1、第第5 5章章 生态系统及其稳定性生态系统及其稳定性 第第2 2节节 生态系统的能量流动生态系统的能量流动 无锡市第一中学无锡市第一中学 杨旭杨旭 追逐太阳的追逐太阳的黄金水母黄金水母 生态学家林德曼生态学家林德曼 “大鱼吃小鱼，大鱼吃小鱼， 小鱼吃虾米，小鱼吃虾米， 虾米吃泥巴虾米吃泥巴。” 中国谚语之一：中国谚语之一： （有藻类生长）（有藻类生长） 泥巴泥巴 食物链食物链 藻类藻类 虾虾 小鱼小鱼 大鱼大鱼 分解者分解者:14.6:14.6 未利用未利用:293:293 呼吸呼吸:18.8:18.8 呼吸呼吸:7.5:7.5 实验数据实验数据 生物个体生物个体 能量能量 输入输入 吸收后吸
2、收后转化转化为自身为自身 的能量（的能量（同化同化） 散失散失 传递传递 分析：分析： 能量流动的概念简图能量流动的概念简图 藻类藻类 虾虾 小鱼小鱼 大鱼大鱼 生物种群生物种群 ？ ？ ？ ？ ？ ？ 自然界中能量的存在形式：自然界中能量的存在形式： 细胞中蕴含能量的物质：细胞中蕴含能量的物质： 细胞中与能量储存、释放有关的代谢：细胞中与能量储存、释放有关的代谢： 自然界中与能量传递有关的生物间关系：自然界中与能量传递有关的生物间关系： 太阳辐射能太阳辐射能 热能热能 有机物中的化学能有机物中的化学能 被捕食者被捕食者捕食者捕食者 宿主宿主寄生生物寄生生物 葡萄糖、葡萄糖、 淀粉、淀粉、 糖
3、原、糖原、 脂肪、脂肪、 ATP等等有机物有机物 光合作用光合作用 呼吸作用呼吸作用 化能合成作用化能合成作用 动物粪便动物粪便分解者分解者 与能量有关的关键词与能量有关的关键词 分析：分析： 生物遗体生物遗体分解者分解者 能量流动能量流动 概念模型概念模型 模型构建模型构建 对于生产者对于生产者（第一营养级）（第一营养级） 构建构建 生产者生产者固定固定 的的太阳能太阳能 热能热能形式散失形式散失 呼吸作用呼吸作用 化学能化学能形式形式 储存在自身储存在自身 有机物中有机物中 用于生长用于生长 发育繁殖发育繁殖 下一营养级下一营养级 分分 解解 者者 传递传递 模型构建模型构建 光合光合 作
4、用作用 对于生产者对于生产者（第一营养级）（第一营养级） 模型构建模型构建 对于初级消费者对于初级消费者（第二营养级）（第二营养级） 初级消费者初级消费者 摄入摄入 初级消费者初级消费者 同化同化 热能热能形式散失形式散失 呼吸作用呼吸作用 粪便粪便 化学能化学能形式形式 储存在自身储存在自身 有机物中有机物中 用于生长用于生长 发育繁殖发育繁殖 下一营养级下一营养级 分分 解解 者者 传递传递 摄入的能量摄入的能量 = = 同化的能量同化的能量+ +粪便中的能量粪便中的能量 模型构建模型构建 枯枝枯枝 败叶败叶 分分 解解 者者 对于分解者对于分解者 生产者生产者 初级消费者初级消费者 次级
5、消费者次级消费者 遗体遗体 遗体遗体 分分 解解 者者 呼吸作用呼吸作用 同化同化 同化同化 同化同化 生态系统能量流动的概念模型生态系统能量流动的概念模型 生产者生产者 （植物）（植物） 呼吸作用呼吸作用 初级消费者初级消费者 （植食动物）（植食动物） 呼吸作用呼吸作用 次级消费者次级消费者 （肉食动物）（肉食动物） 三级消费者三级消费者 （肉食动物）（肉食动物） 呼吸作用呼吸作用 呼吸作用呼吸作用 分分 解解 者者 呼吸作用呼吸作用 生态学家林德曼生态学家林德曼 研究对象研究对象 赛达伯格湖赛达伯格湖 （Cedar Bog Lake） 赛达伯格湖赛达伯格湖位于高原位于高原 地带，面积地带，
6、面积大约大约5050公顷，公顷， 是一个较小且封闭的天是一个较小且封闭的天 然然湖泊。该地区湖泊。该地区气候较气候较 为寒冷，人口稀少，保为寒冷，人口稀少，保 留了原始景观。留了原始景观。 营养结构简单营养结构简单 受外界因素干扰较受外界因素干扰较 小，是一个相对稳小，是一个相对稳 定的生态系统。定的生态系统。 分解者分解者:14.6:14.6 未利用未利用:293:293 呼吸呼吸:18.8:18.8 呼吸呼吸:7.5:7.5 实验数据实验数据 定性分析定性分析 定量分析定量分析 定量分析定量分析 利用利用概念模型概念模型分析数据分析数据 未利用未利用 的能量的能量 沉积物沉积物 ( (如泥
7、炭、枯枝落叶层等如泥炭、枯枝落叶层等) ) 主要主要 形成形成 泥炭泥炭 问题探究问题探究： 2、该生态系统含有能量最多和最少的生物类群分别是什么？该生态系统含有能量最多和最少的生物类群分别是什么？ 1、一年中流经该生态系统的总能量是多少？光能利用率为多少？一年中流经该生态系统的总能量是多少？光能利用率为多少？ 5、生产者能量的各条去路占其总能量的比例分别是多少？生产者能量的各条去路占其总能量的比例分别是多少？ 3、该生态系统能量流动的渠道是什么？能否反向进行？该生态系统能量流动的渠道是什么？能否反向进行？ 4、流入某一营养级的能量，能否全部流到下一营养级？流入某一营养级的能量，能否全部流到下
8、一营养级？ 6、营养级之间的能量传递效率各是多少？营养级之间的能量传递效率各是多少？ 从生态系统层次：从生态系统层次： 从营养级层次：从营养级层次： 能量流动的特点能量流动的特点 单向流动单向流动: : 生产者生产者 次级消费者次级消费者 初级消费者初级消费者 不可逆，不循环不可逆，不循环 原因原因: : 生物间的捕食关系是一定的生物间的捕食关系是一定的 散失的热能不能被生物体再利用散失的热能不能被生物体再利用 能量流动的特点能量流动的特点 逐级递减逐级递减: : 单向流动单向流动: : 生产者生产者 次级消费者次级消费者 初级消费者初级消费者 不循环，不可逆不循环，不可逆 能量能量是沿食物链
9、（网）流动的是沿食物链（网）流动的 在流动过程中是逐级减少的在流动过程中是逐级减少的 相邻营养级间能量传递效率大约是相邻营养级间能量传递效率大约是10% 20% 原因原因: : 自身呼吸散失自身呼吸散失 分解者利用分解者利用 未利用未利用 分解者分解者 肉食性动物肉食性动物 植食性动物植食性动物 生产者生产者 生物生物 类群类群 输入量输入量 流入下一流入下一 营养级量营养级量 呼吸量呼吸量 未利用量未利用量 流入分解流入分解 者量者量 能量能量 类别类别 464.6 62.8 12.6 14.6 62.8 12.6 / / 96.3 18.8 7.5 / 12.5 2.1 微量微量 / /
10、293 29.3 5.0 定量分析定量分析 利用利用表格表格分析数据分析数据 肉食性动物肉食性动物 植食性动物植食性动物 生产者生产者 生物生物 类群类群 输入量输入量 流入下一流入下一 营养级量营养级量 能量能量 类别类别 464.6 62.8 12.6 62.8 12.6 / 传递效率传递效率 13.52% 20.06% / 定量分析定量分析 利用利用表格表格分析数据分析数据 464.6464.6 生产者生产者 62.862.8 植食性动物植食性动物 12.612.6 肉食性动物肉食性动物 能量值能量值 生物类群生物类群 将所含将所含能量能量的多少转化图形面积的大小：的多少转化图形面积的大
11、小： 定量分析定量分析 利用利用柱形图柱形图分析数据分析数据 能量金字塔能量金字塔 “一山不容二虎”“一山不容二虎” 中国谚语之二：中国谚语之二： 能量金字塔能量金字塔 逐级递减逐级递减 “大鱼吃小鱼大鱼吃小鱼, ,小鱼吃小鱼吃 虾米虾米, ,虾米吃泥巴虾米吃泥巴。” 中国谚语之一：中国谚语之一： 单向流动单向流动 思考思考： 1、先吃鸡，再吃玉米、先吃鸡，再吃玉米 2、先吃玉米，再吃鸡、先吃玉米，再吃鸡 3、先吃玉米，同时用一部分玉米喂鸡，吃鸡产、先吃玉米，同时用一部分玉米喂鸡，吃鸡产 下的蛋，最后吃鸡下的蛋，最后吃鸡 假如你流落到一个荒岛上，那里除了可以饮假如你流落到一个荒岛上，那里除了可
12、以饮 用的水以外，几乎没有任何食物。你随身尚存的用的水以外，几乎没有任何食物。你随身尚存的 食物只有一只母鸡和食物只有一只母鸡和1515千克的玉米。千克的玉米。 请问哪种生存策略能让你维持更长的时间来请问哪种生存策略能让你维持更长的时间来 等待救援？等待救援？ 生态金字塔生态金字塔 生物量金字塔生物量金字塔 将所含将所含有机物有机物干重干重的多少转化图形面积的大小：的多少转化图形面积的大小： 生态金字塔生态金字塔 数量金字塔数量金字塔 将所含将所含个体数个体数的多少转化图形面积的大小：的多少转化图形面积的大小： 150万株万株 20万头万头 9万头万头 1头头 生态金字塔生态金字塔 能量金字塔能量金字塔 生物量金字塔生物量金字塔 数量金字塔数量金字塔 思考思考： 生态金字塔会不会出现倒置的情况？生态金字塔会不会出现倒置的情况？ 不会不会 一般不会一般不会 有可能有可能
