12-01-02高三生物《生态系统的能量流动和物质循环》(课件)

第第2节节 生态系统的能量流动生态系统的能量流动 地球上几乎所有的生态系统所需要的能量都来自地球上几乎所有的生态系统所需要的能量都来自太太阳。阳。 进入生态系统中生物体的能量是进入生态系统中生物体的能量是生产者光合作用吸生产者光合作用吸收的能量收的能量。这些能量。这些能量固定固定到生产者所制造的到生产者所制造的有机物有机物中。中。 进入生态系统中的太阳能约占太阳向地球输送能进入生态系统中的太阳能约占太阳向地球输送能量的量的1%。 第第2 2节节 生态系统的能量流动生态系统的能量流动生态系统中能量的生态系统中能量的输入、传递、转化和散失输入、传递、转化和散失的过程的过程能量的源头能量的源头: :流动的起点流动的起点:输入生态系统的总能量输入生态系统的总能量:渠道渠道: :传递形式：传递形式：太阳能太阳能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有机物中的化学能有机物中的化学能一一.能量流动的过程能量流动的过程 输入第一营养级的能量转移方向：输入第一营养级的能量转移方向：（1）呼吸作用中热能散失）呼吸作用中热能散失（2）生产者自身的生长、发育和繁殖消耗）生产者自身的生长、发育和繁殖消耗（3）残枝败叶被分解者分解）残枝败叶被分解者分解（4）被下一营养级同化）被下一营养级同化能量的转化：能量的转化：能量的散失：能量的散失：太阳能太阳能化学能化学能热能热能呼吸作用以热能形式散失呼吸作用以热能形式散失一一.能量流动的过程能量流动的过程“ “摄入摄入”和和“同化同化”如何理解如何理解摄入量摄入量= =同化量同化量+ +粪便量粪便量 是指生物体把从外界环境中获取的营养物质转变是指生物体把从外界环境中获取的营养物质转变成自身的组成物质，并且储存能量的变化过程。成自身的组成物质，并且储存能量的变化过程。 一一.能量流动的过程能量流动的过程粪便量是上一营养级未被利用的成分，通过分解者将粪便量是上一营养级未被利用的成分，通过分解者将其分解。其分解。上一个营养级未散失的能量是否能全部传递到上一个营养级未散失的能量是否能全部传递到下一个营养级？为什么？下一个营养级？为什么？捕食不彻底：捕食不彻底：当动物体在捕食猎物时，由于相互之间当动物体在捕食猎物时，由于相互之间经过长期的自然选择，捕食者能够捕食到猎物，但不经过长期的自然选择，捕食者能够捕食到猎物，但不可能将其种群中的全部个体捕食。可能将其种群中的全部个体捕食。摄食不彻底：摄食不彻底：当动物捕食成功后，在取食对方时，也当动物捕食成功后，在取食对方时，也不可能将对方的所有有机物全部吃下。不可能将对方的所有有机物全部吃下。消化不彻底：消化不彻底：当动物将食物摄取到消化道中之后，也当动物将食物摄取到消化道中之后，也不可能将其中的全部营养都能吸收。不可能将其中的全部营养都能吸收。生产者生产者分解者分解者植食性动物植食性动物 122.6 未利用未利用 12.6太阳能太阳能未未利利用用微量微量96.312.52.129318.829.37.55.0464.662.8肉食性动物肉食性动物呼吸呼吸327.3赛达伯格湖的能量流动图解(单位：J/cm2.年)14.662.812.6(1)计算赛达伯格湖的生态系统中，能量从第一营养级流入第二营养级占计算赛达伯格湖的生态系统中，能量从第一营养级流入第二营养级占生产者所固定能量的百分比是多少生产者所固定能量的百分比是多少?(13.5%)“未利用未利用”是指未被自身呼吸作用消耗和未被后一个营养级和分是指未被自身呼吸作用消耗和未被后一个营养级和分解者利用的能量解者利用的能量二二.能量流动的特点能量流动的特点能量流动传递效率计算不是以种群更不是以能量流动传递效率计算不是以种群更不是以个体来计算，而是以个体来计算，而是以营养级营养级为单位！为单位！ (1).(1).单向流动（不循环）单向流动（不循环）原因是：原因是：第一第一: :食物链中各营养级的顺序不可逆转食物链中各营养级的顺序不可逆转（自然选择的结果）（自然选择的结果）第二第二: :各营养级的生物呼吸作用产生的热各营养级的生物呼吸作用产生的热能不能被生物利用能不能被生物利用(2).(2).逐级递减逐级递减原因是：原因是：第一第一: :各营养级的生物都因呼吸作用消耗了各营养级的生物都因呼吸作用消耗了大大部分的能量部分的能量第二第二: :各个营养级总有一部分生物（或生物体各个营养级总有一部分生物（或生物体的某一部分）未被下一个营养级的生的某一部分）未被下一个营养级的生物所利用。物所利用。（3 3）、）、能量传递效率：能量传递效率：10%20%两个营养级之间同化量两个营养级之间同化量的比的比根据单位时间内各个营根据单位时间内各个营养级所得到的能量数值养级所得到的能量数值绘制成图，可形成一个绘制成图，可形成一个金字塔图形金字塔图形（4 4）能量金字塔）能量金字塔营养级营养级能量能量迁移创新：迁移创新： 1、如、如D鱼体重增加鱼体重增加1kg，所需浮游至少需要植物约，所需浮游至少需要植物约 125kg能量传递效率的含义与计算：能量传递效率的含义与计算：在一食物链中，若求某营养级在一食物链中，若求某营养级获得最多能量，一般取获得最多能量，一般取20作作为传递效率；反之，取为传递效率；反之，取10作作为传递效率。为传递效率。从能量传递的数量和效率看，能量流经各营养级是从能量传递的数量和效率看，能量流经各营养级是逐逐级递减级递减的，的，单向不循环单向不循环的，传递效率为的，传递效率为10102020。 所以所以, ,食物链一般不超过五个营养级，食物链一般不超过五个营养级，到第五到第五营养级以后，可利用的能量已减少到不能维持其营养级以后，可利用的能量已减少到不能维持其生存的程度了。生存的程度了。因为能量每流经一级都要丢失一因为能量每流经一级都要丢失一大部分，所以大部分，所以食物链越长，流量流失就越多食物链越长，流量流失就越多。2.2.食物链一般不超过食物链一般不超过5 5个营养级个营养级? ?迁移创新：迁移创新：如果把各个营养级的生物数量关系，用绘制能量金字如果把各个营养级的生物数量关系，用绘制能量金字塔的方式表达出来，是不是也是金字塔形？如果是，塔的方式表达出来，是不是也是金字塔形？如果是，有没有例外？有没有例外？一般情况下，也是金字塔形。一般情况下，也是金字塔形。但是有时候会出现倒置的塔形。但是有时候会出现倒置的塔形。例如，在海洋生态系统中，由例如，在海洋生态系统中，由于生产者（浮游植物）的个体于生产者（浮游植物）的个体小，寿命短，又会不断地被浮小，寿命短，又会不断地被浮游动物吃掉，所以某一时刻调游动物吃掉，所以某一时刻调查到的浮游植物的量可能低于查到的浮游植物的量可能低于浮游动物的量。当然，总的来浮游动物的量。当然，总的来看，一年中流过浮游植物的总看，一年中流过浮游植物的总能量还是比流过浮游动物的总能量还是比流过浮游动物的总能量要多。与此同理，成千上能量要多。与此同理，成千上万只昆虫生活在一株大树上，万只昆虫生活在一株大树上，该数量金字塔形也会发生倒置。该数量金字塔形也会发生倒置。数量金字塔数量金字塔昆虫树鸟数量金字塔鸟树昆虫能量金字塔特殊情况：人们虽然不能改变能量流动的客观规律，人们虽然不能改变能量流动的客观规律，但可设法但可设法调整调整能量流动方向，使能量持续能量流动方向，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分高效地流向对人类最有益的部分.例如例如：1.在森林中，怎样才能使能量更多多储存在木材中？在森林中，怎样才能使能量更多多储存在木材中？2.在草原牧场上，单位面积内养多少头羊最合适？在草原牧场上，单位面积内养多少头羊最合适？ 研究能量流动的意义研究能量流动的意义除去杂草、修去树木的侧枝等除去杂草、修去树木的侧枝等 桑基鱼塘桑基鱼塘 沼气工程沼气工程实现对能量的多级利实现对能量的多级利用，大大提高能量的用，大大提高能量的利用率利用率研究能量流动的意义研究能量流动的意义 能量流动的起点：从生产者固定太阳能开始能量流动的起点：从生产者固定太阳能开始 流经生态系统的总能流经生态系统的总能 能量流动的数量能量流动的数量 是生产者所固定的全部太阳能是生产者所固定的全部太阳能生态系统的生态系统的 能量流动的途径：太阳能能量流动的途径：太阳能第一营养级第一营养级第二营第二营能量流动能量流动 养级养级第五营养级第五营养级 单向流动不循环单向流动不循环 能量流动的特点能量流动的特点 逐级递减传递率为逐级递减传递率为1020 设法调整能量流动关系设法调整能量流动关系 研究的目的研究的目的 使能量流向对人类最有益的部分使能量流向对人类最有益的部分 第三节第三节 生态系统的物质循环生态系统的物质循环第第5章章 生态系统及其稳定性生态系统及其稳定性 一、生态系统的物质循环一、生态系统的物质循环1、概念：、概念：（1）物质：）物质：（2）循环：）循环： （3）范围：）范围： 。 2、特点：、特点：组成生物体的组成生物体的C、H、O、N、P等元素等元素无机环境无机环境生物群落生物群落生物圈生物圈具有全球性，又称生物地球化学循环具有全球性，又称生物地球化学循环循环流动，反复利用循环流动，反复利用生物生物 群落群落组成生物体的组成生物体的C、H、O、N等元素等元素无机无机 环境环境全球性、全球性、反复循环反复循环碳的循环过程碳的循环过程大气中的大气中的CO2植物植物动物动物动植物的遗体和排出物动植物的遗体和排出物泥炭、煤、石油泥炭、煤、石油微微生生物物的的呼呼吸吸作作用用呼呼吸吸作作用用呼呼吸吸作作用用光光合合作作用用摄食摄食燃燃烧烧碳碳循循环环 思考：思考：1.碳在无机环境中的存在形式是什么？碳在无机环境中的存在形式是什么？ 在生物群落中的存在形式是什么？在生物群落中的存在形式是什么？2.碳进入生物群落的方式有哪些？碳进入生物群落的方式有哪些？3.碳从生物群落返回无机环境的方式有哪些？碳从生物群落返回无机环境的方式有哪些？4.碳在生物群落与无机环境间的循环形是什么？碳在生物群落与无机环境间的循环形是什么？ 在群落内部的流动形式是什么？在群落内部的流动形式是什么？5.生物圈是一个自给自足的生态系统吗？生物圈是一个自给自足的生态系统吗？CO2、碳酸盐、碳酸盐含碳有机物含碳有机物光合作用、化能合成作用光合作用、化能合成作用动植物的呼吸作用、动植物的呼吸作用、微生物的分解作用、微生物的分解作用、化石燃料燃烧化石燃料燃烧CO2含碳有机物含碳有机物从物质上看，生物圈内的物质循环从物质上看，生物圈内的物质循环利用，可自给自足；能量方面需要利用，可自给自足；能量方面需要太阳能不断输入。太阳能不断输入。大气中的大气中的CO2燃燃烧烧光光合合作作用用呼呼吸吸作作用用植物植物动物动物摄食摄食微微生生物物的的呼呼吸吸作作用用呼呼吸吸作作用用动植物的遗体和排出物动植物的遗体和排出物泥炭、煤、石油泥炭、煤、石油（1 1）碳循环的形式：）碳循环的形式：（2 2）碳在自然界中的主要存在形式：）碳在自然界中的主要存在形式：（3 3）碳在生物体内的存在形式：）碳在生物体内的存在形式：（4 4）碳进入生物体的途径：）碳进入生物体的途径：（5 5）碳在生物体之间传递途径：）碳在生物体之间传递途径：（6 6）碳进入大气的活动：）碳进入大气的活动： (7)(7)碳循环的特点：碳循环的特点：CO2CO2有机物有机物光合作用和化能合成作用光合作用和化能合成作用食物链和食物网食物链和食物网生物的呼吸作用生物的呼吸作用分解者有分解作用分解者有分解作用化石燃料的燃烧化石燃料的燃烧全球性、循环往复全球性、循环往复（3 3）图中）图中D CD C过程是通过过程是通过 作用实现的，作用实现的，C DC D过过程是通过程是通过 作用实现的，作用实现的，B DB D过程是通过过程是通过_ 作用实现的。碳循环始终与作用实现的。碳循环始终与 结合在一起。结合在一起。 （4 4）生物群落中有一部分碳以）生物群落中有一部分碳以_形式储藏在地形式储藏在地层中。碳在无机环境中以层中。碳在无机环境中以 形式存在。形式存在。CDBA（1 1）此生态系统的能量流动是从）此生态系统的能量流动是从 _ _ 固定太阳能开始的。固定太阳能开始的。 （2 2）碳元素在大气中与）碳元素在大气中与A A、B B、C C之间的传递之间的传递是以是以 _形式进行的，在生态系统各形式进行的，在生态系统各成分中成分中A A为为 ，B B为为 。例、右图示生态系统碳循环示意图，例、右图示生态系统碳循环示意图，A A、B B、C C、D D是生态系统的成分，请据图回答：是生态系统的成分，请据图回答：C生产者生产者消费者消费者分解者分解者光合光合呼吸呼吸分解分解能量流动能量流动石油、煤炭等石油、煤炭等CO2CO2三、碳循环平衡的破坏三、碳循环平衡的破坏温室效应温室效应思考：思考：1大气中大气中CO2的来源和去路有哪些？的来源和去路有哪些？2大气中大气中CO2含量持续增加的原因？含量持续增加的原因？3温室效应的危害？温室效应的危害？4防治或减缓温室效应的主要措施？防治或减缓温室效应的主要措施？大气中的大气中的CO2生物群落生物群落光合作用光合作用化能合成化能合成呼吸作用呼吸作用分解作用分解作用化石燃料燃烧化石燃料燃烧化石燃料的燃烧；植被的破坏化石燃料的燃烧；植被的破坏加快极地和高山冰川的融化，导致海平面上升，进而对加快极地和高山冰川的融化，导致海平面上升，进而对人类和其他许多事物的生存构成威胁人类和其他许多事物的生存构成威胁减少化石燃料的燃烧，改善能源结构减少化石燃料的燃烧，改善能源结构大力植树造林大力植树造林能量流动与物质循环的关系能量流动与物质循环的关系（仔细阅读P103完成下列问题）1.生态系统的主要功能： ， ，2.生态系统的能量流动与物质循环是两个相互独立的过程吗？3.生态系统的能量流动与物质循环的关系？4.生态系统的 四种成分，通过 才能够紧密地联系在一起，形成一个统一的整体。能量流动能量流动 物质循环物质循环 信息传递信息传递非生物的物质和能量、生产者、消费者、分解者非生物的物质和能量、生产者、消费者、分解者能量流动、物质循环、信息传递能量流动、物质循环、信息传递 联系联系范围范围特点特点物质物质形式形式物质循环物质循环能量流动能量流动项目项目以有机物形式流动以有机物形式流动以无机物形式循环以无机物形式循环单向传递、逐级递减单向传递、逐级递减往复循环、全球性往复循环、全球性生物群落各营养级之间生物群落各营养级之间生物圈内，据全球性生物圈内，据全球性两者同时进行、相互依存，不可分割两者同时进行、相互依存，不可分割（1 1）能量的固定、储存、转移和释放，都离不开物质的合）能量的固定、储存、转移和释放，都离不开物质的合成和分解等过程成和分解等过程（2 2）物质作为能量的载体，使能量沿着食物链（网）流动）物质作为能量的载体，使能量沿着食物链（网）流动（3 3）能量作为动力，使物质能够不断地在生物群落和无机）能量作为动力，使物质能够不断地在生物群落和无机环境间循环往返环境间循环往返四、能量流动与物质循环的关系四、能量流动与物质循环的关系五、生物富集作用五、生物富集作用概念：概念：生物富集作用，又叫生物浓缩，生物富集作用，又叫生物浓缩， 是指生物体通过对环境中某些元素或难以分解的化合是指生物体通过对环境中某些元素或难以分解的化合物的积累，使这些物质在生物体内的浓度超过环境中浓物的积累，使这些物质在生物体内的浓度超过环境中浓度的现象。度的现象。 下表是下表是、四个种群在一个达到生态平衡的环境中所含有的总四个种群在一个达到生态平衡的环境中所含有的总能量和残留农药能量和残留农药DDT的平均浓度。试写出这四个种群的最简单的能量流动渠道的平均浓度。试写出这四个种群的最简单的能量流动渠道是是 能量（KJ）2.81091.31089.11072.9107DDT浓度（mg/Kg） 0.04 0.35 0.39 3.4