生態(tài)系統(tǒng)的能量流動和物質(zhì)循環(huán)(復(fù)習(xí))ppt

1、課件制作課件制作 杜曉君杜曉君 生態(tài)系統(tǒng)的能量流動是指生態(tài)系生態(tài)系統(tǒng)的能量流動是指生態(tài)系統(tǒng)中能量的統(tǒng)中能量的輸入輸入、傳遞傳遞、轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化和和散失散失的過程的過程。一、能量流動的概念一、能量流動的概念能能量量流流動動的的分分析析個體個體 儲存在體內(nèi)的能量儲存在體內(nèi)的能量呼吸作用散失的能量呼吸作用散失的能量個體個體 2 2儲存在體內(nèi)的能量儲存在體內(nèi)的能量呼吸作用散失的能量呼吸作用散失的能量個體個體 3 3儲存在體內(nèi)的能量儲存在體內(nèi)的能量呼吸作用散失的能呼吸作用散失的能量量能量能量輸入輸入儲存在體內(nèi)的能量儲存在體內(nèi)的能量能量能量輸入輸入種群種群呼吸作用散失的能量呼吸作用散失的能量能量流經(jīng)能量流經(jīng)一個

2、種群一個種群的情況：的情況：能量能量輸入輸入種群種群能量能量儲存儲存能量能量散失散失 研究生態(tài)系統(tǒng)中能量流動一般在研究生態(tài)系統(tǒng)中能量流動一般在群體水平群體水平上。上。1.1.能量的能量的來源來源是什么？是什么？2.2.能量流動的能量流動的起點起點？ 3.3.能量是如何能量是如何輸入輸入生態(tài)系統(tǒng)第一營養(yǎng)的？生態(tài)系統(tǒng)第一營養(yǎng)的？4.4.生態(tài)系統(tǒng)的總能量？生態(tài)系統(tǒng)的總能量？5.5.能量流動的主要能量流動的主要渠道渠道是什么？是什么？6.6.太陽能的利用率大約為太陽能的利用率大約為1%1%，如何提高利，如何提高利用率？用率？ 7.7.能量的能量的散失散失形式？形式？二、能量流動的過程二、能量流動的過程

3、生產(chǎn)者生產(chǎn)者光合作用光合作用生產(chǎn)者固定的太陽能的總量生產(chǎn)者固定的太陽能的總量太陽能太陽能食物鏈和食物網(wǎng)食物鏈和食物網(wǎng)熱能熱能生產(chǎn)者生產(chǎn)者（植物）（植物）初級消費者初級消費者（植食性動物）（植食性動物）分分 解解 者者遺體遺體 殘骸殘骸1、輸入第一營養(yǎng)級的能量分析、輸入第一營養(yǎng)級的能量分析呼吸作用呼吸作用 被下一營養(yǎng)級被下一營養(yǎng)級的生物所利用的生物所利用散失散失散失散失儲存儲存?zhèn)鬟f傳遞輸入輸入初級消費者初級消費者攝入攝入用于生長用于生長發(fā)育和繁殖發(fā)育和繁殖次級消費者次級消費者攝入攝入呼吸呼吸散失散失遺體遺體殘骸殘骸初級消費者初級消費者同化同化分解者利用分解者利用糞便糞便呼呼吸吸散失散失呼吸作用消

4、耗呼吸作用消耗分解者分解利用分解者分解利用下一營養(yǎng)級攝食下一營養(yǎng)級攝食去路：去路：. 攝入量攝入量= =同化量同化量+ +糞便量糞便量同化量同化量= =呼吸消耗量呼吸消耗量+ +用于生長、發(fā)育和繁殖的能量用于生長、發(fā)育和繁殖的能量（下一營養(yǎng)級同化（下一營養(yǎng)級同化+ +分解者分解）分解者分解）生產(chǎn)者生產(chǎn)者呼吸呼吸初級消初級消費者費者呼吸呼吸次級消次級消費者費者分分 解解 者者呼吸呼吸三級消三級消費者費者呼吸呼吸呼吸呼吸生產(chǎn)者固定的太陽生產(chǎn)者固定的太陽能總量能總量為流經(jīng)這個為流經(jīng)這個生態(tài)系統(tǒng)的總能量生態(tài)系統(tǒng)的總能量輸入輸入傳遞傳遞散失散失 以以有機物有機物的形的形式式沿食物鏈沿食物鏈向下向下一營養(yǎng)

5、級傳遞一營養(yǎng)級傳遞3、生態(tài)系統(tǒng)能量流動的過程示意圖、生態(tài)系統(tǒng)能量流動的過程示意圖在草原上，牛以草為食屎殼郎（蜣螂）以牛糞為食在草原上，牛以草為食屎殼郎（蜣螂）以牛糞為食0 被牛同化的能量中約有多少流入屎殼郎？被牛同化的能量中約有多少流入屎殼郎？生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動和轉(zhuǎn)化是否遵循能量守生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動和轉(zhuǎn)化是否遵循能量守恒定律？為什么？恒定律？為什么？能量流動的過程總結(jié)1.能量流動的起點：能量流動的起點：2. 能量流動的途徑：能量流動的途徑：3. 能量流動中能量形式的變化：能量流動中能量形式的變化：4. 能量在食物鏈中流動的形式：能量在食物鏈中流動的形式：9. 能量散失的主要途徑：能量散失的

6、主要途徑：5. 能量流動的方向能量流動的方向(以箭頭表示以箭頭表示)：6. 箭頭由粗到細(xì)：箭頭由粗到細(xì)：7. 方塊面積越來越?。悍綁K面積越來越?。?. 藍(lán)色箭頭表示：藍(lán)色箭頭表示：生產(chǎn)者生產(chǎn)者( (主要是綠色植物主要是綠色植物) )固定的太陽能固定的太陽能食物鏈和食物網(wǎng)食物鏈和食物網(wǎng)太陽光能太陽光能 有機物化學(xué)能有機物化學(xué)能 熱能熱能有機物有機物( (食物食物) )中的中的化學(xué)能化學(xué)能單向流動單向流動表示流入下一個營養(yǎng)級的能量逐級遞減表示流入下一個營養(yǎng)級的能量逐級遞減營養(yǎng)級別越高，保存在生物體內(nèi)的就越少營養(yǎng)級別越高，保存在生物體內(nèi)的就越少該能量是散失到系統(tǒng)外的，不能再利用的能量該能量是散失到系

7、統(tǒng)外的，不能再利用的能量通過呼吸作用以熱能形式散失通過呼吸作用以熱能形式散失能量傳遞效率能量傳遞效率13.5%13.5%20%20% 單向流動 逐級遞減只能只能沿食物鏈沿食物鏈由由低營低營養(yǎng)級養(yǎng)級流向流向高營養(yǎng)級高營養(yǎng)級每個營養(yǎng)級的生物總有一部分能量不每個營養(yǎng)級的生物總有一部分能量不能被下一營養(yǎng)級利用。能被下一營養(yǎng)級利用。各個營養(yǎng)級的生物都會因細(xì)胞呼吸以各個營養(yǎng)級的生物都會因細(xì)胞呼吸以熱能形式散失相當(dāng)大的一部分能量。熱能形式散失相當(dāng)大的一部分能量。各營養(yǎng)級中的能量都要有一部分流入各營養(yǎng)級中的能量都要有一部分流入分解者。分解者。4、能量流動的特點、能量流動的特點方向：方向：原因：原因： 食性不可

8、逆轉(zhuǎn)食性不可逆轉(zhuǎn)知高營養(yǎng)級知高營養(yǎng)級求低營養(yǎng)級求低營養(yǎng)級知低營養(yǎng)級知低營養(yǎng)級求高營養(yǎng)級求高營養(yǎng)級獲能量最多獲能量最多獲能量最少獲能量最少最短食物鏈最短食物鏈按按20%計算計算最長食物鏈最長食物鏈按按 10%計算計算需最多能量需最多能量需最少能量需最少能量最短食物鏈最短食物鏈最長食物鏈最長食物鏈按按20%計算計算按按 10%計算計算能量流動能量流動“最值最值”計算計算 例題例題1 1、如下圖食物網(wǎng)中，若人的體重增加、如下圖食物網(wǎng)中，若人的體重增加1kg1kg，最少消耗水藻，最少消耗水藻 kgkg，最多消耗水藻，最多消耗水藻 kg kg 10105 5【解析】本題中，最短食物鏈為水蚤【解析】本題中

9、，最短食物鏈為水蚤小魚小魚人人，傳遞效率按，傳遞效率按2020計算。設(shè)最少消耗水藻為計算。設(shè)最少消耗水藻為x x，則則x x202020201 1，所以，所以x=25.x=25.要求最多消耗要求最多消耗就要選擇水藻就要選擇水藻水蚤水蚤蝦蝦小魚小魚大魚大魚人，傳人，傳遞率按遞率按1010計算。設(shè)最多消耗為計算。設(shè)最多消耗為y y，則，則y y(10%)(10%)5 5=1=1，y=10y=105 5kgkg。25 例題例題2 2、 右圖食物網(wǎng)中，在能量傳遞效率為右圖食物網(wǎng)中，在能量傳遞效率為10%10%20%20%時，假設(shè)每個營養(yǎng)級的生物從前一營時，假設(shè)每個營養(yǎng)級的生物從前一營養(yǎng)級的不同生物處獲

10、得的能量相等。則人的體養(yǎng)級的不同生物處獲得的能量相等。則人的體重每增加重每增加1kg1kg，至少需要消耗水藻，至少需要消耗水藻 kg kg。975 【解析】由題意知：人從大魚和小魚處獲得的能量是相等的，小魚從蝦和水藻處【解析】由題意知：人從大魚和小魚處獲得的能量是相等的，小魚從蝦和水藻處獲得的能量是相等的，而且，題中獲得的能量是相等的，而且，題中“至少至少”需要多少，應(yīng)按能量傳遞的最大效率需要多少，應(yīng)按能量傳遞的最大效率計算。計算方法如下：在計算。計算方法如下：在“小魚小魚大魚大魚人人”的傳遞途徑中，大魚的生物量至少的傳遞途徑中，大魚的生物量至少為為0.50.520%20%2.5kg2.5kg

11、，小魚的生物量至少為，小魚的生物量至少為2.52.520%20%12.5kg12.5kg；在；在“小魚小魚人人”的傳遞途徑中，小魚的生物量至少是的傳遞途徑中，小魚的生物量至少是0.50.520%20%2.5kg2.5kg。因此，小魚的生物量總。因此，小魚的生物量總量至少為量至少為12.5+2.5=15kg12.5+2.5=15kg。同理：在。同理：在“水藻水藻水蚤水蚤蝦蝦小魚小魚”的傳遞過程中，的傳遞過程中，水藻的生物量至少是水藻的生物量至少是15152 220%20%20%20%20%20%937.5kg937.5kg；在；在“水藻水藻小魚小魚”的傳的傳遞過程中，水藻的生物量至少是遞過程中，

12、水藻的生物量至少是15152 220%20%37.5kg37.5kg。因此，水藻的生物量總量。因此，水藻的生物量總量至少為至少為937.5+37.5=975kg937.5+37.5=975kg。10000100010010能能量量金金字字塔塔體現(xiàn)了能量和營養(yǎng)級之間的關(guān)系：體現(xiàn)了能量和營養(yǎng)級之間的關(guān)系：在一個生態(tài)系統(tǒng)中，營養(yǎng)級越多，在能量流動過程中消在一個生態(tài)系統(tǒng)中，營養(yǎng)級越多，在能量流動過程中消耗的能量就越多。生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動一般不超過耗的能量就越多。生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動一般不超過4 45 5個營養(yǎng)級。個營養(yǎng)級。數(shù)量金字塔存在嗎？昆蟲昆蟲鳥鳥樹樹生物量金字塔存在嗎？三、物質(zhì)循環(huán)三、物質(zhì)循環(huán)

13、生態(tài)系統(tǒng)所指：生態(tài)系統(tǒng)所指： 物質(zhì)所指：物質(zhì)所指：循環(huán)所指：循環(huán)所指： 在生態(tài)系統(tǒng)中，組成生物體的在生態(tài)系統(tǒng)中，組成生物體的C C、H H、O O、N N、P P、S S等等化學(xué)元素化學(xué)元素，不斷進(jìn)行著從無機環(huán)境，不斷進(jìn)行著從無機環(huán)境到生物群落，又從生物群落回到無機環(huán)境的到生物群落，又從生物群落回到無機環(huán)境的循環(huán)過程。循環(huán)過程。生物圈生物圈C、H、O、N、P、S等化學(xué)元素等化學(xué)元素生物群落生物群落無機環(huán)境無機環(huán)境1、概念、概念化石燃燒化石燃燒2 2、碳循環(huán)、碳循環(huán)任務(wù)一：建立一個碳循環(huán)簡圖任務(wù)一：建立一個碳循環(huán)簡圖 任務(wù)二：思考如何緩解溫室效應(yīng)？任務(wù)二：思考如何緩解溫室效應(yīng)？大氣中的大氣中的C

14、O 2消費者消費者生產(chǎn)者生產(chǎn)者分解者分解者減少減少CO2排放量：減少化石燃料燃燒，選用替代能源等排放量：減少化石燃料燃燒，選用替代能源等增加增加CO2吸收量：保護(hù)森林、草原生態(tài)系統(tǒng)等吸收量：保護(hù)森林、草原生態(tài)系統(tǒng)等1 1、能量流動和物質(zhì)循環(huán)是生態(tài)系統(tǒng)的主要功能、能量流動和物質(zhì)循環(huán)是生態(tài)系統(tǒng)的主要功能2 2、能量流動和物質(zhì)循環(huán)是、能量流動和物質(zhì)循環(huán)是同時同時進(jìn)行，彼此相互進(jìn)行，彼此相互依賴、不可分割。能量的固定、儲存、轉(zhuǎn)移和釋依賴、不可分割。能量的固定、儲存、轉(zhuǎn)移和釋放，離不開物質(zhì)的合成和分解等過程。放，離不開物質(zhì)的合成和分解等過程。3 3、物質(zhì)作為能量的、物質(zhì)作為能量的載體載體，使能量沿著食物

15、鏈，使能量沿著食物鏈（網(wǎng)）流動；能量作為（網(wǎng)）流動；能量作為動力動力，使物質(zhì)能夠不斷地，使物質(zhì)能夠不斷地在生物群落和無機環(huán)境之間循環(huán)往復(fù)。在生物群落和無機環(huán)境之間循環(huán)往復(fù)。四、能量流動和物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系四、能量流動和物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系本本節(jié)節(jié)知知識識體體系系能能量量流流動動概念：概念：生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、傳遞和散失的生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、傳遞和散失的過程過程過過程程能量的源頭：能量的源頭：流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量：流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量：生產(chǎn)者固定的生產(chǎn)者固定的太陽能的總量太陽能的總量途徑：途徑：食物鏈或食物網(wǎng)食物鏈或食物網(wǎng)特特點點單向流動：單向流動：逐級遞減：逐級遞減：沿食物鏈方向由低營沿食物鏈方向由

16、低營養(yǎng)級流向下一營養(yǎng)級養(yǎng)級流向下一營養(yǎng)級能量金字塔能量金字塔能量沿食物鏈流動過程中逐級能量沿食物鏈流動過程中逐級遞減；傳遞效率遞減；傳遞效率10%20%。研究研究意義意義調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動關(guān)系，調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動關(guān)系，使能量持續(xù)高效的流向?qū)θ祟愖钣惺鼓芰砍掷m(xù)高效的流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠忠娴牟糠痔柲芴柲芨拍睿焊拍睿航M成生物體的化學(xué)元素，組成生物體的化學(xué)元素，特點：特點：具有全球性，往復(fù)循環(huán)。具有全球性，往復(fù)循環(huán)。實例：實例：碳循環(huán)碳循環(huán)與能量流動的關(guān)系：與能量流動的關(guān)系：物質(zhì)是能量流動的載體物質(zhì)是能量流動的載體能量是物質(zhì)循環(huán)的動力能量是物質(zhì)循環(huán)的動力生產(chǎn)者生產(chǎn)者消費者消費者分解者

17、分解者泥炭、泥炭、煤、石油煤、石油大氣中的大氣中的CO2庫庫物物質(zhì)質(zhì)循循環(huán)環(huán)1.1.假設(shè)一個生態(tài)系統(tǒng)的總能量為假設(shè)一個生態(tài)系統(tǒng)的總能量為，按最高傳遞效率計算，第三營，按最高傳遞效率計算，第三營養(yǎng)級和三級消費者所獲得的能量應(yīng)為養(yǎng)級和三級消費者所獲得的能量應(yīng)為（ ）A.A.和和B.B. .和和. .C.C.和和. . D.D.和和C圖中圖中DD表示表示_。能量在逐級遞減中，若狐獲得的能量是能量在逐級遞減中，若狐獲得的能量是 8 8 千焦，傳千焦，傳遞給狼的能量最多應(yīng)為遞給狼的能量最多應(yīng)為_千焦，狼獲得的能量中，千焦，狼獲得的能量中，草應(yīng)供給這條食物鏈的能量至少為草應(yīng)供給這條食物鏈的能量至少為_千焦

18、。千焦。圖中各營養(yǎng)級通過圖中各營養(yǎng)級通過A_A_作用被消耗，通過作用被消耗，通過B_B_利用，而利用，而B B又通過又通過C_C_被消耗。被消耗。太陽能太陽能 1.6 1.6 200 200 呼吸呼吸 分解者分解者 呼吸作用呼吸作用2 2、右圖是草原生態(tài)系統(tǒng)中、右圖是草原生態(tài)系統(tǒng)中的一條食物鏈及能量流動的一條食物鏈及能量流動圖解，回答問題。圖解，回答問題。3.3.有一食物網(wǎng)如圖有一食物網(wǎng)如圖1 1所示。假如貓頭鷹所示。假如貓頭鷹的食物的食物2/52/5來自兔子，來自兔子，2/52/5來自老鼠，來自老鼠，其余來自蛇，那么貓頭鷹要增加其余來自蛇，那么貓頭鷹要增加20g20g體體重，最多消耗植物多少

19、克？重，最多消耗植物多少克？5600g5600g4.4.如果一個人食物有如果一個人食物有1/21/2來自綠色植物，來自綠色植物，1/41/4來自小型肉食動物，來自小型肉食動物，1/41/4來自羊肉，來自羊肉，假如傳遞效率為假如傳遞效率為10%10%，那么該人每增加，那么該人每增加1 1千克體重，約消耗植物千克體重，約消耗植物 （ ） A A、1010千克千克 B B、280280千克千克 C C、100100千克千克 D D、2828千克千克B溫故而知新溫故而知新1.1.生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)包括哪兩方面？生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)包括哪兩方面？2.2.生態(tài)系統(tǒng)的成分有哪些？生態(tài)系統(tǒng)的成分有哪些？3.3.生態(tài)系統(tǒng)

20、的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)是什么生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)是什么? ?生態(tài)系統(tǒng)的成分生態(tài)系統(tǒng)的成分, ,食物鏈和食物網(wǎng)食物鏈和食物網(wǎng)生產(chǎn)者、消費者、分解者、非生物的物質(zhì)和能量生產(chǎn)者、消費者、分解者、非生物的物質(zhì)和能量食物鏈和食物網(wǎng)食物鏈和食物網(wǎng)及時鞏固及時鞏固能量流動和物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系能量流動和物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系 生物群落中物質(zhì)和能量最終來自無機環(huán)境。生物群落中物質(zhì)和能量最終來自無機環(huán)境。 連接生物群落和無機環(huán)境的兩大成分連接生物群落和無機環(huán)境的兩大成分生產(chǎn)者和生產(chǎn)者和分解者分解者；圖示中未標(biāo)出生產(chǎn)者還可以利用化學(xué)能進(jìn)行化；圖示中未標(biāo)出生產(chǎn)者還可以利用化學(xué)能進(jìn)行化能合成作用。能合成作用。 二者均開始于二者均開始于生產(chǎn)者生產(chǎn)

21、者，通過，通過光合作用光合作用合成有機物、合成有機物、固定太陽能，然后沿共同的渠道固定太陽能，然后沿共同的渠道食物鏈（網(wǎng)）食物鏈（網(wǎng)）一起一起進(jìn)行。進(jìn)行。 能量的固定、儲存、轉(zhuǎn)移和釋放，離不開物質(zhì)的能量的固定、儲存、轉(zhuǎn)移和釋放，離不開物質(zhì)的合成與分解等過程。合成與分解等過程。 物質(zhì)作為能量的載體，使能量沿著食物鏈（網(wǎng)）物質(zhì)作為能量的載體，使能量沿著食物鏈（網(wǎng)）流動。流動。 能量作為動力，使物質(zhì)在生物群落和無機環(huán)境之能量作為動力，使物質(zhì)在生物群落和無機環(huán)境之間不斷地循環(huán)往返。間不斷地循環(huán)往返。 上述關(guān)系，總體上體現(xiàn)了二者相互依存、不可分上述關(guān)系，總體上體現(xiàn)了二者相互依存、不可分割，并且同時進(jìn)行。

22、割，并且同時進(jìn)行。鞏固練習(xí)鞏固練習(xí)6 6、在草、在草食草的昆蟲食草的昆蟲蜘蛛蜘蛛蟾蜍蟾蜍蛇蛇貓貓頭鷹這條食物鏈，設(shè)流經(jīng)這條食物鏈的總能量頭鷹這條食物鏈，設(shè)流經(jīng)這條食物鏈的總能量為為100100，按最高傳遞率計算，蟾蜍和貓頭鷹，按最高傳遞率計算，蟾蜍和貓頭鷹所得能量最多分別為（所得能量最多分別為（ ）。）。A A、2020和和2 2 B B、0.80.8和和0.0320.032C C、4 4和和0.80.8 D D、0.40.4和和0.0160.016B7、A B C D E F思考：如上食物網(wǎng)中，思考：如上食物網(wǎng)中， A為為1千克千克a、C最多約為多少？最多約為多少？b b、 C最少約為多少？

23、最少約為多少？0.04千克千克0.0001千克千克c 、若、若C增加增加1千克，則千克，則A最少需要最少需要消耗多少千克？最多又為多少？消耗多少千克？最多又為多少？能量單向流動的原因？ 食物鏈中各營養(yǎng)級的食物鏈中各營養(yǎng)級的順序順序是是不可逆轉(zhuǎn)不可逆轉(zhuǎn)的；的； 各營養(yǎng)級的能量總是趨于以各營養(yǎng)級的能量總是趨于以呼吸作用產(chǎn)生呼吸作用產(chǎn)生熱能熱能而散失掉，而不被生態(tài)系統(tǒng)利用，所而散失掉，而不被生態(tài)系統(tǒng)利用，所以能量不能循環(huán)。以能量不能循環(huán)。20202525能量流動過程中逐級遞減的原因？能量流動過程中逐級遞減的原因？ 捕食不徹底：捕食不徹底：當(dāng)動物體在捕食獵物時，由于相互之當(dāng)動物體在捕食獵物時，由于相互之間經(jīng)過長期的自然選擇，捕食者能夠捕食到獵物，間經(jīng)過長期的自然選擇，捕食者能夠捕食到獵物，但不可能將其種群中的全部個體捕食。但不可能將其種群中的全部個體捕食。 攝食不徹底：攝食不徹底：當(dāng)動物捕食成功后，在取食對方時，當(dāng)動物捕食成功后，在取食對方時，也不可能將對方的所有有機物全部吃下。也不可能將對方的所有有機物全部吃下。 消化不徹底：消化不徹底：當(dāng)動物將食物攝取到消化道中之后，當(dāng)動物將食物