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生态系统的能量流动
第三章 生态系统
问题探讨
假如你流落到荒岛上，那里除了可饮用的水，几乎没有任何食物。你身边只有一只母鸡、15 kg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。
能量流动的相关概念
同化作用：合成代谢，如光合作用
异化作用：分解代谢，如细胞呼吸
CO2 + H2O →(CH2O)+ O2
C6H12O6 + 6O2 + 6H2O →6CO2+ 12H2O+能量
热能
ATP
自养型、异养型
根据以无机物/有机物为原料进行合成代谢
需氧型、厌氧型、兼性厌氧型
根据对氧气的需要
生物代谢类型：同化作用、异化作用类型
能量流动的相关概念
同化作用：合成代谢
异化作用：分解代谢
自养型、异养型
根据以无机物/有机物
为原料进行合成代谢
需氧型、厌氧型、兼性厌氧型
根据对氧气的需要
生物代谢类型：同化作用、异化作用类型
说出下列生物的代谢类型：
小麦、 蝗虫、 酵母菌、 乳酸菌、 蓝藻、 硝化细菌
自养需氧型
异养需氧型
异养兼性厌氧型
异养厌氧型
自养需氧型
自养需氧型
第一营养级
第二营养级
第三营养级
生态系统能量流动的研究一般在群体水平上进行。
能量流动的过程
每个营养级的能量来源？
每个营养级的能量去路？
第一营养级：生产者固定的太阳能
其他营养级：从上一营养级同化得到
第一营养级
第二营养级
第三营养级
能量流动的过程
每个营养级的能量去路？
呼吸消耗
被下一营养级同化得到(最高营养级除外)
被分解者分解
(未被利用)
生态系统能量流动的研究一般在群体水平上进行。
同化量：指某一营养级从外环境中得到的全部化学能。
总光合作用
固定量(a)
净光合作用
(b)
分解者分解
(e)
羊摄入
(d)
呼吸作用散失
(c)
“同化量” “用于生长、发育和繁殖的能量” 分别属于哪部分？ 二者是什么关系？
光能
草获得的能量来自哪里？这些能量如何输入生态系统？
a
b
未被利用
能量流动的过程
能量流经第一营养级
“用于生长、发育和繁殖的能量 ” 有哪些去路 ？
b=a-c
同化量
能量流动的过程
能量流经第一营养级
羊的摄入量和同化量是什么关系
羊摄入
(d)
同化量
(f)
呼吸作用消耗（i）
用于生长、发育和繁殖（h）
粪便
（j）
狼摄入
(g)
分解者分解（k）
未被利用
摄入量=同化量＋粪便量
能量流动的过程
能量流经第二营养级以及后续营养级
羊的同化量有哪些去路
能量流动的过程
能量流经第二营养级以及后续营养级
能量流动的过程
例1.在由草、兔、狐组成的一条食物链中，兔经同化作用获得的能量，其去向不包括( )
A.通过兔子呼吸作用释放的能量
B.通过兔子的粪便流入分解者体内
C.通过狐狸的粪便流入分解者体内
D.流入狐狸体内
B
能量流经第二营养级以及后续营养级
属于上一营养级的同化量
上图中, a和其他字母间存在怎样的等量关系
下图中,f和其他字母间存在怎样的等量关系
假如蜣螂从羊粪便中获取的能量值为m,则羊同化量中流入蜣螂的能量是多少
总光合作用(a)
净光合作用(b)
分解者分解(e)
羊摄入(d)
呼吸作用散失(c)
光能
羊摄入(d)
同化量(f)
呼吸作用消耗（i）
用于生长、发育和繁殖（h）
粪便（j）
狼摄入(g)
分解者分解（k）
为0，消费者产生的粪便中的能量不属于该营养级同化的能量，它属于上一营养级的能量
a=b+c=c+e+d
f=h+i=g+k+i
生态系统的能量流动：生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。
能量流动的过程
=d-j
第一营养级
第二营养级
第三营养级
能量流动的过程
分 解 者
呼吸作用
呼吸作用
呼吸作用
画出如下食物链的能量流动过程
呼吸作用
1.生态系统能量的最终来源是哪里？
太阳能
2.能量流动的起点是什么？
从生产者固定太阳能开始
3.流经生态系统的总能量是什么？
生产者固定的太阳能总量
4.能量流动的渠道是什么？
食物链和食物网
5.能量进入生物群落的方式是什么？
通过生产者的光合作用
6.能量最终以什么方式散失？
热能
能量流动的过程
摄入量
巩固练习
摄入量
同化量
粪便量
呼吸消耗
用于生长发育繁殖
下一营养级
分解者分解
未利用
巩固练习
生产者
(植物)
1
a
e
呼吸作用
b
i
初级消费者
2
c
次级消费者
3
d
三级消费者
4
呼吸作用
g
呼吸作用
呼吸作用
j
k
i
分解者
呼吸作用
判断：
1.当狼吃掉一只兔子时，就获得了兔子的全部能量。
2.初级消费者的粪便属于第二营养级的能量。
3.同化量≠生长、发育、繁殖的能量。
4.呼吸作用产生的能量都以热能形式散失。
5.分解者的分解作用也是通过呼吸作用完成的。
6.能量a=e+b+i
7.a代表生产者的同化量，方框2代表初级消费者的摄入量。
8.生态系统中的能量流动不遵循能量守恒定律，总量越来越少。
巩固练习
回顾
生态系统的能量流动：
生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。
第二营养级能量的来源与去路？
来源：从上一营养级同化得到
去路：
注：数字为能量数值。“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，这里将肉食性动物作为一个整体看待。
能量流动的过程
补全图上缺少的能量数值
1.能量可否从下一个营养级反向流向上一个营养级？为什么？
不能，能量流动是单向的；
营养结构中的营养关系不可逆转。
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，通过呼吸作用、分解者分解作用产生的热能散失到无机环境中，不能循环利用。
3.请计算相邻两个营养级之间的能量传递效率。
能量传递效率=
下一营养级同化量
上一营养级同化量
×100%
62.8/464.6 ×100%=13.52%
12.6/62.8×100%=20.06%
4.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？
约10%-20%
一部分通过该营养级的呼吸作用散失了；部分以排遗物、遗体或残枝败叶的形式被分解者利用；还有一部分暂未被利用。
？的排遗物
？的同化量
1. 单向流动
2. 逐级递减
能量只能沿着食物链由低营养级流向高营养级。
相邻两个营养级能量传递效率为10％～20％
规律
自身呼吸消耗、被分解者分解、暂时未被利用。
表现
生物之间的捕食关系（营养关系）不可逆转；
散失的能量不能利用，不能循环流动。
原因
原因
能量流动的特点
单向流动，逐级递减
美国生态学家 林德曼
（1915-1942）
林德曼研究能量流动的赛达伯格湖
能量流动的特点
单向流动，逐级递减
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。
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。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。三者统称为生态金字塔。
能量金字塔
数量金字塔
生物量金字塔
生态金字塔
有时倒金字塔形
第一营养级
二
三
四
有时倒金字塔形
生态金字塔
能量金字塔
生态金字塔
1.假设每个营养级获取的能量全部用于生长、发育和繁殖，用于增加体重，
若要使第四营养级的体重增加1kg，
最多需要生产者多少kg？
至少需要生产者多少kg？
1000kg（按10%的能量传递效率）
125kg（按20%的能量传递效率）
2.当一只鸟吃掉一只虫子，它获得了这只虫子的（ ）
A.仅大部分能量
B.仅少量能量
C.大量能量和物质
D.少量能量和物质
能量金字塔
生态金字塔
C
10%-20%的能量传递效率是指相邻营养级之间，不是个体之间
个体之间：同化量=摄入量-粪便量
3.因能量是逐级递减的，所以一只鸟所获得的能量必然小于一只虫子所获得的能量（ ）
×
从能量金字塔可以看出，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4-5个营养级。
肉的能量成本
生态金字塔
请利用能量流动的规律解释为什么市场上肉的价格通常比蔬菜高。
桑基鱼塘模式图
研究生态系统的能量流动，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。
实现对能量的多级利用，从而大大提高能量的利用率。
研究能量流动的意义
不能提高能量传递效率
无机物
研究生态系统的能量流动，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。
合理放牧
研究能量流动的意义
立体农业
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。
研究能量流动的意义
1.若一个人的食物1/2来自植物，1/4来自小型肉食动物，1/4来自羊肉，假设能量传递效率为10%，则人体重增加1kg，消耗植物多少kg？
2.不同生物的能量占比如图所示，它们之间的营养关系如何？
85%
7%
6%
2%
巩固练习
3.目前地球人口已达80亿，为使能量高效流向对人类有益的部分，人们适当地改变了膳食结构，将动物性食物：植物性食物的比例由1:1改为1:4，按10%的能量传递效率，地球可供养人口数量的变化如何？
注：动物性食物是指草食的动物
巩固练习
二、能量流动的过程
总结提升
一来：
光能或上一营养级
三去：
①呼吸消耗
②分解者分解
③下一营养级
一来：
光能或上一营养级
四去：
①呼吸消耗
②分解者分解
③下一营养级
④暂未利用
一、能量流动的概念
三、能量流动的特点
总结提升
三、能量流动的特点
总结提升

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