第25章 第二節(jié)生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)

1、問問題題探探討討備選策略備選策略1 1：先吃雞，再吃玉米；先吃雞，再吃玉米；備選策略備選策略2 2：先吃玉米，同時(shí)用一部分玉米喂雞，先吃玉米，同時(shí)用一部分玉米喂雞，吃雞產(chǎn)下的吃雞產(chǎn)下的 蛋，最后吃雞。蛋，最后吃雞。1 1、生態(tài)系統(tǒng)的能量從哪里來？如何進(jìn)入生物界？、生態(tài)系統(tǒng)的能量從哪里來？如何進(jìn)入生物界？ 太陽能，生產(chǎn)者的光合作用太陽能，生產(chǎn)者的光合作用4 4、能量流動(dòng)的途徑能量流動(dòng)的途徑( (渠道渠道) )：2 2、生態(tài)系統(tǒng)的、生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)從哪里開始（起點(diǎn)）能量流動(dòng)從哪里開始（起點(diǎn)）? ?食物鏈和食物網(wǎng)食物鏈和食物網(wǎng)從生產(chǎn)者固定太陽能開始從生產(chǎn)者固定太陽能開始3 3、流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總、流

2、經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量怎么算？能量怎么算？該生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)者所固定的太陽能的總量該生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)者所固定的太陽能的總量5 5、能量的散失：能量的散失：通過呼吸作用以熱能形式散失通過呼吸作用以熱能形式散失6 6、能量的轉(zhuǎn)化形式：能量的轉(zhuǎn)化形式：光能光能化學(xué)能化學(xué)能熱能熱能自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)一一、生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)、生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)（一）能量流動(dòng)的概念（一）能量流動(dòng)的概念: : 生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)是指生態(tài)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)是指生態(tài)系統(tǒng)中能量的系統(tǒng)中能量的輸入輸入、傳遞傳遞、轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化和和散失散失的過程。的過程。1.1.能量的源頭能量的源頭 :2.2.起點(diǎn)起點(diǎn):3.輸入生態(tài)系統(tǒng)的總能量輸入生態(tài)系統(tǒng)的總能量:4

3、.4.渠道渠道: :5.5.能量散失的形式能量散失的形式: :太陽太陽從生產(chǎn)者固定太陽能開始從生產(chǎn)者固定太陽能開始食物鏈和食物網(wǎng)食物鏈和食物網(wǎng)生產(chǎn)者固定的太陽能總量生產(chǎn)者固定的太陽能總量熱能熱能v思考：思考：（二）能量流動(dòng)的過程（二）能量流動(dòng)的過程: :能量在生態(tài)系統(tǒng)中是如何傳遞和散失的？能量在生態(tài)系統(tǒng)中是如何傳遞和散失的？生產(chǎn)者生產(chǎn)者（植物）（植物） 初級(jí)消費(fèi)者初級(jí)消費(fèi)者（植食性動(dòng)物）（植食性動(dòng)物）次級(jí)消費(fèi)者次級(jí)消費(fèi)者（肉食性動(dòng)物）（肉食性動(dòng)物）三級(jí)消費(fèi)者三級(jí)消費(fèi)者（肉食性動(dòng)物）（肉食性動(dòng)物）第一營養(yǎng)級(jí)第一營養(yǎng)級(jí)第二營養(yǎng)級(jí)第二營養(yǎng)級(jí)第三營養(yǎng)級(jí)第三營養(yǎng)級(jí)第四營養(yǎng)級(jí)第四營養(yǎng)級(jí)能量在生態(tài)系統(tǒng)中流動(dòng)

4、的過程：能量在生態(tài)系統(tǒng)中流動(dòng)的過程：生產(chǎn)者生產(chǎn)者（植物）（植物）初級(jí)消費(fèi)者初級(jí)消費(fèi)者（植食性動(dòng)物）（植食性動(dòng)物）次級(jí)消費(fèi)者次級(jí)消費(fèi)者（肉食性動(dòng)物）（肉食性動(dòng)物）三級(jí)消費(fèi)者三級(jí)消費(fèi)者（肉食性動(dòng)物）（肉食性動(dòng)物）分分 解解 者者呼吸作用呼吸作用（熱能）（熱能）呼吸呼吸呼吸呼吸呼吸呼吸呼吸呼吸太陽光能太陽光能化學(xué)能化學(xué)能熱能（最終歸宿）熱能（最終歸宿）逐級(jí)遞減的原因：逐級(jí)遞減的原因：自身呼吸消耗、被分解者分自身呼吸消耗、被分解者分解、流入下一個(gè)營養(yǎng)級(jí)利用。解、流入下一個(gè)營養(yǎng)級(jí)利用。（三）能量流動(dòng)的特點(diǎn)（三）能量流動(dòng)的特點(diǎn)在在綠色植物綠色植物鼠鼠貓頭鷹貓頭鷹這條食物鏈中，貓頭鷹增重這條食物鏈中，貓頭鷹

5、增重1Kg1Kg，至少至少需要消耗綠色植物需要消耗綠色植物_Kg_Kg。X20%20%=1Kg x=25Kg 如果一個(gè)人食物有1/2來自綠色植物，1/4來自羊肉，1/4來自小型肉食動(dòng)物，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 （ ）X=(1/2) 10% +(1/4) 10% 10% + (1/4) 10% 10% 10% =280高高低低能能量量低低高高營營養(yǎng)養(yǎng)級(jí)級(jí)永遠(yuǎn)都是永遠(yuǎn)都是金字塔形金字塔形樹樹數(shù)數(shù)昆蟲數(shù)目昆蟲數(shù)目小鳥小鳥數(shù)目數(shù)目鳥樹昆蟲ADCB植物植物 牛牛 人人植物植物 人人（四）（四） 研究能量流動(dòng)的意義：研究能量流動(dòng)的意義： 1.幫助幫助人們科學(xué)規(guī)劃，設(shè)計(jì)人

6、工生態(tài)系統(tǒng)，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。使能量得到最有效的利用。 2.設(shè)法調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)關(guān)系，設(shè)法調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)關(guān)系，使能使能量持續(xù)高效地流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠至砍掷m(xù)高效地流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠?。（）碳循環(huán)）碳循環(huán) 碳是地球上儲(chǔ)量最豐富的元素之一。碳是地球上儲(chǔ)量最豐富的元素之一。碳是構(gòu)成生物體的碳是構(gòu)成生物體的基本元素基本元素，約占生，約占生物體物體干重的干重的49，碳鏈?zhǔn)怯袡C(jī)化合物的碳鏈?zhǔn)怯袡C(jī)化合物的“骨架骨架”，沒有碳就沒有生命。，沒有碳就沒有生命。二二、 生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán) 無無 機(jī)機(jī) 環(huán)環(huán) 境境生產(chǎn)者生產(chǎn)者 消費(fèi)者消費(fèi)者

7、光光合合作作用用呼呼吸吸作作用用呼呼吸吸作作用用捕食捕食分解者分解者呼呼吸吸作作用用煤、石油煤、石油燃燃燒燒1 1、碳在無機(jī)環(huán)境中以什么形式存在？、碳在無機(jī)環(huán)境中以什么形式存在？2 2、碳在無機(jī)環(huán)境與生物群落之間的循環(huán)形式？、碳在無機(jī)環(huán)境與生物群落之間的循環(huán)形式？3 3、碳進(jìn)入生物體的途徑？、碳進(jìn)入生物體的途徑？4 4、碳在生物體內(nèi)的存在形式？、碳在生物體內(nèi)的存在形式？5 5、碳在生物體之間傳遞途徑？、碳在生物體之間傳遞途徑？1 1、碳進(jìn)入大氣的途徑？、碳進(jìn)入大氣的途徑？2 2、碳循環(huán)的特點(diǎn)、碳循環(huán)的特點(diǎn)? ?（有機(jī)物）（有機(jī)物）（有機(jī)物）（有機(jī)物）全球性、反復(fù)循環(huán)全球性、反復(fù)循環(huán)（CO2）食

8、物鏈?zhǔn)澄镦?、圖中、圖中A、B、C、D各指什么各指什么?2、 圖中又分圖中又分別指什么生理作用別指什么生理作用?C 右圖為生態(tài)系統(tǒng)各組成右圖為生態(tài)系統(tǒng)各組成成分的關(guān)系圖解示意圖，成分的關(guān)系圖解示意圖，請(qǐng)分別回答如下問題：請(qǐng)分別回答如下問題： DAB生產(chǎn)者生產(chǎn)者無機(jī)環(huán)境無機(jī)環(huán)境消費(fèi)者消費(fèi)者分解者分解者3、與碳循環(huán)關(guān)系最為密切的兩種細(xì)胞器是、與碳循環(huán)關(guān)系最為密切的兩種細(xì)胞器是_.4、生物的下列過程中，與碳循環(huán)無直接關(guān)系的是、生物的下列過程中，與碳循環(huán)無直接關(guān)系的是 A、光合作用、光合作用 B、呼吸作用、呼吸作用 C、蒸騰作用、蒸騰作用 D、微生物分解作用、微生物分解作用線粒體、葉綠體線粒體、葉綠體

9、C識(shí)識(shí)圖圖作作答：答：（1）寫出的生理過程及產(chǎn)生）寫出的生理過程及產(chǎn)生 CO2的方式。的方式。 _ _ _ _ _（2）碳在無機(jī)環(huán)境與生物群落之間以）碳在無機(jī)環(huán)境與生物群落之間以_形式進(jìn)行循環(huán)。形式進(jìn)行循環(huán)。（3）引起溫室效應(yīng)的原因：）引起溫室效應(yīng)的原因：光合作用光合作用 呼吸作用呼吸作用 微生物分解作用微生物分解作用 呼吸作用呼吸作用 燃燒燃燒 CO2綠色植物大量砍伐，大量燃燒化石燃料綠色植物大量砍伐，大量燃燒化石燃料概念：概念：生物群落生物群落反復(fù)循環(huán)反復(fù)循環(huán)無機(jī)環(huán)境無機(jī)環(huán)境組成生物體的組成生物體的C C、H H、O O、N N、P P、S S等元素等元素 生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)帶有生態(tài)系統(tǒng)的

10、物質(zhì)循環(huán)帶有全球性全球性，這，這種物質(zhì)循環(huán)又叫種物質(zhì)循環(huán)又叫生物地球化學(xué)循環(huán)生物地球化學(xué)循環(huán)(生物生物地化循環(huán)地化循環(huán))。能量流動(dòng)能量流動(dòng)物質(zhì)循環(huán)物質(zhì)循環(huán)形式形式過程過程范圍范圍特點(diǎn)特點(diǎn)聯(lián)系聯(lián)系主要以有機(jī)物形式主要以有機(jī)物形式沿食物鏈（網(wǎng)）單沿食物鏈（網(wǎng)）單向流動(dòng)向流動(dòng)生態(tài)系統(tǒng)各營養(yǎng)級(jí)生態(tài)系統(tǒng)各營養(yǎng)級(jí)單向流動(dòng)，逐級(jí)遞減單向流動(dòng)，逐級(jí)遞減主要以無機(jī)物形式主要以無機(jī)物形式在無機(jī)環(huán)境與生物群落之在無機(jī)環(huán)境與生物群落之間反復(fù)循環(huán)間反復(fù)循環(huán)全球（生物圈）全球（生物圈）反復(fù)循環(huán)反復(fù)循環(huán)1 1、能量流動(dòng)的過程離不開物質(zhì)的合成與分解；、能量流動(dòng)的過程離不開物質(zhì)的合成與分解；2 2、物質(zhì)是能量沿食物鏈流動(dòng)的載體

11、；、物質(zhì)是能量沿食物鏈流動(dòng)的載體；3 3、能量是物質(zhì)在生態(tài)系統(tǒng)中往復(fù)循環(huán)的動(dòng)力。、能量是物質(zhì)在生態(tài)系統(tǒng)中往復(fù)循環(huán)的動(dòng)力。是生態(tài)系統(tǒng)主要功能，同時(shí)進(jìn)行，相互依存，不可分割是生態(tài)系統(tǒng)主要功能，同時(shí)進(jìn)行，相互依存，不可分割本本節(jié)節(jié)知知識(shí)識(shí)體體系系能能量量流流動(dòng)動(dòng)概念：概念：生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、傳遞和散失的生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、傳遞和散失的過程過程過過程程能量的源頭：能量的源頭：流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量：流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量：生產(chǎn)者固定的太生產(chǎn)者固定的太陽能的總量陽能的總量途徑：途徑：食物鏈或食物網(wǎng)食物鏈或食物網(wǎng)特特點(diǎn)點(diǎn)單向流動(dòng)：?jiǎn)蜗蛄鲃?dòng)：逐級(jí)遞減：逐級(jí)遞減：沿食物鏈方向由低營沿食物鏈方向由低營養(yǎng)級(jí)流向

12、下一營養(yǎng)級(jí)養(yǎng)級(jí)流向下一營養(yǎng)級(jí)能量金字塔：能量金字塔：各個(gè)營養(yǎng)級(jí)營養(yǎng)級(jí)所得到的能量能量沿食物鏈流動(dòng)過程中逐級(jí)能量沿食物鏈流動(dòng)過程中逐級(jí)遞減；傳遞效率為遞減；傳遞效率為10%20%10%20%。研究研究意義意義調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)關(guān)系，使能量調(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祟愖钣幸娴牟糠殖掷m(xù)高效的流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠痔柲芴柲?.在生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)過程中，對(duì)物質(zhì)轉(zhuǎn)化不可在生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)過程中，對(duì)物質(zhì)轉(zhuǎn)化不可缺少的是缺少的是A.微生物微生物 B.動(dòng)物和微生物動(dòng)物和微生物 C.化能自化能自養(yǎng)生物養(yǎng)生物 D.綠色植物和微生物綠色植物和微生物2、人們常用能量金字塔來說明

13、生態(tài)系統(tǒng)中哪兩、人們常用能量金字塔來說明生態(tài)系統(tǒng)中哪兩者之間的關(guān)系？者之間的關(guān)系？A.能量和營養(yǎng)級(jí)能量和營養(yǎng)級(jí) B.個(gè)體大小與營養(yǎng)級(jí)個(gè)體大小與營養(yǎng)級(jí) C.個(gè)體大小與個(gè)體數(shù)量個(gè)體大小與個(gè)體數(shù)量 D.個(gè)體數(shù)量與生物類型個(gè)體數(shù)量與生物類型 3、同一種生物可以有下列兩種名稱的選項(xiàng)是、同一種生物可以有下列兩種名稱的選項(xiàng)是A.自養(yǎng)生物、寄生生物自養(yǎng)生物、寄生生物 B.異異養(yǎng)生物、生產(chǎn)者養(yǎng)生物、生產(chǎn)者 C.異異養(yǎng)生物、植食性動(dòng)物養(yǎng)生物、植食性動(dòng)物 D.初級(jí)消費(fèi)者、寄生生物初級(jí)消費(fèi)者、寄生生物 DAC4、右、右圖是某圖是某生態(tài)系統(tǒng)中碳循環(huán)圖解。請(qǐng)據(jù)圖回答生態(tài)系統(tǒng)中碳循環(huán)圖解。請(qǐng)據(jù)圖回答問題：?jiǎn)栴}：ACDB（1

14、）若）若B、C、D代表生態(tài)系統(tǒng)的成分，則：代表生態(tài)系統(tǒng)的成分，則：B為為 ； C為為 ；D為為 。（2）若）若C、D代表生物的類群，則代表生物的類群，則C為為 ；D為為 。（3）碳元素從）碳元素從C進(jìn)入進(jìn)入B主要通過主要通過 作用；作用；從從A進(jìn)入進(jìn)入C主要通過主要通過 作用；從作用；從D到到A主主要是要是 作用。作用。消費(fèi)者消費(fèi)者生產(chǎn)者生產(chǎn)者分解者分解者同化同化光合光合微生物的分解微生物的分解綠色植物綠色植物細(xì)菌、真菌細(xì)菌、真菌5 5、調(diào)查得知某河流生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)共、調(diào)查得知某河流生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)共有四個(gè)營養(yǎng)級(jí)（以有四個(gè)營養(yǎng)級(jí)（以a a、b b、c c、d d表示）。經(jīng)測(cè)表示）。經(jīng)測(cè)定

15、，一年中流經(jīng)這四個(gè)營養(yǎng)級(jí)的能量分別為：定，一年中流經(jīng)這四個(gè)營養(yǎng)級(jí)的能量分別為：該生態(tài)系統(tǒng)中初級(jí)消費(fèi)者是（該生態(tài)系統(tǒng)中初級(jí)消費(fèi)者是（ ） A A、a a； B B、b b； C C、c c； D D、d d。營養(yǎng)級(jí)營養(yǎng)級(jí)能量（能量（J Jm m-2-2）a a141.10141.1010105 5b b15.9115.9110105 5c c0.880.8810105 5d d871.27871.2710105 5A A6、流經(jīng)某一生態(tài)系統(tǒng)的總能量是: A.照射到該系統(tǒng)的全部太陽能； B.該生態(tài)系統(tǒng)中所有的生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者體內(nèi)的能量； C.該生態(tài)系統(tǒng)中生產(chǎn)者體內(nèi)的能量； D.該生態(tài)系統(tǒng)中生

16、產(chǎn)者所固定的能量；7、在一定的時(shí)間內(nèi)，某生態(tài)系統(tǒng)中全部生產(chǎn)者固定的能量值為，全部消費(fèi)者所獲得的能量為，全部分解者所獲得的能量為，則a,b,c之間的關(guān)系是： A.a=b+c B.ab+c C.ab+c D.c=a+bDB8.生態(tài)系統(tǒng)中，碳元素在無機(jī)環(huán)境中和生物群落間循環(huán)的主要形式是： A.二氧化碳 B.無機(jī)鹽 C.碳酸 D.碳水化合物9.在生態(tài)系統(tǒng)中，將二氧化碳釋放到大氣中的過程是： A.光合作用 B.呼吸作用 C.蒸騰作用 D.異化作用10.物質(zhì)循環(huán)發(fā)生在生物群落與無機(jī)環(huán)境之間。11.能量流動(dòng)與物質(zhì)循環(huán)是兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的過程。AB四、答案和提示四、答案和提示n（一）問題探討n提示：應(yīng)該先吃雞，再

17、吃玉米（即選擇1）。若選擇2，則增加了食物鏈的長度，能量逐級(jí)遞減，最后人獲得的能量較少。n（二）思考與討論1n1.提示：遵循能量守恒定律。能量在生態(tài)系統(tǒng)中流動(dòng)、轉(zhuǎn)化后，一部分儲(chǔ)存在生態(tài)系統(tǒng)（生物體有機(jī)物）中，而另一部分被利用、散發(fā)至無機(jī)環(huán)境中，兩者之和與流入生態(tài)系統(tǒng)的能量相等。n（三）資料分析n3.提示：流入某一營養(yǎng)級(jí)的能量主要有以下去向：一部分通過該營養(yǎng)級(jí)的呼吸作用散失了；一部分作為排出物、遺體或殘枝敗葉不能進(jìn)入下一營養(yǎng)級(jí)，而為分解者所利用；還有一部分未能進(jìn)入（未被捕食）下一營養(yǎng)級(jí)。所以，流入某一營養(yǎng)級(jí)的能量不可能百分之百地流到下一營養(yǎng)級(jí)。n4.提示：生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)是單向的；能量在流動(dòng)過

18、程中逐級(jí)遞減。n（四）思考與討論2n提示：“桑基魚塘”的設(shè)計(jì)理念是從人類所需出發(fā)，通過能量多級(jí)利用，充分利用流經(jīng)各營養(yǎng)級(jí)的能量，提高生產(chǎn)效益。n（五）調(diào)查n參考調(diào)查點(diǎn)：稻田生態(tài)系統(tǒng)n組成成分： （1） 非生物的物質(zhì)和能量； （2） 生產(chǎn)者： 水稻、雜草、浮游植物等；（3）消費(fèi)者：田螺、泥鰍、黃鱔、魚、青蛙、浮游動(dòng)物、昆蟲、鳥類等；（3）分解者：多種微生物。n問題提示：n1.生產(chǎn)者主體是水稻，其他生產(chǎn)者有雜草、浮游植物等。農(nóng)民主要通過噴灑除草劑，或人工除草的方式抑制雜草的生長。n2.初級(jí)消費(fèi)者有：田螺、浮游動(dòng)物、植食性昆蟲、植食性魚、鳥類等。一般而言，植食性昆蟲和鳥類等往往對(duì)水稻生長構(gòu)成危害，田螺、植食性魚數(shù)量較多時(shí)也會(huì)對(duì)水稻生長構(gòu)成危害。農(nóng)民采取噴灑農(nóng)藥、豎稻草人等措施防止或減少這些動(dòng)物的危害。n3.次級(jí)消費(fèi)者有：泥鰍、黃鱔、肉食性魚、青蛙等。一般而言，這些消費(fèi)者對(duì)水稻生長利大于害。農(nóng)民通過禁捕，或適量放養(yǎng)等措施，實(shí)現(xiàn)生態(tài)農(nóng)業(yè)的目標(biāo)。n5.農(nóng)民對(duì)秸稈的傳統(tǒng)處理方式有焚燒或填埋等；現(xiàn)代農(nóng)業(yè)提出了綜合利用思想，例如，秸稈可作為多種工業(yè)原材料，還可以用來生產(chǎn)沼氣，以充分利用其中的能量。n6.主要通過合理密植的方法提高作物的光能利用效率。n7.通過稻田養(yǎng)魚等措施，實(shí)現(xiàn)立體化生態(tài)農(nóng)業(yè)；通過建造沼氣池，實(shí)現(xiàn)能量的多級(jí)利用。n（六）技能訓(xùn)練：分析和處理數(shù)據(jù)n提示：n這些玉米的含碳量折合成葡