1、地球生物圈的能量流动能量流动生态系统的能量流动生态系统中营养级生态系统能量流动第五章 第2节问题探讨：假如你像小说中的鲁滨逊那样，流落在一个荒岛上，除了饮用水之外没有任何食物。你随身带的食物只有一只母鸡、15Kg玉米。策略：A.先吃鸡再吃玉米。B.先吃玉米，同时用一部分玉米喂鸡，吃鸡产下的蛋，最后吃鸡。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、生态系统的能量流动概念二.能量流动的过程5.各营养级能量的去路有哪些？请以生产者(第一营养级)为例说明.生态系统的能量来源是什么？2.能量流动的起点和渠道是什么？3.流经生态系统的总能量是什么？4.各个营养级能量的来源又是
2、什么？思考并讨论:初级消费者摄入用于生长发育和繁殖次级消费者摄入呼吸散失遗体残骸初级消费者同化分解者分解粪便呼吸散失.能量流经第二营养级示意图生产者固定的太阳能自身呼吸作用以热能散失用于自身生长、发育、繁殖遗体、残枝败叶被分解者分解被下一营养级同化能量去路摄入量就是同化量吗？(同化量=摄入量粪便量）同化作用是指生物体把从外界环境中获取的营养物质转变成自身物质，并且储存能量的过程。以此类推完成以下关系图次级消费次级消费者摄入者摄入同化同化呼吸作用散失呼吸作用散失三级消费者摄入三级消费者摄入残骸等给分解残骸等给分解者分解者分解未同化（粪便未同化（粪便）储存在有机物中储存在有机物中在草原上，牛以草为
3、食，屎壳郎（蜣螂）以牛粪为食0被牛同化的能量中约有多少流入屎壳郎？学以致用生态系统的能量流动过程图解:生产者(植物)初级消费者(植食动物)次级消费者(肉食动物)三级消费者(肉食动物)ABCBB请观察:请表述:图中的箭头A、B、C各表示什么含义？A、呼吸作用散失的能量B、输入下一营养级的能量C、分解者呼吸作用散失的能量D生态系统的能量来源：太阳光能2.起点：渠道:食物链和食物网生产者3.流经生态系统总能量：生产者所固定的太阳能的总量5.去路：呼吸作用消耗被下一营养级的生物所利用被分解者所利用二.能量流动的过程4.来源：生产者消费者太阳光能前一营养级5.各营养级能量的去路有哪些？请以生产者(第一营
4、养级)为例说明.生态系统的能量来源是什么？2.能量流动的起点和渠道是什么？3.流经生态系统的总能量是什么？4.各个营养级能量的来源又是什么？思考并讨论:1.流经生态系统的总能量是指（）A.照射到该生态系统内所有植物体叶面上的全部太阳能B.射进该系统的全部太阳能C.该系统全部生产者所固定的太阳能的总量D.生产者传递给消费者的全部能量C次级消费者肉食动物62.862.8未固定的太阳能96.312.5464.6464.612.612.6呼吸18.82.17.5122.6分解者 14.6未利用29.3293微量5327.3生产者 绿色植物初级消费者草食动物营养级流入的能量流出（输入下一营养级）的能量呼
5、吸作用散失分解者分解未被利用生产者464.662.896.312.529329.32.118.812.662.8植食性动物肉食性动物5.0微量7.512.6营养级流入的能量流出（输入下一营养级）的能量呼吸作用散失分解者分解（呼吸作用）未被利用流入/流出（%）生产者464.6 62.896.312.5 293初级消费者62.812.618.82.1 29.3次级消费者12.67.5微量5.02、能量在流动、转化后，流入下一个营养级的能量、呼吸作用散失、分解者分解及未被利用的能量总和是多少？1、从第一营养级流入第二营养级的能量，占生产者所固定的能量 总量的百分比是多少？从第二营养级流入第三营养级的
6、能量，占初级消费者所同化的能量总量的百分比是多少？13.520.1三、生态系统能量流动的特点：逐级递减:单向流动:生产者次级消费者三级消费者初级消费者不循环，不可逆能量在沿食物链流动的过程中是逐渐减少的，能量传递效率大约是10%-20%通过以上的分析，你能总结出什么规律？最少消耗(获得最多)选最短的食物链选最大的传递效率20%最大消耗(获得最少)选最长的食物链选最小的传递效率10%计算2 假设一个生态系统的总能量为，按最高传递效率计算，第三营养级和三级消费者所获得的能量应为A.和 B.和.C.和.D.和C3.根据生态学原理，要使能量流经食物链总消耗最少，人们应采用哪种食物结构（）A以禽类、蛋类
7、为主B以淡水养殖的鱼、虾为主C以谷物和植物蛋白为主D以猪肉等家畜肉类为主4、一个生态系统中有甲、乙、丙、丁四个种群所含的能量统计如下表种群甲乙丙丁能量/kJ2.81091.31089.11072.9106下面符合这4个种群所构成的营养结构的是（）A 甲 乙 丙 丁B 甲 丙 乙 丁乙乙C 甲丙D 甲丁丁丙D5、根据下图所表示的食物网,结合能量流动的特点进行计算:牧草鼠蛇猫头鹰如果牧草固定了1000焦耳的能量,则猫头鹰最少能获得_焦耳能量,最多能获得_焦耳能量.140根据下图所表示的食物网,结合能量流动的特点进行计算:蛇牧草鼠猫头鹰(1)如果牧草固定了1000焦耳的能量,则猫头鹰最少能获得_焦耳
8、能量,最多能获得_焦耳能量.(2)若猫头鹰要获得1千焦能量,则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.140251000最少消耗(获得最多)选最短的食物链选最大的传递效率20%最大消耗(获得最少)选最长的食物链选最小的传递效率10%在市场上，肉一般比蔬菜贵，试从生态系统能量流动的角度分析原因？蔬菜一般属于生产者范畴，而肉属于消费者范畴，由于能量传递的效率只有10%20%，也就是说要得到1千克的肉至少要消耗5千克的植物；所以相同重量的肉比蔬菜贵。应用肉食性动物12.6植食性动物62.8 生产者464.6 能量金字塔营养级越多，能量流动过程中消耗的越多。能量金字塔由单位时间
9、内各营养级所得到的能量数值由低到高绘制的图形叫做能量金字塔.四、金字塔种类：能量金字塔（1）为什么食物链一般不超过五个营养级？（2）为什么“一山不容二虎”？低高低高营养级能量ABCD第一营养级第二营养级第三营养级第四营养级数量金字塔人们对一片草地上的所有生物成员作了统计：生产者（野草）5 842 424株；初级消费者（草原动物、昆虫）708 624只；次级消费者（肉食动物、吃昆虫的小鸟）354 904 只；三级消费者（肉食动物、吃小鸟的鹰）3只。如把各个营养级的数量用绘制能量金字塔的方式表示，是否也成金字塔形？有没有例外？数量金字塔1树1000昆虫若干只鸟能量金字塔昆虫鸟树1树特殊情况：生物量
10、金字塔浮游动物生物量金字塔浮游植物特殊情况：生物量：现存生物有机物的总量每一阶段含义：每一营养级储存的有机物总量设计生态农业的原理：物质循环再生，能量多级利用五、研究能量流动的实践意义1、实现能量的多级利用和物质的循环利用，提高能量的利用率思考与讨论我国古代就已发展出”桑基鱼塘“生产方式：利用桑叶喂蚕，蚕沙养鱼，鱼塘泥肥桑，在桑、蚕、鱼之间形成良性循环。古人在设计这种农业生产方式时，不一定清楚其中的科学道理，请从生态系统能量流动特点出发，分析这种设计的合理性。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。2、合理调整能量流动方向，使能量流向对人类最有益的部分农田除
11、杂草，灭虫、灭鼠、剪枝小结生态系统的能量流动概念过程特点实践意义单向流动逐级递减传递效率10102020指生态系统中能量的输入、传递、转化和散失过程。1、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。2、使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。A、先吃鸡，再吃玉米玉米鸡人玉米鸡人B、先吃玉米，同时用一部分玉米喂鸡，吃鸡产下的蛋，最后吃鸡。6、下图是某生态系统中食物网简图，图中甲庚代表各种不同的的生物，请据图回答（1）此生态系统中作为生产者的生物是，作为次级消费者的生物是（2）、若该生态系统受到重金属污染，那么在体内积存重金属污染物最多的生物是。（3）该生态系统只表示部分成分，图中
12、未表示的成分为非生物的物质和能量有多少条食物链？5条（5）已知各营养级之间能量的转化效率为10%，若一种生物摄食多种生物时，各种生物被摄食的生物量相等则丁每增加10千克，需要消耗生产者千克解：根据题意，丁从庚和甲摄取的生物量相等，则设从戊解：根据题意，丁从庚和甲摄取的生物量相等，则设从戊-庚丁庚丁需消耗戊的量为需消耗戊的量为xx千克，千克，设从戊甲丁需消耗戊的量为设从戊甲丁需消耗戊的量为YY千克千克设从戊己甲丁需消耗戊的量为设从戊己甲丁需消耗戊的量为zz千克千克x.10%10%=101x.10%10%=1012=5002=500y.10%10%=101y.10%10%=10121212=250
13、2=250z10%10%10%=101z10%10%10%=10121212=25002=2500 500+250+2500=3250 500+250+2500=3250克克(高考全国卷)某种植玉米的农场，其收获的玉米子粒既作为鸡的饲料，也作为人的粮食，玉米的秸秆则加工成饲料喂牛，生产的牛和鸡供人食用。人、牛、鸡的粪便经过沼气池发酵产生的沼气作为能源，沼渣、沼液作为种植玉米的肥料。据此回答(不考虑空间因素)：(1)请绘制由鸡、牛、玉米和人组成的食物网。(2)牛与鸡之间_(有、无)竞争关系，理由是_。人与鸡的种间关系是_，人与牛的种间关系是_。无它们所需食物资源不同(牛食玉米秸秆，鸡吃玉米子粒)
14、捕食与竞争捕食 (3)流经该农场生态系统的总能量来自_所固定的_，无机环境中的碳以_形式进入该人工群落。(4)假设该农场将生产玉米的1/3作为饲料养鸡，2/3供人食用，生产出的鸡供人食用。现调整为2/3的玉米养鸡，1/3供人食用，生产出的鸡仍供人食用。理论上，该农场供养的人数将会_(增多、不变、减少)，理由是_。减少 玉米太阳能CO2改变用途的1/3玉米被鸡食用后，在鸡这一环节散失了一部分能量，导致人获得的总能量减少【解析】(1)据题干所述，将鸡、牛、玉米和人之间的食物关系画出即可得，图解如图。(2)因为牛食玉米秸秆，鸡吃玉米子粒，所以牛与鸡之间无竞争关系；人吃鸡，为捕食关系，人与鸡又共食玉米
15、子粒，两者之间又存在竞争关系；人吃牛，为捕食关系。(3)流经一个生态系统的总能量是该生态系统中生产者所固定的太阳能的总量，所以流经该生态系统的总能量是玉米固定的太阳能的总量；无机环境中的碳是以二氧化碳的形式被生产者利用而进入生物群落的。(4)能量沿食物链传递的过程中是逐级递减的，所以改变用途的1/3玉米被鸡食用后，在鸡这一环节散失了一部分能量，导致人获得的总能量减少，使农场供养的人数减少。【归纳提升】有关能量流动的极值计算在解决有关能量传递的计算问题时，首先要确定食物链。(1)设食物链ABCD，分情况讨论：现实问题思路求解D营养级净增重M至少需要A营养级多少N(20%)3M最多需要A营养级多少N(10%)3MA营养级净增重ND营养级最多增重多少N(20%)3MD营养级至少增重多少N(10%)3M(2)在某一食物网中，一个消费者往往同时占有多条食物链，当该消费者增加了某一值时，若要计算最少消耗生产者多少时，应选最短的食物链和最大传递效率20%进行计算，这样消费者获得的能量最多；若要计算最多消耗生产者多少时，应选最长的食物链和最小传递效率10%进行计算，这样消费者获得的能量最少。
