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1、第2 2节 生态系统的能量流动 1.分析生态系统中能量流动的过程和特点。 2.能绘制出能量金字塔模型。 3.概述研究能量流动的实践意义。 4.尝试调查农田生态系统中的能量流动情况。 一二三 一、生态系统能量流动的概念 生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程,称为生态系 统的能量流动。 一二三 二、能量流动的过程 1.输入生态系统的总能量:即生产者固定的太阳能总量。 2.起点:生产者固定太阳能开始。 3.能量流动的途径:食物链和食物网。 4.能量流动的过程(以初级消费者为例) 一二三 b.同化,d.呼吸作用,e.生长、发育和繁殖。 (1)初级消费者的能量去路有:呼吸作用散失、分解者利用、流
2、入 次级消费者。 (2)初级消费者同化的能量=呼吸作用散失的能量+分解者利用的 能量+流入下一个营养级的能量+未被利用的能量。 生产者的能量去路有哪些? 提示:四条去路:一是呼吸作用散失,二是植物遗体、残枝败叶被 分解者利用,三是流入初级消费者,四是未被利用。 一二三 5.能量流动的特点:一是能量流动是单向的,不可逆转的,也不能 循环流动;二是能量在流动的过程中逐级递减,能量在相邻两个营 养级间的传递效率是10%20%。 6.能量流动的模型:如果将单位时间内各个营养级所得的能量数 值,由低到高绘制成图,可形成一个金字塔形,叫做能量金字塔。在 一个生态系统中,营养级越多,在能量流动中消耗的能量也
3、就越多。 生态系统中能量流动一般不超过45个营养级。 一二三 用能量流动的原理解释“一山不容二虎”隐含的道理。 提示:根据生态系统中能量流动逐级递减的特点和规律可知,营 养级越高,可利用的能量就越少。老虎在生态系统中几乎都是最高 营养级,通过食物链(网)获得的能量已减到很小的程度。因此,老虎 的数量会很少。 一二三 三、研究生态系统能量流动在实践中的意义 可以帮助人们科学规划、设计人工生态系统,使能量得到最有效 的利用;还可以帮助人们合理地调整生态系统中能量流动关系,使 能量持续高效地流向对人类有益的部分。 一二三四 一、能量流动的过程 1.能量的输入 (1)能量来源:几乎都来自太阳能。 2.
4、能量的传递 (1)传递途径:食物链和食物网。 (2)传递形式:有机物中的化学能。 一二三四 (3)传递过程 一二三四 特别提醒由图解可以看出,一个营养级所同化的能量,有三个去向: a.呼吸作用散失; b.被下一营养级同化(食物链的最后一个营养级除外); c.遗体、残骸等被分解者分解。 某营养级产生的粪便中的能量,不属于被该营养级同化的能量, 属于上一营养级同化的能量。 一二三四 3.能量的转化 4.能量的散失 (1)形式:热能。热能是能量流动的最后形式。 (2)过程 (3)特殊途径 一二三四 二、能量流动的特点 1.能量流动是单向的 (1)食物链各营养级的顺序是不可逆转的,这是长期自然选择的结
5、 果。 (2)各营养级的生物在细胞呼吸时产生的热能,全部被散失掉了, 这些能量是不能被再利用的。 2.能量流动是逐级递减的 (1)各营养级的生物都会因细胞呼吸而消耗掉相当大的一部分能 量。 (2)各营养级生物的能量总有一部分未被下一营养级的生物所利 用。 (3)各营养级中都有少部分能量随着残枝、败叶或遗体等被分解 者利用了。 一二三四 3.能量传递效率为10%20% 输入某一营养级(最高营养级除外)的能量中,只有10%20%的能 量流入下一个营养级。 一二三四 三、生态金字塔 如果将单位时间内各个营养级所得的能量数值,由低到高绘制成 图,可形成一个能量金字塔。根据生态系统内各个营养级的生物数
6、量和生物量数值,可制成数量金字塔和生物量金字塔。 一二三四 一二三四 特别提醒人们应用最普遍的是能量金字塔。 在前一营养级的生物个体很大,而后一营养级的生物个体很小 时,数量金字塔会出现倒置现象。 如在一片树林中,树、昆虫和食虫鸟类的个体比例关系,可形成 如上图所示的数量金字塔。 生物量金字塔很少发生倒置,只有在某些水域生态系统中可能 发生。 一二三四 四、根据提供的数据构建食物链(网) 1.根据曲线图构建食物链 上图为一定时间内某生态系统中几个种群的数量变化曲线,如果 它们构成一条食物链,一般情况下,种群的相对数量与种群的能量 呈正相关。从图示三条曲线与纵坐标的交点可以看出,此生态系统 中乙
7、的相对数量最多,能量也最多,应处于第一营养级,丙其次,甲最 少,分别处于第二、第三营养级,则食物链是乙丙甲。 一二三四 2.根据直方图构建食物链(网) 一个生态系统中的四种生物,构成一条食物链。上图表示在某一 时间分别测得的这四种生物(甲、乙、丙、丁)所含有机物的总量。 能量储存在有机物中,一般情况下,各营养级的有机物总量可以看 作各营养级含有的能量。在生态系统中,营养级越低,所含有的能 量越多,反之,则越少。据此可以推出此生态系统的食物链是丙 甲乙丁。 一二三四 3.根据表格数据呈现的能量值构建食物链(网) 下表是对某生态系统营养级和能量流动情况的调查结果,表中A、 B、C、D分别表示不同的
8、营养级,Pg表示生物同化作用固定能量的 总量。 根据能量多少和传递效率10%20%可以确定食物链为 BDAC。 一二三四 4.根据表格数据呈现的重金属、难以分解的农药等的浓度构建 食物链(网) 如某生态系统中各营养级生物体内残留有机汞的情况如下表。 本表呈现的是各营养级生物体内的有机汞浓度。有机汞存在生 物富集现象,即随着营养级的增加,汞浓度增加,所以从表中有机汞 浓度的大小可推知该生物营养级的高低,从而判断各生物能量值的 大小。表中A有机汞浓度最低,属第一营养级;C和E的有机汞浓度 差不多,表明两者属同一营养级;D有机汞浓度最高,属最高营养级。 所以,最可能的食物链如右图。 题型一题型二题型
9、三 题型一 生态系统能量流动的过程 【例1】某生态系统中有a、b、c、d四种生物,构成食物链 abc,d为分解者。下图是该生态系统中能量流入b时发生的一 系列变化。下列说法错误的是( ) A.图中的甲表示b的同化量, 乙表示b用于生长、发育和繁殖的能量 B.蘑菇可以参与丁过程 C.当生态系统处于相对稳定状态时,b的种群数量一般处于K/2 D.图中d的能量不全部来自b 题型一题型二题型三 解析:由图可知,甲=b的摄入量-粪便中的能量,故甲为b的同化量, 乙=b的同化量-呼吸作用散失的能量,故乙为b用于生长、发育和繁 殖的能量,A项正确。蘑菇是大型真菌,属于分解者,可以参与丁过 程,B项正确。当生
10、态系统处于相对稳定状态时,b种群的数量应稳 定在K值左右,C项错误。图中d的能量不全部来自b,如b的粪便中的 能量属于a固定的能量,D项正确。 答案:C 反思领悟生态系统中每个营养级的能量一般分两块三条去路。 两块:一是通过细胞呼吸以热能的形式散失一大部分;二是细胞呼 吸产生的ATP用于自身生长、发育和繁殖的部分。三条去路:一是 呼吸散失,二是被下一营养级摄取(最高营养级除外),三是遗体、残 骸等被分解者分解利用。 题型一题型二题型三 题型二 生态系统的能量流动特点 【例2】下列有关生态系统中食物链与能量流动的叙述,错误的 是( ) A.能量经食物链流动时只能从较低的营养级流向较高的营养级 B
11、.食物链越长,最高营养级获得的能量越少 C.初级消费者越多,次级消费者获得的能量越少 D.生态系统中的能量最终以热能的形式散失到环境中 解析:由于捕食关系,初级消费者中的能量有10%20%流入次级 消费者体内,则初级消费者越多,次级消费者获得的能量也越多。 答案:C 题型一题型二题型三 题型三 能量流动的相关计算 【例3】下图所示食物网中,假如猫头鹰的食物有2/5来自兔,2/5 来自鼠,1/5来自蛇,那么,猫头鹰若要增加20 g体重,至少需要消耗植 物( ) A.80 gB.900 g C.800 gD.600 g 题型一题型二题型三 猫头鹰中,猫头鹰属第四营养级,最少消耗植物20 g 1/520%20%20%=500 g,所以最少需要消耗植物900 g。 答案:B 题型一题型二题型三 反思领悟(1)若一食物网中,已知最高营养级增重为N: 求最多需第一营养级多少时,按最长食物链,最低传递效率计 算; 求至少消耗第一营养级多少时,按最短食物链,最高传递效率 计算。 (2)若一食物网中,已知第一营养级质量为M: 求最高营养级最多获得多少能量时,应按最短食物链,最高传 递效率计算; 求最高营养级最少获得多少能量时,应按最长食物链,最低传 递效率计算。