1、能量流动能量流动 的概念的概念第第2 2节节 生态系统的能量流动生态系统的能量流动能量流动的过程能量流动的过程能量流动的特点能量流动的特点研究能量流动的实践意义研究能量流动的实践意义 假设你像小说中的鲁宾逊那假设你像小说中的鲁宾逊那样，流落到一个荒岛上，那里样，流落到一个荒岛上，那里除了有能饮用的水以外，几乎除了有能饮用的水以外，几乎没有任何食物。你随身尚存的没有任何食物。你随身尚存的食物只有一只鸡、食物只有一只鸡、15kg15kg玉米。玉米。讨论：讨论： 你认为以下那种生存策略能你认为以下那种生存策略能让你维持更长的时间来等待救让你维持更长的时间来等待救援？援？问题探讨问题探讨先吃鸡，再吃玉
2、米？先吃鸡，再吃玉米？先吃玉米，同时用一部分玉先吃玉米，同时用一部分玉米喂鸡，吃鸡产下的蛋？米喂鸡，吃鸡产下的蛋？先吃鸡，再吃玉米？先吃鸡，再吃玉米？先吃玉米，同时用一部分玉先吃玉米，同时用一部分玉米喂鸡，吃鸡产下的蛋？米喂鸡，吃鸡产下的蛋？增加了食物链的长度，能量逐级增加了食物链的长度，能量逐级递减，最后人获得的能量较少。递减，最后人获得的能量较少。一、一、 生态系统的能量流动生态系统的能量流动生态系统的能量流动的概念：生态系统的能量流动的概念： 生态系统中能量的生态系统中能量的输入、传递、输入、传递、转化和散失转化和散失的过程。的过程。 能量是一切生命活动的动力，也是生态系统存能量是一切生
3、命活动的动力，也是生态系统存在和发展的基础。生物圈中每一个完整的生态系统在和发展的基础。生物圈中每一个完整的生态系统都是一个能量输入、传递和输出的系统。都是一个能量输入、传递和输出的系统。 阅读阅读”能量流动的过程能量流动的过程”, ,思考下列问题思考下列问题: :1 1、生态系统中所需要的能量主要来自于哪、生态系统中所需要的能量主要来自于哪? ?能能 量流动是从什么地方开始的量流动是从什么地方开始的? ?生产者在能量生产者在能量 流动过程中的作用是什么流动过程中的作用是什么? ?2 2、生态系统中能量流动能不能从动物开始、生态系统中能量流动能不能从动物开始? ?为为 什么什么? ? 3 3、
4、输入生态系统的总能量是多少、输入生态系统的总能量是多少? ?4 4、生产者固定的能量又是如何流入各级消费、生产者固定的能量又是如何流入各级消费 者的者的? ?二、能量流动的过程二、能量流动的过程生产者生产者（植物）（植物）能量在第一营养级中的变化能量在第一营养级中的变化初级消费者初级消费者（植食性动物）（植食性动物）呼吸作用呼吸作用用于生长用于生长发育和繁殖发育和繁殖分分 解解 者者遗体遗体 残骸残骸呼吸作用消耗呼吸作用消耗分解者分解利用分解者分解利用下一营养级摄食下一营养级摄食去路：去路：来路：来自太阳能来路：来自太阳能初级消费者初级消费者摄入摄入用于生长用于生长发育和繁殖发育和繁殖次级消费
5、者次级消费者摄入摄入呼吸呼吸散失散失遗体遗体残骸残骸初级消费者初级消费者同化同化分解者利用分解者利用粪便粪便呼呼吸吸散失散失.能量流经第二营养级示意图能量流经第二营养级示意图呼吸作用消耗呼吸作用消耗分解者分解利用分解者分解利用下一营养级摄食下一营养级摄食去路：去路： 能量在第三能量在第三第四营养级的第四营养级的变化与第二营变化与第二营养的变化情况养的变化情况大致相同。大致相同。 来路：来自上一营养级的同化量来路：来自上一营养级的同化量最高级消费者最高级消费者摄入摄入用于生长用于生长发育和繁殖发育和繁殖呼吸呼吸散失散失遗体遗体残骸残骸最高级消费者最高级消费者同化同化分解者利用分解者利用粪便粪便呼
6、呼吸吸散失散失能量流经最高营养级示意图能量流经最高营养级示意图来路：来自上一营养级的同化量来路：来自上一营养级的同化量呼吸作用消耗呼吸作用消耗分解者分解利用分解者分解利用去路：去路：生态系统的能量流动图解生态系统的能量流动图解: :生产者生产者( (植物植物) )呼吸呼吸初级消费者初级消费者( (植食动物植食动物) )呼吸呼吸次级消费者次级消费者( (肉食动物肉食动物) )呼吸呼吸分分 解解 者者呼吸呼吸三级消费者三级消费者( (肉食动物肉食动物) ) 1.1.图中的箭头有哪些含义图中的箭头有哪些含义? ? 2. 2.各营养级的能量来源是什么各营养级的能量来源是什么? ? 3. 3.初级消费者
7、体内的能量有哪些去路初级消费者体内的能量有哪些去路? ?思考思考: :呼吸呼吸太阳能太阳能能量流动的过程（小结）能量流动的过程（小结）1.能量流动的起点：能量流动的起点：生产者固定的太阳能生产者固定的太阳能2.流经生态系统的总能量：流经生态系统的总能量：生产者固定的太阳能总量生产者固定的太阳能总量3.生产者固定太阳能的生理过程生产者固定太阳能的生理过程光合作用和化能合成作用，主要是光合作用光合作用和化能合成作用，主要是光合作用4.生态系统的能量来源：生态系统的能量来源：太阳光能（除极少特殊空间外）太阳光能（除极少特殊空间外）5.5.能量流动的途径能量流动的途径( (渠道渠道) )：7 7. .
8、每个营养级的能量来源和去路：每个营养级的能量来源和去路：食物链和食物网食物链和食物网6.能量流动的传递形式：能量流动的传递形式：有机物中的化学能有机物中的化学能8.能量的散失的形式：能量的散失的形式：呼吸作用呼吸作用热能，热能，热能是能量流动的最终归宿热能是能量流动的最终归宿9.能量散失的生理过程能量散失的生理过程 10.能量流动中能量形式的变化：能量流动中能量形式的变化：太阳光能太阳光能 有机物化学能有机物化学能 热能热能11.箭头由粗到细：箭头由粗到细：表示流入下一个营养级的能量逐级递减表示流入下一个营养级的能量逐级递减13.方块面积越来越小：方块面积越来越小：营养级别越高，保存在生物体内
9、的就越少营养级别越高，保存在生物体内的就越少14.蓝色箭头表示：蓝色箭头表示：该能量是散失到系统外的，不能再利用的能量该能量是散失到系统外的，不能再利用的能量12.能量流动的方向能量流动的方向(以箭头表示以箭头表示)：单向流动单向流动初级消费者初级消费者摄入（摄入（a a）用于生长用于生长发育和繁殖发育和繁殖( (e e) )次级消费者次级消费者摄入摄入( (i i) )散失散失遗体遗体残骸残骸初级消费者初级消费者同化同化( (b b) )粪便粪便( (c c) )呼呼吸吸散失散失.能量流经营养级示意图能量流经营养级示意图呼吸呼吸(d)未被利用未被利用 （j）分解者分解者利用利用(f)消费者摄
10、消费者摄入量（入量（a）消费者消费者同化量同化量(b)=+粪便中的粪便中的能量能量(c)即动物粪便中的能量不属于该营养级同化的能即动物粪便中的能量不属于该营养级同化的能量，应为上一个营养级固定或同化的能量。量，应为上一个营养级固定或同化的能量。消费者消费者同化量同化量(b)=呼吸消呼吸消耗耗(d)+生长发生长发育和繁育和繁殖殖(e)生长发育生长发育和繁殖和繁殖(e)=分解分解者利者利用（用（f）+下一营下一营养级同养级同化（化（i）+未被利未被利用（用（j）注意注意1、每一营养级所固定的能量有、每一营养级所固定的能量有三个去向三个去向：一部分用：一部分用于生命活动，及一部分以热能散失；一部分随
11、生物遗于生命活动，及一部分以热能散失；一部分随生物遗体、残落物、排泄物被分解者分解释放出来；一部分体、残落物、排泄物被分解者分解释放出来；一部分被下一营养级同化。被下一营养级同化。2、被某一营养级生物、被某一营养级生物摄入摄入体内的能量，并不是该营体内的能量，并不是该营养级生物同化量，因为有一小部分能量存在于动物排养级生物同化量，因为有一小部分能量存在于动物排出的粪便中，最终被分解者分解释放出来。因此，真出的粪便中，最终被分解者分解释放出来。因此，真正流入下一营养级的能量，应该是该营养级生物的同正流入下一营养级的能量，应该是该营养级生物的同化量。化量。即同化量即同化量=摄入量摄入量粪便量。粪便
12、量。积累量积累量=同化量同化量呼吸量呼吸量3.消费者产生的粪便，不属于该营养级同化的能量，它消费者产生的粪便，不属于该营养级同化的能量，它实际与上一营养级的遗体、残骸一样，属于上一营养实际与上一营养级的遗体、残骸一样，属于上一营养级级“进入分解者进入分解者”的部分，但消费者的部分，但消费者“尿液尿液”中的能中的能量，应属该营养级同化能量的一部分。量，应属该营养级同化能量的一部分。4.由于能量流动是逐级递减的，能量流经每一营养级时由于能量流动是逐级递减的，能量流经每一营养级时均有损耗，故食物链营养级环节越多，能量损耗越大，均有损耗，故食物链营养级环节越多，能量损耗越大，欲减少能量损耗应缩短食物链
13、。欲减少能量损耗应缩短食物链。 对能量流动过程的定量对能量流动过程的定量分析分析, ,是研究能量流动是研究能量流动规律的关键。规律的关键。 三、能量流动的特点三、能量流动的特点19421942年林德曼对赛达伯格湖能量流年林德曼对赛达伯格湖能量流动的定量分析图示动的定量分析图示数据分析与处理数据分析与处理营养级营养级流入能量流入能量流出能量流出能量（输入后一营（输入后一营养级）养级）出入比出入比生产者生产者植食性植食性动物动物肉食性肉食性动物动物分解者分解者464.6464.662.862.812.612.614.614.662.862.812.612.613.52%13.52%20.06%20
14、.06%1.1.用表格的形式，将图中的数据进行整理。用表格的形式，将图中的数据进行整理。（对于每一个营养级来讲（对于每一个营养级来讲, ,输入和输出的能量是否相输入和输出的能量是否相等等? ?）2.2.计算计算“流出流出”该营养级的能量占该营养级的能量占“流入流入”该营养级能量的百分比该营养级能量的百分比? ?13.5, 20 1020 a.a.下一个营养级下一个营养级不能利用不能利用的能量。的能量。如：草根如：草根b.b.下一个营养级能利用下一个营养级能利用而未利用而未利用的能量。的能量。 如：羊不能吃完所有的草如：羊不能吃完所有的草(1)(1)第二营养级获得第一营养级第二营养级获得第一营养
15、级( (生产者生产者) )所同化所同化 能量的百分比是多少能量的百分比是多少? ?第三营养级获得第二第三营养级获得第二 营养级百分比呢营养级百分比呢? ?(2)(2)能量在相邻的营养级之间的传递效率在多大能量在相邻的营养级之间的传递效率在多大 范围内范围内? ?(3)(3)上图中上图中“未利用的能量未利用的能量”是指哪些能量呢？是指哪些能量呢？传递效率传递效率下一营养级的同化量下一营养级的同化量本营养级的同化量本营养级的同化量传递效率的相关计算：传递效率的相关计算：62.8 12.6 100 = 20.06 62.8 464.6 100 = 13.52 3、流入某一营养级的能量，为什么不会、流
16、入某一营养级的能量，为什么不会百分之百流到下一营养级？百分之百流到下一营养级？4、对每个营养级来讲，输入和输出的能量、对每个营养级来讲，输入和输出的能量是否相等？是否相等？输入生产者的能量为输入生产者的能量为 J/cm2.a，生产者输出的总能量生产者输出的总能量 J/cm2.a 生态系统中能量流动和转化是否遵循能量守恒定律？生态系统中能量流动和转化是否遵循能量守恒定律？5、流经某生态系统的能量能否反向流动？、流经某生态系统的能量能否反向流动？能否循环流动？如图所示。能否循环流动？如图所示。不能，因为食物链营养级顺序不可逆。不能，因为食物链营养级顺序不可逆。 能量流动的特点能量流动的特点1单向流
17、动单向流动(1)食物链中，相邻营养级生物的吃与被吃关系不可逆转。食物链中，相邻营养级生物的吃与被吃关系不可逆转。因此能量不能倒流，这是长期自然选择的结果。因此能量不能倒流，这是长期自然选择的结果。2逐级递减逐级递减: 传递率为传递率为1020(1)每个营养级的生物总有一部分能量不能被下一营养级每个营养级的生物总有一部分能量不能被下一营养级利用。利用。(2)各个营养级的生物都会因细胞呼吸消耗相当大的一部各个营养级的生物都会因细胞呼吸消耗相当大的一部分能量，供自身利用和分能量，供自身利用和以热能形式散失。这些能量以热能形式散失。这些能量是无法再利用的。是无法再利用的。(3)各营养级中的能量都要有一
18、部分流入分解者。各营养级中的能量都要有一部分流入分解者。能量流动特点的表示法能量流动特点的表示法 金字塔金字塔金字塔种类：金字塔种类：能量金字塔能量金字塔（1）为什么食物链一般不超过五个营养级？）为什么食物链一般不超过五个营养级？（2）为什么）为什么“一山不容二虎一山不容二虎”？低低高高低低高高营养级营养级能量能量A AB BC CD D第一营养级第一营养级第二营养级第二营养级第三第三营养级营养级第四第四营养级营养级能量金字塔能量金字塔如果把各个营养如果把各个营养级的生物数量关级的生物数量关系，用绘制能量系，用绘制能量金字塔的方式表金字塔的方式表达出来，是不是达出来，是不是也是金字塔形？也是金
19、字塔形？有没有例外的情有没有例外的情况？况？想一想：想一想：能量金字塔能量金字塔u如果把单位时间内各个营养级所得到的能量如果把单位时间内各个营养级所得到的能量数值，由低到高绘成图，可以形成一个金字塔数值，由低到高绘成图，可以形成一个金字塔图形，叫做图形，叫做“能量金字塔能量金字塔”。D D 第四营养级第四营养级C C 第三营养级第三营养级B B 第二营养级第二营养级A A 第一营养级第一营养级 从图可以看从图可以看出，一个生态系出，一个生态系统中，营养级越统中，营养级越多，能量流动过多，能量流动过程中消耗量就越程中消耗量就越大。生态系统中大。生态系统中能量流动一般不能量流动一般不超过超过454
20、5个营养个营养级。级。数量金字塔数量金字塔人们对一片草地上的所有生物成员作了统计：人们对一片草地上的所有生物成员作了统计：生产者（野草）生产者（野草） 5 842 4245 842 424株；株；初级消费者（草原动物、昆虫）初级消费者（草原动物、昆虫） 708 624708 624只；只；次级消费者（肉食动物、吃昆虫的小鸟）次级消费者（肉食动物、吃昆虫的小鸟） 354 904 354 904 只；只；三级消费者（肉食动物、吃小鸟的鹰）三级消费者（肉食动物、吃小鸟的鹰） 3 3只。只。 数量金字塔数量金字塔 一般情况下，也是金字塔形。一般情况下，也是金字塔形。但是有时候会出现倒置的塔形。但是有时
21、候会出现倒置的塔形。例如，在海洋生态系统中，由例如，在海洋生态系统中，由于生产者（浮游植物）的个体于生产者（浮游植物）的个体小，寿命短，又会不断地被浮小，寿命短，又会不断地被浮游动物吃掉，所以某一时刻调游动物吃掉，所以某一时刻调查到的浮游植物的量可能低于查到的浮游植物的量可能低于浮游动物的量。浮游动物的量。当然，总的来当然，总的来看，一年中流过浮游植物的总看，一年中流过浮游植物的总能量还是比流过浮游艺机动物能量还是比流过浮游艺机动物的总能量要多。与此同理，成的总能量要多。与此同理，成千上万只昆虫生活在一株大树千上万只昆虫生活在一株大树上，该数量金字塔形也会发生上，该数量金字塔形也会发生倒置。倒
22、置。数量金字塔数量金字塔在一片树林中，树、昆虫和食虫鸟在一片树林中，树、昆虫和食虫鸟的个体数比例关系如下图所示：的个体数比例关系如下图所示：鸟鸟树树昆虫昆虫昆虫昆虫树树鸟鸟数量比例图数量比例图能量金字塔能量金字塔生物量金字塔生物量金字塔浮游动物生物量金字塔浮游浮游植物植物特殊情况：特殊情况：生态金字塔生态金字塔 能量金字塔、数量金字塔、生物量金字塔三者都是用来说能量金字塔、数量金字塔、生物量金字塔三者都是用来说明食物链中能量流动的情况，三者统称为生态金字塔。明食物链中能量流动的情况，三者统称为生态金字塔。能量金字塔能量金字塔数量金字塔数量金字塔生物量金字塔生物量金字塔形状特点呈正金字塔形呈正金
23、字塔形一般为正金字一般为正金字塔形，有时会塔形，有时会出现倒金字塔出现倒金字塔形形一般为正金字塔一般为正金字塔形有时会出现倒形有时会出现倒金字塔形金字塔形在一条食物链中，有低营养级到高营养级推算，在一条食物链中，有低营养级到高营养级推算，低营养级比高营养级含量一定多的是低营养级比高营养级含量一定多的是能量能量而不而不是是数量和生物量数量和生物量，数量和生物量均可出现倒，数量和生物量均可出现倒置置。天然生态系统天然生态系统其能量状况表现为金字塔形状时，其能量状况表现为金字塔形状时，方可维持方可维持生态系统的正常运转，从而维持生态生态系统的正常运转，从而维持生态系统稳定。而系统稳定。而人工生态系统
24、人工生态系统因能量可人为补充，因能量可人为补充，可能会使能量金字塔出现倒置状况。可能会使能量金字塔出现倒置状况。 根据生态系统中能量流动逐级递减的特点和根据生态系统中能量流动逐级递减的特点和规律，营养级越高，可利用的能量就越少，老规律，营养级越高，可利用的能量就越少，老虎在生态系统中几乎是最高营养级，通过食物虎在生态系统中几乎是最高营养级，通过食物链（网）流经老虎的能量已减到很少的程度。链（网）流经老虎的能量已减到很少的程度。因此，老虎的数量将是很少的。故因此，老虎的数量将是很少的。故“一山不容一山不容二虎二虎”有一定的生态学道理。有一定的生态学道理。1.1.为什么说为什么说“一山不容二虎一山
25、不容二虎”? ?迁移创新：迁移创新：从能量传递的数量和效率看，能量流经各营养级是逐从能量传递的数量和效率看，能量流经各营养级是逐级递减的，单向不循环的，传递效率为级递减的，单向不循环的，传递效率为10102020。 所以所以, ,食物链一般不超过五个营养级，到第五食物链一般不超过五个营养级，到第五营养级以后，可利用的能量已减少到不能维持其营养级以后，可利用的能量已减少到不能维持其生存的程度了。因为能量每流经一级都要丢失一生存的程度了。因为能量每流经一级都要丢失一大部分，所以食物链越长，能量流失就越多。大部分，所以食物链越长，能量流失就越多。2.2.食物链一般不超过食物链一般不超过5 5个营养级
26、个营养级? ?迁移创新：迁移创新：能量流动有关计算能量流动有关计算2、在能量流动的相关问题中，若题干在能量流动的相关问题中，若题干中未作具体说明，则一般认为能量传递中未作具体说明，则一般认为能量传递的最低效率为的最低效率为10，最高效率为，最高效率为20。1、能量传递效率、能量传递效率=下一营养级的同化下一营养级的同化量量/上一营养级的同化量上一营养级的同化量同化量同化量=摄入量摄入量-粪便量粪便量3、在已知较高营养级生物的能量求较低营在已知较高营养级生物的能量求较低营养级生物的能量时，若求养级生物的能量时，若求“最最(至至)多多”值，则值，则说明较低营养级生物的能量按说明较低营养级生物的能量
27、按“最低最低”效率传效率传递；若求递；若求“最最(至至)少少”值，则说明较低营养级值，则说明较低营养级生物的能量按生物的能量按“最高最高”效率传递。效率传递。需能量需能量最多最多：需能量需能量最少：最少：选最短食物链按选最短食物链按20%计算计算选最长食物链按选最长食物链按10%计算计算按按10%计算计算按按20%计算计算食物链食物链食物链食物链食物网食物网食物网食物网4、已知较低营养级生物的能量求较高营养已知较低营养级生物的能量求较高营养级生物的能量时，若求级生物的能量时，若求“最最(至至)多多”值，则说值，则说明较低营养级生物的能量按明较低营养级生物的能量按“最高最高”效率传效率传递；若求
28、递；若求“最最(至至)少少”值，则说明较低营养级值，则说明较低营养级生物的能量按生物的能量按“最低最低”效率传递。效率传递。增最多增最多能量：能量：增最少增最少能量：能量：选最长食物链按选最长食物链按10%计算计算选最短食物链按选最短食物链按20%计算计算按按10%计算计算食物链食物链食物网食物网按按20%计算计算食物链食物链食物网食物网 在在绿色植物绿色植物鼠鼠猫头鹰猫头鹰这条食物链中，猫头这条食物链中，猫头鹰增重鹰增重1Kg，至少需要消耗绿色植物，至少需要消耗绿色植物_Kg，至多需要消耗绿色植物至多需要消耗绿色植物_Kg。X20%20%=1Kg x=25Kg25X10%10%=1Kg x=
29、100Kg100如如绿色植物绿色植物固定了固定了1000焦耳的能量焦耳的能量, 则猫头鹰则猫头鹰最少能获得最少能获得_焦耳能量焦耳能量, 最多能获得最多能获得_焦耳能量焦耳能量.100020%20%=40焦耳焦耳100010%10%=10焦耳焦耳 1040根据下图所表示的食物网根据下图所表示的食物网, , 结合能量流动的特点结合能量流动的特点进行计算进行计算: :牧草牧草鼠鼠蛇蛇猫头鹰猫头鹰(1)(1) 如果牧草固定了如果牧草固定了10001000焦耳的能量焦耳的能量, , 则猫头鹰最少能则猫头鹰最少能获得获得_焦耳能量焦耳能量, , 最多能获得最多能获得_焦耳能量焦耳能量. .(2)(2)若
30、猫头鹰要获得若猫头鹰要获得1 1千焦能量千焦能量, , 则至少消耗掉牧草所固则至少消耗掉牧草所固定的定的_千焦能量千焦能量, , 最多消耗牧草固定的最多消耗牧草固定的_千千焦能量焦能量. .140251000在具体计算中，会遇到这样的问题（如图1所示）：a为生产者，它通过、三条途径分别为为生产者，它通过、三条途径分别为b、d、e提供能量，那么提供能量，那么a到底为到底为b、d、e各提供多少能量？各提供多少能量？e为最高营养级，它通过、三条途径分别从为最高营养级，它通过、三条途径分别从a、c、d三处获得能量，那么三处获得能量，那么e到底从到底从a、c、d各获得多少各获得多少能量？能量？以上两个问
31、题，在具体计算过程中，除非题目中特别说明，否则绝对不能按比例平均分配能量。所以在计算过程中，必须确定两个比例，即：中获得能量的比例某一生物从不同食物链供能量的比例某一生物给不同生物提在右下图食物网中，鸟的动物性食物所占的在右下图食物网中，鸟的动物性食物所占的比例为比例为a，若要使鸟体内有机物增加，若要使鸟体内有机物增加x，至少，至少需要消耗草的有机物的量为需要消耗草的有机物的量为y，那么（，那么（ ）Ay20ax+5x By90ax+10 xCy25ax+5x Dy100ax+10 xA讨论：讨论：、如何确定一个草场的载畜量，以防止、如何确定一个草场的载畜量，以防止 由于过度放牧而使草场退化？
32、由于过度放牧而使草场退化？、在农业生态系统中怎样使能量更多的、在农业生态系统中怎样使能量更多的 流向对人类有益的地方？流向对人类有益的地方？（四）研究能量流动的意义（四）研究能量流动的意义 通过研究生态系统的能量流动，使我们可以知通过研究生态系统的能量流动，使我们可以知道，虽然我们道，虽然我们不可以改变生态系统能量流动的不可以改变生态系统能量流动的规律，但可以帮助人们合理地调整生态系统中规律，但可以帮助人们合理地调整生态系统中的能量流动关系，使能量持续高效地流向对人的能量流动关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。可以科学规划、设计人工生类最有益的部分。可以科学规划、设计人工生态系统，使
33、能量得到最有效的利用。态系统，使能量得到最有效的利用。 生态农业生态农业例如：例如： 1 1、桑基鱼塘桑基鱼塘 2 2、农田沼气利用、农田沼气利用 3 3、草原合理放牧、草原合理放牧 名师点睛：名师点睛： 在设计、分析农业生态系统或物质循环、在设计、分析农业生态系统或物质循环、能量流动在生产实际的运用时，经常会涉能量流动在生产实际的运用时，经常会涉及到一些生态规律，需要记住：及到一些生态规律，需要记住：人类的除人类的除草、灌溉、施肥等活动，是设法调整能量草、灌溉、施肥等活动，是设法调整能量流动的关系，使能量尽可能流向对人类最流动的关系，使能量尽可能流向对人类最有益的部分；有益的部分；设计农业生
34、态系统是利用了设计农业生态系统是利用了物质和能量的多级利用。物质和能量的多级利用。加工厂加工厂桑基桑基蔗基蔗基有有机机物物质质甘蔗甘蔗蔗叶蔗叶塘泥塘泥蚕茧蚕茧蚕粪蚕粪塘泥塘泥鱼鱼鱼塘鱼塘 桑基鱼塘桑基鱼塘 “桑基鱼塘桑基鱼塘”的设的设计理念是从人类所计理念是从人类所需出发，通过能量需出发，通过能量多级利用，充分利多级利用，充分利用流经各营养级的用流经各营养级的能量，提高生产效能量，提高生产效益。益。思考题思考题 如何让农田生态系统中的水稻果实和如何让农田生态系统中的水稻果实和秸杆持续高效地流向人类？秸杆持续高效地流向人类？提供粮食提供粮食提供饲料喂家禽、家畜提供饲料喂家禽、家畜秸杆做食用菌养料
35、秸杆做食用菌养料制沼气燃料等制沼气燃料等( (多级利用多级利用) )生态农业：生态农业： 生态农业是指利用人、生物与环境之间的能量生态农业是指利用人、生物与环境之间的能量流动规律和生态系统物质循环规律，结合本地资源流动规律和生态系统物质循环规律，结合本地资源结构，建立一个或多个结构，建立一个或多个“一业为主、综合发展、多一业为主、综合发展、多级转换、良性循环级转换、良性循环”的高效无废料的综合农业生产的高效无废料的综合农业生产体系。体系。 如：北京大兴区留民村生态农场，留民营是联合国授如：北京大兴区留民村生态农场，留民营是联合国授予的全球环保予的全球环保500500佳之一，是著名的中国生态农业
36、第一村，佳之一，是著名的中国生态农业第一村，开展旅游观光已有开展旅游观光已有2020年的历史，吸引了世界年的历史，吸引了世界138138个国家个国家和地区的游客。和地区的游客。 留民营已形成了以沼气为中心，串联各留民营已形成了以沼气为中心，串联各业良性循环的生态体系业良性循环的生态体系, , 。一种、二养、三加工，产、供、。一种、二养、三加工，产、供、销一体化的生产模式，取得了良好的经济效益、社会效益销一体化的生产模式，取得了良好的经济效益、社会效益和经济效益，工农业总产值达和经济效益，工农业总产值达1.421.42亿元，人均收入亿元，人均收入9800098000元，是京郊乃至全国的涉外窗口元
37、，是京郊乃至全国的涉外窗口 。水稻水稻家禽家禽, ,家畜家畜沼气池沼气池( (含微生物含微生物) )食用菌食用菌人人饲料饲料粪肥粪肥菌渣等菌渣等粪便粪便粪便粪便沼渣沼渣沼渣沼液作肥料沼渣沼液作肥料秸秆秸秆燃料燃料燃料燃料四、研究能量流动的实践意义四、研究能量流动的实践意义与社会的联系 （五）调查（五）调查 参考调查点：稻田生态系统参考调查点：稻田生态系统 组成成分：组成成分： （1 1） 非生物的物质和能量；非生物的物质和能量； （2 2） 生产生产者：者： 水稻、杂草、浮游植物等；（水稻、杂草、浮游植物等；（3 3）消费者：田螺、）消费者：田螺、泥鳅、黄鳝、鱼、青蛙、浮游动物、昆虫、鸟类等；
38、泥鳅、黄鳝、鱼、青蛙、浮游动物、昆虫、鸟类等；（3 3）分解者：多种微生物。）分解者：多种微生物。 问题提示：问题提示： 1.1.生产者主体是水稻，其他生产者有杂草、浮游植物等。生产者主体是水稻，其他生产者有杂草、浮游植物等。农民主要通过喷洒除草剂，或人工除草的方式抑制杂草农民主要通过喷洒除草剂，或人工除草的方式抑制杂草的生长。的生长。 2.2.初级消费者有：田螺、浮游动物、植食性昆虫、植食初级消费者有：田螺、浮游动物、植食性昆虫、植食性鱼、鸟类等。一般而言，植食性昆虫和鸟类等往往对性鱼、鸟类等。一般而言，植食性昆虫和鸟类等往往对水稻生长构成危害，田螺、植食性鱼数量较多时也会对水稻生长构成危害
39、，田螺、植食性鱼数量较多时也会对水稻生长构成危害。农民采取喷洒农药、竖稻草人等措水稻生长构成危害。农民采取喷洒农药、竖稻草人等措施防止或减少这些动物的危害。施防止或减少这些动物的危害。 （五）调查（五）调查 3.3.次级消费者有：泥鳅、黄鳝、肉食性鱼、青蛙次级消费者有：泥鳅、黄鳝、肉食性鱼、青蛙等。一般而言，这些消费者对水稻生长利大于害。等。一般而言，这些消费者对水稻生长利大于害。农民通过禁捕，或适量放养等措施，实现生态农农民通过禁捕，或适量放养等措施，实现生态农业的目标。业的目标。 5.5.农民对秸秆的传统处理方式有焚烧或填埋等；农民对秸秆的传统处理方式有焚烧或填埋等；现代农业提出了综合利用
40、思想，例如，秸秆可作现代农业提出了综合利用思想，例如，秸秆可作为多种工业原材料，还可以用来生产沼气，以充为多种工业原材料，还可以用来生产沼气，以充分利用其中的能量。分利用其中的能量。 6.6.主要通过合理密植的方法提高作物的光能利用主要通过合理密植的方法提高作物的光能利用效率。效率。 7.7.通过稻田养鱼等措施，实现立体化生态农业；通过稻田养鱼等措施，实现立体化生态农业；通过建造沼气池，实现能量的多级利用。通过建造沼气池，实现能量的多级利用。技能训练：技能训练：分析和处理数据分析和处理数据 19261926年年, ,美国一位生态学家研究了一块玉米美国一位生态学家研究了一块玉米田的能量流动情况田
41、的能量流动情况, ,得到如下数据。得到如下数据。1 1、这块玉米田共收割玉米约、这块玉米田共收割玉米约1000010000株，质量为株，质量为6000Kg6000Kg。通过对玉米植株的化学成分进行分析，计。通过对玉米植株的化学成分进行分析，计算出其中共含碳算出其中共含碳KgKg。、据他估算，这些玉米在整个生长过程中通过呼吸、据他估算，这些玉米在整个生长过程中通过呼吸消耗的葡萄糖共消耗的葡萄糖共KgKg。、KgKg葡萄糖储存葡萄糖储存4 4能量。能量。、在整个生长季节里，入射到这块玉米田的太阳能、在整个生长季节里，入射到这块玉米田的太阳能总量为总量为9 9。请据以上数据计算：。请据以上数据计算：
42、提示：这些玉米的含碳量折合成葡萄糖是提示：这些玉米的含碳量折合成葡萄糖是6687.5kg，计算公式是，计算公式是(1218)/122675，这，这些葡萄糖储存的能量是些葡萄糖储存的能量是1.07108kJ（计算公式是（计算公式是EGMG1.6104）；这些玉米呼吸作用消耗）；这些玉米呼吸作用消耗的能量是的能量是3.272107kJ（计算公式为（计算公式为E呼呼MG1.6104）；这些玉米在整个生长季节所）；这些玉米在整个生长季节所固定太阳能总量是固定太阳能总量是1.3972108kJ（计算公式为（计算公式为E固固EGE呼），呼吸作用消耗的能量占所固呼），呼吸作用消耗的能量占所固定太阳能的比例是
43、定太阳能的比例是23.4%；这块玉米田的太阳能；这块玉米田的太阳能利用效率是利用效率是1.64%（计算公式为（计算公式为1.3972108/8.5109）1 1、这些玉米的含碳量折合成葡萄糖是多少？、这些玉米的含碳量折合成葡萄糖是多少？这些葡萄糖储存的能量是多少？这些葡萄糖储存的能量是多少？答案：这些玉米含碳量折全成葡萄糖是：答案：这些玉米含碳量折全成葡萄糖是：X30X301212（g),g),这些葡萄糖储存的这些葡萄糖储存的能量是：能量是：4 48 8（）（）2 2、这些玉米呼吸作用消耗的能量是多少？、这些玉米呼吸作用消耗的能量是多少？答案：这些玉米呼吸作用消耗的能量是：答案：这些玉米呼吸作
44、用消耗的能量是：47（）（）技能训练：技能训练：3 3、这些玉米在整个生长季节所固定的太阳能总、这些玉米在整个生长季节所固定的太阳能总量是多少？呼吸作用消耗的能量占所固定太阳量是多少？呼吸作用消耗的能量占所固定太阳能总量的比例是多少？能总量的比例是多少？答案：这些玉米在整个生长季节所固定的太阳能总答案：这些玉米在整个生长季节所固定的太阳能总量是：量是：888（）（）0.3272X108/1.3972X108=23.5%技能训练：技能训练：4 4、这块玉米田的太阳能利用效率是多少？、这块玉米田的太阳能利用效率是多少？答案：这块玉米田的能量利用效率是：答案：这块玉米田的能量利用效率是：89本节知识
45、体系本节知识体系能能量量流流动动概念：概念：生态系统中能量的输入、传递和散失的过程生态系统中能量的输入、传递和散失的过程过过程程能量的源头：能量的源头：流经生态系统的总能量：流经生态系统的总能量：生产者固定生产者固定的太阳能的的太阳能的总量总量途径：途径：食物链或食物网食物链或食物网特特点点单向流动：单向流动：逐级递减：逐级递减：沿食物链方向由低营养级流向下沿食物链方向由低营养级流向下一营养级一营养级能量金字塔：能量金字塔：能量沿食物链流动过程中逐级递减；传递能量沿食物链流动过程中逐级递减；传递效率为效率为10%20%。研究研究意义意义设法调整生态系统中的能量流动关系，使设法调整生态系统中的能
46、量流动关系，使能量持续高效的流向对人类最有益的部分能量持续高效的流向对人类最有益的部分太阳能太阳能 练习练习 基础题基础题 1.A1.A。2.D2.D。3.B3.B。 拓展题拓展题 （2 2）图）图b b所示生态系统中流向分解者的能量，所示生态系统中流向分解者的能量，还有一部分可以以生活能源或食物中化学能的形还有一部分可以以生活能源或食物中化学能的形式被人类再度利用，因此，该生态系统实现了能式被人类再度利用，因此，该生态系统实现了能量的多级、充分利用，提高了能量的利用率。量的多级、充分利用，提高了能量的利用率。 2.2.提示：不能。在一个封闭的系统中，物质总是提示：不能。在一个封闭的系统中，物
47、质总是由有序朝着无序的方向（熵增加）发展。硅藻能由有序朝着无序的方向（熵增加）发展。硅藻能利用获取的营养通过自身的新陈代谢作用释放能利用获取的营养通过自身的新陈代谢作用释放能量，依靠能量完成物质由无序向有序的转化，维量，依靠能量完成物质由无序向有序的转化，维持其生命活动。持其生命活动。1 1、下面有关生态系统能量流动的表述，不正确、下面有关生态系统能量流动的表述，不正确 的是（）的是（） A . A .能量流动是单向流动，逐级递减的能量流动是单向流动，逐级递减的 B. B.食物链越短，可供消费者的能量越多食物链越短，可供消费者的能量越多 C . C .初级消费者越多，次级消费者获得的能量初级消
48、费者越多，次级消费者获得的能量越少越少 D . D .营养级越多，散失的能量越多营养级越多，散失的能量越多2 2、假设一个生态系统的总能量为，按、假设一个生态系统的总能量为，按 最高传递效率计算，第三营养级和三级消费最高传递效率计算，第三营养级和三级消费 者所获得的能量应为（者所获得的能量应为（ ） A. A.和和 B. B. .和和. . C . C .和和. . D. D.和和CC思维训练思维训练4 4、在一条食物链中，第二营养级能量最、在一条食物链中，第二营养级能量最多有多少流入到第五营养级（多有多少流入到第五营养级（ ） A. 1/5 B.1/125 C.1/25 D.1/625 A.
49、 1/5 B.1/125 C.1/25 D.1/6253 3、在一个处于平衡状态的封闭的生态系统、在一个处于平衡状态的封闭的生态系统 内，要使其中的动物能够长时间存活，内，要使其中的动物能够长时间存活，必须提供（必须提供（ ） A Ao o2 2 B BHH2 2o o C C有机物有机物 D D太阳能太阳能BD思维训练思维训练 5 5、在草原上，牛以草为食，屎壳郎以牛粪、在草原上，牛以草为食，屎壳郎以牛粪为食。为食。思考：思考：a a、在能量流动的分析中牛粪中所含的能量、在能量流动的分析中牛粪中所含的能量属于哪一部分？属于哪一部分？b b、被牛同化的能量中约有多少流入壳郎？、被牛同化的能量中
50、约有多少流入壳郎？ 生产者固定的太阳能生产者固定的太阳能0思维训练思维训练6、在一个草原生态系统中，如果要研究被第二、在一个草原生态系统中，如果要研究被第二营养级同化的能量去向，不应包括下列选项中的营养级同化的能量去向，不应包括下列选项中的 A.羊的呼吸消耗量羊的呼吸消耗量B.羊的粪便量羊的粪便量C.羊的生长量羊的生长量 D.部分死亡羊的重量部分死亡羊的重量B7、某自然生态系统中由四种生物构成的一条食物链：、某自然生态系统中由四种生物构成的一条食物链：甲甲乙乙丙丙丁，其中甲是自养型生物。在某一时间分别丁，其中甲是自养型生物。在某一时间分别测得这四测得这四种生物所含的有机物总量分别为种生物所含的
