第三章生態(tài)系統(tǒng)及其穩(wěn)定性

第2節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動本節(jié)聚焦能量在生態(tài)系統(tǒng)中是怎樣流動的？怎樣理解生態(tài)金字塔？研究能量流動有什么實(shí)踐意義？荒島求生，生存挑戰(zhàn)如果荒島求生你只能帶三樣?xùn)|西，你會選擇：繼續(xù)15KGg的玉米一只母雞繼續(xù)打開食物袋后，你發(fā)現(xiàn)里面只有：為了獲得更多的生存時(shí)間，等待救援，你會選擇？A策略：先吃雞，再吃玉米B策略：先吃玉米,同時(shí)用一部分玉米喂雞，吃雞產(chǎn)下的蛋，最后吃雞繼續(xù)請你用食物鏈的形式表示出所選擇策略的食物關(guān)系：先吃雞，再吃玉米先吃玉米,同時(shí)用一部分玉米喂雞，吃雞產(chǎn)下的蛋，最后吃雞玉米人雞玉米人雞玉米人生產(chǎn)者對于一株玉米而言，其生存所需的能量來源和去路？光合作用呼吸作用散失捕食者攝入流給分解者在體內(nèi)儲存生產(chǎn)者玉米初級消費(fèi)者雞次級消費(fèi)者人任務(wù)一：閱讀教材P55第1、第2段相關(guān)內(nèi)容，建構(gòu)能量流經(jīng)生產(chǎn)者（玉米）的能量來源和去路模型。太陽能絕大部分未被固定用于自身生長發(fā)育繁殖生產(chǎn)者固定的太陽能呼吸作用散失（同化量）分解者利用流入下一營養(yǎng)級生產(chǎn)者玉米初級消費(fèi)者雞次級消費(fèi)者人能量流經(jīng)生產(chǎn)者的過程模型：太陽能絕大部分未被固定用于自身生長發(fā)育繁殖生產(chǎn)者固定的太陽能呼吸作用散失（同化量）分解者利用流入下一營養(yǎng)級小部分生產(chǎn)者玉米初級消費(fèi)者雞次級消費(fèi)者人“一來三去”（同化量=通過呼吸作用散失的能量

＋流入下一營養(yǎng)級的能量

＋被分解者利用的能量）思考：初級消費(fèi)者（雞）的能量來源和去路和生產(chǎn)者有何異同？生產(chǎn)者玉米初級消費(fèi)者雞次級消費(fèi)者人初級消費(fèi)者雞任務(wù)二：類比推理，建構(gòu)能量流經(jīng)初級消費(fèi)者（雞）的能量來源和最終去路模型。初級消費(fèi)者（雞）

量生產(chǎn)者（玉米）儲存的能量攝入量糞便量同化量被消化吸收未被消化吸收同化量＝攝入量—糞便量屬于誰的同化量？屬于上一營養(yǎng)級的同化量思考：初級消費(fèi)者（雞）的能量來源和去路和生產(chǎn)者有何異同？生產(chǎn)者玉米初級消費(fèi)者雞次級消費(fèi)者人初級消費(fèi)者雞任務(wù)二：類比推理，建構(gòu)能量流經(jīng)初級消費(fèi)者（雞）的能量來源和最終去路模型。初級消費(fèi)者（雞）

量生產(chǎn)者（玉米）儲存的能量分解者利用同化呼吸作用散失流入下一營養(yǎng)級“一來三去”（同化量=通過呼吸作用散失的能量

＋流入下一營養(yǎng)級的能量

＋被分解者利用的能量）思考：是不是處于食物鏈每個環(huán)節(jié)生物的同化量都有3個最終去路？最高營養(yǎng)級沒有流入下一營養(yǎng)級的能量去向！所有生產(chǎn)者的能量來源和去路是否相同？所有的消費(fèi)者呢？

同屬生產(chǎn)者的各個種群都屬于第一營養(yǎng)級，且它們的能量來源和去路都相同。同理消費(fèi)者也是。因此，研究能量流動以營養(yǎng)級為單位。（同化量=通過呼吸作用散失的能量＋流入下一營養(yǎng)級的能量＋被分解者利用的能量）能量輸入個體能量儲存能量散失能量儲存能量散失能量輸入

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(zhǔn)確；不同個體間差異過大。某營養(yǎng)級將一個營養(yǎng)級的所有種群作為一個整體能很好地避免以個體和種群為研究對象帶來的不足，提高結(jié)果的準(zhǔn)確性。研究能量流動的基本思路課本P54一、能量流動的過程生產(chǎn)者（綠色植物）呼吸作用散失呼吸作用散失呼吸作用散失呼吸作用散失呼吸作用生產(chǎn)者固定的太陽能總量為流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量以有機(jī)物的形式沿食物鏈向下一營養(yǎng)級傳遞輸入初級消費(fèi)者（植食性動物）次級消費(fèi)者（肉食性動物）三級消費(fèi)者（肉食性動物）傳遞

生態(tài)系統(tǒng)中能量的_______、_______、_______和_______的過程。輸入傳遞轉(zhuǎn)化散失思考：1.散失的能量還能再回到生態(tài)系統(tǒng)嗎？2.能量的流動和轉(zhuǎn)化是否遵循能量守恒定律？能量流動：分解者利用流入下一營養(yǎng)級分解者利用流入下一營養(yǎng)級分解者利用分解者利用流入下一營養(yǎng)級以熱能形式散失1.生產(chǎn)者的能量去向之和是否等于來源？2.能量的來源和去向與我們上節(jié)課研究的“一來三去”模型有何不同？3.通過計(jì)算相鄰兩個營養(yǎng)級之間的傳遞效率可以發(fā)現(xiàn)相鄰營養(yǎng)級之間能量傳遞有什么規(guī)律？二、能量流動的特點(diǎn)RaymondLindeman林德曼對賽達(dá)伯格湖能量流動做了定量分析

賽達(dá)伯格湖位于美國明尼蘇達(dá)州的賽達(dá)伯格沼澤自然保護(hù)區(qū)。湖底深度一致、性質(zhì)均一，沒有大的波浪。同化量的去向=呼吸作用散失＋流入下一個營養(yǎng)級

＋被分解者利用＋未被利用營養(yǎng)級流入能量（同化量）流出能量（輸入下一營養(yǎng)級）傳遞效率生產(chǎn)者植食性動物肉食性動物464.662.813.5%62.812.620.1%12.6能量傳遞效率=下一營養(yǎng)級同化量上一營養(yǎng)級同化量×100%0能量流動的特點(diǎn)：①方向上：②數(shù)值上：

單向流動逐級遞減傳遞效率為10%-20%思考：流入某一營養(yǎng)級的能量為什么不能百分之百地流入下一營養(yǎng)級？①每一營養(yǎng)級都有呼吸作用消耗③一部分能量被分解者分解②一部分能量未被利用

(1)單向流動：

①不可逆：

②不循環(huán)：(2)逐級遞減：營養(yǎng)級順序不可逆(捕食關(guān)系是長期自然選擇的結(jié)果)釋放的熱能不能被重新利用①每一營養(yǎng)級都有呼吸作用消耗②一部分能量未被利用③一部分能量被分解者分解

任何生態(tài)系統(tǒng)都需要不斷得到來自系統(tǒng)外的能量補(bǔ)充，以便維持生態(tài)系統(tǒng)的正常功能。能量傳遞效率：一般10-20%營養(yǎng)級數(shù)量：一般不超過5個營養(yǎng)級二、能量流動的特點(diǎn)（能量為什么不能100%流入下一營養(yǎng)級）為了獲得更多的生存時(shí)間，等待救援，你會選擇？A策略：先吃雞，再吃玉米B策略：先吃玉米,同時(shí)用一部分玉米喂雞，吃雞產(chǎn)下的蛋，最后吃雞能量流動模型辨析：“一來三去”“一來四去”（同化量=通過呼吸作用散失的能量

＋流入下一營養(yǎng)級的能量

＋被分解者利用的能量）能量流動模型辨析：能量流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)某一營養(yǎng)級的變化“一來二去”甲、乙、丁分別代表什么能量？A、B、D分別代表什么能量？練一練練一練如圖表示能量流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)某一營養(yǎng)級的變化示意圖，其中a～g表示能量值。若圖中A表示某食物網(wǎng)中第二營養(yǎng)級所攝入的全部能量，則下列說法錯誤的是()A．圖中B表示同化的能量B．圖中C表示流入下一營養(yǎng)級的能量C．圖中D表示通過呼吸作用散失的能量D．圖中a值與c＋d＋e的值相同B思考：除了用數(shù)字表示之外，還有什么方法可以表示生態(tài)系統(tǒng)中能量流動逐級遞減的特征？生態(tài)金字塔能量金字塔數(shù)量金字塔生物量金字塔三、生態(tài)金字塔1.能量金字塔第一營養(yǎng)級第二營養(yǎng)級第三營養(yǎng)級第四營養(yǎng)級上窄下寬能量在流動中總是

的。逐級遞減所有的生態(tài)系統(tǒng)各營養(yǎng)級能量都是呈金字塔狀嗎？

某些人工生態(tài)系統(tǒng)（如人工魚塘）可呈現(xiàn)倒置情況。三、生態(tài)金字塔2.數(shù)量金字塔一般呈

的金字塔；上窄下寬第二營養(yǎng)級

第

一第一營養(yǎng)級第二營養(yǎng)級第三營養(yǎng)級倒置昆蟲和樹也可呈上寬下窄

的金字塔形，如

。三、生態(tài)金字塔3.生物量金字塔大多呈

的金字塔。上窄下寬第一營養(yǎng)級第二營養(yǎng)級第三營養(yǎng)級第四營養(yǎng)級營養(yǎng)級80937111.5干重g/m2在海洋生態(tài)系統(tǒng)中，生產(chǎn)者（浮游植物）的個體小，壽命短，又會不斷被浮游動物吃掉，所以某一時(shí)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。三、生態(tài)金字塔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(diǎn)象征意義單位時(shí)間內(nèi)，每營養(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(shí)間內(nèi)，每營養(yǎng)級所容納的有機(jī)物的總干重一般為正金字塔,有時(shí)會出現(xiàn)倒金字塔形一般生物量隨食物鏈中營養(yǎng)級的升高而減少單位時(shí)間內(nèi)，每一營養(yǎng)級生物個體的數(shù)目一般為正金字塔,有時(shí)會出現(xiàn)倒金字塔形列表比較三種生物金字塔“四位一體”（人居—種植—養(yǎng)殖—沼氣）生態(tài)農(nóng)業(yè)模式，將養(yǎng)豬、養(yǎng)鴨、種植農(nóng)作物、養(yǎng)蘑菇、沼氣工程等多個生產(chǎn)過程有機(jī)地結(jié)合起來，成為一種高效良性的循環(huán)。1.從能量利用的角度分析，人們建立圖示農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)效益為什么得到了良性發(fā)展？實(shí)現(xiàn)了能量的多級利用，從而大大提高能量的利用率。2.農(nóng)民定期進(jìn)行除草、除蟲可以實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)，從能量利用的角度分析實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)的依據(jù)是什么？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?。四、研究能量流動的?shí)踐意義草場載畜量過少不能充分利用牧草所能提供的能量過多造成草場退化，使畜產(chǎn)品的產(chǎn)量下降合理確定載畜量，才能保持畜產(chǎn)品的持續(xù)高產(chǎn)。

根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動規(guī)律，在實(shí)際生產(chǎn)生活中借鑒以下措施：(1)盡量縮短食物鏈。(2)充分利用生產(chǎn)者。(3)充分利用分解者，如利用秸稈培育食用菌、利用植物殘?bào)w生產(chǎn)沼氣等。四、研究能量流動的實(shí)踐意義研究生態(tài)系統(tǒng)的能量流動，可以幫助人們將生物在時(shí)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。為什么可以增加流入生態(tài)系統(tǒng)的總能量？充分利用了空間和資源，使生產(chǎn)者固定了更多的太陽能。甘蔗和大豆間種冬小麥夏玉米套作蔬菜大棚中的多層育苗稻-萍-蛙