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第三章 生态系统及其稳定性
第2节 生态系统的能量流动
人教版·选择性必修2
（第二课时）
三、生态金字塔
① 定义
将单位时间内各营养级所得到的能量数值转换为相应面积（或体积）的图形，并将图形按照营养级的次序排列，可形成一个金字塔图形，叫做能量金字塔。
第一营养级
第二营养级
第三营养级
第四营养级
某湖泊生态系统的能量金字塔示意图
1. 能量金字塔
三、生态金字塔
能量金字塔能直观地反映出各营养级间能量的关系。由于能量在流动过程中总是逐级递减的 ，因此，能量金字塔通常都是上窄下宽的金字塔（正金字塔）。
第一
营养级
第二
营养级
第三
营养级
第四
营养级
营养级递增
能量递减
② 特点
1. 能量金字塔
Ⅰ. 食物链上一般不超过五个营养级，想一想，这是为什么？
能量沿着食物链的流动时逐级递减的，那么营养级越高，所获取的能量越少，当营养级到五或六级时，传递到该养级的能量就不足以维持一个种群的生存了。
③ 实例
三、生态金字塔
③ 实例
1. 能量金字塔
Ⅱ. 一山不容二虎
虎处在较高的营养级，生态系统中能量流动是单向、逐级递减的，传递效率只有10%~20%，营养级越高的生物，得到的能量越少，其个体数量也就越少，在有限的食物空间里，为了生存就会出现你死我活的斗争，这样一山就容不得二虎。
第一
营养级
第二
营养级
第三
营养级
第四
营养级
营养级递增
能量递减
三、生态金字塔
③ 实例
1. 能量金字塔
Ⅲ. 人类位于食物的顶端，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？
人口数量日益增长，会要求低营养级有更多的能量流入人类所处的营养级，也就是说，人类所需要的食物会更多，将不得不种植或养殖更多的农畜产品，会给地球上现有的自然生态系统带来更大的压力。
三、生态金字塔
① 生物量
每个营养级所容纳的有机物的总干重。
② 定义
将单位时间内各个营养级生物量数值转化为相应面积（或体积）的图形，并将图形按照营养级的次序排列，可形成一个金字塔图形，叫做生物量金字塔。
第一营养级
第二营养级
第三营养级
第四营养级
营养级
809
37
11
1.5
干重(g/m2)
某生物量金字塔示意图
2.生物量金字塔
三、生态金字塔
2.生物量金字塔
③ 特点
生物量金字塔大多也是上窄下宽的金字塔形，一般来说，植物的总干重通常大于植食性动物的总干重，而植食性动物的总干重也大于肉食性动物的总干重。
第一营养级
第二营养级
第三营养级
第四营养级
营养级
809
37
11
1.5
干重(g/m2)
某生物量金字塔示意图
在海洋生态系统中，由于生产者(浮游植物)的个体小，寿命短，又会不断地被浮游动物吃掉，所以某一时刻调查到的浮游植物的生物量可能低于浮游动物的生物量。总的看来，一年中浮游植物的总的生物量还是比浮游动物的要多。
生物量金字塔在什么情况下，可能时上宽下窄倒置的金字塔形？
浮游和底栖动物：21 g·m-2
浮游植物：4 g·m-2
三、生态金字塔
将单位时间内各个营养级生物个体的数目转化为相应面积（或体积）的图形，并将图形按照营养级的次序排列，可形成一个金字塔图形，叫做数量金字塔。
① 定义
3. 数量金字塔
一般是上窄下宽的正金字塔形，也可以是上宽下窄的倒金字塔形。
② 特点
第一营养级
第二营养级
第三营养级
营养级
草
鼠
鼬
个体数量
第一营养级
第二营养级
营养级
树
昆虫
个体数量
在草原生态系统中，吃草的鼠比草数目少，吃鼠的鼬又比鼠的数目少。
如果消费者个体小而生产者个体大，如昆虫和树，则为倒置的金字塔。
三、生态金字塔
生态金字塔
能量金字塔
生物量金字塔
数量金字塔
都为正金字塔形
多数为正金字塔形
可为正金字塔形，也可为倒金字塔形
从数量角度分析，会过分强调个体较小的生物的数量；
从生物量角度分析，会过分强调个体较大的生物的重要性；
而从能量角度分析，会比较客观地反映各种生物在生态系统能量转化中的地位和作用
课堂小结
四、研究能量流动的实践意义
1. 可以帮助人们将生物在时间、空间上进行合理配置，增大流入某个生态系统的总能量。
间种套作
蔬菜大棚种的多层育苗
稻—萍—蛙立体农业
充分利用空间和资源，获得更大的收益
四、研究能量流动的实践意义
2. 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，从而大大提高了能量的利用率
秸秆
牲畜
肉、蛋、奶
粪便
沼气发酵
沼气
沼渣
还田
使废弃物中的能量得到利用
肥料
饲料
能量的利用率≠能量的传递效率
四、研究能量流动的实践意义
3. 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。
草场
载畜量
过少
不能充分利用牧草所能提供的能量
过多
造成草场退化，使畜产品的产量下降
合理确定载畜量，才能保持畜产品的持续高产。
稻田
除草、除虫
使稻田高产
四、研究能量流动的实践意义
思维·训练：分析和处理数据
1926年，一位生态学家研究了一块玉米田的能量流动情况，得到如下数据。
1. 这块田共收割玉米约10 000株，质量为6 000kg。通过对玉米植株的化学
成分进行分析，计算出其中共含碳2675kg。
2. 据他估算，这些玉米在整个生长过程中通过细胞呼吸消耗的葡萄糖共
2045kg。
3. 1kg葡萄糖储存1.6×104kJ能量。
4. 在整个生长季节，入射到这块玉米田的太阳能为 8.5×109 kJ.
请根据以上数据计算：
① 这些玉米的含碳量折合成葡萄糖是多少？这些葡萄糖储存的能量是多少？
CH2O ~ C
葡萄糖为：
(12+18)/12 × 2675 = 6687.5 kg
储存的能量为：
6687.5 × 1.6 × 104 = 1.07 × 108 kJ
四、研究能量流动的实践意义
思维·训练：分析和处理数据
请根据以上数据计算：
② 这些玉米呼吸作用消耗的能量是多少？
消耗的能量为：
2045 × 1.6 × 104 = 3.272 × 107 kJ
③ 这些玉米在整个生长季节所固定的太阳能总量是多少？呼吸作用消耗的能量占所固定太阳能的比例是多少？
固定的太阳能总量是：
1.7 × 108 + 3.272 × 107 = 1.3972 × 108 kJ
所占比例为：
3.272 × 107
1.3972 × 108
= 23.4%
四、研究能量流动的实践意义
思维·训练：分析和处理数据
利用效率为：
8.5 × 109
1.3972 × 108
= 1.64%
④ 这块玉米田的太阳能利用效率是多少？
数据处理：
根据计算结果，画出能量流经该玉米种群的图解，图解中应标明各环节能量利用和散失的比例。
玉米种群
太阳能
散失
8.5 × 109 kJ
利用：
1.3972 × 108 kJ，1.64%
呼吸作用：
3.272 × 107 kJ，23.4%
储存：
1.07 × 108 kJ，76.6%
【概念检测】
1. 生态系统中所有生物的生命活动都需要能量，而不同营养级的生物获
取能量的途径是有差别的。据此判断下列表述是否正确。
(1) 太阳能只有通过生产者才能输入到生态系统中。 ( )
(2) 生态系统中初级消费者越多，次级消费者获得的能量越少。（ ）
(3) 能量沿食物链流动是单向的。 ( )
练习与应用
教材P60
×
√
√
四、研究能量流动的实践意义
四、研究能量流动的实践意义
【概念检测】
2. 流经神农架国家级自然保护区的总能量是 ( )
A. 该保护区中生产者体内的能量
B. 照射到该保护区中的全部太阳能
C. 该保护区中生产者所固定的太阳能
D. 该保护区中所有生产者、消费者、分解者体内的能量
练习与应用
C
3. 在一定时间内，某生态系统中全部生产者固定的能量值为a，全部消费 者所获得的能量值为b，全部分解者所获得的能量值为c，则a、b、c之间的关系是 ( )
A. a=b+c B. a>b+c C. a教材P60
B

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