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(共28张PPT)
第三章 生态系统及其稳定性
第二节 生态系统的能量流动
学习目标
分析生态系统能量流动的过程和特点
（生命观念、科学思维）
01
02
概述研究能量流动的实践意义
（科学思维、社会责任）
尝试调查农田生态系统中的能量流动情况（科学探究）
03
···
问题探讨
假设你像小说中的鲁滨逊那样，流落在一个荒岛上，那里除了有能饮用的水，几乎没有任何食物。你身边尚存的食物只有一只母鸡、15kg玉米。
方案1
方案2
你认为以上哪种生存策略能让你维持更长时间来等待救援？
深入内部考察个体
生态系统能量流动的研究一般在群体水平上进行。将群体视为一个整体进行研究是系统科学常用的研究方法。
整合局部
环节规律
探索系统
动态规律
研究能量流动的基本思路
能量输入
个体
储存在体内有机物中的能量呼吸作用散失的热能
能量输入
能量储存
能量散失
种群
构成
消化吸收合成自身物质，储存能量
能量流经生物个体的过程
呼吸作用
散失（热能）
粪便
（未进入内环境）
呼吸作用
散失（热能）
分解者利用
遗体残骸
摄入
用于生长发育繁殖
摄入量 = 同化量 + 粪便量
捕食者摄入
同化
同化量= 呼吸作用散失＋自身生长发育
同化量= 呼吸作用散失＋捕食者摄入＋分解者利用
生态系统能量流动在营养级层次研究
鹰
草
生产者
等
兔
等
初级消费者
等
次级消费者
第一营养级
第二营养级
第三营养级
呼吸作用以
热能形式散失
草的能量如何得来？
光能全部被草吸收了吗？
草固定的能量将何去？
1%
生长发育和
繁殖储存起来
呼吸作用散失
生长
发育
繁殖
遗体
残枝败叶
分解者
流入下一营养级
生产者固定的太阳能
残枝败叶
被分解者分解
能量流动的过程
粪便
兔吃草后能将摄入的草全部同化吗？
同化
流入
呼吸作用
分解者
摄入
生长发育和
繁殖储存起来
同化量
=
摄入量
粪便量
－
呼吸作用
分解者
生长发育和
繁殖储存起来
兔同化了小草的能量后，这些能量有哪些去向？
呼吸散失
生长
发育
繁殖
遗体
残骸
分解者
流入下一营养级
兔同化的能量
鹰同化了兔的能量后，这些能量有哪些去向？
呼吸散失
生长
发育
繁殖
遗体
残骸
分解者
鹰同化的能量
呼吸作用
分解者
生长发育和
繁殖储存起来
生态系统能量流动在营养级层次研究
分 解 者
呼 吸 作 用
生产者
初级消费者
(绿色植物)
次级消费者
(植食性动物)
(肉食性动物)
转化
太阳能 有机物中化学能 热能
生物群落
环境
输入
输出
散失：通过各营养级及分解者的呼吸作用以热能形式散失
总量:生产者通过光合作用固定的太阳能
传递
输入
形式：有机物中化学能
途径：食物链和食物网
概念：生态系统中能量的 、 、 和 的过程。
输入
传递
转化
散失
1、生态系统中的能量流动和转化是否遵循能量守恒定律？
2、流经某生态系统的能量能否再回到这个生态系统中来？为什么？
遵循。能量在生态系统中流动、转化后，一部分储存在生态系统（生物体的有机物）中，另一部分在呼吸作用中以热能的形式散失，两者之和与流入生态系统的能量相等。
不能，能量流动是单向的。
分析赛达伯格湖的能量流动
Raymond Lindeman
对能量流动做了定量分析
《生态学的营养动态概说》
林德曼（1915-1942）
赛达伯格湖
深1米，面积为14480平方米，湖岸线长500米 。
湖底深度一致、性质均一，没有大的波浪。
优点：小、简单、稳定
植食性动物
62.8
62.8
赛达伯格湖的能量流动 P56资料分析
太阳能
未
固
定
生产者
464.6
分解者
12.5
呼吸作用
96.3
未利用
293
2.1
18.8
29.3
12.6
肉食性动物
12.6
微量
7.5
5.0
327.3
122.6
14.6
数字为能量数值。
“未固定”是指未被固定的太阳能，“未利用”是指未被自身呼吸作用消耗，也未被后一个营养级和分解者利用的能量。
输入能量（同化量） 流入下一营养级 呼吸散失 分解者利用 未利用 出入比
生产者
植食性动物
肉食性动物
464.6
62.8
12.6
13.5%
20%
62.8
96.3
12.5
293
12.6
18.8
2.1
29.3
7.5
微量
5.0
/
能量传递效率
输出（去路）
逐级递减
单位（焦/厘米2 ·年）
未利用：指未被自身呼吸作用消耗，也未被后一个营养级和分解者利用的能量。（定时定量分析）
能量传递效率=
某一营养级的同化量
上一营养级的同化量
×100%
赛达伯格湖能量流动图解
(1)从方向上看：
单向流动
在生态系统中，能量流动只能从第一营养级流向第二营养级，再依次流向后面的各个营养级，不可_____，也不能_________；
①生物之间的捕食关系是长期自然选择的结果，一般不可逆转；
②各营养级呼吸作用散失的热能无法再利用。
逆转
循环流动
原因：
能量流动的特点
赛达伯格湖能量流动图解
(2)从数值上看：
逐级递减
自身呼吸作用消耗；
被分解者分解；
暂时未被利用。
原因：
（能量传递效率为10%～20%）
能量流动的特点
1.单向流动:
不可逆，不循环
原因:
生物间的捕食关系是一定的
散失的热能不能被生物体再利用
2.逐级递减:
能量是沿食物链（网）流动的在流动过程中是逐级减少的
自身呼吸散失
原因:
分解者利用
未利用
【总结归纳】能量流动的特点
规律: 食物链越短，能量利用率越高。
能量传递效率与能量利用效率的比较
传递效率=
上一营养级的同化量
下一营养级的同化量
×100%
能量利用率=
生产者能量
流入最高营养级的能量
×100%
【思维拓展】
请同学们将赛达伯格湖的能量流动数据，用相应面积或体积的图形表示，并按营养级由低到高排列。
生态金字塔
1.能量金字塔
生态金字塔
每一级体积代表所得到的能量值
直观反应——能量单向流动、逐级递减
第四营养级
第三营养级
第二营养级
第一营养级
2.数量金字塔
生态金字塔
昆虫
树
倒置情况
每一级体积代表个体数
3.生物量金字塔
营养级
第四营养级
第三营养级
第二营养级
第一营养级
干重g/m2
1.5
11
37
809
营养级
第四营养级
第三营养级
低
高
每一级体积代表生物量值（所容纳有机物的总干重）
低
高
生态金字塔
研究能量流动的实践意义
1. 研究生态系统的能量流动，可以帮助人们将生物在 、 、 上进行 ， 流入某个生态系统的总能量。
例如: 间作套种、多层育苗、稻--萍--蛙等立体农业生产方式。
间作套种
多层育苗
稻—萍—蛙
时间
空间
合理配置
增大
2.研究生态系统的能量流动，可以帮助人们科学地规划和设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用；
*沼气池实现了对能量的多级利用，大大提高了能量的利用率；
*能量的利用率≠能量的传递效率
用秸秆作饲料
粪便制作沼气
沼渣田肥
3.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中的能量流动关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。
例如，合理确定草场载畜量，麦田除草、除虫
课堂小结
1、能量流动的过程
2、能量流动的特点：单向流动、逐级递减
3、生态金字塔
4、研究能量流动的意义

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