3.2生态系统的能量流动 课件(共71张PPT)-2025-2026学年高二上学期《生物》（人教版）选必修2

(共71张PPT)
第3章 生态系统及其稳定性
第2节 生态系统的能量流动
问题探讨
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？
先吃鸡，再吃玉米
我反对，你可以先吃玉米，同时用一部分玉米喂我，吃我产下的蛋，最后再吃我
一切生命活动都伴随着能量的变化.没有能量的输入，也就没有生命和生态系统
生态系统的能量流动
生态系统中能量的______、_____、______和______的过程
输入
传递
转化
散失
科学方法
研究能量流动的基本思路
能量流经一个种群的情况
能量输入
个体1
储存在体内的能量
呼吸作用散失的能量
个体2
储存在体内的能量
呼吸作用散失的能量
个体3
储存在体内的能量
呼吸作用散失的能量
……
种群
能量输入
能量储存
能量散失
以个体为研究对象，有很大的局限性和偶然性，如个体死亡，数据可能不准确，不同个体间差异很大，等等
1
能量流动的过程
地球上几乎所有的生态系统所需要的能量都来自 。
太阳每天输送到地球的能量大约为1×1019KJ。这些能量绝大部分都被地球表面的大气层所吸收、散射和反射掉了，大约只有1%以
的形式被生态系统的 通过 转化成化学能，固定在它们所制造的 中
太阳
可见光
生产者
光合作用
有机物
太阳能输入到生态系统第一营养级
生产者固定
输入生态系统的总能量：
生产者固定的太阳能总量
生产者呼吸作用以热能的形式散失
用于生产者的生长、发育和繁殖等生命活动，储存在植物体的有机物中
随残枝败叶等被分解者分解而释放出来，被分解者利用
分解者呼吸作用以热能的形式散失
被初级消费者摄入体内，能量流入第二营养级
能量流入第二营养级
初级消费者
摄入
粪便
初级消费者
同化
摄入量-粪便量=同化量
分解者利用
呼吸作用
以热能的形式散失
用于生长
发育和繁殖
遗体
残骸
以热能散失
呼吸作用
次级消费者
同化
同化量
摄入量
粪便
属于上一营养级同化量的一部分
能量在第三、第四营养级的变化，与第二营养级的情况大致相同
能量流经最高营养级
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
最高营养级没有流入下一营养级的能量去向
生产者
绿色植物
初级消费者
植食性动物
次级消费者
三级消费者
肉食性动物
。。。。。。
呼吸作用
呼吸作用
呼吸作用
分 解 者
呼吸作用
呼吸作用
生态系统能量流动示意图
肉食性动物
思考 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
2.流经某生态系统的能量能否再回到这个生态系统中来？
不能，能量流动是单向
草啊！别吃我啊！
能量流动的特点
贰
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
思考 讨论
分析赛达伯格湖的能量流动
生产者
植食性动物
分解者
呼吸作用
未利用
太阳能
未固定
464.6
96.3
12.5
293
未固定：指未被固定的太阳能
未利用：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
62.8
62.8
呼吸消耗
分解者分解
流入初级消费者（兔）
草固定的能量去向
？
未利用的能量
热能
呼吸作用
用于自身生长、发育、繁殖---有机物
一来四去
生产者
植食性动物
肉食性动物
分解者
呼吸作用
未利用
太阳能
未固定
464.6
96.3
12.5
293
未固定：指未被固定的太阳能
未利用：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
62.8
62.8
18.8
2.1
29.3
12.6
12.6
7.5
微量
5.0
122.6
14.6
327.3
1.每一营养级上的能量“流入”和“流出”（不包括呼吸作用散失的能量）2.“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
13.52%
62.8
12.6
20.06%
12.6
14.6
3.流入某一营养级的能量，为什么不会百分百地流到下一个营养级？
流入某一营养级的能量
一部分通过该营养级的呼吸作用散失
一部分以排出物、遗体或残枝败叶的形式被分解者利用
一部分未能进入（未被捕食）下一营养级
流入下一营养级
4.通过以上分析，你能总结出什么规律？
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
生态系统的能量流动具有两个明显的特点
①生态系统中能量流动是单向
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， ，也 。
不可逆转
不能循环流动
②能量在流动过程中逐级递减
输入到一个营养级的能量不可能百分之百地流入下一个营养级，能量在沿食物链流动的过程中是逐级减少的
一般来说，在输入到某一个营养级的能量中，只有 的能量能够流到下一个营养级。能量在相邻两个营养级间的 是10% ～20%
10%～20%
传递效率
（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
从上一营养级同化的能量
1
能量的输入
课本55页
1.生态系统中能量流动的起点是什么？
2.输入生态系统的总能量是什么？
**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）
（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
____________________________
太阳能→有机物中的化学能→热能
（1）散失形式
________________
（2）散失途径
________________
热能
呼吸作用
2
能量的传递
3
能量的转化
4
能量的散失
思考1.请归纳各营养级能量去向
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
*最高营养级没有这一去向
思考2.初级消费者粪便中的能量属于哪个营养级？
第一营养级
思考3.初级消费者粪便中的能量属于第一营养级哪部分能量去向？属于以上哪个箭头的部分？
被分解者利用
①
②
③
②
思考4.
图中圈出的能量的总和代表什么？
与哪个箭头代表的能量相等？
次级消费者的同化量
流向下一营养级的能量=下一营养级的同化量
思考5.在短时间内，生物一定会死亡或者被捕食吗？
不一定；
因此短时间内的能量去向还应加上未被利用的部分
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
5
某营养级的能量某段时间内(定量定时)的能量去向
6
某营养级的能量最终(定量不定时)去向
现学现用：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
G、H、I
J、K、L
A=D、B=E、C=F
K
现学现用：
如图为生态系统中能量流动的部分过程．下列叙述不正确的是（　　）
A.①中的能量来自生产者的同化作用
B.分解者利用的能量一定比a小
C.b为初级消费者用于生长发育和繁殖的能量
D.应在a处加上细胞呼吸散失的热能箭头
B
能量流动的特点
叁
思考：
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？
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？
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；
不能，因为能量流动是单向的；
讨论1
用表格的形式将图中的数据进行整理
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
62.8
12.6
12.6
讨论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 出入比
生产者
植食性动物
肉食性动物
464.6
62.8
62.8
12.6
12.6
13.5%
20.1%
讨论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
讨论4
通过以上分析，你能总结出什么规律？
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；
生态系统中能量流动是单向不循环的
（1）具体表现
在生态系统中，能量流动只能沿着______由___营养级流向____营养级，_________，也___________；
（2）原因
①生物之间的捕食关系是____________的结果，一般不可逆转；
②各营养级生物通过___________________不能被生物群落重复利用，能量无法循环流动；
食物链
低
高
不可逆转
不能循环流动
长期自然选择
呼吸作用散失的热能
能量流动的特点
（二）
1
能量在流动过程中逐级递减
（1）具体表现
能量在__ __________间的传递效率是_______；
（2）原因
___________________________________________
___________________________________________
___________________________________________
___________________________________________
相邻两个营养级
10%-20%
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
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
（二）
2
现学现用：分别说出下面两图中生产者和初级消费者之间的能量传递效率
______
_______________
D1/W1
c/a
进阶练习：
第二到第三营养级的能量传递效率计算步骤：
____________________________________
（840+210+1260）/（3780+4200）
不能确定，因为鲈鱼占有第四第五两个营养级，但其中第五营养级所占的能量数值不确定
第三到第四呢？
A、先吃鸡，再吃玉米
玉米
鸡
人
玉米
鸡
人
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。
假设15kg玉米含有500KJ能量，一只鸡还有200KJ能量，假设第二种吃法中一半玉米用来喂鸡。分别算一下两种吃法中人最终能获得的能量最多是多少？
×20%
500KJ
200KJ
×20%
100KJ
40KJ
250KJ×20%
250KJ×20%
50KJ
50KJ
×20%
50KJ
500KJ
200KJ
250KJ
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力（太阳能或化学能）输入，这个生态系统就会崩溃；
生态金字塔
肆
肉食性动物
12.6
植食性动物
62.8
生产者
464.6
能量金字塔
数量金字塔
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
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
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
每一营养级生物个体的数目
一般为正金字塔
能量金字塔 生物量金字塔 数量金字塔
形状
象征意义
特殊形状
能量在流动过程中总是逐级递减
某些人工生态系统可呈现倒金字塔形
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
海洋生态系统中，浮游植物个体小，寿命短，又会不断被捕食，因而某一时间调查到的生物量可能低于浮游动物
一般生物个体数目在食物链中随营养级升高而减少
如果消费者个体小而生产者个体大，就会呈现倒金字塔形，如昆虫和树；
树
昆 虫
食虫鸟
研究能量流动的实践意义
伍
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
间作套种
多层育苗
稻—萍—蛙
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；沼渣田肥
用秸秆作饲料
粪便制作沼气
*沼气池实现了对能量的多级利用，大大提高了能量的利用率；
*能量的利用率≠能量的传递效率
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，合理确定草场载畜量，麦田除草、除虫
能量传递效率的有关计算
陆
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
方法：
在一条食物链中，若生产者能量为100%，
第n营养级获得的能量最多为(20%)n-1，最少为(10%)n-1
题型一
由低营养级能量求高营养级能量(能量传递效率未知)
2.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
题型二
由高营养级能量求低营养级能量(能量传递效率未知)
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：_______
方法：
在一条食物链中，则第n营养级生物每增加1 kg体重:
①“至少”需要消耗的生产者的量：
②“最多”需要消耗的生产者的量:
=5n-1
=10n-1
2500kg
10000kg
方法：
多条食物链,
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
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
1.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1 kJ的能量，丙最少需同化的能量为( 　)
A．550kJ B．500kJ
C．400kJ D．100kJ
题型三
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
2.在下图的食物网中，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_______kg？
3.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
175
1.375
思考：太阳能怎样输入第一营养级的？
生产者固定的能量去哪了？
二、能量流动的过程
这些能量都被小草吸收了吗
绿色植物光合作用
仅仅吸收1%左右。
流经生态系统的总能量：
生产者固定的太阳能
呼吸消耗
分解者分解
流入初级消费者（兔）
草固定的能量去向
？
未利用的能量
热能
呼吸作用
用于自身生长、发育、繁殖---有机物
一来四去
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
...
能量流经第二营养级示意图
兔子的“一来四去”？
初级消费者同化量
呼吸作用散失
用于生长、发育和繁殖
遗体残骸
分解者
流入次级消费者
未利用
生态系统的能量流动图解
生产者
(植物)
呼吸
初级消费者
(植食动物)
呼吸
次级消费者
(肉食动物)
呼吸
分 解 者
…
呼吸
三级消费者
(肉食动物)
呼吸消耗
思考：方框代表什么，大小的变化说明什么？
思考：箭头的箭头的方向能说明什么？
（单向流动，逐级递减）
计算: 从第一营养级流入第二营养级的能量，占生产者所固定的能量 总量的百分比是多少？
从第二营养级流入第三营养级的能量，占初级消费者所同化 的能量总量的百分比是多少？
流入某个营养级的能量，为什么不能
100%地流向后一个营养级
思考:
62.8÷464.6×100%≈13.5%
12.6÷62.8×100%≈20%
上一营养级呼吸作用消耗一部分，被分解者分解
一部分，另外上一营养级不可能被吃光，
很大部分没有被利用。
三、生态系统能量流动的特点：
逐级递减:
单向流动:
不循环，不可逆
能量在沿食物链流动的过程中是逐渐减少的，能量传递效率大约是10%-20%
1.
2.能量传递效率的相关“最值”计算
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。
生态系统中能量流动一般不超过5个营养级
我们欠“鸡妈妈”一个解释······
输入生态系统的总能量:
主要渠道:
能量流动的特点：
食物链和食物网
生产者固定的太阳能
小结
单向流动，逐级递减