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1、11.4 营养级和生态金字塔营养级和生态金字塔11.3 食物链和食物网食物链和食物网目目 录录11.5 生态效率生态效率生产者所固定的能量和生产者所固定的能量和物质，通过一系列取食和物质，通过一系列取食和被取食的关系而在生态系被取食的关系而在生态系统中传递，各种生物按取统中传递，各种生物按取食和被取食的关系而排列食和被取食的关系而排列的链状顺序称为的链状顺序称为食物链。食物链。11.3 食物链和食物网食物链和食物网按照生物与生物之间的关系可将食物链分为11.3 食物链和食物网食物链和食物网捕食食物链腐食食物链（碎食食物链）寄生食物链 食物链又称为食物链又称为“营养链营养链”。11.3 食物链和
2、食物网食物链和食物网如青草如青草野兔野兔狐狸狐狸狼狼禾河谷类植物禾河谷类植物昆虫昆虫食虫鸟食虫鸟鹰鹰捕食食物链捕食食物链食草动物食草动物吃植物的吃植物的活体开始活体开始食物链和食物网食物链和食物网如树叶碎片及小藻类一虾（蟹）如树叶碎片及小藻类一虾（蟹）鱼鱼食鱼的鸟类食鱼的鸟类腐食食物链（碎食食物链）腐食食物链（碎食食物链）从分解动植物从分解动植物尸体或粪便中的尸体或粪便中的有机物开始有机物开始食物链和食物网食物链和食物网如哺乳类如哺乳类跳蚤跳蚤原生动物原生动物原生动物原生动物细菌细菌过滤性病毒。过滤性病毒。寄生食物链寄生食物链 食物链和食物网食物链和食物网如果一种有毒物质被食物链的如果一种有毒
3、物质被食物链的低级部分吸收，如被草吸收，虽然低级部分吸收，如被草吸收，虽然浓度很低，不影响草的生长，但兔浓度很低，不影响草的生长，但兔子吃草后有毒物质很难排泄，当它子吃草后有毒物质很难排泄，当它经常吃草，有毒物质会逐渐在它体经常吃草，有毒物质会逐渐在它体内内积累积累，鹰吃大量的兔子，有毒物，鹰吃大量的兔子，有毒物质会在鹰体内进一步积累。因此质会在鹰体内进一步积累。因此食食物链有累积和放大的效应。物链有累积和放大的效应。生物扩大作用生物扩大作用DDT等杀虫剂通过食物链逐渐浓缩DDT 在海水中浓度为510-11 gDDT在浮游植物中是410-8 gDDT在软体动物中是4.2 10-7gDDT在鸟类
4、中是75.5 10-6g生物扩大作用生物扩大作用扩大了百万倍扩大了百万倍1.一条食物链一般包括35个环（由于食物链传递效率为10%20%，因而无法无限延伸，存在极限）2.食物链的开始通常是绿色植物（生产者）。3.在食物链的第二个环节通常是植食性动物。4.食物链中的第三个或其他环节的生物一般都是肉食性动物。食物链和食物网食物链和食物网一个生态系统中常存在着许多条食物链，由这些食物链彼此相互交错连结成的复杂营养关系为食物网。食物链和食物网食物链和食物网食物链和食物网食物链和食物网营养级营养级 trophic leveltrophic level 在生态系统的食物网中，凡是以相同的方式获取相同性质食
5、物的植物类群和动物类群可分别称作一个营养级。一个营养级是指处于食物链某一环节上的所有生物种的总和。如绿色植物和所有的自养生物位于食物链的起点，共同构成第一营养级。11.4 营养级和生态金字塔营养级和生态金字塔营养级营养级 为了解生态系统的营养动态，对生物作用类型所进行的一种分类，是由RLLindeman（1942）提出的。营养级可分为营养级可分为作为生产者的绿色植物和所有自养生物都处于食物链的起点，共同构成第一营养级。所有以生产者（主要是绿色植物）为食的动物都处于第二营养级，即食草动物营养级。第三营养级包括所有以植食动物为食的食肉动物。依此类推，还会有第四营养级和第五营养级。11.4 营养级和
6、生态金字塔营养级和生态金字塔生产者生产者初级初级消费者消费者次级次级消费者消费者三级三级消费者消费者第一第一营养级营养级第二第二营养级营养级第三第三营养级营养级第四第四营养级营养级草草蚂蚱蚂蚱青蛙青蛙蛇蛇鹰鹰第五第五营养级营养级四级四级消费者消费者消费者级别与营养级别有什么关系？消费者级别与营养级别有什么关系？消费者级别消费者级别 营养级别营养级别1营养级营养级由于能量流动在通过各营养级时会急剧减少，所以食物链不可能太长，生态系统中的营养级也不会太长，一般只有四、五级，很少有超过六级的。营养级和生态金字塔营养级和生态金字塔同营养级生物同营养级生物从生产者算起，经过相同级数获得食物的生物称为同营
7、养级生物，但是在群落或生态系统内其食物链的关系是复杂的，除生产者和限定食性的部分食植性动物外，其他生物大多数或多或少地属于2个以上的营养级，同时它们的营养级也常随年龄和条件而变化。营养级和生态金字塔营养级和生态金字塔生态金字塔（ecological pyramid）把生态系统中各个营养级生物体的个体数量、生物量或能量，按营养级位顺序排列并绘制成图，其形似金字塔，故称生态金字塔或生态锥体。营养级和生态金字塔营养级和生态金字塔 能量金字塔数量金字塔生物量金字塔生态金字塔生态金字塔1生态金字塔生态金字塔生态金字塔生态金字塔(ecological pyramids)(ecological pyrami
8、ds)营养级的数量关系的一般表现；这些数量关系营养级的数量关系的一般表现；这些数量关系营养级的数量关系的一般表现；这些数量关系营养级的数量关系的一般表现；这些数量关系可采用生物量单位（生物量金字塔）、个体数量单可采用生物量单位（生物量金字塔）、个体数量单可采用生物量单位（生物量金字塔）、个体数量单可采用生物量单位（生物量金字塔）、个体数量单位（数量金字塔）和能量单位（能量金字塔）及其位（数量金字塔）和能量单位（能量金字塔）及其位（数量金字塔）和能量单位（能量金字塔）及其位（数量金字塔）和能量单位（能量金字塔）及其它比较参数单位。它比较参数单位。它比较参数单位。它比较参数单位。生物量金字塔 以生
9、物组织的干重表示每一个营养级中生物以生物组织的干重表示每一个营养级中生物的总重量的营养级数量关系。的总重量的营养级数量关系。一般一般低营养级的生物量比相应高营养级的生低营养级的生物量比相应高营养级的生物量要大物量要大。但部分生态系统中也会出现低营养级。但部分生态系统中也会出现低营养级的生物量比相应高营养级的生物量小的情况，呈的生物量比相应高营养级的生物量小的情况，呈倒椎形生物量金字塔。倒椎形生物量金字塔。数量金字塔数量金字塔 以生物的个体数量来表示每一个营养级中生以生物的个体数量来表示每一个营养级中生物的总重量的营养级数量关系。物的总重量的营养级数量关系。数量金字塔一般也是正锥体，有少数情况也
10、数量金字塔一般也是正锥体，有少数情况也会出现倒锥体。数量金字塔的缺点是它忽视了生会出现倒锥体。数量金字塔的缺点是它忽视了生物的重量因素。物的重量因素。数量金字塔数量金字塔反映营养级与生物数量的关系，是以单反映营养级与生物数量的关系，是以单位时间内，各营养级的生物个体数为指标绘制成的金字位时间内，各营养级的生物个体数为指标绘制成的金字塔。塔。实例：人们对一片草地上的所有生物成员作了统计，实例：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）58424245842424株；株；初级消费者（食草动物、昆虫）初级消费者（食草动物、昆虫）708 624708 624只；只；次级消费者
11、（肉食动物、吃昆虫的鸟类）次级消费者（肉食动物、吃昆虫的鸟类）354 904 354 904 只；只；三级消费者（肉食动物、吃小鸟的鹰类）三级消费者（肉食动物、吃小鸟的鹰类）156 362156 362只。只。一般每个营养级包括的生物数量随着营养级的上升而一般每个营养级包括的生物数量随着营养级的上升而递减，但由于只考虑各营养级个体的数目而没有考虑递减，但由于只考虑各营养级个体的数目而没有考虑个体个体的大小的大小，有时会出现金字塔倒置现象。，有时会出现金字塔倒置现象。如，很多昆虫以一棵植物为生时，或很多寄生虫以一寄主为生时。生物量金字塔生物量金字塔反映的是反映的是营养级与生物量的关系，是以营养级
12、与生物量的关系，是以每个营养级上总的生物量（干每个营养级上总的生物量（干重）为指标绘制的。重）为指标绘制的。能量通过各营养级逐渐减少，如果把通过各营养级的能量通过各营养级逐渐减少，如果把通过各营养级的能量由低到高画成图，就成为一个金字塔形，称为能量由低到高画成图，就成为一个金字塔形，称为能量金能量金字塔字塔。能量金字塔又叫生产力金字能量金字塔又叫生产力金字塔塔，它反映的是营养级与能量的，它反映的是营养级与能量的关系，它是以每个营养级的能量关系，它是以每个营养级的能量为指标绘制的。为指标绘制的。特点特点：越到金字塔的顶端（即营养级越高）的生物越到金字塔的顶端（即营养级越高）的生物其所含的能量越少
13、。因为能量随着从一个营养级至另一其所含的能量越少。因为能量随着从一个营养级至另一个营养级的流动总是逐渐减少的，因此，此类金字塔永个营养级的流动总是逐渐减少的，因此，此类金字塔永远不会倒置。远不会倒置。生物能量金字塔：生物能量金字塔：在某一生态系统在某一生态系统1 1平方米的面积上：平方米的面积上：1 1生产者（植物）生产者（植物）36 92236 922千焦；千焦；2 2消费者消费者（草食动物）（草食动物）6 1786 178千焦；千焦；3 3消费者消费者（肉食动物）（肉食动物）280280千焦；千焦；4 4消费者消费者（肉食动物）（肉食动物）2525千焦。千焦。p p1 12 23 34 4
14、类类型型项项目目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形状象征象征含含义义能量沿食物能量沿食物链链流流动动过过程中具有逐程中具有逐级递级递减的特性减的特性一般生物个体数目一般生物个体数目在食物在食物链链中随中随营营养养级级升高而逐升高而逐级递级递减减一般生物量一般生物量(现现存生物有机物的存生物有机物的总总量量)沿食物沿食物链链流流动动逐逐级递级递减减每一每一阶阶含含义义食物食物链链中每一中每一营营养养级级生物所含能量的生物所含能量的多少多少每一每一营营养养级级生物个生物个体的数目体的数目每一每一营营养养级级生物生物的的总总生物量生物量三种生态金字塔的比较三种生态
15、金字塔的比较1 1不同的金字塔能形象地说明营养级与能量、生物个体数量、生物量之间的关系，是定量研究生态系统的直观体现。营养级和生态金字塔营养级和生态金字塔 3 3种生态金字塔中，只有能量金字塔能够较切实种生态金字塔中，只有能量金字塔能够较切实地反映生态系统功能。地反映生态系统功能。生物量金字塔片面强调重量易夸大大型动物作用，生物量金字塔片面强调重量易夸大大型动物作用，数量金字塔片面强调数量易夸大小型动物的作用。数量金字塔片面强调数量易夸大小型动物的作用。生物量金字塔和数量金字塔在某些生态系统中都会生物量金字塔和数量金字塔在某些生态系统中都会出现倒金字塔形，但能量金字塔却不会出现这种情况。出现倒
16、金字塔形，但能量金字塔却不会出现这种情况。能量流动能量流动:【1】单向流动，即能量流动不可逆】单向流动，即能量流动不可逆【2】能量递减传递的概率为】能量递减传递的概率为10到到20，取值，取值一般为一般为10。1000公斤浮游植物能转变成公斤浮游植物能转变成100公斤浮游动物，而公斤浮游动物，而100公斤浮游动物才能转变成公斤浮游动物才能转变成10公斤鱼，而公斤鱼，而10公斤鱼公斤鱼大致是人长大致是人长1公斤组织所需要的食物。这条规律称为公斤组织所需要的食物。这条规律称为“十分之一法则十分之一法则”，是美国生物学家，是美国生物学家林德曼林德曼提出来的。提出来的。11.5 生态效率生态效率 摄取
17、量或吸收量（摄取量或吸收量（I I）：）：表示一个生物（生产者、消费者表示一个生物（生产者、消费者或腐食者）所摄取的能量；对植物来说，或腐食者）所摄取的能量；对植物来说，I I代表被光合作代表被光合作用色素所吸收的日光能；对于动物来说，代表动物吃进的用色素所吸收的日光能；对于动物来说，代表动物吃进的食物的能量。食物的能量。同化量（同化量（A A）：）：对动物来说表示在动物消化道内被吸收的能量（吃对动物来说表示在动物消化道内被吸收的能量（吃进的食物不一定都能吸收）；进的食物不一定都能吸收）；对分解者来说是指细胞外产物的吸收；对分解者来说是指细胞外产物的吸收；对植物来说是指在光合作用中所固定的能量
18、，即总对植物来说是指在光合作用中所固定的能量，即总初级生产量（初级生产量（GPGP）。）。能流参数能流参数呼吸量（呼吸量（R R）：）：指生物在呼吸等新陈代谢和各种指生物在呼吸等新陈代谢和各种活动中所消耗的全部能量。活动中所消耗的全部能量。生产量（生产量（P P）：）：代表代表呼吸消耗后呼吸消耗后所净剩的同化能量所净剩的同化能量值，它以有机物质的形式累积在生物体内或生态值，它以有机物质的形式累积在生物体内或生态系统中。对植物来说，它是指净初级生产量系统中。对植物来说，它是指净初级生产量（NPNP）；对动物来说，它是同化量扣除维持消耗）；对动物来说，它是同化量扣除维持消耗后的生产量，即后的生产量
19、，即P=A-RP=A-R。利用以上这些参数可以计算生态系统中能流的各利用以上这些参数可以计算生态系统中能流的各种效率：种效率：（1 1）同化效率：同化效率：植物吸收的日光能中被光合作用植物吸收的日光能中被光合作用所固定的能量比例；或动物摄食的能量中被同化了所固定的能量比例；或动物摄食的能量中被同化了的能量比例的能量比例（2 2）生长效率）生长效率 指形成新生物量的生产能量占指形成新生物量的生产能量占同化能量的百分比同化能量的百分比（3 3）消费效率）消费效率 指指n+1n+1营养级消费（摄食）的营养级消费（摄食）的能量占能量占n n营养级净生产能量的比例营养级净生产能量的比例林德曼效率林德曼效率 指指n+1 n+1 营养级所获得的能量占营养级所获得的能量占n n营养级获得营养级获得能量之比，它相当于同化效率、生产效率和消费能量之比，它相当于同化效率、生产效率和消费效率的乘积效率的乘积 也有学者把营养级间的同化能量之比值视为也有学者把营养级间的同化能量之比值视为林德曼效率，即林德曼效率，即