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1、 第第 二二 节节 生态系统的能量流动生态系统的能量流动 假设你像小说中的鲁滨逊一样，流落假设你像小说中的鲁滨逊一样，流落到一个不毛的荒岛上，那里除了有能饮到一个不毛的荒岛上，那里除了有能饮用的水之外，几乎没有任何食物，你随用的水之外，几乎没有任何食物，你随身携带的食物只有身携带的食物只有15千克玉米和一只千克玉米和一只母鸡。你认为如何利用食物才能让你维母鸡。你认为如何利用食物才能让你维持更长的时间来等待救援？持更长的时间来等待救援？1、先吃鸡，再吃玉米。、先吃鸡，再吃玉米。2、先吃玉米，同时用一部分玉米喂鸡，、先吃玉米，同时用一部分玉米喂鸡，吃鸡产下的蛋，最后吃鸡。吃鸡产下的蛋，最后吃鸡。生
2、态系统中能量的生态系统中能量的输入输入、传递、转化和散失传递、转化和散失的过程，的过程，称为生态系统的能量流动。称为生态系统的能量流动。一、生态系统的能量流动概念一、生态系统的能量流动概念生态系统的能量来源：生态系统的能量来源：太阳光能太阳光能2.2.起点：起点：渠道渠道:食物链和食物网食物链和食物网生产者生产者3.3.流经生态系统总能量：流经生态系统总能量：生产者所固定的太阳生产者所固定的太阳能的总量能的总量5.5.去路：去路：呼吸作用消耗呼吸作用消耗下一营养级下一营养级生物生物的同化量的同化量被分解者所利用被分解者所利用二二.能量流动的过程能量流动的过程4.4.来源：来源：生产者生产者消费
3、者消费者太阳光能太阳光能 前一营养级前一营养级 5.5.各营养级能量的去路有哪些？各营养级能量的去路有哪些？请以请以生产者生产者(第一营养级第一营养级)为例说明为例说明.生态系统的能量来源是什么？生态系统的能量来源是什么？2.2.能量流动的起点和渠道是什么？能量流动的起点和渠道是什么？3.3.流经生态系统的总能量是什么？流经生态系统的总能量是什么？4.4.各个营养级能量的来源又是什么？各个营养级能量的来源又是什么？思考并讨论思考并讨论:生生产产者者固固定定的的太太阳阳能能自身呼吸作用以热能散失自身呼吸作用以热能散失用于自身生长、用于自身生长、发育、繁殖发育、繁殖遗体、遗体、残枝败叶残枝败叶被分
4、解者被分解者分解分解被下一营养级同化被下一营养级同化初级消费者初级消费者摄入摄入用于生长用于生长发育和繁殖发育和繁殖次级消费者次级消费者摄入摄入呼呼吸吸散散失失遗体遗体残骸残骸初级消费者初级消费者同化同化分分解解者者分分解解粪便粪便呼呼吸吸散失散失.能能量量流流经经第第二二营营养养级级示示意意图图生态系统的能量流动过程图解生态系统的能量流动过程图解:生产者生产者(植物植物)初级消费者初级消费者(植食动物植食动物)次级消费者次级消费者(肉食动物肉食动物)三级消费者三级消费者(肉食动物肉食动物)ABCBB请观察请观察:请表述请表述:图中的图中的箭头箭头A、B、C各表各表示什么含义？示什么含义？A、
5、呼吸作用散失的能量、呼吸作用散失的能量B、输入下一营养级的能量输入下一营养级的能量C、分解者呼吸作用散失的能量、分解者呼吸作用散失的能量D D次级消费者次级消费者 肉食动物肉食动物62.862.862.862.8未固未固定的定的太阳能太阳能96.396.312.512.5464.6464.6464.6464.612.612.612.612.6呼吸呼吸18.818.82.12.17.57.5122.6122.6分解者分解者14.614.6未利用未利用29.329.3293293微量微量5 5327.3327.3生产者生产者 绿色植物绿色植物初级消费者初级消费者 草食动物草食动物营养营养级级流入的
6、能流入的能量量流出（输入下一营养流出（输入下一营养级）的能量级）的能量呼吸作呼吸作用散失用散失分解者分解者分解分解未被利未被利用用生产者生产者464.662.896.312.529329.32.118.812.662.8植食性植食性动物动物肉食性肉食性动物动物5.0微量微量7.512.6 营养级营养级 流入的流入的能量能量流出（输入流出（输入下一营养级）下一营养级）的能量的能量呼吸作呼吸作用散失用散失分解者分分解者分解（呼吸解（呼吸作用）作用）未被利未被利用用流出流出/流入流入（%）生产者生产者464.662.896.312.5 293初级消初级消费者费者62.812.618.82.1 29.
7、3次级消次级消费者费者12.67.5微量微量5.02、能量在流动、转化后，流入下一个营养级的能量、呼吸、能量在流动、转化后，流入下一个营养级的能量、呼吸作用散失、分解者分解及未被利用的能量总和是多少？作用散失、分解者分解及未被利用的能量总和是多少？1、从第一营养级流入第二营养级的能量，占生产者所固定的、从第一营养级流入第二营养级的能量，占生产者所固定的能量能量 总量的百分比是多少？从第二营养级流入第三营养级的总量的百分比是多少？从第二营养级流入第三营养级的能量，占初级消费者所同化的能量总量的百分比是多少？能量，占初级消费者所同化的能量总量的百分比是多少？13.520.1三、生态系统能量流动的特
8、点：三、生态系统能量流动的特点：逐级递减逐级递减:单向流动单向流动:生产者生产者次级消费者次级消费者三级消费者三级消费者初级消费者初级消费者不循环，不可逆不循环，不可逆能量在沿食物链流动的能量在沿食物链流动的过程中是逐渐减少的，过程中是逐渐减少的，能量传递效率大约是能量传递效率大约是10%-20%通过以上的分析，你能总结出什么规律？通过以上的分析，你能总结出什么规律？3、能量流动的特点、能量流动的特点单向流动、不可逆；逐级递减、传递率约为10%20%。思考：能量流动过程中损耗的原因？捕食不彻底：当动物体在捕食猎物时，由于相互之间经过长期的自然选择，捕食者能够捕食到猎物，但不可能将其种群中的全部
9、个体捕食。摄食不彻底：当动物捕食成功后，在取食对方时，也不可能将对方的所有有机物全部吃下。消化不彻底：当动物将食物摄取到消化道中之后，也不可能将其中的全部营养都能吸收。以上就产生了分解者的营养来源。另外生物体本身需要维持正常的生命活动，进行繁殖以及生长、发育等。这一切都将以呼吸热的形势最终散失。能量金字塔能量金字塔 由单位时间内各营养级所得到的能量数值由单位时间内各营养级所得到的能量数值由低到高由低到高绘制的图形叫做绘制的图形叫做能量金字塔能量金字塔.四、金字塔种类：四、金字塔种类：能量金字塔能量金字塔（1）为什么食物链一般不超过五个营养级？）为什么食物链一般不超过五个营养级？（2）为什么）为
10、什么“一山不容二虎一山不容二虎”？低低高高低低高高营养级营养级能量能量A AB BC CD D第一营养级第一营养级第二营养级第二营养级第三第三营养级营养级第四第四营养级营养级数量金字塔数量金字塔人们对一片草地上的所有生物成员作了统计：人们对一片草地上的所有生物成员作了统计：生产者（野草）生产者（野草）5 5 842842 424424株；株；初级消费者（草原动物、昆虫）初级消费者（草原动物、昆虫）708 624708 624只；只；次级消费者（肉食动物、吃昆虫的小鸟）次级消费者（肉食动物、吃昆虫的小鸟）354 904 354 904 只；只；三级消费者（肉食动物、吃小鸟的鹰）三级消费者（肉食动
11、物、吃小鸟的鹰）3 3只。只。昆虫树鸟数量金字塔鸟树昆虫能量金字塔特殊情况：特殊情况：生物量金字塔生物量金字塔浮游动物生物量金字塔浮游浮游植物植物特殊情况：特殊情况：设计生态农业的原理：物质循环再生，能量多级设计生态农业的原理：物质循环再生，能量多级设计生态农业的原理：物质循环再生，能量多级设计生态农业的原理：物质循环再生，能量多级利用利用利用利用五、研究能量流动的实践意义五、研究能量流动的实践意义1 1、实现能量的多级利用和物质的循环利用，、实现能量的多级利用和物质的循环利用，、实现能量的多级利用和物质的循环利用，、实现能量的多级利用和物质的循环利用，提高能量的利用率提高能量的利用率提高能量
12、的利用率提高能量的利用率农田除杂草，灭虫、灭鼠、剪枝农田除杂草，灭虫、灭鼠、剪枝2 2、合理调整能量流动方向，、合理调整能量流动方向，、合理调整能量流动方向，、合理调整能量流动方向，使能量流向对人类使能量流向对人类使能量流向对人类使能量流向对人类最有益的部分最有益的部分最有益的部分最有益的部分小结小结生生态态系系统统的的能能量量流流动动概念概念过程过程特点特点实践实践意义意义单向流动单向流动逐级递减逐级递减传递效率传递效率10102020指生态系统中能量的指生态系统中能量的输入输入、传递传递、转化转化和和散失散失过程。过程。1 1、帮助人们科学规划、设计人工生态、帮助人们科学规划、设计人工生态
13、 系统，使能量得到系统，使能量得到最有效最有效的利用。的利用。2 2、使能量、使能量持续高效持续高效地流向对人类最地流向对人类最 有益的部分。有益的部分。在在草草原原上上，牛牛以以草草为为食食，屎屎壳壳郎郎（蜣螂）以牛粪为食（蜣螂）以牛粪为食0 被牛同化的能量中约有多少流入屎壳郎？被牛同化的能量中约有多少流入屎壳郎？学以致用学以致用1.1.流经生态系统的总能量是指（流经生态系统的总能量是指（）A.A.照射到该生态系统内所有植物体叶面上的全照射到该生态系统内所有植物体叶面上的全部太阳能部太阳能 B.B.射进该系统的全部太阳能射进该系统的全部太阳能 C.C.该系统全部生产者所固定的太阳能的总量该系
14、统全部生产者所固定的太阳能的总量 D.D.生产者传递给消费者的全部能量生产者传递给消费者的全部能量C2 假设一个生态系统的总能量为，按最高传假设一个生态系统的总能量为，按最高传递效率计算，第三营养级和三级消费者所获得的能量递效率计算，第三营养级和三级消费者所获得的能量应为应为 A.和和B.和和.C.和和.D.和和C3.3.根据生态学原理，要使能量流经食物链总根据生态学原理，要使能量流经食物链总消耗消耗 最少最少，人们应采用哪种食物结构（，人们应采用哪种食物结构（）A A以禽类、蛋类为主以禽类、蛋类为主 B B以淡水养殖的鱼、虾为主以淡水养殖的鱼、虾为主 C C以谷物和植物蛋白为主以谷物和植物蛋
15、白为主 D D以猪肉等家畜肉类为主以猪肉等家畜肉类为主4 4、一个生态系统中有甲、乙、丙、丁四个种群所含、一个生态系统中有甲、乙、丙、丁四个种群所含的能量统计如下表的能量统计如下表种群种群甲甲乙乙丙丙丁丁能量能量/kJ2.81091.31089.11072.9106下面符合这下面符合这4个种群所构成的营养结构的是（个种群所构成的营养结构的是（）A 甲甲 乙乙 丙丙 丁丁 B 甲甲 丙丙 乙乙 丁丁 乙乙 乙乙C 甲甲 丙丙 D 甲甲 丁丁 丁丁 丙丙D5、根据下图所表示的食物网、根据下图所表示的食物网,结合能量流动的特点进行计算结合能量流动的特点进行计算:牧草牧草鼠鼠蛇蛇猫头鹰猫头鹰 如果牧草
16、固定了如果牧草固定了1000焦耳的能量焦耳的能量,则则猫头鹰猫头鹰最少最少能获得能获得_焦耳能量焦耳能量,最多最多能获得能获得_焦耳能量焦耳能量.1406、下图是某生态系统中食物网简图，图中甲、下图是某生态系统中食物网简图，图中甲庚代表庚代表各种不同的的生物，请据图回答各种不同的的生物，请据图回答（1）此生态系统中作为生产者的生物是）此生态系统中作为生产者的生物是 ，作为次，作为次级消费者的生物是级消费者的生物是 （2）、若该生态系统受到）、若该生态系统受到重金属污染重金属污染，那么在体内积，那么在体内积存重金属污染物最多的生物是存重金属污染物最多的生物是 。（3）该生态系统只表示部分成分，图
17、中未表示的成分）该生态系统只表示部分成分，图中未表示的成分为为非生物的物质和能量非生物的物质和能量有多少条食物链？有多少条食物链？5条条（5）已知各营养级之间能量的转化效率为）已知各营养级之间能量的转化效率为10%，若一种，若一种生物摄食多种生物时，各种生物被摄食的生物量相等生物摄食多种生物时，各种生物被摄食的生物量相等则丁每增加则丁每增加10千克，需要消耗生产者千克，需要消耗生产者 千克千克 解：根据题意，丁从庚和甲摄取的生物量相等，则设从戊解：根据题意，丁从庚和甲摄取的生物量相等，则设从戊解：根据题意，丁从庚和甲摄取的生物量相等，则设从戊解：根据题意，丁从庚和甲摄取的生物量相等，则设从戊-
18、庚丁庚丁庚丁庚丁需消耗戊的量为需消耗戊的量为需消耗戊的量为需消耗戊的量为x x千克，千克，千克，千克，设从戊甲丁需消耗戊的量为设从戊甲丁需消耗戊的量为设从戊甲丁需消耗戊的量为设从戊甲丁需消耗戊的量为Y Y千克千克千克千克设从戊己甲丁需消耗戊的量为设从戊己甲丁需消耗戊的量为设从戊己甲丁需消耗戊的量为设从戊己甲丁需消耗戊的量为z z千克千克千克千克x.10%10%=101x.10%10%=1012=5002=500y.10%10%=101y.10%10%=10121212=2502=250z10%10%10%=101z10%10%10%=10121212=25002=2500 500+250+25
19、00=3250 500+250+2500=3250克克克克(2009年高考全国卷年高考全国卷)某种植玉米的农场，其收获的某种植玉米的农场，其收获的玉米子粒既作为鸡的饲料，也作为人的粮食，玉米的秸玉米子粒既作为鸡的饲料，也作为人的粮食，玉米的秸秆则加工成饲料喂牛，生产的牛和鸡供人食用。人、牛、秆则加工成饲料喂牛，生产的牛和鸡供人食用。人、牛、鸡的粪便经过沼气池发酵产生的沼气作为能源，沼渣、鸡的粪便经过沼气池发酵产生的沼气作为能源，沼渣、沼液作为种植玉米的肥料。据此回答沼液作为种植玉米的肥料。据此回答(不考虑空间因素不考虑空间因素)：(1)请绘制由鸡、牛、玉米和人组成的食物网。请绘制由鸡、牛、玉米
20、和人组成的食物网。(2)牛与鸡之间牛与鸡之间_(有、无有、无)竞争关系，理竞争关系，理由是由是_。人与鸡的种间关系是。人与鸡的种间关系是_，人与牛的种，人与牛的种间关系是间关系是_。无无它们所需食物资源不同它们所需食物资源不同(牛食玉米秸秆，鸡吃玉米子粒牛食玉米秸秆，鸡吃玉米子粒)捕食与竞争捕食与竞争捕食捕食 (3)流经该农场生态系统的总能量来自流经该农场生态系统的总能量来自_所固所固定的定的_，无机环境中的碳以，无机环境中的碳以_形式进入该形式进入该人工群落。人工群落。(4)假设该农场将生产玉米的假设该农场将生产玉米的1/3作为饲料养鸡，作为饲料养鸡，2/3供供人食用，生产出的鸡供人食用。现
21、调整为人食用，生产出的鸡供人食用。现调整为2/3的玉米养鸡，的玉米养鸡，1/3供人食用，生产出的鸡仍供人食用。理论上，该农场供人食用，生产出的鸡仍供人食用。理论上，该农场供养的人数将会供养的人数将会_(增多、不变、减少增多、不变、减少)，理由是，理由是_。减少减少玉米玉米太阳能太阳能CO2改变用途的改变用途的1/3玉米被鸡食用后，在鸡这一环节玉米被鸡食用后，在鸡这一环节散失了一部分能量，导致人获得的总能量减少散失了一部分能量，导致人获得的总能量减少【解析【解析】(1)据题干所述，将鸡、牛、玉米和据题干所述，将鸡、牛、玉米和人之间的食物关系画出即可得，图解如图。人之间的食物关系画出即可得，图解如
22、图。(2)因为因为牛食玉米秸秆，鸡吃玉米子粒，所以牛与鸡之间无牛食玉米秸秆，鸡吃玉米子粒，所以牛与鸡之间无竞争关系；人吃鸡，为捕食关系，人与鸡又共食玉竞争关系；人吃鸡，为捕食关系，人与鸡又共食玉米子粒，两者之间又存在竞争关系；人吃牛，为捕米子粒，两者之间又存在竞争关系；人吃牛，为捕食关系。食关系。(3)流经一个生态系统的总能量是该生态系流经一个生态系统的总能量是该生态系统中生产者所固定的太阳能的总量，所以流经该统中生产者所固定的太阳能的总量，所以流经该生态系统的总能量是玉米固定的太阳能的总量；无机生态系统的总能量是玉米固定的太阳能的总量；无机环境中的碳是以二氧化碳的形式被生产者利用而进入环境中
23、的碳是以二氧化碳的形式被生产者利用而进入生物群落的。生物群落的。(4)能量沿食物链传递的过程中是逐级递能量沿食物链传递的过程中是逐级递减的，所以改变用途的减的，所以改变用途的1/3玉米被鸡食用后，在鸡这一玉米被鸡食用后，在鸡这一环节散失了一部分能量，导致人获得的总能量减少，环节散失了一部分能量，导致人获得的总能量减少，使农场供养的人数减少。使农场供养的人数减少。【归纳提升【归纳提升】有关能量流动的极值计算有关能量流动的极值计算在解决有关能量传递的计算问题时，首先在解决有关能量传递的计算问题时，首先要确定食物链。要确定食物链。(1)设食物链设食物链ABCD，分情况讨论：，分情况讨论：现实现实问题
24、问题思路求解思路求解D营养级营养级净增重净增重M至少需要至少需要A营养级多少营养级多少N(20%)3M最多需要最多需要A营养级多少营养级多少N(10%)3MA营养级营养级净增重净增重ND营养级最多增重多少营养级最多增重多少N(20%)3MD营养级至少增重多少营养级至少增重多少N(10%)3M(2)在某一食物网中，一个消费者往往同时占有多在某一食物网中，一个消费者往往同时占有多条食物链，当该消费者增加了某一值时，若要计算最少条食物链，当该消费者增加了某一值时，若要计算最少消耗生产者多少时，应选消耗生产者多少时，应选最短的食物链和最大传递效率最短的食物链和最大传递效率20%进行计算进行计算，这样消费者获得的能量最多；若要计算，这样消费者获得的能量最多；若要计算最多消耗生产者多少时，应选最多消耗生产者多少时，应选最长的食物链和最小传递最长的食物链和最小传递效率效率10%进行计算，这样消费者获得的能量最少进行计算，这样消费者获得的能量最少。