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生物（人教版）
高中生物 选择性必修二
第三章
生态系统及其稳定性
第2节
生态系统的能量流动
第2节 生态系统的能量流动
生态系统的能量流动
研究生态系统能量流动的实践意义
生态金字塔
1
2
2
假设你像鲁滨逊那样流落在不毛的荒岛上，只有15Kg玉米和一只母鸡可以食用，那么使自己活的最长的办法是：
1.先吃鸡，然后吃玉米　　　　
2.先吃玉米，同时用部分玉米喂鸡，吃鸡生产的蛋，最后再吃鸡
研究能量流动的基本思路
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
能量流经一个种群的情况
能量输入
个体1
个体1
个体2
……
储存在体内的能量
呼吸作用散失的能量
储存在体内的能量
呼吸作用散失的能量
储存在体内的能量
呼吸作用散失的能量
研究能量流动的基本思路
将种群作为一个整体来看
能量输入
种群
能量存储
能量散失
研究能量流动的基本思路
能量流经生物个体的过程
呼吸作用
散失（热能）
粪便
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
消化吸收合成自身物质，储存能量
一、能量流动的过程
第2节
生态系统的能量流动
能量流经生物个体的过程
草
兔
鹰
生产者
等
等
等
初级消费者
次级消费者
第一营养级
第二营养级
第三营养级
一、能量流动的过程
第2节
生态系统的能量流动
能量流经生物个体的过程
初级消费者摄入
初级消费者同化
用于生长、发育和繁殖
次级消费者摄入
……
分解者利用
呼吸作用
散失
粪便
呼吸作用
散失
能量流经第二营养级的示意图
粪便是属于上一个营养级的
一、能量流动的过程
第2节
生态系统的能量流动
能量流经生物个体的过程
任务一：分析总结每一个营养级的能量来源和去向，构建模型
上一
营养级
呼吸消耗
下一营养级
分解者分解
一、能量流动的过程
第2节
生态系统的能量流动
任务二：分析能量流动的过程
总量：
生产者固定的太阳能
输入
形式：
有机物中的化学能
传递
途径：
食物链和食物网
太阳能 有机物中化学能 热能
转化
形式：
热能
散失
过程：
有机物中化学能 热能
呼吸作用
一、能量流动的过程
第2节
生态系统的能量流动
生态系统能量流动的概念
生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。
一、能量流动的过程
第2节
生态系统的能量流动
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
二、能量流动的特点
第2节
生态系统的能量流动
分析赛达伯格湖的能量流动
图中数字为能量数值，单位是J/(cm2.a)(焦每平方厘米年）。图中“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。为研究方便起见，这里将肉食性动物作为一个整体看待。
二、能量流动的特点
第2节
生态系统的能量流动
{E8B1032C-EA38-4F05-BA0D-38AFFFC7BED3}能量分析
生产者
植食性动物
肉食性动物
输入能量
注入下一级
呼吸散失
流向分解者
传递效率
任务三：赛达伯格湖的能量流动数据分析
分析赛达伯格湖的能量流动
二、能量流动的特点
第2节
生态系统的能量流动
1.从方向上看，能量流动是否会逆转，能不能循环流动？为什么？
2.从能量传递效率上看，能量为什么不能百分之百从一个营养级流到下一个营养级？
（1）生态系统各营养级间取食和被食的关系是不可逆的。
（2）各营养级通过呼吸作用散失的热能不能再被生物利用。
各营养级的能量都有一部分通过呼吸作用散失；
一部分未被下一营养级利用；
一部分被分解者分解。
不会逆转，不能循环流动。因为：
任务四：分析讨论
二、能量流动的特点
第2节
生态系统的能量流动
1. 单向流动
2. 逐级递减
食物链各个营养级的顺序是不可逆的；而各个营养级的能量总是以呼吸散失热能。
传递效率为10％～20％
两个营养级之间
逐级递减的原因：自身呼吸消耗、被分解者分解、暂时未被利用。
任何生态系统都需要不断得到来自系统外的能量补充，以便维持生态系统的正常功能。
二、能量流动的特点
第2节
生态系统的能量流动
假设你像鲁滨逊那样流落在不毛的荒岛上，只有15Kg玉米和一只母鸡可以食用，那么使自己活的最长的办法是：
1.先吃鸡，然后吃玉米　　　　
2.先吃玉米，同时用部分玉米喂鸡，吃鸡生产的蛋，最后再吃鸡
1. 能量的源头：太阳能
2. 能量的输入：太阳能 生物群落
2. 流经生态系统的总能量是生产者通过光合作用固定下来的总能量
4. 能量传递的形式是有机物，渠道是食物链（网）
5. 能量的转化 ：光能→化学能→热能
6. 能量最终通过呼吸作用以热能的形式散失
光合作用
?
小结：能量流动过程
传递效率10%～20%
三、生态金字塔
第2节
生态系统的能量流动
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。
任务四：构建生态系统能量流动金字塔模型
肉食性动物12.6J/(cm2·a)
植食性动物62.8J/(cm2·a)
生产者464.6J/(cm2·a)
三、生态金字塔
第2节
生态系统的能量流动
能量金字塔
三、生态金字塔
第2节
生态系统的能量流动
生态学家调查了不同生态系统中的生物个体数量和生物量（调查数据中排除了微生物和土壤动物）,所得数据如下列表格所示。P代表生产者，C1、C2、C2依次代表初级、次级和三级消费者
【资料1】夏季两个生态系统的生物个体数量统计表，单位为个·hm2。
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}名称
某草地
温带森林
P
15 000 000
2 000
C1
2 000 000
1 500 000
C2
900 000
1 200 000
C2
10
20
构建资料1中两个生态系统的数量金字塔
任务五：构建生态系统生物数量金字塔模型
三、生态金字塔
第2节
生态系统的能量流动
生态学家调查了不同生态系统中的生物个体数量和生物量（调查数据中排除了微生物和土壤动物）,所得数据如下列表格所示。P代表生产者，C1、C2、C2依次代表初级、次级和三级消费者。
【资料2】夏季两个生态系统的生物量统计表，单位为g·m-2。
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}名称
某湖泊
某海峡
P
96
4
C1
11
21
C2
4
-
构建资料2中两个生态系统的生物量金字塔，并分析数量金字塔和生物量金字塔出现倒置的原因。
任务五：构建生态系统生物数量金字塔模型
三、生态金字塔
第2节
生态系统的能量流动
能量金字塔、数量金字塔、生物量金字塔统称为生态金字塔。
请想一想：哪种指标构建的金字塔能更客观的表示生态系统能量传递规律，不出现倒置现象呢？
三、生态金字塔
第2节
生态系统的能量流动
能量金字塔能更客观、准确的表示能量在各营养级间的传递规律。
三、生态金字塔
第2节
生态系统的能量流动
1.在绿色植物→鼠→猫头鹰这条食物链中，猫头鹰增重1Kg，至少需要消耗绿色植物______Kg。
2.有一食物网如图所示。假如鹰的食物2/5来自兔子，2/5来自老鼠，其余来自蛇，那么猫头鹰要增加20g体重，最多消耗植物多少克？
练一练
人类位于食物链的顶端，从能量金字塔来看，人口数量日益增长，这会对地球上现有的生态系统造成什么影响？
塔基
四、研究能量流动的实践意义
第2节
生态系统的能量流动
提高水稻光合效率、减少杂草的竞争、减少害虫取食造成能量流失
四、研究能量流动的实践意义
第2节
生态系统的能量流动
提出提高稻田产量，使稻田能量最大限度流入人类的新措施
稻-鸭共作稻田生态系统
水稻田生态系统营养结构更加完善，系统的功能整合特性得到发挥。
提出提高稻田产量，使稻田能量最大限度流入人类的新措施
鸭
四、研究能量流动的实践意义
第2节
生态系统的能量流动
水稻植株
稻壳
大米
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。(能量的多级利用)
四、研究能量流动的实践意义
第2节
生态系统的能量流动
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。(能量的多级利用)
四、研究能量流动的实践意义
第2节
生态系统的能量流动
2.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。
合理放牧
过度放牧
四、研究能量流动的实践意义
第2节
生态系统的能量流动
1.研究生态系统的能量流动，可以帮助人们将生物在时间、空间上进行合理配置，增大流入生态系统的总能量。
2.研究生态系统的能量流动，可以帮助人们科学规划和设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用。
2.研究生态系统的能量流动，还可以帮助人们合理的调整生态系统的能量流动关系，使能量持续高效地流向人类最有益的部分。
四、研究能量流动的实践意义
第2节
生态系统的能量流动

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