3.2生態(tài)系統(tǒng)的能量流動

第一課時學(xué)習(xí)目標(biāo)通過分析能量在營養(yǎng)級間的流動情況，概述生態(tài)系統(tǒng)中能量流動的過程。通過對賽達(dá)伯格湖能量流動的定量分析，概述生態(tài)系統(tǒng)中能量流動的特點(diǎn)。研究能量流動的基本思路1能量流動的過程2能量流動的特點(diǎn)3目錄一.研究能量流動的基本思路能量流經(jīng)一個種群的情況可以圖示如下：研究能量流動的基本思路能量輸入個體1個體2個體3…儲存在體內(nèi)的能量呼吸作用散失的能量儲存在體內(nèi)的能量呼吸作用散失的能量儲存在體內(nèi)的能量呼吸作用散失的能量以個體為研究對象，有很大的局限性和偶然性，如果個體死亡，數(shù)據(jù)可能不準(zhǔn)確；不同個體間差異過大。研究能量流動的基本思路如果將這個種群作為一個整體來研究，則左圖可以概括成下圖形式，從中可以看出分析能量流動的基本思路。能量輸入種群能量儲存能量散失如果以種群為研究對象，能量流動的渠道為食物鏈，在分析時，可能因為食物網(wǎng)的復(fù)雜性而影響結(jié)果的準(zhǔn)確性。如果將一個營養(yǎng)級的所有種群作為一個整體，那么左圖將概括為何種形式呢？以營養(yǎng)級為研究對象，可以比較精確地測量每一個營養(yǎng)級能量的輸入值和輸出值。研究能量流動的基本思路能量輸入某個營養(yǎng)級能量儲存能量散失二.能量流動的過程1.能量流經(jīng)第一營養(yǎng)級過程：1%固定(同化)99%散失生產(chǎn)者固定的太陽能呼吸作用散失（熱能）用于生長發(fā)育和繁殖分解者殘枝敗葉未利用初級消費(fèi)者（植食性動物）（1）輸入生態(tài)系統(tǒng)的總能量：生產(chǎn)者固定的太陽能注意：在人工生態(tài)系統(tǒng)中，總能量還有人工補(bǔ)充的能量（例如飼料、餌料等）二、能量流動的過程【思考】某一時間內(nèi)生產(chǎn)者同化(固定)的能量去向有哪些？①呼吸作用中以熱能的形式散失；②隨殘枝敗葉等被分解者分解而釋放出來；③流入初級消費(fèi)者④未被利用未被利用1.能量流經(jīng)第一營養(yǎng)級過程：二、能量流動的過程初級消費(fèi)者攝入遺體殘骸呼吸作用熱量散失初級消費(fèi)者同化用于生長、發(fā)育和繁殖次級消費(fèi)者攝入分解者利用糞便同化量【思考】真正流入初級消費(fèi)者體內(nèi)的能量是攝入量還是同化量？1.能量流經(jīng)第一營養(yǎng)級過程：二、能量流動的過程2.能量流經(jīng)第二營養(yǎng)級過程：同化量攝入量-糞便量=屬于上一營養(yǎng)級同化量的一部分，該部分能量最終流向分解者。二、能量流動的過程未利用同化量攝入量-糞便量==呼吸作用散失+用于生長發(fā)育和繁殖=呼吸作用散失+分解者利用+次級消費(fèi)者同化量+未被利用2.能量流經(jīng)第二營養(yǎng)級過程：二、能量流動的過程3.能量流經(jīng)最高營養(yǎng)級的過程最高營養(yǎng)級攝入最高營養(yǎng)級同化糞便分解者利用用于生長發(fā)育和繁殖遺體殘骸呼吸作用散失呼吸作用散失未被利用①②③【思考】最高營養(yǎng)級同化的能量去向有哪些？①呼吸作用中以熱能的形式散失②以遺體殘骸的形式被分解者利用③未被利用（最高營養(yǎng)級沒有流入下一營養(yǎng)級的能量去向）二、能量流動的過程生產(chǎn)者（綠色植物）初級消費(fèi)者（植食性動物）次級消費(fèi)者（肉食性動物）三級消費(fèi)者（肉食性動物）呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用分解者呼吸作用①能量流動的渠道是

。②能量散失的途徑是各種生物的

(代謝過程)。③流動過程中能量的轉(zhuǎn)化是太陽能→

→

。食物鏈和食物網(wǎng)呼吸作用有機(jī)物中的化學(xué)能熱能模型構(gòu)建：構(gòu)建食物鏈的能量流動模型二、能量流動的過程箭頭由粗到細(xì)：方框從大到?。罕硎玖魅胂乱粻I養(yǎng)級的能量

。注意：生產(chǎn)者（綠色植物）初級消費(fèi)者（植食性動物）次級消費(fèi)者（肉食性動物）三級消費(fèi)者（肉食性動物）呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用分解者呼吸作用模型構(gòu)建：構(gòu)建食物鏈的能量流動模型隨營養(yǎng)級的升高，儲存在生物體內(nèi)的能量

。逐級遞減越來越少二、能量流動的過程生態(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。歸納總結(jié)：能量流動的概念理解輸入?—源頭：

。流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量：

。傳遞?轉(zhuǎn)化?散失———途徑：

。形式：

。形式：

。過程：

。

太陽能→有機(jī)物中的

→熱能太陽能生產(chǎn)者固定的太陽能總量食物鏈和食物網(wǎng)有機(jī)物中的化學(xué)能化學(xué)能熱能呼吸作用若為人工生態(tài)系統(tǒng)，則還包括人工輸入的有機(jī)物中的化學(xué)能二、能量流動的過程三.能量流動的特點(diǎn)能量流動的特點(diǎn)

在生態(tài)系統(tǒng)中，能量流動只能從第一營養(yǎng)級流向第二營養(yǎng)級，再依次流向后面的營養(yǎng)級，不可逆轉(zhuǎn)，也不能循環(huán)流動。生產(chǎn)者初級消費(fèi)者次級消費(fèi)者三級消費(fèi)者1.單向流動①不可逆轉(zhuǎn)：②不可循環(huán)：只能沿食物鏈由低營養(yǎng)級流向高營養(yǎng)級。各營養(yǎng)級通過呼吸作用散失的熱能不能再被生物重新利用。原因：能量流動的特點(diǎn)

一般來說，在輸入到某一個營養(yǎng)級的能量中，只有10%~20%的能量能夠流到下一個營養(yǎng)級。即，能量在相鄰兩個營養(yǎng)級間的傳遞效率是10%~20%。2.逐級遞減①一部分通過該營養(yǎng)級的呼吸作用散失。③一部分能量未被下一營養(yǎng)級利用。②一部分作為排遺物、遺體或殘枝敗葉被分解者分解。原因：能量流動的特點(diǎn)思考1：生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動和轉(zhuǎn)化是否遵循能量守恒定律？為什么？不矛盾。能量在流動過程中逐級遞減，指的是流入各個營養(yǎng)級的能量。能量守恒定律可以用于衡量流入某個生態(tài)系統(tǒng)的總能量?？偰芰?儲存在生態(tài)系統(tǒng)(生物體的有機(jī)物)中的能量+被各個營養(yǎng)級的生物利用、散發(fā)至非生物環(huán)境中的能量。因此，雖然能量在流動過程中逐級遞減，但總能量依然遵循能量守恒定律。2.流經(jīng)某生態(tài)系統(tǒng)的能量能否再回到這個生態(tài)系統(tǒng)？

不能，能量流動是單向的（例如：釋放出的熱能是不能再利用的）。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。如果一個生態(tài)系統(tǒng)在一段較長時間內(nèi)沒有能力（太陽能或化學(xué)能）輸入，這個生態(tài)系統(tǒng)就會崩潰。能量流動的特點(diǎn)思考2：從能量流動的特點(diǎn)分析，為什么食物鏈一般不超過5個營養(yǎng)級？因營養(yǎng)級上升一級，可利用的能量相應(yīng)要減少80％～90％，能量到了第五個營養(yǎng)級時，可利用的能量往往少到不能維持下一個營養(yǎng)級生存的程度了。思考3：從能量流動的角度分析，為什么說“一山不容二虎”？根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)中能量流動逐級遞減的特點(diǎn)和規(guī)律，營養(yǎng)級越高，可利用的能量就越少，老虎在生態(tài)系統(tǒng)中幾乎是最高營養(yǎng)級，通過食物鏈（網(wǎng)）流經(jīng)老虎的能量已減到很少的程度。因此，老虎的數(shù)量將是很少的。故“一山不容二虎”有一定的生態(tài)學(xué)道理。能量流動的相關(guān)計算①最多可使鷹增重____kg。②

最少可使鷹增重____kg。1已知低營養(yǎng)級同化量，求高營養(yǎng)級同化量：14假如現(xiàn)有草100kg，則：草兔鷹能量傳遞效率按20%來算。能量傳遞效率按10%來算。(1)能量傳遞效率的“至少”和“最多”計算①最多要消耗草______kg。②最少要消耗草______kg。2已知高營養(yǎng)級同化量，求低營養(yǎng)級同化量：200假如要使鷹增加2kg，則：能量傳遞效率按10%來算。能量傳遞效率按20%來算。50能量流動的相關(guān)計算3多條食物鏈，已知低營養(yǎng)級同化量，求高營養(yǎng)級如果A有10000kg，C最多增加______kg，最少增加_____kg。ABCDEF選最短食物鏈；按20%計算。選最長食物鏈；按10%計算。4001(1)能量傳遞效率的“至少”和“最多”計算能量流動的相關(guān)計算4多條食物鏈，已知高營養(yǎng)級同化量，求低營養(yǎng)級若人的體重增加1kg，最少需消耗水藻______kg，最多消耗水藻___________kg。選最短食物鏈；按20%計算。選最長食物鏈；按10%計算。水藻水蚤蝦小魚大魚人25100000(1)能量傳遞效率的“至少”和“最多”計算能量流動的相關(guān)計算1在食物網(wǎng)中，某一營養(yǎng)級同時從上一營養(yǎng)級的多種生物獲得能量，且各途徑所獲得的生物量比例確定，則需按照各單獨(dú)的食物鏈進(jìn)行計算后合并。如圖食物網(wǎng)中，假如貓頭鷹的食物有2/5來自兔，2/5來自鼠，1/5來自蛇。那么，貓頭鷹若要增加20g體重，最少需要消耗的植物為_______。植物兔子貓頭鷹鼠蛇900(2)按已知能量分配比例計算能量流動的相關(guān)計算在如圖所示的食物網(wǎng)，如將A流向B和C的比例由B∶C＝1:1調(diào)整為1:2，能量傳遞效率按10%計算，C獲得的能量是原來的_______倍。ACB設(shè)現(xiàn)有A能量為150，當(dāng)A流向B和C的能量為1:1時，C獲得的能量為：75×10%×10%+75×10%=8.25當(dāng)A流向B和C的能量為1:2時，C獲得的能量為：50×10%×10%+100×10%=10.5所以，C獲得的能量是原來的10.5/8.25=1.27倍2(2)按已知能量分配比例計算能量流動的相關(guān)計算如將C的食物比例由A∶B＝1∶1調(diào)整為2∶1，能量傳遞效率按10%計算，該生態(tài)系統(tǒng)能承載C的數(shù)量是原來的_______倍。設(shè)當(dāng)食物比例A：B=1：1時，C的能量為x則需要的A為1/2x÷10%+1/2x÷10%÷10%=55x設(shè)當(dāng)食物比例A：B為2：1時，C的能量為y則需要的A為：2/3y÷10%+1/3y÷10%÷10%=40y由于兩種情況下，生產(chǎn)者的數(shù)量是一定的，所以55x=40y，則y=1.375x3(2)按已知能量分配比例計算ACB課堂小結(jié)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動生產(chǎn)者固定的能量食物鏈和食物網(wǎng)太陽能→化學(xué)能→熱能單向流動、逐級遞減，能量傳遞效率為10%~20%輸入傳遞途徑轉(zhuǎn)化散失熱能形式過程特點(diǎn)課堂檢測B1.關(guān)于草原生態(tài)系統(tǒng)能量流動的敘述，錯誤的是（）A．能量流動包括能量的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失的過程B．生產(chǎn)者固定的能量除用于自身呼吸外，其余均流入下一營養(yǎng)級C．生態(tài)系統(tǒng)中的能量轉(zhuǎn)化包括光合作用固定光能、細(xì)胞呼吸分解有機(jī)物合成ATP等D．分解者所需的能量可來自各營養(yǎng)級生物所儲存的能量2．下圖為能量流經(jīng)第二營養(yǎng)級的部分模型，模型中甲、乙兩處的內(nèi)容分別是（）

A．初級消費(fèi)者攝入、初級消費(fèi)者糞便B．次級消費(fèi)者同化、分解者利用C．次級消費(fèi)者生長發(fā)育和繁殖、未被利用D．初級消費(fèi)者生長發(fā)育和繁殖、分解者利用D3.如圖表示能量流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)某一營養(yǎng)級的變化示意圖，其中a～g表示能量值。若圖中A表示某食物網(wǎng)中第二營養(yǎng)級所攝入的全部能量。下列說法不正確的是（）A.圖中B表示同化的能量B.圖中C表示流入下一營養(yǎng)級的能量C.圖中D表示通過呼吸作用散失的能量D.圖中a值與c＋d＋e的值相同B4．某草原上的一條食物鏈為草→兔→狼，已知圖中的a代表狼攝入的能量，則下列相關(guān)敘述錯誤的是（）A．生態(tài)系統(tǒng)中的能量初始來源不只是太陽能B．b代表狼糞便中的能量，c代表狼同化的能量C．e中的能量可用于狼的生長和繁殖D．若狼被大量捕殺，則兔的數(shù)量會持續(xù)上升D5.某同學(xué)繪制了如圖所示的能量流動圖解(其中W1為生產(chǎn)者固定的太陽能，方框大小表示所含能量的多少)。下列敘述不正確的是（）A.生產(chǎn)者固定的總能量可表示為(A1＋B1＋C1＋A2＋B2＋C2＋D2)B.由第一營養(yǎng)級到第二營養(yǎng)級的能量傳遞效率為D2/D1×100%C.流入初級消費(fèi)者的能量為(A2＋B2＋C2＋D2)D.圖解表明能量流動的特點(diǎn)是單向流動、逐級遞減B6.如圖所示為一個食物網(wǎng)，假如鷹的食物有2/5來自兔、2/5來自鼠、1/5來自蛇，且每條食物鏈的傳遞