能量主要來(lái)自固定的固定的太陽(yáng)能太陽(yáng)能 其余各營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量來(lái)自上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)所其余各營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量來(lái)自上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)所同化的同化的能量能量來(lái)來(lái)源源 自身呼吸消耗、轉(zhuǎn)化為其他形式的能量和熱能自身呼吸消耗、轉(zhuǎn)化為其他形式的能量和熱能 流向下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)流向下一營(yíng)養(yǎng)級(jí) 殘?bào)w、糞便等被分解者分解殘?bào)w、糞便等被分解者分解 未被利用：包括生物每年的積累量，也包括動(dòng)未被利用：包括生物每年的積累量，也包括動(dòng) 植物殘?bào)w以化學(xué)燃料形式被儲(chǔ)存起來(lái)的能量

9、植物殘?bào)w以化學(xué)燃料形式被儲(chǔ)存起來(lái)的能量去去路路分解者來(lái)自生產(chǎn)者、消費(fèi)者的遺體和排遺物分解者來(lái)自生產(chǎn)者、消費(fèi)者的遺體和排遺物（1 1）相鄰營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物吃與被吃關(guān)系不可逆）相鄰營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物吃與被吃關(guān)系不可逆 轉(zhuǎn)，能量只能從低營(yíng)養(yǎng)級(jí)流向高營(yíng)養(yǎng)級(jí)。轉(zhuǎn)，能量只能從低營(yíng)養(yǎng)級(jí)流向高營(yíng)養(yǎng)級(jí)。2、逐級(jí)遞減（、逐級(jí)遞減（10-20%）二、能量流動(dòng)的特點(diǎn)1、單向流動(dòng)、單向流動(dòng) （1 1）每個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)都要呼吸消耗一部分能量；）每個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)都要呼吸消耗一部分能量； （3 3）每個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量總有一部分不能被）每個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量總有一部分不能被 下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)利用（最終被分解者分解）。下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)利用（最終被分解者分解）。（2 2）各營(yíng)

10、養(yǎng)級(jí)呼吸作用散失的熱能無(wú)法被）各營(yíng)養(yǎng)級(jí)呼吸作用散失的熱能無(wú)法被 重復(fù)利用。重復(fù)利用。（2 2）有少部分能量隨殘枝敗葉直接傳給了分解者）有少部分能量隨殘枝敗葉直接傳給了分解者3 3、能量傳遞效率及有關(guān)計(jì)算、能量傳遞效率及有關(guān)計(jì)算1.1.能量傳遞效率能量傳遞效率 一般說(shuō)來(lái)，能量傳遞的平均效率大約為一般說(shuō)來(lái)，能量傳遞的平均效率大約為10%10% 20%20%。能量傳遞效率能量傳遞效率= =下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的同化量下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的同化量上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的同化量上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的同化量100%100%2.2.能量傳遞效率的相關(guān)能量傳遞效率的相關(guān)“最值最值”計(jì)算計(jì)算 能量在流經(jīng)各個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)時(shí)，上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量能量在流經(jīng)各個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)

11、時(shí)，上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量 大約有大約有10%10% 20%20%傳到下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)，營(yíng)養(yǎng)級(jí)越高，傳到下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)，營(yíng)養(yǎng)級(jí)越高， 能量越少。因此食物鏈越長(zhǎng)，能量損失越多。能量越少。因此食物鏈越長(zhǎng)，能量損失越多。 為了充分利用能量，應(yīng)盡量縮短食物鏈。有關(guān)為了充分利用能量，應(yīng)盡量縮短食物鏈。有關(guān) 能量的能量的“最值最值”計(jì)算方法總結(jié)如下：計(jì)算方法總結(jié)如下： 選最短食物鏈選最短食物鏈 知低營(yíng)養(yǎng)級(jí)知低營(yíng)養(yǎng)級(jí) 按按20%20%計(jì)算計(jì)算 求高營(yíng)養(yǎng)級(jí)求高營(yíng)養(yǎng)級(jí) 選最長(zhǎng)食物鏈選最長(zhǎng)食物鏈 按按10%10%計(jì)算計(jì)算獲得能量最多獲得能量最多獲得能量最少獲得能量最少 選最長(zhǎng)食物鏈選最長(zhǎng)食物鏈知高營(yíng)養(yǎng)級(jí)知高營(yíng)養(yǎng)級(jí) 按按10%10

12、%計(jì)算計(jì)算求低營(yíng)養(yǎng)級(jí)求低營(yíng)養(yǎng)級(jí) 選最短食物鏈選最短食物鏈 按按20%20%計(jì)算計(jì)算需最多能量需最多能量需最少能量需最少能量 同一食物鏈不同環(huán)節(jié)能量傳遞效率往往不同一食物鏈不同環(huán)節(jié)能量傳遞效率往往不完全相同，不涉及完全相同，不涉及“最多最多”、“最少最少”，計(jì)算時(shí)，計(jì)算時(shí)不能按不能按10%10%或或20%20%，而需按具體數(shù)值計(jì)算。如在食，而需按具體數(shù)值計(jì)算。如在食物鏈物鏈A AB BC CD D中，能量傳遞效率分別為中，能量傳遞效率分別為a a% %、b b% %、c c%,%,若若A A的能量為的能量為M M, ,則則D D的能量為的能量為M Ma a% %b b% %c c% %。提醒提醒

13、賽達(dá)伯格湖的能量流動(dòng)圖解賽達(dá)伯格湖的能量流動(dòng)圖解用表格的形式將數(shù)據(jù)進(jìn)行整理用表格的形式將數(shù)據(jù)進(jìn)行整理, ,并計(jì)算傳遞效率。并計(jì)算傳遞效率。營(yíng)養(yǎng)級(jí)營(yíng)養(yǎng)級(jí)輸入能量輸入能量流出能量流出能量( (輸入后一營(yíng)養(yǎng)級(jí)輸入后一營(yíng)養(yǎng)級(jí)) )出入比出入比( (傳遞效率傳遞效率) )生產(chǎn)者生產(chǎn)者植食性動(dòng)物植食性動(dòng)物肉食性動(dòng)物肉食性動(dòng)物 464.6464.662.813.52%62.862.812.620.06%12.612.6能量的傳遞效率的計(jì)算方法能量的傳遞效率的計(jì)算方法1. 1.在浮游植物在浮游植物小魚(yú)小魚(yú)海豹海豹虎鯨這條食物鏈虎鯨這條食物鏈中，若虎鯨增加中，若虎鯨增加1kg1kg體重，體重，最多最多消耗浮游植

14、物消耗浮游植物的量為（的量為（ ） A A1kg B1kg B10kg C10kg C125kg D125kg D1000kg1000kgD2.2.如圖食物網(wǎng)中，假如鷹的食物有如圖食物網(wǎng)中，假如鷹的食物有2/52/5來(lái)自兔，來(lái)自兔，2/52/5來(lái)自鼠，來(lái)自鼠，1/51/5來(lái)自蛇，那么，鷹若要增加來(lái)自蛇，那么，鷹若要增加20g20g體重，體重，最少最少需要消耗的植物為（需要消耗的植物為（ ）A A80g B80g B900g 900g C C800g D800g D600g600gB效率低效率低效率高效率高根據(jù)單位時(shí)間內(nèi)各個(gè)營(yíng)養(yǎng)根據(jù)單位時(shí)間內(nèi)各個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)所得到的級(jí)所得到的能量能量數(shù)值數(shù)值繪制而成繪

15、制而成-能量金字能量金字塔塔 三、能量、數(shù)量金字塔根據(jù)單位時(shí)間內(nèi)各個(gè)營(yíng)養(yǎng)根據(jù)單位時(shí)間內(nèi)各個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)所具的級(jí)所具的生物數(shù)量生物數(shù)量數(shù)值繪數(shù)值繪制而成制而成數(shù)量數(shù)量金字塔金字塔ABCD第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)第四營(yíng)養(yǎng)級(jí)能量金字塔低高營(yíng)養(yǎng)級(jí)低高能量v注意：注意：數(shù)量金字塔昆蟲(chóng)昆蟲(chóng)樹(shù)樹(shù)鳥(niǎo)鳥(niǎo)數(shù)量金字塔數(shù)量金字塔鳥(niǎo)鳥(niǎo)樹(shù)樹(shù)昆蟲(chóng)昆蟲(chóng)能量金字塔能量金字塔特殊情況：對(duì)一片海域中生態(tài)系統(tǒng)作了統(tǒng)計(jì)：對(duì)一片海域中生態(tài)系統(tǒng)作了統(tǒng)計(jì)：生產(chǎn)者（大葉藻）生產(chǎn)者（大葉藻）4 8004 800萬(wàn)噸萬(wàn)噸次級(jí)消費(fèi)者（吃小魚(yú)蝦的大魚(yú)）次級(jí)消費(fèi)者（吃小魚(yú)蝦的大魚(yú)）1717萬(wàn)噸萬(wàn)噸三級(jí)消費(fèi)者（吃大魚(yú)的魚(yú)）三級(jí)消費(fèi)者（吃大魚(yú)的魚(yú)）3 3萬(wàn)噸。萬(wàn)噸。初級(jí)消費(fèi)者（吃大葉藻的小魚(yú)蝦）初級(jí)消費(fèi)者（吃大葉藻的小魚(yú)蝦）12001200萬(wàn)噸萬(wàn)噸生物量金字塔生物