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1、第五章第五章 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太阳。来自太阳。进入生态系统中生物体的能量是生产者光合进入生态系统中生物体的能量是生产者光合作用吸收的能量。这些能量固定到生产者所制造作用吸收的能量。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
2、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）呼吸作用中热能散失）呼吸作用中热能散失（2）生产者自身的生长、发育和繁殖消耗）生产者自身的生长、发育和繁殖消耗（3）残枝败叶带走的能量）残枝败叶带走的能量（4）储存于植物体中的有机物的能量。）储存于植物体中的有机物的能量。能量流动的过程能量流动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流入能量流出能量（输入后一个营养级）出入比生产者464.662
3、.813.52%植食性动物62.812.620.06%肉食性动物12.6分解者14.6能量流动的特点能量流动的特点l l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：从生产者初级消费者次级消费者三级消费者。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能。即必须源源不断地输入，又不断地散失。l l第二、能量流动是逐级递减的：传递率为第二、能量流动是逐级递减的：传递率为第二、能量流动是逐级递减的：传递率为第二、能量流动是逐级递减的：传递率为10102020，一条食物链的营养级一般不会
4、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8090，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。由于生态系统能量流量逐级递减，其传递率为1020，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过程中逐级递减，单向不循环，最终在环境中消失。能量流动的特点能量流动的特点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l为什么肉类食品的价格比小白菜价格高？l为什么几平方公里才能有一只虎,而几平方米却有百万昆虫?l人增
5、加一千克，要消耗多少克的植物？(从不同食物链考虑)l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
6、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、鹰、昆虫和食虫鸟等生物，此生态系统的总能量为24000千焦，如营养级之间能量转化效率为15%，第三营养级和第四营养级所利用的能量分别是（）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图中海鸟获得能量最多的食物链是_。海鸟每增加1千克，需消耗生产者生产的有机物至少是_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
7、藻甲壳类甲壳类海鸟海鸟 2525表示某生态系统的食物网，请回答：若该生态系统的能量流动效率平均为10%，同一营养级的每种生物获得的能量是均等的，那么第一营养级的同化能量为2107KJ，则鹰最终获得的能量是_。要使鹰的数量最多它应处于_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图是某个生态系统中的食物网简图，据图回答：若E生物种群总能量为7.1109kJ，B生物种群总能量为2.3108kJ，从理论上计算A贮存的总能量最少为_kJ。有关计算有关计算4.8107 ACEDB研究能量流动
8、的意义研究能量流动的意义l热力学第二定律：在能量的传递和转化过程中，除热力学第二定律：在能量的传递和转化过程中，除了一部分可以继续传递和作功的能量（自由能）外，了一部分可以继续传递和作功的能量（自由能）外，总有一部分不能继续传递和作功而以热的形式消散总有一部分不能继续传递和作功而以热的形式消散的能量，这部分能量使熵和无序性增加。的能量，这部分能量使熵和无序性增加。l若用熵概念表示热力学第二定律，则若用熵概念表示热力学第二定律，则在一个内能在一个内能不变的封闭系统中，其熵值只朝一个方向变化，常不变的封闭系统中，其熵值只朝一个方向变化，常增不减；增不减；开放系统从一个平衡态的一切过程使系开放系统从
9、一个平衡态的一切过程使系统熵值与环境熵值之和增加。统熵值与环境熵值之和增加。研究能量流动的意义研究能量流动的意义l生态系统是一个开放系统，它们不断地与周生态系统是一个开放系统，它们不断地与周围的环境进行着各种形式能量的交换，通过围的环境进行着各种形式能量的交换，通过光合同化，引入负熵；通过呼吸，把正熵值光合同化，引入负熵；通过呼吸，把正熵值转出环境。以维持系统的有序性。转出环境。以维持系统的有序性。研究能量流动的意义研究能量流动的意义l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
10、。向对人类最有益的部分。l生态村生态村研究能量流动的意义研究能量流动的意义l例如，在草原牧场上，应该养多少头羊才合适?l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l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l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?l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l生态农业系统是1个自然-经济-社会复合系统，包括人类在内的系统中生物成员与环境具
11、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理，生态系统中生物与环境之间存在着复杂的物质、能量交换关系能量交换关系能量交换关系能量交换关系，环境影响生物，生物也影响环境，两者互相作用，协同进化。l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 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 1987年联合国环境规划署命名留民营村为世界生态农业新村，并被评为全球环境保护500佳