第2節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動第3章生態(tài)系統(tǒng)及其穩(wěn)定性溫故而知新1.生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)包括哪兩方面？2.生態(tài)系統(tǒng)的成分有哪些？3.食物鏈和食物網(wǎng)的功能生態(tài)系統(tǒng)的組成成分食物鏈和食物網(wǎng)（營養(yǎng)結(jié)構(gòu)）生產(chǎn)者、消費者、分解者、非生物的物質(zhì)和能量營養(yǎng)結(jié)構(gòu)、物質(zhì)循環(huán)和能量流動的渠道假設(shè)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(chǎn)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P54應(yīng)該先吃雞，再吃玉米（即選擇1），若選擇2，則增加了食物鏈的長度，能量逐級遞減，最后人獲得的能量較少。先吃雞，再吃玉米我反對，為什么要先吃我一、能量流動的概念生態(tài)系統(tǒng)的能量流動是指生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失的過程。（1）起點：生產(chǎn)者固定的太陽能（2）總能量：生產(chǎn)者所固定太陽能的總量（3）渠道：食物鏈、食物網(wǎng)（4）方向：

低營養(yǎng)級高營養(yǎng)級

研究生態(tài)系統(tǒng)中能量流動一般在群體水平上。科學方法研究能量流動的基本思路1.如果以個體為單位研究能量流動，有什么問題？★以個體為研究對象，有很大的局限性和偶然性，如果個體死亡，數(shù)據(jù)可能不準確；不同個體間差異過大。2.如果將種群看作一個整體去研究能量流動，則可概括為下圖形式，又會遇到什么問題？★可能因為食物網(wǎng)的復雜性而影響結(jié)果的準確性。3.如果把一個營養(yǎng)級中的所有種群看成一個整體，上圖應(yīng)概括成哪種形式？能量輸入某個營養(yǎng)級能量儲存能量散失以營養(yǎng)級為研究對象二、能量流動的過程草兔狐第一營養(yǎng)級第二營養(yǎng)級第三營養(yǎng)級生產(chǎn)者初級消費者次級消費者草兔子狐能量流動的過程【閱讀課本55頁，思考】能量的最終來源？能量是如何輸入第一營養(yǎng)級？第一營養(yǎng)級的能量去向？呼吸作用以熱能的形式散失了用于生產(chǎn)者的生長、發(fā)育和繁殖b殘枝敗葉分解者a初級消費者攝入，流入第二營養(yǎng)級能量流經(jīng)第一營養(yǎng)級示意圖太陽生產(chǎn)者固定的太陽能二、能量的流動過程1、能量流經(jīng)第一營養(yǎng)級情況分析c.未利用（定時分析）能量是如何輸入第一營養(yǎng)級的？（以草為例）生態(tài)系統(tǒng)能量的最終來源是什么？太陽能能量流動從哪開始（起點）？生產(chǎn)者固定太陽能能量是如何輸入生態(tài)系統(tǒng)第一營養(yǎng)級的？生產(chǎn)者的光合作用1%以可見光形式照射在草地上的太陽能都能被小草吸收嗎？不能每天輸送到地球的太陽能都能照射在生產(chǎn)者身上嗎？2.能量流動的過程2．結(jié)合上述內(nèi)容完成能量流經(jīng)第二營養(yǎng)級的示意圖散失次級生長發(fā)育分解者呼吸作用能量屬于上一營養(yǎng)級同化量=攝入量-糞便量注：只有同化量才是流入下一個營養(yǎng)級的能量兔子的攝入量就是兔子的同化量嗎？同化量=攝入量-糞便量同化作用是指生物體從外界攝取營養(yǎng)物質(zhì)并轉(zhuǎn)變?yōu)樽陨砦镔|(zhì)，儲存能量的過程。因此，我們說流入某一營養(yǎng)級的能量指該營養(yǎng)級同化的能量，而不是攝入的能量。呼吸作用分解者生長發(fā)育和繁殖儲存起來兔同化了小草的能量后，這些能量有哪些去向？呼吸散失生長發(fā)育繁殖b.遺體殘骸分解者a.流入下一營養(yǎng)級兔同化的能量兔同化的能量去向：①自身呼吸消耗；②被分解者利用；③流入下一個營養(yǎng)級

注意:如果在每一時間段去分析去向，還應(yīng)有未被利用的能量(最終也將被分解者利用)。c.未利用（定時分析）任務(wù)2：構(gòu)建能量流經(jīng)第二營養(yǎng)級的概念模型思考：1.真正流入初級消費者體內(nèi)的能量是攝入量還是同化量？攝入量與同化量的關(guān)系？2.糞便中的能量屬于初級消費者同化量嗎？3.比較生產(chǎn)者和初級消費者同化量的去路相同嗎？屬于生產(chǎn)者的同化量同化量=攝入量-糞便量分解者利用呼吸作用散失用于生長、發(fā)育和繁殖流入下一個營養(yǎng)級初級消費者攝入初級消費者同化糞便分解者利用用于生長發(fā)育和繁殖次級消費者攝入遺體殘骸呼吸作用散失呼吸作用散失…①②③某營養(yǎng)級同化量呼吸作用中以熱能形式散失用于自身生長、發(fā)育、繁殖被分解者分解利用流入下一個營養(yǎng)級1.某營養(yǎng)級的能量最終去向某營養(yǎng)級同化量呼吸作用中以熱能形式散失用于自身生長、發(fā)育、繁殖被分解者分解利用流入下一個營養(yǎng)級未被利用的能量2.某營養(yǎng)級的能量某段時間內(nèi)的能量去向2.能量流動的過程注意·說明消費者攝入量消費者同化量=+糞便中的能量注意：即動物糞便中的能量不屬于該營養(yǎng)級同化的能量，應(yīng)為上一營養(yǎng)級固定或同化的能量。消費者同化量=呼吸消耗+生長發(fā)育和繁殖生長發(fā)育和繁殖=分解者利用+下一營養(yǎng)級同化+未被利用【易錯提醒】總結(jié)輸入來源：太陽能；傳遞途徑：食物鏈和食物網(wǎng)轉(zhuǎn)化散失途徑：生物自身的呼吸作用。能量流動：生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失的過程熱能太陽光能有機物中化學能光合作用呼吸作用形式：最終以熱能形式散失。形式：儲存于有機物中的化學能流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)總能量：生產(chǎn)者固定的太陽能總量（約占1%）若為人工生態(tài)系統(tǒng)，還有人為補充的能量（如飼料的能量）。一、能量流動的過程能量流動的特點三為了研究能量流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈時，每一級的能量變化和能量轉(zhuǎn)移效率美國生態(tài)學家林德曼對一個結(jié)構(gòu)相對簡單的天然湖泊-賽達伯格湖的能量流動進行了定量分析賽達伯格湖RaymondLindeman植食性動物

62.862.8太陽能未固定生產(chǎn)者464.6分解者12.5呼吸作用96.3未利用2932.118.829.312.6肉食性動物

12.6微量7.55.0327.3122.614.6圖中數(shù)字為能量值，單位是J(cm2·a)(焦每平方厘米年）。為研究方便起見，這里將肉食性動物作為一個整體看待。3.能量流動的特點“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(yǎng)級和分解者利用的能量。

能量傳遞效率計算公式為：請將圖中各營養(yǎng)級的“輸入”能量和“輸出”到下一個營養(yǎng)級的能量整理出來填在表格中，并計算相鄰營養(yǎng)級之間的傳遞效率。[J/(cm2·a)]輸入輸出到下一營養(yǎng)級傳遞效率第一營養(yǎng)級(生產(chǎn)者)第二營養(yǎng)級(植食性動物)第三營養(yǎng)級(肉食性動物)——464.662.813.5%62.812.620.1%12.6傳遞效率=上一營養(yǎng)級的同化量下一營養(yǎng)級的同化量×100%思考.討論從第一營養(yǎng)級流入第二營養(yǎng)級的能量，占生產(chǎn)者所固定的能量總量的百分比是___________。從第二營養(yǎng)級流入第三營養(yǎng)級的能量，占初級消費者所同化的能量總量的百分比是_____________________。62.8/464.6=13.5%12.6/62.8=20.1%生態(tài)系統(tǒng)能量流動示意圖二、能量流動的過程生產(chǎn)者(植物)呼吸初級消費者(植食動物)呼吸次級消費者(肉食動物)呼吸分解者…呼吸三級消費者(肉食動物)呼吸思考：圖中方框的大小和箭頭的方向和粗細有什么含義？儲存在某營養(yǎng)級生物體內(nèi)的能量越來越少能量單向流動，逐級遞減賽達伯格湖能量流動圖解(1)從方向上看：單向流動

在生態(tài)系統(tǒng)中，能量流動只能從第一營養(yǎng)級流向第二營養(yǎng)級，再依次流向后面的各個營養(yǎng)級，不可_____，也不能_________；①生物之間的捕食關(guān)系是長期自然選擇的結(jié)果，一般不可逆轉(zhuǎn)；

②各營養(yǎng)級呼吸作用散失的熱能無法再利用。逆轉(zhuǎn)循環(huán)流動原因：能量流動的特點（能量傳遞效率為10%～20%）(1)各營養(yǎng)級的生物都會因

而消耗掉相當大一部分能量。(2)各營養(yǎng)級的生物中總有一部分能量暫未被

所利用。(3)還有少部分能量隨著

等直接傳遞給了

。因此，輸入各營養(yǎng)級的能量不可能百分之百地流入下一營養(yǎng)級，能量在沿

流動過程中是

的。輸入輸出到下一營養(yǎng)級傳遞效率第一營養(yǎng)級(生產(chǎn)者)464.662.813.5%第二營養(yǎng)級(植食性動物)62.812.620.1%第三營養(yǎng)級(肉食性動物)12.6——呼吸作用下一營養(yǎng)級的生物殘枝敗葉或遺體食物鏈逐級遞減分解者(2)從數(shù)值上看：逐級遞減（能量傳遞效率為10%～20%）3.流入某一營養(yǎng)級的能量，為什么不會百分之百地流到下一個營養(yǎng)級?4.通過以上分析，你能總結(jié)出什么規(guī)律?流入某一營養(yǎng)級的能量除了流入下一營養(yǎng)級的之外，還有：①一部分通過該營養(yǎng)級的呼吸作用散失；②一部分作為排遺物、遺體或殘枝敗葉被分解者利用；③一部分暫未被利用（未被捕食，未進入下一個營養(yǎng)級）①生態(tài)系統(tǒng)中能量流動是單向的；②能量在流動過程中逐級遞減；3.能量流動的特點三、生態(tài)系統(tǒng)能量流動的特點1、單向流動：生產(chǎn)者→初級消費者→次級消費者→三級消費者→……不可逆轉(zhuǎn)，不能循環(huán)2、逐級遞減：相鄰兩個營養(yǎng)級的傳遞效率為10％～20％原因：自身呼吸消耗、被分解者分解、未被下一個營養(yǎng)級利用。

選______的食物鏈選最小傳遞效率_____生產(chǎn)者最少消耗選最大傳遞效率_____消費者最大消耗獲得最多獲得最少選______的食物鏈

最短最長20%10%能量在食物鏈中傳遞的“最值計算”思考：假設(shè)一個生態(tài)系統(tǒng)的總能量為１００％，按最高傳遞效率計算，第三營養(yǎng)級和三級消費者所獲得的能量應(yīng)為（）A.４％和４％B.０.８％和０.８％C.４％和０.８％D.１０％和４％C例1如圖表示某生態(tài)系統(tǒng)食物網(wǎng)的圖解，貓頭鷹體重每增加1kg，至少消耗A約A.100kg B.44.5kgC.25kg D.15kg√解析圖中共含有三條食物鏈，而題中所求為至少消耗的A，根據(jù)能量流動規(guī)律分析可知，食物鏈越短損耗越少，效率以20%計算。故食物鏈A→B→貓頭鷹為最短，消耗的A為1÷20%÷20%＝25(kg)。策略1、先吃雞，再吃玉米。策略2、先吃玉米，同時用一部分玉米喂雞，吃雞產(chǎn)下的蛋，最后吃雞。選擇1:應(yīng)該先吃雞，再吃玉米。若選擇2，則增加了食物鏈的長度，能量逐級遞減，最后人獲得的能量較少。規(guī)律:

食物鏈越短，能量利用率越高。

四、生態(tài)金字塔構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)能量流動金字塔模型

請將賽達伯格湖的能量流動數(shù)據(jù)，用相應(yīng)面積或體積的圖形表示，并按營養(yǎng)級由低到高排列。生產(chǎn)者464.6植食性動物62.8肉食性動物12.6第一營養(yǎng)級第二營養(yǎng)級第三營養(yǎng)級第四營養(yǎng)級1.能量金字塔將單位時間內(nèi)各營養(yǎng)級所得到的能量數(shù)值轉(zhuǎn)換為相應(yīng)面積（或體積）的圖形，并將圖形按照營養(yǎng)級順序排列，可形成一個金字塔圖形，叫做能量金字塔。

地反映出生態(tài)系統(tǒng)各營養(yǎng)級間能量的關(guān)系。(自然生態(tài)系統(tǒng)一定為正金字塔）（1）概念：（2）意義：（3）特點：直觀四、生態(tài)金字塔通常呈

的金字塔。上窄下寬原因：能量在流動中總是逐級遞減的。2.生物量金字塔用同樣的方法表示各營養(yǎng)級的生物量（每個營養(yǎng)級所容納的有機物的總干重），即為生物量金字塔。（1）概念：（2）特點：四、生態(tài)金字塔大多呈

的金字塔；上窄下寬特殊情況：在海洋生態(tài)系統(tǒng)中，由于生產(chǎn)者(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(diào)查到的浮游植物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要多。2.生物量金字塔四、生態(tài)金字塔下表為夏季兩個生態(tài)系統(tǒng)的生物量統(tǒng)計表，請根據(jù)資料，分別建構(gòu)兩個生態(tài)系統(tǒng)的生物量金字塔。名稱某湖泊某海峽生產(chǎn)者964初級消費者1121次級消費者4—每個營養(yǎng)級所容納的有機物的總干重3.數(shù)量金字塔表示各營養(yǎng)級的生物個體的數(shù)目比值關(guān)系，即為數(shù)量金字塔。（1）概念：（2）特點：四、生態(tài)金字塔一般呈

的金字塔；上窄下寬思考：如果消費者個體小而生產(chǎn)者個體大，如昆蟲和樹。繪制出該數(shù)量金字塔？營養(yǎng)級第二營養(yǎng)級第一營養(yǎng)級個體數(shù)量昆蟲樹倒置昆蟲和樹也可呈上寬下窄

的金字塔形，如

。能量金字塔生物量金字塔數(shù)量金字塔形狀每一層含義特點象征意義單位時間內(nèi)，食物鏈中每一營養(yǎng)級生物所同化的能量的多少自然生態(tài)系統(tǒng)一定為正金字塔能量在流動過程中總是逐級遞減單位時間內(nèi)，每一營養(yǎng)級生物的有機物的總干重一般為正金字塔,有時會出現(xiàn)倒金字塔形一般生物量(現(xiàn)存生物有機物的總干重)隨食物鏈中營養(yǎng)級的升高而減少每一營養(yǎng)級生物個體的數(shù)目一般為正金字塔,有時會出現(xiàn)倒金字塔形一般生物個體數(shù)目在食物鏈中隨營養(yǎng)級升高而減少4.生態(tài)金字塔1.研究生態(tài)系統(tǒng)的能量流動，可以幫助人們將生物在時間、空間上進行合理配置，增大流入某個生態(tài)系統(tǒng)的總能量。例如:間作套種、多層育苗、稻--萍--蛙等立體農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式。間作套種——玉米和大豆間種蔬菜大棚中多層育苗稻—萍—蛙五.研究能量流動的實踐意義2.研究生態(tài)系統(tǒng)的能量流動，可以幫助人們科學地規(guī)劃和設(shè)計人工生態(tài)系統(tǒng)，使能量得到最有效的利用。例如:秸稈用作飼料喂牲畜，可獲得肉、蛋、奶等；用牲畜的糞便生產(chǎn)沼氣，沼氣池中的沼渣還可以作為肥料還田。實現(xiàn)了對能量的多級利用，從而大大提高能量的利用率。6.研究能量流動的實踐意義3.研究生態(tài)系統(tǒng)的能量流動，還可以幫助人們合理地調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動關(guān)系，使能量持續(xù)高效地流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠?。例如，合理確定草場載畜量，麥田除草、除蟲1.能量傳遞效率：生態(tài)系統(tǒng)中，能量在相鄰兩個營養(yǎng)級間的傳遞效率是10％～20％2.能量利用率：一般指流入最高營養(yǎng)級的能量占生產(chǎn)者固定總能量的比值特點：一般來說，食物鏈越短，能量利用率越高；能量利用率=生產(chǎn)者能量流入最高營養(yǎng)級的能量×100%五.研究能量流動的實踐意義能量的傳遞效率的計算能量在流經(jīng)各個營養(yǎng)級時,上一營養(yǎng)級的能量大約有10%~20%傳到下一營養(yǎng)級，營養(yǎng)級越高，能量越少。因此食物鏈越

，能量損失越多。為了充分利用能量，應(yīng)盡量縮短食物鏈。長小結(jié)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動概念：過程：特點：實踐意義：單向流動：不可逆向，不可循環(huán)逐級遞減：能量傳遞效率10％～20％指生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失過程。使能量持續(xù)高效地流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠?。能量金字塔能量的源頭：流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量：途徑：太陽能生產(chǎn)者固定的太陽能的總量去向：未利用；呼吸消耗；下一營養(yǎng)級（最高級沒有）；分解者分解食物鏈（網(wǎng)）1.生態(tài)系統(tǒng)中所有生物的生命活動都需要能量，而不同營養(yǎng)級的生物獲取能量的途徑是有差別的。據(jù)此判斷下列表述是否正確。(1)太陽能只有通過生產(chǎn)者才能輸入到生態(tài)系統(tǒng)中。(

)(2)生態(tài)系統(tǒng)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。(

)2.流經(jīng)神農(nóng)架國家級自然保護區(qū)的總能量是(

)A.該保護區(qū)中生產(chǎn)者體內(nèi)的能量B.照射到該保護區(qū)中的全部太陽能C.該保護區(qū)中生產(chǎn)者