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1、第2节 生态系统的能量流动 【学习目标】1.结合概念图 ,理解能量在生态系统中的流动过程 ,并说出能量流动的概念。 2.结合教材100页图411 ,通过数据分析总结能量流动特点。 3.结合实例 ,概述研究能量流动的意义。【学习重点】能量流动的过程和特点。【学习难点】能量流动的过程和特点。【知识回忆】1.生态系统的组成成分包括 、 、 、非生物的物质和能量 ,各组成成分间相互作用形成一个统一的整体。2.生态系统的营养结构是 。生态系统的主要功能是 和 ,就是沿着此渠道进行的。3.光合作用是指绿色植物通过 ,利用 ,把二氧化碳和水转化成储存着 的有机物 ,并且释放出 的过程。4.在“草兔狼这条食物
2、链中 ,兔属于第 营养级 , 消费者；兔生命活动需要的能量来自于 。【自主学习】探究点一能量流动的过程如果是你被困荒岛 ,要维持更长时间等待救援 ,要获得更多能量 ,究竟要采用哪种生存策略呢？请先分析一下玉米和鸡的能量流动过程。1.观察玉米的能量去向 ,分析：(1)A是通过 作用完成的 ,该过程使 能转化成 能 ,以 的形式储存在玉米体内。(2)B通过 作用为生长发育提供能量 ,这个过程产生的能量大局部以 能的形式散失掉了。(3)C过程中 ,枯枝落叶中的有机物被 分解为无机物 ,能量被释放。(4)D是指局部能量被鸡通过 摄入体内 ,最终同化为自身的能量。(5)能量流动过程中 ,我们经常以种群作
3、为整体研究对象 ,请完成以下图并归纳能量流动的概念。能量流动是指生态系统中能量的 、 、 和 的过程。2.结合上述内容完成能量流经第二营养级的示意图3.结合1、2 ,能量流动的过程可以概括为以下图 ,请据图分析：(1)能量的输入源头： 能相关生理过程： 作用能量转换形式： 能有机物中的 能。输入总量： 。(2)能量的传递 传递途径： 。传递形式： 。(3)能量的散失形式： 能。过程：有机物经 ,释放的能量以 能形式散失。小贴士摄入量同化量粪便量 ,粪便中的能量属于前一营养级。判断：(1)当狼吃掉一只兔子时 ,就获得了兔子的全部能量()(2)初级消费者的粪便量属于第二营养级能()(3)同化量用于
4、生长发育和繁殖的能量()(4)呼吸作用所产生的能量都是以热能的形式散失()(5)分解者的分解作用也是通过呼吸作用完成的()(6)能量aebi()(7)箭头a代表生产者的同化量 ,方框代表初级消费者的摄入量 ()(8)生态系统中的能量流动和转化不遵循能量守恒定律 ,总量越来越少()(9)流经该生态系统的能量能够重新再回到这个生态系统 ,被重复利用()探究点二能量流动的特点及相关计算美国生态学家林德曼对一个结构相对简单的天然湖泊赛达伯格湖的能量流动进行了定量分析 ,得出了如下图的数据单位：J/(cm2a) ,请完成以下分析：1.由图得知 ,能量流动的方向是 ,只能从 一个营养级流向 一个营养级 ,
5、不可逆转 ,也不能循环流动。原因是：(1)经过长期的自然选择 ,食物链中各 的顺序是不可逆转的。(2)各营养级的能量总是趋向于以呼吸作用产生 而散失掉 ,无法再利用。2. 将各营养级的能量“输入和“输出清单整理出来填在表格中(“输出的能量不包括呼吸作用散失的能量)。J/(cm2a)输入输出传递效率第一营养级(生产者) 第二营养级(植食性动物) 第三营养级(肉食性动物) 3. 由2中数据可以看出 ,输入各营养级的能量不可能百分之百流入下一营养级 ,能量在沿 流动过程中是 的。其原因是：(1) 。 (2) 。 (3) 。4.由2中传递效率可以看出 ,能量在相邻两营养级间的传递效率大约是 。利用该效
6、率 ,将单位时间内各营养级所得到的能量、数量及生物量数值绘制成金字塔 ,如下面图表所示。能量金字塔数量金字塔生物量金字塔形状特点呈 金字塔形通常为正金字塔形 ,有时会出现 金字塔形一般呈 金字塔形 提示：一般情况下 ,也是正金字塔形。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生物量可能低于浮游动物的生物量。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。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。据图分析 ,一条食物链中一般不
7、超过45个营养级的原因： 小贴士(1、“未利用 能量如：多年生植物上一年自身生长发育的净积累量；未来得及分解 ,被埋藏在地下形成的煤炭、石油等能量等。2、能量传递效率是指相邻营养级间 ,而不是种群 ,更不是个体。3、一般来说 ,在以低营养级生物为主的生态系统中 ,传递效率可以低于10%；仅在特殊条件下 ,某传递效率有可能高于20% ,时间过长将导致生态系统被破坏。4、能量传递效率相关计算中 ,有时用生物量(质量等)来代表生物所含有的能量。【归纳提炼】-能量流动的极值计算(1)能量在食物链中传递的计算在一条食物链中假设某一营养级的总能量为n ,那么最多传到下一营养级的能量为0.2n ,最少为0.
8、1n。在一条食物链中 ,某一营养级的能量为n ,需要前一营养级的能量至少为n20%5n ,最多为n10%10n。(2)能量在食物网中传递的计算假设一食物网中 ,最高营养级增加能量为Na.求最多消耗第一营养级多少时 ,按最长食物链 ,最低传递效率计算；b.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。假设一食物网中 ,第一营养级能量为Ma.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；b.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。(3)在高营养级求需要低营养级最值时 ,假设高营养级有多种食物来源 ,要注意高营养级食物来源有没有
9、具体分配 ,假设有就不能选最短或最长的食物链 ,而要按分配情况逐一计算 ,然后相加。【活学活用】1、 根据以下图所表示的食物网,结合能量流动的特点进行计算:猫头鹰牧草 鼠 蛇 1如果牧草固定了1000焦耳的能量, 那么猫头鹰最少能获得_焦耳能量, 最多能获得_焦耳能量.2假设猫头鹰要获得1千焦能量 ,那么至少消耗掉牧草所固定的_千焦能量 ,最多消耗牧草固定的_千焦能量2.如果人的食物有50%来自绿色植物 ,25%来自小型肉食性动物 ,25%来自羊肉。能量的传递效率为10%计算。那么人每增加1kg体重约消耗植物为 A 280kg B 28kg C 10kg D 1110kg3.以下图为生态系统中
10、能量传递的示意图 ,请答复以下问题：如图为某生态系统中能量的输入、传递和散失过程示意图 ,请答复：1流经此生态系统的总能量是_kJ。2从A到B和从B到C的能量传递效率分别为_和_。3欲使C增加3 kg ,需A_kg。4以下图表示生态系统中能量流经第二营养级的示意图 ,图中A表示_ ,B表示_ ,除了图中所示 ,第二营养级同化的能量还有一局部_。从图中可以总结出能量流动的特点是_、_。人类对生态系统的能量流动进行调查研究 ,其意义是_。探究点三研究能量流动的实践意义某市在落实“禁烧秸秆工作的过程中 ,化“堵为“疏 ,引导农民设计建立了如下生态系统模式图 ,阅读教材思考如下问题：(1)相比农作物秸
11、秆直接燃烧 ,上述生态系统实现了农作物中能量的 ,提高了 。这说明：研究能量流动可帮助 ,设计人工生态系统 ,使能量得到最有效的利用。(2)有人说：“由于上述生态系统是人工设计 ,所以其中营养级之间能量的传递效率可由人类任意控制。你认为对吗？(3)在上述生态系统中 ,人们为提高农作物的产量 ,要经常到田间除草、灭虫、灭鼠。这样做的目的是合理调整生态系统中的 关系 ,使能量持续高效地流向 。【归纳提炼】根据生态系统的能量流动规律 ,在实际生产生活中借鉴以下措施(1) 尽量缩短食物链； 2充分利用生产者；3充分利用分解者 ,如利用秸秆培育食用菌、利用植物残体生产沼气等活学活用】3.在社会主义新农村建设中 ,四川某地通过新建沼气池和植树造林 ,构建了新型农业生态系统(如下图)。请判断以下说法的正误。(1)该生态系统中 ,处于第二营养级的生物有人和家禽、家畜()(2)该生态系统中 ,人的作用非常关键 ,植物是主要成分()(3)该生态系统的建立 ,提高了各营养级间的能量传递效率()(4)微生物也能利用农作物通过光合作用储存的能量()(5)多途径利用农作物可提高该系统的能量利用效率()(6)沼渣、沼液作为肥料还田 ,使能量能够循环利用()(7)沼气池中的微生物也是该生态系统的分解者()(8)沼气可以用来作燃料或者取暖 ,是“低碳经济 ,低碳生活很好的表达()【课堂总结】 /
