1、第三节第三节 能量流动能量流动和和物质循环物质循环课堂导入课堂导入什么是生态系统？什么是生态系统？生态系统的结构？生态系统的结构？生态系统的功能？生态系统的功能？生态系统是由生物群落及非生物环境所构成的一生态系统是由生物群落及非生物环境所构成的一个生态学功能系统。个生态学功能系统。结构包括成分和营养结构（食物链和食物网）。结构包括成分和营养结构（食物链和食物网）。功能是物质循环和能量流动。功能是物质循环和能量流动。鼬鼬一、生态系统的能量流动一、生态系统的能量流动 1、能量流动概念、能量流动概念 能量不断沿着太阳能量不断沿着太阳植物植物植食动物植食动物肉食动物肉食动物顶顶位肉食动物的方向流动。位
2、肉食动物的方向流动。鼬鼬鼬鼬植物通过什么途径获得总初级生产量？植物通过什么途径获得总初级生产量？植物的总初级生产量有那些去向？植物的总初级生产量有那些去向？鼠能否全部获得植物的净初级生产量？为什么？鼠能否全部获得植物的净初级生产量？为什么？没有流入鼠的净初级生产量以什么形式存在，还可没有流入鼠的净初级生产量以什么形式存在，还可流向谁？流向谁？鼠同化的能量有那些去向？鼬呢？鼠同化的能量有那些去向？鼬呢？构建一条食物链的能量流动模型构建一条食物链的能量流动模型能量流动的起点是什么？能量流动的起点是什么？一定时间内流入生态系统总能量用什么术语表达？一定时间内流入生态系统总能量用什么术语表达？能量流动
3、是从生产者通过光作用固定太阳能开始能量流动是从生产者通过光作用固定太阳能开始的，流入生态系统的总能量就是生产者固定的全的，流入生态系统的总能量就是生产者固定的全部太阳能，这部分能量称为生产者的总初级生产部太阳能，这部分能量称为生产者的总初级生产量。量。2、能量流动的过程、能量流动的过程总初级生产量来源于生产者光合作用固定的能量，即总初级生产量来源于生产者光合作用固定的能量，即为生产者的同化量为生产者的同化量总初级生产量的一部分用于呼吸，剩下的部分叫净初总初级生产量的一部分用于呼吸，剩下的部分叫净初级生产量级生产量净初级生产量用于生产者的生长发育繁殖，一部分会净初级生产量用于生产者的生长发育繁殖
4、，一部分会被植食动物所取食同化即流向下一营养级，还有一部被植食动物所取食同化即流向下一营养级，还有一部分流向分解者，若还有积存，则说明生态系统的生物分流向分解者，若还有积存，则说明生态系统的生物量在增加。量在增加。2、能量流动的过程、能量流动的过程残枝败叶，以及被植食动物取食后残枝败叶，以及被植食动物取食后未同化的部分如粪便被分解者利用未同化的部分如粪便被分解者利用总初级总初级生产量生产量呼吸呼吸净初级净初级生产量生产量植食动物植食动物的同化量的同化量未利用未利用而积存而积存植食动物植食动物的同化量的同化量呼吸呼吸次级生次级生 产量产量肉食动物肉食动物的同化量的同化量遗体，以及被肉食动物捕食后
5、未遗体，以及被肉食动物捕食后未同化的部分如粪便被分解者利用同化的部分如粪便被分解者利用未利用未利用而积存而积存2、能量流动的过程、能量流动的过程肉食动物肉食动物的同化量的同化量呼吸呼吸次级生次级生 产量产量顶位肉食顶位肉食动物的同动物的同化量化量遗体，以及被顶位肉食动物捕食后遗体，以及被顶位肉食动物捕食后未同化的部分如粪便等被分解者利用未同化的部分如粪便等被分解者利用未利用未利用而积存而积存2、能量流动的过程、能量流动的过程兔子摄入体兔子摄入体内的内的 大家能找出能量在大家能找出能量在每一营养级流动的共每一营养级流动的共同点吗？同点吗？ 我们能不能从这个我们能不能从这个特例推广到一般，画特例推
6、广到一般，画出生态系统能量流动出生态系统能量流动全过程图？全过程图？同化到兔子同化到兔子体内的体内的用于生长用于生长 发育繁殖发育繁殖被下一营被下一营养级摄入养级摄入粪便粪便呼吸呼吸散失散失分解者分解者利用利用呼吸呼吸散失散失遗体遗体生态系统能量流动全过程图解生态系统能量流动全过程图解生产者生产者初级消初级消费者费者次级消次级消费者费者三级三级消费消费者者呼呼 吸吸 作作 用用（热能）（热能）分分 解解 者者呼吸作用呼吸作用（热能）（热能）生态系统生态系统的能量流动定量分析的能量流动定量分析材料：林德曼选择赛达伯格湖生态系统作为研究对象材料：林德曼选择赛达伯格湖生态系统作为研究对象的好处是湖泊
7、生态系统具有相对封闭、简单、稳定的的好处是湖泊生态系统具有相对封闭、简单、稳定的特点。生态系统中食物链众多且繁杂，按食物链一条特点。生态系统中食物链众多且繁杂，按食物链一条一条研究几乎不可能，林德曼的方法是将生物按营养一条研究几乎不可能，林德曼的方法是将生物按营养级归类，以营养级为单位展开分析。级归类，以营养级为单位展开分析。1.生态系统的营养级间的能量传递效率的计算公式是生态系统的营养级间的能量传递效率的计算公式是3.0肉食类肉食类动物动物3.0植食类植食类动物动物15.015.00.5分解者分解者3.0 微量微量细胞呼吸细胞呼吸 23.0 4.5 1.8生产者生产者111.0未固定未固定1
8、18761cal/(cm2.a)太阳能太阳能118872cal/(cm2.a) 71 .2未利用未利用70.0总计总计:29.3总计总计:3.5总计总计:78.2问题由第一营养级到第二营养级的能量传递效率为多问题由第一营养级到第二营养级的能量传递效率为多少？由第二营养级到第二营养级的能量传递效率为多少？由第二营养级到第二营养级的能量传递效率为多少？少？13.5%；20%；指出每个营养级能量的来源和去路。指出每个营养级能量的来源和去路。随着营养级的升高，生物的数量如何变化？为什么？随着营养级的升高，生物的数量如何变化？为什么？生产者的能量来自太阳能，各级消费者的能量来自上生产者的能量来自太阳能，
9、各级消费者的能量来自上一个营养级。每个营养级的能量至少有三个去向：一一个营养级。每个营养级的能量至少有三个去向：一是通过呼吸分解有机物，释放能量，供生命活动的需是通过呼吸分解有机物，释放能量，供生命活动的需要；二是随排泄废物、尸体流入到分解者中去；三是要；二是随排泄废物、尸体流入到分解者中去；三是有一少部分能量，通过食物链流入到下一个营养级。有一少部分能量，通过食物链流入到下一个营养级。能量在沿着食物链流动的过程中是逐渐递减的，在一能量在沿着食物链流动的过程中是逐渐递减的，在一个生态系统中，营养级越多，在能量流动的过程中消个生态系统中，营养级越多，在能量流动的过程中消耗的能量也越多，所以营养级
10、越高，储存的能量也越耗的能量也越多，所以营养级越高，储存的能量也越少，生物个体的数量就越少。少，生物个体的数量就越少。3.能量流动的特点能量流动的特点能量单向流动、不可逆；能量单向流动、不可逆；思思考考有那些因素导有那些因素导致能量流动逐致能量流动逐级递减？级递减？逐级递减，每传递一次损失一大半。逐级递减，每传递一次损失一大半。由于由于长期的进化形成的捕食关系不可逆转，热能散失不长期的进化形成的捕食关系不可逆转，热能散失不可再度利用，所以能量不可逆向流动或循环流动。可再度利用，所以能量不可逆向流动或循环流动。呼吸消耗、呼吸消耗、捕食不彻底、捕食不彻底、消化吸收不消化吸收不彻底等彻底等二、二、生
11、态系统的生态系统的物质循环物质循环1、概念、概念 组成生物体的组成生物体的C、H、O、N、P、S等元素，都等元素，都不断进行着从无机环境到生物群落，又从生物群落不断进行着从无机环境到生物群落，又从生物群落到无机环境的循环过程。到无机环境的循环过程。2、范围、范围生物圈生物圈3、特点、特点往复循环、重复利用、全球性往复循环、重复利用、全球性4、类型、类型水循环、碳循环、氮循环水循环、碳循环、氮循环水循环水循环特点特点：1）生物圈：蒸发量）生物圈：蒸发量=降水量降水量 陆地：陆地： 蒸发量蒸发量降水量降水量2）沼泽地、大陆架：地球上生产力最高的系统之一）沼泽地、大陆架：地球上生产力最高的系统之一3
12、）生物在全球水循环中所起的作用很小）生物在全球水循环中所起的作用很小碳在大气圈和生物群落中的存在形式？碳在大气圈和生物群落中的存在形式？碳以什么形式在无机环境和生物群落之间循环？碳以什么形式在无机环境和生物群落之间循环？在生物群落中碳如何沿着食物链传给下一个营养级？在生物群落中碳如何沿着食物链传给下一个营养级？生物群落中的碳以什么途径回归大气圈？生物群落中的碳以什么途径回归大气圈？大气中大气中CO2的含量为什么持续增加？的含量为什么持续增加？碳循环碳循环碳是如何从无机环境进入生物群落的？碳是如何从无机环境进入生物群落的？碳循环碳循环1 1、循环路线、循环路线CO2、有机物、有机物CO2 形式形
13、式通过捕食关系通过捕食关系主要是呼吸作用主要是呼吸作用大量燃烧化石燃料大量燃烧化石燃料碳在大气圈和生物群落中的存在形式？碳在大气圈和生物群落中的存在形式？碳以什么形式在无机环境和生物群落之间循环？碳以什么形式在无机环境和生物群落之间循环？在生物群落中碳如何沿着食物链传给下一个营养级？在生物群落中碳如何沿着食物链传给下一个营养级？生物群落中的碳以什么途径回归大气圈？生物群落中的碳以什么途径回归大气圈？大气中大气中CO2的含量为什么持续增加？的含量为什么持续增加？碳是如何从无机环境进入生物群落的？碳是如何从无机环境进入生物群落的？绿色植物光合作用绿色植物光合作用植被的大量破坏植被的大量破坏碳循环碳
14、循环2、循环形式：、循环形式：1）CO2 ：(生物群落与无机环境之间生物群落与无机环境之间)；2）有机物：（生物群落内部）有机物：（生物群落内部）3、主要生理作用：、主要生理作用： 光合作用、呼吸作用光合作用、呼吸作用4、海洋的作用、海洋的作用三、能量流动和物质循环的关系三、能量流动和物质循环的关系物质循环与能量流动的关系物质循环与能量流动的关系1、能量的固定、转移和释放离不开物质的合成和分解；、能量的固定、转移和释放离不开物质的合成和分解；2、物质是载体，使能量沿着食物链（食物网）流动；、物质是载体，使能量沿着食物链（食物网）流动； 能量是动力，使物质能够不断地在生物群落和无机环能量是动力，使物质能够不断地在生物群落和无机环境之间循环往返。境之间循环往返。课堂小结课堂小结学习本节课的内容后，对生态系统在功能上的认识有什学习本节课的内容后，对生态系统在功能上的认识有什么感悟？么感悟？能量流动和物质循环是生态系统的两个基本过程，他们能量流动和物质循环是生态系统的两个基本过程，他们将生态系统的各种成分联系成了一个统一的整体。将生态系统的各种成分联系成了一个统一的整体。可以调整能量流动关系，提高能量的利用率。可以调整能量流动关系，提高能量的利用率。对资源的利用应遵循生态学原理和可持续发展的原则对资源的利用应遵循生态学原理和可持续发展的原则 。
