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生 态 系 统 的 能 量 流 动
第四章 第2节
假设你象小说中的鲁滨逊那样流落在一个荒岛，那里除了饮用水，几乎没有食物。你身边人有一只母鸡、15KG玉米。下面哪种策略能让你维持更长的时间等待救援？
1 :先吃鸡，再吃玉米;
问题探讨
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。
玉米
鸡
人
玉米
鸡
人
一、能量流动的过程
1.能量流动的概念：
生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。
能量是如何输入生态系统的？
能量在生态系统中沿着什么渠道进行传递？
主要通过生产者的光合作用。
食物链、食物网。
①对于生产者玉米而言，其生存所需能量来源和去路分别是？
光合作用固定太阳能储存在有机物中
呼吸作用散失
贮存在果实、枝叶等器官中
动物摄取
枯枝落叶被分解者利用
2.能量流动的过程分析：
任务1 建构能量流经第一营养级的过程模型。
②初级消费者的能量来源和最终去路与生产者有何异同？
粪便量
摄入量
同化量
经消化吸收得到的能量
来源于所摄食玉米的同化量
③初级消费者摄入、同化量与粪便量之间的关系是什么？流经第二营养级的总能量是否等于第二营养级的摄入量？
任务2 建构第二营养级鸡的能量来源和去路模型。
④初级消费者同化的能量有哪两个去向？用于生长发育繁殖的能量有哪两个去向
初级消费者
摄入
用于生长
发育和繁殖
呼吸
散失
初级消费者
同化
分解者利用
粪便
呼吸
散失
次级消费
者摄入
遗体残骸
初级消费者同化量
呼吸散失
用于生长发育繁殖
能量流经第二营养级示意图
初级消费者同化量
呼吸散失
分解者利用
下一营养级
2.能量流动的过程分析：
初级消费者的粪便量属于哪一营养级的同化量
分解者利用的能量包括哪些？
顶级肉食用动物的能量去向与其它营养级的能量去向有什么不同？
生产者的同化量
枯枝落叶、遗传残骸和各级消费者粪便中的能量。
没有传入下一营养级的能量
3.生态系统的能量的流动过程
生产者
(植物)
呼吸
初级消者
(植食动物)
呼吸
次级消费者
(肉食动物)
呼吸
分 解 者
…
呼吸
三级消费者
(肉食动物)
呼吸
箭头的方向表示 箭头的粗细表示什么？
能量在食物链上以什么形式传递 能量最终以什么形式散失
二、能量流动的特点
20世纪30年代，美国生态学家林德曼和奥德姆分别对赛达伯格湖和银泉湖这两个湖泊生态系统中各类生物的能量进行定量研究。成为生态系统中能量流动研究的经典案例。
赛达伯格湖
银泉
(1) 林德曼和奥德姆都选择湖泊生态系统作为研究对象，其好处有哪些？
边界清晰，便于计算能量的输入和输出；
系统的封闭性强，与周围环境的物质和能量交换小；营养结构相对简单等。
(2)研究生态系统的能量流动要研究哪些问题？
各类生物有机体的生物量，各生物之间的营养关系以及生物与环境间的能量关系等。
(3)能量流动的定量分析
太 阳 能
7.5
29.3
18.8
未利用(327.3)
呼吸 (122.6)
12.6
生产者
(464.6)
植食性动物
(62.8)
肉食性动物 (12.6)
62.8
微量
分解者(14.6)
12.5
2.1
5.0
96.3
293
①用表格的形式将图中数据进行整理
能量分析 生产者 植食性动物 肉食性动物
输入能量
注入下一营养级
呼吸散失
流向分解者
传递效率
②能量流动的特点：
传递效率如何计算？
单向流动，逐级递减
③生态系统中的能量流动是否符合能量守恒的原则？能量流动逐级递减与能量守恒定律是否相矛盾？
④能量流动中散失的热能能否同再回到该生态系统被利用？生物圈是否需要源源不断的能量输入才能维持正常运转？
⑤流入某一营养级的能量，为什么不能百分之百地流入下一营养级？
⑥为什么一条的食物链上营养级一般不会超过5个？一山不容二虎的原理是什么？为什么市场上一斤鸡肉的价格至少是5斤谷子的价格？
⑦ 假设你象小说中的鲁滨逊那样流落在一个荒岛，那里除了饮用水，几乎没有食物。你身边人有一只母鸡、15kg玉米。下面哪种策略能让你维持更长的时间等待救援？
1.大象是植食性动物，有一种羌螂专以大象粪为食。如果在某段时间大象所同化的能量为m，则这部分能量中可以流入羌螂体内的约为（ ）
　　A. 0 　 B. （0 ，m ）
　　C. ＞m 　 D. 无法确定
巩固练习
2、在一定时期内，某生态系统中全部生产者固定的太阳能值为a，全部消费者所获得的能量值是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.a3.如图是麻风树林中两个营养级的能量流动图解，已知麻风树同化的总能量为N，方框中字母代表能量。下列叙述不正确的是（　　）
A. D是指呼吸作用消耗的能量
B. 该图中未包括非生物的物质和能量
C. C是第二营养级用于生长、发育和繁殖的能量
D. 从麻风树流入下一营养能的能量传递效率为A/N
三、生态金字塔
若将单位时间内各营养级所得的能量数值转换成相应的面积或体积，按营养级由低到高的次序排列，可以形成金字塔形，叫能量金字塔。
①图中的A、B、C、D是不是构成一条食物链
E1
E2
②若E1和E2代表能量形式，则它们分别代表
三、生态金字塔
生态学家调查了两个不同的生态系统中夏季各营养级生物的个体数量(个/hm-2，和生物量(g/m-2)，结果如下表所示。（P代表生产者，C1、C2、C3分别代表初级、次级、三级消费者）
名称 某草地 某温带森林
P 1.5ⅹ108 2000
C1 2.0ⅹ107 1.5ⅹ107
C2 9.0ⅹ106 1.2ⅹ107
C3 10 20
两生态系统的个体数量表
①分别构建这两个生态系统的数量金字塔。
②为什么有的生态系统中数量金字塔会倒置？
名称 某湖泊 某海湾
P 96 4
C1 11 21
C2 4
两生态系统的生物量表
为什么有的生态系统中生物量金字塔会倒置？如果绘制该生态系统的能量金字塔，是否会倒置？
在有些生态系统中，生产者由于个体小，寿命短，调查期间又不断被其它消费者捕食，所以可能出现生物量金字塔倒置的现象。但能量金字塔不会倒置。
表中A、B、C、D分别表示一条食物链上不同的营养级，Pg表示各营养级生物的同化量。请写出食物链。
A B C D
Pg 15.9 870.7 1.9 141.0
根据图2中各种群的能量值比例，写出食物链。
巩固练习
四、研究能量流动的实践意义
间作套种等立体农业生产方式充分利用了空间和资源
以农田生态系统为例，分析下列问题：
②即时除去田间杂草的意义是什么？
③现代农业生产中，可以将秸秆做成饲料饲喂牲畜，牲畜的粪便又投入沼气池产生沼气，结合所学的知识对这些措施进行评价。
①能增加流入该生态系统的总能量的措施：
减少农作物与杂草的竞争。
实现能量的多级利用和物质的循环再生。
研究能量流动的实践意义
③实现对能量的多级利用，提高能量利用率。
例如：生态农业（秸秆的多级利用、桑基鱼塘）
②合理调整能量流动关系，使能量流向对人类最有益的部分。例如，农田中除草杀虫 ，合理确定草场的载畜量
①帮助人们将生物在时间空间上合理配置，增大注入基本生态系统的总能量。
思维训练
某玉米田中能量流动中的数据分析和处理
1.这块田共收割玉米约10000株，质量为6000kg。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。这些玉米的含碳量折合成葡萄糖是多少？
设葡萄糖总量为n，则：
n
2675
180
6 x 12
=
n=6687.5kg
2.据估算，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，1kg葡萄糖储存1.6ⅹ104kj能量。这些玉米呼吸消耗的能量是多少？在整个生长季节，玉米固定的能量是多少？
3.玉米呼吸消耗的能量占所固定的能量的比例是？若一年中入射到这块地的太阳能总量为8.5ⅹ109kj,这块玉米地太阳能的利用率是多少？
4.绘出能量流经该玉米种群的图解
玉米种群同化
1.3972ⅹ108kj
太阳能
散失
8.5ⅹ109kj
玉米种群储存
1.07ⅹ108kj
呼吸作用：3.272ⅹ107kg
1. 右图为某生态系统的食物网示意图，若E生物种群含有的总能量为5.8 109kJ, B生物种群含有的总能量为1.3 108kJ,理论上A生物种群含有的总能量至少是（ ）
巩固练习
解：按10%的传递效率，第二营养级B、C、D得到的能量为5.8 108kJ，其中B的能量为1.3 108kJ，因此C、D的能量为4.5 108kJ，传递到A还有4.5 107kJ.
A
B
C
2.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，能承载的C的数量是原来的多少倍 .

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