生态系统中的能量流动

高中生物具有初级输入和累计损失预算的四个营养级之间的正向能量传递

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关于此实验

追踪生产者、草食动物、肉食动物和顶级消费者储存的能量。更改它们的初始储能和传递效率,关闭初级生产,并核算每一项输入和流出。

学习目标

  • 区分储存的能量与能量传递速率。
  • 解释为什么流出的储能只有一部分会进入下一个营养级。
  • 在输入停止前后检查完整的能量预算。

使用方法

  1. 1在进行初级生产的情况下运行十天,并检查每个营养级。
  2. 2选择一个消费者基准营养级,并更改其流入传递效率。
  3. 3立即停止初级生产,追踪食物链中现有的能量。
  4. 4记录追踪到的储能和损失,核对它们的总和是否等于初始能量与输入能量之和。

模型

初级生产为生产者储量提供能量。
消费者只能获得前一层级周转量的一部分。
被追踪的能量与累积流出量之和,等于初始能量与初级输入之和。

假设

  • 储能是单位面积上的连续能量存量,而不是生物个体数量。初级生产启用时,初级生产的能量会以固定速率进入生产者储能。
  • 从生产者到顶级消费者的周转系数分别为每天 0.20、0.15、0.10 和 0.08。这些是用于说明的常数。
  • 每个较低层级流出量的一部分会进入下一个层级。其余部分进入累积损失库;顶级消费者的全部周转量也进入该库。
  • 损失包括热量和未追踪的有机废弃物;模型不计算分解者的再循环。正的矩阵指数传播可保持储量非负并维持完整的收支平衡。
  • 柱形高度采用对数刻度。更改计划中的生产截止时间,比较的就是不同的历史过程;现在停止生产,所有已捕获的能量仍会保留。

在课堂上试试这个实验

  1. Q1初级生产停止后,消费者储量会短暂增加吗?
  2. Q2为什么储存能量比率不同于传递效率?

常见问题

传递效率始终是百分之十吗?

不是。10% 是初始示例设置。每个流入消费者的效率都可以单独更改。

损失储存项中只有热量吗?

不是。它还包括离开所追踪食物链的物质和化学能;这个简化模型不会将其回收。