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- 2021-09-24 发布
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1.
分析生态系统能量流动的过程和特点。
2.
概述研究能量流动的实践意义。
3.
尝试调查农田生态系统中的能量流动情况
。
教学目标
第2节 生态系统的能量流动
第五章 生态系统及其稳定性
生态系统能量流动的过程和特点。
重点难点
教学课时
共2课时
温故而知新
1.生态系统的结构包括哪两方面?
2.生态系统的成分有哪些?
3.生态系统的营养结构是什么?
生态系统的成分,食物链和食物网
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
【第1课时】
问题探讨:
假设你像小说中的鲁滨逊一样,流落到一个不毛的荒岛上,那里除了有能饮用的水之外,几乎没有任何食物,你随身携带的食物只有
5千克玉米
和
一只母鸡
。你认为哪种生存策略能让你维持更长的时间来等待救援?
( )
A.先吃鸡,然后吃玉米。
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。
鸡
人
玉米
玉米
人
鸡
A 若选择2,则增加了食物链的长度,能量逐级递减,最后人获得的能量较少。
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。
能量流动的分析:
种群
能量输入
能量散失
能量储存
某动物种群捕食种群A
能量流动过程
初级消费者是如何获取能量和如何分配能量?
某动物种群捕食种群A
能量流动过程
P94页:能量流经第二营养级示意图
1、能量流动的起点:
从生产者固定太阳能开始
生产者光合作用固定的全部太阳能
3、生态系统能量流动的渠道:
食物链和食物网
2、流经生态系统的总能量:
4|、生态系统能量的散失:
热能
能量流动的过程是怎样的呢?
生产者 同化
用于生长
发育和繁殖
初级消费者 摄入
分
解
者
利
用
散失
呼吸作用
残枝
败叶
散失
呼吸作用
1. 能量流经
第一营养级
的情况
阅读P94页第2段文字,然后用关键词、方框、线段和箭头等,构建相应的图式模型。
一、能量流动的过程
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的组成物质,并且储存能量的变化过程。
初级消费者摄入
初级消费者
同化
用于生长
发育和繁殖
次级消费者 摄入
分
解
者
利
用
散失
呼吸作用
粪便
遗体
残骸
散失
呼吸作用
…
…
2. 能量流经
第二营养级
的情况
生产者
(植物)
呼吸
初级消费者
(植食动物)
呼吸
次级消费者
(肉食动物)
三级消费者
(肉食动物)
呼吸
呼吸
分 解 者
呼吸
3.
生态系统的能量流动全过程
结论:
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。
每个营养级都有未利用的部分
每个营养级同化能量=
下一个营养级同化能量
+
呼吸消耗能量
+
分解者释放能量
+
未被利用能量
2.初级消费者如何获得能量?
获得的能量有哪些去路?
次级消费者呢?
3.每一个营养级获得能量的方式是否相同?
能量的去路是否相同?最高营养级呢?
思考:
1.生产者固定的太阳能有哪些去处?
资料分析
数据分析和处理
营养级
流入能量
流出能量
(输入后一个营养级
)
出入比
生产者
(第一营养级)
464.6
62.8
植食性动物
(第二营养级)
62.8
12.6
肉食性动物
(第三营养级)
12.6
13.52%
20.06%
1、为什么
流入某营养级的能量不能百分之百地流人后一个营养级?
耗散掉的能量包括:①
呼吸散失
的热能;
②为
分解者利用
的能量;
③
“未利用”
的能量
逐级递减
2.流经某生态系统的能量能否再回到这个生态系统?
热能
太阳能
化学能
生产者
次级消费者
…
初级消费者
生态系统中能量流动是单向的;能量在流动过程中逐级递减。
逐级递减:
能量金字塔
单向流动:
生产者
次级消费者
三级消费者
能量传递效率大约为
10%-20%
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
二、
生态系统能量流动的特点:
能量金字塔可以说明什么问题呢?
思考:
根据单位时间内各个营养级所得到的能量数值绘制成图,可形成一个金字塔图形
①能量金字塔
低
高
低
高
营养级
能量
A
B
C
D
第一营养级
第二营养级
第三
营养级
第四
营养级
下图是草原生态系统中的一条食物链及能量流动图解,回答问题。
①图中D表示_________。
②能量在逐级递减中,传递率按20%计算,若狐获得的能量是8千焦,传递给狼的能量为_____千焦,狼获得的能量中,草应供给这条食物链的能量为______千焦。
③图中各营养级通过A___
__作用被消耗,通过B________利用,而B又通过C____
_____被消耗。
太阳能
1.6
200
呼吸
分解者
呼吸作用
能不能改变生态系统能量流动的规律?
质疑:
思考:
锄去农田中的杂草,修去树木的侧枝,目的是什么?
合理调整能量的流动方向,使能量持续高效地流向对人类最有益的部分.
四、 研究能量流动的意义
【第2课时】
材料一、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(蚕粪)养鱼,鱼塘泥肥桑,在桑、蚕、鱼之间形成了良性循环。
意义1:
研究能量流动,可以帮助人们科学的规划、设计人工生态系统,使能量得到最有效的利用。
“桑基鱼塘”的设计理念是从人类所需出发,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。使生产一种产品时产生的有机“废弃物”,成为生产另一种产品的投入,也就是使废物资源化,从而,提高能量转化效率,使能量得到最有效的利用。
材料二、在一个草场上,如果放养的牲畜过少,就不能充分利用牧草所提供的能量;如果放养的牲畜过多,就会造成草场的退化,使畜产品的产量下降。只有根据草场的能量流动特点,合理确定草场的载畜量,才能保持畜产品的持续高产。
意义2:
研究生态系统的能量流动,还可以帮助人们合理地调整生态系统的能量流动关系,使能量持续高效的流向对人类最有益的部分。
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
能量流动的数量
是生产者所固定的全部太阳能
生态系统的
能量流动的途径:太阳能→第一营养级→第二营
能量流动
养级→‥‥‥第五营养级
单向流动不循环
能量流动的特点
逐级递减传递率为10%~20%
设法调整能量流动关系
研究的目的
使能量流向对人类最有益的部分
本课小结
(食物链和食物网)
1.人们常用金字塔来说明生态系统中哪两者之间的关系 ( )
A
课堂练习:
A.能量和营养级 B.个体大小与营养级
C.个体大小与个体数量 D.个体数量与生物类型
B
2、一个池塘有生产者、初级消费者、次级消费者、分解者。其中生产者固定的全部能量为a,流入初级消费者、次级消费者、分解者的能量依次为b、c、d,下列表述正确的是( )
A.a=b+d B.a>b+d
C.a<b+d D.a<c+d
3.(多选题)下列有关生态系统能量流动的叙述中正确的是 ( )
ABD
A.能量流动是单向的,不可逆的
B.食物链越短,可供最高营养级消费的能量越多
C.初级消费者越多,次级消费者获得的能量越少
D.营养级越多,散失的能量越多
4.森林中,螳螂捕蝉,黄雀在后,可构成一条食物链。如果黄雀增加体重10克,按理论计算,最多需要蝉 (
)
A.10克 B.100克 C.1000克
D.10000克
C
5、识图作答:下图表示生态系统的能量流动,请据图回答:
(1)将A、B、C、D各营养级的名称依次写在横线上:
A.______ B._____ C.______ D.______
生产者
初级消费者
次级消费者
三级消费者
(2)图中a1代表:
(3)a3<a2的原因是
初级消费者呼吸作用消耗了大部分的能量,只有10%-20%的能量传递给次级消费者,所以a3<a2;
(4)从生态系统能量传递效率上看,一个营养级的能量,流到下一个营养级只 有 ______ 因此,一个食物链一般不能超过______个营养级.
生产者所固定的太阳能
10-20%
5
迁移创新:
1.为什么肉类食品的价格比小白菜价格高?
根据林德曼能量流动的“十分之一定律”
如D鱼体重增加1kg,所需
浮游植物约
________
。
1000kg
2.为什么说
“
一山不容二虎
”
?
3.食物链一般不超过五个营养级?
2.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少的程度。因此,老虎的数量将是很少的。故
“
一山不容二虎
”
有一定的生态学道理。
3.
从能量传递的数量和效率看,能量流经各营养级是逐级递减的,单向不循环的,传递效率为10%-20%。
所以,食物链一般不超过五个营养级,
到第五营养级时,可利用的能量已减少到
不能维持其生存的程度了。因为能量每流
经一级都要丢失一大部分,所以食物链越
长,流量流失就越多。
稻田生态系统
组成成分
:(1) 非生物的物质和能量;(2) 生产者: 水稻、杂草、浮游植物等;(3)消费者:田螺、泥鳅、黄鳝、鱼、青蛙、浮游动物、昆虫、鸟类等;(3)分解者:多种微生物。
1.生产者主体是水稻,其他生产者有杂草、浮游植物等。农民主要通过喷洒除草剂,或人工除草的方式抑制杂草的生长。
2.初级消费者有:田螺、浮游动物、植食性昆虫、植食性鱼、鸟类等。一般而言,植食性昆虫和鸟类等往往对水稻生长构成危害,田螺、植食性鱼数量较多时也会对水稻生长构成危害。农民采取喷洒农药、竖稻草人等措施防止或减少这些动物的危害。
3.次级消费者有:泥鳅、黄鳝、肉食性鱼、青蛙等。一般而言,这些消费者对水稻生长利大于害。农民通过禁捕,或适量放养等措施,实现生态农业的目标。
5.农民对秸秆的传统处理方式有焚烧或填埋等;现代农业提出了综合利用思想,例如,秸秆可作为多种工业原材料,还可以用来生产沼气,以充分利用其中的能量。
6.主要通过合理密植的方法提高作物的光能利用效率。
7.通过稻田养鱼等措施,实现立体化生态农业;通过建造沼气池,实现能量的多级利用。
技能训练:分析和处理数据
这些玉米的含碳量折合成葡萄糖是6 687.5 kg,
计算公式是(12+18)/12×2 675,
这些葡萄糖储存的能量是1.07×10
8
kJ
(计算公式是E
G
=M
G
×1.6×10
7
);
这些玉米呼吸作用消耗的能量是3.272×10
7
kJ
(计算公式为ΔE
呼
=ΔM
G
×1.6×10
7
);
这些玉米在整个生长季节所固定的太阳能总量是1.397 2×10
8
kJ(计算公式为E
固
=E
G
+ΔE
呼
),
呼吸作用消耗的能量占所固定太阳能的比例是23.4%;
这块玉米田的太阳能利用效率是1.64%
(计算公式为η=1.397 2×10
8
/8.5×10
9
)。
旁栏思考题
一般情况下,也是金字塔形。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量可能低于浮游动物的量。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。与此同理,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。
练习
基础题
1.A
。
2.D
。
3.B
。
拓展题
1.
(
2
)图
b
所示生态系统中流向分解者的能量,还有一部分可以以生活能源或食物中化学能的形式被人类再度利用,因此,该生态系统实现了能量的多级、充分利用,提高了能量的利用率。
2.
提示:不能。在一个封闭的系统中,物质总是由有序朝着无序的方向(熵增加)发展。硅藻能利用获取的营养通过自身的新陈代谢作用释放能量,依靠能量完成物质由无序向有序的转化,维持其生命活动。