生物人教版2019选择性必修2 3.2 生态系统的能量流动（共44张ppt）
文档属性
| 名称 | 生物人教版2019选择性必修2 3.2 生态系统的能量流动（共44张ppt） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 6.0MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2022-12-23 22:41:45 | ||
图片预览
文档简介
(共44张PPT)
第2节 生态系统的能量流动
新人教版（2019）
选择性必修二《生物与环境》
第三章 生态系统及其稳定性
情境导入
假设你像小说中的鲁滨逊那样，流落在一个荒岛上，那里除了有能饮用的水，几乎没有任何食物。你身边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的时间来等待救援？
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。
【提示】应该先吃鸡、再吃玉米(即选择1)。若选择2，则增加了食物链的长度，能量逐级递减，最后人获得的能量较少。
科学方法——研究能量流动的基本思路
(1)能量流经个体的情况：
(2)如果把这个种群作为一个整体来研究，左图应概括成哪种形式？
能量输入
某个营养级
能量储存
能量散失
(3)如果把一个营养级中的所有种群看成一个整体，上图应概括成哪种形式？
★以个体为研究对象，有很大的局限性和偶然性，如果个体死亡，数据可能不准确；不同个体间差异过大。
★如果以种群为研究对象，能量流动的渠道为食物链，在分析时，可能因为食物网的复杂性而影响结果的准确性。
★可以比较精确地测量每一个营养级能量的输入值和输出值。
一. 能量流动的过程
任务一：
1.什么能量流动？你认为输入生态系统的的能量来源是什么？沿着什么渠道进行传递？以什么形式传递？最终以什么形式散失？
2.输入第一营养级的能量有几个去路？分别是什么？
3.植物用于自身生长、发育、繁殖的能量有几个去路？分别是什么？
4.初级消费者摄入的能量全部转化为自身的能量了吗？摄入的能量去路有几个？分别是什么？
一. 能量流动的过程
问题1：什么能量流动？你认为输入生态系统的的能量来源是什么？沿着什么渠道进行传递？以什么形式传递？最终以什么形式散失？
1.概念：生态系统中能量的 、 、 和 的过程。
输入
传递
转化
散失
输入
能量来源:
能量流动的起点:
流经生态系统的总能量:
能量输入方式:
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）
太阳能
生产者所固定的太阳能
生产者所固定的全部太阳能
特别提醒：
若为人工生态系统，流经生态系统的总能量还有人工补充的能量（例如饲料中有机物中的化学能）
一. 能量流动的过程
问题1：什么能量流动？你认为输入生态系统的的能量来源是什么？沿着什么渠道进行传递？以什么形式传递？最终以什么形式散失？
1.概念：生态系统中能量的 、 、 和 的过程。
输入
传递
转化
散失
传递
能量传递的途径（渠道）：
食物链和食物网
能量传递的形式：
有机物中的化学能
转化
散失
太阳能
光合作用
有机物中的化学能
热能
呼吸作用
能量散失形式：
热能
能量散失途径：
呼吸作用
一. 能量流动的过程
问题2：输入第一营养级的能量有几个去路？分别是什么？
2. 能量流经第一营养级的过程
99%
散失
1%
固定(同化)
生产者所固定的全部太阳能
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
呼吸作用
散失
生长发育和繁殖
①
②
③
生产者能量去路：
①呼吸作用消耗
②自身生长、发育和繁殖的能量
被分解者分解
流入下一营养级
一. 能量流动的过程
问题4：初级消费者摄入的能量全部转化为自身的能量了吗？摄入的能量去路有几个？分别是什么？
3. 能量流经第二营养级的过程
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
摄入
遗体
残骸
呼吸作用
散失
呼吸作用
散失
…
①
②
③
思考：
1.粪便中的能量属于初级消费者同化量吗？
2.真正流入初级消费者体内的能量是摄入量还是同化量？
3.初级消费者同化量的去路是什么？
不属于，属于生产者的同化量
同化量
一. 能量流动的过程
2.同化量的去路：
注意：
1.流经第二营养级的总能量：
同化量
同化量
摄入量 - 粪便量
=
粪便中的能量属于上一营养级同化量的一部分，该部分能量最终流向分解者。
=呼吸消耗的能量+流向下一营养级的能量+分解者利用的能量
=呼吸消耗的能量+自身生长发育繁殖的能量
=呼吸消耗的能量+流向下一营养级的能量+分解者利用的能量+未被利用的能量
一. 能量流动的过程
①能量流动的渠道是 。
②能量散失的途径是各种生物的 (代谢过程)。
③流动过程中能量的转化是太阳能→ → 。
食物链和食物网
呼吸作用
有机物中的化学能
热能
呼吸作用
呼吸作用
呼吸作用
呼吸作用
生产者
（绿色植物）
初级消费者（植食性动物）
次级消费者（肉食性动物）
三级消费者（肉食性动物）
呼吸作用
……
分解者
一. 能量流动的过程
呼吸作用
呼吸作用
呼吸作用
呼吸作用
生产者
（绿色植物）
初级消费者（植食性动物）
次级消费者（肉食性动物）
三级消费者（肉食性动物）
呼吸作用
……
分解者
思考：
1.初级消费者粪便中的能量属于以上哪个箭头的部分？
2.每一营养级能量的来源和去路相同吗？
3.每个箭头及箭头的方向大小、菱形方块的大小代表什么含义？
注意第一营养级能量的来源和最高营养级能量的去路
储存在某营养级生物体内的能量越来越少
能量单向流动，逐级递减
二. 能量流动的特点
思考●讨论
分析赛达伯格湖的能量流动
图中数字为能量值，单位是J(cm2·a)(焦每平方厘米年）。
“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。
思考：
1.图中62.8、12.6代表摄入量还是同化量？
2.能量能否从植食性动物流向生产者？呼吸作用释放的能量还能循环利用吗？
3.除最高营养级外，每个营养级有几个去路？
二. 能量流动的特点
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 流出能量 （输入下一营养级） 出入比
（传递效率）
生产者
植食性动物
肉食性动物
464.6
62.8
13.5%
62.8
12.6
20.1%
12.6
能量传递效率 =
下一营养级同化量
上一营养级同化量
×100%
二. 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
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
能量流动的特点及原因
单向性
逐级递减
①每一营养级呼吸作用消耗
②一部分能量未被利用
③一部分能量被分解者分解
（能量传递效率为10%～20%）
②通过呼吸作用散失的热能
不能再次被利用
①食物链中的捕食关系不能逆转
二. 能量流动的特点
2.长时间没有光照，对生态系统有什么影响，为什么？
能量是单向流动，逐级递减的在一个生态系统中，营养级越多，在能量流动过程中消耗的能量就越多。
在一段较长时期内没有能量（太阳能或化学能）输入，这个生态系统就会崩溃。
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。
思考：
1.为什么生态系统中能量流动一般不超过5个营养级？
3.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、转化后，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。
二. 能量流动的特点
4.怎样从能量流动的角度解释“一山不容二虎”？
能量流动是逐级递减的，营养级越高，得到的能量越少。
老虎处于最高营养级，要养活一只老虎，需要大量的生产者，需要很大的捕食范围。
先吃鸡、再吃玉米。
食物链短，能量损耗少，人可以获得更多能量。
课堂巩固
【实战演练1】某同学绘制了如图所示的能量流动图解(其中W1为生产者固定的太阳能)，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D1/W1 × 100%
C.流入初级消费者体内的能量可表示为(A2＋B2＋C2)
D.图解表明能量流动的特点是单向流动、逐级递减
C
课堂巩固
【实战演练2】如图中A图表示某些生态系统的能量锥体图，P为生产者，Q1为初级消费者，Q2为次级消费者。B图是将A图中的各营养级所含有的能量进行分类剖析，图中a、a1、a2表示上一年留下来的能量（假设它不被下一营养级所利用），e、e1、e2表示呼吸消耗量。下列说法不正确的是（ ）
A．b+c+d+e为本年度流入该生态系统的总能量
B．c1表示初级消费者中被次级消费者所同化的量
C．b和d之一可代表生产者传递给分解者的能量
D．初级消费者产生的粪便中所含的能量是包含在c中的
D
【实战演练3】下列有关生态系统中能量流动的叙述，正确的是( )
A．兔子吃了1 kg的草，则这1 kg草中的能量就流入了兔子体内
B．一只狼捕食了一只兔子，则这只兔子中约有10%～20%的能量流入狼的体内
C．生产者通过光合作用合成有机物，能量就从无机环境流入生物群落
D．生态系统的能量是伴随着物质循环而被循环利用的
课堂巩固
C
三. 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
1.能量金字塔
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。
意义：
直观的反映出生态系统各营养级间能量的关系
特点：
通常都是上窄下宽的正金字塔形。
三. 生态金字塔
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
2.生物量金字塔
用表示能量金字塔中的方法表示各营养级的生物量（每个营养级所容纳的有机物的总干重），即为生物量金字塔。
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。
特点：
大多也是上窄下宽的正金字塔形。
三. 生态金字塔
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？
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。
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。
三. 生态金字塔
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
3. 数量金字塔
用表示能量金字塔的方法表示各营养级的生物个体的数目比值关系，即为数量金字塔。
意义：
直观的反映生态系统各营养级的生物个体的数目比值关系。
特点：
一般是上窄下宽的正金字塔形，也可以是上宽下窄的倒金字塔形。
营养级
第二营养级
第一营养级
个体数量
昆虫
树
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
四. 研究能量流动的实践意义
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。
甘蔗和大豆间种
冬小麦夏玉米套作
蔬菜大棚中的多层育苗
稻-萍-蛙立体农业生产
四. 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
利用率 能量的传递效率
≠
四. 研究能量流动的实践意义
能量传递效率针对的是相邻两个营养级之间的同化量之比，且能量传递效率不能提高。
例题：一只狼捕捉了一只兔子，则这只狼最多能获得兔子20%的能量（ ）
×
=
某一营养级同化量
上一营养级同化量
能量传递效率
×100%
四. 研究能量流动的实践意义
3.研究生态系统的能量流动，还可以帮助人们合理的调整生态系统的能量流动关系，使能量持续高效地流向人类最有益的部分。
合理确定草场的载畜量
稻田除草、除虫
牲畜过少，不能充分利用牧草所提供的能量；
牲畜过多，就会造成草场的退化，使畜产品的产量下降。
课堂小结
①最多要消耗草______kg。
②最少要消耗草_____kg。
在食物链“草→兔→鹰”中，要使鹰增加2kg体重，则：
①最多可使鹰增重____kg。
②最少可使鹰增重____kg。
五. 与能量传递效率有关的计算
1
4
1.已知低营养级同化量，求高营养级同化量：
在食物链“草→兔→鹰”中，假如现有草100kg，则：
能量传递效率按 来算。
能量传递效率按 来算。
20%
10%
200
50
2.已知高营养级同化量，求低营养级同化量：
能量传递效率按 来算。
能量传递效率按 来算。
10%
20%
五. 与能量传递效率有关的计算
3.多条食物链,已知低营养级同化量，求高营养级
获得能量最多：选最 食物链；按 计算
获得能量最少：选最 食物链；按 计算
短
长
10%
20%
如果A有10000 kg，C最多增加_____kg，最少增加___kg。
400
1
若人的体重增加1 kg，最少需消耗水藻____kg，最多消耗水藻_________kg。
25
100000
4.多条食物链,已知高营养级同化量，求低营养级
需最少能量：选最 食物链；按 计算
需最多能量：选最 食物链；按 计算
短
长
10%
20%
注意：已确定营养级间能量传递效率的，不能按“最值”法计算。
A.80 g B.900 g
C.800 g D.600 g
五. 与能量传递效率有关的计算
5、在食物网中，某一营养级同时从上一营养级的多种生物获得能量，且各途径所获得的生物量比例确定，则需按照各单独的食物链进行计算后合并。
（1）如图食物网中，假如猫头鹰的食物有2/5来自兔，2/5来自鼠，1/5来自蛇。那么，猫头鹰若要增加20 g体重，最少需要消耗的植物为
√
五. 与能量传递效率有关的计算
5、在食物网中，某一营养级同时从上一营养级的多种生物获得能量，且各途径所获得的生物量比例确定，则需按照各单独的食物链进行计算后合并。
（2）在如图所示的食物网，如将A流向B和C的比例由B∶C＝1:1调整为1:2，能量传递效率按10%计算，C获得的能量是原来的_______倍。
1.27
设现有A能量为X，当A流向B和C的能量为1:1时，C获得的能量为：
1/2X×10%×10%+1/2X×10%=11X/200
当A流向B和C的能量为1:2时，C获得的能量为：
1/3X×10%×10%+2/3X×10%=7X/100
所以，C获得的能量是原来的7X/100/11X/200=1.27倍
五. 与能量传递效率有关的计算
5、在食物网中，某一营养级同时从上一营养级的多种生物获得能量，且各途径所获得的生物量比例确定，则需按照各单独的食物链进行计算后合并。
(3)在如图所示的食物网，如将C的食物比例由A∶B＝1∶1调整为2∶1，能量传递效率按10%计算，该生态系统能承载C的数量是原来的_______倍。
设当食物比例A：B=1：1时，C的能量为x
则需要的A为 1/2x÷10%+1/2x÷10%÷10%=55x
设当食物比例A：B为2：1时，C的能量为y
则需要的A为
由于两种情况下，生产者的数量是一定的，所以55x=40y，
则y=1.375x
2/3y÷10%+1/3y÷10%÷10%=40y
1.375
五. 与能量传递效率有关的计算
【实战演练4】假如一个人的代谢过程中，其全部同化量的1/2来自植物、1/2来自牛肉，并且能量在各营养级之间的传递效率为10%。现在G千克植物通过食物链被摄入人体，问最多能使人体体重增加多少（不计人体呼吸作用所消耗的部分能量） ( )
A.G/10 B.2G/11 C.G/55 D.G/280
人
植物
牛
1/2
1/2
G千克
x
需要植物：1/2x÷10%
需要牛：1/2x÷10%
牛需要植物： 1/2x÷10%÷10%
共需植物5x+50x=55x=G
x=G/55
C
五. 与能量传递效率有关的计算
【实战演练5】如图所示的食物网中，戊的食物有1/2来自于乙，1/4来自于丙，1/4来自于丁，且能量从生产者到消费者的传递效率为10%，从消费者到消费者的能量传递效率为20%。若戊体重增加20g，需要消耗植物（ ）
A．1125g B．1600g C．2000g D．6500g
1/4
1/2
20g
×20÷20%=50
×20÷20%=25
1/4
戊→乙→甲：
戊→丙→甲：
戊→丁→丙→甲：
×20÷20%=25
50÷10%=500
25÷10%=250
25÷20%÷10%=1250
C
五. 与能量传递效率有关的计算
【实战演练6】若人类获取植物性食物与动物性食物的比例是1∶1，将此食物结构改为4∶1，能量流动效率按10%计算，则调整后可供养的人口是调整前的_____倍。
1:1
1/2
1/2
植物总量不变，设能供养人数分别为A、B
所需植物：
1/2A÷10% + 1/2 A÷10%÷10%=55A
4:1
4/5
1/5
所需植物：
4/5 B÷10% + 1/5 B÷10%÷10%=28B
1.96
55A = 28B
五.与能量传递效率有关的计算【实战演练7】如图所示为某生态系统中的食物网示意图，若E同化的总能量为5.8×109kJ，B同化的总能量为1.6×108kJ，则理论上A同化的能量最多为( )A．4.2×107kJ B．2.0×108kJC．1.0×108kJ D．2.3×108kJE为第一营养级，B、C、D均为第二营养级，三者获得的来自E的总能量最多为5.8×109×20%＝11.6×108(kJ)，再减去B同化的总能量1.6×108kJ，C、D同化的能量为1.0×109kJ，A既可捕食C，又可捕食D，其同化的能量最多为1.0×109×20%＝2.0×108(kJ)。B五. 与能量传递效率有关的计算
【实战演练8】下图为某人工鱼塘生态系统能量流动过程中部分环节涉及的能量值[单位为×103kJ/(m2·a)]，其中有机物输入是指人工饲喂过程中各营养级同化的能量，请回答有关问题。
（2）能量从第一营养级到第二营养级的传递效率约为________，能量从第二营养级到第三营养级的传递效率约为_________。
呼吸/分解作用
7.5-5
16-2
/110
14
/16
2.5
15.6%
12.7%
110
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
练习与应用
一、概念检测
×
√
√
C
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练习与应用
二、拓展应用
B
1.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。
×
×
练习与应用
(2)哪个生态系统的能量能够更多地被人类所利用？为什么？
×
×
①
②
【答案】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利用，提高了能量的利用率。
练习与应用
2.将一块方糖放入水中，方糖很快就会溶解，消失得无影无踪。溶解在水中的方糖还能再自行变回原来的形状吗？为什么？
生活在水中的硅藻，它们能利用溶解在水中的硅化物制造口己绚丽精致的外壳，而通常情况下水体中硅化物的含量极为微少，仅有百万分之几，这比方糖溶解后水中的含糖量低得多。硅藻依靠什么力量筑造自己的精美小“屋”呢？
通过以上事例，你对能量在生态系统中的作用是否有了进一步的认识？
【答案】不能。在一个封闭的系统中,物质总是由有序朝着无序(熵增加)的方向发展。
硅藻能利用获取的营养通过细胞呼吸释放能量,依靠能量完成物质由无序向有序的转化,维持其生命活动。能量的输人对于生态系统有序性的维持来说是不可缺少的。
思维训练——分析和处理数据
1926年，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10 000株，质量为6000kg。通过对玉米植株的化学成分进行分析，计算出其中共含碳2675kg。
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1.6×104kJ能量。
4.在整个生长季节，入射到这块玉米田的太阳能为8.5×109kJ.
请根据以上数据计算：
这些玉米的含碳量折合成葡萄糖是多少？
这些葡萄糖储存的能量是多少？
这些玉米呼吸作用消耗的能量是多少？
=
2675×180(C6H12O6)÷72(C6)
6687.5kg
1.07×108kJ
6687.5×1.6×104kJ
=
2045×1.6×104kJ=
3.272×107kJ
1926年，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10 000株，质量为6000kg。通过对玉米植株的化学成分进行分析，计算出其中共含碳2675kg。
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1.6×104kJ能量。
4.在整个生长季节，入射到这块玉米田的太阳能为8.5×109kJ.
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？
这块玉米田的太阳能利用效率是多少？
1.07×108kJ+
3.272×107kJ=1.3972×108kJ
3.272×107÷1.3972×108=23.4%
1.3972×108÷8.5×109=1.64%
自身生长发育繁殖
呼吸散失
思维训练——分析和处理数据
第2节 生态系统的能量流动
新人教版（2019）
选择性必修二《生物与环境》
第三章 生态系统及其稳定性
情境导入
假设你像小说中的鲁滨逊那样，流落在一个荒岛上，那里除了有能饮用的水，几乎没有任何食物。你身边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的时间来等待救援？
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。
【提示】应该先吃鸡、再吃玉米(即选择1)。若选择2，则增加了食物链的长度，能量逐级递减，最后人获得的能量较少。
科学方法——研究能量流动的基本思路
(1)能量流经个体的情况：
(2)如果把这个种群作为一个整体来研究，左图应概括成哪种形式？
能量输入
某个营养级
能量储存
能量散失
(3)如果把一个营养级中的所有种群看成一个整体，上图应概括成哪种形式？
★以个体为研究对象，有很大的局限性和偶然性，如果个体死亡，数据可能不准确；不同个体间差异过大。
★如果以种群为研究对象，能量流动的渠道为食物链，在分析时，可能因为食物网的复杂性而影响结果的准确性。
★可以比较精确地测量每一个营养级能量的输入值和输出值。
一. 能量流动的过程
任务一：
1.什么能量流动？你认为输入生态系统的的能量来源是什么？沿着什么渠道进行传递？以什么形式传递？最终以什么形式散失？
2.输入第一营养级的能量有几个去路？分别是什么？
3.植物用于自身生长、发育、繁殖的能量有几个去路？分别是什么？
4.初级消费者摄入的能量全部转化为自身的能量了吗？摄入的能量去路有几个？分别是什么？
一. 能量流动的过程
问题1：什么能量流动？你认为输入生态系统的的能量来源是什么？沿着什么渠道进行传递？以什么形式传递？最终以什么形式散失？
1.概念：生态系统中能量的 、 、 和 的过程。
输入
传递
转化
散失
输入
能量来源:
能量流动的起点:
流经生态系统的总能量:
能量输入方式:
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）
太阳能
生产者所固定的太阳能
生产者所固定的全部太阳能
特别提醒：
若为人工生态系统，流经生态系统的总能量还有人工补充的能量（例如饲料中有机物中的化学能）
一. 能量流动的过程
问题1：什么能量流动？你认为输入生态系统的的能量来源是什么？沿着什么渠道进行传递？以什么形式传递？最终以什么形式散失？
1.概念：生态系统中能量的 、 、 和 的过程。
输入
传递
转化
散失
传递
能量传递的途径（渠道）：
食物链和食物网
能量传递的形式：
有机物中的化学能
转化
散失
太阳能
光合作用
有机物中的化学能
热能
呼吸作用
能量散失形式：
热能
能量散失途径：
呼吸作用
一. 能量流动的过程
问题2：输入第一营养级的能量有几个去路？分别是什么？
2. 能量流经第一营养级的过程
99%
散失
1%
固定(同化)
生产者所固定的全部太阳能
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
呼吸作用
散失
生长发育和繁殖
①
②
③
生产者能量去路：
①呼吸作用消耗
②自身生长、发育和繁殖的能量
被分解者分解
流入下一营养级
一. 能量流动的过程
问题4：初级消费者摄入的能量全部转化为自身的能量了吗？摄入的能量去路有几个？分别是什么？
3. 能量流经第二营养级的过程
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
摄入
遗体
残骸
呼吸作用
散失
呼吸作用
散失
…
①
②
③
思考：
1.粪便中的能量属于初级消费者同化量吗？
2.真正流入初级消费者体内的能量是摄入量还是同化量？
3.初级消费者同化量的去路是什么？
不属于，属于生产者的同化量
同化量
一. 能量流动的过程
2.同化量的去路：
注意：
1.流经第二营养级的总能量：
同化量
同化量
摄入量 - 粪便量
=
粪便中的能量属于上一营养级同化量的一部分，该部分能量最终流向分解者。
=呼吸消耗的能量+流向下一营养级的能量+分解者利用的能量
=呼吸消耗的能量+自身生长发育繁殖的能量
=呼吸消耗的能量+流向下一营养级的能量+分解者利用的能量+未被利用的能量
一. 能量流动的过程
①能量流动的渠道是 。
②能量散失的途径是各种生物的 (代谢过程)。
③流动过程中能量的转化是太阳能→ → 。
食物链和食物网
呼吸作用
有机物中的化学能
热能
呼吸作用
呼吸作用
呼吸作用
呼吸作用
生产者
（绿色植物）
初级消费者（植食性动物）
次级消费者（肉食性动物）
三级消费者（肉食性动物）
呼吸作用
……
分解者
一. 能量流动的过程
呼吸作用
呼吸作用
呼吸作用
呼吸作用
生产者
（绿色植物）
初级消费者（植食性动物）
次级消费者（肉食性动物）
三级消费者（肉食性动物）
呼吸作用
……
分解者
思考：
1.初级消费者粪便中的能量属于以上哪个箭头的部分？
2.每一营养级能量的来源和去路相同吗？
3.每个箭头及箭头的方向大小、菱形方块的大小代表什么含义？
注意第一营养级能量的来源和最高营养级能量的去路
储存在某营养级生物体内的能量越来越少
能量单向流动，逐级递减
二. 能量流动的特点
思考●讨论
分析赛达伯格湖的能量流动
图中数字为能量值，单位是J(cm2·a)(焦每平方厘米年）。
“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。
思考：
1.图中62.8、12.6代表摄入量还是同化量？
2.能量能否从植食性动物流向生产者？呼吸作用释放的能量还能循环利用吗？
3.除最高营养级外，每个营养级有几个去路？
二. 能量流动的特点
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 流出能量 （输入下一营养级） 出入比
（传递效率）
生产者
植食性动物
肉食性动物
464.6
62.8
13.5%
62.8
12.6
20.1%
12.6
能量传递效率 =
下一营养级同化量
上一营养级同化量
×100%
二. 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
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
能量流动的特点及原因
单向性
逐级递减
①每一营养级呼吸作用消耗
②一部分能量未被利用
③一部分能量被分解者分解
（能量传递效率为10%～20%）
②通过呼吸作用散失的热能
不能再次被利用
①食物链中的捕食关系不能逆转
二. 能量流动的特点
2.长时间没有光照，对生态系统有什么影响，为什么？
能量是单向流动，逐级递减的在一个生态系统中，营养级越多，在能量流动过程中消耗的能量就越多。
在一段较长时期内没有能量（太阳能或化学能）输入，这个生态系统就会崩溃。
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。
思考：
1.为什么生态系统中能量流动一般不超过5个营养级？
3.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、转化后，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。
二. 能量流动的特点
4.怎样从能量流动的角度解释“一山不容二虎”？
能量流动是逐级递减的，营养级越高，得到的能量越少。
老虎处于最高营养级，要养活一只老虎，需要大量的生产者，需要很大的捕食范围。
先吃鸡、再吃玉米。
食物链短，能量损耗少，人可以获得更多能量。
课堂巩固
【实战演练1】某同学绘制了如图所示的能量流动图解(其中W1为生产者固定的太阳能)，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D1/W1 × 100%
C.流入初级消费者体内的能量可表示为(A2＋B2＋C2)
D.图解表明能量流动的特点是单向流动、逐级递减
C
课堂巩固
【实战演练2】如图中A图表示某些生态系统的能量锥体图，P为生产者，Q1为初级消费者，Q2为次级消费者。B图是将A图中的各营养级所含有的能量进行分类剖析，图中a、a1、a2表示上一年留下来的能量（假设它不被下一营养级所利用），e、e1、e2表示呼吸消耗量。下列说法不正确的是（ ）
A．b+c+d+e为本年度流入该生态系统的总能量
B．c1表示初级消费者中被次级消费者所同化的量
C．b和d之一可代表生产者传递给分解者的能量
D．初级消费者产生的粪便中所含的能量是包含在c中的
D
【实战演练3】下列有关生态系统中能量流动的叙述，正确的是( )
A．兔子吃了1 kg的草，则这1 kg草中的能量就流入了兔子体内
B．一只狼捕食了一只兔子，则这只兔子中约有10%～20%的能量流入狼的体内
C．生产者通过光合作用合成有机物，能量就从无机环境流入生物群落
D．生态系统的能量是伴随着物质循环而被循环利用的
课堂巩固
C
三. 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
1.能量金字塔
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。
意义：
直观的反映出生态系统各营养级间能量的关系
特点：
通常都是上窄下宽的正金字塔形。
三. 生态金字塔
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
2.生物量金字塔
用表示能量金字塔中的方法表示各营养级的生物量（每个营养级所容纳的有机物的总干重），即为生物量金字塔。
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。
特点：
大多也是上窄下宽的正金字塔形。
三. 生态金字塔
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？
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。
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。
三. 生态金字塔
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
3. 数量金字塔
用表示能量金字塔的方法表示各营养级的生物个体的数目比值关系，即为数量金字塔。
意义：
直观的反映生态系统各营养级的生物个体的数目比值关系。
特点：
一般是上窄下宽的正金字塔形，也可以是上宽下窄的倒金字塔形。
营养级
第二营养级
第一营养级
个体数量
昆虫
树
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
四. 研究能量流动的实践意义
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。
甘蔗和大豆间种
冬小麦夏玉米套作
蔬菜大棚中的多层育苗
稻-萍-蛙立体农业生产
四. 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
利用率 能量的传递效率
≠
四. 研究能量流动的实践意义
能量传递效率针对的是相邻两个营养级之间的同化量之比，且能量传递效率不能提高。
例题：一只狼捕捉了一只兔子，则这只狼最多能获得兔子20%的能量（ ）
×
=
某一营养级同化量
上一营养级同化量
能量传递效率
×100%
四. 研究能量流动的实践意义
3.研究生态系统的能量流动，还可以帮助人们合理的调整生态系统的能量流动关系，使能量持续高效地流向人类最有益的部分。
合理确定草场的载畜量
稻田除草、除虫
牲畜过少，不能充分利用牧草所提供的能量；
牲畜过多，就会造成草场的退化，使畜产品的产量下降。
课堂小结
①最多要消耗草______kg。
②最少要消耗草_____kg。
在食物链“草→兔→鹰”中，要使鹰增加2kg体重，则：
①最多可使鹰增重____kg。
②最少可使鹰增重____kg。
五. 与能量传递效率有关的计算
1
4
1.已知低营养级同化量，求高营养级同化量：
在食物链“草→兔→鹰”中，假如现有草100kg，则：
能量传递效率按 来算。
能量传递效率按 来算。
20%
10%
200
50
2.已知高营养级同化量，求低营养级同化量：
能量传递效率按 来算。
能量传递效率按 来算。
10%
20%
五. 与能量传递效率有关的计算
3.多条食物链,已知低营养级同化量，求高营养级
获得能量最多：选最 食物链；按 计算
获得能量最少：选最 食物链；按 计算
短
长
10%
20%
如果A有10000 kg，C最多增加_____kg，最少增加___kg。
400
1
若人的体重增加1 kg，最少需消耗水藻____kg，最多消耗水藻_________kg。
25
100000
4.多条食物链,已知高营养级同化量，求低营养级
需最少能量：选最 食物链；按 计算
需最多能量：选最 食物链；按 计算
短
长
10%
20%
注意：已确定营养级间能量传递效率的，不能按“最值”法计算。
A.80 g B.900 g
C.800 g D.600 g
五. 与能量传递效率有关的计算
5、在食物网中，某一营养级同时从上一营养级的多种生物获得能量，且各途径所获得的生物量比例确定，则需按照各单独的食物链进行计算后合并。
（1）如图食物网中，假如猫头鹰的食物有2/5来自兔，2/5来自鼠，1/5来自蛇。那么，猫头鹰若要增加20 g体重，最少需要消耗的植物为
√
五. 与能量传递效率有关的计算
5、在食物网中，某一营养级同时从上一营养级的多种生物获得能量，且各途径所获得的生物量比例确定，则需按照各单独的食物链进行计算后合并。
（2）在如图所示的食物网，如将A流向B和C的比例由B∶C＝1:1调整为1:2，能量传递效率按10%计算，C获得的能量是原来的_______倍。
1.27
设现有A能量为X，当A流向B和C的能量为1:1时，C获得的能量为：
1/2X×10%×10%+1/2X×10%=11X/200
当A流向B和C的能量为1:2时，C获得的能量为：
1/3X×10%×10%+2/3X×10%=7X/100
所以，C获得的能量是原来的7X/100/11X/200=1.27倍
五. 与能量传递效率有关的计算
5、在食物网中，某一营养级同时从上一营养级的多种生物获得能量，且各途径所获得的生物量比例确定，则需按照各单独的食物链进行计算后合并。
(3)在如图所示的食物网，如将C的食物比例由A∶B＝1∶1调整为2∶1，能量传递效率按10%计算，该生态系统能承载C的数量是原来的_______倍。
设当食物比例A：B=1：1时，C的能量为x
则需要的A为 1/2x÷10%+1/2x÷10%÷10%=55x
设当食物比例A：B为2：1时，C的能量为y
则需要的A为
由于两种情况下，生产者的数量是一定的，所以55x=40y，
则y=1.375x
2/3y÷10%+1/3y÷10%÷10%=40y
1.375
五. 与能量传递效率有关的计算
【实战演练4】假如一个人的代谢过程中，其全部同化量的1/2来自植物、1/2来自牛肉，并且能量在各营养级之间的传递效率为10%。现在G千克植物通过食物链被摄入人体，问最多能使人体体重增加多少（不计人体呼吸作用所消耗的部分能量） ( )
A.G/10 B.2G/11 C.G/55 D.G/280
人
植物
牛
1/2
1/2
G千克
x
需要植物：1/2x÷10%
需要牛：1/2x÷10%
牛需要植物： 1/2x÷10%÷10%
共需植物5x+50x=55x=G
x=G/55
C
五. 与能量传递效率有关的计算
【实战演练5】如图所示的食物网中，戊的食物有1/2来自于乙，1/4来自于丙，1/4来自于丁，且能量从生产者到消费者的传递效率为10%，从消费者到消费者的能量传递效率为20%。若戊体重增加20g，需要消耗植物（ ）
A．1125g B．1600g C．2000g D．6500g
1/4
1/2
20g
×20÷20%=50
×20÷20%=25
1/4
戊→乙→甲：
戊→丙→甲：
戊→丁→丙→甲：
×20÷20%=25
50÷10%=500
25÷10%=250
25÷20%÷10%=1250
C
五. 与能量传递效率有关的计算
【实战演练6】若人类获取植物性食物与动物性食物的比例是1∶1，将此食物结构改为4∶1，能量流动效率按10%计算，则调整后可供养的人口是调整前的_____倍。
1:1
1/2
1/2
植物总量不变，设能供养人数分别为A、B
所需植物：
1/2A÷10% + 1/2 A÷10%÷10%=55A
4:1
4/5
1/5
所需植物：
4/5 B÷10% + 1/5 B÷10%÷10%=28B
1.96
55A = 28B
五.与能量传递效率有关的计算【实战演练7】如图所示为某生态系统中的食物网示意图，若E同化的总能量为5.8×109kJ，B同化的总能量为1.6×108kJ，则理论上A同化的能量最多为( )A．4.2×107kJ B．2.0×108kJC．1.0×108kJ D．2.3×108kJE为第一营养级，B、C、D均为第二营养级，三者获得的来自E的总能量最多为5.8×109×20%＝11.6×108(kJ)，再减去B同化的总能量1.6×108kJ，C、D同化的能量为1.0×109kJ，A既可捕食C，又可捕食D，其同化的能量最多为1.0×109×20%＝2.0×108(kJ)。B五. 与能量传递效率有关的计算
【实战演练8】下图为某人工鱼塘生态系统能量流动过程中部分环节涉及的能量值[单位为×103kJ/(m2·a)]，其中有机物输入是指人工饲喂过程中各营养级同化的能量，请回答有关问题。
（2）能量从第一营养级到第二营养级的传递效率约为________，能量从第二营养级到第三营养级的传递效率约为_________。
呼吸/分解作用
7.5-5
16-2
/110
14
/16
2.5
15.6%
12.7%
110
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
练习与应用
一、概念检测
×
√
√
C
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
二、拓展应用
B
1.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。
×
×
练习与应用
(2)哪个生态系统的能量能够更多地被人类所利用？为什么？
×
×
①
②
【答案】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利用，提高了能量的利用率。
练习与应用
2.将一块方糖放入水中，方糖很快就会溶解，消失得无影无踪。溶解在水中的方糖还能再自行变回原来的形状吗？为什么？
生活在水中的硅藻，它们能利用溶解在水中的硅化物制造口己绚丽精致的外壳，而通常情况下水体中硅化物的含量极为微少，仅有百万分之几，这比方糖溶解后水中的含糖量低得多。硅藻依靠什么力量筑造自己的精美小“屋”呢？
通过以上事例，你对能量在生态系统中的作用是否有了进一步的认识？
【答案】不能。在一个封闭的系统中,物质总是由有序朝着无序(熵增加)的方向发展。
硅藻能利用获取的营养通过细胞呼吸释放能量,依靠能量完成物质由无序向有序的转化,维持其生命活动。能量的输人对于生态系统有序性的维持来说是不可缺少的。
思维训练——分析和处理数据
1926年，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10 000株，质量为6000kg。通过对玉米植株的化学成分进行分析，计算出其中共含碳2675kg。
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1.6×104kJ能量。
4.在整个生长季节，入射到这块玉米田的太阳能为8.5×109kJ.
请根据以上数据计算：
这些玉米的含碳量折合成葡萄糖是多少？
这些葡萄糖储存的能量是多少？
这些玉米呼吸作用消耗的能量是多少？
=
2675×180(C6H12O6)÷72(C6)
6687.5kg
1.07×108kJ
6687.5×1.6×104kJ
=
2045×1.6×104kJ=
3.272×107kJ
1926年，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10 000株，质量为6000kg。通过对玉米植株的化学成分进行分析，计算出其中共含碳2675kg。
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1.6×104kJ能量。
4.在整个生长季节，入射到这块玉米田的太阳能为8.5×109kJ.
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？
这块玉米田的太阳能利用效率是多少？
1.07×108kJ+
3.272×107kJ=1.3972×108kJ
3.272×107÷1.3972×108=23.4%
1.3972×108÷8.5×109=1.64%
自身生长发育繁殖
呼吸散失
思维训练——分析和处理数据