第25章-第二节生态系统中的能量流动和物质循环课件

问问题题探探讨讨备选策略备选策略1 1：先吃鸡，再吃玉米；先吃鸡，再吃玉米；备选策略备选策略2 2：先吃玉米，同时用一部分玉米喂鸡，先吃玉米，同时用一部分玉米喂鸡，吃鸡产下的吃鸡产下的 蛋，最后吃鸡。蛋，最后吃鸡。1 1、生态系统的能量从哪里来？如何进入生物界？、生态系统的能量从哪里来？如何进入生物界？太阳能，生产者的光合作用太阳能，生产者的光合作用4 4、能量流动的途径能量流动的途径(渠道渠道)：2 2、生态系统的、生态系统的能量流动从哪里开始（起点）能量流动从哪里开始（起点）?食物链和食物网食物链和食物网从生产者固定太阳能开始从生产者固定太阳能开始3 3、流经生态系统的总、流经生态系统的总能量怎么算？能量怎么算？该生态系统生产者所固定的太阳能的总量该生态系统生产者所固定的太阳能的总量5 5、能量的散失：能量的散失：通过呼吸作用以热能形式散失通过呼吸作用以热能形式散失6 6、能量的转化形式：能量的转化形式：光能光能化学能化学能热能热能自主学习自主学习一一、生态系统的能量流动、生态系统的能量流动（一）能量流动的概念（一）能量流动的概念:生态系统的能量流动是指生态生态系统的能量流动是指生态系统中能量的系统中能量的输入输入、传递传递、转化转化和和散失散失的过程。的过程。1.1.能量的源头能量的源头 :2.2.起点起点:3.输入生态系统的总能量输入生态系统的总能量:4.4.渠道渠道:5.5.能量散失的形式能量散失的形式:太阳太阳从生产者固定太阳能开始从生产者固定太阳能开始食物链和食物网食物链和食物网生产者固定的太阳能总量生产者固定的太阳能总量热能热能v思考：思考：（二）能量流动的过程（二）能量流动的过程:能量在生态系统中是如何传递和散失的？能量在生态系统中是如何传递和散失的？生产者生产者（植物）（植物）初级消费者初级消费者（植食性动物）（植食性动物）次级消费者次级消费者（肉食性动物）（肉食性动物）三级消费者三级消费者（肉食性动物）（肉食性动物）第一营养级第一营养级第二营养级第二营养级第三营养级第三营养级第四营养级第四营养级能量在生态系统中流动的过程：能量在生态系统中流动的过程：生产者生产者（植物）（植物）初级消费者初级消费者（植食性动物）（植食性动物）次级消费者次级消费者（肉食性动物）（肉食性动物）三级消费者三级消费者（肉食性动物）（肉食性动物）分分 解解 者者呼吸作用呼吸作用（热能）（热能）呼吸呼吸呼吸呼吸呼吸呼吸呼吸呼吸太阳光能太阳光能化学能化学能热能（最终归宿）热能（最终归宿）1、能量流动不是循环的而是、能量流动不是循环的而是单向单向的：的：从从生产者生产者初级消费者初级消费者次级消费者次级消费者三级消三级消费者费者2、能量流动是、能量流动是逐级递减逐级递减的：的：相邻两个营养级的传递率为相邻两个营养级的传递率为1020 逐级递减的原因：逐级递减的原因：自身呼吸消耗、被分解者分自身呼吸消耗、被分解者分解、流入下一个营养级利用。解、流入下一个营养级利用。（三）能量流动的特点（三）能量流动的特点10%20%10%20%生产者生产者生产者生产者10%20%10%20%初级初级初级初级消费者消费者消费者消费者次级次级次级次级消费者消费者消费者消费者10%20%10%20%为什么一般的食物链上营养级不会多于为什么一般的食物链上营养级不会多于为什么一般的食物链上营养级不会多于为什么一般的食物链上营养级不会多于5 5个？个？个？个？答：根据能量传递效率为答：根据能量传递效率为答：根据能量传递效率为答：根据能量传递效率为10%-2010%-2010%-2010%-20%计算，流入到下一计算，流入到下一计算，流入到下一计算，流入到下一营养级能量是很少的。所以营养级越高生物种类和数营养级能量是很少的。所以营养级越高生物种类和数营养级能量是很少的。所以营养级越高生物种类和数营养级能量是很少的。所以营养级越高生物种类和数量就越少。当能量流经量就越少。当能量流经量就越少。当能量流经量就越少。当能量流经4-54-54-54-5个营养级，所剩的能量就个营养级，所剩的能量就个营养级，所剩的能量就个营养级，所剩的能量就少到不足以再维持下一营养级的生命了。少到不足以再维持下一营养级的生命了。少到不足以再维持下一营养级的生命了。少到不足以再维持下一营养级的生命了。在在绿色植物绿色植物鼠鼠猫头鹰猫头鹰这条食物链中，猫头鹰增重这条食物链中，猫头鹰增重1Kg1Kg，至少需至少需要消耗绿色要消耗绿色植物植物_Kg_Kg。X20%20%=1Kg x=25Kg 如果一个人食物有1/2来自绿色植物，1/4来自羊肉，1/4来自小型肉食动物，假如传递效率为10%，那么该人每增加1千克体重，约消耗植物（）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营营养养级级永远都是永远都是金字塔形金字塔形树树数数昆虫数目昆虫数目小鸟小鸟数目数目鸟树昆虫能量金字塔ADCB植物植物 牛牛 人人植物植物 人人（四）（四）研究能量流动的意义：研究能量流动的意义：1.帮助帮助人们科学规划，设计人工生态系统，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。使能量得到最有效的利用。2.设法调整生态系统中的能量流动关系，设法调整生态系统中的能量流动关系，使能使能量持续高效地流向对人类最有益的部分量持续高效地流向对人类最有益的部分。（）碳循环）碳循环 碳是地球上储量最丰富的元素之一。碳是地球上储量最丰富的元素之一。碳是构成生物体的碳是构成生物体的基本元素基本元素，约占生，约占生物体物体干重的干重的49，碳链是有机化合物的碳链是有机化合物的“骨架骨架”，没有碳就没有生命。，没有碳就没有生命。二二、生态系统的物质循环生态系统的物质循环碳的循环过程碳的循环过程 无无 机机 环环 境境生产者生产者 消费者消费者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、石油燃燃烧烧1 1、碳在无机环境中以什么形式存在？、碳在无机环境中以什么形式存在？2 2、碳在无机环境与生物群落之间的循环形式？、碳在无机环境与生物群落之间的循环形式？3 3、碳进入生物体的途径？、碳进入生物体的途径？4 4、碳在生物体内的存在形式？、碳在生物体内的存在形式？5 5、碳在生物体之间传递途径？、碳在生物体之间传递途径？1 1、碳进入大气的途径？、碳进入大气的途径？2 2、碳循环的特点、碳循环的特点?（有机物）（有机物）（有机物）（有机物）全球性、反复循环全球性、反复循环（CO2）食物链食物链1、图中、图中A、B、C、D各指什么各指什么?2、图中图中又分又分别指什么生理作用别指什么生理作用?C 右图为生态系统各组成右图为生态系统各组成成分的关系图解示意图，成分的关系图解示意图，请分别回答如下问题：请分别回答如下问题：DAB生产者生产者无机环境无机环境消费者消费者分解者分解者3、与碳循环关系最为密切的两种细胞器是、与碳循环关系最为密切的两种细胞器是_.4、生物的下列过程中，与碳循环无直接关系的是、生物的下列过程中，与碳循环无直接关系的是 A、光合作用、光合作用 B、呼吸作用、呼吸作用 C、蒸腾作用、蒸腾作用 D、微生物分解作用、微生物分解作用线粒体、叶绿体线粒体、叶绿体C识识图图作作答答：（1）写出）写出的生理过程及的生理过程及产生产生 CO2的方式。的方式。_ _ _ _ _（2）碳在无机环境与生物群落之间以）碳在无机环境与生物群落之间以_形式进行循环。形式进行循环。（3）引起温室效应的原因：）引起温室效应的原因：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 燃烧燃烧 CO2绿色植物大量砍伐，大量燃烧化石燃料绿色植物大量砍伐，大量燃烧化石燃料概念：概念：生物群落生物群落反复循环反复循环无机环境无机环境组成生物体的组成生物体的C C、H H、O O、N N、P P、S S等元素等元素 生态系统的物质循环带有生态系统的物质循环带有全球性全球性，这，这种物质循环又叫种物质循环又叫生物地球化学循环生物地球化学循环(生物生物地化循环地化循环)。能量流动能量流动物质循环物质循环形式形式过程过程范围范围特点特点联系联系主要以有机物形式主要以有机物形式沿食物链（网）单沿食物链（网）单向流动向流动生态系统各营养级生态系统各营养级单向流动，逐级递减单向流动，逐级递减主要以无机物形式主要以无机物形式在无机环境与生物群落之在无机环境与生物群落之间反复循环间反复循环全球（生物圈）全球（生物圈）反复循环反复循环1 1、能量流动的过程离不开物质的合成与分解；、能量流动的过程离不开物质的合成与分解；2 2、物质是能量沿食物链流动的载体；、物质是能量沿食物链流动的载体；3 3、能量是物质在生态系统中往复循环的动力。、能量是物质在生态系统中往复循环的动力。是生态系统主要功能，同时进行，相互依存，不可分割是生态系统主要功能，同时进行，相互依存，不可分割本本节节知知识识体体系系能能量量流流动动概念：概念：生态系统中能量的输入、传递和散失的生态系统中能量的输入、传递和散失的过程过程过过程程能量的源头：能量的源头：流经生态系统的总能量：流经生态系统的总能量：生产者固定的太生产者固定的太阳能的总量阳能的总量途径：途径：食物链或食物网食物链或食物网特特点点单向流动：单向流动：逐级递减：逐级递减：沿食物链方向由低营沿食物链方向由低营养级流向下一营养级养级流向下一营养级能量金字塔：能量金字塔：各个营养级营养级所得到的能量能量沿食物链流动过程中逐级能量沿食物链流动过程中逐级递减；传递效率为递减；传递效率为10%20%10%20%。研究研究意义意义调整生态系统中的能量流动关系，使能量调整生态系统中的能量流动关系，使能量持续高效的流向对人类最有益的部分持续高效的流向对人类最有益的部分太阳能太阳能1.在生态系统的物质循环过程中，对物质转化不可在生态系统的物质循环过程中，对物质转化不可缺少的是缺少的是A.微生物微生物 B.动物和微生物动物和微生物 C.化能自化能自养生物养生物 D.绿色植物和微生物绿色植物和微生物2、人们常用能量金字塔来说明生态系统中哪两、人们常用能量金字塔来说明生态系统中哪两者之间的关系？者之间的关系？A.能量和营养级能量和营养级 B.个体大小与营养级个体大小与营养级 C.个体大小与个体数量个体大小与个体数量 D.个体数量与生物类型个体数量与生物类型 3、同一种生物可以有下列两种名称的选项是、同一种生物可以有下列两种名称的选项是A.自养生物、寄生生物自养生物、寄生生物 B.异异养生物、生产者养生物、生产者 C.异异养生物、植食性动物养生物、植食性动物 D.初级消费者、寄生生物初级消费者、寄生生物 DAC4、右、右图是某图是某生态系统中碳循环图解。请据图回答生态系统中碳循环图解。请据图回答问题：问题：ACDB（1）若）若B、C、D代表生态系统的成分，则：代表生态系统的成分，则：B为为 ；C为为 ；D为为 。（2）若）若C、D代表生物的类群，则代表生物的类群，则C为为 ；D为为 。（3）碳元素从）碳元素从C进入进入B主要通过主要通过 作用；作用；从从A进入进入C主要通过主要通过 作用；从作用；从D到到A主要主要是是 作用。作用。消费者消费者生产者生产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绿色植物绿色植物细菌、真菌细菌、真菌5 5、调查得知某河流生态系统的营养结构共、调查得知某河流生态系统的营养结构共有四个营养级（以有四个营养级（以a a、b b、c c、d d表示）。经测表示）。经测定，一年中流经这四个营养级的能量分别为：定，一年中流经这四个营养级的能量分别为：该生态系统中初级消费者是（该生态系统中初级消费者是（）A A、a a；B B、b b；C C、c c；D D、d d。营养级营养级能量（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、流经某一生态系统的总能量是:A.照射到该系统的全部太阳能；B.该生态系统中所有的生产者、消费者、分解者体内的能量；C.该生态系统中生产者体内的能量；D.该生态系统中生产者所固定的能量；7、在一定的时间内，某生态系统中全部生产者固定的能量值为，全部消费者所获得的能量为，全部分解者所获得的能量为，则a,b,c之间的关系是：A.a=b+c B.ab+c C.ab+c D.c=a+bDB8.生态系统中，碳元素在无机环境中和生物群落间循环的主要形式是：A.二氧化碳 B.无机盐 C.碳酸 D.碳水化合物9.在生态系统中，将二氧化碳释放到大气中的过程是：A.光合作用 B.呼吸作用 C.蒸腾作用 D.异化作用10.物质循环发生在生物群落与无机环境之间。11.能量流动与物质循环是两个相对独立的过程。ABA四、答案和提示四、答案和提示n（一）问题探讨n提示：应该先吃鸡，再吃玉米（即选择1）。若选择2，则增加了食物链的长度，能量逐级递减，最后人获得的能量较少。n（二）思考与讨论1n1.提示：遵循能量守恒定律。能量在生态系统中流动、转化后，一部分储存在生态系统（生物体有机物）中，而另一部分被利用、散发至无机环境中，两者之和与流入生态系统的能量相等。n（三）资料分析n3.提示：流入某一营养级的能量主要有以下去向：一部分通过该营养级的呼吸作用散失了；一部分作为排出物、遗体或残枝败叶不能进入下一营养级，而为分解者所利用；还有一部分未能进入（未被捕食）下一营养级。所以，流入某一营养级的能量不可能百分之百地流到下一营养级。n4.提示：生态系统中能量流动是单向的；能量在流动过程中逐级递减。n（四）思考与讨论2n提示：“桑基鱼塘”的设计理念是从人类所需出发，通过能量多级利用，充分利用流经各营养级的能量，提高生产效益。n（五）调查n参考调查点：稻田生态系统n组成成分：（1）非生物的物质和能量；（2）生产者：水稻、杂草、浮游植物等；（3）消费者：田螺、泥鳅、黄鳝、鱼、青蛙、浮游动物、昆虫、鸟类等；（3）分解者：多种微生物。n问题提示：n1.生产者主体是水稻，其他生产者有杂草、浮游植物等。农民主要通过喷洒除草剂，或人工除草的方式抑制杂草的生长。n2.初级消费者有：田螺、浮游动物、植食性昆虫、植食性鱼、鸟类等。一般而言，植食性昆虫和鸟类等往往对水稻生长构成危害，田螺、植食性鱼数量较多时也会对水稻生长构成危害。农民采取喷洒农药、竖稻草人等措施防止或减少这些动物的危害。n3.次级消费者有：泥鳅、黄鳝、肉食性鱼、青蛙等。一般而言，这些消费者对水稻生长利大于害。农民通过禁捕，或适量放养等措施，实现生态农业的目标。n5.农民对秸秆的传统处理方式有焚烧或填埋等；现代农业提出了综合利用思想，例如，秸秆可作为多种工业原材料，还可以用来生产沼气，以充分利用其中的能量。n6.主要通过合理密植的方法提高作物的光能利用效率。n7.通过稻田养鱼等措施，实现立体化生态农业；通过建造沼气池，实现能量的多级利用。n（六）技能训练：分析和处理数据n提示：n这些玉米的含碳量折合成葡萄糖是6 687.5 kg，计算公式是(12+18)/122 675，这些葡萄糖储存的能量是1.071011 kJ（计算公式是EG=MG1.6107）；n这些玉米呼吸作用消耗的能量是3.2721010 kJ（计算公式为E呼=MG1.6107）；n这些玉米在整个生长季节所固定的太阳能总量是1.397 21011 kJ（计算公式为E固=EG+E呼），呼吸作用消耗的能量占所固定太阳能的比例是23.4%；n这块玉米田的太阳能利用效率是1.64%（计算公式为=1.397 21011/8.51012）。n（七）旁栏思考题n一般情况下，也是金字塔形。但是有时候会出现倒置的塔形。例如，在海洋生态系统中，由于生产者（浮游植物）的个体小，寿命短，又会不断地被浮游动物吃掉，所以某一时刻调查到的浮游植物的量可能低于浮游动物的量。当然，总的来看，一年中流过浮游植物的总能量还是比流过浮游动物的要多。与此同理，成千上万只昆虫生活在一株大树上，该数量金字塔的塔形也会发生倒置。n（八）练习n基础题n1.A。2.D。3.B。n拓展题n（2）图b所示生态系统中流向分解者的能量，还有一部分可以以生活能源或食物中化学能的形式被人类再度利用，因此，该生态系统实现了能量的多级、充分利用，提高了能量的利用率。n2.提示：不能。在一个封闭的系统中，物质总是由有序朝着无序的方向（熵增加）发展。硅藻能利用获取的营养通过自身的新陈代谢作用释放能量，依靠能量完成物质由无序向有序的转化，维持其生命活动。