課堂教學(xué)-生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)

5.2生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)溫故而知新1.生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)包括哪兩方面？2.生態(tài)系統(tǒng)的成分有哪些？3.生態(tài)系統(tǒng)的營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)是什么?生態(tài)系統(tǒng)的成分,食物鏈和食物網(wǎng)生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者、非生物的物質(zhì)和能量食物鏈和食物網(wǎng)

假設(shè)你像魯濱遜那樣流落在不毛的荒島上，只有15Kg玉米和一只母雞可以食用，那么使自己活的最長(zhǎng)的辦法是：

A.先吃雞，然后吃玉米

B.先吃玉米，同時(shí)用部分玉米喂雞，吃雞生產(chǎn)的蛋，最后再吃雞先吃雞，再吃玉米我反對(duì)！為什么要先吃我？我們欠“雞媽媽”一個(gè)解釋······能量流動(dòng)的概念能量流動(dòng)的概念

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)。

能量輸入儲(chǔ)存在體內(nèi)的能量呼吸作用散失的能量個(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能量輸入種群能量?jī)?chǔ)存能量散失能量流動(dòng)的分析能量流經(jīng)一個(gè)種群的情況圖示：

如果將這個(gè)種群作為一個(gè)整體來研究，則上圖可以簡(jiǎn)化成下圖形式，從中可以看出分析能量流動(dòng)的基本思路。

請(qǐng)同學(xué)們閱讀教材“能量流動(dòng)的過程”一段，完成下面幾個(gè)問題：

1.能量的來源是什么？

2.能量是如何輸入生態(tài)系統(tǒng)第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的？

3.能量流動(dòng)的主要渠道是什么？

4.能量的散失形式？能量流動(dòng)的過程1、能量是怎樣輸入到第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的？2、第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量去向：草兔子老鷹一、能量流動(dòng)的過程1、小草的能量來自哪里?2、照射在草地上的太陽能如何被小草吸收?這些能量都被小草吸收了嗎?3、小草吸收了太陽能后,這些能量有哪些去向?呼吸消耗分解者分解流入下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)熱能呼吸作用一、能量流動(dòng)的過程分析光合作用（固定）生產(chǎn)者（植物）初級(jí)消費(fèi)者（植食性動(dòng)物）呼吸作用用于生長(zhǎng)發(fā)育和繁殖分解者遺體殘骸能量流經(jīng)第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)示意圖1、小草的能量來自哪里?2、照射在草地上的太陽能如何被小草吸收?這些能量都被小草吸收了嗎?3、小草吸收了太陽能后,這些能量有哪些去向?固定的太陽能光合作用，僅僅吸收1%左右。呼吸作用消耗；被下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物所利用；被分解者所利用；未被利用的能量（最終被分解者分解）。呼吸作用殘枝敗葉等分解者

誰來分析我？未固的能量兔子的攝入量就是兔子的同化量嗎？(同化量=攝入量－糞便量）初級(jí)消費(fèi)者兔子的能量到哪里去了？？攝入量:下一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)通過捕食的方式從上一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)獲得的能量.同化作用是指生物體把從外界環(huán)境中獲取的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)變成自身物質(zhì)，并且儲(chǔ)存能量的過程。兔子吸收了草中的能量后,這些能量有哪些去向?呼吸作用生命活動(dòng)熱能

分解者殘骸兔子把草吃進(jìn)肚子里,草中的能量都被兔子吸收了嗎?

同化暫未利用(同化量=攝入量—糞便量）初級(jí)消費(fèi)者攝入用于生長(zhǎng)發(fā)育和繁殖次級(jí)消費(fèi)者攝入呼吸散失遺體殘骸初級(jí)消費(fèi)者同化分解者利用糞便呼吸散失…能量流經(jīng)第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)示意圖攝入的能量：

糞便中的能量（未被同化的能量）該營(yíng)養(yǎng)級(jí)所固定的能量上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化量的一部分屬于本營(yíng)養(yǎng)級(jí)的同化量同化量的去向：⑴本營(yíng)養(yǎng)級(jí)個(gè)體自身呼吸消耗(散失)；⑵本營(yíng)養(yǎng)級(jí)個(gè)體自身生長(zhǎng)、發(fā)育繁殖的積累（儲(chǔ)存）。a.遺體殘骸被分解者分解；b.流向下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)。c.未被利用部分（石油、煤炭等）3、兔子把草吃進(jìn)肚子里,草中的能量都被兔子吸收了嗎?4、兔子吸收了能量后,這些能量有哪些去向?不是。呼吸作用消耗；被下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物所利用；被分解者所利用；未被利用的能量（最終被分解者分解）。以此類推完成以下關(guān)系圖次級(jí)消費(fèi)者攝入

同化呼吸作用散失三級(jí)消費(fèi)者攝入殘骸等給分解者分解未同化（糞便）儲(chǔ)存在有機(jī)物中呼吸以熱能形式散失

儲(chǔ)存在生物體內(nèi)的有機(jī)物中被下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化遺體殘骸被分解者利用能量輸入（即同化量）某個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)生態(tài)系統(tǒng)中某一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量流動(dòng)過程生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的過程完成教材P94“思考與討論”生產(chǎn)者呼吸初級(jí)消費(fèi)者呼吸次級(jí)消費(fèi)者分解者…呼吸三級(jí)消費(fèi)者呼吸呼吸生產(chǎn)者固定的太陽能總量為流經(jīng)這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的總能量輸入傳遞散失以有機(jī)物的形式沿食物鏈向下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)傳遞輸入：傳遞：能量沿著食物鏈（網(wǎng)）逐級(jí)流動(dòng)散失：各級(jí)生物的呼吸作用及分解者的分解作用（呼吸），能量以熱能散失

生產(chǎn)者固定的太陽能的總量（即植物光合作用固定的太陽能），是流經(jīng)這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的總能量。生態(tài)系統(tǒng)的總能量：太陽能能量的最終源頭：轉(zhuǎn)化：熱能太陽光能化學(xué)能光合作用呼吸作用二、能量流動(dòng)的過程思考與討論:１．生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)和轉(zhuǎn)化是否遵循能量守恒定律，為什么？在生態(tài)系統(tǒng)中，能量的形式不斷轉(zhuǎn)換，如太陽輻射能通過綠色植物的光合作用轉(zhuǎn)變?yōu)閮?chǔ)存于有機(jī)物化學(xué)鍵中的化學(xué)能；動(dòng)物通過消耗自身體內(nèi)儲(chǔ)存的化學(xué)能變成爬、跳、飛、游的機(jī)械能。在這些過程中，能量既不能憑空產(chǎn)生，也不會(huì)消滅，只能由一種形式轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N形式。因此，對(duì)于生態(tài)系統(tǒng)中的能量轉(zhuǎn)換和傳遞過程，都可以根據(jù)熱力學(xué)第一定律進(jìn)行定量計(jì)算。

輸入某營(yíng)養(yǎng)級(jí)的總能量＝呼吸作用消耗的能量＋分解者分解的能量＋流入下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量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)？能量在生態(tài)系統(tǒng)中的流動(dòng)，很大部分被各個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物利用，通過呼吸作用以熱的形式散失。散失到空間的熱能不能再回到生態(tài)系統(tǒng)參與流動(dòng)。因?yàn)橹两裆形窗l(fā)現(xiàn)以熱能作為能源合成有機(jī)物的生物。

未固定生產(chǎn)者

植食性動(dòng)物

肉食性動(dòng)物

單位（焦/厘米2·年）

分解者

未利用

賽達(dá)伯格湖的能量流動(dòng)圖解

呼吸

二、能量流動(dòng)的特點(diǎn)12.6

62.8未固定生產(chǎn)者

464.6植食性動(dòng)物

62.8肉食性動(dòng)物

12.6請(qǐng)計(jì)算能量傳遞效率（輸入后一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量與輸入前一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量的比）13.5%20%單位（焦/厘米2·年）96.318.87.5分解者

14.612.52.1微量未利用

327.329329.35.0賽達(dá)伯格湖的能量流動(dòng)圖解呼吸

122.6

單向流動(dòng):自身呼吸作用消耗分解者利用暫未利用12.6

62.8未固定生產(chǎn)者

464.6植食性動(dòng)物

62.8肉食性動(dòng)物

12.613.5%20%96.318.87.5分解者

14.612.52.1微量未利用

327.329329.35.0呼吸

122.6

逐級(jí)遞減:能量流動(dòng)的特點(diǎn):能量傳遞效率10%～20%不可逆向，不可循環(huán)熱量散失是不能再利用的能量營(yíng)養(yǎng)級(jí)流入能量輸入下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)能量呼吸作用散失分解者利用未利用能量傳遞效率生產(chǎn)者464.662.896.312.5293植食性動(dòng)物62.812.618.82.129.3肉食性動(dòng)物12.67.50.15.0賽達(dá)伯格湖的能量流動(dòng)圖解的數(shù)據(jù)整理13.5％20.1％能量在流動(dòng)、轉(zhuǎn)化后，流入下一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量、呼吸作用散失、分解者分解及未被利用的能量總和是多少？二、能量流動(dòng)的特點(diǎn)單向流動(dòng)逐級(jí)遞減只能沿食物鏈由低營(yíng)養(yǎng)級(jí)流向高營(yíng)養(yǎng)級(jí)食物鏈中各營(yíng)養(yǎng)級(jí)的順序是不可逆轉(zhuǎn)的；各營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量總是趨于以呼吸作用產(chǎn)生熱能而散失掉，而不被生態(tài)系統(tǒng)利用，所以能量不能循環(huán)。1、各營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物會(huì)因呼吸作用而散失部分能量2、各營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物總有一部分能量不能被下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)利用3、少數(shù)部分能量隨枯枝落葉或遺體等直接傳遞給分解者2、若鹿的進(jìn)食能量為100%，其糞尿能量為36%，呼吸能量為48%，則鹿的同化量為（）

A．64%

B．84%

C．16%

D．52%及時(shí)鞏固A同化量＝攝入量－糞便量3、大象是植食性動(dòng)物，有一種羌螂專以大象糞為食。如果在某段時(shí)間大象所同化的能量為m，則這部分能量中可以流入羌螂體內(nèi)的約為（）

A.0B.10%mC.10~20%mD.不知道A

肉食性動(dòng)物

12.6

植食性動(dòng)物

62.8

生產(chǎn)者

464.6

能量金字塔能量金字塔單位時(shí)間內(nèi)各營(yíng)養(yǎng)級(jí)所得到的能量數(shù)值，由低到高繪制的圖形從能量金字塔可以看出：營(yíng)養(yǎng)級(jí)越多，在能量流動(dòng)中消耗的能量就

_____。越多湖泊生態(tài)系統(tǒng)能量金字塔生產(chǎn)者（第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)）初級(jí)消費(fèi)者（第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)）次級(jí)消費(fèi)者（第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)）三級(jí)消費(fèi)者（第四營(yíng)養(yǎng)級(jí)）四、金字塔種類：①能量金字塔低高低高營(yíng)養(yǎng)級(jí)能量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)四、金字塔種類：（1）能量金字塔②特點(diǎn)：正金字塔形③象征意義：能量沿食物鏈流動(dòng)的過程具有逐級(jí)遞減的特性④每一階含義：每一營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物所含能量的多少①形狀：能量金字塔

營(yíng)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4—5個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)。思考討論：食物鏈中的營(yíng)養(yǎng)級(jí)一般不超過五個(gè)，為什么？

任何生態(tài)系統(tǒng)都需要不斷得到能量補(bǔ)充，以便維持生態(tài)系統(tǒng)的正常功能。如果一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)在一段較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)沒有能量輸入，這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)就會(huì)崩潰。

？能量金字塔如果把各個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物數(shù)量關(guān)系，用繪制能量金字塔的方式表達(dá)出來，是不是也是金字塔形？如果是，有沒有例外？②數(shù)量金字塔人們對(duì)一片草地上的所有生物成員作了統(tǒng)計(jì)：生產(chǎn)者（野草）5

842

424株；初級(jí)消費(fèi)者（草原動(dòng)物、昆蟲）

708624只；次級(jí)消費(fèi)者（肉食動(dòng)物、吃昆蟲的小鳥）

354904只；三級(jí)消費(fèi)者（肉食動(dòng)物、吃小鳥的鷹）

3只。

把各個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物數(shù)量關(guān)系，用繪制能量金字塔的方式表達(dá)出來，一般是金字塔形。但也有特殊情況：數(shù)量金字塔小鳥昆蟲樹數(shù)量金字塔③生物量金字塔浮游動(dòng)物生物量金字塔浮游植物特殊情況：例

1、ABCDEF思考：如上食物網(wǎng)中，A為1千克1、C最多約為多少？2、C最少約為多少？0.04千克0.0001千克例2、ABCDEF思考：如上食物網(wǎng)中，A為1千克若C增加1千克，則A最少需要消耗多少千克？最多又為多少？25千克10000千克同一食物鏈不同環(huán)節(jié)能量傳遞效率往往不完全相同，不涉及“最多”、“最少”，計(jì)算時(shí)不能按10%或20%，而需按具體數(shù)值計(jì)算。如在食物鏈A→B→C→D中，能量傳遞效率分別為a%、b%、c%,若A的能量為M,則D的能量為。提醒M×a%×b%×c%

例3.某人捕得一條重2kg的雜食海魚，若此魚的食物有1/2來自植物，1/4來自草食魚類，1/4來自以草食魚類為食的小型肉食魚類，則該魚至少需要海洋植物多少kg？最多需要多少kg?

最少：80kg最多：560kg4.如果一個(gè)人食物有1/2來自綠色植物，1/4來自小型肉食動(dòng)物。1/4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

D

40.0125100001755.根據(jù)特定的能量流動(dòng)要求計(jì)算例7有一食物網(wǎng)如下圖5所示，設(shè)E種群干物質(zhì)量為5.8×109kJ，B種群干物質(zhì)量為1.3×108kJ，則A種群干物質(zhì)量的值至少是_____________。解析本題首先要搞清楚：由于能量寓于物質(zhì)之中，所以計(jì)算干物質(zhì)量的值也就是計(jì)算能量的量值；其次，由于E種群的干物質(zhì)的最終去向有B和A，所以要使A種群所得干物質(zhì)的量最少，只有在E種群以最低的傳遞效率傳給B（這時(shí)E種群剩余干物質(zhì)最少），E剩余部分再以最低的傳遞效率傳給A時(shí)才可能發(fā)生。B種群干物質(zhì)量為1.3×108kJ，從理論上講，至多消耗E種群干物質(zhì)為1.3×108kJ/10%＝1.3×109kJ，由于A與E相隔一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)，因而A種群干物質(zhì)量的值至少為（5.8－1.3）×109kJ×10%×10%＝4.5×107kJ。生命在等待中逝去······

請(qǐng)給我們一個(gè)“先吃雞”的理由！A、先吃雞，再吃玉米玉米雞人玉米雞人B、先吃玉米，同時(shí)用一部分玉米喂雞，吃雞產(chǎn)下的蛋，最后吃雞。七嘴八舌食物鏈越短，能量到我體內(nèi)的越多，我活的時(shí)間就越長(zhǎng)呀！呼吸呼吸呼吸分解者呼吸太陽能

生產(chǎn)者（植物）

初級(jí)消費(fèi)者（植食動(dòng)物）

次級(jí)消費(fèi)者（肉食動(dòng)物）呼吸

三級(jí)消費(fèi)者（肉食動(dòng)物）總結(jié)：生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)----輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化、散失輸入：輸入生態(tài)系統(tǒng)的總能量：生產(chǎn)者固定的太陽能傳遞：能量在食物鏈（網(wǎng)）中傳遞的形式：轉(zhuǎn)化：熱能太陽光能化學(xué)能光合作用呼吸作用散失：能量散失的形式：呼吸作用以熱能形式散失有機(jī)物中的化學(xué)能請(qǐng)分析討論:用能量流動(dòng)的原理,解釋諺語“一山不容二虎”隱含的道理。學(xué)以致用參考要點(diǎn):根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)逐級(jí)遞減的特點(diǎn)和規(guī)律，營(yíng)養(yǎng)級(jí)越高，可利用的能量就越少，老虎在生態(tài)系統(tǒng)中幾乎是最高營(yíng)養(yǎng)級(jí)，通過食物鏈(網(wǎng))流經(jīng)老虎的能量已減到很小的程度。在獲得有限的食物空間里，虎的數(shù)量越少，就越容易獲得食物來維持生存，其數(shù)量多時(shí)，就不能維持其生存。為了生存就會(huì)出現(xiàn)你死我活的斗爭(zhēng)，這樣一山就容不得二虎。在市場(chǎng)上，肉一般比蔬菜貴，試從生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的角度分析原因？

蔬菜一般屬于生產(chǎn)者范疇，而肉屬于消費(fèi)者范疇，由于能量傳遞的效率只有10%~20%，也就是說要得到1千克的肉至少要消耗5千克的植物；所以相同重量的肉比蔬菜貴。三、研究能量流動(dòng)實(shí)踐意義P96２、幫助人們合理的調(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祟愑幸娴牟糠?。１、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。桑樹蠶魚能量流動(dòng)的意義

桑基魚塘桑茂、蠶壯、魚肥大思考與討論我國(guó)古代就已發(fā)展出”?；~塘“生產(chǎn)方式：利用桑葉喂蠶，蠶沙養(yǎng)魚，魚塘泥肥桑，在桑、蠶、魚之間形成良性循環(huán)。古人在設(shè)計(jì)這種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式時(shí)，不一定清楚其中的科學(xué)道理，請(qǐng)從生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)特點(diǎn)出發(fā)，分析這種設(shè)計(jì)的合理性。從人類所需要出發(fā)，通過能量的多級(jí)利用，充分利用流向各營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量，提高了生產(chǎn)效益。加工廠?；峄袡C(jī)物質(zhì)甘蔗蔗葉塘泥蠶繭蠶糞塘泥魚魚塘人們雖然不能改變能量流動(dòng)的客觀規(guī)律，但可設(shè)法調(diào)整能量流動(dòng)方向，使能量流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠?/p>

1、研究生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)，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。沼氣池太陽光能?；~塘沼氣工程實(shí)現(xiàn)對(duì)能量的多級(jí)利用，大大提高能量的利用率研究能量流動(dòng)意義應(yīng)用

質(zhì)疑：能不能改變生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的規(guī)律？思考：農(nóng)民在進(jìn)行田間管理的時(shí)候，要進(jìn)行滅蟲除草，目的是什么?

不能，人們雖然不能改變能量流動(dòng)的客觀規(guī)律，但可設(shè)法調(diào)整能量流動(dòng)方向，使能量流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠帧＠纾谏种校詈檬鼓芰慷鄡?chǔ)存在木材中；在草原牧場(chǎng)上，則最好使能量多流向到牛、羊等牲畜體內(nèi)，獲得更多的毛、肉、皮、奶等畜產(chǎn)品。除草為了使太陽能更多地流向農(nóng)作物。捉蟲為了使農(nóng)作物中的能量散失減少。2、研究生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)，還可以幫助人們合理地調(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?。本?jié)知識(shí)體系能量流動(dòng)概念：生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失的過程過程能量的源頭：流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量：生產(chǎn)者固定的太陽能的總量途徑：食物鏈和食物網(wǎng)特點(diǎn)單向流動(dòng)：逐級(jí)遞減：沿食物鏈方向由低營(yíng)養(yǎng)級(jí)流向下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)能量金字塔能量沿食物鏈流動(dòng)過程中逐級(jí)遞減；傳遞效率10%~20%。研究意義調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)關(guān)系，使能量持續(xù)高效的流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠痔柲芟聢D表示某草原生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)圖解，①～④表示相關(guān)過程能量流動(dòng)量。下列有關(guān)敘述正確的是 A．①是流入該生態(tài)系統(tǒng)的總能量B．分解者分解動(dòng)植物遺體釋放出來的能量，可供綠色植物再利用C.圖中②/①的比值代表“草→兔”的能量傳遞效率D．③和④分別屬于草和兔同化量的一部分D3、下圖為生態(tài)系統(tǒng)中能量流