3.2.1生态系统的能量流动 课件(共61张PPT)-2025-2026学年高二上学期《生物》（人教版）选必修2

(共61张PPT)
第3章 生态系统及其稳定性
3.2 生态系统的能量流动
学习目标
能量在生态系统中是怎样流动的？（难点）
怎样理解生态金字塔？
研究能量流动有什么实践意义？
能量流动
信息传递
物质循环
生物群落与非生物环境之间相互作用而形成的统一整体
生态系统三大功能
生态系统：
问题探讨
课本P54
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。
讨论：现有如下两种生存策略，画出相应食物关系，并思考哪种生存策略能存活更长时间？
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。
问题探讨
课本P54
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
玉米
鸡
人
玉米
鸡
人
先吃鸡，再吃玉米
我反对！为什么要先吃我？
方案分析
课本P54
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
能量储存
能量散失
以营养级为整体来研究生态系统的能量流动
营养级
能量流动的过程
课本P54
生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程，称为生态系统的能量流动
绿色植物通过光合作用固定太阳能是能量输入主要途径，是流经这个生态系统的总能量（生产者固定的太阳能）　　　　　　　
输入
以有机物的形式沿着食物链食物网向下一营养级传递　　　　
传递
太阳能→有机物中的化学能→热能
转化
通过细胞呼吸以热能的形式散失
散失
草
兔子
老鹰
能量流动的过程
课本P55
能量流动的过程
课本P55
能量流动的分析
1.小草的能量来自哪里？
2.流经生态系统的总能量是辐射到该地区太阳能的总量吗？
不是，辐射到该地区的太阳能大部分被大气层或地面吸收、散射和反射掉了，大约只有1%以可见光的形式，被生产者通过光合作用转化成化学能，固定在它们所制造的有机物中，这样才能被生物利用。
输入生态系统的总能量=生产者固定的太阳能
地球上几乎所有的生态系统所需要的能量都来自太阳。
草
兔子
老鹰
生产者固定的太阳能
能量流动的过程
未被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
草的能量如何得来？
光能全部被草吸收了吗？
草固定的能量将何去？
1%
生长发育和
繁殖储存起来
分解者
呼吸作用散失
生长
发育
繁殖
残枝败叶
流入下一营养级
残枝败叶
被分解者分解
固定
(光合作用）
呼吸作用以
热能形式散失
(未被利用）
摄入
能量流动的过程
兔子的粪便是属于草的能量，
即粪便的能量属于上一营养级的同化量
粪便
分解者
同化作用是指生物体把从外界环境中获取的营养物质消化吸收后转变成自身的组成物质，并且储存能量的变化过程。
兔子把草吃进肚子里，草中的能量都被兔子吸收了吗？
摄入量=同化量+粪便量
思考：兔子吃了2斤草，被消化吸收1斤，不能消化吸收的则以粪便形式排出。
判断吃的2斤草和吸收的1斤草分别对应同化量还是摄入量？
摄入量
同化量
练习
大象是植食性动物，有一种螳螂专以象粪为食。设一大象在某时间段内同化的能量为107KJ，则这部分能量中可流入螳螂体内的约为（ ）
A.0 KJ
B.106 KJ
C.3×106 KJ
D.106~2×106 KJ
A
粪便的能量属于上一营养级
同化了草的能量后，这些能量有哪些去向？
兔子同化的能量
能量流动的过程
呼吸作用以
热能形式散失
生长发育和
繁殖储存起来
遗体残骸
被分解者分解
呼吸作用散失
生长
发育
繁殖
流入下一营养级
(未被利用）
分解者
能量流动的过程
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
1.粪便中的能量属于初级消费者同化量吗？
2.初级消费者的同化量怎么表示？
不属于，属于生产者的同化量
初级消费者的同化量
=摄入量-粪便中的能量
=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(一段时间内）
课本P55
能量流动的过程
鹰同化了兔的能量后，这些能量有哪些去向？
呼吸散失
生长
发育
繁殖
遗体
残骸
分解者
鹰同化的能量
呼吸作用
分解者
生长发育和
繁殖
(未被利用）
能量流动的过程
呼吸作用以热能散失
用于自身生长、发育、繁殖
被分解者分解利用
流入下一营养级
消费者
摄入的能量
粪便量
同化量
(未被利用）
(最高营养级除外）
呼吸作用以热能散失
用于自身生长、发育、繁殖
被分解者分解利用
流入下一营养级
生产者固定的太阳能
(未被利用）
能量流动的过程
课本P54
生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程，称为生态系统的能量流动
绿色植物通过光合作用固定太阳能是能量输入主要途径，是流经这个生态系统的总能量（生产者固定的太阳能）　　　　　　　
输入
以有机物的形式沿着食物链食物网向下一营养级传递　　　　
传递
太阳能→有机物中的化学能→热能
转化
通过细胞呼吸以热能的形式散失
散失
能量流动的过程
①输入生态系统总能量是：_______________
②能量流动的渠道是 。
③能量散失的途径是各种生物的 (代谢过程)。
④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
生产者固定的太阳能
同化量
同化量
同化量
同化量
每一营养级流向分解者的能量
=该营养级的遗体+下一营养级的粪便
生产者固定的能量
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.哪个或哪些箭头代表初级消费者的同化量？
3.哪些箭头代表初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量？
⑤
②+④=①-③
①=②+③+④
①
②
③
④
⑤
能量流动的过程
练习
(1)流经生态系统的总能量是照射在生产者上的太阳能(　　)
(2)当狼吃掉一只兔子时，就获得了兔子的全部能量(　　)
(3)蜣螂以牛粪为食，因此被牛同化的能量可流入蜣螂(　　)
×
×
×
练习
[例2] 如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值，初级消费者呼吸散失的能量为m，下列说法正确的是(　　)
B
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
练习
如图表示能量流经第二营养级的示意图：
1、A~E分别表示
A:_______________________________B：________________________________
C:______________________________________
D：_________________________E:________________________
第二营养级摄入的能量
第二营养级同化的能量
用于生长、发育、繁殖的能量
流向第三营养级的能量
流向分解者的能量
练习
如图为草原生态系统的能量流动图解模型（G、H、I属于D、E、F）：
1._____________________表示流入各营养级生物的能量，写出其中等量关系：__________________
2.__________分别表示草、兔子、狼呼吸作用消耗的能量；
3.____________分别表示分解者分解利用的能量；
4.兔子用于生长、发育和繁殖的能量=__________________；
5._____中能量包括兔子尸体及狼粪便中的能量
A、B、C、D、E、F
C+K或B-H或E-H
G、H、I
J、K、L
A=D、B=E、C=F
K
用文字和箭头在图上画出第二营养级能量的来源和去向
同化上一营养级的能量
呼吸
生长、发育、繁殖等
分解者
遗体
流向下一营养级
热能
练习
W1 生产者固定能量
（同化、流入、输入）
自身呼吸作用消耗
流向分解者
未利用
流向下一
营养级
C1流向分解者=生产者的遗体+下一级粪便
1.生产者的同化量： 。
2.生产者用于生长发育繁殖的能量： 。
3.初级消费者的同化量： 。
4.初级消费者用于生长发育繁殖的能量： 。
W1或A1+B1+C1+D1
W1-A1或B1+C1+D1
D1或A2+B2+C2+D2
D1-A2或B2+C2+D2
摄入量？
练习
某同学绘制了如图所示的能量流动图解，下列叙述正确的是
A.生产者固定的总能量可表示为A1＋B1＋C1＋A2＋B2＋C2＋D2
B.初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量为B2＋D2
C.初级消费者摄入的能量为A2＋B2＋C2
D.W1＝D1＋D2
√
+C1
+D2+初级消费者粪便中的能量
D1=A2＋B2＋C2＋D2
W1>D1＋D2
知识回顾
1、摄入量　　　　　　
2、同化量　　　　　　
(未被利用)
流向下一营养级
流向分解者
3、流经生态系统的总能量=
生产者固定的太阳能
4、能量传递形式：
以有机物形式沿着食物链食物网传递
5、能量散失形式：
细胞呼吸以热能形式散失
=同化量+粪便中的能量（属于上一营养级）
=呼吸作用+自身生长发育繁殖的能量
能量流动的特点
课本P56
思考 讨论：分析赛达伯格湖的能量流动
1.流入（输入）该生态系统的总能量？
2.图中62.8、12.6代表摄入量还是同化量？
3.植食性动物粪便中的能量属于12.5还是2.1？
4.图中2.1指的是什么？包括哪几部分？
5.请计算每个营养级能量的来源和去向，说明是否遵循能量守恒定律？
464.6
同化量
12.5
植食性动物的遗体和肉食性动物的粪便
生：来（464.6）=去（96.3+62.8+12.5+293）
植：来（62.8）=去（18.8+12.6+2.1+29.3）
能量流动的特点
课本P56
思考 讨论：分析赛达伯格湖的能量流动
1. 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？
①生态系统中能量流动是单向的
能量流动的特点
课本P56
思考 讨论：分析赛达伯格湖的能量流动
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
能量流动过程中逐级递减
能量传递效率 =
下一营养级同化量
上一营养级同化量
×100%
注意：能量在相邻两个营养级间的传递效率为 。
10%～20%
能量流动的特点
课本P56
单向流动
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
能量流动的特点
逐级递减
原因
总有一部分能量经自身呼吸消耗、被分解者分解、未被下一个营养级利用。
（能量传递效率为10%～20%）
原因
能量传递效率不会随外界环境条件改变而改变
能量流动的特点
课本P56
2.长时间没有光照，对生态系统有什么影响，为什么？
营养级越多，在能量流动过程中消耗的能量就越多。
没有能量（太阳能或化学能）输入，生态系统会崩溃。
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。
1.为什么生态系统中能量流动一般不超过5个营养级？
第一营养级
第二营养级
第三营养级
第四营养级
第五营养级
第六营养级
A
1
5
A
1
25
A
1
125
A
1
625
A
1
3125
A
问题探讨
课本P54
方案A：先吃鸡，再吃玉米。
方案B：先吃1/2玉米，同时用1/2部分玉米喂鸡，吃鸡产下的蛋，最后吃鸡。
母鸡重3kg,玉米15kg，能量传递效率为10%，计算人能获得的能量（用得到的有机物质量表示）
玉米
鸡
人
玉米
鸡
人
选方案A：链短，能量损耗少，人可以获得更多能量。
练习
如图是毛白杨树林中两个营养级的能量流动图解，已知毛白杨树同化的总能量为N，方框中字母代表能量。下列叙述不正确的是( )
A.B＝C＋D
B.D是指呼吸作用消耗的能量
C.B是第二营养级用于生长、发育和繁殖的能量
D.从毛白杨树输入下一营养级的能量传递效率为B /N
C
同化量
呼吸作用消耗的量
用于生长发育繁殖的量
被分解者利用的量
摄入量
C才是
练习
【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
生产者
464.6
植食性动物
62.8
肉食性动物
12.6
将赛达伯格湖的能量流动数据，用相应面积或体积的图形表示，并按营养级由低到高排列。
生态金字塔
课本P57
生态金字塔
课本P57
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
低
高
能量
高
低
营养级
在稳定的生态系统中，能量金字塔通常都是上窄下宽的正金字塔形。
生态金字塔
课本P57
生态学家调查了两个生态系统中的生物个体数量（调查数据排除了微生物和土壤动物），所得数据如下列表格所示。P代表生产者，C1、C2、C3依次代表初级、次级和三级消费者 (根据营养级顺序从下到上搭建金字塔)（单位:个/hm2）
名称 某草地 温带森林
C3 10 20
C2 900000 1200000
C1 2000000 1500000
P 15000000 2000
请同学们将单位时间内各营养级的生物个体数量转换为相应面积（或体积）的图形
2. 数量金字塔
生态金字塔
课本P57
高
低
营养级
营养级
低
高
少
多
数目
（个/hm2）
数目
某草地数量金字塔
温带森林数量金字塔
一般为正金字塔形，有时会呈现倒金字塔形
2. 数量金字塔
生态金字塔
课本P57
生态学家调查了两个生态系统中的生物量（调查数据排除了微生物和土壤动物），所得数据如下列表格所示。P代表生产者，C1、C2依次代表初级、次级消费者 (根据营养级顺序从下到上搭建金字塔) （单位：g/m2）
名称 某湖泊 某海峡
C2 4 -
C1 11 21
P 96 4
生物量：现存生物有机物的总量
请同学们将单位时间内各营养级的生物量转换为相应面积（或体积）的图形
3.生物量金字塔
生态金字塔
课本P57
3.生物量金字塔
一般为正金字塔形，有时会呈现倒金字塔形
低
高
干重 g/m2
4
11
96
营养级
少
多
某湖泊生物量金字塔
某海峡生物量金字塔
浮游动物
浮游植物
4
21
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
生态金字塔
能量金字塔
数量金字塔
生物量金字塔
哪一种指标构建的金字塔能更客观的表示生态系统能量传递规律，不出现倒置现象呢？
第一营养级
第二营养级
第三营养级
第四营养级
能量金字塔能更直观、准确的表示能量在各营养级间的传递规律
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
能量金字塔 生物量金字塔 数量金字塔
特例 某些人工生态系统可能呈现倒金字塔形 浮游植物的个体小，寿命短，又不断被浮游动物吃掉，所以某一时间浮游植物的生物量(用质量来表示)可能低于浮游动物的生物量 一棵大树上，鸟、虫、树的数量金字塔的塔形会发生倒置
(1)营养级越高，该营养级的总能量及生物的数量就会越少。( )
(2)数量金字塔、生物量金字塔同能量金字塔一样都是正置的。( )
(3)生态系统的食物链中营养级越高的生物，其体型必然越大。( )
×
×
×
[例3] 如图为两种生态金字塔示意图，其中Ⅰ为水生生态系统，Ⅱ为陆地生态系统。下列说法错误的是(　　)
D
A.金字塔Ⅰ可能是生物量金字塔
B.金字塔Ⅱ可能是数量金字塔
C.Ⅰ和Ⅱ都不能表示能量金字塔
D.Ⅰ中空白的营养级可代表昆虫，Ⅱ中空白的营养级可代表浮游动物
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
冬小麦夏玉米套种
蔬菜大棚中的多层育苗
稻-萍-蛙立体农业生产
研究能量流动的实践意义
课本P58
甘蔗和大豆间种
冬小麦夏玉米套种
间种：在同一块土壤中，同一时期间隔种植两种以上的作物
（合理配置空间）
套种：在作物生长到后期时，又种上另外一种作物。
（合理配置时间和空间）
春有孔雀草、串红等鲜花植物，
夏秋种植西红柿、茄子、黄瓜等果类菜，
冬有茼蒿、香菜等叶类菜
一年四季的轮换种植
轮种：前后两季种植不同的作物，或在相邻两年内种植不同作物。
（合理配置时间）
研究能量流动的实践意义
课本P58
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
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
研究能量流动的实践意义
课本P58
燃烧秸秆
散失的热能不能被利用
（能量的利用率降低）
将秸秆用作饲料喂牲畜
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
研究能量流动的实践意义
课本P58
将秸秆用作饲料喂牲畜
肉
蛋
奶
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
研究能量流动的实践意义
课本P58
将秸秆用作饲料喂牲畜
牲畜粪便
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
研究能量流动的实践意义
课本P58
牲畜粪便
沼气池
将牲畜的粪便作为沼气池发酵的原料，可以生产沼气提供能源
沼气池中的沼渣还可以作为肥料还田
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
研究能量流动的实践意义
课本P58
实现能量多级利用，
从而大大提高
能量的利用率
能量利用率
≠
能量传递效率
注：
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
牲畜过少，不能充分利用牧草所提供的能量；牲畜过多，就会造成草场退化，使畜产品的产量下降
稻田除草、除虫等
研究能量流动的实践意义
课本P58
研究能量流动的实践意义
课本P58
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。
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。
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。(实现能量的多级利用，提高能量利用率)
D
12.如图是近年在某地试验成功并大范围推广的生态农业模式，下列有关此生态系统的叙述中，错误的是(　　)
A.图中位于第二营养级的生物有螺、昆虫、鸭
B.鸭和螺之间是捕食与种间竞争关系
C.该生态系统中鸭所同化的能量来自生产者固定的太阳能和饲料中的化学能
D.拔去田地中的杂草可以提高生态系统的能量传递效率
(4)研究生态系统的能量流动时，如研究农田生态系统中的间种套作、蔬菜大棚、稻—萍—蛙等立体农业生产方式可以帮助人们____________________________
__________________________________________；研究生态系统的能量流动，如研究沼气工程，则可以帮助人们______________________________________
___________________________；研究生态系统的能量流动，如研究合理确定草场的载畜量，还可以帮助人们________________________________________
__________________________________________________________________。
将生物在时间、空间上进行合理配置，增大流入该生态系统的总能量
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
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
(1)拔去田地里的杂草是人为的调整能量流动的方向，提高生态系统的能量传递效率。( )
(2)利用农作物秸秆培养蘑菇，实现了生态系统中能量的循环利用。( )
(3)研究能量流动，可调整能量流动关系，使生产者固定的能量全部流向人类。( )
×
×
多级利用
×
易错提醒
1、能量可以多级利用，但不能循环利用。
2、能量利用率≠能量传递效率
能量传递效率 =
下一营养级同化量
上一营养级同化量
×100%
能量利用率 =
最高营养级（或人类）的能量
生产者固定总能量
×100%
一、概念检测
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
√
×
√
C
一、概念检测
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. aB
二、拓展应用
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。
二、拓展应用
(2)哪个生态系统的能量能够更多地被人类所利用？为什么？
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、充分利用，提高了能量的利用率。