D必III52生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)33張課件

1、第五章、生態(tài)系統(tǒng)及其穩(wěn)定性第二節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)第1頁，共33頁。問題探討 假設(shè)你流落在一個(gè)荒島上，只攜帶有一只母雞，15公斤玉米，為了維持更長的時(shí)間等待救援，此時(shí)你在食物的處理上因該怎么辦？ 生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失的過程，稱為生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng) 生命活動(dòng)的維持需要能量，在能源物質(zhì)一定的情況下，要使生命活動(dòng)維持更長的時(shí)間，這就涉及到如何提高能量的利用率的問題。第2頁，共33頁。能量流動(dòng)的分析能量輸入個(gè)體1儲(chǔ)存在體內(nèi)的能量呼吸作用散失的能量個(gè)體2儲(chǔ)存在體內(nèi)的能量呼吸作用散失的能量個(gè)體3儲(chǔ)存在體內(nèi)的能量呼吸作用散失的能量能量輸入 種群能量儲(chǔ)存能量散失第3頁，共33頁。一、能量流動(dòng)

2、的過程太陽能光合作用 植物體熱能呼吸 作用生長、發(fā)育和繁殖植物體儲(chǔ)存的能量殘枝 落葉分解者分解釋放 攝 食初級(jí)消費(fèi)者 能量流動(dòng)的渠道是什么？ 起點(diǎn)在哪里？渠道：食物鏈和食物網(wǎng)起點(diǎn)：是生產(chǎn)者固定的太陽能第4頁，共33頁。初級(jí)消費(fèi)者攝入初級(jí)消費(fèi)者同化用于生長發(fā)育繁殖次級(jí)消費(fèi)者攝入分解者利用糞便呼吸 作用散失呼吸 作用散失遺體 殘枝能量流入第二營養(yǎng)級(jí)攝入量=同化量+糞便量同化量=呼吸量+凈生產(chǎn)量第5頁，共33頁。攝食量（I）：表示一個(gè)生物所攝取的能量；對(duì)植物來說，它代表光合作用所吸收的日光能；對(duì)于動(dòng)物來說，它代表動(dòng)物吃進(jìn)的食物的能量。同化量（A）：對(duì)于動(dòng)物來說，同化量表示消化道后吸收的能量（吃進(jìn)的食

3、物不一定都能吸收）。對(duì)分解者來說是指細(xì)胞外的吸收能量；對(duì)植物來說是指在光合作用中所固定的日光能，即總初級(jí)生產(chǎn)量（GP）呼吸量（R）：指生物在呼吸等新陳代謝和各種活動(dòng)中所消耗的全部能量。生產(chǎn)量（P）：指生物在呼吸消耗后凈剩的同化能量值，它以有機(jī)物質(zhì)的形式累積在生物體內(nèi)或生態(tài)系統(tǒng)中。對(duì)植物來說，它是凈初級(jí)生產(chǎn)量（NP）；對(duì)動(dòng)物來說，它是同化量扣除維持呼吸量以后的能量值，即P= A - R。第6頁，共33頁。第一營養(yǎng)級(jí)呼吸作用 分 解 者第二營養(yǎng)級(jí)呼吸作用第三營養(yǎng)級(jí)呼吸作用第四營養(yǎng)級(jí)呼吸作用呼吸作用 生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)示意圖第7頁，共33頁。各營養(yǎng)級(jí)的能量來源是什么?能量有哪些去路?生產(chǎn)者的能量來自

4、；各級(jí)消費(fèi)者的能量來自分解者的能量來自 。固定的太陽能上一個(gè)營養(yǎng)級(jí)；(同化)生產(chǎn)者和消費(fèi)者1、呼吸作用分解一部分有機(jī)物，釋放能量，供生命活動(dòng)利用；2、生長、發(fā)育和繁殖，貯存在有機(jī)體的有機(jī)物中；3、隨尸體、排泄物等流入到分解者中去；4、有一部分有機(jī)物中的能量流入到下一個(gè)營養(yǎng)級(jí)（最后一個(gè)營養(yǎng)級(jí)除外）。來源去路第8頁，共33頁。生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的過程小結(jié)能量的輸入能量的傳遞能量的轉(zhuǎn)化能量的散失生產(chǎn)者固定的太陽能總量沿食物鏈和食物網(wǎng)逐級(jí)傳遞在生物體內(nèi)，將一種形式的能量轉(zhuǎn)化為其他形式的能量。如轉(zhuǎn)化為ATP中的能量、電能、光能、熱能等。各營養(yǎng)級(jí)通過呼吸以熱量的形式散失。光能化學(xué)能熱能第9頁，共33頁。生產(chǎn)

5、者464.612.5分解者62.8 植食性動(dòng)物62.8呼吸作用 122.696.3未利用 327.3 肉食性動(dòng)物12.612.629.318.829.37.52.15.0微量林德曼對(duì)塞達(dá)伯格湖進(jìn)行能量流動(dòng)研究結(jié)果圖示太陽能未 固 定二、能量流動(dòng)的特點(diǎn)第10頁，共33頁。營養(yǎng)級(jí)出入比生產(chǎn)者植食性動(dòng)物肉食性動(dòng)物 分解者 流出能量（輸入后一個(gè)營養(yǎng)級(jí)）流入能量資料分析 用表格的形式統(tǒng)計(jì)上圖中的數(shù)據(jù)（輸出的能量不包括呼吸作用的消耗），并計(jì)算“流出”該營養(yǎng)級(jí)的能量占“流入”該營養(yǎng)級(jí)的比例464.662.813.5%62.812.620.1%12.614.6第11頁，共33頁。思考與討論1.生態(tài)系統(tǒng)的能量流

6、動(dòng)和轉(zhuǎn)化是否遵循能量守恒定律？為什么？2.流經(jīng)某生態(tài)系統(tǒng)的能量能否再回到這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中來？ 遵循能量守恒定律。能量在生態(tài)系統(tǒng)中流動(dòng)、轉(zhuǎn)化后，一部分儲(chǔ)存在生態(tài)系統(tǒng)（生物體有機(jī)物）中，而另一部分被利用、散發(fā)至無機(jī)環(huán)境中，兩者之和與流入生態(tài)系統(tǒng)的能量相等。不能，能量流動(dòng)是單向的。第12頁，共33頁。流入某一營養(yǎng)級(jí)的能量，為什么不會(huì)百分之百地流到下一個(gè)營養(yǎng)級(jí)？ 生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)是單向的；能量在流動(dòng)過程中逐級(jí)遞減。 流入某一營養(yǎng)級(jí)的能量主要有以下去向：一部分通過該營養(yǎng)級(jí)的呼吸作用散失了；一部分作為排出物、遺體或殘枝敗葉不能進(jìn)入下一營養(yǎng)級(jí)，而為分解者所利用；還有一部分未能進(jìn)入（未被捕食）下一營養(yǎng)級(jí)。所以

7、，流入某一營養(yǎng)級(jí)的能量不可能百分之百地流到下一營養(yǎng)級(jí)。通過以上分析，你能總結(jié)出什么規(guī)律？第13頁，共33頁。二、能量流動(dòng)的特點(diǎn)單向不循環(huán)，逐級(jí)遞減（傳遞效率為1020%）將單位時(shí)間內(nèi)各個(gè)營養(yǎng)級(jí)所得到的能量數(shù)值，由低到高繪制成圖能量金字塔 在一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中，營養(yǎng)級(jí)越多，在能量流動(dòng)過程中消耗的能量就越多，所以生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)一般不超過5個(gè)營養(yǎng)級(jí)。ABCD某一個(gè)湖的能量金字塔一山不容二虎？數(shù)量？生物量？第14頁，共33頁。生產(chǎn)者初級(jí)消費(fèi)者次級(jí)消費(fèi)者三級(jí)消費(fèi)者初級(jí)消費(fèi)者次級(jí)消費(fèi)者生物數(shù)量金字塔夏季草原 夏季溫帶森林生產(chǎn)者三級(jí)消費(fèi)者 生物數(shù)量金字塔：根據(jù)生物個(gè)體數(shù)目而得，同樣有倒置的情形。例如在水體

8、和草原中，生產(chǎn)者（浮游生物和草）體小而數(shù)目多，錐體正置。但在森林中，生產(chǎn)者個(gè)體大，很多小動(dòng)物可能蛀食同一棵巨木，錐體因而倒置。第15頁，共33頁。浮游植物浮游動(dòng)物生物量（質(zhì)量）金字塔生產(chǎn)者肉食動(dòng)物熱帶雨林 海洋草食動(dòng)物肉食動(dòng)物 生物量（質(zhì)量）金字塔：根據(jù)生物量而得。一般呈正錐體，但有時(shí)可倒置。例如水體中浮游植物的生物量可能比浮游動(dòng)物的少。因?yàn)楦∮沃参锏拇x率高、周轉(zhuǎn)快，可以支持生物量更大的植食動(dòng)物，故其錐體可能倒置。第16頁，共33頁。思考與討論 我國很早以前就發(fā)展了“桑基魚塘”的生產(chǎn)方式：利用桑葉喂蠶，蠶糞養(yǎng)魚，塘泥肥桑，在桑、蠶、魚之間形成良性循環(huán)。 從生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)特點(diǎn)的角度分析“?；?/p>

9、魚塘”設(shè)計(jì)的合理性。 “?；~塘”的設(shè)計(jì)理念是從人類所需出發(fā)，通過能量多級(jí)利用，充分利用流經(jīng)各營養(yǎng)級(jí)的能量，提高生產(chǎn)效益。第17頁，共33頁。三、研究能量流動(dòng)的實(shí)踐意義可以幫助人們科學(xué)規(guī)劃、設(shè)計(jì)人工生態(tài)系統(tǒng)，使能量得到最有效的利用。秸稈牲畜糞便沼氣池沼渣肥田肉食燃料實(shí)現(xiàn)對(duì)能量的多級(jí)利用，從而大大提高了能量的利用率幫助人們合理地調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)關(guān)系，使能量持續(xù)高效地流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠值?8頁，共33頁。調(diào)查問題分析問題1.生產(chǎn)者主體是水稻，其他生產(chǎn)者有雜草、浮游植物等。農(nóng)民主要通過噴灑除草劑，或人工除草的方式抑制雜草的生長。課外調(diào)查當(dāng)?shù)剞r(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)情況問題2.初級(jí)消費(fèi)者有

10、：田螺、浮游動(dòng)物、植食性昆蟲、植食性魚、鳥類等。一般而言植食性鳥類和昆蟲往往對(duì)水稻生長構(gòu)成危害，農(nóng)民采取噴灑農(nóng)藥、豎稻草人等措施防止或減少這些動(dòng)物的危害。第19頁，共33頁。問題農(nóng)民對(duì)秸稈的傳統(tǒng)處理方式有焚燒或填埋等；現(xiàn)代農(nóng)業(yè)提出了綜合利用思想，例如，秸稈可作為多種工業(yè)原材料，還可以用來生產(chǎn)沼氣，以充分利用其中的能量。問題主要通過合理密植的方法提高作物的光能利用效率。問題通過稻田養(yǎng)魚等措施，實(shí)現(xiàn)立體化生態(tài)農(nóng)業(yè)；通過建造沼氣池，實(shí)現(xiàn)能量的多級(jí)利用。問題次級(jí)消費(fèi)者有：泥鰍、黃鱔、肉食性魚、青蛙等。一般而言，這些消費(fèi)者對(duì)水稻生長利大于害。農(nóng)民通過禁捕，或適量放養(yǎng)等措施，實(shí)現(xiàn)生態(tài)農(nóng)業(yè)的目標(biāo)。第20頁，

11、共33頁。技能訓(xùn)練（分析和處理數(shù)據(jù)）這些玉米的含碳量折合成葡萄糖是6687.5 kg，計(jì)算公式是(12+18)/122 675，這些葡萄糖儲(chǔ)存的能量是1.071011 kJ（計(jì)算公式是EG=MG 1.6107）；這些玉米呼吸作用消耗的能量是3.2721010 kJ（計(jì)算公式為E呼=MG1.6 107）；主要掌握：計(jì)算生產(chǎn)者固定的太陽能和生產(chǎn)者對(duì)太陽能的利用率第21頁，共33頁。玉米種群1.39710 11 kJ占1.64%太陽能8.510 12 kJ 散失占98.36 儲(chǔ) 存1.0710 11kJ 占76.6%呼吸利用3.2710 10kJ 占23.4%這些玉米在整個(gè)生長季節(jié)所固定的太陽能總量

12、是1.397 21011 kJ（計(jì)算公式為E固=EG +E呼）;呼吸作用消耗的能量占所固定太陽能的比例是23.4%；這塊玉米田的太陽能利用效率是1.64%（計(jì)算公式為=1.39721011/8.51012） 第22頁，共33頁。技能訓(xùn)練： 如果15kg玉米含有的能量大約是240 000kJ，一只雞大約是40 000kJ，你平均一天至少要消耗10 000kJ能量才能維持基本生命活動(dòng)，能量的傳遞效率是10%，則你選擇1與選擇2分別能維持多少天？選擇1: 先吃雞，再吃玉米；選擇2: 先吃一半玉米，同時(shí)用一半玉米喂雞，吃雞產(chǎn)下的蛋，最后吃雞;28天17.2天第23頁，共33頁。生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)能量的

13、輸入能量的傳遞能量的散失陽光光合作用生物群落在生物群落內(nèi)沿食物鏈的方向進(jìn)行傳遞，單向逐級(jí)遞減生物群落呼吸作用無機(jī)環(huán)境生產(chǎn)者固定的太陽能是流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的總能量小結(jié)第24頁，共33頁。人P98拓展題能量流動(dòng)以有機(jī)物為載體太陽能農(nóng)作物家禽家畜沼氣池含微生物食用菌人太陽能農(nóng)作物家禽、家畜第25頁，共33頁。 能量流動(dòng)的起點(diǎn)：從生產(chǎn)者固定太陽能開始 流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能 能量流動(dòng)的數(shù)量 是生產(chǎn)者所固定的全部太陽能生態(tài)系統(tǒng)的 能量流動(dòng)的途徑：太陽能第一營養(yǎng)級(jí)第二營能量流動(dòng) 養(yǎng)級(jí)第五營養(yǎng)級(jí) 單向流動(dòng)不循環(huán) 能量流動(dòng)的特點(diǎn) 逐級(jí)遞減傳遞率為1020 設(shè)法調(diào)整能量流動(dòng)關(guān)系 研究的目的 使能量流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟?/p>

14、分第26頁，共33頁。課 堂 練 習(xí)1 . 生產(chǎn)者 初級(jí)消費(fèi)者 次級(jí)消費(fèi)者 三 級(jí)消費(fèi)者，甲、乙丙分別表示一個(gè)食物鏈中不 同營養(yǎng)級(jí)間的能量的傳遞值，它們之間的關(guān)系 是 （ ） A.甲=丙+乙 B.甲乙丙 C.甲丙+乙 D.甲=乙=丙甲乙丙2. 在植物昆蟲蛙蛇這條食物鏈中，若蛇增 加1公斤，至少要消耗植物 （ ） A.1000公斤 B.500公斤 C.250公斤 D.125公斤CD第27頁，共33頁。 下列關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)特點(diǎn)的敘述中，錯(cuò)誤的是（ ） A 能量流動(dòng)從生產(chǎn)者固定太陽能開始 B.能量流動(dòng)是沿著食物鏈各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行的 C.能量流動(dòng)是單向的，逐級(jí)遞減的 D.能量流動(dòng)總是流向?qū)θ祟愖钣幸?/p>

15、的方向 要想最經(jīng)濟(jì)利用生產(chǎn)者固定下來的太陽能，應(yīng) 選擇下列哪一組食物（ ） A.魚和雞蛋 B.谷物和蔬菜 C.兔肉和水果 D.豆腐和牛肉DB第28頁，共33頁。5、如果一個(gè)人的食物有 來自綠色植物， 來自小型肉食動(dòng)物， 來自羊肉，假如傳遞效率為10%，那么該人每增加1千克體重，約消耗植物： （ ） A：10千克 B ：28千克 C ：100千克 D ：280千克121414據(jù)題意得出如下的解析圖示：人增1kg 合計(jì) 280kg小型肉食動(dòng)物草食動(dòng)物綠色植物綠色植物（各級(jí)傳遞效率均為10%）綠色植物羊252.50.252500.250.552.525DA第29頁，共33頁。 下表是甲、乙、丙、丁四

16、個(gè)種群，在一個(gè)達(dá)到生態(tài)平衡的環(huán)境中所含有的總能量和殘留農(nóng)藥DDT的平均濃度。請(qǐng)分析說明：甲乙丙丁能量/千焦2.81092.9 1079.1 1071.3 108DDT濃度0.043.40.390.35甲在該生態(tài)系統(tǒng)的成分中屬于_這四個(gè)種群的最簡單 的能量流動(dòng)渠道是 _在能量的流動(dòng)的渠道中，_越高，生物體內(nèi)的DDT濃度就_。 生產(chǎn)者甲乙丙丁營養(yǎng)級(jí)越高第30頁，共33頁。十分之一法則說明，每通過一個(gè)營養(yǎng)級(jí)，其有效能量大約為前一個(gè)營養(yǎng)級(jí)的1/10，這就是說， 事物鏈越長，消耗于營養(yǎng)級(jí)的能量就越多。從這個(gè)意義上講，人如果直接以植物為食物，就比以吃植物的動(dòng)物為食物，可以供養(yǎng)多10倍的人口。 為什么獅子群居？為什么老虎獨(dú)處？獅子生活在視野開闊的草原，獵物都有很好的視覺，并且善于奔跑，只有集體合作捕獵才能得到更多的食物；老虎生活在叢林，只有單身行動(dòng)才能更好地隱蔽接近獵物，捕食成功率更高。 個(gè)體大、營養(yǎng)級(jí)高大量生產(chǎn)者供食種群小分散絕滅的機(jī)會(huì)多，經(jīng)不起人的干擾第31頁，共33頁。1.同化效率（assimilation efficiency）指植物吸收的日光能中被光合