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1、第三节能量流动和物质循环第1页，共42页，编辑于2022年，星期二荒岛求生荒岛求生 假没你像小说中的鲁宾逊那样，流落到一个荒岛假没你像小说中的鲁宾逊那样，流落到一个荒岛上，那里除了有能饮用的水以外，几乎没有任何食物。上，那里除了有能饮用的水以外，几乎没有任何食物。你随身尚存的食物只有一只母鸡、你随身尚存的食物只有一只母鸡、1515千克玉米。千克玉米。讨论：你认为以下哪种生存策略能让你维持更长的讨论：你认为以下哪种生存策略能让你维持更长的时间来等待救援：时间来等待救援：1.1.先吃鸡，再吃玉米。先吃鸡，再吃玉米。2.2.先吃玉米，同时用一部分玉米喂鸡，吃鸡产下的蛋，先吃玉米，同时用一部分玉米喂鸡
2、，吃鸡产下的蛋，最后吃鸡。最后吃鸡。第2页，共42页，编辑于2022年，星期二一、能量流动的概念一、能量流动的概念概念概念:输入输入生态系统中能量的生态系统中能量的输入、传递和散失输入、传递和散失过程。过程。传递传递散失散失如何输入，从哪儿输如何输入，从哪儿输入，通过什么过程输入，通过什么过程输入，起点，总能量，入，起点，总能量，源头等源头等从哪儿散失的从哪儿散失的？通过什么过？通过什么过程，以什么形程，以什么形式散失？式散失？传递的渠传递的渠道，传递道，传递的形式，的形式，特点。特点。第3页，共42页，编辑于2022年，星期二二、能量流动过程二、能量流动过程赛达伯格湖的能量流动图解赛达伯格湖
3、的能量流动图解第4页，共42页，编辑于2022年，星期二太阳能是从哪儿输入生态系统的？通过什么生理过程输入的太阳能是从哪儿输入生态系统的？通过什么生理过程输入的?能量流动的起点是哪能量流动的起点是哪?能量的源头是哪能量的源头是哪?流经一个生态系流经一个生态系统的总能量是多少统的总能量是多少?能量是沿着什么渠道流动的能量是沿着什么渠道流动的?第5页，共42页，编辑于2022年，星期二(2)(2)能量在生物群落中是以什么形式流动的？通过什么途能量在生物群落中是以什么形式流动的？通过什么途径输出生物群落的径输出生物群落的(输出的位置输出的位置,生理活动生理活动,形式形式)？第6页，共42页，编辑于2
4、022年，星期二(3)(3)第一营养级的能量有几个来源第一营养级的能量有几个来源?几个去向几个去向?第7页，共42页，编辑于2022年，星期二二、能量流动过程及特点二、能量流动过程及特点固定固定被捕食摄入被捕食摄入第一营养级第一营养级第二第二营养级营养级光合光合作用作用细胞细胞呼吸呼吸热能散失热能散失未利用未利用(存在于生活的个体内存在于生活的个体内)残枝落叶残枝落叶未食入碎屑未食入碎屑分解者（呼吸作用）分解者（呼吸作用）热能散失热能散失太太阳阳能能（1 1）单向的，不循环。）单向的，不循环。（2 2）逐级递减，效率：）逐级递减，效率：10%-20%10%-20%。（3 3）能量金字塔：）能量
5、金字塔：1.1.过程分析过程分析:2.2.特点特点:第8页，共42页，编辑于2022年，星期二二、能量流动过程及特点二、能量流动过程及特点3.3.过程过程:1.1.输入输入:起点起点:生产者生产者源头源头:太阳能太阳能过程过程:光合作用光合作用总能量总能量:生产者固定的太阳能的总量生产者固定的太阳能的总量.2.2.传递传递:渠道渠道:食物链和食物网的各个营养级食物链和食物网的各个营养级形式形式:有机物有机物3.3.散失散失:位置位置:生产者、消费者、分解者生产者、消费者、分解者过程过程:细胞呼吸细胞呼吸形式形式:热能热能问题；如何判断在一段问题；如何判断在一段时间内某生态系统中的时间内某生态系
6、统中的能量是增多了还是减少能量是增多了还是减少了了?第9页，共42页，编辑于2022年，星期二绿色植物绿色植物 蛇蛇青蛙青蛙田鼠田鼠昆虫昆虫小益鸟小益鸟猫头鹰猫头鹰 分清分清“最多最多”和和“至少至少”。要想让猫头鹰增重要想让猫头鹰增重1千克千克,至少要消耗绿色至少要消耗绿色植物多少千克植物多少千克?最多消耗绿色植物多少千克最多消耗绿色植物多少千克?第10页，共42页，编辑于2022年，星期二三三.研究意义：研究意义：(1)(1)调整能量流动关系，使能量持续高效地调整能量流动关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。流向对人类最有益的部分。(2)(2)科学设计人工生态系统科学设计人工生态系
7、统,使能量得到最有使能量得到最有效的利用。效的利用。家禽家畜家禽家畜农作物农作物粪便粪便人人菌菌渣渣等等沼气池沼气池含微生物含微生物食用菌食用菌沼沼渣渣沼沼液液粪便粪便饲料饲料沼渣沼渣秸秸杆杆燃料燃料第11页，共42页，编辑于2022年，星期二第三节 物质循环第12页，共42页，编辑于2022年，星期二问题讨论问题讨论:研究生态系统的目的之一是研究生物群落与无机研究生态系统的目的之一是研究生物群落与无机环境之间的关系，它们之间有能量的流动，它们之间环境之间的关系，它们之间有能量的流动，它们之间是否有物质的转移呢？能举例说明吗？是否有物质的转移呢？能举例说明吗？碳是生命的核心元素，你体内有机物中
8、的碳元素能碳是生命的核心元素，你体内有机物中的碳元素能转移到无机环境中去吗？怎样转移？转移到无机环境中去吗？怎样转移？你呼出的二氧化碳中的碳元素，能否再重新你呼出的二氧化碳中的碳元素，能否再重新回到你的体内？回到你的体内？你呼出的二氧化碳中的碳元素，能否有机会出现在你呼出的二氧化碳中的碳元素，能否有机会出现在北美爱斯基摩人的体内？北美爱斯基摩人的体内？第13页，共42页，编辑于2022年，星期二一一.例证：碳循环例证：碳循环生产者生产者分解者分解者消费者消费者无机环境无机环境取食取食遗体、粪便等遗体、粪便等呼吸呼吸作用作用呼吸作用呼吸作用分解作用分解作用光合作光合作用用残枝残枝落叶落叶生态系统
9、生态系统的结构模型的结构模型根据根据结构模型推测结构模型推测碳循环过程碳循环过程第14页，共42页，编辑于2022年，星期二根据根据结构模型推测碳循环过程结构模型推测碳循环过程生产者生产者分解者分解者消费者消费者无机环境无机环境取食取食遗体、粪便等遗体、粪便等呼吸呼吸作用作用呼吸作用呼吸作用分解作用分解作用光合作光合作用用残枝残枝落叶落叶第15页，共42页，编辑于2022年，星期二一一.例证：碳循环例证：碳循环无机环境中，碳存在哪里？主要以什么形式存在？无机环境中，碳存在哪里？主要以什么形式存在？第16页，共42页，编辑于2022年，星期二无机环境中的碳元素以何种形式、从哪儿、通过什么生理过无
10、机环境中的碳元素以何种形式、从哪儿、通过什么生理过程进入生物群落？进入后转变成了什么物质？动物如何获得程进入生物群落？进入后转变成了什么物质？动物如何获得碳元素？碳元素以什么形式进入动物体内？碳元素？碳元素以什么形式进入动物体内？一一.例证：碳循环例证：碳循环第17页，共42页，编辑于2022年，星期二 群落中的有机碳怎样回归无机环境（从哪儿、通过什么群落中的有机碳怎样回归无机环境（从哪儿、通过什么过程、以什么形式）？碳循环的主要形式是什么？化石过程、以什么形式）？碳循环的主要形式是什么？化石燃料的大量燃烧对碳循环产生什么影响？燃料的大量燃烧对碳循环产生什么影响？一一.例证：碳循环例证：碳循环
11、第18页，共42页，编辑于2022年，星期二无无 机机 环环 境境 生产者生产者初级初级消费者消费者次级次级消费者消费者 分分 解解 者者 煤炭煤炭,石油石油 一一.实例实例:碳循环：碳循环：1.1.碳循环模型碳循环模型 碳循环的主渠道是什么？碳循环的主渠道是什么？第19页，共42页，编辑于2022年，星期二无机环境无机环境 生产者生产者初级初级消费者消费者次级次级消费者消费者分解者分解者 一一.实例实例:碳循环：碳循环：1.1.碳循环模型碳循环模型第20页，共42页，编辑于2022年，星期二无机环境无机环境 生产者生产者初级初级消费者消费者次级次级消费者消费者分解者分解者 一一.实例实例:碳
12、循环：碳循环：1.1.碳循环模型碳循环模型第21页，共42页，编辑于2022年，星期二（1）进入群落）进入群落形式形式位置位置COCO2 2生产者生产者过程过程光合作用光合作用（2）返回无）返回无机环境机环境形式形式位置位置COCO2 2生产者、消费者和分解者生产者、消费者和分解者过程过程细胞呼吸细胞呼吸（3）存在形式）存在形式无机环境无机环境:COCO2 2和碳酸盐和碳酸盐生物群落生物群落:有机物（传递形式）有机物（传递形式）（4）碳循环主要形式）碳循环主要形式:COCO2 2一一.实例实例:碳循环：碳循环：2.2.过程小结过程小结第22页，共42页，编辑于2022年，星期二第三节 物质循环
13、三三.定义定义生物群落生物群落无机环境无机环境进入、返回，往复循环进入、返回，往复循环组成生物体的化学元素组成生物体的化学元素二二.特点特点:(1)(1)全球性全球性(2)(2)往复循环性往复循环性第23页，共42页，编辑于2022年，星期二四四.碳循环失衡与碳循环失衡与温室效应温室效应：全球二氧化碳气体年排放量已经超过全球二氧化碳气体年排放量已经超过240240亿亿吨，而且还在以每年吨，而且还在以每年2.12.1的速度递增。的速度递增。第24页，共42页，编辑于2022年，星期二应用：人类如何应对温室效应问题？应用：人类如何应对温室效应问题？(1)(1)促进促进COCO2 2进入生物群落：进
14、入生物群落：植树造林，种草，保护植被等。植树造林，种草，保护植被等。(2)(2)减少减少COCO2 2进入无机环境：低碳生活方式进入无机环境：低碳生活方式。减少化石燃料燃烧，使用清洁能源，不减少化石燃料燃烧，使用清洁能源，不燃烧秸秆。燃烧秸秆。第25页，共42页，编辑于2022年，星期二五五.对比物质循环与能量流动对比物质循环与能量流动物质是能量的载体；物质是能量的载体；能量是物质循环的动力；能量是物质循环的动力；物质循环中伴随着能量流动，物质循环中伴随着能量流动，二者同时进行，相互依存，不可分割。二者同时进行，相互依存，不可分割。关系关系往复循环，具有全往复循环，具有全球性。球性。单向，不循
15、环，单向，不循环，逐级递减逐级递减特点特点无机物无机物 有机物有机物光能光能 化学能化学能 热能热能形式形式物质循环物质循环能量流动能量流动第26页，共42页，编辑于2022年，星期二六六.有毒物质的生物富集有毒物质的生物富集(生物放大生物放大)有毒物质不能在有毒物质不能在代谢中排除代谢中排除,在沿在沿食物链传递过程食物链传递过程中被浓缩。中被浓缩。第27页，共42页，编辑于2022年，星期二一一.设计农业设计农业生态系统生态系统家禽家畜家禽家畜农作物农作物粪便粪便人人菌菌渣渣等等沼气池沼气池含微生物含微生物食用菌食用菌沼沼渣渣沼沼液液粪便粪便饲料饲料沼渣沼渣秸秸杆杆燃料燃料原理：原理：能量流
16、动和能量流动和 物物质循环原理质循环原理优点：优点：（2 2）实现了物质良性循环。）实现了物质良性循环。（1 1）使能量持续高效地流向对人类最有益的部）使能量持续高效地流向对人类最有益的部 分（实现能量多级利用分（实现能量多级利用,提高利用率）。提高利用率）。（3 3）降低环境污染。）降低环境污染。第28页，共42页，编辑于2022年，星期二作业作业1:1:构建碳循环模型构建碳循环模型(用带箭头的连线连用带箭头的连线连接接,写出生理过程写出生理过程)无机环境无机环境生产者生产者 初级消初级消费者费者 次级消次级消费者费者 三级消三级消费者费者分解者分解者第29页，共42页，编辑于2022年，星
17、期二作业作业2:2:说出生产者说出生产者,分解者在碳循环中的作分解者在碳循环中的作用。用。作业作业3:3:能量流动与物质循环的关系如何？能量流动与物质循环的关系如何？第30页，共42页，编辑于2022年，星期二下下图图是是生生态态系系统统中中碳碳循循环环示示意意图图，图图中中：表表示示碳碳的的流流动方向。请回答：动方向。请回答：（1 1）写出图中该生态系统含有的食）写出图中该生态系统含有的食物链（用字母和箭头表示）：物链（用字母和箭头表示）：。（3 3）据则定，生产者在黑暗中每小时释放出）据则定，生产者在黑暗中每小时释放出2 2摩尔摩尔COCO2 2，而，而在光照充足的条件下，每小时释放出在光
18、照充足的条件下，每小时释放出6 6摩尔氧气，经过摩尔氧气，经过1010小小时光照，可积累葡萄糖时光照，可积累葡萄糖 摩尔。摩尔。DF E B能量流动能量流动801010（2 2）在物质循环的过程中，同时伴随着）在物质循环的过程中，同时伴随着 。若生产。若生产者有者有1000010000千克，位于第四营养级的生物最多可增重千克，位于第四营养级的生物最多可增重 千克。千克。D D在碳循环中的作用是在碳循环中的作用是_._.第31页，共42页，编辑于2022年，星期二（）与碳循环关系最为密切的两种细胞器是（）与碳循环关系最为密切的两种细胞器是_._.（）生物的下列过程中，与碳循环无直接关系的是（）生
19、物的下列过程中，与碳循环无直接关系的是 A A、光合作用、光合作用 B B、呼吸作用、呼吸作用 C C、蒸腾作用、蒸腾作用 D D、微生物分解作用、微生物分解作用线粒体、叶绿体线粒体、叶绿体C（4 4）分析）分析A A D D和和E E B B过程中碳循环形式的不同过程中碳循环形式的不同点点:。（5 5）若由于某种原因）若由于某种原因E E种群数量大量减少，其他各种群数随即种群数量大量减少，其他各种群数随即发生变化的是发生变化的是 （6 6）人类在短期内大量燃烧煤和石油，对环境产生的影响）人类在短期内大量燃烧煤和石油，对环境产生的影响主要是主要是 B B大量减少，大量减少，F F增多增多COC
20、O2 2排放增多导致温室效应，排放增多导致温室效应，SOSO2 2排入增多导致排入增多导致大氧污染和酸雨大氧污染和酸雨A A到到D D碳元素是以碳元素是以COCO2 2形式，形式，E E到到B B是以有机物形式是以有机物形式第32页，共42页，编辑于2022年，星期二识图作答识图作答：第33页，共42页，编辑于2022年，星期二（1）写出的生理过程及产生CO2的方式。_ _ _ _ _（2）碳在无机环境与生物群落之间以_形式进行循环。（3）碳循环中最简单的循环途径是在_ _ 和大气之间的循环。光合作用 呼吸作用 微生物分解作用 呼吸作用 燃烧 CO2 2绿色植物第34页，共42页，编辑于202
21、2年，星期二第35页，共42页，编辑于2022年，星期二第36页，共42页，编辑于2022年，星期二第37页，共42页，编辑于2022年，星期二2.2.碳循环碳循环第38页，共42页，编辑于2022年，星期二生态系统的结构和生态系统的结构和功能知识结构功能知识结构结构结构功能功能非生物的物非生物的物质能量质能量生产者生产者消费者消费者分解者分解者食物链食物链食物网食物网成成 分分营养结构营养结构能量流动能量流动物质循环物质循环决定决定运动形式运动形式组组成成生态系统生态系统的稳定性的稳定性稳态稳态抵抗力稳定性抵抗力稳定性恢复力稳定性恢复力稳定性动动力力载载体体结构模型结构模型第39页，共42页
22、，编辑于2022年，星期二作业作业:构建碳循环模型构建碳循环模型无机环境无机环境生产者生产者 初级消初级消费者费者 次级消次级消费者费者 三级消三级消费者费者分解者分解者 物质循环的主渠道是什么？物质循环的主渠道是什么？第40页，共42页，编辑于2022年，星期二大气中的大气中的COCO2 2燃燃烧烧光光合合作作用用呼呼吸吸作作用用植物植物动物动物取食取食微微生生物物分分解解作作用用呼呼吸吸作作用用动植物的遗体和排出物动植物的遗体和排出物泥炭、煤、石油泥炭、煤、石油二、碳循环：二、碳循环：1 1、碳循环模型、碳循环模型第41页，共42页，编辑于2022年，星期二四、对比物质循环与能量流动四、对比物质循环与能量流动太阳能太阳能生产者生产者消费者消费者分解者分解者大气大气中的中的COCO2 2热能热能热能热能有机物形式化有机物形式化学能学能热能热能光合作用，光合作用，化化能合成作用能合成作用合成有机物合成有机物呼呼吸吸作作用用呼呼吸吸作作用用分解作用分解作用细胞呼吸细胞呼吸思考：用实线代表物质循环，用虚线代表能量思考：用实线代表物质循环，用虚线代表能量流动，把生态系统各个成分联系起来流动，把生态系统各个成分联系起来。第42页，共42页，编辑于2022年，星期二