3.2生态系统的能量流动第1课时 课件(共35张PPT)-2025-2026学年高二上学期《生物》（人教版）选必修2

(共35张PPT)
第三章 生态系统及其稳定性
第2节 生态系统的能量流动(第1课时）
教学目标
01
02
分析能量在生态系统的流动过程
理解能量流动的特点
成分 组成 地位和作用
非生物的物质和能量 是生态系统赖以存在的基础.
生产者 是生态系统中的主要成分和基石
.加快生态系统物质循环.
消费者 . ，对于植物传粉和种子的传播等具有重要作用
分解者 是生态系统物质循环的 .
特例：（1）植物不都是生产者：菟丝子营寄生生活，属于 ； （2）动物不都是消费者：蜣螂、蚯蚓、秃鹫等腐生动物属于 ； （3）细菌不都是分解者：蓝细菌和硝化细菌属于 ；寄生细菌属于 。 核心知识
光、热、水、空气、无机盐等
自养生物（光合作用）：绿色植物、蓝细菌，（化能合成作用）：硝化细菌
异养生物，营捕食或寄生生活的各种生物，如病毒、寄生细菌和真菌、菟丝子
异养生物，腐生细菌和真菌、腐生动物
关键成分
消费者
分解者
生产者
消费者
1、生态系统的组成成分
3、生态系统的营养结构：食物链和食物网。
2、生态系统的结构包括 和 。
（1）食物链的起止点：每条食物链的起点总是生产者，终点是不被其他动物捕食的动物。
（2）分解者和非生物的物质和能量不参与食物链和食物网。
（3）环节：一般不超过5个环节。
（4）营养级：指生态系统中每条食物链同一环节上所有生物的综合。分解者不属于任何一个营养级。
核心知识
组成成分
营养结构
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。
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。
策略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。
流落荒岛
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？
策略1.先吃鸡，再吃玉米。
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）
一、生态系统的能量流动的概念
生态系统中能量的 的过程，称为生态系统的能量流动。
1.输入
①能量来源:
太阳能
②能量流动的起点:
生产者固定太阳能
③流经自然生态系统的总能量:
生产者所固定的全部太阳能
④能量输入过程:
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，还有人工补充的能量（例如饲料中有机物中的化学能）
特别提醒 ：
输入、传递、转化和散失
2.传递：
①能量传递的途径（渠道）：
食物链和食物网
②能量传递的形式：
有机物中的化学能
3.转化：
太阳能
光合作用
有机物中的化学能
热能
呼吸作用
4.散失：
以热能形式散失
一、生态系统的能量流动的概念
【例1】下图为某生态系统的能量流动简图,下列叙述错误的是（ ）
A.甲是生产者,乙是消费者
B.该生态系统是一个开放的系统
C.能量通过光合作用固定并进入该生态系统,以热能的形式输出
D.甲、乙和分解者所储存的能量之和是输入该生态系统的总能量
D
能量输入
种群
能量储存
能量散失
能量输入
某营养级
能量储存
能量散失
研究能量流动的基本思路
能量流经一个种群的情况可以图示如下：
能量输入
个体1
个体2
个体3
……
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
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。
如果将这个种群作为一个整体来研究，则左图可以概括成下图形式，从中可以看出分析能量流动的基本思路。
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。
如果将一个营养级的所有种群作为一个整体，那么左图将概括为何种形式呢？
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。
二、能量流动的过程
1.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
分解作用
散失
呼吸作用
散失
生长发育和繁殖
未利用
可见光
大气层所吸收、散射和反射
2.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
…
未利用
流经第二营养级的总能量：
同化量
同化量
摄入量-粪便量
=
=
+
特别注意：
粪便属于上一营养级的同化量
二、能量流动的过程
呼吸作用以热能散失
自身生长、发育和繁殖
流向下一营养级+被分解者利用+未利用
等 于
如：兔子吃草，兔子的粪便是草的同化量
典例：大象是植食性动物，有一种螳螂则专以象粪为食。若一大象在某段时间内所同化的能量为107千焦，则这部分能量中可流入螳螂体内的约为( )
A 106千焦 B 3×106千焦
C 106千焦～ 3×106千焦 D 0千焦
D
变式训练：某一桑基鱼塘使用蚕粪作饲料来喂鱼。假设蚕同化的能量为105kJ，从能量流动角度分析，鱼可从蚕同化的能量中获得能量为
A．0kJ B．104 kJ
C．2×104kJ D．介于104kJ和2×104kJ之间
A
1、能量（同化量）的去向：（给2个空，3个空，4个空分别怎么填）
① 、 。
② 、 、 。
④ 、 、 、 。
2、同化量 = - 。
同化量 = + + + 。
呼吸作用以热能散失
用于自身生长、发育、繁殖
呼吸作用以热能散失
流向下一营养级
被分解者利用
呼吸作用以热能散失
流向下一营养级
被分解者利用
未被利用
摄入量
粪便量
呼吸作用以热能散失
流向下一营养级
被分解者利用
未被利用
知识运用1
能量流经第三、四及最高营养级的过程是怎样的呢？
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
归纳概括能量流动过程：
注意：
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？
初级消费者粪便中的能量属于以上哪个颜色箭头的部分？
二、能量流动的过程
能量逐级递减
生态系统中的能量流动
讨论
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；
2.流经生态某生态系统的能量能否再回到这个生态系统中来？为什么？
不能，因为能量流动是单向的；
太阳能
未
固
定
生产者
464.6
62.8
12.6
呼吸作用
122.6
7.5
分解者
14.6
12.5
未利用
327.3
29.3
5.0
塞达伯格湖能量流动图解
植食性动物62.8
肉食性动物12.6
96.3
18.8
293
分析塞达伯格湖的能量流动
微量
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。
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
464.6
62.8
12.6
62.8
12.6
13.52%
20.06%
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。
微量
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；一部分以排出物、遗体或残枝败叶的形式被分解者利用；还有一部分未能进入下一营养级（未被捕食） ；其他的才是流入下一营养级的能量。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。
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。
分析塞达伯格湖的能量流动
三、能量流动的特点
1.单向流动：
在生态系统中，能量流动只能沿着______由___营养级流向____营养级，不可_____，也不能_________；
食物链
低
高
逆转
循环流动
①各营养级的生物都会因呼吸作用而消耗掉相当大的一部分能量。
②各营养级总有一部分能量未被下一个营养级利用。
③还有少部分能量随着残枝败叶或遗体流入分解者。
原因：
2.逐级递减：
（能量传递效率为10%～20%）
生态系统中能量流动是单向的。
原因：
①食物链各营养级的顺序是不可逆转的,这是长期自然选择的结果,如肉食性动物以植食性动物为食,而不能反过来。
②各营养级通过呼吸作用以热能形式散失的能量是无法再被利用的,因此,能量也不能循环流动,必须不断予以补充
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。
能量传递效率计算
能量传递效率 = ×100%
某一营养级的同化量
上一营养级的同化量
公式：
例：如图为某农场的年能量流动示意图单位：103 kJ/(m2·y)，A、B、C、D共同构成生物群落。从第二营养级到第三营养级的能量传递效率是(　 　)
据图分析，第二营养级(B)同化的能量为(16＋2)×103 kJ/(m2·y)，传递到第三营养级(C)的能量为3×103 kJ/(m2·y)，所以其能量传递效率为3×103/18×103×100%＝16.67%。
16.67%
①若题中没有给出了传递效率值，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。
②由高营养级求低营养级（消耗生物量）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。
③由低营养级求高营养级（获得能量）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
例1.如果A增重10000 kg，
C最多增加_____千克，最少增加___千克
400
1
方法：多条食物链,
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
20
长
10
方法：多条食物链,
消耗生物最少：选最____食物链；按÷____%计算
消耗生物最多：选最____食物链；按÷____%计算
例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（ ），最多需要消耗A约（ ）
A．1000kg B．44.5kg
C．25kg D．15kg
C
A
短
20
长
10
高、低营养级间能量的互算
例3.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____kg。
80
草
草食鱼类
杂食海鱼
1/2
1/4
小型肉食鱼类
1/4
2kg
1kg
0.5kg
0.5kg
按传递效率20％计算
5kg
2.5kg
12.5kg
62.5kg
2.5kg
12.5kg
80kg
高、低营养级间能量的互算
例4.某生态系统中存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。
1.375
设当食物比例A：B为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
高、低营养级间能量的互算
1/2X
1/2X
5X
5X
50X
55X
2/3y
1/3y
20/3y
10/3y
100/3y
40y
植物 固定的太阳能 2.45×1011
田鼠 摄入量 1.05×109
同化量 7.50×108
呼吸量 7.15×108
鼬 摄入量 2.44×107
同化量 2.25×107
呼吸量 2.18×107
【例2】某弃耕地的主要食物链为“植物→田鼠→鼬”。生
态学家对此食物链的能量流动进行了研究,结果如下表[单位
是J/(hm2·a)]。请思考并回答下列问题。
(1)在此食物链中,能量流动的特点是单向流动、逐级递减。
(2)能量从田鼠传递到鼬的效率是3%。
(3)田鼠和鼬都是恒温动物,同化的能量中只有3%~5%用于自身的生长、发育和繁殖,其余的通过呼吸作用以热能的形式散失。
(4)田鼠最多可获得的能量为 J/(hm2·a)。
4.9×1010
一、能量流动的概念：生态系统中能量的输入、传递、转化和散失 的过程。
二、能量流动的过程
1、生态系统的能量来源： 。
2、能量流动的起点： 。
3、能量流动的渠道: 。
4、流经自然生态系统的总能量是生产者所固定的太阳能，流经人工生态系统的总能量是生产者所固定的太阳能和人工投入的有机物中的化学能。
5、能量来源分析
（1）生产者的能量来自 太阳能；
（2）各级消费者的能量一般来自上一营养级。
（同化量=摄入量-粪便中所含能量）
核心知识
太阳能
生产者
食物链和食物网
6、能量去路分析
（1）分2条去路：呼吸作用以热能散失、用于自身生长、发育和繁殖。
（2）分3条去路：呼吸作用以热能散失、流向下一营养级、被分解者利用。（3）分4条去路：呼吸作用以热能散失，流向下一营养级，被分解者利用，未利用。
7、能量形式转变太阳能→有机物中的化学能→热能
三、能量流动的特点：单向流动、逐级递减。
能量在相邻两个营养级间的传递效率一般为10%~20%。
核心知识
最（至）少消耗
最（至）多消耗
最短食物链
最大传递效率20%
最长食物链
最小传递效率10%
获能最多
获能最少
生产者
消费者
核心知识
5.下图所示食物网中,E是生产者,共含有7.1×109 kJ 的能量,B的总能量为2.3×108 kJ,从理论上计算A最多获得的能量是 ( )
A.2.84×108 kJ B.2.38×108 kJ C.1.41×109 kJ D.3.05×108 kJ
B
7.下图表示初级消费者能量流动的部分过程,括号中的字母表示能量,初级消费者呼吸散失的能量为b。下列相关说法正确的是 ( )
A.应在B处加上标有细胞呼吸的箭头
B.初级消费者同化的能量为n-a
C.次级消费者摄入的能量为n-a-b
D.B为初级消费者所同化的总能量
B
10.下图所示的食物网中,戊的食物有1/2来自乙,1/4来自丙,1/4来自丁,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传递效率为20%。若戊体重增加20 g,需要消耗植物 ( )
A.1 125 g B.1 600 g C.2 000 g D.6 500 g
C
6.下图为某生态系统中的能量传递示意图(单位:kJ),下列叙述错误的是 ( )
A.能量流动是从甲固定的太阳能开始的,流入该生态系统的总能量为
1 250 kJ
B.从乙到丙的能量传递效率为15%
C.将乙和丙的粪便作为有机肥还田,可以提高能量传递效率
D.食物链的营养关系一般不可逆,这决定了能量流动的单向性
C
12.(2024·江门)下图所示为桑基鱼塘农业生态系统局部的能量流动,图中字母代表相应能量。下列分析错误的是 ( )
A.流经图中生态系统的总能量为A
B.图中的C和B1+C1+D1可分别表示桑树和蚕用于自身生长、发育和繁殖的能量
C.正常情况下D/C的值大于10%
D.人工建立该生态系统的目的是实现对能量的多级利用,从而提高能量的传递效率
D
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