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(共34张PPT)
第2节 生态系统的能量流动
（第二课时）
本节聚焦:
能量在生态系统中是怎样流动的？
怎样理解生态金字塔？
研究能量流动有什么实践意义？
第3章 生态系统及其稳定性
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？
传递效率10%～20%
四、生态金字塔
任务1：构建生态系统能量流动金字塔模型
请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。
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
第四营养级
1.能量金字塔
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顺序排列，可形成一个金字塔图形，叫做能量金字塔。
地反映出生态系统各营养级间能量的关系。
(自然生态系统一定为正金字塔）
（1）概念：
（2）意义：
（3）特点：
直观
四、生态金字塔
通常呈 的金字塔。
上窄下宽
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。
四、生态金字塔
2.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。
草 150万
植食性动物 20万
肉食性动物1 9万
肉食性动物2 10头
2.数量金字塔
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。
（1）概念：
（2）特点：
四、生态金字塔
一般呈 的金字塔；
上窄下宽
思考：
如果消费者个体小而生产者个体大，如昆虫和树。绘制出该数量金字塔？
营养级
第二营养级
第一营养级
个体数量
昆虫
树
倒置
昆虫和树
也可呈上宽下窄 的金字塔形，如 。
3.生物量金字塔
四、生态金字塔
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 —
每个营养级所容纳的有机物的总干重
3.生物量金字塔
用同样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。
（1）概念：
（2）特点：
四、生态金字塔
大多呈 的金字塔；
上窄下宽
特殊情况：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。当然，总的来看，一年中浮游植物的总的生物量还是比浮游动物的要多。
生态金字塔
能量金字塔
生物量金字塔
数量金字塔
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？
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。
第一营养级
第二营养级
第三营养级
第四营养级
四、生态金字塔
(1)由于能量在流动的过程中逐级递减，所以营养级越高，该营养级的总能量及生物的数量就会越少(　　)
(2)生物量金字塔、数量金字塔同能量金字塔一样都是正置的(　　)
×
×
判断正误（P39）
1.如图为某一生态系统的能量金字塔，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别代表不同的营养级，E1、E2代表能量的形式。下列叙述正确的是
A.Ⅰ是初级消费者
B.Ⅳ为分解者
C.E1为太阳能，E2为热能
D.能量可在食物链中循环利用
典题应用（P40）
√
能量金字塔反映的是各营养级间的能量关系，分解者不属于任何一个营养级
2.甲、乙、丙、丁是某同学绘制的生态金字塔。下列与之相关的说法，错误的是
A.生态金字塔包括能量金字塔、生物量金字塔和数量金字塔，基本呈现
图丙所示形态
B.由于能量流动具有逐级递减的特征，能量金字塔通常呈现丙图所示形态
C.不能用图甲表示生物数量金字塔
D.生态金字塔中每一层代表一个营养级，分解者不包含在其中
√
能量金字塔 生物量金字塔 数量金字塔
形状
每一层 含义
特点
象征意义
单位时间内，食物链中每一营养级生物所同化的能量的多少
自然生态系统一定为正金字塔
能量在流动过程中总是逐级递减
单位时间内，每一营养级生物的有机物的总干重
一般为正金字塔,有时会出现倒金字塔形
一般生物量(现存生物有机物的总干重)随食物链中营养级的升高而减少
每一营养级生物个体的数目
一般为正金字塔,有时会出现倒金字塔形
一般生物个体数目在食物链中随营养级升高而减少
总结：生态金字塔的比较
思考讨论：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？
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。
五、研究能量流动的实践意义
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：
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
五、研究能量流动的实践意义
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。
措施1：稻-鸭共作稻田生态系统
？
五、研究能量流动的实践意义
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。
措施2：稻-萍-鸭共作稻田生态系统
问题3：如何有效利用水稻下层的光能，增加流向人类的能量呢？
五、研究能量流动的实践意义
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。
五、研究能量流动的实践意义
间作套种
大豆
玉米
玉米
蔬菜大棚中的多层育苗
稻—萍—蛙等立体农业
稻壳
大米
五、研究能量流动的实践意义
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。
传统农业对能量的利用
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
问题4：还有进一步提高秸秆能量利用率的措施？
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，增大流入某个生态系统的总能量。
燃烧秸秆
散失的热能不能被利用
（能量的利用率降低）
将秸秆用作饲料喂牲畜
五、研究能量流动的实践意义
问题4：还有进一步提高秸秆能量利用率的措施？
将秸秆用作饲料喂牲畜
肉
蛋
奶
牲畜粪便
五、研究能量流动的实践意义
问题4：还有进一步提高秸秆能量利用率的措施？
将秸秆用作饲料喂牲畜
肉
蛋
奶
牲畜粪便
沼气池
将牲畜的粪便作为沼气池发酵的原料，可以生产沼气提供能源
沼气池中的沼渣还可以作为肥料还田
五、研究能量流动的实践意义
问题4：还有进一步提高秸秆能量利用率的措施？
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
五、研究能量流动的实践意义
能量利用率
≠
能量传递效率
注：
1.能量传递效率：
生态系统中，能量在相邻两个营养级间的传递效率是10％～20％
2.能量利用率：
一般指流入最高营养级的能量占生产者固定总能量的比值
特点：一般来说，食物链越短，能量利用率越高。
能量利用率=
生产者能量
流入最高营养级的能量
×100%
能量利用率≠能量传递效率
能量的传递效率的计算
①正推型：知低营养级求高营养级（已知甲→求丁）
获得能量最多
获得能量最少
选最 食物链
选最 食物链
按 计算
按 计算
能量的传递效率的计算
能量在流经各个营养级时,上一营养级的能量大约有10%~20%传到下一营养级，
营养级越高，能量越少。因此食物链越 ，能量损失越多。
为了充分利用能量，应尽量缩短食物链。
有关能量的“最值”计算方法：设食物链“甲→乙→丙→丁”
长
“×20%”
短
长
“×10%”
2.流经食物链的总能量为y，猫头鹰所得能量最多为____ ____; 最少为__ ______
y×(20%)2
y×(10%)3
1.若某生态系统固定的总能量为24 000 kJ，则该生态系统的第三和第四营养级所获得的能量最多是_______________
960 kJ和192 kJ
②逆推型：知高营养级求低营养级（已知丁→求甲）
需最少能量
需最多能量
选最 食物链
选最 食物链
按 计算
按 计算
有关能量的“最值”计算方法：设食物链“甲→乙→丙→丁”
“÷20%”
“÷10%”
短
长
1.如果大鱼要增加1kg体重，那至少需要浮游植物的重量为：_______
最多需要浮游植物的重量为：_______
25kg
1000kg
小鱼
大鱼
1kg
浮游植物
浮游动物
1÷（20%）2 =25
1÷（10%）3 =1000
能量的传递效率的计算
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
能量的传递效率的计算
3.某生态系统中存在如图所示的食物网，如将C的食物比例由A∶B＝1∶1调整为2∶1，能量传递效率按10%计算，该生态系统能承载C的数量是原来的(　　)
A．1.375倍　　 B．1.875倍
C．1.273倍 D．0.575倍
设C原来的能量为a，则需要A提供的能量为
1/2 a÷10%÷10%＋1/2 a÷10%＝55 a；
改变食物比例后的C的能量设为b，则需要A提供的能量为
2/3 b÷10%＋1/3 b÷10%÷10%＝40 b。
由于生产者没有改变，所以流向该生态系统的总能量没有变化，
55 a＝40 b，
即b/a＝1.375。
A
能量的传递效率的计算
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
一、概念检测
×
√
√
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练习与应用
二、拓展应用
B
1.下图是两个农业生态系统的模式图。图a 中农作物为人类提供的食物、为家禽和家畜提供的饲料，都与图b相同。
(1)分析这两幅图，完成这两个生态系统的能量流动图解。
×
×
练习与应用
(2)哪个生态系统的能量能够更多地被人类所利用？为什么？
×
×
①
②
【答案】图b所示生态系统中流向分解者的能量，还有一部分可以以生活能源或食物中化学能的形式被人类再度利用，因此，该生态系统实现了能量的多级利用，提高了能量的利用率。
练习与应用
2.将一块方糖放入水中，方糖很快就会溶解，消失得无影无踪。溶解在水中的方糖还能再自行变回原来的形状吗？为什么？
生活在水中的硅藻，它们能利用溶解在水中的硅化物制造口己绚丽精致的外壳，而通常情况下水体中硅化物的含量极为微少，仅有百万分之几，这比方糖溶解后水中的含糖量低得多。硅藻依靠什么力量筑造自己的精美小“屋”呢？
通过以上事例，你对能量在生态系统中的作用是否有了进一步的认识？
【答案】不能。在一个封闭的系统中,物质总是由有序朝着无序(熵增加)的方向发展。
硅藻能利用获取的营养通过细胞呼吸释放能量,依靠能量完成物质由无序向有序的转化,维持其生命活动。能量的输人对于生态系统有序性的维持来说是不可缺少的。

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