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第2节 生态系统的能量流动
第3章 生态系统及其稳定性
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。
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。
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
应该先吃鸡，再吃玉米（即选择1），若选择2，则增加了食物链的长度，能量逐级递减，最后人获得的能量较少。
问题探讨
生态系统中能量的______、_____、______和______的过程，称为生态系统的能量流动；
输入
传递
转化
散失
一.能量流动的概念理解
1.输入
(1)生态系统的能量来源:
生产者的能量来源(最终源头):________________
各级消费者的能量来源:______________________
(2)能量输入的主要方式:
___________________________________________
___________________________________________
(3)流经生态系统的总能量:
_________________________________________
太阳能
生产者通过光合作用将光能转化成为化学能，固定在它们所制造的有机物中（其次还有化能合成作用）
生产者固定的太阳能总量
**若为人工生态系统，流经生态系统的总能量除生产者固定的太阳能总量，还有人为补充的能量（例如饲料中有机物中的能量）
上一营养级同化的能量
2.传递
(1)能量传递的途径(渠道):______________________
(2)能量传递的形式:____________________________
食物链和食物网
有机物中的化学能
3.转化:
_______________________________________
太阳能→有机物中的化学能→热能
4.散失
(1)散失形式________________
(2)散失途径________________
热能
呼吸作用
科学方法 研究能量流动的基本思路
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
如果将一个营养级种的所有种群作为一个整体，那么应该如何作图？
“群体”是指同一营养级上的所有种群！
能量输入
群体
能量储存
能量散失
1.能量流经第一营养级示意图
用于生长
发育和繁殖
初级消费者
（植食性动物）
分解者利用
生产者
（植物）
1%
固定(同化)
残枝 败叶
99%
散失
呼吸作用
散失
二. 能量流动的过程
(同化量)
(净同化量)
(呼吸消耗量)
二. 能量流动的过程
1.能量流经第一营养级(生产者)的过程
注意: 同化量＝呼吸消耗量＋净同化量
＝呼吸消耗量＋流入下一营养级＋被分解者利用
(同化量)
(净同化量)
(呼吸消耗量)
二. 能量流动的过程
1.能量流经第一营养级(生产者)的过程
【思考】生产者同化(固定)的能量去向有哪些？
①呼吸作用中以热能的形式散失；
②随残枝败叶等被分解者分解而释放出来；
③流入初级消费者
(②③属于用于自身生长、发育和繁殖,储存在有机物中的能量)
注意: 如果在每一时间段去分析去向，还应有未被利用的能量(最终也将被分解者利用)。
未利用
二. 能量流动的过程
1.能量流经第一营养级(生产者)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
1.某营养级的能量最终去向
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
2.某营养级的能量某段时间内的能量去向
小结
呼吸作用
残枝败叶等
分解者
同化量=摄入量—粪便量
未固的能量
能量在第二营养级(初级消费者)中的变化：
思考: 兔子的摄入量就是兔子的同化量吗？
2. 能量流经第二营养(即中间营养级)的过程
①输入一个营养级的能量(同化量):
是指该营养级 的能量，也就是 。
②流入某一营养级(最高营养级除外)的能量可存在的去向:
a.自身 ；
b.流入 ；
c.被 分解利用；
d. 的能量(j)。
摄入能量(a) －粪便中能量(c)
呼吸作用中以热能的形式散失(d)
下一营养级(i)
分解者
同化
(h)
未被利用
注意: 粪便量不是该营养级同化量的一部分,而是上一营养级同化量的一部分。
【思考】第二营养级同化的能量去向有哪些？
①呼吸作用中以热能的形式散失；
②以遗体残骸的形式被分解者利用；
③流入次级消费者
（②③属于用于自身生长、发育和繁殖的能量）
3.能量流经最高营养级示意图
最高营养级
摄入
最高营养级
同化
粪便
分解者利用
用于生长
发育和繁殖
遗体
残骸
呼吸作用
散失
呼吸作用
散失
3.能量流经最高营养级的过程
能量来源 能量去路
同化上一营养级的能量
自身呼吸作用中以热能的形式散失
没有流入下一营养级体内的能量去向
被分解者利用
未被利用的能量
【思考】最高营养级同化的能量去向有哪些？
①呼吸作用中以热能的形式散失；
②以遗体残骸的形式被分解者利用；
（最高营养级没有流入下一营养级的能量去向）
4. 能量流经生态系统的过程
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
思考·讨论·生态系统中的能量流动
1.生态系统中的能量流动和转化是否遵循能量守恒定律？为什么？
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？
遵循能量守恒定律。能量在生态系统中流动、转化后，一部分储存在生态系统（生物体的有机物）中，另一部分在呼吸作用中以热能的形式散失，两者之和与流入生态系统的能量相等。
不能。能量流动是单向的。
营养级 流入能量 流出能量 出入比
生产者
植食性动物
肉食性动物
1.用表格的形式，将图中的数据进行整理。例如，可以将每一营养级上的能量“流入”和“流出”整理成为一份清单(“流出”的能量不包括呼吸作用散失的能量)。
2.计算“流出”该营养级的能量占“流入”该营养级能量的百分比。
思考·讨论·分析赛达伯格湖的能量流动
464.6
62.8
12.6
62.8
12.6
13.52%
20.06%
3.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
4.通过以上分析，你能总结出什么规律
思考·讨论·分析赛达伯格湖的能量流动
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生态系统中能量流动是单向的；
②能量在流动过程中逐级递减；
(1)单向流动
原因: 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，_________，也________________；
(2)逐级递减
原因:①某个营养级同化的能量, 要消耗一部分,②一部分被 利用,③末利用的能量, 所以不能将全部的能量流入下一个营养级。
注意: 能量传递效率是指相邻两个营养级之间 的比值。一般来说, 相邻营养级之间的传递效率为 。
自身呼吸
分解者
同化量
10%～20%
传递效率=
上一营养级的同化量
下一营养级的同化量
×100%
三. 能量流动的特点
不可逆转
不能循环流动
规律: 食物链越短，能量利用率越高。
能量传递效率与能量利用效率的比较
传递效率=
上一营养级的同化量
下一营养级的同化量
×100%
能量利用率=
生产者能量
流入最高营养级的能量
×100%
【思维拓展】
【检测】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），下列选项中正确的是（ ）
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 )X100%
C.“草→兔→狼”这一关系中，狼粪便的能量属于d
D. d中的能量去向是用于生长、发育、繁殖和被分解者利用
E. 缩短食物链可以提高能量传递效率
F. 一只狼捕食了一只兔子，则这只兔子中有10%-20%的能量流入狼的体内
c
b＝h＋c＝h＋f＋d
c/aX100% 或(b-h)/aX100%
初级消费者
同化量
分解者利用
呼吸作用
用于生长
发育和繁殖
粪便
(未同化)
【检测】某同学绘制了如下图所示的能量流动图解(其中W1为生产者固定的太阳能,方框大小表示所含能量的多少)。下列叙述中不正确的是( )
A.生产者固定的总能量可表示为(A1+B1+C1+A2+B2+C2+D2)
B. 由第一营养级到第二营养级的能量传递效率为D2/D1
C. 流入初级消费者的能量为(A2+B2+C2+D2)
D. 图解表明能量流动的特点是单向流动、逐级递减
B
D1/w1
任何生态系统都需要不断得到能量补充，以便维持生态系统的正常功能；
如果一个生态系统在一段较长时间内没有能量(太阳能或化学能)输入，这个生态系统就会崩溃；
能量金字塔生物量金字塔数量金字塔形状每一层含义特点象征意义单位时间内，食物链中每一营养级生物所同化的能量的多少自然生态系统一定为正金字塔能量在流动过程中总是逐级递减单位时间内，每一营养级生物的有机物的总干重一般为正金字塔,有时会出现倒金字塔形一般生物量(现存生物有机物的总干重)随食物链中营养级的升高而减少每一营养级生物个体的数目一般为正金字塔,有时会出现倒金字塔形一般生物个体数目在食物链中随营养级升高而减少四.生态金字塔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。
例如: 间作套种、多层育苗、稻--萍--蛙等立体农业生产方式。
间作套种
多层育苗
稻—萍—蛙
五. 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: 秸秆用作饲料喂牲畜，可获得肉、蛋、奶等；用牲畜的粪便生产沼气，沼气池中的沼渣还可以作为肥料还田。实现了对能量的多级利用，从而大大提高能量的利用率。
能量利用率≠能量传递效率
用秸秆作饲料
粪便制作沼气
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。例如:合理确定草场的载畜量，稻田除草、除虫等。探究·实践·调查当地某生态系统中的能量流动情况以稻田生态系统为例。组成成分：非生物的物质和能量；生产者，包括水稻、杂草、浮游植物等；消费者，包括蜘蛛、田螺、鱼(如泥鳅、黄鳝)、青蛙、浮游动物、昆虫、鸟类等；分解者，包括多种微生物。1.生产者主体是水稻，其他生产者有杂草、浮游植物等。农民主要通过喷洒除草剂或人工除草的方式抑制杂草的生长。2.初级消费者有田螺、浮游动物、植食性的昆虫和鸟等。一般而言，植食性的昆虫和鸟等对水稻生长构成危害，田螺数量较多时也会对水稻生长构成危害。农民采取喷洒农药、竖稻草人等措施防止或减少这些动物的危害。 3.次级消费者有肉食性鱼、青蛙和蜘蛛等。一般而言，这些消费者对水稻生长的利大于害。农民通过禁捕，或适量放养等措施，实现生态农业的目标。
5.农民对秸秆的传统处理方式有焚烧或填埋等；现代农业生态工程提出了综合利用思想。例如，秸秆可作为多种工业原材料，还可以用来生产沼气，以充分利用其中的能量。
6.主要通过合理密植的方法提高作物的光能利用效率。
7.通过稻田养鱼等措施，实现立体化生态农业；通过建造沼气池，实现能量的多级利用。
思维训练·分析和处理数据
这些玉米的含碳量折合成葡萄糖是多少？这些葡萄糖储存的能量是多少？
这些玉米呼吸作用消耗的能量是多少？
这些玉米在整个生长季节所固定的太阳能总量是多少？呼吸作用消耗的能量占所固定太阳能的比例是多少？
这块玉米田的太阳能
利用效率是多少？
6687.5kg 1.07×108kJ
3.272×107kJ
1.3972×108kJ 23.4%
1.64%
【检测】下面为初级消费者能量流动示意图，相关叙述正确的是( )
A.初级消费者摄入量就是它的同化量
B.f代表呼吸散失的能量，只包括有
氧呼吸
C.i和h都属于初级消费者同化量的
被分解者利用
D.通过圈养减少f可以提高产量
【检测】下面大象是植食性动物，有一种蜣螂则专门以象粪为食，设大象在某段时间所同化的能量为107kJ，则这部分能量中流入蜣螂体内的约为( )
A.0kJ B.106kJ C.2×106kJ D.106～2×106kJ
D
A
【检测】某湖泊的能量金字塔如图所示，下列相关叙述正确的是( )
A.图中所有生物构成一条食物链
B.该能量金字塔中的a、c分别代表生产者、三级消费者
C.从图中可以看出，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
D.对于森林生态系统来说，往往一棵树上栖息着很多
昆虫，该生态系统中的能量金字塔呈倒置状态
【检测】关于生态系统能量流动的原理在实践中应用
的叙述，错误的是( )
A.除虫除草可以让农田生态系统中的能量流向对人类更有意义的部分
B.多途径利用农作物可提高该系统的能量利用率
C.根据草场能量流动的特点，可以合理确定草场的载畜量
D.沼渣、沼液作为肥料还田，能使能量循环利用
C
D
d
c
b
a
【检测】在社会主义新农村建设中，四川某地通过新建沼气池和植树造林，构建了新型农业生态系统（如图所示）下列有关叙述不正确的是( )
A.该生态系统中，处于第二营养级的生物有人和家禽家畜
B.该生态系统中，人的作用非常关键，植物是主要成分
C.该生态系统的建立，提高了各营养级间的能量传递效率
D.沼气池的建造和植树造林，提高了该生态系统的稳定性
C
【检测】下图是某人工鱼塘生态系统能量流动过程中部分环节涉及的能量值（单位为103kJ/m2 *y）。下列说法错误的是( )
A. 图中A代表的生理过程是呼吸作用
B. 碳从动物流向分解者的形式为有机物
C. 能量从该生态系统的第二营养级到第三营养级传递的效率为15.6%
D. 该生态系统中生产者固定的总能量9.6×104kJ/m2y
D
x
y
y+5=5.1+2.1+0.25+0.05
x+2=0.5+2.5+4+9
y=2.5
x=14
=70+23+3+14=101x103
=y/(x+2)x100％
=2.5/16x100％
【检测】如图表示植物光合作用积累的有机物被植食动物利 用的过程.下列有关叙述正确的是( )
A. 植物的呼吸消耗量包含在⑤中
B. 植食动物粪便中的能量包含在③中
C. ④用于植食动物生长、发育和繁殖
D. ⑤⑥⑦⑧之和为植物有机物积累量
⑦
④⑤⑥⑦⑧
C
植物呼吸消耗量
植物光合作用制造有机物量
(植物的 同化量)

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