物质循环能量流动学习教案.pptx

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1、物质循环物质循环(xnhun)能量流动能量流动第一页，共24页。赛达伯格湖的能量(nngling)流动的定量分析单位(dnwi)：J/(cm2 a)美国(mi u)生态学家林德曼第1页/共24页第二页，共24页。第一营养级总能量第一营养级总能量第一营养级总能量第一营养级总能量绿色植物通过绿色植物通过绿色植物通过绿色植物通过(tnggu)(tnggu)(tnggu)(tnggu)光合作用制造的有机物总量光合作用制造的有机物总量光合作用制造的有机物总量光合作用制造的有机物总量 生产者固定的太阳能总量生产者固定的太阳能总量生产者固定的太阳能总量生产者固定的太阳能总量 初级生产量初级生产量初级生产量初

2、级生产量 (总初级生产量总初级生产量总初级生产量总初级生产量 GP)GP)GP)GP)用于四个方面：用于四个方面：用于四个方面：用于四个方面：1.1.1.1.通过通过通过通过(tnggu)(tnggu)(tnggu)(tnggu)呼吸作用，以热能形式散失（呼吸呼吸作用，以热能形式散失（呼吸呼吸作用，以热能形式散失（呼吸呼吸作用，以热能形式散失（呼吸消耗量消耗量消耗量消耗量R R R R）剩余用于部分叫净初级生产量（剩余用于部分叫净初级生产量（剩余用于部分叫净初级生产量（剩余用于部分叫净初级生产量（NPNPNPNP），包括：），包括：），包括：），包括：2.2.2.2.随残枝、落叶被分解者分解而

3、释放到无机环境中随残枝、落叶被分解者分解而释放到无机环境中随残枝、落叶被分解者分解而释放到无机环境中随残枝、落叶被分解者分解而释放到无机环境中3.3.3.3.被初级消费者摄入，流入下一个营养级被初级消费者摄入，流入下一个营养级被初级消费者摄入，流入下一个营养级被初级消费者摄入，流入下一个营养级4.4.4.4.用于自身生长、发育、繁殖等生命活动，储存于体用于自身生长、发育、繁殖等生命活动，储存于体用于自身生长、发育、繁殖等生命活动，储存于体用于自身生长、发育、繁殖等生命活动，储存于体内有机物中内有机物中内有机物中内有机物中未流动未流动未流动未流动总初级生产量（总初级生产量（总初级生产量（总初级生

4、产量（GPGPGPGP）=呼吸消耗量（呼吸消耗量（呼吸消耗量（呼吸消耗量（R R R R）+净初级生产量（净初级生产量（净初级生产量（净初级生产量（NPNPNPNP）(单位：单位：单位：单位：g/m2 a g/m2 a g/m2 a g/m2 a 或或或或 J/m2 a)J/m2 a)J/m2 a)J/m2 a)第2页/共24页第三页，共24页。第一营养级总能量：生产者固定的太阳能总量第一营养级总能量：生产者固定的太阳能总量第一营养级总能量：生产者固定的太阳能总量第一营养级总能量：生产者固定的太阳能总量 总初级总初级总初级总初级(chj)(chj)(chj)(chj)生产量（生产量（生产量（生

5、产量（GPGPGPGP）包括：包括：包括：包括：1.1.1.1.呼吸消耗量（呼吸消耗量（呼吸消耗量（呼吸消耗量（R R R R）2.2.2.2.净初级净初级净初级净初级(chj)(chj)(chj)(chj)生产量（生产量（生产量（生产量（NPNPNPNP）包括：包括：包括：包括：被分解者分解而释放到无机环境中被分解者分解而释放到无机环境中被分解者分解而释放到无机环境中被分解者分解而释放到无机环境中流入下一个营养级流入下一个营养级流入下一个营养级流入下一个营养级储存于体内有机物中，未流动储存于体内有机物中，未流动储存于体内有机物中，未流动储存于体内有机物中，未流动即：总初级即：总初级即：总初级

6、即：总初级(chj)(chj)(chj)(chj)生产量（生产量（生产量（生产量（GPGPGPGP）=呼吸消耗量（呼吸消耗量（呼吸消耗量（呼吸消耗量（R R R R）+净初级净初级净初级净初级(chj)(chj)(chj)(chj)生产量生产量生产量生产量（NPNPNPNP）(单位：单位：单位：单位：g/m2 a g/m2 a g/m2 a g/m2 a 或或或或 J/m2 J/m2 J/m2 J/m2 a)a)a)a)第3页/共24页第四页，共24页。呼吸分解者 生产者（植物）初级消费者（植食动物）消费者从生产者处获得的 吃进的 同化的 去除呼吸作用(h x zu yn)消耗量 剩余部分=次

7、级生产量 (单位：g/m2 a 或 J/m2 a)同化(tnghu)量=次级生产量+呼吸消耗量第4页/共24页第五页，共24页。呼吸呼吸呼吸呼吸分 解 者呼吸 生产者（植物）初级消费者（植食动物）次级消费者（肉食动物）三级消费者（肉食动物）一.生态系统的能量(nngling)流动(一)示意图第5页/共24页第六页，共24页。起点(qdin)及总量：生产者所固定(gdng)的太阳能的总量食物(shw)链、食物(shw)网(二)生态系统的能量流动包括：2.2.传递传递1.1.输入输入3.3.散失散失途径：分解者分解生产者、消费者的残枝落叶、尸体粪便生产者、消费者、分解者的呼吸作用释放热能能量释放到

8、无机环境中，不能再被利用。第6页/共24页第七页，共24页。能量(nngling)金字塔生产生产者者初级初级(chj)(chj)消消费者费者次级次级(c j)(c j)消消费者费者三级消费者三级消费者单向流动逐级递减，传递效率为1020(三)能量流动 的特点特点：第7页/共24页第八页，共24页。如果(rgu)D鱼 体重增加1kg，至少需浮游植物 kg，最多需浮游植物 kg1000125第8页/共24页第九页，共24页。(四)有关(yugun)食物链的计算：第9页/共24页第十页，共24页。2、下图是草原(coyun)生态系统中的一条食物链及能量流动图解，回答问题。图中D表示 _。能量(nng

9、ling)在逐级递减中，传递率按20计算，若狐获得的能量(nngling)是8千焦，传递给狼的能量(nngling)为_千焦；狼获得的能量(nngling)中，草应供给这条食物链的能量(nngling)为_千焦。图中各营养级通过 A _ 作用被消耗，通过B _利用，而B又通过C 被消耗。太阳能太阳能 1.6 1.6 200 200 呼吸呼吸(hx)(hx)分解者分解者 呼吸作用呼吸作用第10页/共24页第十一页，共24页。(五五)研究研究(ynji)(ynji)生态系统能量流动的意义生态系统能量流动的意义1 1帮助人们科学规划、设计人工生态系统帮助人们科学规划、设计人工生态系统(shn(shn

10、 ti x tn)ti x tn)，使能量得到最有效的利用使能量得到最有效的利用2 2设法调整能量流动关系，使能量持续、设法调整能量流动关系，使能量持续、高效流向高效流向(li xin)(li xin)对人类最有益的部对人类最有益的部分分第11页/共24页第十二页，共24页。例题(lt)3例1 下图是两个农业(nngy)生态系统的结构模式图。图a中农作物为人类提供的食物量、为家禽和家畜提供的饲料量，都与图b相同。饲料农作物粪肥家禽、家畜 粪肥食物食物 人图a燃料图b饲料食用菌农作物菌渣等家禽、家畜 粪肥 人沼气池（含微生物）秸秆沼渣沼液作肥料沼渣粪便粪便第12页/共24页第十三页，共24页。例

11、题(lt)3饲料农作物粪肥家禽、家畜 粪肥食物食物 人图a图a：太阳能 农作物 家禽(jiqn)、家畜 人（1）请根据图a图b所示生态系统的结构，在下面(xi mian)用箭头完成这两个生态系统能量流动和利用的图解（各种生物的呼吸作用耗能和图中未标出的分解者耗能可不标出）第13页/共24页第十四页，共24页。例题(lt)3（1）请根据图a图b所示生态系统的结构，在下面用箭头完成这两个生态系统能量流动和利用的图解（各种(zhn)生物的呼吸作用耗能和图中未标出的分解者耗能可不标出）图b 太阳能农作物 家禽(jiqn)、家畜 人 食用菌 沼气池中微生物 燃料图b饲料食用菌农作物菌渣等家禽、家畜 粪肥

12、 人沼气池（含微生物）秸秆沼渣沼液作肥料沼渣粪便粪便第14页/共24页第十五页，共24页。图b 太阳能农作物 家禽(jiqn)、家畜 人 食用菌 沼气池中微生物 图a：太阳能 农作物 家禽(jiqn)、家畜 人（1）请根据图a图b所示生态系统的结构，在下面用箭头完成(wn chng)这两个生态系统能量流动和利用的图解（各种生物的呼吸作用耗能和图中未标出的分解者耗能可不标出）第15页/共24页第十六页，共24页。（2）图 所示生态系统的能量能够(nnggu)更多地被 人类所利用？为什么？农作物中不能被家禽(jiqn)、家畜和人利用的能量（如秸秆、果壳等）可以通过食用菌作用而转移到人体内。b能量的

13、多级利用(lyng)、充分利用(lyng)，提高能量利用(lyng)率第16页/共24页第十七页，共24页。(五五)研究生态系统能量流动研究生态系统能量流动(lidng)(lidng)的意的意义义1 1帮助人们科学规划、设计人工生态系统，帮助人们科学规划、设计人工生态系统，使能量使能量(nngling)(nngling)得到最有效的利用得到最有效的利用2 2设法调整设法调整(tiozhng)(tiozhng)能量流动关系，使能能量流动关系，使能量持续、量持续、高效流向对人类最有益的部分高效流向对人类最有益的部分第17页/共24页第十八页，共24页。例2.下图是某湖泊生态系统能量流动的定量分析图

14、解。图中A、B、C代表三个营养级，数字均为实际测得的能量数，单位(dnwi)为百万千焦。已知该生态系统受到的太阳辐射为118872百万千焦，但其中 118761百万千焦的能量未被利用。太阳辐射 分解者 0.5 A（）B(15.0)(3.0)41.5 2.5 1.8 51.5 呼吸消耗 未利用例题(lt)2111第18页/共24页第十九页，共24页。太阳辐射 分解者 0.5 A（）B(15.0)(3.0)41.5 2.5 1.8 51.5 呼吸消耗 未利用（1）将流经该生态系统(shn ti x tn)的总能量数填写在图中的括号内，这部分能量是 所固定的太阳能（2）能量从第一营养级到第二营养级的

15、传递效率为%，从第二营养级到第三营养级的传递效率为%。生产者13.520111第19页/共24页第二十页，共24页。太阳辐射 分解者 0.5 A（）B(15.0)(3.0)41.5 2.5 1.8 51.5 呼吸消耗 未利用111（3）次级消费者通过(tnggu)异化作用消耗的能量占其同化作用所得到能量的百分比是_%（4）由图可知，下个营养级不能得到上个营养级的全部能量，原因有：各营养级生物体内的大量能量 ；其次是上一个营养级的部分能量 ；还有少数能量被利用。60 呼吸作用(h x zu yn)消耗了未被下一个营养(yngyng)级的生物所利用 分解者第20页/共24页第二十一页，共24页。例

16、题(lt)41 例3:右图是一个农业人工生态系统模式图。请据图回答下列问题：在该生态系统中，起决定(judng)作用的是 ；农作物（生产者）在农村实验证明，该生态系统较为理想，建立 该 人 工(rngng)生态系统的目的是 其原因是充分利用了调节能量流动关系，使能量流向对人类最有益的部分。粪便等废弃物中的能量 第21页/共24页第二十二页，共24页。沼气池中的微生物有除臭作用，这种臭味物质(wzh)是 ，经 的 作用，形成 被植物吸收。随着沼气池中氧气消耗，池中微生物代谢类型变化是 。硝化细菌 NH3 硝酸盐 好氧型、兼性厌氧型、厌氧型 硝化(xio hu)（4）在农作物（粮食）猪人这条食物链

17、中，若人体(rnt)获得的能量增加100KJ，至少消耗粮食 KJ。2500第22页/共24页第二十三页，共24页。R.L.R.L.林德曼（林德曼（林德曼（林德曼（R.L.LindemanR.L.Lindeman，1915191519421942）：）：）：）：美国美国美国美国(mi u)(mi u)人，生态学家人，生态学家人，生态学家人，生态学家 1941 1941年美国耶鲁大学生态学家林德曼发表了一个老年湖泊内的年美国耶鲁大学生态学家林德曼发表了一个老年湖泊内的食物链动态的研究报告。他对食物链动态的研究报告。他对5050万平方米的湖泊作了野外调查和万平方米的湖泊作了野外调查和研究后用确切的数

18、据说明，生物量从绿色植物向食草动物、食肉动研究后用确切的数据说明，生物量从绿色植物向食草动物、食肉动物等按食物链的顺序在不同营养级上转移时，有稳定的数量级比例物等按食物链的顺序在不同营养级上转移时，有稳定的数量级比例关系，通常后一级生物量只等于或者小于前一级生物量的关系，通常后一级生物量只等于或者小于前一级生物量的1/101/10。林。林德曼把生态系统中能量的不同利用者之间存在的这种必然的定量关德曼把生态系统中能量的不同利用者之间存在的这种必然的定量关系，叫做系，叫做“十分之一定律十分之一定律”。如果把这种关系表现在图上，用横坐标。如果把这种关系表现在图上，用横坐标表示生物量，在纵坐标上把食物

19、链中各级消费者的数量依次逐级标表示生物量，在纵坐标上把食物链中各级消费者的数量依次逐级标出，那么，整个图形就象一个金字塔，在生态学中称之为群落中的出，那么，整个图形就象一个金字塔，在生态学中称之为群落中的数量金字塔。数量金字塔。19421942年，他又发表文章，说明生态系统中能量与物质年，他又发表文章，说明生态系统中能量与物质的流动在不同的营养级之间存在的定量关系，是维持所有生态系统的流动在不同的营养级之间存在的定量关系，是维持所有生态系统稳定的重要因素。林德曼的理论为生态科学打下了理论基础。他通稳定的重要因素。林德曼的理论为生态科学打下了理论基础。他通过对一个结构相对简单的天然湖泊过对一个结

20、构相对简单的天然湖泊赛达伯格湖的能量流动进行赛达伯格湖的能量流动进行的定量分析，发现生态系统的能量流动具有单向流动、逐级递减两的定量分析，发现生态系统的能量流动具有单向流动、逐级递减两个特点，能量在相邻两个营养级间的传递效率大约是个特点，能量在相邻两个营养级间的传递效率大约是10%10%20%20%。林德曼以数学林德曼以数学(shxu)(shxu)方式定量地表达了群落中营养级的相互作用，方式定量地表达了群落中营养级的相互作用，建立了养分循环的理论模型，标志着生态学开始从定性走向定量。建立了养分循环的理论模型，标志着生态学开始从定性走向定量。林德曼于林德曼于19421942年不幸死于肝炎，年仅年不幸死于肝炎，年仅2727岁岁第23页/共24页第二十四页，共24页。