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第三章 第二节
生态系统的能量流动（2）
知识回顾
1.什么是生态系统的能量流动？
2.生态系统中的能量最终来源是哪里？
3.流入第一营养级的能量去向有哪些？
4.流入第二营养级的能量去向有哪些？
能量流动的特点
Part 1
L.林德曼（1915～1942）
美国生态学家
能量流动的特点
Part 1
思考·讨论 分析赛达伯格湖的能量流动
1.请同学们认真分析赛达伯格湖的能量流动图解。
2.前后桌为一组讨论完成相关题目。
3.每组选出代表分享讨论结果。
能量流动的特点
Part 1
思考·讨论 分析赛达伯格湖的能量流动
讨论1.用表格的形式，将图中的数据进行整理。例如，可以将每一营养级上的能量“流入”和“流出”整理成为一份清单(“流出”的能量不包括呼吸作用散失的能量)。
营养级 流入 呼吸作用 分解者利用 未利用 流出
生产者
植食性动物
肉食性动物
464.6
96.3
12.5
293
62.8
62.8
18.8
2.1
29.3
12.6
12.6
7.5
微量
5.0
能量流动的特点
Part 1
思考·讨论 分析赛达伯格湖的能量流动
讨论2.计算“流出”该营养级的能量占“流入”该营养级能量的百分比。
营养级 流入 呼吸作用 分解者利用 未利用 流出 流出/流入
生产者
植食性动物
肉食性动物
464.6
96.3
12.5
293
62.8
13.52%
62.8
18.8
2.1
29.3
12.6
20.06%
12.6
7.5
微量
5.0
能量传递效率 =
某一营养级同化量
上一营养级同化量
×100%
能量流动的特点
Part 1
思考·讨论 分析赛达伯格湖的能量流动
讨论3.流入某一营养级的能量，为什么不能百分之百流到下一个营养级？
一部分通过本营养级自身的呼吸作用散失了。
一部分作为排遗物、遗体或残枝败叶不能进入
下一个营养级，而为分解者利用。
一部分未能进入（未被捕食）下一个营养级。
指因时间限制，能利用而暂未被利用的能量。
能量流动的特点
Part 1
思考·讨论 分析赛达伯格湖的能量流动
讨论4.通过以上分析，你能得出什么结论？
1.生态系统的能量流动是单向的。不可逆转，也不能循环流动。
（1）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不能循环流动。
2.能量在生态系统中逐级递减。
（1）相邻两个营养级间的能量传递效率是10%～20%。
（2）自身呼吸作用散失，有一部分流入分解者，有一部分未利用。
能量流动的特点
Part 1
思考·讨论 分析赛达伯格湖的能量流动
思考1：为什么食物链上一般不超过5个营养级？
能量在流动过程中逐级递减，营养级越多，消耗的能量就越多。
思考2：长时间没有光照，对生态系统有什么影响，为什么？
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。
核心归纳
1.生态系统的能量来源：
2.能量流动的起点：
3.能量流动的渠道:
4.流经生态系统总能量：
5.各营养级能量的来源：
6.各营养级能量的去路：
7.能量流动的特点：
太阳能
生产者
食物链和食物网
生产者所固定的太阳能
①生产者——太阳能 ②消费者——前一营养级
①呼吸作用消耗 ②被下一营养级的生物所利用
③被分解者所利用 ④未利用
①单向流动 ②逐级递减10%～20%
随堂训练
1.判断下列说法是否正确。
(1)一只狼捕食了一只兔子，意味着这只兔子中约有10%～20% 的能量流入狼的体内。（ ）
(2)相邻两个营养级的能量传递效率一定是10%～20%。（ ）
不是的。能量的传递效率指的是相邻两个营养级之间能量的传递效率，约为 10%～20% 。两个个体的能量传递效率可能高于20%或低于10%。
不是的。相邻两个营养级的能量传递效率一般是10%～20%，这个数值这个数值是林德曼根据赛达伯格湖统计出来的，并不适用于所有的生态系统。具体到某相邻两个营养级的能量传递效率，则可能会小于10%或大于20%。
×
×
随堂训练
2.下面是利用人工湿地净化生活污水（主要含有机物）的原理简图。请据图回答。
生产者所固定的太阳能和生活污水中有机物的化学能
生活污水
绿化区
绿化区
芦
苇
黑藻绿藻
浮游动物
细菌真菌
绿化区
绿化区
输入该湿地生态系统的能量为：
__________________________________________________________。
随堂训练
3.如图所示的食物网中，戊的食物有1/2来自乙，1/4来自丙，1/4来自丁，且能量从生产者到消费者的传递效率为10%，从消费者到消费者的能量传递效率为20%。若戊体重增加20g，需要消耗植物（ ）
A.1125g B.1600g C.2000g D.6500g
C
能量流动的特点
Part 1
思考3：除了用图中数字表示外，你还能用什么方法表示生态系统能量流动逐级递减的特点呢？
生态金字塔
Part 2
任务一：构建生态系统能量流动金字塔
生产者
464.6
植食性动物
62.8
肉食性动物
12.6
第一营养级
第二营养级
第三营养级
生态金字塔
Part 2
1.能量流动金字塔
如果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，可以形成一个金字塔图形，叫做能量金字塔。
第四营养级
第三营养级
第二营养级
第一营养级
能量金字塔直观地反映出生态系统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，因此能量金字塔通常都是上窄下宽的金字塔形。
生态金字塔
Part 2
任务二：构建生态系统生物数量金字塔
请根据上述资料的生物数量数据，用相应面积或体积的图形表示，并按营养级由低到高排列。
资料：0.1ha草原上各个营养级的生物数量，草150万株，植食性动物20万头，（包括鼠、兔、羊和各种植食性昆虫等）肉食性动物1为9万头（包括鼬、狐、狼和各种捕食性昆虫）肉食性动物2为10头。
草 150万
植食性动物 20万
肉食性动物2 10头
肉食性动物1 9万
生态金字塔
Part 2
2.生物数量金字塔
用表示能量金字塔的方法表示各营养级的生物个体的数目比值关系，即为数量金字塔。
可以是上窄下宽的正金字塔形，也可以是上宽下窄的倒置正金字塔形。
如果消费者的个体小而生产者的个体大，则会呈现倒置金字塔。
草 150万
植食性动物 20万
肉食性动物2 10头
肉食性动物1 9万
营养级
第二营养级
第一营养级
个体数量
昆虫
树
生态金字塔
Part 2
任务三：构建生态系统生物量金字塔
下表为夏季两个生态系统的生物量统计表，请根据资料，分别建构两个生态系统的生物量金字塔。
名称 某湖泊 某海峡
生产者 96 4
初级消费者 11 21
次级消费者 4 —
生态金字塔
Part 2
2.生物量金字塔
用表示能量金字塔中的方法表示各营养级的生物量（每个营养级所容纳的有机物的总干重），即为生物量金字塔。
第四营养级
1.5
干重g/m2
营养级
第三营养级
第二营养级
第一营养级
11
37
809
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生物量金字塔大多也是上窄下宽。
在水域生态系统中，生产者(浮游植物)个体小，寿命短，又会不断地被浮游动物吃掉，因此，某一时刻调查浮游植物的生物量会低于浮游动物的生物量。此时的生物量金字塔也就成了上宽下窄了。
研究能量流动的意义
Part 3
青蛙
水稗草
陌上菜
跳蛛
田螺
鸭舌草
稻螟虫
资料：下图是某稻田生态系统中部分生物。当地农民对害虫、杂草、秸秆的处理措施：对水稻秸秆的处理是用来部分喂牛、部分焚烧。对杂草与害虫是使用除草剂与杀虫剂处理。
将害虫与益虫进行归类，简化表示该生态系统能量流动关系如下图：
研究能量流动的意义
Part 3
将害虫与益虫进行归类，简化表示该生态系统能量流动关系如下图：
问题1：结合以上分析，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。
减少杂草的竞争、减少害虫取食造成能量流失
实践意义①：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。如除草、除虫。
研究能量流动的意义
Part 3
将害虫与益虫进行归类，简化表示该生态系统能量流动关系如下图：
问题1：结合以上分析，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。
减少杂草的竞争、减少害虫取食造成能量流失
实践意义①：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。如除草、除虫。
研究能量流动的意义
Part 3
问题2：是否有将害虫与杂草中能量通过二次转化，被人类利用的方法呢？
实践意义②：在空间上进行合理配置，增大流入生态系统的总能量。
？
研究能量流动的意义
Part 3
资料：人类获取了水稻稻谷中的能量，秸秆中还有占总初级生产量四分之一左右的副产品未被利用。
问题3：还有进一步提高秸秆能量利用率的措施？
研究能量流动的意义
Part 3
实践意义③：实现能量多级利用，从而大大提高能量的利用率。
例如，秸秆喂牲畜；粪便制作沼气；沼渣肥田。
饲料
稻谷
人类
秸杆
粪
一级利用
牛
太阳能
二级利用
焚烧
水稻
食用菌
二级利用
菌渣
猪、羊
三级利用
沼气池
粪
三级利用
能量利用率
≠
能量传递效率
注：
练习与应用
√
C
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。 ( )
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
2.如图表示某生态系统食物网的图解，猫头鹰体重每增加1kg，至少消耗A约（ ）
A．100kg B．44.5kg C．25kg D．15kg
C
草原生物群落
Part 2
绿水青山就是金山银山！
群落是一个动态的系统，群落演替是生物与生物之间、生物与非生物之间协同进进化的结果，人类活动应顺应自然界的规律，走可持续发展之路。

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