生态系统的功能能量流动和物质循环.ppt

1、生态系统的三大功能 学习目标学习目标1.1.概述能量流动的过程，规律及其在生产中的应用概述能量流动的过程，规律及其在生产中的应用2.2.阐明物质循环的过程，规律及其在生产中的应用阐明物质循环的过程，规律及其在生产中的应用3.3.比较能量流动和物质循环的关系比较能量流动和物质循环的关系第第4 4讲讲 生态系统的能量流动和物质循环生态系统的能量流动和物质循环考点一考点一 生态系统的能量流动生态系统的能量流动 一、能量流动的概念一、能量流动的概念生态系统的能量输入、传递、转化和散失能量输入、传递、转化和散失的过程。二、能量流动的过程二、能量流动的过程1.能量流动的过程图解能量流动的过程图解（1 1）

2、来源：）来源：（2 2）起点（流经生态系统的总能量）：）起点（流经生态系统的总能量）：（3 3）渠道渠道（途径）途径）：（4 4）转化形式：）转化形式：（6 6）散失散失的的途径途径和形式和形式：（5 5）流动的形式）流动的形式：太阳能太阳能生产者生产者(主要是植物主要是植物)固定太阳能固定太阳能食物链和食物网食物链和食物网太阳太阳光能光能生物体有机物中的生物体有机物中的化学能化学能热能热能(最终散失最终散失)有机物有机物(食物食物)中的化学能中的化学能途径：途径：细胞呼吸细胞呼吸(包括各营养级生物本身及分解者的细胞呼吸包括各营养级生物本身及分解者的细胞呼吸)形式：形式：热能热能2.2.能量在

3、流经每一营养级时的分流问题分析能量在流经每一营养级时的分流问题分析（1 1）能量来源）能量来源生产者的能量主要来自太阳能生产者的能量主要来自太阳能消费者的能量来自于上一营养级的同化量消费者的能量来自于上一营养级的同化量定量定时：定量定时：流入某一营养级的一定的能量在一定时间内的去路流入某一营养级的一定的能量在一定时间内的去路有有4 4条条（2 2）能量去向：）能量去向：流入某一营养级（最高营养级除外）的能量去向可流入某一营养级（最高营养级除外）的能量去向可以从以下两个角度分析：以从以下两个角度分析：定量不定时定量不定时（能量的最终去路）（能量的最终去路）a.a.自身呼吸消耗自身呼吸消耗b.b.

4、流入下一营养级流入下一营养级c.c.被分解者利用被分解者利用a.a.自身呼吸消耗自身呼吸消耗b.b.流入下一营养级流入下一营养级c.c.被分解者利用被分解者利用d.d.未利用（如果是以年为单位研究，这部分的能量未利用（如果是以年为单位研究，这部分的能量 将保留到下一年）将保留到下一年）(现存量：最终被分解者利用）现存量：最终被分解者利用）这一定量的能量最终都以热能形式从生物群落中散失，生产者源源这一定量的能量最终都以热能形式从生物群落中散失，生产者源源不断地固定太阳能，才能保证生态系统能量流动的正常进行不断地固定太阳能，才能保证生态系统能量流动的正常进行初级消费者初级消费者摄入摄入A A用于生

5、长用于生长发育和繁殖发育和繁殖次级消费者次级消费者摄入摄入呼呼吸吸散散失失遗体遗体残骸残骸初级消费者初级消费者同化同化C C分分解解者者利利用用粪便粪便B B呼呼吸吸散失散失能量流经第二营养级示意图能量流经第二营养级示意图摄入的能量：摄入的能量：摄入的能量：摄入的能量：粪便中的能量粪便中的能量粪便中的能量粪便中的能量（未被同化的能量）（未被同化的能量）（未被同化的能量）（未被同化的能量）该营养级所固定的能量该营养级所固定的能量该营养级所固定的能量该营养级所固定的能量上一营养级同化量的一部分上一营养级同化量的一部分上一营养级同化量的一部分上一营养级同化量的一部分属于本营养级的同化量属于本营养级的

6、同化量属于本营养级的同化量属于本营养级的同化量同化量的去向：同化量的去向：同化量的去向：同化量的去向：本营养级个体自身本营养级个体自身本营养级个体自身本营养级个体自身呼吸消耗呼吸消耗呼吸消耗呼吸消耗(散失散失散失散失)；本营养级个体自身本营养级个体自身本营养级个体自身本营养级个体自身生长、发育生长、发育生长、发育生长、发育繁殖繁殖繁殖繁殖的积累的积累的积累的积累（储存）。（储存）。（储存）。（储存）。a.a.a.a.遗体残骸被分解者分解；遗体残骸被分解者分解；遗体残骸被分解者分解；遗体残骸被分解者分解；b.b.b.b.流向下一营养级。流向下一营养级。流向下一营养级。流向下一营养级。c.c.c.

7、c.未被利用部分（石油、煤炭等）未被利用部分（石油、煤炭等）未被利用部分（石油、煤炭等）未被利用部分（石油、煤炭等）三三.能量流动特点及金字塔能量流动特点及金字塔 1.1.能量流动的特点及原因能量流动的特点及原因(1)单向流动单向流动能量流动是沿食物链进行的，食物链中各营养级之间的捕食关系能量流动是沿食物链进行的，食物链中各营养级之间的捕食关系是长期自然选择的结果，是不可逆转的是长期自然选择的结果，是不可逆转的。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，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因此能量流动无法循环。(2)(2)逐级递减逐级递减各

8、营养级生物都会因呼吸作用消耗大部分能量各营养级生物都会因呼吸作用消耗大部分能量。各营养级的能量总有一部分不能被下一营养级利用各营养级的能量总有一部分不能被下一营养级利用。各营养级的能量总有一部分流入分解者各营养级的能量总有一部分流入分解者。传递效率传递效率=一般来说能量传递的平均效率大约为一般来说能量传递的平均效率大约为10%10%20%20%巧用拼图法解决能量流动计算难点巧用拼图法解决能量流动计算难点W W1 1：流经整个生态系统的总能量是生产者固定的总能量，流经整个生态系统的总能量是生产者固定的总能量，D D1 1：第二营养级同化的总能量：第二营养级同化的总能量D2D2：第三营养级同化的总

9、能量：第三营养级同化的总能量可见，在一个生态系统中，所有生物的能量都来自可见，在一个生态系统中，所有生物的能量都来自W W1 1，所有生，所有生物总能量之和都物总能量之和都小于小于W W1 1(呼吸作用消耗的缘故呼吸作用消耗的缘故)。【应用训练应用训练1 1】下图为生态系统能量流动示意图，下图为生态系统能量流动示意图，下列等式中不可能成立的是下列等式中不可能成立的是()。A AB B2 2A A(10%(10%20%)20%)B BA AF FB B1 1C C1 1D D1 1E E1 1C CA A(B(B1 1B B3 3)C C1 1C C2 2C C3 3D DC C3 3B B2

10、2(80%(80%90%)90%)答案：答案：D2.能量能量传递效率的计算传递效率的计算设食物链为设食物链为A B C D现实现实问题问题思路求解思路求解D营养级净增重营养级净增重M至少需要至少需要A营养级多少营养级多少 N(20%)3=M最多需要最多需要A营养级多少营养级多少 N(10%)3=MA营养级净增重营养级净增重ND营养级最多增重多少营养级最多增重多少 N(20%)3=MD营养级至少增重多少营养级至少增重多少 N(10%)3=M提示：提示：在某一食物网中，一个消费者往往同时占有多条食物链，当在某一食物网中，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，若要计算该消费者增

11、加了某一值时，若要计算最少最少消耗生产者多少，应选最消耗生产者多少，应选最短的食物链和最大的传递效率短的食物链和最大的传递效率20%进行计算。进行计算。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的传递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的传递效率效率10%进行计算。进行计算。3.3.生态金字塔生态金字塔（能量金字塔、数量金字塔、生物量金字塔）（能量金字塔、数量金字塔、生物量金字塔）2 2帮助人们合理地调整生态系统中的帮助人们合理地调整生态系统中的 关系，使能量持续高效地流向关系，使能量持续高效地流向对人类对人类 的部分。的部分。人工生态系统人工生态系统最有效最有效能量

12、流动能量流动最有益最有益4.研究能量流动的意义1 1帮助人们科学规划、设计帮助人们科学规划、设计 ，使能量得到使能量得到的利用。的利用。考点二考点二 生态系统的物质循环生态系统的物质循环 一、生态系统的物质循环1 1概念概念(1)(1)物质：组成生物体的物质：组成生物体的 等元素等元素(2)(2)循环：无机环境与循环：无机环境与之间。之间。(3)(3)范围：整个范围：整个。C、H、O、N、P、S生物群落生物群落生物圈生物圈2 2特点特点(1)(1)具有全球性，因此又称具有全球性，因此又称循环。循环。(2)(2)生物群落中的主要存在形式：生物群落中的主要存在形式：。(3)(3)无机环境与生物群落

13、之间的循环形式：无机环境与生物群落之间的循环形式：(4)(4)特点：具特点：具性，可性，可利用利用。生物地球化学生物地球化学有机物有机物二氧化碳二氧化碳往复循环往复循环重复重复3.3.实例实例碳循环碳循环1 1大气中的碳元素进入生物群落，是通过植物的光合作用或大气中的碳元素进入生物群落，是通过植物的光合作用或化能合成作用而实现的。化能合成作用而实现的。2 2碳在生物群落和无机环境之间循环是以碳在生物群落和无机环境之间循环是以COCO2 2的形式进行的。的形式进行的。碳元素在生物群落中的传递，主要靠食物链和食物网，传递形式为碳元素在生物群落中的传递，主要靠食物链和食物网，传递形式为有机物。有机物

14、。3 3大气中大气中COCO2 2的来源有三个：一是分解者的分解作用；二是动的来源有三个：一是分解者的分解作用；二是动植物的呼吸作用；三是化石燃料的燃烧。植物的呼吸作用；三是化石燃料的燃烧。4 4实现碳在生物群落和无机环境之间进行循环的关键是生产实现碳在生物群落和无机环境之间进行循环的关键是生产者和分解者。者和分解者。5 5碳在无机环境与生物群落之间传递时，只有生产者与无机碳在无机环境与生物群落之间传递时，只有生产者与无机环境之间的传递是双向的，其他各成分间的传递均是单向的。环境之间的传递是双向的，其他各成分间的传递均是单向的。4.4.能量流动与物质循环的关系能量流动与物质循环的关系（1）过程

15、图解过程图解（2 2）区别和联系）区别和联系能量流动能量流动物质循环物质循环区别区别单向流动、逐级递减单向流动、逐级递减在生物群落与无机在生物群落与无机环境之间反复循环环境之间反复循环在各级生态系统中进行在各级生态系统中进行在生物圈范围内进在生物圈范围内进行，具有全球性行，具有全球性联系联系同时进行，相互依存，不可分割同时进行，相互依存，不可分割均沿食物链与食物网的渠道进行均沿食物链与食物网的渠道进行物质作为能量的载体，使能量沿着食物链物质作为能量的载体，使能量沿着食物链(网网)流动；能量作为动力，使物质循环不断地在生物流动；能量作为动力，使物质循环不断地在生物群落与无机环境之间循环往返，能量

16、以物质形式群落与无机环境之间循环往返，能量以物质形式存在和流动，能量促进了物质的循环存在和流动，能量促进了物质的循环实例实例1 1实例实例2 2实验假设实验假设微生物能分解落叶使微生物能分解落叶使之腐烂之腐烂微生物能分解淀粉微生物能分解淀粉实实验验设设计计实验组实验组 对土壤高温处理对土壤高温处理A A杯中加入杯中加入30mL30mL土壤浸出液土壤浸出液对照组对照组 对土壤不做任何处理对土壤不做任何处理B B杯中加入杯中加入30mL30mL蒸馏水蒸馏水自变量自变量 土壤中是否含微生物土壤中是否含微生物是否含有微生物是否含有微生物实验现象实验现象在相同时间内实验组在相同时间内实验组落叶落叶腐烂程度小于对照组腐烂程度小于对照组A AA A1 1不变蓝不变蓝A A2 2产生砖红色沉淀产生砖红色沉淀A AB B1 1变蓝变蓝B B2 2不变色不变色结论分析结论分析微生物对落叶有分解微生物对落叶有分解作用作用土壤浸出液中的微生物能分土壤浸出液中的微生物能分解淀粉解淀粉 微生物分解能力对土壤有机物的影响微生物分解能力对土壤有机物的影响