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(共30张PPT)
生态系统的能量流动
生态系统及稳定性
问题探讨
讨论
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。
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。
提示：
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。
流落荒岛
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。
一切生命活动都伴随着能量变化。没有能量的输入，也就没有生命和生命系统。
生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程，称为生态系统的能量流动。
含 义
从生态系统的角度分析
生态系统的能量流动
【科学方法】研究能量流动的基本思路
能量流经一个种群的情况可以图示如下：
如果将这个种群作为一个整体来研究，则左图可以概括成下图形式：
能量输入
储存在体内的能量
呼吸作用散失的能量
储存在体内的能量
呼吸作用散失的能量
储存在体内的能量
呼吸作用散失的能量
个体1
个体2
个体3
……
能量输入
种群
能量储存
能量散失
如果将一个营养级中的所有种群种群作为一个整体，那么左图将概括为何种形式呢？
从中可以看出分析能量流动的基本思路。
能量流动的过程
地球上几乎所有的生态系统所需要的能量都来自太阳。
绝大部分都被地球表面的大气层所吸收、散射和反射掉
1%被生产者通过光合作用转化成化学能固定在有机物中
能量来源
能量流动的过程
生产者同化
呼吸作用
散失
用于生长、发育和繁殖
初级消费者摄入
分解者利用
遗体
残骸
生产者
能量来源：
太阳光能通过光合作用将光能转化成化学能，储存在有机物中。
能量去路：
通过呼吸作用以热能形式散失。
用于生长、发育和繁殖等生命活动（储存在有机物中）。
随残枝败叶等被分解者分解释放出来。
被初级消费者摄入，流入第二营养级。
呼吸作用
散失
能量流动的过程
初级消费者
同化
呼吸作用
散失
用于生长、发育和繁殖
次级消费者摄入
分解者利用
遗体
残骸
消费者
能量来源：初级消费者摄入的能量
随粪便流向分解者(上一营养级能量)
被初级消费者同化(流入初级消费者体内的能量)
能量去路：
通过呼吸作用以热能形式散失。
用于生长、发育和繁殖等生命活动(储存在有机物中)。
以遗体残骸的形式被分解者利用。
被次级消费者捕食，流入第三营养级。
呼吸作用
初级消费者
摄入
散失
粪便
能量流动的过程
三级消费者
同化
呼吸作用
散失
用于生长、发育和繁殖
次级消费者摄入
分解者利用
遗体
残骸
呼吸作用
三级消费者
摄入
散失
粪便
能量在第三、四营养级的变化，与第二营养级的情况大致相同。
次级消费者
同化
呼吸作用
散失
用于生长、发育和繁殖
次级消费者摄入
分解者利用
遗体
残骸
呼吸作用
次级消费者
摄入
散失
粪便
思考：
能量在最高营养级的变化呢？
能量流动的过程
生态系统能量流动示意图
生产者
（绿色植物）
初级消费者
（植食性动物）
次级消费者
（肉食性动物）
三级消费者
（肉食性动物）
……
分 解 者
呼吸作用
呼吸作用
呼吸作用
呼吸作用
呼吸作用
21．下图为能量流经第二营养级的部分模型，模型中甲、乙两处的内容分别是（ ）
A．初级消费者摄入、初级消费者粪便
B．次级消费者同化、分解者利用
C．次级消费者生长发育和繁殖、未被利用
D．初级消费者生长发育和繁殖、分解者利用
D
课堂检测
2.如图表示能量流经该生态系统某一营养级的变化示意图，其中a～g表示能量值。若图中A表示某食物网中第二营养级所摄入的全部能量。下列说法不正确的是（ ）
A.图中B表示同化的能量
B.图中C表示流入下一营养级的能量
C.图中D表示通过呼吸作用散失的能量
D.图中a值与c＋d＋e的值相同
课堂检测
B
【思考·讨论】生态系统中的能量流动
讨论
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？
提示：
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。
2. 流经生态系统中的能量能否再回到这个生态系统中来？为什么？
提示：
不能。
能量流动是单向的。
能量流动的特点
研究目的
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。
科学家
美国
生态学家
林德曼
(R.L.Lindeman)
研究对象
结构相对简单的天然湖泊
——赛达伯格湖
研究内容
对该湖的能量流动进行了定量分析
【思考·讨论】分析赛达伯格湖的能量流动
生产者
464.6
植食性动物
62.8
肉食性动物
12.6
分解者
14.6
62.8
12.6
96.3
293
18.8
29.3
7.5
5.0
12.5
2.1
微量
太阳能
未固定
呼吸作用
122.6
未利用
327.3
林德曼得到的数据如左图所示。
图中数字为能量数值，单位是J/(cm2·a)(焦每平方厘米年)。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，也未被后一个营养级和分解者利用的能量。为研究方便起见，这里将肉食性动物作为一个整体看待。
以表格形式，将图中数据进行整理。例如，可以将每一营养级的能量“流入”和“流出”整理为一份清单（“流出”的能量不包括呼吸作用散失的能量）
计算“流出”该营养级(即输入下一营养级)的能量占“流入”该营养级能量的百分比。
讨论
【思考·讨论】分析赛达伯格湖的能量流动
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？
讨论
提示：
流入某一营养级的能量主要有以下去向：
一部分通过该营养级的呼吸作用散失了；
一部分以排出物、遗体或残枝败叶的形式被分解者利用；
还有一部分未能进入（未被捕食）下一营养级；
其他的才是流入下一营养级的能量。
所以，流入某一营养级的能量不可能百分之百地流到下一营养级。
4. 通过以上分析，你能总结出什么规律？
能量流动的特点
单向流动
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，再依次流向后面的各个营养级，不可逆转，也不能循环流动。
逐级递减
输入到一个营养级的能量不能百分之百的流入下一营养级，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。
能量流动的特点
任何生态系统都需要不断得到来自系统外的能量补充，以维持生态系统的正常运行。
说明
崩溃
3.如图所示为一个食物网，假如鹰的食物有2/5来自兔、2/5来自鼠、1/5来自蛇，且每条食物链的传递效率相同。那么鹰若要增加20g体重，至少需要消耗植物（ ）
A.900 g
B.500 g
C.200 g
D.600 g
课堂检测
A
4.某农场中的能量流动过程如图所示，字母A～I代表能量，其中D和G分别为第二、三营养级从上一营养级同化的能量，E和H为摄入的饲料中的能量。下列说法错误的是（ ）
A．B＋C＋D是生产者用于
生长、发育、繁殖的能量
B．第一和第二营养级之间
的能量传递效率等于D/（A＋B＋C＋D）×100%
C．第二和第三营养级之间的能量传递效率大于G/（D＋E）×100%
D．第二、第三营养级粪便中的能量分别属于C、F
课堂检测
D
生态金字塔
能量金字塔
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，并按照营养级的次序排列，形成的金字塔图形。
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。
数量金字塔
用同样的方法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。
生态金字塔
生态金字塔
能量金字塔
意义：
直观地反映出生态系统各营养级间能量的关系。
形状：
通常都是上窄下宽的金字塔形。
原因：
能量在流动过程中总是逐级递减。
第二营养级
第四营养级
第三营养级
第一营养级
生态金字塔
生物量金字塔
意义：
直观地反映生态系统各营养级所容纳的有机物的总干重的关系。
形状：
大多是上窄下宽的金字塔形。
原因：
一般来说植物总干重>植食性动物总干重，植食性动物总干重>肉食性动物总干重。
第一营养级
第二营养级
第三营养级
第四营养级
809
37
11
1.5
干重 g/m2
营养级
生态金字塔
数量金字塔
意义：
表明每个营养级中生物个体的数量。
形状：
可以是上窄下宽的金字塔形，
也可以是上宽下窄倒置的金字塔形。
原因：
消费者个体小而生产者个体大就会出现倒置的金字塔形。
第一营养级
第二营养级
树
昆虫
个体数量
营养级
第一营养级
第二营养级
第三营养级
草
鼠
鼬
营养级
个体数量
研究能量流动的实践意义
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
稻—萍—蛙
蔬菜大棚中的多层育苗
研究能量流动的实践意义
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。
农业生态系统中，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。
研究能量流动的实践意义
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。
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。
5.如图为某自然生态系统的能量金字塔，其中P表示生产者，D表示分解者，C表示消费者，数字为能量值。下列相关叙述正确的是（ ）
A.图中P的能量是绿色植物固定的太阳能
B.次级消费者与三级消费者之间的能量传
递效率约为5.5%
C.C与P在数量上形成的关系图与该能量金
字塔完全相符
D.生态系统由P、D、C组成，P与C可以形成多条食物链
B
课堂检测
6.生态农业不仅指对于农作物中所含物质、能量的充分利用，还具有很多的内涵。人们越来越认识到根据不同地区的土地、光、水等各种自然资源，设计出适合本地的生态农业结构的重要意义。在政府的大力支持下，部分村镇的农民率先建起了以沼气池为中心的生态工程，如图表示该生态农业示意图，甲、乙、丙、丁、戊表示物质或能量，下列说法错误的是（ ）
A.戊中的能量属于生产者流向分解者的能量
B.该生态系统实现了经济效益和生态效益的
同步发展
C.利用秸秆制造沼气，提高了能量的利用率
D.流经该生态系统的能量只有水稻、大豆固
定的太阳能
D
课堂检测
生态系统的能量流动
生产者固定的能量
食物链和食物网
太阳能→化学能→热能
单向流动、逐级递减，
能量传递效率为10%~20%
输入
传递
途径
转化
散失
热能形式
过程
特点
本节小结
本节小结
生态金字塔：
数量金字塔
能量金字塔
生物量金字塔
意义：
①将生物在时间、空间上合理配置,增大流入生态系统的总能量
②科学规划、设计人工生态系统,使能量得到最有效的利用
③合理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

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