第第2节节 生态系统的能量流动生态系统的能量流动第五章第五章 生态系统及其稳定性生态系统及其稳定性复复习习引引入入大气中大气中的的CO2甲甲乙乙丙丙生产者生产者消费者消费者分解者分解者能量流动的分析能量流动的分析能量流动的分析能量流动的分析能量流动的过程能量流动的过程地球上几乎所有的生态系统所需要的能量都地球上几乎所有的生态系统所需要的能量都来自来自太阳太阳。进入生态系统中生物体的能量是进入生态系统中生物体的能量是生产者光合生产者光合作用作用吸收的能量。这些能量固定到生产者所制造吸收的能量。这些能量固定到生产者所制造的有机物中。的有机物中。进入生态系统中的太阳能约占太阳向地球输进入生态系统中的太阳能约占太阳向地球输送能量的送能量的1%。能量流动的过程能量流动的过程输入第一营养级的能量转移方向：输入第一营养级的能量转移方向：（1）呼吸呼吸作用中热能散失作用中热能散失（2）生产者）生产者自身的生长、发育和繁殖消耗自身的生长、发育和繁殖消耗（3）残枝败叶残枝败叶带走的能量带走的能量（4）储存储存于植物体中的有机物的能量。于植物体中的有机物的能量。能量流动能量流动的过程的过程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“未利用未利用”是指未被自身呼吸作用消耗和未被后一下营养级和分解者利用的能量是指未被自身呼吸作用消耗和未被后一下营养级和分解者利用的能量能量流动的特点能量流动的特点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（输入后一个营养一个营养级）级）出入比出入比生产者生产者植食性动物植食性动物肉食性动物肉食性动物分解者分解者464.662.813.52%62.812.620.06%12.614.6能量流动的特点能量流动的特点第一、能量流动不是循环的而是单向的第一、能量流动不是循环的而是单向的：从生产者从生产者初级消费者初级消费者次级消费者次级消费者三级消费者三级消费者。食物链各个营。食物链各个营养级的顺序是不可逆的，而各个营养级的能量总是以呼吸散失热养级的顺序是不可逆的，而各个营养级的能量总是以呼吸散失热能。即必须源源不断地输入，又不断地散失。能。即必须源源不断地输入，又不断地散失。第二、能量流动是逐级递减的第二、能量流动是逐级递减的,传递率为传递率为1020，一条食物链的营养级一般不会超过五个营养级，因营养一条食物链的营养级一般不会超过五个营养级，因营养级上升一级，可利用的能量相应要减少级上升一级，可利用的能量相应要减少8090，能量到了第，能量到了第五个营养级时，可利用的能量往往少到不能维持其生存的程度了。五个营养级时，可利用的能量往往少到不能维持其生存的程度了。由于生态系统能量流量逐级递减，其传递率为由于生态系统能量流量逐级递减，其传递率为1020，即构，即构成了能量金字塔。所以，生产者固定的全部太阳能流经生态系统成了能量金字塔。所以，生产者固定的全部太阳能流经生态系统过程中逐级递减，单向不循环，最终在环境中消失。过程中逐级递减，单向不循环，最终在环境中消失。能量流能量流动动的特点的特点ABCDp1C2C3C4Cp1C2C3C4Cp1C2Cp1C2C3C3C数量能量落叶林草地落叶林及草地数量和能量金落叶林及草地数量和能量金字塔字塔能量流动的特点能量流动的特点引申引申为什么肉类食品的价格比小白菜价格高？为什么肉类食品的价格比小白菜价格高？为什么几平方公里才能有一只虎为什么几平方公里才能有一只虎,而几平方米而几平方米却有百万昆虫却有百万昆虫?人增加一千克，要消耗多少克的植物？人增加一千克，要消耗多少克的植物？(从不同食物链考虑从不同食物链考虑)生物富集作用生物富集作用?生物富集作用生物富集作用2、下图是草原生态系统中的一条食物链、下图是草原生态系统中的一条食物链 及能量流动图解，回答问题。及能量流动图解，回答问题。图中图中D表示表示_。能量在逐级递减中，传递率按能量在逐级递减中，传递率按20计算，计算， 若狐获得的能量是若狐获得的能量是8千焦，传递给狼的能千焦，传递给狼的能 量为量为_千焦，狼获得的能量中，草应千焦，狼获得的能量中，草应 供给这条食物链的能量为供给这条食物链的能量为_千焦。千焦。图中各营养级通过图中各营养级通过A_作用被消耗，作用被消耗， 通过通过B_利用，而利用，而B又通过又通过C_ 被消耗。被消耗。太阳能太阳能 1.6 200 呼吸呼吸 分解者分解者 呼吸作用呼吸作用 假定某生态系统中有绿色植物，蛙、蛇、假定某生态系统中有绿色植物，蛙、蛇、鹰、昆虫和食虫鸟等生物，此生态系统的总能鹰、昆虫和食虫鸟等生物，此生态系统的总能量为量为24000千焦，如营养级之间能量转化效率千焦，如营养级之间能量转化效率为为15%，第三营养级和第四营养级所利用的能，第三营养级和第四营养级所利用的能量分别是（量分别是（） 解析：第三营养级所利用的能量= 24000千焦 （15%）3-1= 540千焦 ；第四营养级所利用的能量= 24000千焦 （15%）4-1=81千焦。有关计算有关计算在在图图中中海海鸟鸟获获得得能能量量最最多多的的食食物物链链是是_。海海鸟鸟每每增增加加1千千克克，需需消消耗耗生生产产者者生生产产的的有有机机物物至至少少是是_千克。千克。有关计算有关计算甲壳类甲壳类水绵水绵海鸟海鸟水蚤水蚤大鱼大鱼小鱼小鱼淡水虾淡水虾水藻水藻甲壳类甲壳类海鸟海鸟 2525表表示示某某生生态态系系统统的的食食物物网网，请请回回答答：若若该该生生态态系系统统的的能能量量流流动动效效率率平平均均为为10%，同同一一营营养养级级的的每每种种生生物物获获得得的的能能量量是是均均等等的的，那那么么第第一一营营养养级级的的同同化化能能量量为为2107KJ，则则鹰鹰最最终终获获得得的的能能量量是是_。要使鹰的数量最多它应处于要使鹰的数量最多它应处于_营养级。营养级。有关计算有关计算5105104 4+10+104 4+510+5102 2=60500KJ =60500KJ 3 3鹰鹰鸟鸟蛇蛇蛙蛙鼠鼠昆虫昆虫植物植物60500KJ 图图是是某某个个生生态态系系统统中中的的食食物物网网简简图图，据据图图回回答答：若若E生生物物种种群群总总能能量量为为7.1109kJ，B生生物物种种群群总总能能量量为为2.3108kJ，从从理理论论上上计计算算A贮贮存存的的总总能能量量最最少少为为_kJ。有关计算有关计算4.8107ACEDB研究能量流动的意义研究能量流动的意义人们虽然不能改变能量流动的客观规律，人们虽然不能改变能量流动的客观规律，但可设法调整能量流动方向，使能量流但可设法调整能量流动方向，使能量流向对人类最有益的部分。向对人类最有益的部分。生态村生态村研究能量流动的意义研究能量流动的意义例如，在草原牧场上，应该养多少头羊才合适例如，在草原牧场上，应该养多少头羊才合适?又如森林应在什么时候开采利用是最合算的又如森林应在什么时候开采利用是最合算的?最大总光合量/%总初级生产量净初级生产量叶面指数研究能量流动的意义研究能量流动的意义谷粒作物栽培时应考虑如何更有效地利用农谷粒作物栽培时应考虑如何更有效地利用农田面积的问题田面积的问题纤维素是地球上十分丰富的有机物之一，然纤维素是地球上十分丰富的有机物之一，然而人类不能消化纤维素，如何利用纤维素呢而人类不能消化纤维素，如何利用纤维素呢?海洋、湖泊和河流中有大量的浮游植物和动海洋、湖泊和河流中有大量的浮游植物和动物，人类目前还无法直接获取或利用，那该物，人类目前还无法直接获取或利用，那该如何办呢？如何办呢？研究能量流动的意义研究能量流动的意义-生态农业生态农业生态农业系统是生态农业系统是1 1个自然个自然- -经济经济- -社会复合系统，包括人类在社会复合系统，包括人类在内的系统中生物成员与环境具有内在的和谐性，生态农业内的系统中生物成员与环境具有内在的和谐性，生态农业着眼于系统各组分的互相协调和系统水平的最适化，着眼着眼于系统各组分的互相协调和系统水平的最适化，着眼于系统具有最大的稳定性和以最少的投入取得最大的经济、于系统具有最大的稳定性和以最少的投入取得最大的经济、生态与社会效益，而这一特定的目标和指导思想是以生态生态与社会效益，而这一特定的目标和指导思想是以生态学、生态经济学原理为其理论基础建立起来的。生态农业学、生态经济学原理为其理论基础建立起来的。生态农业实践的理论指导依据主要包括：生物与环境的协同进化原实践的理论指导依据主要包括：生物与环境的协同进化原理，生态系统中生物与环境之间存在着复杂的物质、理，生态系统中生物与环境之间存在着复杂的物质、能量能量能量能量交换关系交换关系交换关系交换关系，环境影响生物，生物也影响环境，两者互相作，环境影响生物，生物也影响环境，两者互相作用，协同进化。用，协同进化。时空结构型含山体生态梯度开发型、林果立体间套型、农时空结构型含山体生态梯度开发型、林果立体间套型、农田立体间套型、水域立体种养型和庭院立体种养型田立体间套型、水域立体种养型和庭院立体种养型 研究能量流动的意义研究能量流动的意义-生态农业生态农业佛山地区的桑基鱼塘研究能量流动的意义研究能量流动的意义-生态农业生态农业研究能量流动的意义研究能量流动的意义-生态农业生态农业 19871987年联年联合国环境合国环境规划署命规划署命名留民营名留民营村为村为 世世界生态农界生态农业新村业新村 ，并被评，并被评为全球环为全球环境保护境保护500500佳佳调查调查参考调查点：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）非生物的物质和能量；非生物的物质和能量；（2）生产者：生产者：水稻、杂草、浮游植物等；水稻、杂草、浮游植物等；（3）消费者：田螺、泥鳅、黄鳝、鱼、青）消费者：田螺、泥鳅、黄鳝、鱼、青蛙、浮游动物、昆虫、鸟类等；蛙、浮游动物、昆虫、鸟类等；（4）分解者：多种微生物。）分解者：多种微生物。1.生产者主体是水稻，其他生产者有杂草、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的生长。人工除草的方式抑制杂草的生长。2.初级消费者有：田螺、浮游动物、植食性初级消费者有：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水稻生长构成危害，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。措施防止或减少这些动物的危害。3.次级消费者有：泥鳅、黄鳝、肉食性鱼、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青蛙等。一般而言，这些消费者对水稻生长利大于害。农民通过禁捕，或适量放养等措利大于害。农民通过禁捕，或适量放养等措施，实现生态农业的目标。施，实现生态农业的目标。5.农民对秸秆的传统处理方式有焚烧或填埋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思想，例如，等；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，还可以用来生秸秆可作为多种工业原材料，还可以用来生产沼气，以充分利用其中的能量。产沼气，以充分利用其中的能量。6.主要通过合理密植的方法提高作物的光能主要通过合理密植的方法提高作物的光能利用效率。利用效率。7.通过稻田养鱼等措施，实现立体化生态农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。业；通过建造沼气池，实现能量的多级利用。技能训练：分析和处理数据技能训练：分析和处理数据 这些玉米的含碳量折合成葡萄糖是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(12+18)/122675，这些葡萄糖储存，这些葡萄糖储存的能量是的能量是1.071011kJ（计算公式是（计算公式是EG=MG1.6107）；）；这些玉米呼吸作用消耗的能量是这些玉米呼吸作用消耗的能量是3.2721010kJ（计算公式为（计算公式为E呼呼=MG1.6107）；）；这些玉米在整个生长季节所固定的太阳能总量是这些玉米在整个生长季节所固定的太阳能总量是1.39721011kJ（计算公式为（计算公式为E固固=EG+E呼），呼），呼吸作用消耗的能量占所固定太阳能的比例是呼吸作用消耗的能量占所固定太阳能的比例是23.4%；这块玉米田的太阳能利用效率是这块玉米田的太阳能利用效率是1.64%（计算公（计算公式为式为=1.39721011/8.51012）。）。练习练习基础题基础题1.A。2.D。3.B。拓展题拓展题（2）图）图b所示生态系统中流向分解者的能量，还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式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，该生态系统被人类再度利用，因此，该生态系统实现了能量实现了能量的多级、充分利用，提高了能量的利用率。的多级、充分利用，提高了能量的利用率。2.不能。在一个封闭的系统中，物质总是由有序朝不能。在一个封闭的系统中，物质总是由有序朝着无序的方向（熵增加）发展。着无序的方向（熵增加）发展。硅藻能利用获取硅藻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，维持其生命能量完成物质由无序向有序的转化，维持其生命活动。活动。