生態系中的能量流動

高中生物具有初級輸入和累積損失預算的四個營養階層之間的正向能量傳遞

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關於此實驗

追蹤生產者、草食動物、肉食動物和頂級消費者儲存的能量。變更它們的初始儲能和傳遞效率,關閉初級生產,並核算每一項輸入和流出。

學習目標

  • 區分儲存的能量與能量傳遞率。
  • 說明為什麼流出的儲能只有一部分會進入下一個營養階層。
  • 在輸入停止前後檢查完整的能量預算。

使用方法

  1. 1在進行初級生產的情況下執行十天,並檢視每個營養階層。
  2. 2選擇一個消費者基礎階層,並變更其流入傳遞效率。
  3. 3立即停止初級生產,追蹤食物鏈中現有的能量。
  4. 4記錄追蹤到的儲能和損失,核對它們的總和是否等於初始能量與輸入能量之和。

模型

初級生產為生產者儲量提供能量。
消費者只能獲得前一層級周轉量的一部分。
被追蹤的能量與累積流出量之和,等於初始能量與初級輸入之和。

假設

  • 儲能是單位面積上的連續能量存量,而不是生物個體數量。初級生產啟用時,初級生產的能量會以固定速率進入生產者儲能。
  • 從生產者到頂級消費者的周轉係數分別為每天 0.20、0.15、0.10 和 0.08。這些是用於說明的常數。
  • 每個較低層級流出量的一部分會進入下一個層級。其餘部分進入累積損失庫;頂級消費者的全部周轉量也進入該庫。
  • 損失包括熱量和未追蹤的有機廢棄物;模型不計算分解者的再循環。正的矩陣指數傳播可保持儲量非負並維持完整的收支平衡。
  • 柱形高度採用對數刻度。更改計畫中的生產截止時間,比較的就是不同的歷史過程;現在停止生產,所有已捕獲的能量仍會保留。

在課堂上試試這個實驗

  1. Q1初級生產停止後,消費者儲量會短暫增加嗎?
  2. Q2為什麼儲存能量比率不同於傳遞效率?

常見問題

傳遞效率始終是百分之十嗎?

不是。10% 是初始示例設定。每個流入消費者的效率都可以個別變更。

損失儲存項中只有熱量嗎?

不是。它還包括離開所追蹤食物鏈的物質和化學能;這個簡化模型不會將其回收。