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(共21张PPT)
生态系统中的能量单向递减流动
南湖是长春市内最大的水上风景区和天然浴场，水域面积高达92公顷。南湖曾作为长春居民生活用水来源之一，后来随着城市发展成为一个富营养化湖泊。
以“水草→草鱼→白鹭”食物链为例：
任务一：定性分析食物链层次上的能量流动
以“水草→草鱼→白鹭”食物链为例：
Q1：分析生产者——水草能量输入、传递和散失的途径及其能量存在形式？
【活动一】使用概念模型呈现水草能量输入、传递和散失的途径及其能量存在形式。 要求：用箭头和词语构建概念模型，不能出现完整句子。卡片的宽度代表能量数值的大小
1. 输入：植物通过光合作用固定的太阳能
2. 传递：通过食物链传递给捕食者的有机物中的化学能
3. 散失：水草呼吸作用、分解者呼吸作用产生的热能
任务一：定性分析食物链层次上的能量流动
以“水草→草鱼→白鹭”食物链为例：
Q1：分析生产者——水草能量输入、传递和散失的途径及其能量存在形式？
【活动一】使用概念模型呈现水草能量输入、传递和散失的途径及其能量存在形式。 要求：用箭头和词语构建概念模型，不能出现完整句子。
卡片的宽度代表能量数值的大小
太阳能
水草
化学能
用于生长、发育、繁殖
化学能
呼吸作用
热能
分解者
化学能
呼吸作用
热能
草鱼
化学能
枯枝 落叶
任务一：定性分析食物链层次上的能量流动
以“水草→草鱼→白鹭”食物链为例：
【活动二】分析消费者——草鱼和白鹭的能量输入、传递和散失的途径及其能量存在形式。在“水草能量输入、传递和散失的途径及其能量存在形式”概念模型基础上，进一步完善整条食物链的能量流动模型
任务一：定性分析食物链层次上的能量流动
以“水草→草鱼→白鹭”食物链为例：
太阳能
水草
化学能
水草生长、发育、繁殖
化学能
呼吸作用
热能
分解者
化学能
呼吸作用
热能
草鱼
化学能
草鱼生长、发育、繁殖
化学能
白鹭
化学能
白鹭生长、发育、繁殖
化学能
枯枝
落叶
遗 体
遗 体
【活动二】分析消费者——草鱼和白鹭的能量输入、传递和散失的途径及其能量存在形式。在“水草能量输入、传递和散失的途径及其能量存在形式”概念模型基础上，进一步完善整条食物链的能量流动模型
太阳能
水草
化学能
水草生长、发育、繁殖
化学能
呼吸作用
热能
分解者
化学能
呼吸作用
热能
草鱼
化学能
草鱼生长、发育、繁殖
化学能
白鹭
化学能
白鹭生长、发育、繁殖
化学能
枯枝
落叶
遗 体
遗 体
任务一：定性分析食物链层次上的能量流动
Q3：摄入/取食的能量与同化量有何关系？
（同化作用是把消化后的营养重新组合，形成有机物和贮存能量的过程）
Q4：粪便中含有未消化吸收的食物残渣，草鱼、白鹭粪便中的能量应该归属于上述模型的哪个环节？请进一步修正概念模型
取食/摄食/
消化吸收？
取食/摄食/
消化吸收？
太阳能
水草
化学能
水草生长、发育、繁殖
化学能
呼吸作用
热能
分解者
化学能
呼吸作用
热能
草鱼
化学能
草鱼生长、发育、繁殖
化学能
白鹭
化学能
白鹭生长、发育、繁殖
化学能
枯枝
落叶
遗 体
遗 体
任务一：定性分析食物链层次上的能量流动
以“水草→草鱼→白鹭”食物链为例：
同化
同化
草鱼粪便
白鹭
粪便
Q5：根据上述概念模型，概括整条食物链能量输入、传递和散失的途径
任务二：定量分析南湖生态系统营养级层次上的能量流动
以下是南湖水域生态系统的能量流动概念模型[图中数值表示能量值，单位为kJ·m-2·a-1）]。
生产者
Q2：什么是“未利用”？为什么南湖中会存在未利用的能量？
1. 仍存在于动物体内，未流入下一营养级，未被呼吸消耗
2. 尚未被分解者分解的遗体、残枝败叶等
3. 遗体残骸以化石燃料形式储存的能量 ，如煤炭、石油
Q1：植食动物2391指的是摄入量还是同化量？
任务二：定量分析南湖生态系统营养级层次上的能量流动
生产者
水域生态系统名称 项目 第一营养级 第二营养级 第三营养级 第四营养级
长春南湖 能量/kJ·m-2·a-1
能量传递效率
能量传递效率=
（林德曼效率）
第（n+1）个营养级的同化量
第n个营养级的同化量
×100%
Q3：将下表中长春南湖生态系统的相关数值补充完整，并计算各营养级之间的能量传递效率
任务三：定量分析3个不同水域生态系统营养级层次上的能量流动
林德曼——赛达伯格湖
奥德姆——银泉
任务三：定量分析3个不同水域生态系统营养级层次上的能量流动
【活动三】将下表中赛达伯格湖生态系统的相关数值补充完整，并计算各营养级之间的能量传递效率
水域生态系统名称 项目 第一营养级 第二营养级 第三营养级 第四营养级
长春南湖 能量/kJ·m-2·a-1 30244 2391 445 30244
能量传递效率 7.9% 18.6%
赛达伯格湖 能量/J·cm-2·a-1
能量传递效率
银泉 能量/102kJ·m-2·a-1 871.27 141.1 15.91 0.88
能量传递效率 16.2% 11.3% 5.5%
能量传递效率=
（林德曼效率）
第（n+1）个营养级的同化量
第n个营养级的同化量
×100%
任务三：定量分析3个不同水域生态系统营养级层次上的能量流动
水域生态系统名称 项目 第一营养级 第二营养级 第三营养级 第四营养级
长春南湖 能量/kJ·m-2·a-1 30244 2391 445
能量传递效率 7.9% 18.6%
赛达伯格湖 能量/J·cm-2·a-1 464.4 62.8 12.6
能量传递效率 13.5% 20.1%
银泉 能量/102kJ·m-2·a-1 871.27 141.1 15.91 0.88
能量传递效率 16.2% 11.3% 5.5%
Q1：结合下表和任务一构建的概念模型，归纳生态系统中能量流动的特点，并阐述其形成的原因。
任务三：定量分析3个不同水域生态系统营养级层次上的能量流动
水域生态系统名称 项目 第一营养级 第二营养级 第三营养级 第四营养级
长春南湖 能量/kJ·m-2·a-1 30244 2391 445
能量传递效率 7.9% 18.6%
赛达伯格湖 能量/J·cm-2·a-1 464.4 62.8 12.6
能量传递效率 13.5% 20.1%
银泉 能量/102kJ·m-2·a-1 871.27 141.1 15.91 0.88
能量传递效率 16.2% 11.3% 5.5%
Q2：比较三个生态系统从第一营养级到第二营养级的能量传递效率，请从富营养化的角度解释长春南湖数值较低的原因。
富营养化：氮、磷等物质含量过多，引起水体中藻类大量增殖，甚至覆盖整个水面的水质污染现象
任务三：定量分析3个不同水域生态系统营养级层次上的能量流动
水域生态系统名称 项目 第一营养级 第二营养级 第三营养级 第四营养级
长春南湖 能量/kJ·m-2·a-1 30244 2391 445
能量传递效率 7.9% 18.6%
赛达伯格湖 能量/J·cm-2·a-1 464.4 62.8 12.6
能量传递效率 13.5% 20.1%
银泉 能量/102kJ·m-2·a-1 871.27 141.1 15.91 0.88
能量传递效率 16.2% 11.3% 5.5%
Q3：基于上述分析，从生态系统组成成分的角度思考，针对南湖的富营养化现象可以有哪些治理方法。
生态系统能量流动研究的回顾与小结
1. 林德曼提出著名的林德曼定律——各营养级之间大约只有 10%的能量能够传递到下一个营养级。
2. 奥德姆进一步肯定林德曼定律。
3. 后续有更多的生态学家辨析生态系统间的个性和共性，辨析自然和人为因素对生态系统的影响，对能量流动有了如下总结：
一般情况下，陆生生态系统各营养级之间大约只有 10%的能量能够传递到下一个营养级，而在海洋生态系统中会大于10%。
不同生态系统中能量传递效率不同，但能量单向流动、逐级递减的规律始终不变。
1. 结合下面2则资料，比较赛达伯格湖和银泉生态系统中未利用的能量占整个生态系统能量输入的比值，阐述出现上述数据差距的原因。
资料1：赛达伯湖是泥炭型沼泽湖，在土壤水分饱和而气候又过度湿润或寒冷的条件下，有机质分解活动十分微弱，植物体中有机物生产和贮存远大于分解，从而使半分解或未分解的残体在表层不断积聚，形成较厚的泥炭层。
资料2：银泉是清泉水河，水源清澈、流淌不息，水中的微粒易被水流带到下游地区。根据奥德姆的研究，银泉中未利用的能量占生产者同化量的10.18%。
迁移拓展
2. 若对偷排的污水进行追踪，南湖能量流动变为如下情况，能量单位为kJ·m-2·a-1。计算外源加入有机物后，长春南湖生态系统各营养级之间的能量传递效率。
迁移拓展
3. 从能量流动的角度思考，为什么银泉生态系统的营养级数量多于赛达伯格湖？
生产者固定太阳能的能力和生产者的传递效率是主要的影响因素。
生产者的传递效率越高，食物链一般较长，营养级也就越多。
迁移拓展
水域生态系统名称 项目 第一营养级 第二营养级 第三营养级 第四营养级
赛达伯格湖 能量/J·cm-2·a-1 464.4 62.8 12.6
能量传递效率 13.5% 20.1%
银泉 能量/102kJ·m-2·a-1 871.27 141.1 15.91 0.88
能量传递效率 16.2% 11.3% 5.5%
欢迎各位教师批评指正！

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