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第三章 生态系统及其稳定性
第二节 生态系统的能量流动(第一课时)
学习目标：
1. 通过分析能量在各营养级间的流动情况，概述生态系统能量流动的过程。
2. 通过定量分析赛达伯格湖的能量流动，概述生态系统能量流动的特点。
假设你像小说中的鲁滨逊那样，流落在一个荒岛上，那里除了又能饮用的水，几乎没有任何食物。你身边尚存的食物只有1只母鸡、15kg玉米。
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。
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。
人
鸡
玉米
玉米
鸡
人
问题探讨
有多少能量能够从玉米最终流向鲁滨逊？
第一营养级的能量来源及去路
第二营养级的能量来源及去路
能量流动
能量的输入
能量的散失
生态系统
一切生命活动都伴随着能量的变化。没有能量的输入，也就没有生命的生态系统。
1. 概念：生态系统中能量的 、 、 和 的过程。
输入
传递
转化
散失
研究能量流动我们可以采用什么科学方法呢？
能量输入
个体1
储存在体内的能量
呼吸作用散失的能量
个体2
储存在体内的能量
呼吸作用散失的能量
个体3…
能量储存
种群
能量散失
能量输入
可能因食物网复杂性（营养级可能不同）影响结果的准确性。
某营养级
2. 研究能量流动的基本思路
以个体为研究对象，有很大的局限性和偶然性，如果个体死亡，数据可能不准确；不同个体间差异过大。
将这些个体作为一个整体来研究
将同一个营养级的所有种群作为一个整体
能很好地避免以个体和种群为研究对象带来的不足，提高结果的准确性。
1. 能量流经第一营养级的情况(阅读课本55页第一段）
用于生长
发育和繁殖
生产者固定
的太阳能
初级消费者摄入
分
解
者
利
用
残枝
败叶
散失
呼吸作用
太阳能
能量流动的过程
玉米
鸡
人
(1)玉米的能量来自哪里？
(2)照射在玉米上的太阳能都被吸收了吗？如何被吸收
(3)玉米吸收太阳能后，以何种形式储存？有哪些去向？
输入生态系统的总能量=
1%
99%
散失
太阳能
1% 光合作用
有机物中化学能
生产者固定的太阳能总量
初级消费者
摄入
初级消费者
同化
用于生长
发育和繁殖
次级消费者
摄入
分
解
者
利
用
遗体
残骸
粪便
呼吸作用
散失
呼吸作用
散失
(1)母鸡的能量来自哪里？
(2)这些能量都被母鸡吸收了吗？
(3)母鸡吸收能量后，以何种形式储存？有哪些去向？
来自生产者
不能，只能消化吸收其中的一小部分，其余的随粪便排出体外。
2. 能量流经第二营养级的情况(阅读课本55页第二段）
能量流动的过程
玉米
鸡
人
摄入量：是生物吃进去的食物中所蕴含的能量
同化量：是指动物经过消化和吸收后转化为自身的能量
同化量 = 摄入量 — 粪便量
上一营养级的同化量
未利用：指未被自身呼吸作用消耗，也未被下一个营养级和分解者利用的能量。
思考：这一能量去向是否适用于所有的营养级？
不适用于最高营养级
并不是是每一营养级的能量去向都相同（最高营养级）
能量流动的过程
某营养级同化量
呼吸作用中以热能形式散失
用于自身生长、
发育、繁殖
被分解者分解利用
流入下一个营养级
未被利用的能量
(最高营养级除外)
3. 能量去向总结：
(短时间内)
能量的
最终去向
短时间内，某营养级的生物不会全被捕食或死亡。
玉米
鸡
人
生产者
（绿色植物）
初级消费者
（植食性动物）
次级消费者
（肉食性动物）
三级消费者
（肉食性动物）
呼吸作用
呼吸作用
呼吸作用
呼吸作用
分解者
呼吸作用
①能量流动的渠道是 。
②能量散失的途径是各种生物的 (代谢过程)。
③流动过程中能量的转化是太阳能→ → 。
食物链和食物网
呼吸作用
有机物中的化学能
热能
箭头由粗到细：
方框从大到小：
随营养级的升高，储存在生物体内的能量越来越少。
表示流入下一营养级的能量逐级递减。
4. 构建能量流动模型
初级消费者粪便中的能量属于以上哪个箭头的部分？
生产者枯枝落叶、遗体+粪便(下一营养级)
每一营养级流向分解者的能量 = 该营养级的遗体+下一营养级的粪便
形式： .
过程： .
途径： .
形式： .
源头： .
流经生态系统的总能量： .
—
—
—
—
太阳能→有机物中的 →热能
太阳能
生产者固定的全部太阳能
食物链和食物网
有机物中的化学能
化学能
热能
呼吸作用
思考: 人工鱼塘需要投喂饲料，此时流入鱼塘生态系统的总能量如何表示？
人工投入的有机物中的化学能
输入
传递
转化
散失
5. 能量流动的概念剖析
生态系统中能量的 、 、 和 的过程。
输入
传递
转化
散失
生产者固定的全部太阳能和
注意：能量流动并不是只在食物链(网)中传递。 生产者、消费者的遗体中的能量会流入分解者。
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。
（P57黑体）
Raymond Lindeman
思考 · 讨论：分析赛达伯格湖的能量流动
赛达伯格湖位于美国明尼苏达州的赛达伯格沼泽自然保护区，是一个高原湖泊，深1米，面积为14480平方米，湖岸线长500米 。湖底深度一致、性质均一，没有大的波浪。
能量流动的特点
美国生态学家林德曼(R.L.Lindeman，1915-1942)对一个结构相对简单的天然湖泊
——赛达伯格湖的能量流动进行了定量分析。
优点：小、简单、稳定
图中数字为能量值，单位是J/（cm2·a）（焦每平方厘米年）。
“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。
思考：
1.流入（输入）该生态系统的总能量？
2.图中62.8、12.6代表摄入量还是同化量？
3.植食性动物粪便中的能量属于12.5还是2.1？
4.图中2.1指的是什么？包括哪几部分？
5.请计算每个营养级能量的来源和去向，说明是否遵循能量守恒定律？
464.6
同化量
12.5
植食性动物的遗体和肉食性动物的粪便
生：来(464.6)=去(96.3+62.8+12.5+293)
植：来(62.8)=去(18.8+12.6+2.1+29.3)
(1)从方向上看：
单向流动
在生态系统中，能量流动只能从第一营养级流向第二营养级，再依次流向后面的各个营养级，不可_____，也不能_________；
①生物之间的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无法再利用，因此能量流动无法循环。
逆转
循环流动
原因：
1. 能量流动的特点及原因
能量流动的特点
(2)从数值上看：
逐级递减
原因：
流入某一营养级的能量除了流入下一营养级的之外，还有：
①一部分通过该营养级的呼吸作用散失；
②一部分作为排遗物、遗体或残枝败叶
被分解者利用；
③一部分未被利用
1. 能量流动的特点及原因
能量流动的特点
能量是沿食物链(网)流动过程中是 的。
逐级减少
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。
1.某同学绘制了如图所示的能量流动图解，下列叙述正确的是
A.生产者固定的总能量可表示为A1＋B1＋C1＋A2＋B2＋C2＋D2
B.初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量为B2＋D2
C.初级消费者摄入的能量为A2＋B2＋C2
D.W1＝D1＋D2
√
流入 呼吸作用 分解者利用 暂未利用 流出 传递效率
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
20.06%
13.52%
1. 第一营养级到第二营养级的能量传递效率是多少？
2. 第二营养级到第二营养级的能量传递效率是多少？
464.6
62.8
62.8
12.6
=13.52%
=20.06%
能量传递效率=
上一营养级的同化量
下一营养级的同化量
×100%
×100%
×100%
判断：一只狼捕食一只野兔，获得的能量只能在10%～20%之间（ ）
结论：能量在相邻两个营养级间的传递效率为 。
10%～20%
×
2.（2023年山东高考真题）某浅水泉微型生态系统中能量情况如表所示，该生态系统中的初级消费者以生产者和来自陆地的植物残体为食。下列说法正确的是（ ）
生产者固定 来自陆地的植物残体 初级消费者摄入 初级消费者同化 初级消费者呼吸消耗
能量［105J/（m2 a）］ 90 42 84 13.5 3
A.流经该生态系统的总能量为90×105J/（m2·a）B.该生态系统的生产者有15%的能量流入下一营养级C.初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量为10.5×105J/（m2 a）D.初级消费者粪便中的能量为70.5×105J/（m2·a），该能量由初级消费者流向分解者
√
3.如图为生态系统中能量流动图解部分示意图(字母表示能量的多少)，下列叙述正确的是
A.图中b＝h＋c＋d＋e＋f＋i
B.生产者与初级消费者之间的能量传递效率为b/a×100%
C.“草→兔→狼”这一食物链中，狼粪便中的能量属于d
D.缩短食物链可以提高能量传递效率
√

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