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（45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（45张ppt） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 9.2MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2022-01-10 22:11:47 | ||
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文档简介
(共45张PPT)
生态系统的能量流动
1.能量在生态系统中是怎样流动的？
2.怎样理解生态金字塔？
3.研究能量流动有什么实践意义？
3.2 生态系统的能量流动
先吃鸡？
先吃玉米？
假设你像小说中的鲁宾逊那样，流落在一个荒岛上，那里除了有能饮用的水以外，几乎没有任何食物。你随身尚存的食物只有一只母鸡、15kg玉米。
【讨论】：你认为以下哪种生存策略能让你维持更长时间来等待救援？
1、先吃鸡、再吃玉米
2、先吃玉米，同时用一部分玉米喂鸡，吃鸡产下的蛋，最后吃鸡。
1.问题探讨
1.问题探讨
食物链1
食物链2
有多少能量能够从玉米最终流向鲁滨逊？
第一营养级的能量来源及去路
第二营养级的能量来源及去路
第一营养级（生产者）
第二营养级
（初级消费者）
第一营养级（生产者）
第三营养级
（次级消费者）
1.什么是生态系统的能量流动
1.概念：生态系统中能量的 、 、 、 的过程，称为生态系统的能量流动。
个体水平
群体水平
将种群作为一个整体，甚至以营养级作为一个整体进行研究，是分析生态系统能量流动的基本思路。
科学方法
研究能量流动的基本思路
储存在体内的能量
呼吸作用散失的能量
储存在体内的能量
呼吸作用散失的能量
储存在体内的能量
呼吸作用散失的能量
能量输入
个体1
个体2
个体3
……
能量输入
种群
能量存储
能量散失
输入
传递
转化
散失
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
1.什么是生态系统的能量流动
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
1.什么是生态系统的能量流动
能量是如何输入第一营养级的？（以草为例）
生态系统能量的最终来源是什么？
太阳能
能量流动从哪开始（起点）？
生产者固定太阳能
能量是如何输入生态系统第一营养级的？
生产者的光合作用
1%以可见光形式
照射在草地上的太阳能都能被小草吸收吗？
不能
每天输送到地球的太阳能都能照射在生产者身上吗？
2.能量流动的过程
用于生长、发育和繁殖等生命活动（以化学能形式储存于有机物中）
呼吸作用散失（热能）
分解者分解释放（残枝败叶）
初级消费者摄入（食物）
小草固定了太阳能后，这些能量有哪些去向？
①自身呼吸消耗
②被分解者利用
③流入下一个营养级
2.能量流动的过程
能量是如何输入第一营养级的？（以草为例）
1%以可见光形式
能量是如何流经第二营养级的？（以兔为例）
兔子体内的能量来自哪里？
来自草（生产者）
兔子吃进去的草，草中的能量都能被吸收并转化为兔子体内的能量吗？
不能，只能消化吸收其中的一小部分，其余的随粪便排出体外
流入第二营养级的能量：第二营养级同化第一营养所获得的能量（同化量）
同化量 = 摄入量 - 粪便量
摄入量
是生物吃进去的食物中所蕴含的能量
同化作用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,并且储存能量的变化过程。
同化量
2.能量流动的过程
兔同化的能量有哪些去向？
①自身呼吸消耗
②被分解者利用
③流入下一个营养级
用于生长、发育和繁殖等生命活动（以化学能形式储存于有机物中）
呼吸作用散失（热能）
分解者分解释放（残枝败叶）
次级消费者摄入（食物）
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)。
2.能量流动的过程
①.流经自然生态系统的总能量是：
②.流经人工生态系统的总能量是：
③.自然生态系统的能量来源是：
④.人工生态系统的能量来源是：
生产者固定的太阳能
生产者固定的太阳能和人工输入的有机物中的化学能
太阳能
太阳能和人工输入的有机物中的化学能
2.能量流动的过程
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
1.某营养级的能量最终去向
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
未被利用的能量
2.某营养级的能量某段时间内的能量去向
2.能量流动的过程
能量流经第二营养级示意图：
初级消费者
摄入
用于生长
发育和繁殖
次级消费者
摄入
呼吸
散失
遗体残骸
初级消费者
同化
分解者利用
粪便
呼吸
散失
...
①
③
②
思考2：能量流动的渠道是什么？
思考3：能量在食物链中流动的形式？
有机物中的化学能
食物链和食物网
思考1：是否每一营养级的能量去向都相同？
否，最高营养级与其他营养级不同
思考4：此处的粪便中的能量是属于哪一营养级的？
第一营养级【生产者】
2.能量流动的过程
2、关于生物的同化量的叙述正确的是 （ ）
A.从上一个营养级流入该营养级的总能量
B.食物消化后粪便中的能量
C.从上一营养级摄取的能量
D.从消化道吸收后合成有机物中的能量
1、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，其去向不应该包括（ ）
Ａ.通过兔子细胞呼吸释放的能量
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.流入到狐的体内
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。
3.能量流动的特点
植食性动物
62.8
62.8
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）。为研究方便起见，这里将肉食性动物作为一个整体看待。
3.能量流动的特点
“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。
营养级 流入能量 流出能量 出入比
生产者
植食性动物
肉食性动物
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。
464.6
62.8
12.6
62.8
12.6
13.52%
20.06%
3.能量流动的特点
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
4.通过以上分析，你能总结出什么规律
流入某一营养级的能量除了流入下一营养级的之外，还有：
①一部分通过该营养级的呼吸作用散失；
②一部分作为排遗物、遗体或残枝败叶被分解者利用；
③一部分未被利用（未被捕食，未进入下一个营养级）
①生态系统中能量流动是单向的；
②能量在流动过程中逐级递减；
3.能量流动的特点
特点1：单向流动，不循环
只能沿食物链由低营养级流向高营养级
【原因】：①生物的捕食和被捕食关系是自然选择的结果，不能逆转。食物链中各营养级的顺序是不可逆转的；
②生态系统中的能量最终以热能的形式散失，所以不可循环利用。
特点2：逐级递减
传递效率为10％～20％
【原因】：①各营养级生物会因自身的呼吸作用而散失部分能量
②各营养级的能量会有一部分流向分解者。
③各营养级生物总有一部分能量不能被下一营养级利用
3.能量流动的特点
任何生态系统都需要不断得到能量补充，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；
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。
3.能量流动的特点
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。
3.能量流动的特点
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
3.能量流动的特点
【检测】某同学绘制了如下图所示的能量流动图解(其中W1为生产者固定的太阳能,方框大小表示所含能量的多少)。下列叙述中不正确的是( )
A.生产者固定的总能量可表示为(A1+B1+C1+A2+B2+C2+D2)
B. 由第一营养级到第二营养级的能量传递效率为D2/D1
C. 流入初级消费者的能量为(A2+B2+C2+D2)
D. 图解表明能量流动的特点是单向流动、逐级递减
B
D1/w1
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。
从能量流动金字塔可以看出：
营养级越多，在能量流动过程中消耗的能量就 。
4.生态金字塔
越多
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
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。
4.生态金字塔
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。
4.生态金字塔
能量金字塔 生物量金字塔 数量金字塔
形状
每一层含义
特点
象征意义
单位时间内，食物链中每一营养级生物所同化的能量的多少
自然生态系统一定为正金字塔
能量在流动过程中总是逐级递减
单位时间内，每一营养级生物的有机物的总干重
一般为正金字塔,有时会出现倒金字塔形
一般生物量(现存生物有机物的总干重)随食物链中营养级的升高而减少
每一营养级生物个体的数目
一般为正金字塔,有时会出现倒金字塔形
一般生物个体数目在食物链中随营养级升高而减少
4.生态金字塔
能量在流经各个营养级时，上一营养级的能量大约有10%~20%传到下一营养级，营养级越高，能量越少。因此食物链越长，能量损失越多。为了充分利用能量，应尽量缩短食物链。有关能量的“最值”计算方法总结如下：
①正推型（知低营养级，求高营养级）：获能最少选 食物链 ，获能最多选
食物链 ；
最长
×10%
×20%
最短
5.能量的传递效率的计算
1、在“草→食草的昆虫→蜘蛛→蟾蜍→蛇→猫头鹰”这条食物链，设流经这条食物链的总能量为100％，按最高传递率计算，猫头鹰所得能量最多为________;最少为________
(20%)5
(10%)5
②逆推型（知高营养级，求低营养级）：需能最少选 食物链 ，需能最多选
食物链 ；
最短
÷20%
最长
÷10%
5.能量的传递效率的计算
1.在“浮游植物 浮游动物 鱼”这条食物链中，如果鱼要增加100kg体重，那至少需要浮游植物的重量为：_______
最多需要浮游植物的重量为：_______
2500kg
10000kg
2.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
变式：最多需要A________kg
C
1000
【例】有一食物网如图所示。如果能量传递效率为10%，各条食物链传递到庚的能量相等，则庚同化1kJ的能量，丙需同化多少能量（ ）
A．550kJ
B．500kJ
C．400kJ
D．100kJ
③关于“定值”的计算:在食物网中,某一营养级同时从上一个营养级的多种生物中按一定比例获取能量，则按照单独的食物链进行计算后再合并。
A
5.能量的传递效率的计算
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
5.能量的传递效率的计算
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。
间作套种——
甘蔗和大豆间种
蔬菜大棚中多层育苗
稻—萍—蛙
6.研究能量流动的实践意义
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: 秸秆用作饲料喂牲畜，可获得肉、蛋、奶等；用牲畜的粪便生产沼气，沼气池中的沼渣还可以作为肥料还田。实现了对能量的多级利用，从而大大提高能量的利用率。
能量利用率≠能量传递效率
用秸秆作饲料
粪便制作沼气
6.研究能量流动的实践意义
1.能量传递效率：
生态系统中，能量在相邻两个营养级间的传递效率是10％～20％
2.能量利用率：
一般指流入最高营养级的能量占生产者固定总能量的比值
特点：一般来说，食物链越短，能量利用率越高；
能量利用率=
生产者能量
流入最高营养级的能量
×100%
6.研究能量流动的实践意义
草原牧场
例如，在一个草场上，如果放养的牲畜过少，就不能充分利用牧草所提供的能量，如果放养的牲畜过多，就会造成草场的退化，使畜产品的产量下降。只有根据草场的能量流动特点，合理确定草场的载畜量，才能保证畜产品的持续高产。
除草、治虫、合理确定载畜量、捞捕量
6.研究能量流动的实践意义
1926年，美国一位生态学家研究了一块玉米田的能量流动情况，得到如下数据。
1.这块田共收割玉米约10000株，质量为6000 kg。通过对玉米植株的化学成分进行分析，计算出其中共含碳2675 kg，折算为葡萄糖6687 kg。
2.据他估算，这些玉米在整个生长过程中，通过细胞呼吸消耗的葡萄糖共2045kg。
3.1kg葡萄糖储存1.6×104 kJ能量。
4.在整个生长季节，入射到这块玉米田的太阳能总量为8.5×109kJ。
请根据以上数据计算：
①这些玉米的含碳量折算合成葡萄糖是多少？这些葡萄糖储存的能量是多少？
葡萄糖为：（12+18）/12×2675=6687.5kg
储存的能量为：6687.5×1.6×104 =1.07×108KJ
这些玉米呼吸作用消耗的能量：2045×1.6×104KJ=3.272×107 KJ
1926年，美国一位生态学家研究了一块玉米田的能量流动情况，得到如下数据。
1.这块田共收割玉米约10000株，质量为6000 kg。通过对玉米植株的化学成分进行分析，计算出其中共含碳2675 kg，折算为葡萄糖6687 kg。
2.据他估算，这些玉米在整个生长过程中，通过细胞呼吸消耗的葡萄糖共2045kg。
3.1kg葡萄糖储存1.6×104 kJ能量。
4.在整个生长季节，入射到这块玉米田的太阳能总量为8.5×109kJ。
请根据以上数据计算：
②这些玉米呼吸作用消耗的能量是多少？
1926年，美国一位生态学家研究了一块玉米田的能量流动情况，得到如下数据。
1.这块田共收割玉米约10000株，质量为6000 kg。通过对玉米植株的化学成分进行分析，计算出其中共含碳2675 kg，折算为葡萄糖6687 kg。
2.据他估算，这些玉米在整个生长过程中，通过细胞呼吸消耗的葡萄糖共2045kg。
3.1kg葡萄糖储存1.6×104 kJ能量。
4.在整个生长季节，入射到这块玉米田的太阳能总量为8.5×109kJ。
请根据以上数据计算：
③这些玉米在整个生长季节所固定的太阳能总量是多少？ 呼吸作用消耗的能量占所固定太阳能的比例是多少？
这些玉米固定的太阳能总量是：1.07×108+3.272×107=1.3972×108
呼吸消耗能量占固定太阳能的比例为：3.272×107/1.3972×108=23.4％
1926年，美国一位生态学家研究了一块玉米田的能量流动情况，得到如下数据。
1.这块田共收割玉米约10000株，质量为6000 kg。通过对玉米植株的化学成分进行分析，计算出其中共含碳2675 kg，折算为葡萄糖6687 kg。
2.据他估算，这些玉米在整个生长过程中，通过细胞呼吸消耗的葡萄糖共2045kg。
3.1kg葡萄糖储存1.6×104 kJ能量。
4.在整个生长季节，入射到这块玉米田的太阳能总量为8.5×109kJ。
请根据以上数据计算：
④这块玉米田的太阳能利用效率是多少？
利用效率=1.3972×108/8.5×109=1.64%
生态系统的能量流动是单向的、逐级递减的，人类无法改变这一规律，那么如何利用这一规律来指导生活和生产实践呢？
（教材P60拓展应用）下图是两个农业生态系统的模式图。图a中农作物为人类提供的食物、为家禽和家畜提供的饲料，都与图b相同。
（1）分析这两幅图， 完成这两个生态系统的能量流动图解
联系实际
（2）哪个生态系统的能量能够更多地被人类利用？为什么？
帮助人们科学规划、设计人工生态系统， 使能量得到最有效的利用。（教材P58第二段）
1.生态系统中所有生物的生命活动都需要能量,而不同营养级的生物获取能量的途径是有差别的。据此判断下列表述是否正确。
(1)太阳能只有通过生产者才能输入到生态系统中（ ）
(2)生态系统中初级消费者越多,次级消费者获得的能量越少( )
(3)能量沿食物链流动是单向的 ( )
2.流经神农架国家级自然保护区的总能量是( ）
A.该保护区中生产者体内的能量
B.照射到该保护区中的全部太阳能
C.该保护区中生产者所固定的太阳能
D.该保护区中所有生产者、消费者、分解者体内的能量
3.在一定时间内,某生态系统中全部生产者固定的能量值为a,全部消费者所获得的能量值为b,全部分解者所获得的能量值为c,则a、b.c之间的关系是（ ）
A.a+b=c B.a＞b+c C.a＜b+c D.c=a+b
√
×
√
C
B
3.次级消费者有肉食性鱼、青蛙和蜘蛛等。一般而言，这些消费者对水稻生长的利大于害。农民通过禁捕，或适量放养等措施，实现生态农业的目标。
5.农民对秸秆的传统处理方式有焚烧或填埋等；现代农业生态工程提出了综合利用思想。例如，秸秆可作为多种工业原材料，还可以用来生产沼气，以充分利用其中的能量。
6.主要通过合理密植的方法提高作物的光能利用效率。
7.通过稻田养鱼等措施，实现立体化生态农业；通过建造沼气池，实现能量的多级利用。
1.能量流动指生态系统中能量的输入 、传递 、转化 和 散失。
2.生态系统能量的源头是太阳能；起点是生产者固定太阳能；流入生态系统的总能量是生产者固定的太阳能总量；能量的输入方式主要是通过光合作用、化能合成作用，但是如鱼塘生态系统还可以通过外界有机物的输入。
3.能量传递指的是能量在生物群落内以含碳有机物的形式传递。传递途径是食物链和食物网。
4.能量转化指的是光能、化学能和热能的转化。散失主要通过呼吸作用以热能的形式散失。
5.某一营养级的摄入量=同化量 + 粪便量 。注意某生物的粪便量 不属于 该营养级的同化量，而属于上一 营养级的同化量。某一营养级流向分解者的能量包括该营养级 遗体中的能量和下一营养级的粪便量。
6.描述某一营养级同化的能量的去路？（不算未利用2条、3条、4条）
基础知识背诵
生态系统的能量流动
1.能量在生态系统中是怎样流动的？
2.怎样理解生态金字塔？
3.研究能量流动有什么实践意义？
3.2 生态系统的能量流动
先吃鸡？
先吃玉米？
假设你像小说中的鲁宾逊那样，流落在一个荒岛上，那里除了有能饮用的水以外，几乎没有任何食物。你随身尚存的食物只有一只母鸡、15kg玉米。
【讨论】：你认为以下哪种生存策略能让你维持更长时间来等待救援？
1、先吃鸡、再吃玉米
2、先吃玉米，同时用一部分玉米喂鸡，吃鸡产下的蛋，最后吃鸡。
1.问题探讨
1.问题探讨
食物链1
食物链2
有多少能量能够从玉米最终流向鲁滨逊？
第一营养级的能量来源及去路
第二营养级的能量来源及去路
第一营养级（生产者）
第二营养级
（初级消费者）
第一营养级（生产者）
第三营养级
（次级消费者）
1.什么是生态系统的能量流动
1.概念：生态系统中能量的 、 、 、 的过程，称为生态系统的能量流动。
个体水平
群体水平
将种群作为一个整体，甚至以营养级作为一个整体进行研究，是分析生态系统能量流动的基本思路。
科学方法
研究能量流动的基本思路
储存在体内的能量
呼吸作用散失的能量
储存在体内的能量
呼吸作用散失的能量
储存在体内的能量
呼吸作用散失的能量
能量输入
个体1
个体2
个体3
……
能量输入
种群
能量存储
能量散失
输入
传递
转化
散失
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
1.什么是生态系统的能量流动
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
1.什么是生态系统的能量流动
能量是如何输入第一营养级的？（以草为例）
生态系统能量的最终来源是什么？
太阳能
能量流动从哪开始（起点）？
生产者固定太阳能
能量是如何输入生态系统第一营养级的？
生产者的光合作用
1%以可见光形式
照射在草地上的太阳能都能被小草吸收吗？
不能
每天输送到地球的太阳能都能照射在生产者身上吗？
2.能量流动的过程
用于生长、发育和繁殖等生命活动（以化学能形式储存于有机物中）
呼吸作用散失（热能）
分解者分解释放（残枝败叶）
初级消费者摄入（食物）
小草固定了太阳能后，这些能量有哪些去向？
①自身呼吸消耗
②被分解者利用
③流入下一个营养级
2.能量流动的过程
能量是如何输入第一营养级的？（以草为例）
1%以可见光形式
能量是如何流经第二营养级的？（以兔为例）
兔子体内的能量来自哪里？
来自草（生产者）
兔子吃进去的草，草中的能量都能被吸收并转化为兔子体内的能量吗？
不能，只能消化吸收其中的一小部分，其余的随粪便排出体外
流入第二营养级的能量：第二营养级同化第一营养所获得的能量（同化量）
同化量 = 摄入量 - 粪便量
摄入量
是生物吃进去的食物中所蕴含的能量
同化作用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,并且储存能量的变化过程。
同化量
2.能量流动的过程
兔同化的能量有哪些去向？
①自身呼吸消耗
②被分解者利用
③流入下一个营养级
用于生长、发育和繁殖等生命活动（以化学能形式储存于有机物中）
呼吸作用散失（热能）
分解者分解释放（残枝败叶）
次级消费者摄入（食物）
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)。
2.能量流动的过程
①.流经自然生态系统的总能量是：
②.流经人工生态系统的总能量是：
③.自然生态系统的能量来源是：
④.人工生态系统的能量来源是：
生产者固定的太阳能
生产者固定的太阳能和人工输入的有机物中的化学能
太阳能
太阳能和人工输入的有机物中的化学能
2.能量流动的过程
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
1.某营养级的能量最终去向
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
未被利用的能量
2.某营养级的能量某段时间内的能量去向
2.能量流动的过程
能量流经第二营养级示意图：
初级消费者
摄入
用于生长
发育和繁殖
次级消费者
摄入
呼吸
散失
遗体残骸
初级消费者
同化
分解者利用
粪便
呼吸
散失
...
①
③
②
思考2：能量流动的渠道是什么？
思考3：能量在食物链中流动的形式？
有机物中的化学能
食物链和食物网
思考1：是否每一营养级的能量去向都相同？
否，最高营养级与其他营养级不同
思考4：此处的粪便中的能量是属于哪一营养级的？
第一营养级【生产者】
2.能量流动的过程
2、关于生物的同化量的叙述正确的是 （ ）
A.从上一个营养级流入该营养级的总能量
B.食物消化后粪便中的能量
C.从上一营养级摄取的能量
D.从消化道吸收后合成有机物中的能量
1、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，其去向不应该包括（ ）
Ａ.通过兔子细胞呼吸释放的能量
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.流入到狐的体内
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。
3.能量流动的特点
植食性动物
62.8
62.8
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）。为研究方便起见，这里将肉食性动物作为一个整体看待。
3.能量流动的特点
“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。
营养级 流入能量 流出能量 出入比
生产者
植食性动物
肉食性动物
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。
464.6
62.8
12.6
62.8
12.6
13.52%
20.06%
3.能量流动的特点
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
4.通过以上分析，你能总结出什么规律
流入某一营养级的能量除了流入下一营养级的之外，还有：
①一部分通过该营养级的呼吸作用散失；
②一部分作为排遗物、遗体或残枝败叶被分解者利用；
③一部分未被利用（未被捕食，未进入下一个营养级）
①生态系统中能量流动是单向的；
②能量在流动过程中逐级递减；
3.能量流动的特点
特点1：单向流动，不循环
只能沿食物链由低营养级流向高营养级
【原因】：①生物的捕食和被捕食关系是自然选择的结果，不能逆转。食物链中各营养级的顺序是不可逆转的；
②生态系统中的能量最终以热能的形式散失，所以不可循环利用。
特点2：逐级递减
传递效率为10％～20％
【原因】：①各营养级生物会因自身的呼吸作用而散失部分能量
②各营养级的能量会有一部分流向分解者。
③各营养级生物总有一部分能量不能被下一营养级利用
3.能量流动的特点
任何生态系统都需要不断得到能量补充，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；
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。
3.能量流动的特点
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。
3.能量流动的特点
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
3.能量流动的特点
【检测】某同学绘制了如下图所示的能量流动图解(其中W1为生产者固定的太阳能,方框大小表示所含能量的多少)。下列叙述中不正确的是( )
A.生产者固定的总能量可表示为(A1+B1+C1+A2+B2+C2+D2)
B. 由第一营养级到第二营养级的能量传递效率为D2/D1
C. 流入初级消费者的能量为(A2+B2+C2+D2)
D. 图解表明能量流动的特点是单向流动、逐级递减
B
D1/w1
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。
从能量流动金字塔可以看出：
营养级越多，在能量流动过程中消耗的能量就 。
4.生态金字塔
越多
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
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。
4.生态金字塔
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。
4.生态金字塔
能量金字塔 生物量金字塔 数量金字塔
形状
每一层含义
特点
象征意义
单位时间内，食物链中每一营养级生物所同化的能量的多少
自然生态系统一定为正金字塔
能量在流动过程中总是逐级递减
单位时间内，每一营养级生物的有机物的总干重
一般为正金字塔,有时会出现倒金字塔形
一般生物量(现存生物有机物的总干重)随食物链中营养级的升高而减少
每一营养级生物个体的数目
一般为正金字塔,有时会出现倒金字塔形
一般生物个体数目在食物链中随营养级升高而减少
4.生态金字塔
能量在流经各个营养级时，上一营养级的能量大约有10%~20%传到下一营养级，营养级越高，能量越少。因此食物链越长，能量损失越多。为了充分利用能量，应尽量缩短食物链。有关能量的“最值”计算方法总结如下：
①正推型（知低营养级，求高营养级）：获能最少选 食物链 ，获能最多选
食物链 ；
最长
×10%
×20%
最短
5.能量的传递效率的计算
1、在“草→食草的昆虫→蜘蛛→蟾蜍→蛇→猫头鹰”这条食物链，设流经这条食物链的总能量为100％，按最高传递率计算，猫头鹰所得能量最多为________;最少为________
(20%)5
(10%)5
②逆推型（知高营养级，求低营养级）：需能最少选 食物链 ，需能最多选
食物链 ；
最短
÷20%
最长
÷10%
5.能量的传递效率的计算
1.在“浮游植物 浮游动物 鱼”这条食物链中，如果鱼要增加100kg体重，那至少需要浮游植物的重量为：_______
最多需要浮游植物的重量为：_______
2500kg
10000kg
2.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
变式：最多需要A________kg
C
1000
【例】有一食物网如图所示。如果能量传递效率为10%，各条食物链传递到庚的能量相等，则庚同化1kJ的能量，丙需同化多少能量（ ）
A．550kJ
B．500kJ
C．400kJ
D．100kJ
③关于“定值”的计算:在食物网中,某一营养级同时从上一个营养级的多种生物中按一定比例获取能量，则按照单独的食物链进行计算后再合并。
A
5.能量的传递效率的计算
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
5.能量的传递效率的计算
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。
间作套种——
甘蔗和大豆间种
蔬菜大棚中多层育苗
稻—萍—蛙
6.研究能量流动的实践意义
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: 秸秆用作饲料喂牲畜，可获得肉、蛋、奶等；用牲畜的粪便生产沼气，沼气池中的沼渣还可以作为肥料还田。实现了对能量的多级利用，从而大大提高能量的利用率。
能量利用率≠能量传递效率
用秸秆作饲料
粪便制作沼气
6.研究能量流动的实践意义
1.能量传递效率：
生态系统中，能量在相邻两个营养级间的传递效率是10％～20％
2.能量利用率：
一般指流入最高营养级的能量占生产者固定总能量的比值
特点：一般来说，食物链越短，能量利用率越高；
能量利用率=
生产者能量
流入最高营养级的能量
×100%
6.研究能量流动的实践意义
草原牧场
例如，在一个草场上，如果放养的牲畜过少，就不能充分利用牧草所提供的能量，如果放养的牲畜过多，就会造成草场的退化，使畜产品的产量下降。只有根据草场的能量流动特点，合理确定草场的载畜量，才能保证畜产品的持续高产。
除草、治虫、合理确定载畜量、捞捕量
6.研究能量流动的实践意义
1926年，美国一位生态学家研究了一块玉米田的能量流动情况，得到如下数据。
1.这块田共收割玉米约10000株，质量为6000 kg。通过对玉米植株的化学成分进行分析，计算出其中共含碳2675 kg，折算为葡萄糖6687 kg。
2.据他估算，这些玉米在整个生长过程中，通过细胞呼吸消耗的葡萄糖共2045kg。
3.1kg葡萄糖储存1.6×104 kJ能量。
4.在整个生长季节，入射到这块玉米田的太阳能总量为8.5×109kJ。
请根据以上数据计算：
①这些玉米的含碳量折算合成葡萄糖是多少？这些葡萄糖储存的能量是多少？
葡萄糖为：（12+18）/12×2675=6687.5kg
储存的能量为：6687.5×1.6×104 =1.07×108KJ
这些玉米呼吸作用消耗的能量：2045×1.6×104KJ=3.272×107 KJ
1926年，美国一位生态学家研究了一块玉米田的能量流动情况，得到如下数据。
1.这块田共收割玉米约10000株，质量为6000 kg。通过对玉米植株的化学成分进行分析，计算出其中共含碳2675 kg，折算为葡萄糖6687 kg。
2.据他估算，这些玉米在整个生长过程中，通过细胞呼吸消耗的葡萄糖共2045kg。
3.1kg葡萄糖储存1.6×104 kJ能量。
4.在整个生长季节，入射到这块玉米田的太阳能总量为8.5×109kJ。
请根据以上数据计算：
②这些玉米呼吸作用消耗的能量是多少？
1926年，美国一位生态学家研究了一块玉米田的能量流动情况，得到如下数据。
1.这块田共收割玉米约10000株，质量为6000 kg。通过对玉米植株的化学成分进行分析，计算出其中共含碳2675 kg，折算为葡萄糖6687 kg。
2.据他估算，这些玉米在整个生长过程中，通过细胞呼吸消耗的葡萄糖共2045kg。
3.1kg葡萄糖储存1.6×104 kJ能量。
4.在整个生长季节，入射到这块玉米田的太阳能总量为8.5×109kJ。
请根据以上数据计算：
③这些玉米在整个生长季节所固定的太阳能总量是多少？ 呼吸作用消耗的能量占所固定太阳能的比例是多少？
这些玉米固定的太阳能总量是：1.07×108+3.272×107=1.3972×108
呼吸消耗能量占固定太阳能的比例为：3.272×107/1.3972×108=23.4％
1926年，美国一位生态学家研究了一块玉米田的能量流动情况，得到如下数据。
1.这块田共收割玉米约10000株，质量为6000 kg。通过对玉米植株的化学成分进行分析，计算出其中共含碳2675 kg，折算为葡萄糖6687 kg。
2.据他估算，这些玉米在整个生长过程中，通过细胞呼吸消耗的葡萄糖共2045kg。
3.1kg葡萄糖储存1.6×104 kJ能量。
4.在整个生长季节，入射到这块玉米田的太阳能总量为8.5×109kJ。
请根据以上数据计算：
④这块玉米田的太阳能利用效率是多少？
利用效率=1.3972×108/8.5×109=1.64%
生态系统的能量流动是单向的、逐级递减的，人类无法改变这一规律，那么如何利用这一规律来指导生活和生产实践呢？
（教材P60拓展应用）下图是两个农业生态系统的模式图。图a中农作物为人类提供的食物、为家禽和家畜提供的饲料，都与图b相同。
（1）分析这两幅图， 完成这两个生态系统的能量流动图解
联系实际
（2）哪个生态系统的能量能够更多地被人类利用？为什么？
帮助人们科学规划、设计人工生态系统， 使能量得到最有效的利用。（教材P58第二段）
1.生态系统中所有生物的生命活动都需要能量,而不同营养级的生物获取能量的途径是有差别的。据此判断下列表述是否正确。
(1)太阳能只有通过生产者才能输入到生态系统中（ ）
(2)生态系统中初级消费者越多,次级消费者获得的能量越少( )
(3)能量沿食物链流动是单向的 ( )
2.流经神农架国家级自然保护区的总能量是( ）
A.该保护区中生产者体内的能量
B.照射到该保护区中的全部太阳能
C.该保护区中生产者所固定的太阳能
D.该保护区中所有生产者、消费者、分解者体内的能量
3.在一定时间内,某生态系统中全部生产者固定的能量值为a,全部消费者所获得的能量值为b,全部分解者所获得的能量值为c,则a、b.c之间的关系是（ ）
A.a+b=c B.a＞b+c C.a＜b+c D.c=a+b
√
×
√
C
B
3.次级消费者有肉食性鱼、青蛙和蜘蛛等。一般而言，这些消费者对水稻生长的利大于害。农民通过禁捕，或适量放养等措施，实现生态农业的目标。
5.农民对秸秆的传统处理方式有焚烧或填埋等；现代农业生态工程提出了综合利用思想。例如，秸秆可作为多种工业原材料，还可以用来生产沼气，以充分利用其中的能量。
6.主要通过合理密植的方法提高作物的光能利用效率。
7.通过稻田养鱼等措施，实现立体化生态农业；通过建造沼气池，实现能量的多级利用。
1.能量流动指生态系统中能量的输入 、传递 、转化 和 散失。
2.生态系统能量的源头是太阳能；起点是生产者固定太阳能；流入生态系统的总能量是生产者固定的太阳能总量；能量的输入方式主要是通过光合作用、化能合成作用，但是如鱼塘生态系统还可以通过外界有机物的输入。
3.能量传递指的是能量在生物群落内以含碳有机物的形式传递。传递途径是食物链和食物网。
4.能量转化指的是光能、化学能和热能的转化。散失主要通过呼吸作用以热能的形式散失。
5.某一营养级的摄入量=同化量 + 粪便量 。注意某生物的粪便量 不属于 该营养级的同化量，而属于上一 营养级的同化量。某一营养级流向分解者的能量包括该营养级 遗体中的能量和下一营养级的粪便量。
6.描述某一营养级同化的能量的去路？（不算未利用2条、3条、4条）
基础知识背诵