生態(tài)系統(tǒng)的能量流動

1、第2節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)的能量流動【自主預(yù)習(xí)】（一）概念：生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、傳遞和散失的過程。（二）過程：分析：1、輸入途徑：主要是生產(chǎn)者的 2、起點(diǎn)：從 固定太陽能開始，流經(jīng)一個生態(tài)系統(tǒng)的總能量是 3、流動渠道： 4、能量流動中能量形式的變化： 能生物體有機(jī)物中的 能 能（最終散失）5、能量在食物鏈（網(wǎng)）中流動形式：有機(jī)物中的 能。6、能量散失的主要途徑： （包括各營養(yǎng)級生物本身的呼吸及分解者的呼吸）7、能量在流經(jīng)每一營養(yǎng)級時的分流問題（1）能量來源 生產(chǎn)者的能量來自 各級消費(fèi)者的能量一般來自 （同化量=攝入量糞便中所含能量）（2）能量去路 每營養(yǎng)級生物通過 產(chǎn)生的能量一部分用于生命活動，另一部

2、分以熱能形式散失。 每營養(yǎng)級生物一部分能量 中（注意：最高營養(yǎng)級無此途徑）。 每營養(yǎng)級生物的遺體、糞便、殘枝敗葉中的能量 而釋放出來。 未被利用的能量（現(xiàn)存量：最終去路是上述三個途徑） （三）特點(diǎn)： 、 ，傳遞效率一般為 （四）研究目的（意義）： 二、疑難解析（一）能量流動的過程1. 能量流動的起點(diǎn)：從生產(chǎn)者經(jīng)光合作用所固定太陽能開始的，流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量是指生產(chǎn)者固定的太陽能的總量。生產(chǎn)者所固定的太陽能的總量=流經(jīng)這個生態(tài)系統(tǒng)的總能量，而流入到各級消費(fèi)者的總能量是指各級消費(fèi)者所同化的能量，排出的糞便中的能量不計(jì)入排便生物所同化的能量中。2. 能量流動的渠道：生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)食物鏈和食物網(wǎng)

3、。能量在各營養(yǎng)級之間的流動主要是通過食物關(guān)系進(jìn)行的。對于初級消費(fèi)者所同化的能量，也是這三個去處。并且可以認(rèn)為，一個營養(yǎng)級所同化的能量呼吸散失的能量十被下一營養(yǎng)級同化的能量十分解者釋放的能量。但對于最高營養(yǎng)級的情況有所不同，它所同化的能量呼吸散失的能量十分解者分解釋放的能量。5. 流動的形式：以有機(jī)物的形式流動6. 能量的轉(zhuǎn)化：光能生物體有機(jī)物中的化學(xué)能熱能7. 能量的散失：熱能是能量流動的最終歸宿。（熱能是不能重復(fù)利用的，所以能量流動是單向的，不循環(huán)的。）（二）能量流動的特點(diǎn)1. 單向流動（1）單向流動是指能量只能從前一營養(yǎng)級流向后一營養(yǎng)級，而不能反向流動。（2）原因食物鏈中各營養(yǎng)級的順序是不

4、可逆轉(zhuǎn)的，這是長期自然選擇的結(jié)果；各營養(yǎng)級的能量大部分以呼吸作用產(chǎn)生的熱能形式散失掉，這些能量是生物無法利用的。（3）對“能量流動是單方向不可逆”的理解從食物鏈角度，能量由生產(chǎn)者固定開始，沿食物鏈逐級流動，到達(dá)最高營養(yǎng)級后，能量不能被生產(chǎn)者、上一個營養(yǎng)級再度利用。從能量代謝角度，能量貯存在有機(jī)物的化學(xué)鍵中，當(dāng)它釋放時，一部分轉(zhuǎn)變?yōu)樽杂赡埽梢宰鞴?；一部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮茚尫?。生物不能利用熱能，所以熱能就散失，自由能越來越少，能量越流越少，以致成為單向流動?. 逐級遞減（1）逐級遞減是指輸入到一個營養(yǎng)級的能量不能百分之百地流入下一營養(yǎng)級，能量在沿食物鏈流動過程中逐級減少的。（2）原因：各營養(yǎng)級的生物

5、都因呼吸消耗了大部分能量；各營養(yǎng)級總有一部分生物未被下一營養(yǎng)級利用，如枯枝敗葉。（3）能量傳遞效率：生態(tài)系統(tǒng)的為 10% 20% 的含義，是指一個營養(yǎng)級的總能量大約只有 10% 20% 傳遞到下一個營養(yǎng)級。（三）生態(tài)金字塔生態(tài)金字塔是能量金字塔、數(shù)量金字塔、生物量金字塔的總稱，這三者都是用來說明食物鏈中能量流動情況。不同的金字塔能形象地說明營養(yǎng)級與能量、生物量、數(shù)量之間的關(guān)系，是定量研究生態(tài)系統(tǒng)的直觀體現(xiàn)。能量金字塔是以各營養(yǎng)級所固定的總能量來表示的，它以熱力學(xué)為基礎(chǔ)，較好地反映了生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)能量流動的本質(zhì)。數(shù)量金字塔過高地估計(jì)了小型生物的作用，而生物量金字塔又過于強(qiáng)調(diào)了大型生物的作用，而能量金

6、字塔所提供的情況較為客觀和全面。1. 能量金字塔能量沿食物鏈流動時逐級遞減，營養(yǎng)級越多，消耗的能量就越多，因此可以將單位時間內(nèi)各個營養(yǎng)級的能量數(shù)值，由低到高繪制成圖，這樣就形成一個正金字塔圖形，就叫做能量金字塔。在能量金字塔中，營養(yǎng)級別越低，占有的能量越多，反之，越少。能量金字塔絕不會倒置。從能量金字塔中可以看出：在生態(tài)系統(tǒng)中，營養(yǎng)級越多，在能量流動過程中消耗的能量就越多。而之所以呈現(xiàn)金字塔形，是因?yàn)橥ǔＧ闆r下，能量從上一個營養(yǎng)級傳遞到下一個營養(yǎng)級，平均傳遞效率為10%20%。 能量金字塔每一臺階的含義：代表食物鏈中每一營養(yǎng)級生物所含能量多少。能量金字塔形狀的象征含義：表明能量流動沿食物鏈流動

7、過程具有逐級遞減的特性。2. 數(shù)量金字塔（用生物體數(shù)目來表示）以每個營養(yǎng)級的生物個體數(shù)量為依據(jù)繪制的金字塔。但會出現(xiàn)有的生物個體數(shù)量很少而每個個體的生物量很大的情況，所以也會出現(xiàn)倒置的現(xiàn)象。數(shù)量金字塔每一臺階的含義：表示每一營養(yǎng)級生物個體的數(shù)目。數(shù)量金字塔形狀的象征含義：因?yàn)樵诓妒虫溨校S著營養(yǎng)級的升高，能量越來越少，而動物的體形一般越來越大，因而生物個體數(shù)目越來越少。3. 生物量金字塔（用質(zhì)量來表示）以每個營養(yǎng)級的生物量繪制的金字塔。但某些單細(xì)胞生物的生命周期短，不積累生物量，而且在測定生物量時是以現(xiàn)存量為依據(jù)的，所以在海洋生態(tài)系統(tǒng)中會出現(xiàn)倒置現(xiàn)象，即出現(xiàn)浮游動物數(shù)量多于浮游植物。如海洋生態(tài)

8、系統(tǒng)中，生產(chǎn)者浮游植物個體小，壽命短，又會不斷被浮游動物吃掉，因而某一時間調(diào)查到的浮游植物的生物量可能要低于其捕食者浮游動物的生物量，但這并不是說流過生產(chǎn)者這一環(huán)節(jié)的能量比流過浮游動物的要少。生物量金字塔每一臺階的含義：表示每一營養(yǎng)級現(xiàn)存生物的質(zhì)量，即有機(jī)物的總質(zhì)量。生物量金字塔的一般形狀：能量是以物質(zhì)形式存在的，因而每一營養(yǎng)級的生物量（現(xiàn)存生物有機(jī)物的總質(zhì)量）在一定程度上代表著能量值的高低，從這個意義上講，生物量金字塔的形狀一般同能量金字塔形狀相似。 以生物量金字塔為例，從“十分之一定律”這一理論上說，一個人若是靠吃水產(chǎn)品來增長1 kg體重的話，就得吃10 kg魚，這10 kg魚要以100

9、kg浮游動物為食，而這100 kg浮游動物又要消耗1 000 kg浮游植物才能成活。這就是說，要有1 000 kg浮游植物才能養(yǎng)活10 kg魚，進(jìn)而才能使人增長1 kg體重?？偨Y(jié)只有能量金宇塔永遠(yuǎn)是底寬上尖的正金字塔形（即：能量金字塔絕不會倒置），數(shù)量金宇塔及生物量金字塔一般也是正金字塔形，但有時也會出現(xiàn)倒置的特殊形狀的金字塔。（四）生物富集作用生物富集作用又叫生物濃縮，是指生物體通過對環(huán)境中某些元素或難以分解的化合物（如重金屬離子、不易分解的化學(xué)農(nóng)藥等），通過食物鏈會在各個營養(yǎng)級的生物體內(nèi)逐漸得富集起來（很容易積累到生物體的脂肪組織和肝臟中，不易分解），在能量流動的渠道中，隨著營養(yǎng)級越高，生

10、物體內(nèi)的這些物質(zhì)的濃度就越高。（五）研究能量流動的意義可以幫助人們科學(xué)規(guī)劃，設(shè)計(jì)人工生態(tài)系統(tǒng)，使能量得到最有效的利用；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?。（六）生態(tài)系統(tǒng)能量流動中的有關(guān)計(jì)算【課后作業(yè)】1.如圖1表示生態(tài)系統(tǒng)中各成分之間的聯(lián)系，圖2為一定時間內(nèi)某一生態(tài)系統(tǒng)中的幾個種群數(shù)量變化曲線，請據(jù)圖回答：(1)圖1中能構(gòu)成群落的是_，圖2中的乙相當(dāng)于圖1中的_。(2)種群丙在a、b、c、d四個時期中種內(nèi)斗爭最激烈的是_期。(3)某地區(qū)因環(huán)境污染造成E中出現(xiàn)部分白化苗，則F、D的數(shù)量是_。(4)如圖是某人工魚塘生態(tài)系統(tǒng)能量流動過程中部分環(huán)節(jié)涉及的能量值(單位為103 kJ/m2·a)。試回答下列有關(guān)問題：圖中代表的能量主要以_的形式貯存；能量從該生態(tài)系統(tǒng)的第二營養(yǎng)級到第三營養(yǎng)級傳遞的效率為_。試分析圖中植食動物、肉食動物和頂位肉食動物隨營養(yǎng)級的升高需要的有機(jī)物輸入越來越多的原因：_。2在某生態(tài)系統(tǒng)中，已知一只2kg的鷹要吃10kg的小鳥，0.25kg的小鳥要吃2kg的昆蟲，而100kg的昆蟲要吃1000kg的綠色植物。若各營養(yǎng)級生物所攝入的食物全轉(zhuǎn)化為能量的話，那么這只鷹轉(zhuǎn)化綠色植物化學(xué)能的百分比則為（ ）A0.05 B0.5 C0.25 D0.025 3根據(jù)生態(tài)學(xué)原理，要使