資源簡介

(共31張PPT)
生態系統的能量流動
假設你像小說中的魯濱遜那樣，流落在一個荒島上，那里除了有能飲用的水，幾乎沒有任何食物。你身邊尚存的食物只有一只母雞、15kg玉米。
2.先吃玉米，同時用一部分玉米喂雞，吃雞產下的蛋，最后吃雞。
流落荒島
討論：
你認為以下哪種生存策略能讓你維持更長的時間來等待救援？
1.先吃雞，再吃玉米。
問題探討
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一、能量流動的概念
生態系統的結構
營養結構
組成結構
食物鏈、食物網
生產者、消費者
分解者、非生物的物質和
能量
能量
　生態系統中能量的輸入、傳遞、轉化和散失的過程，叫生態系統的能量流動。
研究思路
儲存在體內的能量
呼吸作用散失的能量
儲存在體內的能量
呼吸作用散失的能量
儲存在體內的能量
呼吸作用散失的能量
能量輸入
個體1
個體2
個體3
……
能量輸入
種群
能量儲存
能量散失
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二、能量流動的過程
起點：生產者
源頭：太陽能
總能量：生產者固定的太陽能
轉化形式：光能→化學能
散射
反射
大氣層
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二、能量流動的過程
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二、能量流動的過程
儲存
轉化形式：化學能→熱能
固定
因生命活動需要，通過呼吸作用，一部分能量以熱能的形式的散失
散失
散失
儲存
另一部分被該營養級儲存下來，用于該營養級的生物的生長、發育和繁殖。
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二、能量流動的過程
問題：
儲存在生產者體內的能量有哪些去向？
散失 儲存
攝入的能量都被第二營養級利用了嗎？
同化量=攝入量－糞便量
遺體殘骸
糞便
未利用
殘渣
固定
第一營養級（生產者）的能量流動情況
太陽能
生產者
能量存儲
熱能散失
殘枝敗葉被分解者分解
第二營養級攝入
二、能量流動的過程
未被利用
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二、能量流動的過程
散失 儲存
攝入的能量都被第二營養級利用了嗎？
同化量=攝入量－糞便量
第二營養級同化的能量有哪些去向？
散失 儲存
問題：
遺體殘骸
糞便
固定
同化
遺體殘骸
呼吸作用
散失
第二營養級攝入
第二營養級同化
……
用于生長、發育和繁殖
第三營養級攝入
分解者利用
呼吸作用
熱能散失
第二營養級的能量流動情況
二、能量流動的過程
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二、能量流動的過程
散失 儲存
散失 儲存
問題：
第三營養級攝入的能量有哪些去向？
散失 儲存
各級消費者攝入的能量都是這幾條去向？
殘渣
同化
同化
捕食
能量流動的渠道：食物鏈、食物網
固定
二、能量流動的過程
遵循能量守恒定律。能量在生態系統中流動、轉化后，一部分儲存在生態系統生物體的有機物中，另一部分在呼吸作用中以熱能的形式散失，兩者之和與流入生態系統的能量相等。
討論1：生態系統中的能量流動和轉化是否遵循能量守恒定律？為什么？
思考 討論：生態系統中的能量流動
討論2：流經某生態系統的能量能否再回到這個生態系統中來？為什么？
不能，由能量流動的過程可知，其流動是沿食物鏈、食物網的，是單向的。
分析賽達伯格湖的能量流動
思考·討論
圖中數字為能量數值，單位是J/(cm2.a)(焦每平方厘米年）。圖中“未固定”是指未被固定的太陽能，“未利用”是指未被自身呼吸作用消耗，也未被后一個營養級和分解者利用的能量。為研究方便起見，這里將肉食性動物作為一個整體看待。
討論1.用表格的形式，將圖中的數據進行整理。例如，可以將每一營養級上的能量“流入”和“流出”整理成為一份清單（“流出”的能量不包括呼吸作用散失的能量）。
討論2.計算“流出”該營養級的能量占“流入”該營養級能量的百分比。
討論3.流入某一營養級的能量，為什么不會百分之百地流到下一個營養級？
討論4.通過以上分析，你能總結出什么規律？
三、能量流動的特點
能量分析 生產者 植食性動物 肉食性動物 分解者
輸入能量
流出能量
出入比
464.6
62.8
13.52%
62.8
12.6
12.6
20.06%
14.6
能量傳遞效率=
下一營養級同化量
上一營養級同化量
討論3.從能量傳遞效率上看，能量為什么不能百分之百從一個營養級流到下一個營養級？
各營養級的能量都有一部分通過呼吸作用散失；一部分未被下一營養級利用；一部分被分解者分解。
三、能量流動的特點
1.單向流動
沿食物鏈由低營養級流向高營養級。
這是為什么呢？
（1）能量流動是沿食物鏈進行的，食物鏈中各營養級之間的捕食關系是長期自然選擇的結果，是不可逆轉的。
（2）各營養級通過呼吸作用所產生的熱能不能被生物群落重復利用，因此能量流動無法循環。
三、能量流動的特點
2.逐級遞減
從能量流動的示意圖分析其原因
①各營養級生物都會因呼吸作用消耗大部分能量。
②各營養級的能量都會有一部分流入分解者；
③還有一部分能量未被利用，例如成為化石燃料等。
傳遞效率為10％～20％
相鄰兩個營養級之間
逐級遞減的原因：
單向流動，逐級遞減
三、能量流動的特點
任何生態系統都需要不斷得到來自系統外的能量補充，以便維持生態系統的正常功能。
能量分析 生產者 植食性動物 肉食性動物 分解者
輸入能量
賽達伯格湖的能量流動數據分析
464.6
62.8
12.6
14.6
除了用數字表示之外，還有什么方法可以表示生態系統中能量流動逐級遞減的特征？
肉食性動物
12.6
植食性動物
62.8
生產者
464.6
如果將單位時間內各個營養級所得到的能量數值轉換成相應面積（或體積）的圖形，并將圖形按照營養級的次序排列，可形成一個金字塔圖形，叫做能量金字塔。
四、生態金字塔
1.能量金字塔
2.生物量金字塔
營養級
第四營養級
第三營養級
第二營養級
第一營養級
干重g/m2
1.5
11
37
809
營養級
第四營養級
第三營養級
低
高
人們改用各營養級生物量（某一時刻每個營養級所容納的有機物的總干重）之間的關系，構建了生物量金字塔。每一級體積代表生物量值（所容納有機物的總干重）
低
高
四、生態金字塔
一、
當生產者個體小，壽命短，生物量金字塔也有可能倒置。例如，在海洋生態系統中，浮游植物的個體小，壽命短，又會不斷地被浮游動物吃掉，所以某一時刻調查到的浮游植物的生物量可能低于浮游動物的生物量。
3.數量金字塔
四、生態金字塔
一、
昆蟲
樹
倒置情況
如果表示各營養級的生物個體數目的比值關系，則每一級體積代表每一個營養級生物個體數目。
當消費者個體數量比生產者個體數量大得多時，數量金字塔經常是倒置的。
四、生態金字塔
由于能量流動逐級遞減，能量金字塔是上窄下寬，即正金字塔；
而有機物的干重與能量成正相關，因此生物量金字塔一般是上窄下寬；
數量金字塔也是一般是上窄下寬，但也會有倒置的情況的。
從生態金字塔的角度分析為什么生態系統中能量流動一般不超過5個營養級？
各個營養級的生物都會因呼吸作用消耗掉大部分能量，其余能量有一部分流入分解者，只有一小部分能夠被下一營養級的生物利用。流到第五營養級時，余下的能量很少，甚至不足以養活一個種群，因此食物鏈上一般不超過五個營養級 。
四、生態金字塔
1. 研究生態系統的能量流動，可以幫助人們將生物在 、 上進行 ， 流入某個生態系統的總能量。
例如： 間作套種、多層育苗、稻--萍--蛙等立體農業生產方式。
間作套種
多層育苗
稻—萍—蛙
時間
空間
合理配置
增大
二、
五、研究能量流動的實踐意義
2.研究生態系統的能量流動，可以幫助人們科學地規劃和設計人工生態系統，使能量得到最有效的利用。
*沼氣池實現了對能量的多級利用，大大提高了能量的利用率
*能量的利用率≠能量的傳遞效率
用秸稈作飼料
糞便制作沼氣
沼渣田肥
二、
五、研究能量流動的實踐意義
3.研究生態系統的能量流動，還可以幫助人們合理地調整生態系統中的能量流動關系，使能量持續高效地流向對人類最有益的部分。
例如，合理確定草場載畜量，麥田除草、除蟲
二、
五、研究能量流動的實踐意義
歸納總結
1.生態系統中所有生物的生命活動都需要能量，而不同營養級的生物獲取能量的途徑是有差別的。據此判斷下列表述是否正確。
(1)太陽能只有通過生產者才能輸入到生態系統中（ ）
(2)生態系統中初級消費者越多，次級消費者獲得的能量越少( )
(3)能量沿食物鏈流動是單向的 ( )
√
×
√
課堂練習
2.流經神農架國家級自然保護區的總能量是( ）
A.該保護區中生產者體內的能量
B.照射到該保護區中的全部太陽能
C.該保護區中生產者所固定的太陽能
D.該保護區中所有生產者、消費者、分解者體內的能量
3.在一定時間內，某生態系統中全部生產者固定的能量值為a，全部消費者所獲得的能量值為b，全部分解者所獲得的能量值為c，則a、b、c之間的關系是（ ）
A.a+b=c B.a＞b+c C.a＜b+c D.c=a+b
C
B
課堂練習

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