生態(tài)系統(tǒng)的能量流動第三章

生態(tài)系統(tǒng)【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.概述生態(tài)系統(tǒng)中能量流動的過程和特征2.用生態(tài)金字塔表征生態(tài)系統(tǒng)中各營養(yǎng)級間的能量，生物量或數(shù)量等關(guān)系積極思維怎樣解讀賽達(dá)伯格湖中能量流動的數(shù)據(jù)？20世紀(jì)30年代末，美國生態(tài)學(xué)家林德曼對賽達(dá)伯格湖進(jìn)行了開創(chuàng)性的研究工作。在取得大量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，繪制了賽達(dá)伯格湖中能量流動的圖解。積極思維從賽達(dá)伯格湖的能量流動圖解可以發(fā)現(xiàn)，生產(chǎn)者固定的太陽能并沒有全部流入植食性動物，流入植食性動物的能量也有多個去向，因此肉食性動物只獲得了流入植食性動物的部分能量。這說明一個生態(tài)系統(tǒng)中能量流動具有什么特點(diǎn)呢？目錄生態(tài)系統(tǒng)能量流動的特點(diǎn)01生態(tài)金字塔02能量流動規(guī)律在生產(chǎn)中的應(yīng)用03生態(tài)系統(tǒng)能量流動的特點(diǎn)1.生態(tài)系統(tǒng)的能量流動生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失的過程（1）輸入源頭：太陽能（地球上幾乎所有的生態(tài)系統(tǒng)）總能量：一般情況下是生產(chǎn)者固定的太陽能（2）傳遞途徑：食物鏈和食物網(wǎng)形式：有機(jī)物中的化學(xué)能生態(tài)系統(tǒng)能量流動的特點(diǎn)（3）轉(zhuǎn)化太陽能→有機(jī)物中的化學(xué)能→熱能（4）散失途徑：呼吸作用形式：熱能能量的輸入能量的散失生態(tài)系統(tǒng)傳遞轉(zhuǎn)化生態(tài)系統(tǒng)能量流動的特點(diǎn)2.能量流動的過程（1）能量流經(jīng)第一營養(yǎng)級的過程99%散失1%固定（同化）呼吸作用散失（熱能）用于生長發(fā)育和繁殖分解者利用殘枝

敗葉未利用初級消費(fèi)者（植食性動物）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)流經(jīng)第一營養(yǎng)級的總能量生態(tài)系統(tǒng)能量流動的特點(diǎn)第一營養(yǎng)級的能量流動情況生產(chǎn)者同化（固定）的能量去向有哪些？呼吸作用中以熱能的形式散失隨殘枝敗葉等被分解者分解而釋放出來流入初級消費(fèi)者②③屬于用于自身生長、發(fā)育和繁殖，儲存在有機(jī)物中的能量生態(tài)系統(tǒng)能量流動的特點(diǎn)（2）能量流經(jīng)第二營養(yǎng)級的過程流經(jīng)第二營養(yǎng)級的總能量：同化量同化量=攝入量-糞便量糞便量：屬于上一營養(yǎng)級同化量的一部分，該部分能量最終流向分解者初級消費(fèi)者攝入初級消費(fèi)者同化糞便分解者利用用于生長發(fā)育和繁殖次級消費(fèi)者攝入遺體殘骸呼吸

作用散失呼吸

作用散失…生態(tài)系統(tǒng)能量流動的特點(diǎn)（3）能量流經(jīng)第三、四營養(yǎng)級的過程與第二營養(yǎng)級的情況大致相同（4）能量流經(jīng)最高營養(yǎng)級的過程最高營養(yǎng)級同化的能量去向：呼吸作用中以熱能的形式散失以遺體殘骸的形式被分解者利用最高營養(yǎng)級攝入最高營養(yǎng)級同化糞便分解者利用用于生長發(fā)育和繁殖遺體殘骸呼吸作用散失呼吸作用散失生態(tài)系統(tǒng)能量流動的特點(diǎn)總結(jié)：生態(tài)系統(tǒng)的能量流動過程生產(chǎn)者初級消費(fèi)者次級消費(fèi)者三級消費(fèi)者分解者呼吸作用散失熱能呼吸作用散失熱能呼吸作用散失熱能呼吸作用散失熱能呼吸作用散失熱能光能生產(chǎn)者的遺體消費(fèi)者的遺體殘骸和糞便生態(tài)系統(tǒng)能量流動的特點(diǎn)箭頭由粗到細(xì)：表示流入下一營養(yǎng)級的能量逐級遞減方框從大到?。弘S營養(yǎng)級的升高，儲存在生物體內(nèi)的能量越來越少生態(tài)系統(tǒng)能量流動的特點(diǎn)能量流動的渠道是食物鏈和食物網(wǎng)能量散失的途徑是各種生物的呼吸作用流動過程中能量的轉(zhuǎn)化是太陽能→有機(jī)物中的化學(xué)能→熱能生態(tài)系統(tǒng)能量流動的特點(diǎn)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②某營養(yǎng)級的能量某段時間內(nèi)的能量去向某營養(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)級未被利用的能量生態(tài)系統(tǒng)能量流動的特點(diǎn)1.計算“流出”該營養(yǎng)級的能量占“流入”該營養(yǎng)級能量的百分比輸入能量（同化量）流入下一營養(yǎng)級呼吸散失分解者利用未利用生產(chǎn)者464.6

62.8

96.312.5293植食性動物

62.812.6

18.82.129.3肉食性動物12.6

/7.5微量5.0

=

++

+

=

++

+13.5%20%生態(tài)系統(tǒng)能量流動的特點(diǎn)2.通過以上分析，你能總結(jié)出什么規(guī)律？生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動是單向的能量在流動過程中逐級遞減，傳遞效率為：10%~20%受能量轉(zhuǎn)化效率的限制，難以維持過高營養(yǎng)級消費(fèi)者種群的生存對能量的需求，生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈長度通常都是有限的。營養(yǎng)級數(shù)量：一般不超過5個營養(yǎng)級能量傳遞效率=某一營養(yǎng)級的同化量上一營養(yǎng)級的同化量×100%生態(tài)金字塔1.生態(tài)金字塔反映食物鏈和食物網(wǎng)各營養(yǎng)級之間生物數(shù)量、質(zhì)量和能量比例關(guān)系的圖解模型2.生態(tài)金字塔的類型（1）數(shù)量金字塔（2）生物量金字塔（3）能量金字塔生產(chǎn)者初級消費(fèi)者次級消費(fèi)者三級消費(fèi)者生態(tài)系統(tǒng)能量流動的特點(diǎn)（1）數(shù)量金字塔描述了某一時刻生態(tài)系統(tǒng)中各營養(yǎng)級的個體數(shù)量關(guān)系能量沿營養(yǎng)級順序向上逐級遞減，生物體數(shù)量沿營養(yǎng)級順序向上也越來越少營養(yǎng)級第二營養(yǎng)級第一營養(yǎng)級個體數(shù)量鼠草鼬第三營養(yǎng)級正金字塔形營養(yǎng)級第二營養(yǎng)級第一營養(yǎng)級個體數(shù)量昆蟲樹倒金字塔形生態(tài)系統(tǒng)能量流動的特點(diǎn)（2）生物量金字塔描述了某一時刻生態(tài)系統(tǒng)中各營養(yǎng)級生物的質(zhì)量關(guān)系，通常以生物的干重表示營養(yǎng)級中生物的生物量，一般以g·m-2

或kg·m-2

為單位。特點(diǎn)一般為正金字塔形，有可能倒置第一營養(yǎng)級第二營養(yǎng)級第三營養(yǎng)級第四營養(yǎng)級80937111.5干重g/m2營養(yǎng)級浮游植物浮游動物生態(tài)系統(tǒng)能量流動的特點(diǎn)（3）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。第四營養(yǎng)級第三營養(yǎng)級第二營養(yǎng)級第一營養(yǎng)級高低能量高營養(yǎng)級低能量金字塔一般不受生物個體大小、組成成分和代謝速率的影響，不會出現(xiàn)倒置現(xiàn)象。能量流動規(guī)律在生產(chǎn)中的應(yīng)用1.幫助人們在設(shè)計人工生態(tài)系統(tǒng)時充分考慮能量的有效利用【例】湖州桑基魚塘的生態(tài)系統(tǒng)等，大大提高了能量的利用率能量流動規(guī)律在生產(chǎn)中的應(yīng)用2.合理地優(yōu)化生態(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)ιa(chǎn)有益的部分，可以使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)獲得更大的效益【例】合理確定草場的載畜量，稻田除草、除蟲等能量流動規(guī)律在生產(chǎn)中的應(yīng)用3.幫助人們將生物在時間、空間上進(jìn)行合理配置，增大流入某個生態(tài)系統(tǒng)的總能量【例】農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中的間種套作、蔬菜大棚中的多層育苗、稻-萍-蛙等立體農(nóng)業(yè)蔬菜大棚中多層育苗冬小麥夏玉米套作稻—萍—蛙課堂總結(jié)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動生態(tài)金字塔能量傳遞效率的計算數(shù)量金字塔能量金字塔生物量金字塔研究能量流動的實(shí)踐意義增大流入生態(tài)系統(tǒng)的總能量使能量持續(xù)高效地流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠质鼓芰康玫阶钣行У乩?.生態(tài)系統(tǒng)的能量流動遵循一定的規(guī)律。下列敘述中，不符合真實(shí)情況的是()A.能量都是從低營養(yǎng)級流向高營養(yǎng)級B.一條食物鏈中營養(yǎng)級的級數(shù)可以無限增加C.生產(chǎn)者固定的能量通過食物鏈和食物網(wǎng)傳遞D.流入每一營養(yǎng)級的部分能量都會以熱能形式散失解析：A、生態(tài)系統(tǒng)的能量流動渠道是食物鏈和食物網(wǎng)，能量只能由較低營養(yǎng)級流向較高營養(yǎng)級而不能逆轉(zhuǎn)，A正確；B、能量流動是單向、逐級遞減的，因此一般一條食物鏈的營養(yǎng)級不超過五個，B錯誤；C、生態(tài)系統(tǒng)中，能量流動是沿著食物鏈和食物網(wǎng)，一般以取食的形式進(jìn)入下一營養(yǎng)級，生產(chǎn)者固定的能量通過食物鏈和食物網(wǎng)傳遞，C正確；D、流入每個營養(yǎng)級的能量，一部分通過呼吸作用以熱能的形式散失，一部分則用于生長、發(fā)育和繁殖等生命活動，D正確。隨堂練習(xí)B2.某人工湖生態(tài)系統(tǒng)中部分能量流動的過程如圖所示，其中字母表示同化的能量值。下列敘述正確的是()A.冬季浮游植物生長緩慢，此時b大于aB.c+e-d表示從甲種魚流入分解者的能量C.乙種魚產(chǎn)生的糞便中的能量來自于d、fD.甲種魚到乙種魚的能量傳遞效率為（d/c+e）×100%解析：A、圖中a表示浮游植物的同化量，b表示浮游動物的同化量。只要浮游植物能正常生長，b就小于a，A錯誤；B、c+e（表示甲種魚的同化量）-d（表示甲種魚流向乙種魚的量）-甲呼吸作用消耗的量表示從甲種魚流入分解者的能量，B錯誤；C、乙種魚產(chǎn)生的糞便中的能量來自于c、e、f，c、e屬于上一營養(yǎng)級的能量，C錯誤；D、甲種魚到乙種魚的能量傳遞效率為乙種魚的來自甲種魚的同化量/甲種魚的同化量=d/（c+e）×100%，D正確。D3.如圖為人工魚塘生態(tài)系統(tǒng)中能量流動圖解部分示意圖（字母表示能量的多少），相關(guān)敘述錯誤的是()A.第一個營養(yǎng)級與第二個營養(yǎng)級之間的能量傳遞效率為×100%B.第二個營養(yǎng)級糞便中的能量屬于c中的部分能量C.流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的總能量a大于生產(chǎn)者所固定的太陽能D.圖中d表示第二個營養(yǎng)級用于生長和繁殖的能量解析：A、攝入量－糞便量=同化量，c表示第二個營養(yǎng)級的同化量。第一個營養(yǎng)級與第二個營養(yǎng)級之間的能量傳遞效率=第二營養(yǎng)級的同化量/第一營養(yǎng)級的同化量×100%=（c/a）×100%，A正確；B、第二個營養(yǎng)級糞便中的能量是其未同化的能量，仍屬于