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第2課
生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)第1課時(shí):生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)第三單元能量流動(dòng)的過(guò)程01能量流動(dòng)的特點(diǎn)02方案1方案2選擇人數(shù):選擇人數(shù):先后一部分吃雞蛋一部分能量流動(dòng)的過(guò)程能量輸入種群能量?jī)?chǔ)存能量散失能量輸入某營(yíng)養(yǎng)級(jí)能量?jī)?chǔ)存能量散失科學(xué)方法:研究能量流動(dòng)的基本思路
能量流經(jīng)一個(gè)種群的情況可以圖示如下:能量輸入個(gè)體1個(gè)體2個(gè)體3……儲(chǔ)存在體內(nèi)的能量呼吸作用散失的能量?jī)?chǔ)存在體內(nèi)的能量呼吸作用散失的能量?jī)?chǔ)存在體內(nèi)的能量呼吸作用散失的能量以個(gè)體為研究對(duì)象,有很大的局限性和偶然性,如果個(gè)體死亡,數(shù)據(jù)可能不準(zhǔn)確;不同個(gè)體間差異過(guò)大。
如果將這個(gè)種群作為一個(gè)整體來(lái)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(dòng)的基本思路。如果以種群為研究對(duì)象,能量流動(dòng)的渠道為食物鏈,可能因?yàn)槭澄锞W(wǎng)的復(fù)雜性而影響結(jié)果的準(zhǔn)確性。
如果將一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的所有種群作為一個(gè)整體,那么左圖將概括為何種形式呢?
可以比較精確地測(cè)量每一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)能量的輸入值和輸出值。能量流動(dòng)的過(guò)程深入內(nèi)部考察個(gè)體
生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的研究一般在群體水平上進(jìn)行。將群體視為一個(gè)整體進(jìn)行研究是系統(tǒng)科學(xué)常用的研究方法。整合局部環(huán)節(jié)規(guī)律探索系統(tǒng)動(dòng)態(tài)規(guī)律科學(xué)方法:研究能量流動(dòng)的基本思路能量流動(dòng)的過(guò)程第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)論證方案2(生產(chǎn)者)(初級(jí)消費(fèi)者)(次級(jí)消費(fèi)者)食物鏈1:第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)(生產(chǎn)者)(初級(jí)消費(fèi)者)食物鏈2:能量流動(dòng)的過(guò)程有多少能量能夠從玉米最終流向魯濱孫?第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)(生產(chǎn)者)的能量來(lái)源及去路第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)(初級(jí)消費(fèi)者)的能量來(lái)源及去路第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)論證方案2(生產(chǎn)者)(初級(jí)消費(fèi)者)(次級(jí)消費(fèi)者)食物鏈1:能量流動(dòng)的過(guò)程①閱讀課本P55第一、二段內(nèi)容,小組討論學(xué)案中問(wèn)題:
玉米的能量來(lái)自哪里?
照射在玉米上的太陽(yáng)能都被吸收了嗎?
玉米吸收太陽(yáng)能后,以何種形式儲(chǔ)存?有哪些去向?②完成玉米的能量流動(dòng)示意圖:將以下內(nèi)容填入學(xué)案示意圖的方格中(自身呼吸作用以熱能散失、用于自身生長(zhǎng)發(fā)育繁殖、殘枝敗葉、被分解者利用、雞攝入)A.玉米(第一營(yíng)養(yǎng)級(jí))的能量流動(dòng)情況①限時(shí)4分鐘,請(qǐng)小組所有成員全力以赴②確定小組發(fā)言人,做好展示準(zhǔn)備,并做好點(diǎn)評(píng)準(zhǔn)備玉米雞人論證方案2食物鏈1:能量流動(dòng)的過(guò)程玉米固定的太陽(yáng)能呼吸作用散失用于自身生長(zhǎng)發(fā)育繁殖雞攝入分解者利用光合作用固定(同化)散失呼吸作用散失枯枝敗葉玉米固定的太陽(yáng)能的去向:呼吸作用散失;雞攝入;分解者利用A.玉米(第一營(yíng)養(yǎng)級(jí))的能量流動(dòng)情況大部分同化量=生產(chǎn)者固定的太陽(yáng)能總量能量流動(dòng)的過(guò)程①閱讀P55圖3-5,小組討論學(xué)案中問(wèn)題:
母雞的能量來(lái)自哪里?
這些能量都被母雞吸收了嗎?
母雞吸收能量后,以何種形式儲(chǔ)存?有哪些去向?②完成雞的能量流動(dòng)示意圖。將以下內(nèi)容填入學(xué)案示意圖的方格中(糞便、雞同化量、自身呼吸作用以熱能散失、用于自身生長(zhǎng)發(fā)育繁殖、遺體殘骸、被分解者利用、人攝入量)①限時(shí)4分鐘,請(qǐng)小組所有成員全力以赴②確定小組發(fā)言人,做好展示準(zhǔn)備,并做好點(diǎn)評(píng)準(zhǔn)備B.雞(第一營(yíng)養(yǎng)級(jí))的能量流動(dòng)情況能量流動(dòng)的過(guò)程呼吸作用散失用于自身生長(zhǎng)發(fā)育繁殖雞攝入糞便雞同化遺體殘骸人攝入分解者利用(呼吸作用散失)—=雞糞便中能量是誰(shuí)的能量?屬于玉米同化量雞的同化量去向有:呼吸作用散失;人攝入;分解者利用同化量攝入量糞便量B.雞(第二營(yíng)養(yǎng)級(jí))的能量流動(dòng)情況能量流動(dòng)的過(guò)程呼吸作用散失用于自身生長(zhǎng)發(fā)育繁殖人攝入糞便人同化遺體殘骸最高營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量去向:呼吸作用散失;分解者利用C.人(第三營(yíng)養(yǎng)級(jí))的能量流動(dòng)情況分解者利用(呼吸作用散失)屬于上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的同化量能量流動(dòng)的過(guò)程玉米人論證方案2食物鏈2:同理,食物鏈2中玉米、人的能量的來(lái)源、去向與食物鏈1的相關(guān)途徑是相同的模型構(gòu)建1:構(gòu)建食物鏈的能量流動(dòng)模型小組合作,利用所提供的材料,用箭頭表示能量的來(lái)源和去路,在展板上嘗試構(gòu)建該食物鏈完整的能量流動(dòng)模型。(限時(shí)2分鐘)能量流動(dòng)的過(guò)程呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用生產(chǎn)者(綠色植物)初級(jí)消費(fèi)者(植食性動(dòng)物)次級(jí)消費(fèi)者(肉食性動(dòng)物)三級(jí)消費(fèi)者(肉食性動(dòng)物)呼吸作用……分解者注意:每個(gè)箭頭及箭頭的方向大小、菱形方塊的大小代表什么含義?初級(jí)消費(fèi)者糞便中的能量屬于以上哪個(gè)顏色箭頭的部分?模型構(gòu)建1:構(gòu)建食物鏈的能量流動(dòng)模型1.能量流動(dòng)的過(guò)程能量流動(dòng)的過(guò)程能量來(lái)源呼吸作用散失太陽(yáng)能生產(chǎn)者能量去路每個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)總能量固定的太陽(yáng)能總量各級(jí)消費(fèi)者上一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)生產(chǎn)者:各級(jí)消費(fèi)者:同化總量=攝入量-糞便量流入下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)被分解者利用未利用均屬于用于自身生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖的部分模型構(gòu)建2:構(gòu)建某一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量流動(dòng)模型1.能量流動(dòng)的過(guò)程能量流動(dòng)的過(guò)程例如:玉米→雞→人青草未捕食被捕食未攝入攝入未同化(如糞便等:能量屬于上一級(jí))同化呼吸消耗構(gòu)成機(jī)體(生長(zhǎng)、發(fā)育、繁殖)分解者利用被捕食(下一營(yíng)養(yǎng)級(jí))未利用同化量=攝入量-糞便量模型構(gòu)建3:能量流經(jīng)第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)的過(guò)程1.能量流動(dòng)的過(guò)程能量流動(dòng)的過(guò)程遵循能量守恒定律。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)生物體的有機(jī)物中,另一部分在呼吸作用中以熱能的形式散失,兩者之和與流入生態(tài)系統(tǒng)的能量相等。討論1:生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)和轉(zhuǎn)化是否遵循能量守恒定律?為什么?思考?討論:生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)方框大小、箭頭粗細(xì)1.能量流動(dòng)的過(guò)程能量流動(dòng)的過(guò)程不能,能量流動(dòng)是單向的。討論2:流經(jīng)某生態(tài)系統(tǒng)的能量能否再回到這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中來(lái)?為什么?思考?討論:生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)方框大小、箭頭粗細(xì)1.能量流動(dòng)的過(guò)程能量流動(dòng)的過(guò)程由于每一營(yíng)養(yǎng)級(jí)和分解者都需要呼吸作用以熱能的形式散失掉一部分能量方案1方案2方案一能讓你維持更長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)等待救援先后一部分吃雞蛋一部分能量流動(dòng)的過(guò)程枯枝敗葉遺體遺體遺體生物群落環(huán)境輸入輸出2.能量流動(dòng)的概念生態(tài)系統(tǒng)中能量的
的過(guò)程輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失散失:通過(guò)各營(yíng)養(yǎng)級(jí)及分解者的呼吸作用以熱能形式散失輸入:生產(chǎn)者通過(guò)光合作用固定的太陽(yáng)能總量傳遞:以有機(jī)物中化學(xué)能的形式沿著食物鏈(網(wǎng))傳遞
:光能
有機(jī)物中化學(xué)能
熱能轉(zhuǎn)化(其次還有化能合成作用)能量流動(dòng)的過(guò)程能量流動(dòng)的特點(diǎn)RaymondLindeman對(duì)能量流動(dòng)做了定量分析《生態(tài)學(xué)的營(yíng)養(yǎng)動(dòng)態(tài)概說(shuō)》
林德曼(1915-1942)賽達(dá)伯格湖優(yōu)點(diǎn):小、簡(jiǎn)單、穩(wěn)定思考?討論:分析賽達(dá)伯格湖的能量流動(dòng)深1米,面積為14480平方米,湖岸線長(zhǎng)500米。湖底深度一致、性質(zhì)均一,沒(méi)有大的波浪。能量流動(dòng)的特點(diǎn)A.用表格的形式,將圖中的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理,并計(jì)算“流出”該營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量占“流入”該營(yíng)養(yǎng)級(jí)能量的百分比。B.通過(guò)以上分析,請(qǐng)總結(jié)出能量流動(dòng)的特點(diǎn)并分析原因。思考?討論:分析賽達(dá)伯格湖的能量流動(dòng)①限時(shí)3分鐘,請(qǐng)小組所有成員全力以赴②確定小組發(fā)言人,做好展示準(zhǔn)備,并做好點(diǎn)評(píng)準(zhǔn)備能量流動(dòng)的過(guò)程輸入能量(同化量)流入下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)呼吸散失分解者利用未利用出入比生產(chǎn)者
植食性動(dòng)物
肉食性動(dòng)物
464.662.812.613.5%20%62.896.312.529312.618.82.129.37.5微量5.0/能量傳遞效率輸出(去路)逐級(jí)遞減單位(焦/厘米2·年)未利用:指未被自身呼吸作用消耗,也未被后一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)和分解者利用的能量。(定時(shí)定量分析)能量傳遞效率=某一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的同化量上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的同化量×100%模型構(gòu)建4:構(gòu)建能量流動(dòng)的數(shù)學(xué)模型能量流動(dòng)的過(guò)程賽達(dá)伯格湖能量流動(dòng)圖解(1)從方向上看:?jiǎn)蜗蛄鲃?dòng)在生態(tài)系統(tǒng)中,能量流動(dòng)只能沿著_____由___營(yíng)養(yǎng)級(jí)流向____營(yíng)養(yǎng)級(jí),不可_____,也不能_________;①生物之間的捕食關(guān)系是長(zhǎng)期自然選擇的結(jié)果,一般不可逆轉(zhuǎn);
②各營(yíng)養(yǎng)級(jí)呼吸作用散失的熱能無(wú)法再利用。食物鏈低高逆轉(zhuǎn)循環(huán)流動(dòng)原因:能量流動(dòng)的過(guò)程賽達(dá)伯格湖能量流動(dòng)圖解(1)從方向上看:?jiǎn)蜗蛄鲃?dòng)在生態(tài)系統(tǒng)中,能量流動(dòng)只能沿著_____由___營(yíng)養(yǎng)級(jí)流向____營(yíng)養(yǎng)級(jí),不可_____,也不能_________;食物鏈低高逆轉(zhuǎn)循環(huán)流動(dòng)討論1:從方向上看,能量流動(dòng)是否會(huì)逆轉(zhuǎn),能不能循環(huán)流動(dòng)?為什么?流出的能量能否再次回到相應(yīng)的營(yíng)養(yǎng)級(jí)?(1)生態(tài)系統(tǒng)各營(yíng)養(yǎng)級(jí)間取食和被食的關(guān)系是不可逆的。(2)各營(yíng)養(yǎng)級(jí)通過(guò)呼吸作用散失的熱能不能再被生物利用。不會(huì)逆轉(zhuǎn),不能循環(huán)流動(dòng)。因?yàn)椋耗芰苛鲃?dòng)的過(guò)程賽達(dá)伯格湖能量流動(dòng)圖解(2)從數(shù)值上看:逐級(jí)遞減①各營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物都會(huì)因自身呼吸作用散失掉一部分能量。②各營(yíng)養(yǎng)級(jí)能量都要有一部分流入分解者。③各營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物都不能全部被下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)捕食,各個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)能量都有一部分未利用。原因:(能量傳遞效率為10%~20%)討論2:從能量傳遞效率上看,能量為什么不能百分之百?gòu)囊粋€(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)流到下一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)?能量流動(dòng)的過(guò)程賽達(dá)伯格湖能量流動(dòng)圖解(2)從數(shù)值上看:逐級(jí)遞減不矛盾。能量在流動(dòng)過(guò)程中逐級(jí)遞減,指的是流入各個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量。能量守恒定律可以用于衡量流入某個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的總能量,總能量=儲(chǔ)存在生態(tài)系統(tǒng)(生物體的有機(jī)物)中的能量+被各個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)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(dòng)過(guò)程中逐級(jí)遞減,但總能量依然遵循能量守恒定律。討論3:能量在流動(dòng)過(guò)程中逐級(jí)遞減,與能量守恒定律矛盾嗎?為什么?(1)從方向上看:?jiǎn)蜗蛄鲃?dòng)任何生態(tài)系統(tǒng)都需要不斷得到來(lái)自系統(tǒng)外的能量補(bǔ)充,以便維持生態(tài)系統(tǒng)的正常功能能量流動(dòng)的過(guò)程例1.(2022·衡水高二開(kāi)學(xué)考試)在分析生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)時(shí)經(jīng)常涉及“總能量”、“攝入量”、“輸入量(輸入到某一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量)”、“同化量”、“糞便量”、“能量傳遞效率”等說(shuō)法,則下列說(shuō)法中正確的是(
)A.太陽(yáng)輻射到某一生態(tài)系統(tǒng)中的能量即為輸入生態(tài)系統(tǒng)的總能量B.生產(chǎn)者積累的有機(jī)物中的能量為輸入生態(tài)系統(tǒng)的總能量C.某一營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物的攝入量減去糞便量,為該營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物同化量D.相鄰兩營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物中高營(yíng)養(yǎng)級(jí)與低營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物的攝入量之比表示能量傳遞效率C附3:某生態(tài)系統(tǒng)中存在如圖所示的食物網(wǎng),如將丙的食物比例由甲:乙=1:1調(diào)
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