生态系统能量流动分析
二.能量流动的过程 ⒈生态系统的能量来源: 请阅读并讨论 : 太阳光能
2.起点: 生产者 渠道:食物链和食物网 ⒈生态系统的能量来源是什么?
生产者所固定的太阳 3. 流经生态系统总能量: 2.能量流动的起点和渠道是什么? 能的总量(约占1%)
3.流经生态系统的总能量是什么? 生产者 ——太阳光能
4.来源:
4.各个营养级能量的来源又是什么? 5. 各营养级能量的去路有哪些? 5.去路: 被下一营养级的生物所利用 请以生产者(第一营养级)为例说明.
被分解者所利用
消费者 ——前一营养级
呼吸作用消耗
定量不定时分析
呼吸作用散失 某一营养级 同化能量 流入下一营养级 分解者分解
定量定时分析
呼吸作用散失 某一营养级 流入下一营养级 同化能量 分解者分解 未被利用
指在一定时间内未被 呼吸消耗、未被分解 者所利用、未被下一 个营养级所同化的能 量。 未被利用的能量最终 被分解者所利用。
注意
1.只有满足Q输入≧Q储存+Q散失,生态系统才可能保持 稳定。Q输入 〈Q储存+Q散失,生态系统将会崩溃。 2.人工养殖生态系统的总能量=生产者固定太阳能总量+ 人工投放有机物(饵料)中能量
例2.若某生态系统固定的总能量为24000kJ,则该 生态系统的第四营养级生物最多能获得的能量是( ) A. 24kJ B. 192kJ C.96kJ D. 960kJ
【解析】据题意,生态系统固定的总能量是生态系统 中生产者(第一营养级)所固定的能量,即24000kJ, 当能量的传递效率为20%时,每一个营养级从前一 个营养级获得的能量是最多的。因而第四营养级所获 得能量的最大值为: 24000×20%×20%×20%=192kJ。 答案:B。
用于生长 发育和繁殖
初级消费者
(植食性动物)
遗体
残骸
分 解 者
来源:
从生产者固定太阳能开始
呼吸作用
去路:
用于生长 发育和繁殖
初级消费者摄入
分 解 者
一 能 量 流 动 的 过 程
能 量 在 第 二 营 养 级 中 的 变 化
粪便
初级消费者 摄入
分 解 者 利 用 呼 吸 作 用 散失
初级消费者 同化
例3.在一条有5个营养级的食物链中,若第五营养级 的生物体重增加1 kg,理论上至少要消耗第一营养级 的生物量为( ) A. 25 kg B. 125 kg C. 625 kg D. 3125 kg 【解析】据题意,要计算消耗的第一营养级的生物量, 应按照能量传递的最大效率20%计算。设需消耗第 一营养级的生物量为X kg,则X=1÷(20%)4=625 kg。 答案:C。
植物 草食 鱼类 因此共需海洋植物为 4×1/2÷20%+4×1/4 =160kg。答案:B 杂食性 海洋鱼
小型肉 食鱼类
÷20% ÷20% +4×1/4 ÷20% ÷20% ÷20%
5、已知在如下图所示的食物网中,C生物同化的 总能量为a,其中A生物直接供给C生物的比例为x, 则按最低的能量传递效率计算,需要A生物的总能量 (y)与x的函数关系式为____________。
三、能量流动的特点
第一、单向流动: 食物链各个营养级的顺序是不可逆的,而 各个营养级的能量总是以呼吸散失热能。即 必须源源不断地输入,又不断地散失。
第二、逐级递减, 传递效率为10%~20%. 逐级递减的原因:自身呼吸消耗、被分解 者分解、未被下一个营养级利用。
【规律】①生态系统的总能量 =生产者固定的全部太阳能 =第一营养级的同化量
141.10×105 15.91×105 0.88×105 871.27×105
该生态系统中初级消费者是( A ) A 、a ; B 、 b; C 、 c; D 、d 。
根据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
如果牧草固定了1000焦耳的能量, 则 1 焦耳能量, 最多 猫头鹰最少能获得______ 40 焦耳能量. 能获得______
特殊情况:
鸟
昆虫 树
鸟
昆虫
树
能量金字塔
数量金字塔
③生物量金字塔
浮游动物
浮游 植物
生物量金字塔
四、研究能量流动的实践意义
1、帮助人们科学规划、设计人工生态系统, 实现物质和能量的多级利用(非循环利 用),提高能量利用率(非能量传递效率)。
如:生态农业
如用生活垃圾大量养殖蚯蚓后,喂养家禽;蛆蝇也可以 喂养家禽;谷壳、稻草等培养食用菌被人食用。这些被 分解者利用的能量转而为人类或其它生物利用,而非直 接散失掉了。
你是先吃鸡再吃玉米,还是先吃玉米,再吃鸡?
金字塔种类:
①能量金字塔
低
D
第四 营养级
高
(1)为什么食物链一般不超过五个营养级?
第二营养级
第三 营养级
(2)为什么“一山不容二虎”?
第一营养级
高 低 营养级
能量
②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。
一、能量流动的概念:
生态系统的能量流动是指生态 系统中能量的输入、传递、转化和 散失的过程。
研究生态系统的能量流动 一般以种群为单位, 以种群所处营养级为研究对象 , 以食物链(网)为渠道
个体 1
储存在体内的能量
呼吸作用散失的能量
能 量 流 动 的 分 析
能量 输入
个体 2
储存在体内的能量 呼吸作用散失的能量 储存在体内的能量 呼吸作用散失的能 量
例4.由于“赤潮”的影响,一条4kg重的杂食性海洋鱼 死亡,假如该杂食性的食物有1/2来自植物,1/4来自 草食鱼类,1/4来自以草食鱼类为食的小型肉食鱼类, 按能量流动效率20%计算,该杂食性鱼从出生到死亡, 共需海洋植物 ( ) A.120kg B.160kg C.60kg D.100kg 【解析】根据题干,可绘出食物网如下:
四、研究能量流动的实践意义
2、帮助人们合理地调整(不是改变)生态系统 中的能量流动关系,使能量持续高效地流向 对人类最有益的部分。
如:草场放牧
概念:生态系统中能量的输入、传递和散失的
过程
能量的源头:太阳能
本 节 知 识 体 系
生产者固定的太阳 过 流经生态系统的总能量: 能的总量 能 程 途径:食物链或食物网 量 单向流动: 沿食物链方向由低营养级 流 流向下一营养级 动 特 点 逐级递减:能量沿食物链流动过程中逐级
第2节
生态系统的能量流动
温故而知新
1.生态系统的结构包括哪两方面?
生态系统的成分,食物链和食物网
2.生态系统的成分有哪些?
3.生态系统的营养结构是什么?
生产者、消费者、分解者、非生物的 物质和能量 食物链和食物网
请大家思考并讨论:
假设你像鲁滨逊那样流落在不毛的荒岛上, 只有15Kg玉米和一只母鸡可以食用,那么使自 己活的最长的办法是 : 1.先吃鸡,然后吃玉米 2.先吃玉米,同时用部分玉米喂鸡,吃鸡生 产的蛋,最后再吃鸡
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。
2、流经某个生态系统的能量能否再回到这个生 态系统当中来?
不能,能量最终以热能形式,从群落散失到无机环境, 散失的能量不能再作为能源合成有机物,即不能再回 到生态系统中。能量流动是单向的。
请分析讨论:
学以致用
用能量流动的原理, 解释谚语“一山不 容二虎”隐含的道理。
根据生态系统中能量流动逐级递减的特点和规律, 营养级越高,可利用的能量就越少,老虎在生态 系统中几乎是最高营养级,通过食物链(网)流经 老虎的能量已减到很小的程度。因此,老虎的数 量将是很少的。故“一山不能容二虎”有一定的生 态学道理。
生态系统中的能量流动过程
呼吸作用 呼吸作用 呼吸作用
次级消费者
呼吸作用
三级消费者
生产者 (植物)
(植食性动物) (肉食性动物) (肉食性动物)
初级消费者
分解者
呼吸作用
可见能量沿着食物链流动时,每个营养级都有 能量的输入、传递、转化和散失过程。
思考与讨论:
1、生态系统中的能量流动和转化是否遵循能量 守恒定律?
个体 3
…
能量 输入
种群
储存在体内的能量
呼吸作用散失的能量
一 能 量 流 动 的 过 程
生产者 (植物)
第一营养级
初级消费者 次级消费者
三级消费者
(植食性动物) (肉食性动物) (肉食性动物)
第二营养级
第三营养级
第四营养级
能量在第一营养级中的变化
一
呼吸作用
能 量 流 动 的 过 程
生产者
(植物)
遗体
残骸
用于生长 发育和繁殖
呼 吸 作 用
散失
次级消费者 摄入
能量流经其他营养级类似于第二营养级,最高 营养级没有被下一营养级摄入这一途径。
来源: 从上一营养级流入
呼吸作用
去路:
次级 消费者摄入
用于生长 发育和繁殖
ห้องสมุดไป่ตู้
分 解 者
注意
摄入量=同化量(流入量)+粪便量 同化量=呼吸作用量+生长发育繁殖量 生长发育繁殖量=遗体残骸量+下一营养级摄入量 某一营养级被分解者利用能量=该营养级遗体 残骸量+下一营养级粪便量 例如:第二营养级兔被分解者利用能量-----兔的遗体残骸量+第三营养级狐的粪便量