资源简介

(共15张PPT)
第三章 生态系统及其稳定性
第2节 生态系统的能量流动
应该先吃鸡，再吃玉米（即选择1），若选择2，则增加了食物链的长度，能量逐级递减，最后人获得的能量较少
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。
2.先吃玉米，同时用一部分玉米喂鸡，吃鸡产下的蛋，最后吃鸡。
流落荒岛
讨论：
你认为以下哪种生存策略能让你维持更长的时间来等待救援？
1.先吃鸡，再吃玉米。
问题探讨
一切生命活动都伴随着能量的变化。没有能量的输入，也就没有生命和生态系统。生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程，称为生态系统的能量流动。
研究能量流动的基本思路
能量流经一个种群的情况可以图示如下：
科学方法
能量输入
个体1
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
个体2
个体3
……
如果将这个种群作为一个整体来研究，则左图可以概括成下图。
如果将一个营养级中的所有种群作为一个整体，那么左图将概括为何种形式？
能量输入
种群
能量储存
能量散失
生产者
替换
呼吸作用
生长、发育和繁殖
分解者
残枝败叶
生产者
(植物)
固定
摄入
初级消费者
(植食动物)
1.能量流经第一营养级示意图
一来四去
未被利用
粪便
呼吸
遗体
残骸
呼吸
初级消费者
摄入
用于生长
发育和繁殖
次级消费者
摄入
散失
初级消费者
同化
分解者利用
散失
…
...
能量流经第二营养级示意图
同化作用是指生物体把从外界环境中获取的营养物质转变成自身的组成物质，并且储存能量的变化过程
2. 能量流经第二营养级的情况
1.流入初级消费者的能量是指？
2.流入初级消费者的能量的去路有哪些？
3.摄入量、同化量和粪便量之间的关系？
4.初级消费者的粪便中的能量属于哪个营养级的能量？
同化量 =输入量=流入量
呼吸作用散失
流入下一营养级
被分解者利用
未利用
均属于用于自身生长、发育和繁殖的部分
同化量
摄入量-粪便量
=
=呼吸作用散失+用于生长发育和繁殖
粪便属于上一营养级的同化量
3.生态系统能量流动的过程
生产者
呼吸
初级消费者
呼吸
次级消费者
分 解 者
…
呼吸
三级消
费者
呼吸
呼吸
生产者固定的太阳能总量为流经这个生态系统的总能量
输入
传递
散失
以有机物的形式沿食物链向下一营养级传递
转化：光能 化学能 热能
一、能量流动的过程
生态系统中的能量流动
讨论
1．生态系统中的能量流动和转化是否遵循能量守恒定律？为什么？
遵循能量守恒定律。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
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？
不能，能量流动是单向的，生态系统中所有生物通过呼吸作用散失的热能是不能重新进入该生态系统的
思考·讨论
？
二、能量流动的特点
分析赛达伯格湖的能量流动
植食性动物
62.8
内食性动物
12.6
分解者
14.6
呼吸作用
122.6
未利用
327.3
生产者
464.6
太阳能
未固定
62.8
12.6
12.5
96.3
293
18.8
5.0
29.3
2.1
7.5
微量
思考·讨论
？
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。
讨论
1．用表格的形式，将图中的数据进行整理。
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 流入能量/[J/(cm2·a)] 流出能量(输入下一个营养级)/[J/(cm2·a)] 出入比
生产者 464.6 62.8 13.52%
植食性动物 62.8 12.6 20.06%
肉食性动物 12.6 － －
分解者 14.6 － －
二、能量流动的特点
分析赛达伯格湖的能量流动
植食性动物
62.8
肉食性动物
12.6
分解者
14.6
呼吸作用
122.6
未利用
327.3
生产者
464.6
太阳能
未固定
62.8
12.6
12.5
96.3
293
18.8
5.0
29.3
2.1
7.5
微量
思考·讨论
？
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。
讨论
3．流入某一营养级的能量，为什么不会百分之百地流到下一个营养级？
从图中可以看出流入某一营养级的能量在一定时间内的去向有四条，流入下一营养级的能量只是其中一部分，所以流入某一营养级的能量不可能百分之百地流入下一营养级。
能量流动的两个特点：
1．生态系统中能量流动是单向的
能量流动只能沿食物链流向各个营养级，不可逆转，也不能循环。
2．能量在流动过程中逐级递减
（1）能量在相邻两个营养级间的传递效率是10%～20%。
就具体某一条食物链中相邻两个营养级的能量传递效率可能低于10%或高于20%。
（2）生态系统中的能量流动一般不超过5个营养级。
相邻两个营养级之间的能量传递＝ ×100%
某一营养级的同化量
上一营养级的同化量
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
练一练
某同学绘制了如下图所示的能量流动图解（其中W1为生产者固定的太阳能，方框大小表示所含能量多少）。下列叙述不正确的是（ ）
A．生产者固定的总能量可表示为A1+B1+C1+A2+B2+C2+D2
B．由第一营养级到第二营养级的能量传递效率为D1/W1×100%
C．流入初级消费者的能量为A2+B2+C2
D．图解表明能量流动的特点是单向流动、逐级递减
C
A1
B1
D1
C1流向分解者
W1
D1
A2
D2
C2流向分解者
B2
D2
生产者
初级消费者
演练.如图食物网中，猫头鹰的食物有2/5来自兔，2/5来自鼠，1/5来自蛇，则猫头鹰的体重若增加20 g，至少需要消耗植物的重量为(　　)
A．600 g　　　　 B．900 g
C．1 600 g D．5 600 g
B
已知高营养级求至少需要低营养级的能量时，需按照最大传递效率进行计算，即
20×2/5÷20%÷20%＋20×2/5÷20%÷20%＋20×1/5÷20%÷20%÷20%＝900(g)
三、生态金字塔
1．概念 将单位时间内各营养级所得到的能量/生物量/生物个体数的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
2．种类
有能量金字塔、生物量金字塔和数量金字塔
（1）能量金字塔
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
（2）生物量金字塔
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。所以生物量金字塔大多也是上窄下宽的金字塔形
某生物量金字塔
（3）数量金字塔
数量金字塔表明每个营养级中生物个体的数量。一般呈正金字塔形。但是，如果消费者个体小而生产者个体大，如昆虫和树，那么数量金字塔就会呈现上宽下窄倒置的金字塔形
某数量金字塔
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
2、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，如用秸秆培育食用菌，利用植物残体、牲畜的粪便产生沼气等
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

展开更多......

收起↑