Bài 62. Dòng năng lượng trong hệ sinh thái

KIỂM TRA BÀI CŨ 1. Hiệu ứng Nhà Kính là gì? Em hãy nêu nguyên nhân và hậu quả của nó? Bản thân em cần làm gì để khắc phục được hiện tượng đó? 2. Trình bày chu trình nước? Em phải làm gì để bảo vệ nguồn nước sạch đang ngày càng bị khan hiếm? BÀI 45 DÒNG NĂNG LƯỢNG TRONG HỆ SINH THÁI VÀ HIỆU SUẤT SINH THÁI I.Dòng năng lượng trong hệ sinh thái * Mặt trời là nguồn cung cấp năng lượng chủ yếu cho sự sống trên trái đất * Sinh vật sản xuất chỉ sử dụng được những tia sáng nhìn thấy(50% bức xạ) cho quang hợp 1. Phân bố năng lượng trên trái đất Nguồn năng lượng chủ yếu cung cấp cho toàn bộ sự sống lấy từ đâu? Sinh vật sử dụng được những loại ánh sáng nào? • Quang hợp chỉ sử dụng khoảng 0,2-0,5% tổng lượng bức xạ để tổng hợp chất hữu cơ Toàn bộ năng lượng hấp thụ được có được sử dụng hết vào việc tổng hợp chất hữu cơ không? 2.Dòng năng lượng trong hệ sinh thái Trong chu trình dinh dưỡng dòng năng lượng được truyền như thế nào? - Trong chu trình dinh dưỡng, năng lượng truyền từ bậc dinh dưỡng thấp lên bậc dinh dưỡng cao. - Càng lên bậc dinh dưỡng cao hơn thì năng lượng càng giảm Vì sao càng lên bậc dinh dưỡng cao hơn thì năng lượng càng giảm? -Trong hệ sinh thái năng lượng được truyền một chiều từ sinh vật sản xuất qua các bậc dinh dưỡng, tới môi trường, còn vật chất được trao đổi qua chu trình dinh dưỡng Quan sát hình sau và cho biết: 1. Kể các sinh vật sản xuất trong hệ sinh thái đó? 2. SV nào đóng vai trò quan trọng trong việc truyền năng lượng từ môi trường vô sinh vào chu trình dinh dưỡng và ngược lại? 3. Nêu tóm tắt con đường truyền năng lượng trong hệ sinh thái? II.Hiệu suất sinh thái [...]... Hiệu suất sinh thái là gì? Năng lượng bậc dinh dưỡng sau tích lũy được khoảng bao nhiêu phần trăm • Hiệu suất sinh thái so với bậc liền kề nó? là tỉ lệ % chuyển hoá năng lượng qua các bậc dinh dưỡng trong hệ sinh thái • Hiệu suất sinh thái của bậc dinh dưỡng sau tích luỹ được thường là 10% so với bậc trước liền kề CỦNG CỐ Em hãy mô tả dòng năng lượng trên hình bên? TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN KHOA SINH - KTNN Chuyên đề LÊN MEN VÀ HÔ HẤP YẾM KHÍ GV hướng dẫn: TS VÕ VĂN TOÀN Nhóm thực hiện: Nhóm – K30 A2 Quy nhơn, ngày 17/ 04/ 2011 NỘI DUNG I GIỚI THIỆU CHUNG II HÔ HẤP YẾM KHÍ: Đường phân Lên men Quá trình phân giải kỵ khí (glycolysis) phát năm 1933 Embden MeyerhofParnas Embden Meyerhof Hô hấp  kỵ khí trình phân huỷ glucose điều kiện O2  tham gia + Giai đoạn đầu hô hấp kỵ khí đường phân (phân huỷ glucose thành axit pyruvic NADH2 + Giai đoạn hai hô hấp kỵ khí biến đổi axit pyruvic thành sản phẩm etanol, axit lactic, Đây trình lên men Tuỳ theo sản phẩm trình mà có trình lên men khác lên men rượu, lên men lactic   + Đường  phân: là  giai  đoạn  thứ phân giải phân  tử  glucose  tạo  ra axitpyruvic và  NADH2.  + Điểm  đặc  biệt  của  quá  trình đường phân  là  phân tử đường tự phân giải mà phân tử đường hoạt hoá nhờ trình photphoryl hoá tạo dạng đường – photphat. Ở dạng đường photphat phân tử trở nên hoạt động dễ bị biến đổi Đường phân tiến hành tế bào chất Đường phân chia làm giai đoạn, giai đoạn xảy nhiều phản ứng phức tạp: - Giai đoạn (pha 1): phân cắt đường glucose thành phân tử đường 3C: AlPG PDA - Giai đoạn hai (pha 2): biến đổi đường 3C thành Axit pyruvic Kết đường phân tóm tắt sau: C6H12O6  + NAD + 2ADP + 2H3PO4 =>  2CH3COCOOH + 2NADH2  + 2ATP Pha Các phản ứng Pha trình bày theo sơ đồ sau: Glucose nhận gốc phosphat từ ATP tạo thành Glucose 6(P)  Lấy ATP Chuyển hoá đồng phân Fructose 6(P) nhận gốc phosphat từ ATP tạo thành Fructose – 1, (dP)  Lấy ATP Pha Các phản ứng Pha trình bày theo sơ đồ sau:  Tạo 2NADH + H+  Tạo ATP  Tạo H2O  Tạo ATP Kết luận: Từ phân tử glyceraldehyde-3-phosphate  phân tử pyruvate + 4ATP + 2NADH + 2H+ Kết đường phân tóm tắt sau: CH12O6  + NAD + 2ADP + 2HPO4 =>  2CH3COCOOH + 2NADH2  + 2ATP Lên men gồm: + Lên men đồng hình cho sản phẩm axit lactic + Lên men dị hình cho sản phẩm là: axit lactic, etanol, axit acetic, CO2 - Lên men trường hợp biến đổi trình đường phân điều kiện thiếu oxy (kị khí) - Trong điều kiện oxy, pyruvat không vào trrình oxy – phosphorin hoá mà biến đổi thành sản phẩm cuối khác như: ancol (sự lên men rượu) axit lactic (sự lên men axit láctic) Các trình lên men: Lên men lactic: 1.1 Vi khuẩn lactic - Nhóm vi khuẩn lactic đa dạng gồm nhiều giống khác nhau, tế bào chúng có thề hình cầu, hình que, phân biệt chúng khả lên men đồng hình hay dị hình - Tất vi khuẩn lactic có đặc điểm chung là: + Đó vi khuẩn Gram dương, nói chung bất động, không sinh bào tử + Khả tổng hợp nhiều hợp chất cần cho sống vi khuẩn yếu Lên men gồm: + Lên men đồng hình thực tế xuất axit lactic + Lên men dị hình sản phẩm cuối đa dạng axit lactic, etanol, axit acetic, CO2 Phương trình tóm tắt trình lên men lactic: C6H12O6 -> 2C3H6O3+136 Kj (32,4 Kcal) Lên men rượu Giai đoạn lên men rượu xảy phản ứng: 2CH3COCOOH  => CH3CHO + CO2 CH3CHO +  NADH2  => CH3CH2OH + NAD Như kết chung toàn trình lên men rượu là: C6H12O6   + 2NAD   =>   2CH3COCOOH +  2NADH2 2CH3COCOOH    =>  2CH3CHO + 2CO2 2CH3CHO +  2NADH2  =>  2CH3CH2OH + 2NAD C6H12O6     =>  2CH3COCOOH +  2CO2 Ngoài trình lên men rượu thông thường có dạng lên men phụ khác nữa: + Lên men butyric: phân giải đường vi khuẩn butyric môi trường kiềm + Lên men propionic: phân giải đường, axit lactic tới axit propionic, CO2, H2O + Lên men axeto – butanol: nhằm sản xuất axeton butanol Chu trình Cori Chu trình Cori, đặt theo tên người khám phá Carl Ferdinand Cori Gerty Theresa Cori, chu trình chuyển hóa lượng diễn thể sinh vật Trong qáu trình axit lactic sản sinh từ trình đường phân kỵ khí diễn cơ, số axit chuyên chở tới gan lại tái chuyển đổi thành glucose, số glucose chuyển trở lại tiếp tục đường phân thành axit lactic Nhờ có chu trình Cori, axit lactic - sản phẩm trình đường phân kỵ khí - loại bỏ khỏi chuyển đến gan trước chịu tác hại nhiễm axit lactic Chu trình Chu trình Cori I. Dòng năng lượng trong hệ sinh thái 1. Phân bố năng lượng trên trái đất - Nguồn năng lượng chủ yếu cho sự sống trên trái đất: Năng lương ánh sáng măt trời. - Năng lượng ánh sáng phân bố không đều theo đô cao, theo vĩ đô và theo mùa. - Sinh vật sản xuất sử dụng khoảng 0,2- 0,5% tổng lượng bức xạ để tổng hợp chất hữu cơ. - Năng lượng ánh sáng phụ thuộc vào thành phần tia sáng. N/c mục 1-I sgk , trả lời các câu hỏi: - ánh sáng mặt trời phân bố trên Trái Đất thế nào ? - Năng lượng ánh sáng phụ thuộc vào những yếu tố nào ? - Sinh vật sản xuất sử dụng bao nhiêu % tổng lượng bức xạ chiếu trên trái đất để tổng hợp chất hữu cơ Dòng năng lượng trong hệ sinh thái và hiệu suất sinh thái 2. Dòng năng lượng trong hệ sinh thái - Năng lượng được truyền từ bậc dinh dưỡng thấp lên bậc dinh dưỡng cao va giảm dân. - Trong hệ sinh thái, năng lượng được truyền một chiều từ sinh vật sản xuất qua các bậc dinh dưỡng tới môi trường, còn vật chất được trao đổi qua chu trình dinh dưỡng. N/c sgk và hình 45.1, em có nhận xét gì về dòng năng lượng khi chuyển hoá qua các bậc dinh dư ỡng ? Năng lượng ánh sáng mặt trời Sinh vật tự dưỡng (thực vật, vsv tự dưỡng) (a) Năng lượng truyền qua các bậc dinh dưỡng Sinh vật dị dưỡng (động vật, vsv phân giải) Năng lượng trở lại môi trường Chu trình dinh dưỡng Hình 45.2. Sơ đồ khái quát về dòng năng lượng trong HST (b) N/c sgk và hình 45.2, cho biết dòng năng lượng được truyền như thế nào ? N/c sgk và hình 45.2, cho biết dòng năng lượng được truyền như thế nào ? N/c sgk và hình 45.2, cho biết dòng năng lượng được truyền như thế nào ? Dòng năng lượng trong hệ sinh thái và hiệu suất sinh thái II. Hiệu suất sinh thái - Hiệu suất sinh thái: Tỉ lệ % chuyển hoá năng lượng giữa các bậc dinh dưỡng. - Năng lương thất thoát qua hô hấp, tao nhiêt, chất thải . - Năng lương tícch lũy sản sinh chất sống ơ mỗi bâc dinh dưỡng khoảng 10% năng lương nhân đươc từ bâc dinh dưỡng thấp liền kề. Năng lượng đầu vào Năng lượng nhận từ bậc dinh dưỡng dưới Bậc dinh dưỡng (Năng lượng tích lũy 10%) Năng lương mất qua hô hấp tạo nhiệt (70%) Năng lượng mất qua chất tải, rơi rụng (10%) Năng lương chuyển lên bậc dinh dưỡng cao hơn (10%) Năng lượng đầu ra 100% N/c sgk và hình 45.3, BÀI 45: DÒNG NĂNG LƯỢNG TRONG HỆ SINH THÁI VÀ HIỆU SUẤT SINH THÁI I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức - Mô tả được một cách khái quát về dòng năng lượng trong hệ sinh thái và hiệu suất sinh thái. - Giải thích được sự tiêu hao năng lượng giữa các bậc dinh dưỡng. 2. Kỹ năng - Rèn luyện kỹ năng quan sát, phân tích, tổng hợp, khái quát hóa. - Phát triển kỹ năng đọc sách giáo khoa. 3. Thái độ: Nâng cao ý thức bvảo vệ môi trường thiên nhiên và sử dụng hợp lí nguồn tài nguyên. II. PHƯƠNG TIỆN DẠY HỌC - Máy tính, máy chiếu đa phương tiện - Các file ảnh tĩnh + Tranh 1: Sơ đồ khái quát năng lượng truyền qua các bậc dinh dưỡng trong hệ sinh thái. + Tranh 2: Sơ đồ khái quát về dòng năng lượng trong hệ sinh thái. + Tranh 3: Một lưới thức ăn trong hệ sinh thái rừng. + Tranh 4: Sơ đồ biểu diễn hiệu suất sinh thái ở một bậc dinh dưỡng. + Tranh 5: Sơ đồ mô tả đường đi của dòng năng lượng qua các bậc dinh dưỡng. + Tranh 6: Sơ đồ minh họa dòng năng lượng trong một hệ sinh thái đồng cỏ. + Tranh 7: Sơ đồ minh họa dòng năng lượng trong một hệ sinh thái đồng cỏ. III. PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC CHỦ YẾU - PPTQ kết hợp vấn đáp tìm tòi - PP tổ chức hoạt động nhóm IV. HOẠT ĐỘNG DẠY - HỌC Kiểm tra bài cũ: (Thời gian : 5 phút) -Trình bày khái quát thế nào là chu trình sinh điạ các chất ?Trong mỗi chu trình, có một phần vật chất trao đổi và tuần hoàn, một phần khác trở thành nguồn dự trữ hoặc không tuần hoàn trong chu trình. Em hãy phân biệt 2 phần đó và lấy ví dụ ? -Thế nào là sinh quyển? Hãy sắp xếp các khu sinh học trên cạn theo thứ tự từ phía Bắc xuống phía Nam của trái đất ? 2.Giảng bài mới: Vật chất được tuần hoàn qua chu trình dinh dưỡng còn năng lượng trong hệ sinh thái được vận chuyển như thế nào? Hoạt động 1 Tên hoạt động : Tìm hiểu về dòng năng lượng trong hệ sinh thái Mục tiêu: - Nêu được vai trò của ánh sáng đối với hệ sinh thái. - Mô tả dòng năng lượng trong hệ sinh thái. - Giải thích được vì sao năng lượng truyền lên các các bậc dinh dưỡng càng cao thì càng nhỏ dần. Thời gian :25 phút Hoạt động dạy Hoạt động học Nội dung - Yêu cầu học sinh đọc mục I.1 SGK trả lời lần lượt các câu hỏi sau: + Ánh sáng mặt trời có vai trò như thế nào đối với hệ sinh thái? - Nghiên cứu thông tin trong SGK trả lời: + Tất cả sinh vật trên trái đất đều sống nhờ vào năng lượng từ ánh sáng mặt trời. Thực vật thu nhận trực tiếp năng lượng ánh sáng mặt trời thông qua quang hợp. Một phần năng lượng tích tụ trong SVSX được động vật ăn thực vật sử dụng và theo trình tự năng lượng được chuyển lên các bậc dinh dưỡng tiếp theo. Như vậy, năng lượng trong hệ sinh thái được khởi đầu từ năng lượng ánh sáng mặt trời thông qua quang hợp BÀI 62. DÒNG NĂNGLƯỢNGTRONGHỆ SINHT HÁI I. Sự biến đổi năng lượng trong hệ sinh thái  Bức xạ quang hợp khi đi vào hệ sinh thái thì ph ần lớn bị thất thoát, chỉ một lượng rất nhỏ được thực vật hấp thụ, chuyển thành hóa năng chứa trong mô, tạo nên sản lượng sinh vật sơ cấp thô.  Thực vật sử dụng một phần sản lượng sinh vật sơ cấp thô cho sinh trư ởng và phát triển. Phần còn lại làm thức ăn cho sinh vật tiêu thụ, trước hết là động vật ăn cỏ. Động vật ăn cỏ lại làm thức ăn cho động vật ăn thịt. Xác, các chất trao đổi và bài tiết của sinh vật được vi sinh vật hoại sinh phân hủy, trả lại cho môi trường các chất vô cơ, còn năng lượng bị phát tán ra môi trường dưới dạng nhiệt. Như vậy, năng lượng đi theo dòng và chỉ được sinh vật sử dụng một lần qua chuỗi thức ăn.  Nói chung, trong các hệ sinh thái, khi chuyển từ bậc dinh dưỡng thấp đến bậc dinh dư ỡng cao liền kề, trung bình năng lượng mất đi 90%, ngh ĩa là hiệu suất sử dụng năng lượng (hay hiệu suất sinh thái) của bậc sau là 10%.  Sự thất thóat năng lượng lớn là do: +Một phần năng lượng của thức ăn không sử dụng được. +Một phần được động vật sử dụng nhưng không được đồng hóa mà thải ra môi trường dưới dạng các chất bài tiết. +Phần quan trọng khác bị mất đi do hô hấp của động vật.  Nếu chuỗi thức ăn kéo dài 5 b ậc thì hiệu suất sinh thái của bậc thứ 5 là 1/1000 so với động vật ăn cỏ hay chỉ bằng 1/10000 so với năng lư ợng chứa trong sản lượng sơ cấp tinh.  Do năng lượng mất mát quá lớn, chuỗi thức ăn trong hệ sinh thái không dài, thường là 4-5 bậc đối với hệ sinh thái trên cạn và 6-7 bậc đối với các hệ dưới nước và đương nhiên tháp năng lượng bao giờ cũng có dạng chuẩn. II. Sản lượng sinh vật sơ cấp  Sản lượng sinh vật sơ cấp được sinh vật sản xuất tạo ra trong quá trình quang hợp.  Trong quang h ợp, cây xanh chỉ tiếp nhận từ 0,2 - 0,5% tổng lượng bức xạ để tạo ra sản lượng sinh vật sơ cấp thô (PG). Th ực vật tiêu thụ trung bình từ 30 – 40% sản lượng sinh vật sơ cấp thô (hay tổng sản lượng chất hữu cơ đồng hóa được) cho các hoạt đ ộng sống (R), 60-70% còn lại được tích lũy làm thức ăn cho sinh vật dị dưỡng. Đó là sản lượng sinh vật sơ cấp tinh hay sản lượng thực tế. (PN) = (PG) - R  Trong sinh quyển, tổng sản lượng sơ cấp tinh được đánh giá là 104,9 tỉ tấn C/năm, bao gồm 56,4 tỉ tấn thuộc về các hệ sinh thái trên cạn và 48,5 tỉ tấn đư ợc hình thành trong các hệ sinh thái ở nước, chủ yếu là trong các đại dương.  Những hệ sinh thái có sức sản xuất cao nhất là các hồ nông, hệ cửa sông, rạn san hô và rừng ẩm thường xanh nhiệt đới, còn nơi nghèo nhất là các hoang mạc và vùng nước của đại dương thuộc vĩ độ thấp. III. Sản lượng sinh vật thứ cấp  Sản lượng sinh vật thứ cấp được hình thành bởi các sinh vật dị dưỡng, chủ yếu là động vật.  Ở các bậc dinh dưỡng càng cao, nhất là ở sinh vật ăn thịt cuối cùng của chuỗi thức ăn, tổng năng lượng c ủa chúng là nhỏ nhất Bởi vậy trong chăn nuôi, người ta thường sử dụng thức ăn là thực vật hoặc gần với nguồn thức ăn thực vật như: th ỏ, trâu, bò, gà vịt… để thu được tổng năng lượng tối đa. ... khám phá Carl Ferdinand Cori Gerty Theresa Cori, chu trình chuyển hóa lượng diễn thể sinh vật Trong qáu trình axit lactic sản sinh từ trình đường phân kỵ khí diễn cơ, số axit chuyên chở tới gan... - Tất vi khuẩn lactic có đặc điểm chung là: + Đó vi khuẩn Gram dương, nói chung bất động, không sinh bào tử + Khả tổng hợp nhiều hợp chất cần cho sống vi khuẩn yếu Lên men gồm: + Lên men đồng... axit acetic, CO2 - Lên men trường hợp biến đổi trình đường phân điều kiện thiếu oxy (kị khí) - Trong điều kiện oxy, pyruvat không vào trrình oxy – phosphorin hoá mà biến đổi thành sản phẩm cuối