資源簡介

(共24張PPT)
3.2生態系統的能量流動
情境導入
洞庭湖景色優美，常常令人流連忘返。洞庭湖生態系統屬于我們學過的哪種類型的生態系統？針對此生態系統你還能夠提出哪些問題？
物質循環
能量流動
信息傳遞
能量流動
生態系統的功能
植食性動物
62.8
62.8
太陽能
生產者
464.6
分解者
12.5
呼吸作用
96.3
未被利用
327.4
2.1
18.8
29.3
12.6
肉食性動物
12.6
微量
7.5
5.0
122.6
14.6
293.1
單位：J·cm-2·a-1
怎樣解讀賽達伯格湖中能量流動的數據？
未被利用：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。（定時定量分析）
能量傳遞效率 =
下一營養級同化量
上一營養級同化量
×100%
營養級 流入能量 流出能量（輸入下一營養級） 出入比（傳遞效率）
生產者
植食性動物
肉食性動物
464.6
62.8
13.5%
62.8
12.6
20.1%
12.6
怎樣解讀賽達伯格湖中能量流動的數據？
沒有流入植食性動物體內的能量有哪些去向？
通過以上分析，你能總結出什么規律？
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。
1. 單向流動
2. 逐級遞減
各個營養級的順序是不可逆的；且各個營養級的能量總是以呼吸散失熱能。
傳遞效率為10％～20％
兩個營養級之間
逐級遞減的原因：自身呼吸消耗、被分解者分解、暫時未被利用。
怎樣解讀賽達伯格湖中能量流動的數據？
生態系統能量流動的特點
能量在相鄰兩個營養級間的傳遞效率為10%～20%。
在一個生態系統中，營養級越多，在能量流動過程中消耗的能量就越多。因此，生態系統中的能量流動一般不超過5個營養級。
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。
能量傳遞效率與能量利用效率的比較
傳遞效率=
上一營養級的同化量
下一營養級的同化量
×100%
能量利用率=
生產者能量
流入最高營養級的能量
×100%
規律: 食物鏈越短，能量利用率越高。
若題干中未做具體說明，則一般認為能量傳遞的最低效率為10%，最高效率為20%。
在食物鏈A→ B→C→D中，則有
（1）已知A營養級凈增重N,
按20%計算。則為N × (20%)3
①D營養級最多增重多少
②D營養級至少增重多少
按10%計算。則為N × (10%)3
（2）已知D營養級凈增重M,
①至少需要A營養級多少
②最多需要A營養級多少
按20%計算。則為M ÷ (20%)3
按10%計算。則為M ÷ (10%)3
生態系統能量流動的特點
例1.若某生態系統固定的總能量為24000kJ，則該生態系統的第四營
養級生物最多能獲得的能量是（ ） A. 24kJ B. 192kJ C.96kJ D. 960kJ
B
例2.在一條有5個營養級的食物鏈中，若第五營養級的生物體重
增加1kg，理論上至少要消耗第一營養級的生物量為（ ） A.25kg B.125kg C.625kg D.3125kg
C
生態系統能量流動的特點
在能量分配比例已知時，按比例分別計算，最后相加
例：在右圖的食物網中，如果C從B、F中獲得的能量比為3∶1，C增重1kg，則最少需要消耗A多少kg？
消耗A最少，按最高傳遞效率20%計算（前級是后級5倍）：
沿食物鏈A→B→C逆推：3/4kg X 5 X 5＝75/4kg
沿食物鏈A→D→E→F→C逆推：1/4kg X 5 X 5 X 5 X 5＝625/4kg
75/4kg+625/4 kg=175kg
生態系統能量流動的特點
除了用圖中數字表示外，你還能用什么方法表示生態系統能量流動逐級遞減的特點呢？
生態金字塔：
能量金字塔
數量金字塔
生物量金字塔
生態金字塔
賽達伯格湖的能量流動數據分析
生產者
初級消費者
次級消費者
三級消費者
能量分析 生產者 植食性動物 肉食性動物
輸入能量 464.6 62.8 12.6
生產者
植食性動物
肉食性動物
營養級
嘗試將賽達伯格湖的能量流動數據，用相應面積的圖形表示，并按營養級由低到高排列。
生態金字塔
通常都是上窄下寬的金字塔形
能量在流動中總是逐級遞減的
能量金字塔是依據各營養級所含能量值的多少來構建的生態金字塔。
直觀的反映出生態系統各營養級間能量的關系
特點：
原因：
意義：
概念：
生態金字塔：能量金字塔
草
100 kJ·m-2·a-1
1 000 kJ·m-2·a-1
10 000 kJ·m-2·a-1
100 000 kJ·m-2·a-1
2 000 000
900 000
生物數量
10
一棵樹
第一營養級
第二營養級
第三營養級
第四營養級
營養級
2
1 500 0
200 0
生物數量
2
名稱 某草地 一棵樹
P 15 000 000 2
C1 2 000 000 1 500 0
C2 900 000 200 0
C3 10 2
生態金字塔：數量金字塔
草
15 000 000
第二營養級
第三營養級
第四營養級
營養級
第一營養級
參照表格構建數量金字塔
某草地
一般為正金字塔形,也可能倒置
直觀的反映生態系統各營養級的生物個體的數目比值關系。
特點：
原因：
意義：
概念：
一般情況生產者數量多于消費者。若消費者個體小而生產者個體大就會出現倒置的金字塔形。
描述了某一時刻生態系統中各營養級的個體數量關系。
第一營養級
第二營養級
第三營養級
第四營養級
營養級
2
1 500 0
2000
生物數量
2
生態金字塔：數量金字塔
描述了某一時刻生態系統中各營養級生物的質量關系。
第一營養級
第二營養級
第三營養級
3987
71
5.8
干重 g·m-2
營養級
特點：
原因：
一般為正金字塔形,也可能倒置
一般來說:植物總干重＞植食性動物總干重＞肉食性動物總干重。
意義：
直觀的反映生態系統各營養級所容納的有機物的總干重的關系。
概念：
生態金字塔：生物量金字塔
海洋生態系統中，浮游植物個體小，世代周期短，又不斷被捕食，因而某一時間調查到的生物量可能低于浮游動物的生物量。當然，總的來看，一年中浮游植物的總的生物量還是比浮游動物的多。
11
4
生物量
第一營養級
第二營養級
營養級
單位：g m-2
營養級 某海域
生產者 4
初級消費者 21
次級消費者 －
生態金字塔：生物量金字塔
有人認為，地球上生物量金字塔也可能是倒置的。有人則認為，生物量金字塔不會出現倒置現象。你能舉例證明嗎？
類型項目 能量金字塔 數量金字塔 生物量金字塔
形狀
特點 正金字塔 一般為正金字塔，有時會出現倒金字塔 一般為正金字塔
象征意義 能量沿食物鏈流動過程中是逐級遞減的 一般地，生物個體數目在食物鏈中隨營養級升高而逐級遞減 生物量沿食物鏈中隨營養級升高而逐級遞減
每一級含義 每一營養級生物所含能量的多少 每一營養級生物個體數目的多少 每一營養級生物有機物總量的多少
特殊形狀 人工魚塘生態系統 海洋生態系統中，生產者浮游植物個體小、壽命短，又會不斷被浮游動物吃掉，因而某一時間浮游植物的生物量可能要低于其捕食者浮游動物。
多
高
少
低
能
量
營
養
級
多
高
少
低
數
目
營
養
級
多
高
少
低
生
物
量
營
養
級
鳥
樹
昆蟲
生態金字塔
在農田生態系統中，采用生物防治的方法，引入害蟲天敵進行防治。
間種套作
稻—萍—蛙
蔬菜大棚中的多層育苗
能量流動規律在生產中的應用
研究生態系統的能量流動，合理地優化生態系統中的能量流動關系，使能量持續高效地流向對生產者有益的部分，可以使農業生產獲得更大的效益。
能量流動規律在生產中的應用
調查農田生態系統的能量流動
確定調查對象農田生態系統中的主體生產者（農作物），識別并判斷除主體生產者之外的其他生產者。
根據農作物生長的不同階段，分別觀察農田生態系統中初級消費者的種類和數量。
觀察并統計農田生態系統中次級消費者的種類，估算其數量。
將調查結果填入表格，撰寫報告。
營養級 生物種類 生物數量
生產者 主體生產者
其他生產者
初級消費者
次級消費者
……
1.生態金字塔可以表示生態系統各營養級之間的某種數量關系。下列相關敘述錯誤的是( )
A.能量金字塔中第二營養級的能量不能回流到第一營養級
B.一般來說,自然生態系統中能量金字塔總是呈上窄下寬的金字塔型
C.生態金字塔的最底層代表的是生產者.最頂層代表的是分解者
D.出現倒置個體數量金字塔可能與生物個體體型的大小有關
【答案】C
【解析】生態金字塔的最底層代表的是生產者，最頂層代表的是消費者，生態金字塔中無分解者，C錯誤。
隨堂練習
2.以下是生態金字塔的示意圖（圖中1、2、3分別代表第一、二、三營養級），有關敘述錯誤的是( )
A.海洋中可能出現如圖甲所示的生物量金字塔
B.森林生態系統中不可能出現圖乙所示的能量
金字塔
C.對任意生態系統而言，數量金字塔均與圖丙
吻合
D.生態金字塔能直觀反應生態系統各營養級間的關系
【答案】C
【解析】若圖甲可為生物量金字塔，如海洋浮游植物的生物量小于浮游動物，但浮游植物繁殖速度很快，A正確；能量金字塔一般為正金字塔型，與圖丙吻合，所以森林生態系統中不可能出現圖乙所示的能量金字塔，B正確；數量金字塔可出現倒金字塔型，比如森林生態系統樹木與樹上的蟲子，與圖乙吻合，C錯誤；生態金字塔能直觀反應生態系統各營養級間的關系，比如能量金字塔直觀地反應出生態系統各營養級間能量的關系，D正確。
隨堂練習
3.如圖為能量流經某生態系統第二營養級的示意圖[單位：J/(cm2·a)]，據圖分析，有關說法正確的是( )
A.A→E指第二營養級的尸體殘骸被分解者利用的量
B.該生態系統的第二營養級儲存的能量是80J/(cm2·a)
C.第二營養級到第三營養級的能量傳遞效率是15%
D.該生態系統中的生產者同化的總能量至少為
400J/(cm2·a)
【答案】D
【解析】A→E為第二營養級的糞便中含有的能量，是第一營養級流向分解者的能量中的一部分，A錯誤；該生態系統中第二營養級同化的能量=攝入量－糞便量，即100－20=80J/（cm2·a），儲存的能量是30J/(cm2·a)，B錯誤；從圖中不能確定第三營養級同化的能量是多少，因此不能計算出第二營養級到第三營養級的能量傳遞效率，C錯誤；能量傳遞效率大約為10～20%，生產者同化的總能量至少為(100－20)÷20%＝400 J/(cm2·a)，D正確。
隨堂練習

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