第3生態系統及其穩定性

在我國內蒙古東北部，既有一望無際的大興安嶺森林，也有沃野千里的呼倫貝爾草原。有的地方，森林與草地僅一河之隔，相距如此之近的兩個地段，為什么這邊是森林群落，那邊卻是草原群落呢？是那邊的草原還沒有演替為森林嗎？

千百年來，大興安嶺森林一直郁郁蔥蔥、遮天蔽日，而呼倫貝爾草原始終是天蒼蒼、野茫茫。為什么它們可以長期保持相對的穩定呢？

森林、草原、荒漠、海洋……地球上分布著多種多樣的生物群落。這些群落外貌不同，物種組成也有差異，然而它們都與所處的環境形成了統一的整體，這就是生態系統。第2節

生態系統的能量流動（第1課時）概述研究生態系統能量流動的意義。通過分析能量在營養級間的流動情況和賽達伯格湖的能量流動，概述生態系統中能量流動的過程和特征。目標010203用生態金字塔表征生態系統中各營養級間的能量、生物量或數量等關系。學習目標溫故而知新1.生態系統的結構包括哪兩方面？2.生態系統的成分有哪些？3.生態系統的營養結構是什么?生態系統的成分,食物鏈和食物網生產者、消費者、分解者、非生物的物質和能量食物鏈和食物網

應該先吃雞，再吃玉米（即選擇1），若選擇2，則增加了食物鏈的長度，能量逐級遞減，最后人獲得的能量較少。

假設你像小說中的魯濱遜那樣，流落在一個荒島上，那里除了有能飲用的水，幾乎沒有任何食物。你身邊尚存的食物只有一只母雞、15kg玉米。2.先吃玉米，同時用一部分玉米喂雞，吃雞產下的蛋，最后吃雞。

你認為以下哪種生存策略能讓你維持更長的時間來等待救援？1.先吃雞，再吃玉米。問題探討討論：流落荒島

一切生命活動都伴隨著能量的變化。沒有能量的輸入，也就沒有生命和生態系統能量的輸入能量的散失生態系統1.概念：生態系統中能量的_____、_____、_____和_____的過程。輸入傳遞轉化散失研究能量流動我們可以采用什么科學方法呢？一、能量流動的概念能量輸入個體1儲存在體內的能量呼吸作用散失的能量個體2儲存在體內的能量呼吸作用散失的能量個體3……能量儲存種群能量散失能量輸入將這些個體作為一個整體來研究

以個體為研究對象，有很大的局限性和偶然性，如果個體死亡，數據可能不準確；不同個體間差異過大。某營養級將一個營養級的所有種群作為一個整體生態系統的能量流動是以“營養級”為單位的。研究能量流動的基本思路科學方法草兔子老鷹二、能量流動的過程1、小草的能量來自哪里?2、照射在草地上的太陽能如何被小草吸收?

這些能量都被小草吸收了嗎?

3、小草吸收了太陽能后,這些能量儲存在哪里？有哪些去向?二、能量流動的過程太陽通過小草的光合作用沒有閱讀課本55頁，思考并找出下列問題答案：③隨殘枝敗葉等被分解者分解而釋放出來；小草光合作用制造的有機物中的能量用于自身生長、發育和繁殖①呼吸作用中以熱能的形式散失了；②初級消費者（兔）攝入1.能量流經第一營養級示意圖用于生長發育和繁殖初級消費者（植食性動物）分解者利用生產者（植物）1%固定(同化)殘枝敗葉99%散失呼吸作用散失呼吸作用散失二、能量流動的過程4、兔子把草吃進肚子里,草中的能量都被兔子吸收了嗎?

草中未被吸收的能量存在于哪里？5、兔子吸收了的能量,這些能量有哪些去向?沒有。二、能量流動的過程兔的糞便中。攝入量=同化量+糞便量2.能量流經第二營養級示意圖初級消費者攝入初級消費者同化糞便分解者利用用于生長發育和繁殖次級消費者攝入遺體殘骸呼吸作用散失呼吸作用散失思考：攝入量=同化量嗎？屬于上一營養級同化量的一部分二、能量流動的過程3.能量流經最高營養級示意圖最高營養級攝入最高營養級同化糞便分解者利用用于生長發育和繁殖遺體殘骸呼吸作用散失呼吸作用散失二、能量流動的過程

在短時間內，生物一定會死亡或者被捕食嗎？不一定；因此短時間內的能量去向還應加上未被利用的部分某營養級同化量呼吸作用中以熱能形式散失用于自身生長、發育、繁殖被分解者分解利用流入下一個營養級4.某營養級能量的最終去向：5.某營養級的能量某段時間內的能量去向：某營養級同化量呼吸作用中以熱能形式散失用于自身生長、發育、繁殖被分解者分解利用流入下一個營養級未被利用的能量二、能量流動的過程6、3種能量流動過程圖比較二、能量流動的過程

圖1：每一環節能量去向有2個，圖中出現糞便量，由于同化量=攝入量-糞便量，所以A為

，B為

；由圖可知B總體有2個去向，即D為

，C為

；C有2個去向，即E為

的能量，F為

。攝入量同化量呼吸散失用于生長、發育和繁殖流入分解者下一營養級攝入量二、能量流動的過程6、3種能量流動過程圖比較圖2：每一營養級能量去向有3個：即：一個營養級同化的能量（A）=

（E）+

（B）

+被分解者分解利用。自身呼吸消耗流入下一營養級二、能量流動的過程6、3種能量流動過程圖比較圖3：每一營養級能量去向有4個（研究某一時間段）：即：一個營養級同化的能量（A）=

（D）+

（B）

+被分解者分解利用+未被利用。自身呼吸消耗流入下一營養級呼吸作用散失生長發育繁殖分解者（殘枝敗葉）下一營養級攝入生產者固定的太陽能未被利用散失糞便下一級同化量呼吸作用散失分解者（遺體殘骸）下一營養級攝入

未被利用同化量=攝入量-糞便量同化量=呼吸散失+自身生長、發育、繁殖同化量=呼吸散失+下一級

+分解者（

+未利用）生產者同化量二、能量流動的過程生產者固定的太陽能總量為流經這個生態系統的總能量輸入傳遞散失以有機物的形式沿食物鏈向下一營養級傳遞

：光能

化學能熱能二、能量流動的過程轉化散失7.生態系統能量流動的示意圖：

①源頭：

。②起點：從

開始。③流入生態系統總量：

。

④主要方式：__________。⑤能量轉化：

。

能量流動概念生態系統中能量的輸入、傳遞、轉化和散失的過程過程輸入生產者固定太陽能生產者固定的太陽能總量光能化學能光合作用①傳遞渠道：

。②傳遞形式：食物鏈和食物網傳遞轉化太陽能有機物中化學能熱能散失①大部分以熱能形式散失，②包括每一級生物的呼吸作用和分解者的分解作用有機物中的化學能太陽能小結：1、如圖為生態系統中能量流動的部分過程．下列敘述

不正確的是（）A.①中的能量來自生產者的同化作用B.分解者利用的能量一定比a小C.b為初級消費者用于生長發育和繁殖的能量D.應在a處加上細胞呼吸散失的熱能箭頭B鞏固訓練

2、如圖為草原生態系統的能量流動圖解模型（G、H、I屬于D、E、F）：1.__________________表示流入各營養級生物的能量寫出其中等量關系_________________2.______

分別表示草、兔子、狼呼吸作用消耗的能量；3.________分別表示分解者分解利用的能量；4.兔子用于生長、發育和繁殖的能量=____________；5.___

中能量包括兔子尸體及狼糞便中的能量A、B、C、D、E、FC+K或B-HG、H、IJ、K、LA=D、B=E、C=FK鞏固訓練

生態系統中的能量流動

1.生態系統中的能量流動和轉化是否遵循能量守恒定律，為什么？

遵循；能量在生態系統中流動、轉化后，一部分儲存在生態系統（生物體的有機物）中，另一部分在呼吸作用中以熱能的形式散失，兩者之和與流入生態系統的能量相等。2.流經某生態系統的能量能否再回到這個生態系統中來？為什么？

不能，因為能量流動是單向的。思考·討論分析賽達伯格湖的能量流動RaymondLindeman林德曼（1915-1942）賽達伯格湖

1941年美國耶魯大學生態學家林德曼發表了《一個老年湖泊內的食物鏈動態》的研究報告。他對50萬平方米的賽達伯格湖作了野外調查和研究后用確切的數據說明，生物量從綠色植物向食草動物、食肉動物等按食物鏈的順序在不同營養級上轉移。三、能量流動的特點分析塞達伯格湖的能量流動圖中數字為能量值，單位是J(cm2·a)(焦每平方厘米年）。圖中“未固定”是指未被固定的太陽能，“未利用”是指未被自身呼吸作用消耗，也未被后一個營養級和分解者利用的能量。為研究方便起見，這里將肉食性動物作為一個整體看待。思考·討論太陽能未固定生產者464.662.812.6呼吸作用122.67.5分解者14.612.5未利用327.329.35.0塞達伯格湖能量流動圖解植食性動物62.8肉食性動物12.696.3

18.8293微量2.12.1營養級流入能量流出能量出入比生產者植食性動物肉食性動物————分解者————464.662.812.662.812.613.52%20.06%1.用表格的形式，將圖中的數據進行

整理。例如，可以將每一營養級上

的能量“流入”和“流出”整理成

為一份清單(“流出”的能量不包括

呼吸作用散失的能量)。2.計算“流出”該營養級的能量占“流入”該營養級能量的百分比。微量14.6思考·討論3.流入某一營養級的能量，為什么不會百分之百地流到下一個

營養級?4.通過以上分析，你能總結出什么規律?

生態系統中的能量流動是單向的；能量在流動過程中逐級遞減。思考·討論流入某一營養級的能量除了流入下一營養級的之外，還有：①一部分通過該營養級的呼吸作用散失了；②一部分以排出物、遺體或殘枝敗葉的形式被分解者利用；③一部分未被利用1.單向流動（1）具體表現

在生態系統中，能量流動只能沿著___

___由__

_營養級流向

____營養級，_________，也___________

；（2）原因①生物之間的捕食關系是____________的結果，一般不可逆轉；

②各營養級生物通過___________________不能被生物群落重復

利用，能量無法循環流動；食物鏈低高不可逆轉不能循環流動長期自然選擇呼吸作用散失的熱能三、能量流動的特點2.逐級遞減（1）具體表現：能量在

____________間的傳遞效率是______

_；（2）原因：①________________________________

②________________________________

③________________________________相鄰兩個營養級10%-20%能量傳遞效率=×100%某一營養級的同化量上一營養級的同化量還有部分能量未被利用。三、能量流動的特點各營養級生物呼吸作用散失大部分能量；各營養級的能量一部分流入分解者；

不矛盾。能量在流動過程中逐級遞減，指的是流入各個營養級的能量。能量守恒定律可以用于衡量流入某個生態系統的總能量，總能量=儲存在生態系統(生物體的有機物)中的能量+被各個營養級的生物利用、散發至非生物環境中的能量。因此，雖然能量在流動過程中逐級遞減，但總能量依然遵循能量守恒定律。能量在流動過程中逐級遞減，與能量守恒定律矛盾嗎？為什么？

任何生態系統都需要不斷得到來自系統外的能量補充，以便維持生態系統的正常功能。如果一個生態系統在一段較長時期內沒有能量（太陽能或化學能）輸入，這個生態系統就會崩潰。旁欄思考題鞏固訓練

3、下圖是某個農業生態系統的結構模式圖，該圖中表示生態系統

能量流動的箭頭是（

）A.①②③B.①③⑤C.①③④D.①②③④⑤C1.能量傳遞效率的計算公式：（1）能量傳遞效率=下一營養級同化量上一營養級同化量×100%（2）在食物網中能量傳遞效率“最值”計算正推：知低營養級求高營養級獲能量最多選最短食物鏈，按×20%計算獲能量最少選最長食物鏈，按×10%計算逆推：知高營養級求低營養級需能量最多選最長食物鏈，