生态系统中的能量流动
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(共32张PPT)
第二节 生态系统的稳态
(一)生态系统中的能量流动
课标领航
学习目标：1.举例说明生态系统中的能量流动
2．理解能量流动的特点及原因
3．明确研究能量流动的目的
能力目标：1.能运用能量流动的知识分析相关生态学问题
2．发展读图能力和概括能力
情感目标：1.通过学习培养可持续发展观
2．加深对STS相互关系的认识
3．提高环境保护的意识
情景导引
假如某人流落在荒凉的孤岛上，只有少
量玉米和几只可供宰杀的公鸡。为了
生存更长时间，你会建议他先吃哪种食物呢？
核心要点突破
知能过关演练
（一）
基础自主梳理
基础自主梳理
一、能量流动的概念和作用
1．概念
生态系统中能量的_____、_____和_____的过程，称为生态系统中的能量流动。
2．作用
在生态系统中，各个营养级的生物都需要能量，能量是维持生态系统稳态的______。
二、能量流动的过程
1．输入生态系统的总能量：等于_______固定太阳能的总量。
输入
传递
散失
动力
生产者
2．起点：从_______固定太阳能开始。
3．能量流动的途径：________和________。
(1)生态系统能量流动中，能量以太阳光能→生物体内有机物中的_______→热能散失的形式变化。能量在食物链的各营养级中以_______中化学能的形式流动。
(2)生态系统能量流动中能量散失的主要途径是通过食物链中各营养级生物本身的细胞呼吸及分解者的_____作用，主要以_____形式散失。
生产者
食物链
食物网
化学能
有机物
分解
热能
4．能量流动的特点
(1)单向流动：能量只能从第一营养级流向____________，再依次流向_____________。
(2)逐级递减：能量在沿食物链传递的过程中，每个营养级的______________都会消耗相当多的能量，由一个营养级传递到下一个营养级的能量平均约为______。
第二营养级
下一个营养级
生物代谢活动
10%
5．能量流动的模型：如果将单位时间内各个营养级所得的能量数值，由低到高绘制成图，可形成一个金字塔形，叫做___________。
三、研究能量流动的目的
在农业生产中推广生态农业，研究生态系统能量流动的规律，是为了提高生态系统的____________，使其朝向对人类最有益的方向进行。
能量金字塔
能量转化效率
核心要点突破
对能量流动的理解
1．能量的输入
(1)生态系统的能量来源：太阳能。
(2)起点：生态系统的能量流动是从生产者通过光合作用固定太阳能开始的，因此生态系统能量流动的起点是生产者。
(3)输入生态系统的总能量：全部生产者经过光合作用固定的太阳能的总量。
(4)能量流动的途径：食物链和食物网。能量的变化情况是：太阳能→生物体中的化学能→热能。因此热量是能量流动的最终归宿。
2．能量的散失
(1)形式：热能。
(2)过程
4．能量流动的特点
(1)单向流动
①食物链中各营养级的顺序是不可逆转的，因为捕食关系不可逆转，这是长期自然选择的结果。
②各营养级的能量大部分以呼吸作用产生的热能的形式散失，这部分能量是不能被重复利用的。
(2)逐级递减
①每个营养级的生物总有一部分能量不能被下一营养级利用。
②各个营养级的生物都会因呼吸作用消耗相当大的一部分能量。
③各营养级中的能量都要有一部分流入分解者。
(3)传递效率平均约为10%。
特别提醒
能量通过四个左右的营养级，已减少到不足以维持下一个营养级的生命活动的程度，所以一条食物链中营养级一般不超过五个。
例1
A．图中方框的大小可表示该营养级生物所具有的能量多少
B．该图中C所具有的能量约为B的10%
C．该图中的A表示流经该生态系统的总能量
D．图中所示四个营养级的能量关系为：
A≥B＋C＋D
【尝试解答】 D
【解析】 本题考查能量流动的起点、传递及特点等。
【互动探究】 (1)图解中的能量流动过程中能量的转化形式是怎样的？B→C过程中又是怎样转化的？
(2)B营养级的生物个体数量一定比A少吗？举例说明。
【提示】 (1)光能→有机物中的化学能→热能，有机物中的化学能→热能和有机物中的化学能。
(2)不一定，如A为一棵树，B为树上植食性昆虫。
跟踪训练 (2010年高考山东卷)以下表示动物利用食物的过程。
正确的分析是( )
A．恒温动物的④/③值一般高于变温动物
B．哺乳动物的③/①值一般为10%～20%
C．提高圈养动物生长量一般需提高③/②值
D．食肉哺乳动物的③/②值一般低于食草哺乳动物
解析：选C。恒温动物相对于变温动物来说，代谢强，所以呼吸代谢消耗量相对多，有机物积累少，④/③值一般低于变温动物；相邻两个营养级的能量传递效率是10%～20%，哺乳动物与其上一个营养级(食物)之间的传递效率应表示为③/(①＋未获取量)；提高圈养动物的生长量应该提高③/②值，这样才能促使有机物积累；食肉动物与食草动物的③/②值无法比较。
1．计算某一个营养级一段时间的能量变化
输入＝输出＋未利用。
输入：该营养级全部个体同化的能量。
输出：呼吸消耗的能量＋被分解者分解释放的能量＋传递给下一营养级的能量。
2．计算某一个生物群落一段时间的能量变化
输入＝输出＋未利用。
输入：该生物群落中生产者固定的全部太阳能。
输出：该生物群落中所有生物(包括分解者)的呼吸作用释放的能量。
生态系统有关能量的计算
3．温带地区一年四季中生物群落的能量波动
春末～秋初：生物群落总能量逐渐增加。
秋末～来年早春：生物群落总能量逐渐减少。
4．在一个动态平衡的生态系统中，长期来看，各营养级的能量输入基本等于能量输出，即生物群落内总能量基本稳定。
5．(1)若一食物网中，已知最高营养级增重为N：
①要求最多需第一营养级多少时，按最长食物链，最低传递效率计算。
②要求至少消耗第一营养级多少时，按最短食物链，最高传递效率计算。
(2)若一食物网中，已知第一营养级重量M：
①要求最高营养级最多获得多少能量时，应按最短食物链，最高传递效率计算。
②要求最高营养级最少获得多少能量时，应按最长食物链，最低传递效率计算。
以上措施可表述为：
如图所示为某生态系统中的食物网简图，若E种群含有的总能量为5.8×109 kJ，B生物种群所含有的能量为1.6×108 kJ，从理论上分析，A生物种群获得的总能量最多是( )
A．2.0×108 kJ B．2.32×108 kJ
C．4.2×108 kJ D．2.26×108 kJ
【尝试解答】 A
例2
【解析】 本题考查能量流动的计算。从图中可以看出，E的能量传递有三条途径，但只有两条途径能传递到A。所以C和D获得的总能量为5.8×109 kJ×20%－1.6×108＝1×109 kJ，所以A获得的能量最多为1×109×20%＝2.0×108 kJ。
【规律方法】 有关生态系统的能量计算问题有食物链如下：A→B→C。
如果已知A求C，计算至少(至多)获得的能量，则用A的能量连续乘以10%(20%)；如果已知C求A，计算至少(至多)需要的能量，则用C的能量连续除以20%(10%)。
跟踪训练 在如图所示的食物网中，假如猫头鹰的食物有2/5来自于兔子，2/5来自于鼠，1/5来自于蛇，那么猫头鹰若增加 20 g体重，最少需要消费植物( )
A．600 g B．900 g
C．1600 g D．5600 g
解析：选B。通过食物链(植物→兔→猫头鹰)，猫头鹰增重20 g×2/5＝8 g，最少需要消费植物的量为8 g×5×5＝200 g；通过食物链(植物→鼠→猫头鹰)，猫头鹰增重20 g×2/5＝8 g，最少需要消费植物的量为8 g×5×5＝200 g；通过食物链(植物→鼠→蛇→猫头鹰)，猫头鹰增重20 g×1/5＝4 g，最少需要消费植物的量为4 g×5×5×5＝500 g。所以合计需要消费植物200 g＋200 g＋500 g＝900 g。
类型
项目 能量金字塔 数量金字塔 生物量金字塔
形状
特点 正金字塔形 一般为正金字塔形，有时会再现倒金字塔形 一般为正金字塔形
象征含义 能量沿食物链流动过程中具有逐级递减的特性 生物个体数目在食物链中随营养级升高而逐级递减 生物量(现存生物有机物的总质量)沿食物链流动逐渐递减
每一级含义 每一营养级生物所含能量的多少 每一营养级生物个体的数目 每一营养级生物的有机物总量
生态金字塔
一片树林中，树、昆虫和食虫鸟的个体数比例关系如右图所示。下图中能正确表示树、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多少)( )
例3
【尝试解答】 C
【解析】 从生物个体的数量看，一棵大树上可能生活着成百上千只昆虫，但从能量的角度来考虑，一棵大树要比成百上千只昆虫的能量多得多。
跟踪训练 若许多昆虫生活在一棵大树上，鸟又以该树上的昆虫为食。则下图中能正确描述以上3种生物数量金字塔的是(上层代表鸟，中层代表昆虫，下层代表大树)( )
解析：选C。在“树→昆虫→鸟”这条食物链中，一棵大树上生活有成百上千只昆虫，鸟的数量肯定比昆虫少。
知能过关演练
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第二节 生态系统的稳态
(一)生态系统中的能量流动
课标领航
学习目标：1.举例说明生态系统中的能量流动
2．理解能量流动的特点及原因
3．明确研究能量流动的目的
能力目标：1.能运用能量流动的知识分析相关生态学问题
2．发展读图能力和概括能力
情感目标：1.通过学习培养可持续发展观
2．加深对STS相互关系的认识
3．提高环境保护的意识
情景导引
假如某人流落在荒凉的孤岛上，只有少
量玉米和几只可供宰杀的公鸡。为了
生存更长时间，你会建议他先吃哪种食物呢？
核心要点突破
知能过关演练
（一）
基础自主梳理
基础自主梳理
一、能量流动的概念和作用
1．概念
生态系统中能量的_____、_____和_____的过程，称为生态系统中的能量流动。
2．作用
在生态系统中，各个营养级的生物都需要能量，能量是维持生态系统稳态的______。
二、能量流动的过程
1．输入生态系统的总能量：等于_______固定太阳能的总量。
输入
传递
散失
动力
生产者
2．起点：从_______固定太阳能开始。
3．能量流动的途径：________和________。
(1)生态系统能量流动中，能量以太阳光能→生物体内有机物中的_______→热能散失的形式变化。能量在食物链的各营养级中以_______中化学能的形式流动。
(2)生态系统能量流动中能量散失的主要途径是通过食物链中各营养级生物本身的细胞呼吸及分解者的_____作用，主要以_____形式散失。
生产者
食物链
食物网
化学能
有机物
分解
热能
4．能量流动的特点
(1)单向流动：能量只能从第一营养级流向____________，再依次流向_____________。
(2)逐级递减：能量在沿食物链传递的过程中，每个营养级的______________都会消耗相当多的能量，由一个营养级传递到下一个营养级的能量平均约为______。
第二营养级
下一个营养级
生物代谢活动
10%
5．能量流动的模型：如果将单位时间内各个营养级所得的能量数值，由低到高绘制成图，可形成一个金字塔形，叫做___________。
三、研究能量流动的目的
在农业生产中推广生态农业，研究生态系统能量流动的规律，是为了提高生态系统的____________，使其朝向对人类最有益的方向进行。
能量金字塔
能量转化效率
核心要点突破
对能量流动的理解
1．能量的输入
(1)生态系统的能量来源：太阳能。
(2)起点：生态系统的能量流动是从生产者通过光合作用固定太阳能开始的，因此生态系统能量流动的起点是生产者。
(3)输入生态系统的总能量：全部生产者经过光合作用固定的太阳能的总量。
(4)能量流动的途径：食物链和食物网。能量的变化情况是：太阳能→生物体中的化学能→热能。因此热量是能量流动的最终归宿。
2．能量的散失
(1)形式：热能。
(2)过程
4．能量流动的特点
(1)单向流动
①食物链中各营养级的顺序是不可逆转的，因为捕食关系不可逆转，这是长期自然选择的结果。
②各营养级的能量大部分以呼吸作用产生的热能的形式散失，这部分能量是不能被重复利用的。
(2)逐级递减
①每个营养级的生物总有一部分能量不能被下一营养级利用。
②各个营养级的生物都会因呼吸作用消耗相当大的一部分能量。
③各营养级中的能量都要有一部分流入分解者。
(3)传递效率平均约为10%。
特别提醒
能量通过四个左右的营养级，已减少到不足以维持下一个营养级的生命活动的程度，所以一条食物链中营养级一般不超过五个。
例1
A．图中方框的大小可表示该营养级生物所具有的能量多少
B．该图中C所具有的能量约为B的10%
C．该图中的A表示流经该生态系统的总能量
D．图中所示四个营养级的能量关系为：
A≥B＋C＋D
【尝试解答】 D
【解析】 本题考查能量流动的起点、传递及特点等。
【互动探究】 (1)图解中的能量流动过程中能量的转化形式是怎样的？B→C过程中又是怎样转化的？
(2)B营养级的生物个体数量一定比A少吗？举例说明。
【提示】 (1)光能→有机物中的化学能→热能，有机物中的化学能→热能和有机物中的化学能。
(2)不一定，如A为一棵树，B为树上植食性昆虫。
跟踪训练 (2010年高考山东卷)以下表示动物利用食物的过程。
正确的分析是( )
A．恒温动物的④/③值一般高于变温动物
B．哺乳动物的③/①值一般为10%～20%
C．提高圈养动物生长量一般需提高③/②值
D．食肉哺乳动物的③/②值一般低于食草哺乳动物
解析：选C。恒温动物相对于变温动物来说，代谢强，所以呼吸代谢消耗量相对多，有机物积累少，④/③值一般低于变温动物；相邻两个营养级的能量传递效率是10%～20%，哺乳动物与其上一个营养级(食物)之间的传递效率应表示为③/(①＋未获取量)；提高圈养动物的生长量应该提高③/②值，这样才能促使有机物积累；食肉动物与食草动物的③/②值无法比较。
1．计算某一个营养级一段时间的能量变化
输入＝输出＋未利用。
输入：该营养级全部个体同化的能量。
输出：呼吸消耗的能量＋被分解者分解释放的能量＋传递给下一营养级的能量。
2．计算某一个生物群落一段时间的能量变化
输入＝输出＋未利用。
输入：该生物群落中生产者固定的全部太阳能。
输出：该生物群落中所有生物(包括分解者)的呼吸作用释放的能量。
生态系统有关能量的计算
3．温带地区一年四季中生物群落的能量波动
春末～秋初：生物群落总能量逐渐增加。
秋末～来年早春：生物群落总能量逐渐减少。
4．在一个动态平衡的生态系统中，长期来看，各营养级的能量输入基本等于能量输出，即生物群落内总能量基本稳定。
5．(1)若一食物网中，已知最高营养级增重为N：
①要求最多需第一营养级多少时，按最长食物链，最低传递效率计算。
②要求至少消耗第一营养级多少时，按最短食物链，最高传递效率计算。
(2)若一食物网中，已知第一营养级重量M：
①要求最高营养级最多获得多少能量时，应按最短食物链，最高传递效率计算。
②要求最高营养级最少获得多少能量时，应按最长食物链，最低传递效率计算。
以上措施可表述为：
如图所示为某生态系统中的食物网简图，若E种群含有的总能量为5.8×109 kJ，B生物种群所含有的能量为1.6×108 kJ，从理论上分析，A生物种群获得的总能量最多是( )
A．2.0×108 kJ B．2.32×108 kJ
C．4.2×108 kJ D．2.26×108 kJ
【尝试解答】 A
例2
【解析】 本题考查能量流动的计算。从图中可以看出，E的能量传递有三条途径，但只有两条途径能传递到A。所以C和D获得的总能量为5.8×109 kJ×20%－1.6×108＝1×109 kJ，所以A获得的能量最多为1×109×20%＝2.0×108 kJ。
【规律方法】 有关生态系统的能量计算问题有食物链如下：A→B→C。
如果已知A求C，计算至少(至多)获得的能量，则用A的能量连续乘以10%(20%)；如果已知C求A，计算至少(至多)需要的能量，则用C的能量连续除以20%(10%)。
跟踪训练 在如图所示的食物网中，假如猫头鹰的食物有2/5来自于兔子，2/5来自于鼠，1/5来自于蛇，那么猫头鹰若增加 20 g体重，最少需要消费植物( )
A．600 g B．900 g
C．1600 g D．5600 g
解析：选B。通过食物链(植物→兔→猫头鹰)，猫头鹰增重20 g×2/5＝8 g，最少需要消费植物的量为8 g×5×5＝200 g；通过食物链(植物→鼠→猫头鹰)，猫头鹰增重20 g×2/5＝8 g，最少需要消费植物的量为8 g×5×5＝200 g；通过食物链(植物→鼠→蛇→猫头鹰)，猫头鹰增重20 g×1/5＝4 g，最少需要消费植物的量为4 g×5×5×5＝500 g。所以合计需要消费植物200 g＋200 g＋500 g＝900 g。
类型
项目 能量金字塔 数量金字塔 生物量金字塔
形状
特点 正金字塔形 一般为正金字塔形，有时会再现倒金字塔形 一般为正金字塔形
象征含义 能量沿食物链流动过程中具有逐级递减的特性 生物个体数目在食物链中随营养级升高而逐级递减 生物量(现存生物有机物的总质量)沿食物链流动逐渐递减
每一级含义 每一营养级生物所含能量的多少 每一营养级生物个体的数目 每一营养级生物的有机物总量
生态金字塔
一片树林中，树、昆虫和食虫鸟的个体数比例关系如右图所示。下图中能正确表示树、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多少)( )
例3
【尝试解答】 C
【解析】 从生物个体的数量看，一棵大树上可能生活着成百上千只昆虫，但从能量的角度来考虑，一棵大树要比成百上千只昆虫的能量多得多。
跟踪训练 若许多昆虫生活在一棵大树上，鸟又以该树上的昆虫为食。则下图中能正确描述以上3种生物数量金字塔的是(上层代表鸟，中层代表昆虫，下层代表大树)( )
解析：选C。在“树→昆虫→鸟”这条食物链中，一棵大树上生活有成百上千只昆虫，鸟的数量肯定比昆虫少。
知能过关演练
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