资源简介

(共30张PPT)
2.3.2
生态系统的能量流动
一株豌豆
能量输入
能量输出
光合细胞通过光合作用制造的有机物中的化学能
（同化量）
细胞呼吸，以热能形式散失
被牛吃掉
（摄入）
被分解者
分解，以热能形式散失
被牛消化成小分子吸收，再用于合成牛细胞内的大分子有机物（被同化）
未被牛消化吸收的有机物，出现在牛粪便中
一株豌豆
能量输入
能量输出
光合细胞通过光合作用制造的有机物中的化学能
（同化量）
细胞呼吸，以热能形式散失
被牛
同化
被分解者
分解，以热能形式散失
一个豌豆种群
第一营养级
能量输入
能量输出
光合细胞通过光合作用制造的有机物中的化学能
（同化量）
细胞呼吸，以热能形式散失
被初级消费者
同化
被分解者
分解，以热能形式散失
第一营养级（生产者）
能量输入
能量输出
光合细胞通过光合作用制造的有机物中的化学能
（同化量）
细胞呼吸，以热能形式散失
被初级消费者
同化
被分解者
分解，以热能形式散失
第一营养级同化量
照射到植物体的太阳能
生产者(同化)
初级消费者(摄入)
分解者利用
残枝
败叶
呼吸
作用
散失
呼吸作用
散失
…
用于生长、发育和繁殖
散失
太阳输送到地球的能量，大约只有1%以可见光的形式，被生态系统的生产者通过光合作用转化成化学能，固定在它们所制造的有机物中。这样，太阳能就输入到了生态系统的第一营养级。输入第一营养级的能量，一部分在生产者的呼吸作用中以热能的形式散失了；一部分用于生产者的生长、发育和繁殖等生命活动，储存在植物体的有机物中。构成植物体的有机物中的能量，一部分随着残枝败叶等被分解者分解而释放出来；另一部分则被初级消费者摄入体内，这样，能量就流入了第二营养级。
总光合
净光合
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
初级消费者(摄入)
初级消费者(同化)
分解者利用
粪便
次级消费者(摄入)
…
生产者
绿色植物
初级消费者
次级消费者
三级消费者
植食性动物
呼吸作用
呼吸作用
呼吸作用
呼吸作用
… …
分 解 者
呼吸作用，以热能形式散失
生态系统能量流动示意图
生态系统能量流动示意图
生态系统的能量流动：是指生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。
为了研究能量流经生态系统的食物链时，每一级的能量变化和能量转移效率，美国生态学家林德曼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。
图中数字为数值，单位是J/（cm2 a）。图中“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，也未被后一营养级和分解者利用的能量。
营养级 流入能量/ [J/(cm2·a)] 流出能量（输入后一个营养级）/[J/(cm2·a)] 出入比/%
生产者
植食性动物
肉食性动物 —— ——
分解者 —— ——
464.6
62.8
12.6
14.6
62.8
12.6
13.52
20.06
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。
3. 流入某一营养级的能量，为什么不能百分之百流到下一个营养级？
流入某一营养级的能量主要有以下去向：
一部分通过本营养级自身的呼吸作用散失了。
一部分作为排遗物、遗体或残枝败叶不能进入下一个营养级，而为分解者利用。
一部分未能进入（未被捕食）下一个营养级。
4. 通过以上分析，你能总结出什么规律？
13.52%
20.06%
生态系统中的能量流动方向是单向的；
能量在流动过程中逐级递减，传递效率为：10% ~ 20%。
能量流动的特点
1、生态系统中能量流动是单向的。
能量只能由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，不可逆转，与不能循环。
2、能量在流动过程中逐级递减
输入到一个营养级的能量不能百分之百地流入下一营养级，能量沿着食物链流动过程中逐级减少。
一般来说，能量在相邻两个营养级之间的传递效率是10%~20%。营养级越多，能量流动过程中消耗的能量就越多。因此，生态系统中能量流动一般不超过5个营养级。
例1、在森林生态系统中，当一只狼吃掉一只兔子时，它获得了这只兔子的______。
A.10%-20%的能量 B.大部分能量 C.全部的能量 D.无法确定
例2、在森林生态系统中，当狼种群捕食兔子种群，狼种群从兔子种群获得的能量为______。
A.10%-20%的能量 B.大部分能量 C.全部的能量 D.无法确定
例3、在森林生态系统中，假设初级消费者只有兔子，次级消费者只有狼。当狼种群捕食兔子种群，理论上，狼种群从兔子种群获得的能量为______。
A.10%-20%的能量 B.大部分能量 C.全部的能量 D.无法确定
怎样撑更久？
假如你像小说中的鲁滨逊那样，流落在一个荒岛上，除了饮用水之外没有任何食物。你随身带的食物只有一只母鸡、15Kg玉米。
策略：
A.先吃鸡再吃玉米。 B.先吃玉米再吃鸡。
C.先吃玉米，同时用一部分玉米喂鸡，吃鸡产下的蛋，最后吃鸡。
思考、对于一个池塘生态系统，仅凭池塘中的生产者输入能量，不能实现鱼类的高产吗，为什么？
根据热力学第二定律，在封闭系统中，随着时间的推移无序性将增加。生命系统是开放系统，可以通过获取能量来维持系统的有序性。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。如果一个生态系统在一段较长时期内没有能量（太阳能或化学能）输入，这个生态系统就会崩溃。
（2）流入肉食性动物的能量 =________________________________ J／(cm2·a)；
流入植食性动物的能量 = ______________________________ J／(cm2·a)；
该生态系统中生产者固定的总能量是_________________________J／(cm2·a)；
（3）第一营养级到第二营养级的能量传递效率为_________________________；
0.25＋0.05＋2.1＋5.1＝7.5
(7.5－5)＋0.5＋4＋9＝16
(16－2)＋3＋70＋23＝110
(16－2)/110×100%＝12.7%
2.5
14
1.为缓解人口增长带来的世界性粮食紧张状况，人类可以适当改变膳食结构。若将(草食)动物性与植物性食物的比例由1︰1调整为1︰4，地球可供养的人口数量是原来的______倍。(能量传递效率按l0％计算，结果精确到小数点后两位数字)
1.96
人类
植物
动物
1
0.5
0.5
5
50
5
1
0.2
0.8
2
20
8
汉水丑生侯伟作品
生态金字塔（能量金字塔）
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，可以形成一个金字塔图形，叫做能量金字塔。
能量金字塔直观地反映出生态系统各营养级间能量的关系，由于能量在流动过程中总是逐级递减，因此能量金字塔通常都是上窄下宽的金字塔形。
第四
营养级
第三
营养级
第二
营养级
第一
营养级
能量递减
营养级递增
生态金字塔（生物量金字塔）
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。
生物量金字塔大多也是上窄下宽;
在水域生态系统中，生产者(浮游植物)个体小，寿命短，又会不断地被浮游动物吃掉，因此，某一时刻调查浮游植物的生物量会低于浮游动物的生物量。此时的生物量金字塔也就成了上宽下窄了。
生态金字塔（数量金字塔）
各个营养级的生物个体的数目的比值关系，形成数量金字塔。
数量金字塔通常呈上窄下宽的金字塔形。
如果消费者个体小而生产者个体大，如昆虫和树，那么数量金字塔会出现倒置。
第一营养级
第二营养级
树
昆虫
个体数量
营养级
研究能量流动的意义
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。
间种套作
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（源自生物的）能量得到有效的利用。
研究能量流动的意义
如果把作物秸秆当燃料烧掉，人类就不能充分利用秸秆中的能量。如果将秸秆用作饲料喂牲畜, 可获得肉、蛋、奶等；将牲畜的粪便作为沼气池发酵的原料，可以生产沼气提供能源；沼气池中的沼渣还可以作为肥料还田，这样就实现了对能量的多级利用，从而大大提高能量的利用率。
我国古代就已发展出”桑基鱼塘“生产方式：利用桑叶喂蚕，蚕沙养鱼，塘泥肥桑，在桑、蚕、鱼之间形成良性循环。古人在设计这种农业生产方式时，不一定清楚其中的科学道理，请从生态系统能量流动特点出发，分析这种设计的合理性。
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。
只有根据草场的能量流动特点，合理确定草场的载畜量，才能保持畜产品的持续高产。
研究能量流动的意义
下图表示某生态系统的食物网，请回答：若该生态系统的能量流动效率平均为10%，同一营养级的每种生物获得的能量是均等的，那么第一营养级的同化能量为2×107KJ，则鹰最终获得的能量是_______。要使鹰的数量最多它应处于第_____营养级。
5×104
3
2×107
106
106
5×104
5×103
5×104
5×102
5×103
图是某个生态系统中的食物网简图，据图回答：若E生物种群总能量为7.1×109kJ，B生物种群总能量为2.3×108 kJ，从理论上计算A贮存的总能量最少为_________ kJ。
4.8×107
7.1×109
2.3×108
10%
4.8×109
10%
10%
10%
10%

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