2021-2022学年高二上学期生物人教版选择性必修2-3.2 生态系统的能量流动课件（39张ppt）
文档属性
| 名称 | 2021-2022学年高二上学期生物人教版选择性必修2-3.2 生态系统的能量流动课件（39张ppt） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 6.5MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2021-12-15 23:05:37 | ||
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文档简介
(共39张PPT)
第2节 生态系统的能量流动
假设你像小说中的鲁滨逊一样，也流落到一个荒岛上，那里除了能饮用的水以外，几乎无任何食物。你随身尚存食物只有一只母鸡、15Kg玉米。
以下哪种生存策略能让你维持更长的时间来等待救援：
A、先吃鸡，再吃玉米
B、先吃玉米，同时用一部分玉米喂鸡，吃鸡产下的蛋，最后吃鸡。
先吃鸡，再吃玉米
我反对！为什么要先吃我？
能量流动的概念理解
概念：生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。
用于生长
发育和繁殖
初级消费者
（植食性动物）
分解者利用
残枝 败叶
分解作用
散失
呼吸作用
散失
未利用
生产者所固定的全部太阳能
1%
固定(同化)
99%
散失
能量流动的过程
（1）能量流经第一营养级示意图
【思考】生产者同化(固定)的能量去向有哪些？
① 呼吸作用中以热能的形式散失；
② 随残枝败叶等被分解者分解而释放出来；
③ 流入初级消费者
（②③属于用于自身生长、发育和繁殖的能量）
注意: 如果在每一时间段去分析去向，还应有未被利用的能量(最终也将被分解者利用)。
摄入量、同化量和粪便量的区别与联系
项目 摄入量 同化量 粪便量
区别 动物摄取的食物中所含的能量，即动物所吃食物中的能量 动物经消化道消化、吸收后所获得的能量，即动物摄食后转化为自身能量的能量 动物摄取的食物中未被消化、吸收部分中的能量，即食物残渣中的能量
联系 摄入量=同化量+粪便量 同化量的去向：
（1）本营养级个体自身呼吸消耗(散失)；
（2）本营养级个体自身生长、发育繁殖的积累（储存）。
a. 遗体残骸被分解者分解；
b. 流向下一营养级。
c. 未被利用部分（石油、煤炭等）
特别注意：粪便属于上一营养级的同化量。
（2）能量流经第二营养级示意图
初级消费者
摄入
初级消费者
同化
粪便
分解者利用
用于生长、
发育和繁殖
次级消费者
同化
遗体
残骸
呼
吸
作
用
散失
呼
吸
作
用
散失
流经第二营养级的总能量：
同化量
同化量
摄入量-粪便量
=
= 呼吸消耗的能量 + 用于生长、发育和繁殖的能量
用于生长、发育和繁殖的能量=
被分解者利用的能量 + 下一个营养级的同化量
【思考】第二营养级同化的能量去向有哪些？
① 呼吸作用中以热能的形式散失；
② 以遗体残骸的形式被分解者利用；
③ 流入次级消费者
（②③属于用于自身生长、发育和繁殖的能量）
能量流经第三、四营养级的过程与第二营养级的情况大致相同。
（3）能量流经最高营养级示意图
最高营养级
摄入
最高营养级
同化
粪便
分解者利用
用于生长、
发育和繁殖
遗体
残骸
呼
吸
作
用
散失
呼
吸
作
用
散失
【思考】最高营养级同化的能量去向有哪些？
① 呼吸作用中以热能的形式散失；
② 以遗体残骸的形式被分解者利用；
（最高营养级没有流入下一营养级的能量去向）
①能量流动的渠道：
②能量在食物链（网）中传递的形式：
③能量散失的途径：
④能量散失的形式：
⑤能量流动过程中的转化：
⑥能量流动的方向：
食物链和食物网
有机物中的化学能
各营养级生物的呼吸作用
太阳能→有机物中的化学能→热能
热能
单向流动
⑦箭头由粗到细：
⑧四边形面积越来越小：
表示能量在流动过程中是逐级递减的
表示随营养级级别升高，储存在生物体内的能量越来越少
思考·讨论 生态系统中的能量流动
1. 生态系统中的能量流动和转化是否遵循能量守恒定律？为什么？
遵循能量守恒定律。能量在生态系统中流动、转化，一部分储存在生态系统（生物体的有机物）中，另一部分在呼吸作用中以热能的形式散失，两者之和与流入生态系统的能量相等。
输入某营养级的总能量＝呼吸作用消耗的能量＋分解者分解的能量＋流入下一营养级的能量
2．流经某生态系统的能量能否再回到这个生态系统？为什么？
不能，能量流动是单向的。能量在生态系统中的流动，很大部分被各个营养级的生物利用，通过呼吸作用以热的形式散失。散失到空间的热能不能再回到生态系统参与流动。
1. 输入
(1) 生态系统的能量来源
生产者的能量来源(最终源头):
各级消费者的能量来源:
(2) 能量输入的主要方式:
(3) 流经生态系统的总能量:
太阳能
生产者通过光合作用将光能转化成为化学能，固定在它们所制造的有机物中（其次还有化能合成作用）
生产者固定的太阳能总量
*若为人工生态系统，流经生态系统的总能量除生产者固定的太阳能总量，还有人为补充的能量（例如饲料中有机物中的能量）。
上一营养级同化的能量
能量流动的过程
2. 传递
(1) 能量传递的途径(渠道):
(2) 能量传递的形式:
食物链和食物网
有机物中的化学能
3.转化:
太阳能→有机物中的化学能→热能
4. 散失
(1) 散失形式:
(2) 散失途径:
热能
呼吸作用
某营养级同化量
呼吸作用中以热能形式散失
用于自身生长、发育、繁殖
被分解者分解利用
流入下一个营养级
未被利用的能量
某营养级的能量某段时间内的能量去向
某营养级同化量
呼吸作用中以热能形式散失
用于自身生长、发育、繁殖
被分解者分解利用
流入下一个营养级
某营养级的能量最终去向
特别注意：
流入某一营养级的总能量为该营养级的同化量或固定量。
某营养级的能量的同化量和输出量是相等的，即能量守恒。
最高级营养级的能量去向不包括流入下一营养级的能量。
能量流动的特点
为了研究能量流经生态系统的食物链时，每一级的能量变化和能量转移效率，美国生态学家林德曼（R.L.Lindeman，1915-1942）对一个结构相对简单的天然湖泊——赛达伯格湖的能量流动进行了定量分析。
赛达伯格湖位于美国明尼苏达州的赛达伯格沼泽自然保护区内，是一个高原湖泊，面积约5× 105 m2。林德曼用定量的方式研究了群落中各营养级之间的能量关系，提出了“林德曼定律”，标志着生态学开始从定性走向定量。
植食性动物
62.8
62.8
思考·讨论 分析赛达伯格湖的能量流动
太阳能
未
固
定
生产者
464.6
分解者
12.5
呼吸作用
96.3
未利用
293
2.1
18.8
29.3
12.6
肉食性动物
12.6
微量
7.5
5.0
327.3
122.6
14.6
图中数字为能量值，单位是J(cm2·a)(焦每平方厘米年）。图中“未固定”是指未被固定的太阳能，“未利用”是指未被自身呼吸作用消耗，也未被后一个营养级和分解者利用的能量。为研究方便起见，这里将肉食性动物作为一个整体看待。
1. 用表格的形式，将图中的数据进行整理。例如，可以将每一营养级上的能量“流入”和“流出”整理成为一份清单(“流出”的能量不包括呼吸作用散失的能量)。
2. 计算“流出”该营养级的能量占“流入”该营养级能量的百分比。
营养级 流入能量/ [J/(cm2·a)] 流出能量（输入后一个营养级）/[J/(cm2·a)] 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
3. 流入某一营养级的能量，为什么不会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：
一部分通过本营养级自身的呼吸作用散失了。
一部分作为排遗物、遗体或残枝败叶不能进入下一个营养级，而为分解者利用。
一部分未能进入（未被捕食）下一个营养级。
所以，流入某一营养级的能量不可能百分之百地流到下一个营养级。
4. 通过以上分析，你能总结出什么规律？
植食性动物
62.8
62.8
生产者
464.6
12.6
肉食性动物
12.6
13.52%
20.06%
生态系统中的能量流动是单向的；能量在流动过程中逐级递减。传递效率为：10%~20%。
1. 单向流动：
2. 逐级递减：
在生态系统中，能量流动只能从第一营养级流向第二营养级，再依次流向后面的各个营养级，不可逆转，也不能循环流动。
逐级递减的原因：自身呼吸作用消耗、被分解者分解、暂时未被利用。
能量流动的特点
① 相邻两个营养级间的能量传递效率为10%~20%；
② 营养级越多，在能量流动中消耗的能量越多；
③ 营养级越高，得到的能量越少；
④ 生态系统中食物链的营养级一般不超过5个。
要点：
单向流动的原因
①生物之间的捕食关系是长期自然选择的结果，一般不可逆转。
②各营养级呼吸作用散失的热能无法再利用。
能量传递效率=
本营养级同化量
上一营养级同化量
×100%
从能量传递的数量和效率看，能量流经各营养级是逐级递减的，单向不循环的，传递效率为10％－20％。
所以,食物链一般不超过五个营养级，到第五营养级以后，可利用的能量已减少到不能维持其生存的程度了。因为能量每流经一级都要丢失一大部分，所以食物链越长，流量流失就越多。
为什么食物链一般不超过5个营养级
第一
营养级
A
1
5
A
1
25
A
1
125
A
1
625
A
1
3125
A
0.00032 A
第六
营养级
第五
营养级
第四
营养级
第三
营养级
第二
营养级
旁栏思考
能量在流动过程中逐级递减，与能量守恒定律矛盾吗？为什么？
不矛盾。能量流动过程中逐级递减，指的是流入各个营养级的能量。能量守恒定律可以用于衡量流入某个生态系统中的总能量，总能量=储存在生态系统（生物体的有机物）中的能量+被各个营养级的生物利用、散发至非生物环境中的能量。因此，虽然能量在流动过程中逐级递减，但总能量依然遵循能量守恒定律。
任何生态系统都需要不断得到来自系统外的能量补充，以便维持生态系统的正常功能。
如果一个生态系统在一段较长时间内没有能量(太阳能或化学能)输入，这个生态系统就会崩溃。
生态金字塔
第一营养级
第二营养级
第三营养级
第四营养级
能量金字塔
1、概念：将单位时间内各营养级所得到的能量数值转换为相应面积（或体积）的图形，并将图形按照营养级顺序排列，可形成一个金字塔图形，叫做能量金字塔。
2、意义：直观的反映出生态系统各营养级间能量的关系。
3、特点：通常都是上窄下宽的金字塔形。
原因：能量在流动中总是逐级递减的。
2、意义：直观的反映生态系统各营养级所容纳的有机物的总干重的关系。
生物量金字塔
1、概念：用表示能量金字塔中的方法表示各个营养级生物量（每个营养级所容纳的有机物的总干重）之间的关系，即为生物量金字塔。
营养级
第四营养级
第三营养级
第二营养级
第一营养级
干重g/m2
1.5
11
37
809
营养级
第四营养级
第三营养级
3、特点：大多也是上窄下宽的正金字塔形。
原因：一般来说植物的总干重通常大于植食性动物的总干重，而植食性动物的总干重也大于肉食性动物的总干重。
数量金字塔
1、概念：用表示能量金字塔的方法表示各个营养级的生物个体的数目比值关系，即为数量金字塔。
2、意义：表明每个营养级中生物个体的数量。
3、特点：可以是上窄下宽的正金字塔形，也可以是上宽下窄的倒置的金字塔形。
营养级
第二营养级
第一营养级
个体数量
昆虫
树
营养级
第二营养级
第一营养级
个体数量
鼠
草
鼬
第三营养级
原因：如果消费者的个体小而生产者的个体大，则会呈现倒置金字塔。
旁栏思考
生物量金字塔在什么情况下，可能是上宽下窄倒置的金字塔形呢？
一般情况下，生物量金字塔是上窄下宽的金字塔形，但是有时会出现倒置的金字塔形。例如，在海洋生态系统中，由于生产者（浮游植物）的个体小，寿命短，又会不断地被浮游动物吃掉，所以某一时刻调查到的浮游植物的生物量可能低于浮游动物的生物量。当然，总的来看，一年中浮游植物的总的生物量还是比浮游动物的要多。
1. 研究生态系统的能量流动，可以帮助人们将生物在时间、空间上进行合理配置，增大流入某个生态系统的总能量。
例如: 间作套种、多层育苗、稻--萍--蛙等立体农业生产方式。
稻—萍—蛙
研究能量流动的实践意义
甘蔗和大豆间种
冬小麦夏玉米套作
蔬菜大棚中多层育苗
2.研究生态系统的能量流动，可以帮助人们科学地规划和设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用。
例如，秸秆喂牲畜；粪便制作沼气；沼渣肥田，实现了对能量的多级利用，从而大大提高能量的利用率
秸秆饲料
沼气池
沼渣
（≠能量的传递效率）。
能量利用率=
生产者能量
流入最高营养级的能量
×100%
规律: 食物链越短，能量利用率越高。
3. 研究生态系统的能量流动，还可以帮助人们合理地调整生态系统中的能量流动关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。
例如: 合理确定草场的载畜量，稻田除草、除虫等。
生态系统的能量流动
来源：太阳能
起点：从生产者（光合作用）固定的太阳能开始
途径：沿食物链和食物网的各个营养级传递
特点：单向流动，逐级递减（传递效率为10％～20％ ）
意义：合理调整能量流动关系,使能量流向对人类最有益的部分，实现对能量的多级利用，从而大大提高能量的利用率。
课堂小结
①若题中没有给出传递效率值，则一般认为能量传递效率最低为10％，最高为20％。若题中给出了传递效率值则按给出的值计算。
③ 由高营养级求低营养级时，若求“最(至)多”值，则按最低效率10％传递；若求“最(至)少”值，则按最高效率20％传递。
② 由低营养级求高营养级时，若求“最(至)多”值，则按最高传递效率20％计算；若求“最(至)少”值，则按最低传递效率10％计算。
例.在食物链“草→兔→鹰”中，假如现有草100kg，最多可使鹰增重____kg。最少可使鹰增重____kg。
1
4
例.在食物链“草→兔→鹰”中，假如要使鹰增加2kg体重，最多要消耗草 kg。最少要消耗草 kg。
200
50
高、低营养级间能量的互算
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%
能量在食物链中传递的“最值计算”
由最高营养级推导生产者（消耗量）
需最多能量：选最长食物链；按÷10%计算 (食物链前级是后级10倍）
需最少能量：选最短食物链；按÷20%计算 (食物链前级是后级5倍）
演练1.右图表示某生态系统食物网的图解，
猫头鹰体重每增加1kg，至少消耗A约（ ）
A．100kg B．44.5kg
C．25kg D．15kg
C
浮游植物
浮游动物
小鱼
大鱼
1000kg
10%
10%
10%
20%
20%
25kg
1kg
例1：大鱼体重增加1kg，最多(至少）需要浮游植物多少千克
例2.如果A消耗10000 kg，
C最多增重_____千克，最少增重___千克
400
1
由生产者推导最高营养级（获得量）
获得能量最多：选最短食物链；按×20%计算
获得能量最少：选最长食物链；按×10%计算
10000
2000
400
1000
100
10
1
演练2．根据图示的食物网，若黄雀的全部同化量来自两种动物，蝉和
螳螂各占一半，则当绿色植物增加G千克时，黄雀增加体重最多
是( )
A．G/75千克 B．3G/125千克
C．6G/125千克 D．G/550千克
根据生态系统能量流动的最高传递效率20%，设黄雀增加
体重X千克，则根据题意可列出计算式：
X/2÷20%÷20%＋X/2÷20%÷20%÷20%＝G
A
X＝G/75千克
例3.在右图的食物网中，如果C从B、F中获得的能量比为3∶1，C增重1kg，则最少需要消耗A多少kg？
在能量分配比例已知时，按比例分别计算，最后相加
沿食物链A→D→E→F→C逆推：1/4kg × 5×5 × 5 × 5=625/4kg
消耗A最少，按最高传递效率20%计算（前级是后级5倍）：
75/4 kg+625/4 kg=175 kg
沿食物链A→B→C逆推：3/4kg × 5 × 5＝75/4kg
演练3.如图食物网中，猫头鹰的食物有2/5来自兔，2/5来自鼠，1/5来自蛇，则猫头鹰的体重若增加20 g，至少需要消耗植物的重量为( )
A．600 g B．900 g
C．1 600 g D．5 600 g
已知高营养级求至少需要低营养级的能量时，需按照最大传递效率
进行计算，即
20×2/5÷20%÷20%＋20×2/5÷20%÷20%＋20×1/5÷20%÷20%÷20%
＝900(g)
B
练习与应用
一、概念检测
1、√ 2、× 3、 √
2、C 3、B
第2节 生态系统的能量流动
假设你像小说中的鲁滨逊一样，也流落到一个荒岛上，那里除了能饮用的水以外，几乎无任何食物。你随身尚存食物只有一只母鸡、15Kg玉米。
以下哪种生存策略能让你维持更长的时间来等待救援：
A、先吃鸡，再吃玉米
B、先吃玉米，同时用一部分玉米喂鸡，吃鸡产下的蛋，最后吃鸡。
先吃鸡，再吃玉米
我反对！为什么要先吃我？
能量流动的概念理解
概念：生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。
用于生长
发育和繁殖
初级消费者
（植食性动物）
分解者利用
残枝 败叶
分解作用
散失
呼吸作用
散失
未利用
生产者所固定的全部太阳能
1%
固定(同化)
99%
散失
能量流动的过程
（1）能量流经第一营养级示意图
【思考】生产者同化(固定)的能量去向有哪些？
① 呼吸作用中以热能的形式散失；
② 随残枝败叶等被分解者分解而释放出来；
③ 流入初级消费者
（②③属于用于自身生长、发育和繁殖的能量）
注意: 如果在每一时间段去分析去向，还应有未被利用的能量(最终也将被分解者利用)。
摄入量、同化量和粪便量的区别与联系
项目 摄入量 同化量 粪便量
区别 动物摄取的食物中所含的能量，即动物所吃食物中的能量 动物经消化道消化、吸收后所获得的能量，即动物摄食后转化为自身能量的能量 动物摄取的食物中未被消化、吸收部分中的能量，即食物残渣中的能量
联系 摄入量=同化量+粪便量 同化量的去向：
（1）本营养级个体自身呼吸消耗(散失)；
（2）本营养级个体自身生长、发育繁殖的积累（储存）。
a. 遗体残骸被分解者分解；
b. 流向下一营养级。
c. 未被利用部分（石油、煤炭等）
特别注意：粪便属于上一营养级的同化量。
（2）能量流经第二营养级示意图
初级消费者
摄入
初级消费者
同化
粪便
分解者利用
用于生长、
发育和繁殖
次级消费者
同化
遗体
残骸
呼
吸
作
用
散失
呼
吸
作
用
散失
流经第二营养级的总能量：
同化量
同化量
摄入量-粪便量
=
= 呼吸消耗的能量 + 用于生长、发育和繁殖的能量
用于生长、发育和繁殖的能量=
被分解者利用的能量 + 下一个营养级的同化量
【思考】第二营养级同化的能量去向有哪些？
① 呼吸作用中以热能的形式散失；
② 以遗体残骸的形式被分解者利用；
③ 流入次级消费者
（②③属于用于自身生长、发育和繁殖的能量）
能量流经第三、四营养级的过程与第二营养级的情况大致相同。
（3）能量流经最高营养级示意图
最高营养级
摄入
最高营养级
同化
粪便
分解者利用
用于生长、
发育和繁殖
遗体
残骸
呼
吸
作
用
散失
呼
吸
作
用
散失
【思考】最高营养级同化的能量去向有哪些？
① 呼吸作用中以热能的形式散失；
② 以遗体残骸的形式被分解者利用；
（最高营养级没有流入下一营养级的能量去向）
①能量流动的渠道：
②能量在食物链（网）中传递的形式：
③能量散失的途径：
④能量散失的形式：
⑤能量流动过程中的转化：
⑥能量流动的方向：
食物链和食物网
有机物中的化学能
各营养级生物的呼吸作用
太阳能→有机物中的化学能→热能
热能
单向流动
⑦箭头由粗到细：
⑧四边形面积越来越小：
表示能量在流动过程中是逐级递减的
表示随营养级级别升高，储存在生物体内的能量越来越少
思考·讨论 生态系统中的能量流动
1. 生态系统中的能量流动和转化是否遵循能量守恒定律？为什么？
遵循能量守恒定律。能量在生态系统中流动、转化，一部分储存在生态系统（生物体的有机物）中，另一部分在呼吸作用中以热能的形式散失，两者之和与流入生态系统的能量相等。
输入某营养级的总能量＝呼吸作用消耗的能量＋分解者分解的能量＋流入下一营养级的能量
2．流经某生态系统的能量能否再回到这个生态系统？为什么？
不能，能量流动是单向的。能量在生态系统中的流动，很大部分被各个营养级的生物利用，通过呼吸作用以热的形式散失。散失到空间的热能不能再回到生态系统参与流动。
1. 输入
(1) 生态系统的能量来源
生产者的能量来源(最终源头):
各级消费者的能量来源:
(2) 能量输入的主要方式:
(3) 流经生态系统的总能量:
太阳能
生产者通过光合作用将光能转化成为化学能，固定在它们所制造的有机物中（其次还有化能合成作用）
生产者固定的太阳能总量
*若为人工生态系统，流经生态系统的总能量除生产者固定的太阳能总量，还有人为补充的能量（例如饲料中有机物中的能量）。
上一营养级同化的能量
能量流动的过程
2. 传递
(1) 能量传递的途径(渠道):
(2) 能量传递的形式:
食物链和食物网
有机物中的化学能
3.转化:
太阳能→有机物中的化学能→热能
4. 散失
(1) 散失形式:
(2) 散失途径:
热能
呼吸作用
某营养级同化量
呼吸作用中以热能形式散失
用于自身生长、发育、繁殖
被分解者分解利用
流入下一个营养级
未被利用的能量
某营养级的能量某段时间内的能量去向
某营养级同化量
呼吸作用中以热能形式散失
用于自身生长、发育、繁殖
被分解者分解利用
流入下一个营养级
某营养级的能量最终去向
特别注意：
流入某一营养级的总能量为该营养级的同化量或固定量。
某营养级的能量的同化量和输出量是相等的，即能量守恒。
最高级营养级的能量去向不包括流入下一营养级的能量。
能量流动的特点
为了研究能量流经生态系统的食物链时，每一级的能量变化和能量转移效率，美国生态学家林德曼（R.L.Lindeman，1915-1942）对一个结构相对简单的天然湖泊——赛达伯格湖的能量流动进行了定量分析。
赛达伯格湖位于美国明尼苏达州的赛达伯格沼泽自然保护区内，是一个高原湖泊，面积约5× 105 m2。林德曼用定量的方式研究了群落中各营养级之间的能量关系，提出了“林德曼定律”，标志着生态学开始从定性走向定量。
植食性动物
62.8
62.8
思考·讨论 分析赛达伯格湖的能量流动
太阳能
未
固
定
生产者
464.6
分解者
12.5
呼吸作用
96.3
未利用
293
2.1
18.8
29.3
12.6
肉食性动物
12.6
微量
7.5
5.0
327.3
122.6
14.6
图中数字为能量值，单位是J(cm2·a)(焦每平方厘米年）。图中“未固定”是指未被固定的太阳能，“未利用”是指未被自身呼吸作用消耗，也未被后一个营养级和分解者利用的能量。为研究方便起见，这里将肉食性动物作为一个整体看待。
1. 用表格的形式，将图中的数据进行整理。例如，可以将每一营养级上的能量“流入”和“流出”整理成为一份清单(“流出”的能量不包括呼吸作用散失的能量)。
2. 计算“流出”该营养级的能量占“流入”该营养级能量的百分比。
营养级 流入能量/ [J/(cm2·a)] 流出能量（输入后一个营养级）/[J/(cm2·a)] 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
3. 流入某一营养级的能量，为什么不会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：
一部分通过本营养级自身的呼吸作用散失了。
一部分作为排遗物、遗体或残枝败叶不能进入下一个营养级，而为分解者利用。
一部分未能进入（未被捕食）下一个营养级。
所以，流入某一营养级的能量不可能百分之百地流到下一个营养级。
4. 通过以上分析，你能总结出什么规律？
植食性动物
62.8
62.8
生产者
464.6
12.6
肉食性动物
12.6
13.52%
20.06%
生态系统中的能量流动是单向的；能量在流动过程中逐级递减。传递效率为：10%~20%。
1. 单向流动：
2. 逐级递减：
在生态系统中，能量流动只能从第一营养级流向第二营养级，再依次流向后面的各个营养级，不可逆转，也不能循环流动。
逐级递减的原因：自身呼吸作用消耗、被分解者分解、暂时未被利用。
能量流动的特点
① 相邻两个营养级间的能量传递效率为10%~20%；
② 营养级越多，在能量流动中消耗的能量越多；
③ 营养级越高，得到的能量越少；
④ 生态系统中食物链的营养级一般不超过5个。
要点：
单向流动的原因
①生物之间的捕食关系是长期自然选择的结果，一般不可逆转。
②各营养级呼吸作用散失的热能无法再利用。
能量传递效率=
本营养级同化量
上一营养级同化量
×100%
从能量传递的数量和效率看，能量流经各营养级是逐级递减的，单向不循环的，传递效率为10％－20％。
所以,食物链一般不超过五个营养级，到第五营养级以后，可利用的能量已减少到不能维持其生存的程度了。因为能量每流经一级都要丢失一大部分，所以食物链越长，流量流失就越多。
为什么食物链一般不超过5个营养级
第一
营养级
A
1
5
A
1
25
A
1
125
A
1
625
A
1
3125
A
0.00032 A
第六
营养级
第五
营养级
第四
营养级
第三
营养级
第二
营养级
旁栏思考
能量在流动过程中逐级递减，与能量守恒定律矛盾吗？为什么？
不矛盾。能量流动过程中逐级递减，指的是流入各个营养级的能量。能量守恒定律可以用于衡量流入某个生态系统中的总能量，总能量=储存在生态系统（生物体的有机物）中的能量+被各个营养级的生物利用、散发至非生物环境中的能量。因此，虽然能量在流动过程中逐级递减，但总能量依然遵循能量守恒定律。
任何生态系统都需要不断得到来自系统外的能量补充，以便维持生态系统的正常功能。
如果一个生态系统在一段较长时间内没有能量(太阳能或化学能)输入，这个生态系统就会崩溃。
生态金字塔
第一营养级
第二营养级
第三营养级
第四营养级
能量金字塔
1、概念：将单位时间内各营养级所得到的能量数值转换为相应面积（或体积）的图形，并将图形按照营养级顺序排列，可形成一个金字塔图形，叫做能量金字塔。
2、意义：直观的反映出生态系统各营养级间能量的关系。
3、特点：通常都是上窄下宽的金字塔形。
原因：能量在流动中总是逐级递减的。
2、意义：直观的反映生态系统各营养级所容纳的有机物的总干重的关系。
生物量金字塔
1、概念：用表示能量金字塔中的方法表示各个营养级生物量（每个营养级所容纳的有机物的总干重）之间的关系，即为生物量金字塔。
营养级
第四营养级
第三营养级
第二营养级
第一营养级
干重g/m2
1.5
11
37
809
营养级
第四营养级
第三营养级
3、特点：大多也是上窄下宽的正金字塔形。
原因：一般来说植物的总干重通常大于植食性动物的总干重，而植食性动物的总干重也大于肉食性动物的总干重。
数量金字塔
1、概念：用表示能量金字塔的方法表示各个营养级的生物个体的数目比值关系，即为数量金字塔。
2、意义：表明每个营养级中生物个体的数量。
3、特点：可以是上窄下宽的正金字塔形，也可以是上宽下窄的倒置的金字塔形。
营养级
第二营养级
第一营养级
个体数量
昆虫
树
营养级
第二营养级
第一营养级
个体数量
鼠
草
鼬
第三营养级
原因：如果消费者的个体小而生产者的个体大，则会呈现倒置金字塔。
旁栏思考
生物量金字塔在什么情况下，可能是上宽下窄倒置的金字塔形呢？
一般情况下，生物量金字塔是上窄下宽的金字塔形，但是有时会出现倒置的金字塔形。例如，在海洋生态系统中，由于生产者（浮游植物）的个体小，寿命短，又会不断地被浮游动物吃掉，所以某一时刻调查到的浮游植物的生物量可能低于浮游动物的生物量。当然，总的来看，一年中浮游植物的总的生物量还是比浮游动物的要多。
1. 研究生态系统的能量流动，可以帮助人们将生物在时间、空间上进行合理配置，增大流入某个生态系统的总能量。
例如: 间作套种、多层育苗、稻--萍--蛙等立体农业生产方式。
稻—萍—蛙
研究能量流动的实践意义
甘蔗和大豆间种
冬小麦夏玉米套作
蔬菜大棚中多层育苗
2.研究生态系统的能量流动，可以帮助人们科学地规划和设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用。
例如，秸秆喂牲畜；粪便制作沼气；沼渣肥田，实现了对能量的多级利用，从而大大提高能量的利用率
秸秆饲料
沼气池
沼渣
（≠能量的传递效率）。
能量利用率=
生产者能量
流入最高营养级的能量
×100%
规律: 食物链越短，能量利用率越高。
3. 研究生态系统的能量流动，还可以帮助人们合理地调整生态系统中的能量流动关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。
例如: 合理确定草场的载畜量，稻田除草、除虫等。
生态系统的能量流动
来源：太阳能
起点：从生产者（光合作用）固定的太阳能开始
途径：沿食物链和食物网的各个营养级传递
特点：单向流动，逐级递减（传递效率为10％～20％ ）
意义：合理调整能量流动关系,使能量流向对人类最有益的部分，实现对能量的多级利用，从而大大提高能量的利用率。
课堂小结
①若题中没有给出传递效率值，则一般认为能量传递效率最低为10％，最高为20％。若题中给出了传递效率值则按给出的值计算。
③ 由高营养级求低营养级时，若求“最(至)多”值，则按最低效率10％传递；若求“最(至)少”值，则按最高效率20％传递。
② 由低营养级求高营养级时，若求“最(至)多”值，则按最高传递效率20％计算；若求“最(至)少”值，则按最低传递效率10％计算。
例.在食物链“草→兔→鹰”中，假如现有草100kg，最多可使鹰增重____kg。最少可使鹰增重____kg。
1
4
例.在食物链“草→兔→鹰”中，假如要使鹰增加2kg体重，最多要消耗草 kg。最少要消耗草 kg。
200
50
高、低营养级间能量的互算
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%
能量在食物链中传递的“最值计算”
由最高营养级推导生产者（消耗量）
需最多能量：选最长食物链；按÷10%计算 (食物链前级是后级10倍）
需最少能量：选最短食物链；按÷20%计算 (食物链前级是后级5倍）
演练1.右图表示某生态系统食物网的图解，
猫头鹰体重每增加1kg，至少消耗A约（ ）
A．100kg B．44.5kg
C．25kg D．15kg
C
浮游植物
浮游动物
小鱼
大鱼
1000kg
10%
10%
10%
20%
20%
25kg
1kg
例1：大鱼体重增加1kg，最多(至少）需要浮游植物多少千克
例2.如果A消耗10000 kg，
C最多增重_____千克，最少增重___千克
400
1
由生产者推导最高营养级（获得量）
获得能量最多：选最短食物链；按×20%计算
获得能量最少：选最长食物链；按×10%计算
10000
2000
400
1000
100
10
1
演练2．根据图示的食物网，若黄雀的全部同化量来自两种动物，蝉和
螳螂各占一半，则当绿色植物增加G千克时，黄雀增加体重最多
是( )
A．G/75千克 B．3G/125千克
C．6G/125千克 D．G/550千克
根据生态系统能量流动的最高传递效率20%，设黄雀增加
体重X千克，则根据题意可列出计算式：
X/2÷20%÷20%＋X/2÷20%÷20%÷20%＝G
A
X＝G/75千克
例3.在右图的食物网中，如果C从B、F中获得的能量比为3∶1，C增重1kg，则最少需要消耗A多少kg？
在能量分配比例已知时，按比例分别计算，最后相加
沿食物链A→D→E→F→C逆推：1/4kg × 5×5 × 5 × 5=625/4kg
消耗A最少，按最高传递效率20%计算（前级是后级5倍）：
75/4 kg+625/4 kg=175 kg
沿食物链A→B→C逆推：3/4kg × 5 × 5＝75/4kg
演练3.如图食物网中，猫头鹰的食物有2/5来自兔，2/5来自鼠，1/5来自蛇，则猫头鹰的体重若增加20 g，至少需要消耗植物的重量为( )
A．600 g B．900 g
C．1 600 g D．5 600 g
已知高营养级求至少需要低营养级的能量时，需按照最大传递效率
进行计算，即
20×2/5÷20%÷20%＋20×2/5÷20%÷20%＋20×1/5÷20%÷20%÷20%
＝900(g)
B
练习与应用
一、概念检测
1、√ 2、× 3、 √
2、C 3、B