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(共34张PPT)
第3章 生态系统及其稳定性
第2节 生态系统的能量流动
第2课时 能量流动的特点
生产者
(植物)
呼吸作用
初级消费者
(植食动物)
次级消费者
(肉食动物)
分 解 者
…
呼吸
三级消费者
(肉食动物)
能量流动的过程
分析赛达伯格湖的能量流动
Raymond Lindeman
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。
林德曼（1915-1942）
赛达伯格湖：
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。
优点：小、简单、稳定
思考·讨论
太阳能
未
固
定
生产者
464.6
植食性动物62.8
62.8
肉食性动物12.6
12.6
呼吸作用
122.6
96.3
18.8
7.5
分解者
14.6
12.5
2.1
微量
未利用
327.3
293
29.3
5.0
塞达伯格湖能量流动图解
“未固定”是指未被固定的太阳能，
“未利用”指的是既未呼吸消耗，也未被下一营养级和分解者利用的能量
讨论
1、用表格整理图中的数据，将每一营养级上的能量“流入”和“流出”(“流出”的能量不包括呼吸作用散失的能量)，整理为一份清单：
2、计算“流出”该营养级能量占“流入”该营养级能量的百分比？
能量传递效率=
下一营养级的同化量
上一营养级的同化量
×100%
林德曼得到的数据
营养级 流入能量 流出能量（输入下一营养级） 出入比
（传递效率）
生产者
植食性动物
肉食性动物
464.6
62.8
12.6
62.8
13.52%
20.06%
12.6
一、能量流动的特点
赛达伯格湖能量流动图解
1、从方向上看：
单向流动
原因：①生物之间食物关系是不可逆转的；（能量沿食物链由低营养级流向高营养级）
②散失的热能不能被生物体再利用。
（不逆转、不循环）
一、能量流动的特点
赛达伯格湖能量流动图解
2、从数值上看：
①各营养级生物的呼吸消耗；
②各营养级同化的能量都会有一部分流入分解者，也有未利用的部分。
原因：
逐级递减
①相邻两个营养级间的能量传递效率一般为10%-20%；
②营养级越多，在能量流动中消耗的能量越多；
③营养级越高，得到的能量越少；
④生态系统中食物链的营养级一般不超过5个。
要点：
一、能量流动的特点
一、能量流动的特点
1、单向流动
2、逐级递减
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。
A.先吃鸡，
再吃玉米
玉米
鸡
人
B.先吃玉米，同时用一部分玉米喂鸡，吃鸡产下的蛋，最后吃鸡。
玉米
人
鸡
若选择B，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。
一、能量流动的特点
除了用图中数字表示外，你还能用什么方法表示生态系统能量流动逐级递减的特点呢？
能量流动是逐级递减的
传递效率10%～20%
构建生态系统能量流动金字塔模型
二、生态金字塔
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。
形状：上窄下宽的“金字塔”形
二、生态金字塔
1、能量金字塔：
（1）概念：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。
第三营养级
第二营养级
第一营养级
第四营养级
营养级
高
低
能量
低
高
二、生态金字塔
第四营养级
第三营养级
第二营养级
第一营养级
第四营养级
第三营养级
第二营养级
第一营养级
（2）特点：
通常呈上窄下宽的金字塔形
每一级体积代表所得到的能量值。
直观反应——能量单向流动、逐级递减
能量递减
营养级递增
除了人工生态系统外（例如，放入的鱼苗大于浮游植物的鱼塘），能量金字塔均为正金字塔。
1、能量金字塔：
二、生态金字塔
2、生物量金字塔
（1）概念：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。
二、生态金字塔
第二营养级
第一营养级
干重g/m2
1.5
11
37
809
营养级
第四营养级
第三营养级
2、生物量金字塔
（1）概念：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。
植物(总干重）
营养级
高
低
生物量
少
多
肉食性动物
植食性动物
...
（2）特点：一般为正金字塔形（上窄下宽）。
二、生态金字塔
一般来说植物的总干重通常大于植食性动物的总干重，而植食性动物的总干重也大于肉食性动物的总干重，但也可以倒置。
资料：夏季两个生态系统的生物量统计表，单位为g m-2。
营养级 某湖泊 某海域
生产者 96 4
初级消费者 11 21
次级消费者 4 －
海洋生态系统中，浮游植物个体小，寿命短，又不断被浮游动物和其它动物吃掉，所以在某一时刻调查到的浮游植物的生物量很可能低于第二营养级的生物量，因此生物量金字塔会出现倒置。
为什么某海域的生物量会出现金字塔倒置？
2、生物量金字塔
二、生态金字塔
资料：0.1ha草原上各个营养级的生物数量，草150万株，植食性动物20万头（包括鼠、兔、羊和各种植食性昆虫等），肉食性动物1为9万头（包括鼬、狐、狼和各种捕食性昆虫），肉食性动物2为10头。
3、数量金字塔
（1）概念：如果表示各个营养级的生物个体的数目比值关系，就形成数字金字塔。
营养级
高
低
数目
少
多
二、生态金字塔
（2）特点：一般为正金字塔形，有时会呈现倒金字塔形。
数量金字塔会不会呈现倒置的金字塔形？
如：一棵树上的昆虫
消费者个体小而生产者个体大。
3、数量金字塔
二、生态金字塔
营养级
第二营养级
第一营养级
个体数量
昆虫
树
营养级
第二营养级
第一营养级
个体数量
鼠
草
鼬
第三营养级
①消费者体型较大时，数量金字塔一般为上窄下宽(正金字塔形)
②消费者体型较小时，数量金字塔一般为上宽下窄(倒金字塔形)
3、数量金字塔
二、生态金字塔
请想一想：哪种指标构建的金字塔能更客观的表示生态系统能量传递规律，不出现倒置现象呢？
生态金字塔
能量金字塔
生物量金字塔
数量金字塔
能量金字塔
二、生态金字塔
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。
二、生态金字塔
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
特殊形状
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
某些人工生态系统可呈现倒金字塔形
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
海洋生态系统中，浮游植物个体小，寿命短，又会不断被捕食，因而某一时间调查到的生物量可能低于浮游动物
每一营养级生物个体的数目
大多为正金字塔，有时会呈现倒金字塔形
一般生物个体数目在食物链中随营养级升高而减少
如果消费者个体小而生产者个体大，就会呈现倒金字塔形，如昆虫和树
二、生态金字塔
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？
三、研究能量流动的实践意义
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。
塔基的大小体现了进入生态系统能量的多少，决定着该生态系统承载供养生物的数量。
为了满足日益增长的人类的生活需求，要求低营养级（塔基）要有更多的能量输入。
塔基
三、研究能量流动的实践意义
甘蔗和大豆间种
冬小麦夏玉米套作
1、可以帮助人们将生物在时间、空间上进行合理配置，增大流入生态系统的总能量。
稻-萍-蛙立体农业生产
三、研究能量流动的实践意义
蔬菜大棚中的多层育苗
2、可以帮助人们科学规划和设计人工生态系统，实现对能量进行多级利用，大大提高能量的利用率。
三、研究能量流动的实践意义
*能量的利用率≠能量的传递效率。
秸秆饲料
沼气池
沼渣
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吗？
三、研究能量流动的实践意义
2、可以帮助人们科学规划和设计人工生态系统，实现对能量进行多级利用，大大提高能量的利用率。
秸秆养殖蘑菇、生产沼气
三、研究能量流动的实践意义
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
实现能量多级利用，从而大大提高能量的利用率
三、研究能量流动的实践意义
秸秆养殖蘑菇、生产沼气
3、可以帮助人们合理的调整生态系统的能量流动关系，使能量持续高效地流向人类最有益的部分。
合理确定草场的载畜量，才能保持畜产品的持续高效。
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。
三、研究能量流动的实践意义
课堂小结
课堂练习
1、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
新型的农业生态系统的建立仅仅是实现了能量的多级利用,但还是人工建立的生态系统,它的稳定性与自然的生态系统相比还是要差些,在人工建立的生态系统中,人的作用是非常关键,离开了人的作用,生态系统就会崩溃，而在一个生态系统中，生产者和分解者是必不可少的两个因素，生产者为消费者提供食物的来源，分解者把生产者的残枝和落叶以及消费者的排遗物分解，为生产者进行光合作用提供原料。所以植物是主要成分，也提高了生态系统的稳定性，人和家禽家畜都可以农作物为食，是第二营养级的生物 ，该生态系统的建立，不能提高各营养级的能量传递效率，可以实现能量的多级利用。
课堂练习
2、关于草原生态系统能量流动的叙述，错误的是(　　)
A.能量流动包括能量的输入、传递、转化和散失的过程
B.分解者所需的能量可来自各营养级生物所储存的能量
C.生态系统维持正常功能需要不断得到来自系统外的能量
D.生产者固定的能量除用于自身呼吸外，其余均流入下一营养级
D
3、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
D
解：A、生态系统中的能量流动是指能量的输入、传递、转化和散失的过程，A正确；B、各营养级生物同化能量中除去呼吸作用散失的能量，为各营养级储存的能量，这些能量一部分流向分解者，一部分流向下一个营养级，B正确；C、能量的流动特点是单向流动，逐级递减，故生态系统维持正常功能需要不断得到来自系统外的能量，C正确；D、生产者固定的能量除用于自身呼吸外，其余均流入下一营养级和分解者，D错误。
A、在农田中除草、捉虫可调整能量流动关系,使能量持续高效地流向对人类最有益的部分，A正确;B、多途径利用农作物可提高该系统的能量利用效率，B正确;C、根据草场能量流动的特点，可以合理确定草场的载畜量，C正确;D、能量单向流动不循环，D错误。
1、下列说法错误的是（ ）
A．适当放牧可调整生态系统的能量流动关系
B．捕食者体型比被捕食者小，则生物数量关系肯定会构成上宽下窄的倒金字塔形
C．生态系统中的能量流向分解者之后，仍可能从分解者再流向消费者
D．“桑基鱼塘”生态系统与普通稻田生态系统相比实现了能量多级利用
2、下列哪种情况会出现倒金字塔 （ ）
A．生物量金字塔，其生产者的生活史比消费者的要短得多
B．能量金字塔，组成该自然生态系统的各营养级生物的种类极多
C．个体数量金字塔，其初级消费者占有绝对的优势
D．在紫外线很强的山地的能量金字塔
A
B
作业
3、下列关于生态系统能量流动过程的说法，正确的是（ ）
A．流经所有生态系统的总能量均为生产者固定的太阳能总量
B．生态系统中能量的输入和传递一定与生物的消化与吸收有关
C．蜣螂以大象的粪便为食，即获得了大象的一部分同化量
D．生态系统的能量逐级递减与生物的呼吸作用散失热量有关
作业
D
4、稻田中农民要拔掉稗草，鱼塘中要不断清除肉食性的“黑鱼”，用生态学观点看，这是为了（ ）A．保持生态平衡B．保持生物群落的单一性C．调整能量在生态系统中流动的方向D．使物质能够尽快地循环流动
C

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