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1、第第三三章章 生态系统及其稳定性生态系统及其稳定性第第2.12.1节节生态系统的能量流动生态系统的能量流动学习目标学习目标分析生态系统能量流动的过程和特点（生命观念、科学思维）0102概述研究能量流动的实践意义（科学思维、社会责任）尝试调查农田生态系统中的能量流动情况（科学探究）03问题探讨问题探讨假设你像小说中的鲁滨逊那样，流落在一个荒岛上，那里除了有假设你像小说中的鲁滨逊那样，流落在一个荒岛上，那里除了有能饮用的水，几乎没有任何食物。你身边尚存的食物只有一只母能饮用的水，几乎没有任何食物。你身边尚存的食物只有一只母鸡、鸡、15kg15kg玉米。玉米。方案方案1 1方案方案2 2你认为以上哪
2、种生存策略能让你维持更长时间来等待救援？你认为以上哪种生存策略能让你维持更长时间来等待救援？应应该该先先吃吃鸡鸡，再再吃吃玉玉米米（即即选选择择1 1）。若若选选择择2 2，则则增增加加了了食食物物链链的的长度，能量在流动过程中逐级减少，最后人获得的能量较少。长度，能量在流动过程中逐级减少，最后人获得的能量较少。新课讲授新课讲授1一、能量流动的过程一、能量流动的过程生态系统中能量的生态系统中能量的 、和和 的过程，称为的过程，称为生态系统的能量流动。生态系统的能量流动。能量流动的概念输入输入传递传递转化转化散失散失注意注意说明说明生态系统的生存和发展生态系统的生存和发展离不开能量供应离不开能量
3、供应，即能量必须不断地从，即能量必须不断地从非生物环境输入到生物群落，并沿着食物链（网）传递，才能维非生物环境输入到生物群落，并沿着食物链（网）传递，才能维持生态系统中各种生命活动的正常进行。持生态系统中各种生命活动的正常进行。科学方法科学方法研究能量流动的基本思路研究能量流动的基本思路能量输入能量输入个体个体1 1储存在体内的能量储存在体内的能量呼吸作用散失的能量呼吸作用散失的能量个体个体2 2储存在体内的能量储存在体内的能量呼吸作用散失的能量呼吸作用散失的能量个体个体33能量储存能量储存种群种群能量散失能量散失能量输入能量输入如果将这些个体作为一个整体来研究，如果将这些个体作为一个整体来研
4、究，那么应该如何构建模型？那么应该如何构建模型？分析分析：以个体为研究对象，：以个体为研究对象，有很大的局限性和偶然性，有很大的局限性和偶然性，如果个体死亡，数据可能如果个体死亡，数据可能不准确；不同个体间差异不准确；不同个体间差异过大。过大。能量流动的过程（1 1）能量流动的过程示意图）能量流动的过程示意图呼吸作用呼吸作用生产者生产者三级消三级消费者费者分解者分解者呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用初级消初级消费者费者呼吸作用呼吸作用次级消次级消费者费者呼吸作用呼吸作用能量的能量的源头源头：太阳光太阳光能量能量进入进入生态系统的过程：生态系统的过程：光合作用光合作用能量形式的能量形式的转换转换
5、：光能光能生物体内有机物中的化学能生物体内有机物中的化学能热能热能流经流经一个生态系统的一个生态系统的总能量总能量是生产者是生产者固定太阳能的总量固定太阳能的总量能量能量传递的途径传递的途径：食物链和食物网食物链和食物网能量能量传递传递的形式：的形式：有机物中的化学能有机物中的化学能能量能量散失散失的主要途径：的主要途径：呼吸作用呼吸作用（包括各营养级生物自身的（包括各营养级生物自身的呼吸作用及分解者的呼吸作用）呼吸作用及分解者的呼吸作用）能量能量散失散失的主要形式：的主要形式：热能热能箭头由粗到细表示流入下一个营养级的能量逐级递减。箭头由粗到细表示流入下一个营养级的能量逐级递减。注意注意说明
6、说明流经一个生态系统的总能量是生产者流经一个生态系统的总能量是生产者固定太阳能的总量固定太阳能的总量，而并非照射，而并非照射到这个生态系统中的太阳能。因为有相当一部分的太阳辐射没有被生产到这个生态系统中的太阳能。因为有相当一部分的太阳辐射没有被生产者者“捕捉捕捉”和固定。和固定。（2 2）能量流动的定性分析）能量流动的定性分析个体与种群的关系个体与种群的关系能量能量输入输入个体个体储存在体内有储存在体内有机物中的能量机物中的能量呼吸作用散失呼吸作用散失的热能的热能能量能量输入输入能量储存能量储存能量散失能量散失种群种群构成构成营养级之间的能量流动分析（从第一营养级流向第二营养级）营养级之间的能
7、量流动分析（从第一营养级流向第二营养级）太阳能太阳能下一个下一个营养级营养级W1D1B1C1D1A1自身呼吸作用消耗自身呼吸作用消耗流向分解者流向分解者A2B2C2D2自身呼吸作用消耗自身呼吸作用消耗流向分解者流向分解者太阳能太阳能下一下一个营个营养级养级W1D1B1C1D1A1自身呼吸作用消耗自身呼吸作用消耗流向分解者流向分解者A2B2C2D2自身呼吸作用消耗自身呼吸作用消耗流向分解者流向分解者W W1 1:流经整个生态系统的总能量是流经整个生态系统的总能量是生产者固定太阳能的总量生产者固定太阳能的总量，W W1 1=A=A1 1+(B+(B1 1+C+C1 1+D+D1 1)A A1 1：
8、在生产者的呼吸作用中以热能的形式散失掉的能量。：在生产者的呼吸作用中以热能的形式散失掉的能量。(B(B1 1+C+C1 1+D+D1 1)：用于生产者的生长、发育和繁殖的总能量用于生产者的生长、发育和繁殖的总能量B B1 1：现存的植物体内的能量。现存的植物体内的能量。太阳能太阳能下一下一个营个营养级养级W1D1B1C1D1A1自身呼吸作用消耗自身呼吸作用消耗流向分解者流向分解者A2B2C2D2自身呼吸作用消耗自身呼吸作用消耗流向分解者流向分解者C C1 1:生产者流向分解者的能量生产者流向分解者的能量D D1 1：流向下一个营养级的能量，：流向下一个营养级的能量，D D1 1=A=A2 2+
9、(B+(B2 2+C+C2 2+D+D2 2)A A2 2+B+B2 2+C+C2 2+D+D2 2依次为第二营养级的呼吸量、现存量、分解者的分解量、流入依次为第二营养级的呼吸量、现存量、分解者的分解量、流入第三营养级的能量。第三营养级的能量。将上述分析归纳如下：将上述分析归纳如下：呼吸呼吸作用作用消耗消耗用于生用于生长、发长、发育、繁育、繁殖的能殖的能量量某一某一营养营养级同级同化的化的能量能量下一个营养下一个营养级摄入体内级摄入体内遗体残骸遗体残骸同化为同化为自身的自身的能量能量粪便粪便分解者分解者注意注意说明说明每一营养级所同化的能量最终有三个去向每一营养级所同化的能量最终有三个去向：一
10、部分在自身一部分在自身呼吸作用呼吸作用中以中以热能热能的形式散失；的形式散失；一部分随一部分随生物遗体生物遗体、残落物残落物、排泄物排泄物等被等被分解者分解者分解；分解；一部分被下一个营养级的生物（最高营养级生物除外）一部分被下一个营养级的生物（最高营养级生物除外）同化同化。思考思考讨论讨论讨论讨论生态系统中的能量流动生态系统中的能量流动1.1.生态系统中的能量流动和转化是否遵循能量守恒定律？为什么？生态系统中的能量流动和转化是否遵循能量守恒定律？为什么？2.2.流经某生态系统的能量能否再回到这个生态系统中来？为什么？流经某生态系统的能量能否再回到这个生态系统中来？为什么？遵遵循循，生生态态系
11、系统统是是一一个个开开放放的的能能量量耗耗散散系系统统，太太阳阳能能必必须须不不断断地地输输入入生生态态系系统统中中才才能能满满足足各各营营养养级级生生物物对对能能量量的的需需求求，但但生生态态系系统统从从属属于于“物物理理系系统统”其其能能量量流流动动和和转转化遵循能量守恒定律。化遵循能量守恒定律。不不能能。当当能能量量沿沿食食物物链链流流动动时时，每每个个营营养养级级的的生生物物都都要要进进行行呼呼吸吸作作用用，释释放放一一部部分分热能，这部分热能一旦散失，生产者是不能固定的，因此，能量不能循环流动。热能，这部分热能一旦散失，生产者是不能固定的，因此，能量不能循环流动。能量流动的传递（1
12、1）能量流动过程分析：）能量流动过程分析：输入输入第一营养级第一营养级的能量，的能量，一部分一部分在生产者的呼吸作用中以在生产者的呼吸作用中以热能热能的形式散失了；的形式散失了；另一部分另一部分则用于生产者的生长、发育和繁殖等则用于生产者的生长、发育和繁殖等生命活动生命活动，储存，储存在植物体的有机物中；在植物体的有机物中；在在后一部分能量后一部分能量中一部分随着植物遗体和残枝败叶等中一部分随着植物遗体和残枝败叶等被分解者被分解者分解而释放出来分解而释放出来，还有一部分还有一部分则被初级消费者则被初级消费者植食性动物摄入体内植食性动物摄入体内；被植食性动物摄入体内的能量被植食性动物摄入体内的能
13、量，有一小部分，有一小部分存在于动物排出的存在于动物排出的粪便中粪便中，其，其余大部分则被动物体同化余大部分则被动物体同化，这样能量就从第一营养级，这样能量就从第一营养级流入第二营养级。流入第二营养级。能量流动的传递（1 1）能量流动过程分析：）能量流动过程分析：流入第二营养级的能量：流入第二营养级的能量：一部分在一部分在初级消费者初级消费者的呼吸作用中以的呼吸作用中以热能热能形式散失；形式散失；另一部分用于另一部分用于初级消费者的生长、发育和繁殖等初级消费者的生长、发育和繁殖等生命活动生命活动，其，其中一些以遗体残骸的形式被中一些以遗体残骸的形式被分解者利用分解者利用。如果如果初级消费者被次
14、级消费者捕食初级消费者被次级消费者捕食，能量就，能量就流入了第三营养级流入了第三营养级。能量在第三、第四营养级的变化，与第二营养级的情况大致相能量在第三、第四营养级的变化，与第二营养级的情况大致相同。生态系统中的能量流动。同。生态系统中的能量流动。摄摄入入量量分解者分解者通过呼吸作通过呼吸作用以热能形用以热能形式散失式散失用于该营养用于该营养级生物的生级生物的生长、发育和长、发育和繁殖等；储繁殖等；储存与生物体存与生物体内内下下一一个个营营养养级级体体内内遗遗体体残残骸骸同化为自同化为自身的能量身的能量以粪便形以粪便形式排出式排出初初级级消消费费者者消消化化初初级级消消费费者者同同化化的的总总
15、能能量量未同化量未同化量吸收吸收食物食物残渣残渣能量流动的传递（2 2）各个营养级的能量来源：）各个营养级的能量来源：流入某一营养级的能量是指被这流入某一营养级的能量是指被这个营养级生物同化的全部能量。个营养级生物同化的全部能量。能量能量来源来源a.生产者的能量主要来自太阳能。生产者的能量主要来自太阳能。b.消费者的能量来自上一个营养级同化的能量。消费者的能量来自上一个营养级同化的能量。（3 3）能量的分流：）能量的分流：每一营养级的生物获得的能量都有三个去向：每一营养级的生物获得的能量都有三个去向：一一部部分分在在该该营营养养级级生生物物的的呼呼吸吸作作用用中中以以热热能能形形式式从从生生物
16、物群群落落散散失失到到大气中大气中一部分一部分流入下一个营养级的生物流入下一个营养级的生物（最高营养级生物除外）体内（最高营养级生物除外）体内一部分随动植物遗体、残枝败叶、排泄物等一部分随动植物遗体、残枝败叶、排泄物等被分解者分解利用被分解者分解利用。注意注意说明说明（1 1）摄入量与同化量的区别：）摄入量与同化量的区别：除第一营养级生物外，某一营养级生物摄入体内的能量并不是该营养除第一营养级生物外，某一营养级生物摄入体内的能量并不是该营养级生物的同化量，因为有一小部分能量存在于动物排出的粪便中，最终级生物的同化量，因为有一小部分能量存在于动物排出的粪便中，最终被分解者分解释放出来。因此，被分解者分解释放出来。因此，真正流入下一个营养级的能量应该是下真正流入下一个营养级的能量应该是下一个营养级的同化量，即同化量一个营养级的同化量，即同化量=摄入量摄入量-粪便量粪便量，粪便实际上是上一个，粪便实际上是上一个营养级生物的同化量。营养级生物的同化量。分解者的能量来自生产者和消费者分解者的能量来自生产者和消费者。（2 2）能量的输入并非只有光合作用，在极少数特殊空间，如深海热泉）能量的输入并非
