課堂教學(xué)-生態(tài)系統(tǒng)的能量流動

5.2生態(tài)系統(tǒng)能量流動溫故而知新1.生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)包括哪兩方面？2.生態(tài)系統(tǒng)的成分有哪些？3.生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)是什么?生態(tài)系統(tǒng)的成分,食物鏈和食物網(wǎng)生產(chǎn)者、消費者、分解者、非生物的物質(zhì)和能量食物鏈和食物網(wǎng)

假設(shè)你像魯濱遜那樣流落在不毛的荒島上，只有15Kg玉米和一只母雞可以食用，那么使自己活的最長的辦法是：

A.先吃雞，然后吃玉米

B.先吃玉米，同時用部分玉米喂雞，吃雞生產(chǎn)的蛋，最后再吃雞先吃雞，再吃玉米我反對！為什么要先吃我？我們欠“雞媽媽”一個解釋······能量流動的概念能量流動的概念

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。

能量輸入儲存在體內(nèi)的能量呼吸作用散失的能量個體1儲存在體內(nèi)的能量呼吸作用散失的能量個體2儲存在體內(nèi)的能量呼吸作用散失的能量個體3能量輸入種群能量儲存能量散失能量流動的分析能量流經(jīng)一個種群的情況圖示：

如果將這個種群作為一個整體來研究，則上圖可以簡化成下圖形式，從中可以看出分析能量流動的基本思路。

請同學(xué)們閱讀教材“能量流動的過程”一段，完成下面幾個問題：

1.能量的來源是什么？

2.能量是如何輸入生態(tài)系統(tǒng)第一營養(yǎng)級的？

3.能量流動的主要渠道是什么？

4.能量的散失形式？能量流動的過程1、能量是怎樣輸入到第一營養(yǎng)級的？2、第一營養(yǎng)級的能量去向：草兔子老鷹一、能量流動的過程1、小草的能量來自哪里?2、照射在草地上的太陽能如何被小草吸收?這些能量都被小草吸收了嗎?3、小草吸收了太陽能后,這些能量有哪些去向?呼吸消耗分解者分解流入下一營養(yǎng)級熱能呼吸作用一、能量流動的過程分析光合作用（固定）生產(chǎn)者（植物）初級消費者（植食性動物）呼吸作用用于生長發(fā)育和繁殖分解者遺體殘骸能量流經(jīng)第一營養(yǎng)級示意圖1、小草的能量來自哪里?2、照射在草地上的太陽能如何被小草吸收?這些能量都被小草吸收了嗎?3、小草吸收了太陽能后,這些能量有哪些去向?固定的太陽能光合作用，僅僅吸收1%左右。呼吸作用消耗；被下一營養(yǎng)級的生物所利用；被分解者所利用；未被利用的能量（最終被分解者分解）。呼吸作用殘枝敗葉等分解者

誰來分析我？未固的能量兔子的攝入量就是兔子的同化量嗎？(同化量=攝入量－糞便量）初級消費者兔子的能量到哪里去了？？攝入量:下一個營養(yǎng)級通過捕食的方式從上一個營養(yǎng)級獲得的能量.同化作用是指生物體把從外界環(huán)境中獲取的營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)變成自身物質(zhì)，并且儲存能量的過程。兔子吸收了草中的能量后,這些能量有哪些去向?呼吸作用生命活動熱能

分解者殘骸兔子把草吃進肚子里,草中的能量都被兔子吸收了嗎?

同化暫未利用(同化量=攝入量—糞便量）初級消費者攝入用于生長發(fā)育和繁殖次級消費者攝入呼吸散失遺體殘骸初級消費者同化分解者利用糞便呼吸散失…能量流經(jīng)第二營養(yǎng)級示意圖攝入的能量：

糞便中的能量（未被同化的能量）該營養(yǎng)級所固定的能量上一營養(yǎng)級同化量的一部分屬于本營養(yǎng)級的同化量同化量的去向：⑴本營養(yǎng)級個體自身呼吸消耗(散失)；⑵本營養(yǎng)級個體自身生長、發(fā)育繁殖的積累（儲存）。a.遺體殘骸被分解者分解；b.流向下一營養(yǎng)級。c.未被利用部分（石油、煤炭等）3、兔子把草吃進肚子里,草中的能量都被兔子吸收了嗎?4、兔子吸收了能量后,這些能量有哪些去向?不是。呼吸作用消耗；被下一營養(yǎng)級的生物所利用；被分解者所利用；未被利用的能量（最終被分解者分解）。以此類推完成以下關(guān)系圖次級消費者攝入

同化呼吸作用散失三級消費者攝入殘骸等給分解者分解未同化（糞便）儲存在有機物中呼吸以熱能形式散失

儲存在生物體內(nèi)的有機物中被下一營養(yǎng)級同化遺體殘骸被分解者利用能量輸入（即同化量）某個營養(yǎng)級生態(tài)系統(tǒng)中某一營養(yǎng)級的能量流動過程生態(tài)系統(tǒng)能量流動的過程完成教材P94“思考與討論”生產(chǎn)者呼吸初級消費者呼吸次級消費者分解者…呼吸三級消費者呼吸呼吸生產(chǎn)者固定的太陽能總量為流經(jīng)這個生態(tài)系統(tǒng)的總能量輸入傳遞散失以有機物的形式沿食物鏈向下一營養(yǎng)級傳遞輸入：傳遞：能量沿著食物鏈（網(wǎng)）逐級流動散失：各級生物的呼吸作用及分解者的分解作用（呼吸），能量以熱能散失

生產(chǎn)者固定的太陽能的總量（即植物光合作用固定的太陽能），是流經(jīng)這個生態(tài)系統(tǒng)的總能量。生態(tài)系統(tǒng)的總能量：太陽能能量的最終源頭：轉(zhuǎn)化：熱能太陽光能化學(xué)能光合作用呼吸作用二、能量流動的過程思考與討論: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？在生態(tài)系統(tǒng)中，能量的形式不斷轉(zhuǎn)換，如太陽輻射能通過綠色植物的光合作用轉(zhuǎn)變?yōu)閮Υ嬗谟袡C物化學(xué)鍵中的化學(xué)能；動物通過消耗自身體內(nèi)儲存的化學(xué)能變成爬、跳、飛、游的機械能。在這些過程中，能量既不能憑空產(chǎn)生，也不會消滅，只能由一種形式轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N形式。因此，對于生態(tài)系統(tǒng)中的能量轉(zhuǎn)換和傳遞過程，都可以根據(jù)熱力學(xué)第一定律進行定量計算。

輸入某營養(yǎng)級的總能量＝呼吸作用消耗的能量＋分解者分解的能量＋流入下一營養(yǎng)級的能量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)？能量在生態(tài)系統(tǒng)中的流動，很大部分被各個營養(yǎng)級的生物利用，通過呼吸作用以熱的形式散失。散失到空間的熱能不能再回到生態(tài)系統(tǒng)參與流動。因為至今尚未發(fā)現(xiàn)以熱能作為能源合成有機物的生物。

未固定生產(chǎn)者

植食性動物

肉食性動物

單位（焦/厘米2·年）

分解者

未利用

賽達伯格湖的能量流動圖解

呼吸

二、能量流動的特點12.6

62.8未固定生產(chǎn)者

464.6植食性動物

62.8肉食性動物

12.6請計算能量傳遞效率（輸入后一營養(yǎng)級的能量與輸入前一營養(yǎng)級的能量的比）13.5%20%單位（焦/厘米2·年）96.318.87.5分解者

14.612.52.1微量未利用

327.329329.35.0賽達伯格湖的能量流動圖解呼吸

122.6

單向流動:自身呼吸作用消耗分解者利用暫未利用12.6

62.8未固定生產(chǎn)者

464.6植食性動物

62.8肉食性動物

12.613.5%20%96.318.87.5分解者

14.612.52.1微量未利用

327.329329.35.0呼吸

122.6

逐級遞減:能量流動的特點:能量傳遞效率10%～20%不可逆向，不可循環(huán)熱量散失是不能再利用的能量營養(yǎng)級流入能量輸入下一營養(yǎng)級能量呼吸作用散失分解者利用未利用能量傳遞效率生產(chǎn)者464.662.896.312.5293植食性動物62.812.618.82.129.3肉食性動物12.67.50.15.0賽達伯格湖的能量流動圖解的數(shù)據(jù)整理13.5％20.1％能量在流動、轉(zhuǎn)化后，流入下一個營養(yǎng)級的能量、呼吸作用散失、分解者分解及未被利用的能量總和是多少？二、能量流動的特點單向流動逐級遞減只能沿食物鏈由低營養(yǎng)級流向高營養(yǎng)級食物鏈中各營養(yǎng)級的順序是不可逆轉(zhuǎn)的；各營養(yǎng)級的能量總是趨于以呼吸作用產(chǎn)生熱能而散失掉，而不被生態(tài)系統(tǒng)利用，所以能量不能循環(huán)。1、各營養(yǎng)級生物會因呼吸作用而散失部分能量2、各營養(yǎng)級生物總有一部分能量不能被下一營養(yǎng)級利用3、少數(shù)部分能量隨枯枝落葉或遺體等直接傳遞給分解者2、若鹿的進食能量為100%，其糞尿能量為36%，呼吸能量為48%，則鹿的同化量為（）

A．64%

B．84%

C．16%

D．52%及時鞏固A同化量＝攝入量－糞便量3、大象是植食性動物，有一種羌螂專以大象糞為食。如果在某段時間大象所同化的能量為m，則這部分能量中可以流入羌螂體內(nèi)的約為（）

A.0B.10%mC.10~20%mD.不知道A

肉食性動物

12.6

植食性動物

62.8

生產(chǎn)者

464.6

能量金字塔能量金字塔單位時間內(nèi)各營養(yǎng)級所得到的能量數(shù)值，由低到高繪制的圖形從能量金字塔可以看出：營養(yǎng)級越多，在能量流動中消耗的能量就

_____。越多湖泊生態(tài)系統(tǒng)能量金字塔生產(chǎn)者（第一營養(yǎng)級）初級消費者（第二營養(yǎng)級）次級消費者（第三營養(yǎng)級）三級消費者（第四營養(yǎng)級）四、金字塔種類：①能量金字塔低高低高營養(yǎng)級能量ABCD第一營養(yǎng)級第二營養(yǎng)級第三營養(yǎng)級第四營養(yǎng)級四、金字塔種類：（1）能量金字塔②特點：正金字塔形③象征意義：能量沿食物鏈流動的過程具有逐級遞減的特性④每一階含義：每一營養(yǎng)級生物所含能量的多少①形狀：能量金字塔

營養(yǎng)級越多，在能量流動過程中消耗的能量就越多，所以生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動一般不超過4—5個營養(yǎng)級。思考討論：食物鏈中的營養(yǎng)級一般不超過五個，為什么？

任何生態(tài)系統(tǒng)都需要不斷得到能量補充，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)在一段較長的時間內(nèi)沒有能量輸入，這個生態(tài)系統(tǒng)就會崩潰。

？能量金字塔如果把各個營養(yǎng)級的生物數(shù)量關(guān)系，用繪制能量金字塔的方式表達出來，是不是也是金字塔形？如果是，有沒有例外？②數(shù)量金字塔人們對一片草地上的所有生物成員作了統(tǒng)計：生產(chǎn)者（野草）5

842

424株；初級消費者（草原動物、昆蟲）

708624只；次級消費者（肉食動物、吃昆蟲的小鳥）

354904只；三級消費者（肉食動物、吃小鳥的鷹）

3只。

把各個營養(yǎng)級的生物數(shù)量關(guān)系，用繪制能量金字塔的方式表達出來，一般是金字塔形。但也有特殊情況：數(shù)量金字塔小鳥昆蟲樹數(shù)量金字塔③生物量金字塔浮游動物生物量金字塔浮游植物特殊情況：例

1、ABCDEF思考：如上食物網(wǎng)中，A為1千克1、C最多約為多少？2、C最少約為多少？0.04千克0.0001千克例2、ABCDEF思考：如上食物網(wǎng)中，A為1千克若C增加1千克，則A最少需要消耗多少千克？最多又為多少？25千克10000千克同一食物鏈不同環(huán)節(jié)能量傳遞效率往往不完全相同，不涉及“最多”、“最少”，計算時不能按10%或20%，而需按具體數(shù)值計算。如在食物鏈A→B→C→D中，能量傳遞效率分別為a%、b%、c%,若A的能量為M,則D的能量為。提醒M×a%×b%×c%

例3.某人捕得一條重2kg的雜食海魚，若此魚的食物有1/2來自植物，1/4來自草食魚類，1/4來自以草食魚類為食的小型肉食魚類，則該魚至少需要海洋植物多少kg？最多需要多少kg?

最少：80kg最多：560kg4.如果一個人食物有1/2來自綠色植物，1/4來自小型肉食動物。1/4來自羊肉，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（）A．10千克

B.28千克

C.100千克

D.280千克

D

40.0125100001755.根據(jù)特定的能量流動要求計算例7有一食物網(wǎng)如下圖5所示，設(shè)E種群干物質(zhì)量為5.8×109kJ，B種群干物質(zhì)量為1.3×108kJ，則A種群干物質(zhì)量的值至少是_____________。解析本題首先要搞清楚：由于能量寓于物質(zhì)之中，所以計算干物質(zhì)量的值也就是計算能量的量值；其次，由于E種群的干物質(zhì)的最終去向有B和A，所以要使A種群所得干物質(zhì)的量最少，只有在E種群以最低的傳遞效率傳給B（這時E種群剩余干物質(zhì)最少），E剩余部分再以最低的傳遞效率傳給A時才可能發(fā)生。B種群干物質(zhì)量為1.3×108kJ，從理論上講，至多消耗E種群干物質(zhì)為1.3×108kJ/10%＝1.3×109kJ，由于A與E相隔一個營養(yǎng)級，因而A種群干物質(zhì)量的值至少為（5.8－1.3）×109kJ×10%×10%＝4.5×107kJ。生命在等待中逝去······

請給我們一個“先吃雞”的理由！A、先吃雞，再吃玉米玉米雞人玉米雞人B、先吃玉米，同時用一部分玉米喂雞，吃雞產(chǎn)下的蛋，最后吃雞。七嘴八舌食物鏈越短，能量到我體內(nèi)的越多，我活的時間就越長呀！呼吸呼吸呼吸分解者呼吸太陽能

生產(chǎn)者（植物）

初級消費者（植食動物）

次級消費者（肉食動物）呼吸

三級消費者（肉食動物）總結(jié)：生態(tài)系統(tǒng)的能量流動----輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化、散失輸入：輸入生態(tài)系統(tǒng)的總能量：生產(chǎn)者固定的太陽能傳遞：能量在食物鏈（網(wǎng)）中傳遞的形式：轉(zhuǎn)化：熱能太陽光能化學(xué)能光合作用呼吸作用散失：能量散失的形式：呼吸作用以熱能形式散失有機物中的化學(xué)能請分析討論:用能量流動的原理,解釋諺語“一山不容二虎”隱含的道理。學(xué)以致用參考要點:根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)中能量流動逐級遞減的特點和規(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小的程度。在獲得有限的食物空間里，虎的數(shù)量越少，就越容易獲得食物來維持生存，其數(shù)量多時，就不能維持其生存。為了生存就會出現(xiàn)你死我活的斗爭，這樣一山就容不得二虎。在市場上，肉一般比蔬菜貴，試從生態(tài)系統(tǒng)能量流動的角度分析原因？

蔬菜一般屬于生產(chǎn)者范疇，而肉屬于消費者范疇，由于能量傳遞的效率只有10%~20%，也就是說要得到1千克的肉至少要消耗5千克的植物；所以相同重量的肉比蔬菜貴。三、研究能量流動實踐意義P96２、幫助人們合理的調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動關(guān)系，使能量持續(xù)高效地流向?qū)θ祟愑幸娴牟糠?。１、幫助人們科學(xué)規(guī)劃、設(shè)計人工生態(tài)系統(tǒng)，使能量得到最有效的利用。桑樹蠶魚能量流動的意義

?；~塘桑茂、蠶壯、魚肥大思考與討論我國古代就已發(fā)展出”?；~塘“生產(chǎn)方式：利用桑葉喂蠶，蠶沙養(yǎng)魚，魚塘泥肥桑，在桑、蠶、魚之間形成良性循環(huán)。古人在設(shè)計這種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式時，不一定清楚其中的科學(xué)道理，請從生態(tài)系統(tǒng)能量流動特點出發(fā)，分析這種設(shè)計的合理性。從人類所需要出發(fā)，通過能量的多級利用，充分利用流向各營養(yǎng)級的能量，提高了生產(chǎn)效益。加工廠桑基蔗基有機物質(zhì)甘蔗蔗葉塘泥蠶繭蠶糞塘泥魚魚塘人們雖然不能改變能量流動的客觀規(guī)律，但可設(shè)法調(diào)整能量流動方向，使能量流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠?/p>

1、研究生態(tài)系統(tǒng)的能量流動，可以幫助人們科學(xué)規(guī)劃、設(shè)計人工生態(tài)系統(tǒng)，使能量得到最有效的利用。沼氣池太陽光能?；~塘沼氣工程實現(xiàn)對能量的多級利用，大大提高能量的利用率研究能量流動意義應(yīng)用

質(zhì)疑：能不能改變生態(tài)系統(tǒng)能量流動的規(guī)律？思考：農(nóng)民在進行田間管理的時候，要進行滅蟲除草，目的是什么?

不能，人們雖然不能改變能量流動的客觀規(guī)律，但可設(shè)法調(diào)整能量流動方向，使能量流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠?。例如，在森林中，最好使能量多儲存在木材中；在草原牧場上，則最好使能量多流向到牛、羊等牲畜體內(nèi)，獲得更多的毛、肉、皮、奶等畜產(chǎn)品。除草為了使太陽能更多地流向農(nóng)作物。捉蟲為了使農(nóng)作物中的能量散失減少。2、研究生態(tài)系統(tǒng)的能量流動，還可以幫助人們合理地調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動關(guān)系，使能量持續(xù)高效地流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠帧１竟?jié)知識體系能量流動概念：生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失的過程過程能量的源頭：流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量：生產(chǎn)者固定的太陽能的總量途徑：食物鏈和食物網(wǎng)特點單向流動：逐級遞減：沿食物鏈方向由低營養(yǎng)級流向下一營養(yǎng)級能量金字塔能量沿食物鏈流動過程中逐級遞減；傳遞效率10%~20%。研究意義調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動關(guān)系，使能量持續(xù)高效的流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠痔柲芟聢D表示某草原生態(tài)系統(tǒng)中能量流動圖解，①～④表示相關(guān)過程能量流動量。下列有關(guān)敘述正確的是 A．①是流入該生態(tài)系統(tǒng)的總能量B．分解者分解動植物遺體釋放出來的能量，可供綠色植物再利用C.圖中②/①的比值代表“草→兔”的能量傳遞效率D．③和④分別屬于草和兔同化量的一部分D3、下圖為生態(tài)系統(tǒng)中能量流