第18章第2节生态系统的能量流动资料.docx
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第18章第2节生态系统的能量流动资料
第18章第2、3节生态系统的能量流动和物质循环2012.1
一、能量流动
(一)概念:
生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。
(二)能量流动的过程:
生态系统的能量流动过程,可以概括为下图:
能量的来源
太阳光
起点
生产者固定太阳能开始
流经生态系统的总能量
生产者通过光合作用所固定的全部太阳能
渠道
食物链和食物网
能量转化
太阳能→有机物中的化学能→热能(最终散失)
流动形式
有机物中的化学能
散失途径及形式
呼吸作用;以热能形式散失
注意:
1.每一营养级的能量来源和去路
(1)来源:
生产者的能量主要来自太阳能,各级消费者的能量来自上一营养级所同化的能量(同化量=摄入量-粪便中所含能量)。
(2)去路:
①呼吸消耗②流入下一营养级③每一营养级生物的遗体、残枝败叶、排泄物中的能量被分解者利用;④暂时未被利用(最终被分解者利用,因此,也可归为③)
能量的去向图解:
以能量流入第二营养级为例。
见下图:
(三)能量流动的特点
1、单向流动
①能量流动只能沿食物链由低营养级→高营养级,不可逆转。
这是长期自然选择的结果。
②各营养级通过呼吸作用所产生的热能不能被生物群落重复利用,因此能量流动无法循环。
要维持生态系统的稳定,就需要不断补充太阳能。
2、逐级递减
原因:
①各营养级生物的呼吸消耗。
②生产者的遗体、残枝败叶,消费者的尸体、排泄物中的能量被分解者利用,经分解者的呼吸作用消耗。
③各营养级生物中都有一部分能量未被下一营养级生物所利用。
相邻营养级间传递效率=×100%。
一般能量传递效率大约为10%~20%。
(四)生态金字塔
能量金字塔
数量金字塔
生物量
金字塔
形状
特点
一定为正
金字塔形
一般为正金字塔形,有时会出现倒金字塔形
一般为正
金字塔形
每一阶含
义
食物链中每一营养级生物所含能量的多少
每一营养
级生物个体的数目
每一营养级生物某一时刻单位面积内实存生活的有机物
质(干重)总量的有机
物总量
特殊
形状
无(一定正立)
人工养殖的鱼塘,生产者的生物量可以小于消费者的生物量
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(用质量来表示),可能低于浮游动物的生物量(用质量来表示)。
(五)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,使能量得到最有效的利用。
2、帮助人们合理的调整生态系统中的能量流动关系,使能量持续高效的流向对人类最有益的部分。
练习1假设如图所示食物网中水稻固定的太阳能为N,能量传递效率为10%,则人类获得的能量()
A.等于10-2NB.少于10-2N
C.少于10-1ND.多于10-1N
【解析】由题中食物网可找出三条食物链:
①水稻→人;②水稻→奶牛→人;③水稻→鸭子→人。
由能量传递效率分别计算三条食物链中人获得能量理论上最大为:
10-1N;10-2N;10-2N。
那么通过三条食物链人所获得的能量值应在10-2N~10-1N之间。
【答案】C
练习2.(2010·山东高考)以下表示动物利用食物的过程。
正确的分析是
A.恒温动物的④/③值一般
高于变温动物
B.哺乳动物的③/①值一般为10%-20%
C.提高圈养动物生长量一般需提高③/②值
D.食肉哺乳动物的③/②值一般低于食草哺乳动物
【解析】恒温动物需要消耗更多的能量维持体温,所以有机物的积累量(④)较少,其④/③一般高于变温动物。
哺乳动物与其食物之间的能量传递效率应为:
③/(①+未获取量)。
肉食动物与草食动物的③/②大小无法比较。
③/②越高,说明有更多的食入量转变成饲养动物的同化量,有利于提高动物的生长量。
【答案】C
3、(2011·蚌埠模拟)下图表示某草原生态系统中能量流动图解,①~④表示相关过程的能量流动。
下列有关叙述正确的是( )
A.①是流入该生态系统的总能量
B.分解者获得的能量最少
C.图中②与①的比值代表草→兔的能量传递效率
D.③和④分别属于草和兔同化量的一部分
【解析】流经生态系统的总能量是生产者固定的太阳能总量,等于草的呼吸作用消耗+遗体残骸+①;分解者可从各营养级获得能量,因此在生态系统中的数量不一定最少;①和②分别表示兔和狐的同化量,因此②/①表示兔传递给狐的能量传递效率;兔的同化量①=摄入草的能量-兔的粪便量③=②+④+兔的呼吸作用消耗,因此D正确。
【答案】D
练习4.下图是某湖泊生态系统能量流动的定量分析图解。
图中A、B、C代表3个营养级,数字均为实际测得,单位为百万kJ。
已知该生态系统受到的太阳辐射为118872百万kJ,但其中118761百万kJ的能量未被利用。
请据此回答:
(1)请将流经该生态系统的总能量填写在图中的方框内,这部分能量是 所固定的太阳能,它在生态系统中的成分是 。
(2)能量从第一营养级到第二营养级的转化效率为 %,从第二营养级到第三营养级的转化效率为 %。
(3)次级消费者通过异化作用消耗的能量占其同化作用所得到的能量的百分比是 。
(4)由图可知,下一个营养级不能得到上一个营养级的全部能量,原因有:
①各营养级生物内的大量能量被 ;②其次是上个营养级的部分能量 ;③还有少数能量被 利用。
二、物质循环
1物质循环的概念
组成生物体的C、O、N、S、P等化学元素,从无机环境进入生物群落,再返还到无机环境的循环过程,就是生态系统(生物圈)的物质循环,因具有全球性的特点,所以又叫生物地球化学循环。
2碳循环
(1)碳在无机环境中存在的形式:
CO2和碳酸盐(石灰岩、珊瑚礁)
(2)碳的循环形式:
碳在无机环境与生物群落间是以CO2的形式进行循环。
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