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第三章 生态系统及其稳定性
第2节 生态系统的能量流动（第二课时）
三、生态金字塔
1. 能量金字塔
请同学们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
模型构建4：构建生态系统能量流动金字塔模型
三、生态金字塔
1. 能量金字塔
通常为正金字塔。
高
低
能量
低
高
营养级
三、生态金字塔
2. 生物量金字塔(每个营养级所容纳的有机物的总干量)
名称 某湖泊 某海峡
P 809 4
C1 37 21
C2 11 -
资料一：生态学家调查了夏季两个不同生态系统中的生物个体数量和生物量（调查数据中排除了微生物和土壤动物），所做生物量统计表如右图，单位为g m-2。P代表生产者，C1、C2、C3依次代表初级、次级和三级消费者。请同学们根据表格数据，用相应面积或体积的图形表示，并按营养级由低到高排列。
生物量金字塔一般是上窄下宽的金字塔形，但是有时候会出现倒金字塔形。如：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。
【思考】为什么某海域的生物量金字塔会倒置？
2. 生物量金字塔(每个营养级所容纳的有机物的总干量)
大多为正金字塔，某时刻可能为倒金字塔
3. 数量金字塔
资料2：夏季两个生态系统的生物个体数量统计表，单位为个·hm-2。P代表生产者，C1、C2、C3依次代表初级、次级和三级消费者。请同学们根据表格数据，用相应面积或体积的图形表示，并按营养级由低到高排列。
名称 某草地 温带森林
P 1500万 2000
C1 200万 150万
C2 90万 －
某草地的生物数量
温带森林的生物数量
当生产者个体比消费者个体大得多时，数量金字塔经常倒置。比如，生产者是树，初级消费者是昆虫。
【思考】为什么温带森林的生物量会出现金字塔倒置？
一般为正金字塔，有时为倒金字塔
三、生态金字塔
能量金字塔、数量金字塔、生物量金字塔统称为生态金字塔。
【思考】哪种指标构建的金字塔能更客观的表示生态系统的能量传递规律，不出现倒置现象呢？
生态系统能量金字塔示意图
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。
随堂练习
1.下图为某生态系统能量流动示意图〔单位:J/(cm2·a)〕，下列分析不正确的是(　　)
D
A. 甲为1 250 J/(cm2·a)
B. 乙到丙的能量传递效率为15%
C. 每一营养级的能量大部分用于呼吸作用和被丁利用
D. 乙的个体数目一定比甲少
【P57旁栏思考题】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。
四、研究能量流动的实践意义
四、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。
甘蔗和大豆间种
冬小麦夏玉米套作
蔬菜大棚中多层育苗
群落垂直结构更复杂，提高了对阳光的利用率，生产者固定的太阳能更多
四、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。
萍：红萍可以固氮、富钾，提高土壤肥力，并进行光合作用，释放大量氧气，提高溶氧量，并为家禽提供饲料。萍的存在也使该群落的垂直结构更复杂，提高了对阳光的利用率，生产者固定的太阳能更多。
蛙的存在使害虫数量下降，稻的数量上升，固定的太阳能更多。
稻-萍-蛙 立体农业模式
四、研究能量流动的实践意义
2. 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。
例如，秸秆喂牲畜；粪便制作沼气；沼渣肥田，实现了能量多级利用，从而大大提高能量的利用率
秸秆饲料
沼气池
沼渣
（≠能量的传递效率）
四、研究能量流动的实践意义
3. 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。
划区轮牧 稻田除草、除虫
四、研究能量流动的实践意义
3. 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。
牲畜过少，不能充分利用牧草所提供的能量；
牲畜过多，就会造成草场的退化，使畜产品的产量下降。
选必二 P59
探究·实践：调查当地生态系统的能量流动情况
应用生态金字塔原理分析，提出使该地生态系统中能量得到最大利用的改进建议。
A.前期准备
①明确该次调查活动的目的要求
②选择要调查的生态系统，确定边界
③确定小组分组名单，做好分工。
④拟定具体的调查计划。
⑤准备好调查工具∶
⑥实地调查∶需要准备当地动植物分类图鉴（铁锹、水桶等工具）文献调查、访谈调查∶记录本、手机（拍照、记录）和相关书籍资料
选必二 P59
探究·实践：调查当地生态系统的能量流动情况
应用生态金字塔原理分析，提出使该地生态系统中能量得到最大利用的改进建议。
A.前期准备
某小组同学准备对当地稻田生态系统进行调查，他们设计的调查问题如下：
①该稻田除水稻外，还有哪些生产者 农民用什么方法控制这些生产者的数量
②初级消费者有哪些 他们对水稻有利还是有害 对这些初级消费者农民分别采取了哪些措施
③次级消费者有哪些 他们与水稻是什么关系
④农民对水稻秸秆是如何处理的
⑤农民利用什么方法提高水稻的光能利用率
选必二 P59
探究·实践：调查当地生态系统的能量流动情况
B. 调查结果
资料1：拍摄的稻田生态系统中部分生物的照片。
资料2：当地农民对害虫、杂草、秸秆的处理措施
青蛙
水稗草
陌上菜
跳蛛
田螺
鸭舌草
稻螟虫
对水稻秸秆的处理：部分喂牛、部分焚烧 水稻的根在田中沤肥。对杂草与害虫使用除草剂与杀虫剂处理。
选必二 P59
探究·实践：调查当地生态系统的能量流动情况
C. 调查结果分析
①通过查阅调查的图片资料，分析该生态系统的组成成分有哪些？
稻田生态系统的组成成分∶
非生物的物质与能量∶阳光、空气、水分、热、土壤、无机盐等
生产者∶水稻、鸭舌草、稗草等12种杂草、浮游植物
消费者∶以水稻叶为食的昆虫∶稍娱虫、稻飞虱、黑尾叶蝉等
捕食害虫的动物∶蜘蛛（包括圆蛛、跳蛛、小黑妹）、青蛙等
以浮游植物为食的动物∶ 浮游动物、底栖动物（田螺、摇蚊）
分解者∶土壤中微生物、水中底栖动物∶田螺、摇蚊、蚯蚓等动物
选必二 P59
探究·实践：调查当地生态系统的能量流动情况
C. 调查结果分析
②绘制该生态系统的部分能量流动图，思考稻田生态系统中生产者的主体是什么？其他生产者、初级消费者、次级消费者分别有哪些？它们与农作物是什么关系？有害还是有益？
太阳能
水稻
稻飞虱
稻螟虫
青蛙
跳蛛
鸭舌草
水稗草
选必二 P59
探究·实践：调查当地生态系统的能量流动情况
C. 调查结果分析
水稻田中的能量流动关系
选必二 P59
探究·实践：调查当地生态系统的能量流动情况
C. 调查结果分析
③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
选必二 P59
探究·实践：调查当地生态系统的能量流动情况
C. 调查结果分析
④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。
提高水稻光合效率、减少杂草的竞争、减少害虫取食造成能量流失
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？
选必二 P59
探究·实践：调查当地生态系统的能量流动情况
D. 建议对策
对策1：稻--鸭共作稻田生态系统
水稻田生态系统营养结构更加完善，系统的功能整合特性得到发挥
如何有效利用水稻下层的光能，增加流向人类的能量呢？
选必二 P59
探究·实践：调查当地生态系统的能量流动情况
D. 建议对策
在空间上进行合理配置，增大流入生态系统的总能量、提高了能量利用率。
措施2：稻--萍--鸭共作稻田生态系统
选必二 P59
探究·实践：调查当地生态系统的能量流动情况
D. 建议对策
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
还有进一步提高秸秆能量利用率的措施？
稻壳
大米
选必二 P59
探究·实践：调查当地生态系统的能量流动情况
D. 建议对策
措施3：水稻秸秆养殖蘑菇、生产沼气
选必二 P59
探究·实践：调查当地生态系统的能量流动情况
D. 建议对策
实现能量多级利用，从而大大提高能量的利用率
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
措施3：水稻秸秆养殖蘑菇、生产沼气
选必二 P59
探究·实践：调查当地生态系统的能量流动情况
E. 撰写调查报告和交流
思考1：鸭子在稻田中活动是否会对稻田生态系统产生负面影响呢？
放养鸭子数量维持在180只/公顷、合理调整鸭子活动时间、食物投放量。可维持底栖动物多样性。同时鸭子的活动也不会对水稻造成踩踏。
二、拓展应用
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。
二、拓展应用
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。
(2)哪个生态系统的能量能够更多地被人类所利用？为什么？
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、充分利用，提高了能量的利用率。
二、拓展应用
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。
随堂练习
1. 下图是一个农业生态系统模式图，关于该系统的叙述，错误的是（ ）
A. 沼气池中的微生物是该生态系统的分解者
B. 微生物也能利用农作物通过光合作用储存的能量
C. 沼渣、沼液作为肥料还田，使能量能够循环利用
D. 多途径利用农作物可提高该生态系统的能量利用效率
C
随堂练习
2. 在自然生态系统中，物质是能量的载体，下列叙述正确的是（ ）
A. 能量可驱动物质循环 B. 能量金字塔和生物数量金字塔均可倒置
C. 能量只能在食物链中流动 D.物质和能量可循环利用
A
随堂练习
(2021年广东一模)12.“桑基鱼塘”被联合国粮农组织认定为全球重要农业文化遗产，它的“塘基种桑、桑叶喂蚕、蚕沙(蚕的粪便)养鱼、鱼粪肥塘、塘泥壅桑”生产方式成为生态农业的典范。相关叙述正确的是（ ）
A. 该群落的物种组成是区别于其他农田群落的重要特征
B. 蚕沙中的能量属于蚕同化的能量
C. “桑基鱼塘”在本生态系统内实现了物质循环功能
D. 塘泥中丰富的有机物(肥)可被桑树直接吸收利用
A

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