(上課用)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)

問題探討策略1：先吃雞，再吃玉米；策略2：先吃玉米，同時(shí)用一部分玉米喂雞，吃雞產(chǎn)下的蛋，最后吃雞。

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:第2節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)教學(xué)目標(biāo)1：理解生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的過程和特點(diǎn)2：理解研究生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的意義重點(diǎn)、難點(diǎn)生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的過程和有關(guān)計(jì)算。

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(dòng)。一、生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的概念生產(chǎn)者初級(jí)消費(fèi)者次級(jí)消費(fèi)者第一營養(yǎng)級(jí)第二營養(yǎng)級(jí)第三營養(yǎng)級(jí)自主學(xué)習(xí)

1、生態(tài)系統(tǒng)能量的輸入：能量的源頭？能量輸入的生理過程是什么？能量流動(dòng)的起點(diǎn)？流經(jīng)某生態(tài)系統(tǒng)能量的總值是多少？

2、輸入到生產(chǎn)者體內(nèi)的能量有哪些去向？3、輸入到生產(chǎn)者體內(nèi)的能量是如何從第一營養(yǎng)級(jí)傳遞到第二營養(yǎng)級(jí)的？

4、輸入到第二營養(yǎng)級(jí)生物體內(nèi)的能量有哪些去向？又是如何傳遞到第三營養(yǎng)級(jí)的？

5、輸入到生態(tài)系統(tǒng)中的能量以什么形式散失？生理過程是什么？參與的生物有哪些？草的能量是怎樣得來的光合作用？(太陽能化學(xué)能)生產(chǎn)者固定的太陽能呼吸消耗用于生長、發(fā)育、繁殖遺體、殘枝敗葉分解者利用流入初級(jí)消費(fèi)者（第二營養(yǎng)級(jí)）體內(nèi)能量在第一營養(yǎng)級(jí)中的變化呼吸消耗分解者分解流入下一營養(yǎng)級(jí)草的能量的去向？？自主學(xué)習(xí)

1、生態(tài)系統(tǒng)能量的輸入：能量的源頭？能量輸入的生理過程是什么？能量流動(dòng)的起點(diǎn)？流經(jīng)某生態(tài)系統(tǒng)能量的總值是多少？

2、輸入到生產(chǎn)者體內(nèi)的能量有哪些去向？

3、輸入到生產(chǎn)者體內(nèi)的能量是如何從第一營養(yǎng)級(jí)傳遞到第二營養(yǎng)級(jí)的？

4、輸入到第二營養(yǎng)級(jí)生物體內(nèi)的能量有哪些去向？又是如何傳遞到第三營養(yǎng)級(jí)的？

5、輸入到生態(tài)系統(tǒng)中的能量以什么形式散失？生理過程是什么？參與的生物有哪些？兔子（第二營養(yǎng)級(jí)）的能量是如何輸入和輸出的？？攝入量:下一個(gè)營養(yǎng)級(jí)通過捕食的方式從上一個(gè)營養(yǎng)級(jí)獲得的能量.同化量:攝入的食物在消化道內(nèi)，被消化吸收的有機(jī)物中的化學(xué)能。是真正能被食草動(dòng)物利用的能量，

攝入量中大部分被消化吸收，這一部分稱為同化量.剩余的能量隨糞便排出體外。同化量=攝入量--糞便量同化量就是輸入（傳遞）到該營養(yǎng)級(jí)的能量，也就是該營養(yǎng)級(jí)的生物獲得的能量。能量的輸入初級(jí)消費(fèi)者攝入用于生長發(fā)育和繁殖次級(jí)消費(fèi)者攝入呼吸遺體殘骸初級(jí)消費(fèi)者同化分解者利用糞便呼吸熱能散失…...能量在第二營養(yǎng)級(jí)中的變化熱能散失自主學(xué)習(xí)

1、生態(tài)系統(tǒng)能量的輸入：能量的源頭？能量輸入的生理過程是什么？能量流動(dòng)的起點(diǎn)？流經(jīng)某生態(tài)系統(tǒng)能量的總值是多少？

2、輸入到生產(chǎn)者體內(nèi)的能量有哪些去向？3、輸入到生產(chǎn)者體內(nèi)的能量是如何從第一營養(yǎng)級(jí)傳遞到第二營養(yǎng)級(jí)的？

4、輸入到第二營養(yǎng)級(jí)生物體內(nèi)的能量有哪些去向？又是如何傳遞到第三營養(yǎng)級(jí)的？

5、輸入到生態(tài)系統(tǒng)中的能量以什么形式散失？生理過程是什么？參與的生物有哪些？生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)圖解:生產(chǎn)者(植物)呼吸作用植食動(dòng)物呼吸作用肉食動(dòng)物呼吸作用分解者…呼吸作用肉食動(dòng)物呼吸作用

能量沿著食物鏈流動(dòng),在這個(gè)過程中每一個(gè)營養(yǎng)級(jí)都有輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失。１、能量流動(dòng)的源頭、起點(diǎn)：

太陽光能；從生產(chǎn)者固定太陽能開始

生產(chǎn)者光合作用固定的太陽能總量

3、生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的形式和渠道：

總結(jié)有機(jī)物中的化學(xué)能；食物鏈和食物網(wǎng)2、流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量：4|、生態(tài)系統(tǒng)能量的散失：形式、生理過程和參與的生物熱能；細(xì)胞呼吸；生產(chǎn)者、消費(fèi)者和分解者思考與討論: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？

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?chǔ)存于有機(jī)物化學(xué)鍵中的化學(xué)能；動(dòng)物通過消耗自身體內(nèi)儲(chǔ)存的化學(xué)能變成爬、跳、飛、游的機(jī)械能。在這些過程中，能量既不能憑空產(chǎn)生，也不會(huì)消滅，只能由一種形式轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N形式。因此，對(duì)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(jìn)行定量計(jì)算。

輸入某營養(yǎng)級(jí)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(jí)的能量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)？

能量在生態(tài)系統(tǒng)中的流動(dòng)，很大部分被各個(gè)營養(yǎng)級(jí)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(dòng)。因?yàn)橹两裆形窗l(fā)現(xiàn)以熱能作為能源合成有機(jī)物的生物。分析”塞達(dá)伯格湖的能量流動(dòng)圖解”資料分析(1)在第一營養(yǎng)級(jí)(生產(chǎn)者)和第二營養(yǎng)級(jí)之間能量的傳遞效率是多少?第二營養(yǎng)級(jí)到第三營養(yǎng)級(jí)呢?(2)圖中“未利用的能量”是指哪些能量呢？(3)能量在相鄰的營養(yǎng)級(jí)之間的傳遞效率一般在多大范圍內(nèi)?三、能量流動(dòng)的特點(diǎn)(4)通過以上分析,你能總結(jié)出什么規(guī)律?13.5％,20％10％～20％a.下一個(gè)營養(yǎng)級(jí)不能利用的能量。如：草根b.下一個(gè)營養(yǎng)級(jí)能利用而未利用的能量。如：羊不能吃完所有的草(1)第二營養(yǎng)級(jí)獲得第一營養(yǎng)級(jí)(生產(chǎn)者)所同化能量的百分比是多少?第三營養(yǎng)級(jí)獲得第二營養(yǎng)級(jí)百分比呢?(2)能量在相鄰的營養(yǎng)級(jí)之間的傳遞效率在多大范圍內(nèi)?(3)上圖中“未利用的能量”是指哪些能量呢？62.812.6×100％=20.06％62.8464.6×100％=13.52％一部分通過該營養(yǎng)級(jí)的呼吸作用散失了。一部分作為遺體或殘枝敗葉而被分解者所分解。只有一小部分進(jìn)入下一營養(yǎng)級(jí)（被捕食）。

流入某一營養(yǎng)級(jí)的能量主要有以下去向：

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)。（4）流入某一營養(yǎng)級(jí)的能量，為什么不是百分百地流到下一營養(yǎng)級(jí)？

三、生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的特點(diǎn)：

逐級(jí)遞減:單向流動(dòng):生產(chǎn)者次級(jí)消費(fèi)者三級(jí)消費(fèi)者初級(jí)消費(fèi)者不循環(huán)，不可逆能量在沿食物鏈流動(dòng)的過程中是逐漸減少的

在相鄰兩個(gè)營養(yǎng)級(jí)中的傳遞效率大約是10%—20%生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)圖解:生產(chǎn)者(植物)呼吸作用植食動(dòng)物呼吸作用肉食動(dòng)物呼吸作用分解者…呼吸作用肉食動(dòng)物呼吸作用

假設(shè)你像小說中的魯濱遜一樣，流落到一個(gè)不毛的荒島上，那里除了有能飲用的水之外，幾乎沒有任何食物，你隨身攜帶的食物只有15千克玉米和一只母雞。你認(rèn)為哪種生存策略能讓你維持更長的時(shí)間來等待救援？（）

A.先吃雞，然后吃玉米。

B.先吃玉米，同時(shí)用一部分玉米喂雞，吃雞產(chǎn)下的蛋，最后吃雞。雞人玉米玉米人雞問題探討：1、用生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的觀點(diǎn)解釋為什么肉、蛋、奶的價(jià)格比糧食貴？

肉、蛋、奶是次級(jí)消費(fèi)者或其產(chǎn)品，要增加1kg肉、蛋、奶要消耗5kg-10kg的糧食。

根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)逐級(jí)遞減的特點(diǎn)和規(guī)律，營養(yǎng)級(jí)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(jí)，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。2.為什么說“一山不容二虎”?

從能量傳遞的數(shù)量和效率看，能量流經(jīng)各營養(yǎng)級(jí)是逐級(jí)遞減的，單向不循環(huán)的，傳遞效率為10％－20％。

所以,到第五營養(yǎng)級(jí)時(shí)，可利用的能量已減少，以致不能維持一個(gè)生物種群生存的程度了。3.食物鏈一般不超過五個(gè)營養(yǎng)級(jí)?

如果把單位時(shí)間內(nèi)各個(gè)營養(yǎng)級(jí)所得到的能量數(shù)值，由低到高繪成圖，可以形成一個(gè)金字塔圖形，叫做“能量金字塔”。能量金字塔能量金字塔

如果把各個(gè)營養(yǎng)級(jí)的生物數(shù)量關(guān)系，用繪制能量金字塔的方式表達(dá)出來，是不是也是金字塔形？想一想：？數(shù)量金字塔有沒有例外的情況？想一想：

在一片樹林中，樹、昆蟲和食蟲鳥的個(gè)體數(shù)比例關(guān)系如下圖所示：鳥樹昆蟲昆蟲樹鳥數(shù)量比例圖能量金字塔

成千上萬只昆蟲生活在一株大樹上，該數(shù)量金字塔的塔形也會(huì)發(fā)生倒置。

例如，在海洋生態(tài)系統(tǒng)中，由于生產(chǎn)者（浮游植物）的個(gè)體小，壽命短，又會(huì)不斷地被浮游動(dòng)物吃掉，所以某一時(shí)刻調(diào)查到的浮游植物的量可能低于浮游動(dòng)物的量。當(dāng)然，總的來看，一年中流過浮游植物的總能量還是比流過浮游動(dòng)物的要多。?；~塘“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。三.研究能量流動(dòng)的意義加工廠?；峄袡C(jī)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(dòng)的客觀規(guī)律，但可設(shè)法調(diào)整能量流動(dòng)方向，使能量流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠稚鷳B(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失的過程。1、單向流動(dòng)：生產(chǎn)者初級(jí)消費(fèi)者調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)關(guān)系，使能量持續(xù)高效地流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠帧?、能量的源頭：太陽能2、流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量：生產(chǎn)者固定3、總渠道：食物鏈或食物網(wǎng)2、逐級(jí)遞減：傳遞效率為10%~20%的太陽能的總量。次級(jí)消費(fèi)者概念：過程特點(diǎn)意義：生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)歸納總結(jié)：1.根據(jù)能量流動(dòng)效率直接計(jì)算例1

某生態(tài)系統(tǒng)中初級(jí)消費(fèi)者和次級(jí)消費(fèi)者的總能量分別是W1和W2，當(dāng)下列哪種情況發(fā)生時(shí)，最有可能使生態(tài)平衡遭到破壞（）A.B.C.D.生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的有關(guān)計(jì)算解析生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)效率為10%~20%，即一般情況下上一營養(yǎng)級(jí)傳遞給下一營養(yǎng)級(jí)的能量不超過自身同化量的20%，如，則說明初級(jí)消費(fèi)者和次級(jí)消費(fèi)者之間的能量流動(dòng)效率已經(jīng)高于20%，初級(jí)消費(fèi)者、食物鏈和生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性都受到了破壞，影響了生物的可持續(xù)性發(fā)展，因而最有可能使生態(tài)平衡遭到破壞。答案選D項(xiàng)。例2有5個(gè)營養(yǎng)級(jí)的一條食物鏈，若第五營養(yǎng)級(jí)的生物體重增加1kg，理論上至少要消耗第一營養(yǎng)級(jí)的生物（）A.25kgB.125kgC.625kgD.3125kg解析這是最為簡單的一種計(jì)算題型。所謂至少消耗，即是按照最高的效率（20%）傳遞。設(shè)需消耗第一營養(yǎng)級(jí)生物xkg，則有(20%)4x=1，不難選出正確答案為C項(xiàng)。2.根據(jù)隱含的能量流動(dòng)數(shù)量關(guān)系進(jìn)行計(jì)算例3

在某生態(tài)系統(tǒng)中，已知1只2kg的鷹要吃10kg的小鳥，0.25kg的小鳥要吃2kg的昆蟲，而100kg的昆蟲要吃1000kg的綠色植物。若各營養(yǎng)級(jí)生物所攝入的食物全轉(zhuǎn)化成能量的話，那么，這只鷹轉(zhuǎn)化綠色植物的百分比應(yīng)為（）

A.0.05%B.0.5%C.0.25%D.0.025%解析該題中能量流動(dòng)效率不僅用重量表示，而且其數(shù)值在各營養(yǎng)級(jí)之間都不一樣，但以植物為基準(zhǔn)，在食物鏈的基礎(chǔ)上可推出它們間的數(shù)量轉(zhuǎn)化關(guān)系：植物→昆蟲→小鳥→鷹1000kg100kg12.5kg2.5kg這樣，鷹轉(zhuǎn)化綠色植物的百分比即為2.5/1000，也就是0.25%。3.根據(jù)規(guī)定的能量流動(dòng)效率計(jì)算例4

有一食物網(wǎng)如圖1所示。假如貓頭鷹的食物2/5來自兔子，2/5來自老鼠，其余來自蛇，那么貓頭鷹要增加20g體重，最多消耗植物多少克？解析據(jù)題意，貓頭鷹的食物可來源于三條食物鏈，直接來源于三種不同的生物：兔、鼠、蛇，如要使其增重20g，則這種食物食用后必須使其分別增加8g、8g、4g。這樣可得到圖2。考慮到是最多消耗，計(jì)算時(shí)要按最低的能量流動(dòng)效率即10%計(jì)算，這樣這三條鏈消耗的植物分別為800g、800g、4000g，共消耗植物5600克?？紤]到是最多消耗，計(jì)算時(shí)要按最低的能量流動(dòng)效率即10%計(jì)算，這樣這三條鏈消耗的植物分別為800g、800g、4000g，共消耗植物5600克。例5

在如下圖3所示的食物網(wǎng)中，已知各營養(yǎng)級(jí)之間的能量轉(zhuǎn)化效率為10%，若一種生物攝食兩種上一營養(yǎng)級(jí)的生物時(shí)，兩種被攝食的生物量相等，則丁每增加10千克生物量，需消耗生產(chǎn)者多少千克？解析據(jù)題意，與丁食物來源相關(guān)的食物鏈有三條：戊→庚→丁，戊→甲→丁，戊→己→甲→丁。丁以甲和庚為食，則按能量傳遞效率10%計(jì)算：各需甲、庚10kg÷10%÷2＝50kg。甲要增長50kg需攝食己和戊共50kg÷10%＝500kg，則己、戊各250kg，己要增長250kg則需攝食戊250kg÷10%＝2500kg，庚要增長50kg則需戊50kg÷10%＝500kg。共需戊：500＋2500＋250＝3250kg。4.根據(jù)變化的能量流動(dòng)效率計(jì)算例6

已知在如下圖4所示的食物網(wǎng)中，C生物同化的總能量為a，其中A生物直接供給C生物的比例為x，則按最低的能量傳遞效率計(jì)算，需要A生物的總能量（y）與x的函數(shù)關(guān)系式為____________。5.根據(jù)特定的能量流動(dòng)要求計(jì)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(jì)算干物質(zhì)量的值也就是計(jì)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(shí)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(shí)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(gè)營養(yǎng)級(jí)，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。。

1：（2004.上海）如果一個(gè)人食物有1/2來自綠色植物，1/4來自小型肉食動(dòng)物，1/4來自羊肉。假如傳遞效率為10%，那么該人每增加1Kg體重，約消耗植物________Kg。

280練一練2、ABCDEF思考：如上食物網(wǎng)中，A為1千克a、C最多約為多少？b、C最少約為多少？0.04千克0.0001千克c、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？反饋練習(xí)：1、在一個(gè)處于平衡狀態(tài)的封閉的生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)，要使其中的動(dòng)物能夠長時(shí)間存活，必須提供（）

A．o2B．H2o

C．有機(jī)物D．太陽能BD2、在一條食物鏈中，第二營養(yǎng)級(jí)能量最多有多少流入到第五營養(yǎng)級(jí)（）A.1/5B.1/125

C.1/25

D.1/6253、肉食動(dòng)物不可能是一條食物鏈中的第幾營養(yǎng)級(jí)（）

A．第五B．第二C．第三D．第四

4、對(duì)水稻→鼠→蛇→鷹這條食物鏈的錯(cuò)誤描述是（）A.水稻是生產(chǎn)者B.鼠是初級(jí)消費(fèi)者C.蛇是次級(jí)消費(fèi)者D.鷹屬于第三營養(yǎng)級(jí)BD5.下面有關(guān)生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的表述，不正確的是（）

A.能量流動(dòng)是單向流動(dòng)，逐級(jí)遞減的

B.食物鏈越短，可供消費(fèi)者的能量越多

C.初級(jí)消費(fèi)者越多，次級(jí)消費(fèi)者獲得的能量越少

D.營養(yǎng)級(jí)越多，散失的能量越多6.假設(shè)一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的總能量為１００％，按最高傳遞效率計(jì)算，第三營養(yǎng)級(jí)和三級(jí)消費(fèi)者所獲得的能量應(yīng)為（）

A.４％和４％B.０.８％和０.８％

C.４％和０.８％D.１０％和４％CC7.識(shí)圖作答：下圖表示生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)，請(qǐng)據(jù)圖回答：（1）將A、B、C、D各營養(yǎng)級(jí)的名稱依次寫在圖中：

A．______B．______C．______D．______生產(chǎn)者初級(jí)消費(fèi)者次級(jí)消費(fèi)者三級(jí)消費(fèi)