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第三章 生态系统及其稳定性
【学习任务单】
1.生态系统的能量流动概念
2.能量流动的过程
3.能量流动的特点
4.生态金字塔
5.研究能量流动的实践意义
3-2 生态系统的能量流动
【情景导入】
上节课我们学习生态系统结构，这节课我们开始学习生态系统功能——生态系统的能量流动，这节课是这一册的重点和难点，非常抽象，当然也不易学，我们来挑战一下吧！
一、
能量流动的概念
（1）生态系统中能量的 、 、 和 的 ，称为生态系统的 。
输入
传递
转化
散失
能量流动
阅读教材P54页相关内容完成填空！
过程
一、
能量流动的概念
1.能量流动的概念：
指生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。
2.研究能量流动的基本思路
将这个种群作为一个整体来研究，可以概括成下图形式
地球上几乎所有生态系统能量的源头都是太阳能。
二、
能量流动的过程
（1）地球上几乎所有的生态系统所需要的能量都来自 。…大约只有1%以可见光的形式，被生态系统的生产者通过 转化成 ，固定在它们制造的 中。这样，太阳能就 到了生态系统的 。
（2）输入第一营养级的能量，一部分在生产者的 中以 的形式 了；另一部分 生产者的 、 和 等生命活动，储存在植物体的 中。构成植物体的有机物中的能量，一部分随着 等被 分解而释放出来；另一部分则被 消费者 体内，这样，能量就流入了 营养级。
（3）流入第二营养级的能量，一部分在初级消费者的呼吸作用中以热能的形式散失；另一部分用于初级消费者的生长、发育和繁殖等生命活动，其中一些以遗体残骸的形式被分解者利用。如初级消费者被次级消费者捕食，能量就流入了第三营养级。
太阳
光合作用
化学能
有机物
输入
第一营养级
呼吸作用
热能
散失
生长
发育
繁殖
有机物
残枝败叶
分解者
初级
摄入
第二
阅读教材P55页相关内容完成填空！
用于
1.能量流入第一营养级的能量(该生态系统的总能量)：
二、
能量流动的过程
生产者固定的太阳能
2.
用于生长、发育和繁殖
呼吸作用中以热能散失
流向下一营养级
流向分解者
未利用
3.流入下一营养级的能量：下一营养同化的能量
4. 下一营养级同化的能量：下一营养级摄入的能量-其粪便的能量
5. 第二营养级粪便里的能量是第一营级流向分解者的能量
呼吸作用以
热能形式散失
用于生长、发
育和繁殖
流向分解者
二、
能量流动的过程
流向下一营养级
下一营养级同化
摄入量-粪便量
未利用
二、
能量流动的过程
7.分析教材P55页图3-6生态系统能量流动示意图，并回扣生态系统能量的定义
8. 分析教材P56页赛达伯格湖的能量流动图解
9. 用一个生活中的例子让学生理解生态系统的能量流动
6. 分析教材P55页图3-5能量流经第二营养级的示意图
三、
能量流动的特点
（1）通过分析赛达伯格湖的能量流动，可以发现生态系统的能量流动具有两个明显的特点。
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（2）生态系统中能量流动是 。在生态系统中，能量流动 从第一营养级流向 营养级，再依次流向后面的各营养级， 可逆转，也不能循环流动。
（3）能量在流动过程中 。输入到一个营养级的能量不可能百分之百地流入下一个营养级，…只有10%～20%的能量能够流到下一个营养级，也就是说，能量在相邻两个营养级间的传递效率是 。在一个生态系统中，营养级越多，在能量流动过程中消耗的能量就越多。因此，生态系统中的能量流动一般不超过 个营养级。
（4）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。
单向的
只能
第二
不
逐级递减
10%～20%
5
单向流动：沿食物链由低营养级流向高营养级，不可逆转，也不能循环流动。
逐级递减：能量在沿食物链流动的过程中逐级减少
在一个生态系统中营养级越多，在能量流动过程中消耗的能量就越多，生态系统中的能量流动一般不超过5个营养级。
1.特点
三、
能量流动的特点
3.其他相关计算
2.能量传递效率的计算
能量传递效率=
上一个营养级的同化量
下一个营养级的同化量
×100%
例1 在如图食物网中，假如猫头鹰的食物有2/5来自兔，2/5来自鼠，1/5来自蛇，那么，猫头鹰若要增加20 g体重，最少需要消耗的植物为(　　)
A．80 g　　　
B．900 g　　　
C．800 g　　　
D．600 g
B
例2：若a表示海鸟食物中甲壳类食物所占的比例，若要使海鸟的体重增加x，至少需要生产者的量为y，那么x与y的关系式可表示为：____________。
y＝625x－600ax
例3：某生态系统中存在如图所示的食物网，如将丙的食物比例由甲：乙=1：1调整为2：1，能量传递效率按10%计算，该生态系统能承载丙的数量是原来的（　　）
A、1.875倍
B、1.375倍
C、1.273倍
D、0.575倍
B
甲
乙
丙
例4.1）该生态系统中流入生物群落的总能量有哪些来源？2）a、b、c的值分别是；3）生产者与植食性动物的传递率为，植食性动物与肉食性动物的传递率为。abc图中数字为能量数值，单位为103kJ/(m2·y)。2.5×103kJ/(m2·y)14×103kJ/(m2·y)110×103kJ/(m2·y)12.7%15.6%生产者固定的太阳能+（人为输入）有机物中的化学能四、
生态金字塔
（1）如果将 内 所得到的 _ 转换为 _ （或体积）的 ，并将图形按照营养级的次序排列，可形成一个金字塔，叫作 。
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（2）如果用 的方法表示 营养级 （每个营养级所容纳的有机物的总干重）之间的关系，这就形成了 。
（3）如果表示 的生物 比值关系，这就形成 。它们统称生态金字塔。
（4）数量金字塔表明每个营养级中生物个体的数量。在一个草原生态系统中，吃草的鼠比草的数目少，吃鼠的鼬又比鼠数目少，这时，数量金字塔是 的金字塔形。但是，如果消费者个体小而生产者个体数量大，如昆虫和树，那么数量金字塔就会呈现上宽下窄 的 。
单位时间
各营养级
能量数值
相应面积
图形
能量金字塔
同样
各个
生物量
生物量金字塔
各个营养级
个体的数目
数量金字塔
倒置
金字塔
上窄下宽
第四营养级
第三营养级
第二营养级
第一营养级
1．能量金字塔
(1)概念：
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，可形成一个金字塔图形，叫作能量金字塔
(2)特点：
通常呈上窄下宽的金字塔形
能量金字塔、生物量金字塔、数量金字塔。
四、
生态金字塔
2．生物量金字塔
(1)概念：
如果用同样的方法表示各个营养级生物量(每个营养级所容纳的有机物的总干重)之间的关系，就形成生物量金字塔。
(2)特点：
大多也是上窄下宽的金字塔形。
第四营养级
第三营养级
第二营养级
第一营养级
1.5
11
37
809
营养级
干重 g/m2
四、
生态金字塔
3．数量金字塔
(1)概念：
如果表示各个营养级的生物个体的数目比值关系，就形成数量金字塔。
(2)特点：
当生产者个体比消费者个体大得多时，数量金字塔经常是倒置的
第二营养级
第一营养级
营养级
昆虫
树
个体数量
一般呈上窄下宽的金字塔形，但也可呈上宽下窄倒置的金字塔形，如昆虫和树。
四、
生态金字塔
五、
研究能量流动的实践意义
（1）研究生态系统的能量流动，可以帮助人们将生物在 、 上进行合理 ， 某个生态系统的 。例如，农田生态系统中的间作套种、蔬菜大棚中的多层育苗、稻-萍-蛙等立体农业生产都充分地利用了空间和资源，获得了更大的收益。
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（2）研究生态系统的能量流动，可以帮助人们科学地 和 人工生态系统，使 得到 的 。例如，在农业生态系统中，如果把作物秸秆当燃料烧掉，人类就不能充分利用秸秆中的能量。如果将秸秆用作饲料喂牲畜。可获得肉、蛋、奶等；将牲畜的粪便作为沼气池中的沼渣还可以作为肥料还田，这样就实现了对 的 ，从而大提高 的 。
（3）研究生态系统的能量流动，还可以帮助人们合理地 生态系统中的 ，使 对人类 的部分。例如，…
时间
空间
配置
增大流入
总能量
规划
设计
能量
更有效
利用
调整
能量流动关系
最有益
能量持续高效地流向
多级利用
能量
利用率
能量
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。例如，间作套种、多层育苗、稻—萍—蛙等立体农业。
间作套种
多层育苗
稻—萍—蛙
五、
研究能量流动的实践意义
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。例如，秸秆喂牲畜；粪便制作沼气，沼渣肥田，这样就实现了对能量的多级利用，从而大大提高了能量的利用率。
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
3．还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。例如，合理确定草场载畜量、麦田除草、除虫等。
五、
研究能量流动的实践意义
问题探讨
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
第一营养级
第二营养级
第三营养级
（生产者）
（初级消费者）
（次级消费者）
食物链1：
第一营养级
第二营养级
（生产者）
（初级消费者）
食物链2：
能量传递效率的相关“最值”计算。
①食物链越短,最高营养级获得的能量越多。
②生物间的取食关系越简单，生态系统的能量流动过程中消耗的能量越少。

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