第五章 第二节 生态系统的能量流动

(共46张PPT)
二、生态系统的能量流动
1、概念：指生态系统中能量的_________、_________、________和________的过程。
输入
传递
转化
散失
能量流动的分析
个体
…
储存在体内的能量
呼吸作用散失的能量
个体 2
储存在体内的能量
呼吸作用散失的能量
个体 3
储存在体内的能量
呼吸作用散失的能量
能量
输入
能量储存
能量
输入
种群
能量散失
生产者
（植物）
初级消费者
（植食动物）
次级消费者
（肉食动物）
三级消费者
（肉食动物）
分 解 者
呼吸作用
二、生态系统能量流动传递的过程
太阳能
呼吸作用
热能
热能
能量如何输入？传递？转化？散失？
上图为生态系统能量流动示意图，请结合图示分析：
1、能量输入总量： _____________________________；
指生产者通过___________，将光能转化为________并储存在有机物中，这样意味着非生物环境中的______进入到生物群落。
2、能量流动的渠道：_____________和_____________。
3、能量流动中能量形式的变化：_____________ →生物体有机物中的化学能→_______（最终散失）。
另：能量转化方面，如动物通过消耗身体内储存的化学能变成爬、跳、飞、游的机械能。
4、能量传递的形式：__________________________。
5、能量散失的主要途径：_________（包括各营养级生物本身的呼吸及分解者的呼吸）；
能量散失的主要形式：_________。
生产者固定的太阳能总量
光合作用
化学能
能量
食物链
食物网
太阳能（光能）
热能
有机物中的化学能
呼吸作用
热能
糖类、脂肪、ATP、光合作用、呼吸作用、热能、光能、化学能
与能量有关的概念
光合作用
呼吸作用
热能
ATP
生产者
（植物）
初级消费者
（植食性动物）
呼吸作用
分 解 者
遗体 残骸
能量在第一营养级中的变化
太阳
初级消费者
摄入
初级消费者
同化
用于生长
发育和繁殖
次级消费者
摄入
分
解
者
利
用
遗体
残骸
粪便
呼吸作用
散失
呼吸作用
散失
能量在第二营养级中的变化
P94图5-6
下一个营养级同化的能量
呼吸消耗的能量
分解者利用的能量
未被利用的能量
每个营养级同化量
下一个营养级同化的能量
呼吸消耗的能量
分解者利用的能量
每个营养级同化量
定量不定时分析
定量定时分析
第一年
第二年
残留个体或有机物
摄入量 初级消费者
___________
吸收
同化量
未同化量，例如
消化
1、呼吸作用消耗
4、未被利用
3、分解者利用
2、流入下一营养级
综上所述，能量不管如何传递，最终都以_______的形式从生物群落中散失，只有__________源源不断地固定__________,才能保证生态系统能量流动的正常进行。
典例1：若鹿的消耗量为100%，其粪尿量为36%，呼吸量为48%，则鹿的同化量为_______。
（解析：要真正理解同化的含义，是转变成自己的那一部分，而粪是摄入的食物中并没有被同化的残渣。同化为自己的才有所谓的呼吸消耗。）
粪便量
热能
生产者
太阳能
64%
(同化量=摄入量—粪便量）
以书本P94图5-6能量流经第二营养级示意图为例，分析流入每一营养级的能量去向：
同化作用
异化作用
新陈代谢
又叫合成代谢，是指生物体把从外界环境中获取的营养物质转变成自身的组成物质，并且储存能量的过程。
又叫分解代谢，是指生物体把自身的一部分组成物质加以分解，释放出其中的能量，供给生命活动的过程。
相关信息
自养/异养
需氧/厌氧
变式2：在由草、兔、狐组成的一条食物链中，兔经同化作用所获得的能量，其去向不应包括（　）
A.通过兔子呼吸作用释放的能量
B.通过兔子的粪便流入到分解者体内
C.通过狐的粪便流入到分解者体内
D.流入到狐体内
【解析】兔子摄取了草，其中一部分被同化了，兔子同化的能量可以流向下一营养级狐，可用于自身呼吸作用，也可流向分解者。在兔子摄入的能量中，以粪便形式排出体外的不属于其同化的能量。
变式1：大象是植食性动物，有一种蜣螂则专门以象粪为食，设大象在某段时间所同化的能量为107kJ，则这部分能量中流入蜣螂体内的约为
A、0kJ B、106 kJ C、2×106kJ D、106－2×106kJ
A
B
①
②
③
④
分解者
草
兔
狐
粪 便
呼吸作用
遗体残骸等
变式:3
右图表示某草原生态系统中能量流动图解，①～④表示相关过程能量流动量。下列有关叙述正确的是
A．①是流入该生态系统的总能量
B．分解者获得的能量最少
C．图中②/①的比值代表草→兔的能量传递效率
D．③和④分别属于草和兔同化量的一部分
D
思考：
1、生态系统中的能量流动和转化是否遵循能量守恒定律？
遵循能量守恒定律。能量在生态系统中流动、转化后，一部分储存在生态系统（生物体有机物）中，而另一部分被利用、散发至无机环境中，两者之和与流入生态系统的能量相等。
2、流经某生态系统的能量能否再回到这个生态系统？
不能，能量流动是单向的。
赛达伯格湖的能量流动图解
三、
能量流动的特点
用表格形式将图中数据进行整理
三、
能量流动的特点
营养级 流入能量 流出能量
（输入后一营养级） 出入比
生产者
植食性动物
肉食性动物
分解者
464.6
62.8
12.6
14.6
62.8
12.6
13.52%
20.06%
林德曼的研究发现，生态系统的能量流动具有两个明显的特点：
1、生态系统中能量流动是_________的。即流经某生态系统的能量不可能再回到这个生态系统来。
2、能量在流动过程中___________。
传递效率：____________。
单向
逐级递减
10%-20%
能量只能从低营养级流向高营养级
6
思考：流入某一营养级的能量，为什么不能百分之百地流到下一个营养级？
流入某一营养级的能量主要有以下去向：一部分通过该营养级的呼吸作用散失了；一部分作为排出物、遗体或残枝败叶不能进入下一营养级，而为分解者所利用；还有一部分未能进入（未被捕食）下一营养级。所以，流入某一营养级的能量不可能百分之百地流到下一营养级。
1、食物链为什么一般不超过5个营养级？
因营养级上升一级，可利用的能量相应要减少80％～90％，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下一个营养级生存的程度了。
2、解释“一山不容二虎”的原因？
3、在市场上，肉一般比蔬菜贵，试从生态系统能量流动的角度分析原因？
蔬菜一般属于生产者范畴，而肉属于消费者范畴，由于能量传递的效率只有10%~20%，也就是说要得到1千克的肉至少要消耗5千克的植物；所以相同重量的肉比蔬菜贵。
、
能量流动特点小结：
选______的食物链
选最小传递效率_____
生产者
最少消耗
选最大传递效率_____
消
费
者
最大消耗
获得最多
获得最少
选______的食物链
最短
最长
20%
10%
典例1：若某生态系统固定的总能量为24000kJ，则该生态系统的第三和第四营养级所获得的能量最多是（ ）
A.540kJ和81kJ B. 3600kJ和960kJ
C. 240kJ和24kJ D. 960kJ和192kJ
（1）在一条食物链中，若某一营养级的总能量为n，则最多传到下一营养级的能量为n 20%（0.2n），最少为n 10%（0.1n）。
一、能量在食物链中传递的计算：
D
24000×（20%）2 =960kJ
24000×（20%）3=192kJ
1 2 3 4
20%
【解析】
20%
20%
1、假如现有草100公斤，至少可使鹰增重 公斤。
2、假如现有草100公斤，最多可使鹰增重 公斤。
3、假如要使鹰增加2公斤体重，最少要耗草 公斤。
4、假如要使鹰增加2公斤体重，最多要耗草 公斤。
设使鹰增重X1公斤，则：
100
=X1
10％
10％
设使鹰增重X2公斤，则：
100
=X2
20％
20％
设最少耗草Y1公斤，则：
Y1
20％
20％
=2
Y2
10％
10％
=2
设最多耗草Y2公斤，则：
变式1：在食物链“草 兔 鹰”中，
1
4
200
50
典例2：某人捕得一条重2 kg的杂食海鱼，若此鱼的食物有1/2来自植物，1/4来自草食鱼类，1/4来自以草食鱼类为食的小型肉食鱼类，则该鱼至少需要海洋植物多少______kg
80
植物→草食鱼→肉食鱼
杂食鱼
2×1/2
2×1/4
2×1/4
2
分析：人的能量来源于三条食物链，分别是：①植物→杂食鱼；②植物→草食鱼→杂食鱼；③植物→草食鱼→肉食鱼→杂食鱼。设通过①②③三条食物链消耗的植物分别为a，b，c，则
a ×20% =2×1/2；
b ×(20%)2 =2 ×1/4；
c ×(20%)3 =2×1/4
求出a=5，b=12.5，c=62.5
则总共需消耗植物为5+12.5+62.5=80
变式：如果一个人的食物有1/2来自绿色植物，1/4来自小型肉食动物，1/4来自羊肉，能量传递效率设为10％，那么该人每增加1千克体重，约消耗植物（ ）千克。
A．10 B 28 C 100 D 280
D
分析：人的能量来源于三条食物链，分别是：①植物→人②植物→羊→人③植物→ 植食性动物→肉食性动物→人。设通过① ② ③三条食物链消耗的植物分别为a，b，c，则
a × 10%=1×1/2；
b ×10% ×10%=1 ×1/4；
c ×10%×10%×10%=1×1/4
求出a=5，b=25，c=250
变式2：如图食物网中的猫头鹰体重每增加20g，至少需要消耗植物（ ）
兔
植物 猫头鹰
鼠
A.200g B.250g C.500g D.1000g
C
设猫头鹰通过捕食兔子和捕食鼠需要消耗的植物分别为a、b，则(20%)2×(a+b)=20g； a+b=500g
20%
20%
20%
20%
（1）能量金字塔：将单位时间内各个营养级所得到的__________，按营养级＿＿＿＿＿绘成图，所形成的一个金字塔图形。从能量金字塔可以看出，一个生态系统中，营养级_______，能量流动过程中_____________。生态系统中的能量流动一般不超过4~5个营养级。
某个湖的能量金字塔
二、生物金字塔类型
能量数值
由低到高
越高
散失的能量越多
特点 正金字塔形 一般为正金字塔形 一般为正金字塔形
（2）数量金字塔：
树
昆虫
小鸟
浮游植物
浮游动物
　　小　　　鱼
只有能量金字塔永远是底宽上尖的正金字塔，数量金字塔及生物量金字塔一般也是正金字塔，但有时会出现倒置。
生物量金字塔
数量金字塔
优化设计P43
课本P98、调查得知某河流生态系统的营养结构共有4个营养级（以a、b、c、d表示。）经测定，一年中流经这4个营养级的能量分别为：
该生态系统中初级消费者是（ ）
A、 a B、 b C、 c D、 d
营养级 能量（J.m-2）
a 141.10x105
b 15.91x105
c 0.88x105
d 871.27x105
A
典例3：下列有关生态系统功能的叙述中，哪项不正确（ ）
A.能量流动的单向性是因为动物的食性一般不能逆转
B.任何生态系统都需要得到外部的能量补给
C.一个封闭的生态系统不需要从外界获得物质供应就可以长期维持正常功能
D.生态系统能量流动逐级递减的原因是生物的呼吸消耗和资源利用率不高
C
三、研究生态系统能量流动的意义
1、对能量进行多级利用，提高能量的利用率。
例如：沼气工程（秸秆的多级利用）、桑基鱼塘
2、能量流动的研究可以帮助人们合理地________________________，使能量持续高效地流向对_____________的部分。
调整能量流动方向
人类最有益
典例4：根据生态系统的结构和功能，下列叙述中正确的是（双选）（ ）　　　　　　　
A．“桑基鱼塘”是自然建立的良性生态系统
B．水产养殖业，为充分利用生产者所固定的能量，应以食物链长的鱼类为养殖对象
C．在我国西部大开发中应采用“退耕还林还草”的措施
D．营养级越高的生物种群体内积累的有毒物质越多，所获得的能量越少
CD
例如：除草、治虫、合理确定载畜量、捞捕量
人工建立
短
生物的富集作用
C
5：据图判断，下列叙述不符合生态学原理的是
A.物质经过多级利用，实现了良性循环
B.每一级生产环节都获得产品，提高了生态经济效益
C.由于食物链延长，能量逐级损耗，系统总能量利用效率降低
D.由于各级产物都可以利用，减少了废物和污染
本节知识体系
能量流动
概念：
生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程
过程
能量的源头：
流经生态系统的总能量：
生产者固定的太阳能的总量
途径：
特点
单向流动：
逐级递减：
沿食物链方向由低营养级流向下一营养级
能量金字塔：
能量沿食物链流动过程中逐级递减；传递效率为10%~20%。
研究意义
调整生态系统中的能量流动关系，使能量持续高效的流向对人类最有益的部分
太阳能
食物链和食物网
课后练习答案
课后练习答案
基础题
1.A。2.D。3.B。
拓展题
（2）图b所示生态系统中流向分解者的能量，还有一部分可以以生活能源或食物中化学能的形式被人类再度利用，因此，该生态系统实现了能量的多级、充分利用，提高了能量的利用率。
2.提示：不能。在一个封闭的系统中，物质总是由有序朝着无序的方向（熵增加）发展。硅藻能利用获取的营养通过自身的新陈代谢作用释放能量，依靠能量完成物质由无序向有序的转化，维持其生命活动。
B
1、在一定的时间内，某生态系统中的全部生产者固定的太阳能为a，全部消费者所同化的能量为b，全部分解者获得的能量为c，则A、B、c之间的关系是（ ）
A．a=b+c B．a>b+c C．ab=c
2、稻田中农民要拔掉稗草，鱼塘中要不断清除肉食性的“黑鱼”，用生态学观点看，这是为了（　　）
A．保持生态平衡 B．保持生物群落的单一性
C．调整能量在生态系统中流动的方向 D．使物质能够尽快地循环流动
3、下列有关生态系统能量流动的叙述中错误的是（ ）
A当狼捕食兔子并转化为自身的有机物时，能量就从第一营养级流入第二营养级
B当狼吃掉一只兔子时，狼不可能获得兔子的全部能量
C生产者通过光合作用合成有机物，能量就从非生物环境流入生物群落
D生态系统的能量流动是单向的，逐级递减的
C
A
同化量=摄入量-粪便量
二
三
巩固提升
（1）请将流经该生态系统的总能量数填写在图中的方框内，这部分能量是_________所固定的太阳能。
（2）能量从第一营养级到第二营养级的转化效率为______%，从第二营养级到第三营养级的转化效率为______%。
（3）由图8—5—5可知，下一个营养级不能得到上一个营养级的全部能量，原因有：①各营养级生物体内的大量能量供____________；②其次是上一个营养级的部分能量_________________；③还有少数能量被_________利用。
4、右图是某湖泊生态系统能量流动的定量分析图解。图中A、B、C代表三个营养级，数字均为实际测得的能量数，单位是百万千焦。已知该生态系统受到的太阳辐射为118872百万千焦，但其中118761百万千焦的能量未被利用。请回答：
生产者
13.51
20
呼吸消耗
111
未被利用
分解者
能力考查
1、下列四个生态系统中，绿色植物所固定的太阳能相等。如果物种甲是人类所需要的资源，那么能提供甲最多的生态系统是 （ ）
甲
太阳能
A
甲
太阳能
B
甲
太阳能
C
甲
太阳能
D
A
（广东河南2001）一片树林中，树、昆虫和食虫鸟类的个体数比例关系如下图所示。下列选项能正确表示树、昆虫、食虫鸟之间的能量流动关系的是(选项方框面积表示能量的大小)（ ）
A B C D
C
下列叙述正确的是（ ）
A、当狼吃掉一只兔时，就获得了兔的全部能量
B、当狼捕食兔并经同化作用合成自身有机物时，能量就从第一营养级流入了第二营养级
C、生产者通过光合作用制造了有机物时，能量就由非生物环境流入了生物群落
D、生态系统的能量流动时往复循环的
C
（97上海）在一个生态系统中，已知初级消费者与次级消费者的个体数分别是N1、N2，个体平均重量分别为M1、M2，则下列正确的是
A、N1×M1 > N2×M2 B 、N1×M1 = N2×M2
C、 N1×M1 < N2×M2 D 、N1×M1 ≥N2×M2
（2004上海）如果一个人食物有1/2来自绿色植物，1/4来自小型肉食动物，1/4来自羊肉，假如传递效率10%，那么该人每增加1千克体重，约消耗植物
A．10千克　　　 B．28千克　　　
C．100千克　　　 D．280千克
A
D
（１）如设种群Ｑ1、Ｑ2的个体数为Ｎ1、Ｎ2，平均每个个体所占的能量为Ｗ1、Ｗ2，那么，Ｎ1、与Ｎ2、W1、Ｗ2之间的关系是_________________________________。
（２）每年流入这个生态系统的总能量是_______________（用Ｂ图中的英文字母表示）。
Ｎ1× W1>Ｎ2 ×Ｗ2
b+c+d+e
流向下一营养级
（３）Ｂ图中的b1和d1表示____________________________________________。
（４）若Ｐ和Ｑ同化作用固定能量的总量分别为480J/（cm2．a）和72 J/（cm2．a），生物体内贮存的能量分别为200J/（cm2．a）和24J/（cm2．a）。那么，能量从Ｐ传递到Ｑ的效率为_________%。
未被Q2利用的能量和流向分解者的能量
Q/P=72/480=15%