课堂教学-生态系统的能量流动

5.2生态系统能量流动温故而知新1.生态系统的结构包括哪两方面？2.生态系统的成分有哪些？3.生态系统的营养结构是什么?生态系统的成分,食物链和食物网生产者、消费者、分解者、非生物的物质和能量食物链和食物网

假设你像鲁滨逊那样流落在不毛的荒岛上，只有15Kg玉米和一只母鸡可以食用，那么使自己活的最长的办法是：

A.先吃鸡，然后吃玉米

B.先吃玉米，同时用部分玉米喂鸡，吃鸡生产的蛋，最后再吃鸡先吃鸡，再吃玉米我反对！为什么要先吃我？我们欠“鸡妈妈”一个解释······能量流动的概念能量流动的概念

生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程，称为生态系统的能量流动。

能量输入储存在体内的能量呼吸作用散失的能量个体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能量输入种群能量储存能量散失能量流动的分析能量流经一个种群的情况图示：

如果将这个种群作为一个整体来研究，则上图可以简化成下图形式，从中可以看出分析能量流动的基本思路。

请同学们阅读教材“能量流动的过程”一段，完成下面几个问题：

1.能量的来源是什么？

2.能量是如何输入生态系统第一营养级的？

3.能量流动的主要渠道是什么？

4.能量的散失形式？能量流动的过程1、能量是怎样输入到第一营养级的？2、第一营养级的能量去向：草兔子老鹰一、能量流动的过程1、小草的能量来自哪里?2、照射在草地上的太阳能如何被小草吸收?这些能量都被小草吸收了吗?3、小草吸收了太阳能后,这些能量有哪些去向?呼吸消耗分解者分解流入下一营养级热能呼吸作用一、能量流动的过程分析光合作用（固定）生产者（植物）初级消费者（植食性动物）呼吸作用用于生长发育和繁殖分解者遗体残骸能量流经第一营养级示意图1、小草的能量来自哪里?2、照射在草地上的太阳能如何被小草吸收?这些能量都被小草吸收了吗?3、小草吸收了太阳能后,这些能量有哪些去向?固定的太阳能光合作用，仅仅吸收1%左右。呼吸作用消耗；被下一营养级的生物所利用；被分解者所利用；未被利用的能量（最终被分解者分解）。呼吸作用残枝败叶等分解者

谁来分析我？未固的能量兔子的摄入量就是兔子的同化量吗？(同化量=摄入量－粪便量）初级消费者兔子的能量到哪里去了？？摄入量:下一个营养级通过捕食的方式从上一个营养级获得的能量.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物质，并且储存能量的过程。兔子吸收了草中的能量后,这些能量有哪些去向?呼吸作用生命活动热能

分解者残骸兔子把草吃进肚子里,草中的能量都被兔子吸收了吗?

同化暂未利用(同化量=摄入量—粪便量）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摄入的能量：

粪便中的能量（未被同化的能量）该营养级所固定的能量上一营养级同化量的一部分属于本营养级的同化量同化量的去向：⑴本营养级个体自身呼吸消耗(散失)；⑵本营养级个体自身生长、发育繁殖的积累（储存）。a.遗体残骸被分解者分解；b.流向下一营养级。c.未被利用部分（石油、煤炭等）3、兔子把草吃进肚子里,草中的能量都被兔子吸收了吗?4、兔子吸收了能量后,这些能量有哪些去向?不是。呼吸作用消耗；被下一营养级的生物所利用；被分解者所利用；未被利用的能量（最终被分解者分解）。以此类推完成以下关系图次级消费者摄入

同化呼吸作用散失三级消费者摄入残骸等给分解者分解未同化（粪便）储存在有机物中呼吸以热能形式散失

储存在生物体内的有机物中被下一营养级同化遗体残骸被分解者利用能量输入（即同化量）某个营养级生态系统中某一营养级的能量流动过程生态系统能量流动的过程完成教材P94“思考与讨论”生产者呼吸初级消费者呼吸次级消费者分解者…呼吸三级消费者呼吸呼吸生产者固定的太阳能总量为流经这个生态系统的总能量输入传递散失以有机物的形式沿食物链向下一营养级传递输入：传递：能量沿着食物链（网）逐级流动散失：各级生物的呼吸作用及分解者的分解作用（呼吸），能量以热能散失

生产者固定的太阳能的总量（即植物光合作用固定的太阳能），是流经这个生态系统的总能量。生态系统的总能量：太阳能能量的最终源头：转化：热能太阳光能化学能光合作用呼吸作用二、能量流动的过程思考与讨论: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？在生态系统中，能量的形式不断转换，如太阳辐射能通过绿色植物的光合作用转变为储存于有机物化学键中的化学能；动物通过消耗自身体内储存的化学能变成爬、跳、飞、游的机械能。在这些过程中，能量既不能凭空产生，也不会消灭，只能由一种形式转变为另一种形式。因此，对于生态系统中的能量转换和传递过程，都可以根据热力学第一定律进行定量计算。

输入某营养级的总能量＝呼吸作用消耗的能量＋分解者分解的能量＋流入下一营养级的能量２．流经某生态系统的能量能否再回到这个生态系统？能量在生态系统中的流动，很大部分被各个营养级的生物利用，通过呼吸作用以热的形式散失。散失到空间的热能不能再回到生态系统参与流动。因为至今尚未发现以热能作为能源合成有机物的生物。

未固定生产者

植食性动物

肉食性动物

单位（焦/厘米2·年）

分解者

未利用

赛达伯格湖的能量流动图解

呼吸

二、能量流动的特点12.6

62.8未固定生产者

464.6植食性动物

62.8肉食性动物

12.6请计算能量传递效率（输入后一营养级的能量与输入前一营养级的能量的比）13.5%20%单位（焦/厘米2·年）96.318.87.5分解者

14.612.52.1微量未利用

327.329329.35.0赛达伯格湖的能量流动图解呼吸

122.6

单向流动:自身呼吸作用消耗分解者利用暂未利用12.6

62.8未固定生产者

464.6植食性动物

62.8肉食性动物

12.613.5%20%96.318.87.5分解者

14.612.52.1微量未利用

327.329329.35.0呼吸

122.6

逐级递减:能量流动的特点:能量传递效率10%～20%不可逆向，不可循环热量散失是不能再利用的能量营养级流入能量输入下一营养级能量呼吸作用散失分解者利用未利用能量传递效率生产者464.662.896.312.5293植食性动物62.812.618.82.129.3肉食性动物12.67.50.15.0赛达伯格湖的能量流动图解的数据整理13.5％20.1％能量在流动、转化后，流入下一个营养级的能量、呼吸作用散失、分解者分解及未被利用的能量总和是多少？二、能量流动的特点单向流动逐级递减只能沿食物链由低营养级流向高营养级食物链中各营养级的顺序是不可逆转的；各营养级的能量总是趋于以呼吸作用产生热能而散失掉，而不被生态系统利用，所以能量不能循环。1、各营养级生物会因呼吸作用而散失部分能量2、各营养级生物总有一部分能量不能被下一营养级利用3、少数部分能量随枯枝落叶或遗体等直接传递给分解者2、若鹿的进食能量为100%，其粪尿能量为36%，呼吸能量为48%，则鹿的同化量为（）

A．64%

B．84%

C．16%

D．52%及时巩固A同化量＝摄入量－粪便量3、大象是植食性动物，有一种羌螂专以大象粪为食。如果在某段时间大象所同化的能量为m，则这部分能量中可以流入羌螂体内的约为（）

A.0B.10%mC.10~20%mD.不知道A

肉食性动物

12.6

植食性动物

62.8

生产者

464.6

能量金字塔能量金字塔单位时间内各营养级所得到的能量数值，由低到高绘制的图形从能量金字塔可以看出：营养级越多，在能量流动中消耗的能量就

_____。越多湖泊生态系统能量金字塔生产者（第一营养级）初级消费者（第二营养级）次级消费者（第三营养级）三级消费者（第四营养级）四、金字塔种类：①能量金字塔低高低高营养级能量ABCD第一营养级第二营养级第三营养级第四营养级四、金字塔种类：（1）能量金字塔②特点：正金字塔形③象征意义：能量沿食物链流动的过程具有逐级递减的特性④每一阶含义：每一营养级生物所含能量的多少①形状：能量金字塔

营养级越多，在能量流动过程中消耗的能量就越多，所以生态系统中的能量流动一般不超过4—5个营养级。思考讨论：食物链中的营养级一般不超过五个，为什么？

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的时间内没有能量输入，这个生态系统就会崩溃。

？能量金字塔如果把各个营养级的生物数量关系，用绘制能量金字塔的方式表达出来，是不是也是金字塔形？如果是，有没有例外？②数量金字塔人们对一片草地上的所有生物成员作了统计：生产者（野草）5

842

424株；初级消费者（草原动物、昆虫）

708624只；次级消费者（肉食动物、吃昆虫的小鸟）

354904只；三级消费者（肉食动物、吃小鸟的鹰）

3只。

把各个营养级的生物数量关系，用绘制能量金字塔的方式表达出来，一般是金字塔形。但也有特殊情况：数量金字塔小鸟昆虫树数量金字塔③生物量金字塔浮游动物生物量金字塔浮游植物特殊情况：例

1、ABCDEF思考：如上食物网中，A为1千克1、C最多约为多少？2、C最少约为多少？0.04千克0.0001千克例2、ABCDEF思考：如上食物网中，A为1千克若C增加1千克，则A最少需要消耗多少千克？最多又为多少？25千克10000千克同一食物链不同环节能量传递效率往往不完全相同，不涉及“最多”、“最少”，计算时不能按10%或20%，而需按具体数值计算。如在食物链A→B→C→D中，能量传递效率分别为a%、b%、c%,若A的能量为M,则D的能量为。提醒M×a%×b%×c%

例3.某人捕得一条重2kg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多少kg？最多需要多少kg?

最少：80kg最多：560kg4.如果一个人食物有1/2来自绿色植物，1/4来自小型肉食动物。1/4来自羊肉，假如传递效率为10%，那么该人每增加1千克体重，约消耗植物（）A．10千克

B.28千克

C.100千克

D.280千克

D

40.0125100001755.根据特定的能量流动要求计算例7有一食物网如下图5所示，设E种群干物质量为5.8×109kJ，B种群干物质量为1.3×108kJ，则A种群干物质量的值至少是_____________。解析本题首先要搞清楚：由于能量寓于物质之中，所以计算干物质量的值也就是计算能量的量值；其次，由于E种群的干物质的最终去向有B和A，所以要使A种群所得干物质的量最少，只有在E种群以最低的传递效率传给B（这时E种群剩余干物质最少），E剩余部分再以最低的传递效率传给A时才可能发生。B种群干物质量为1.3×108kJ，从理论上讲，至多消耗E种群干物质为1.3×108kJ/10%＝1.3×109kJ，由于A与E相隔一个营养级，因而A种群干物质量的值至少为（5.8－1.3）×109kJ×10%×10%＝4.5×107kJ。生命在等待中逝去······

请给我们一个“先吃鸡”的理由！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。七嘴八舌食物链越短，能量到我体内的越多，我活的时间就越长呀！呼吸呼吸呼吸分解者呼吸太阳能

生产者（植物）

初级消费者（植食动物）

次级消费者（肉食动物）呼吸

三级消费者（肉食动物）总结：生态系统的能量流动----输入、传递、转化、散失输入：输入生态系统的总能量：生产者固定的太阳能传递：能量在食物链（网）中传递的形式：转化：热能太阳光能化学能光合作用呼吸作用散失：能量散失的形式：呼吸作用以热能形式散失有机物中的化学能请分析讨论:用能量流动的原理,解释谚语“一山不容二虎”隐含的道理。学以致用参考要点:根据生态系统中能量流动逐级递减的特点和规律，营养级越高，可利用的能量就越少，老虎在生态系统中几乎是最高营养级，通过食物链(网)流经老虎的能量已减到很小的程度。在获得有限的食物空间里，虎的数量越少，就越容易获得食物来维持生存，其数量多时，就不能维持其生存。为了生存就会出现你死我活的斗争，这样一山就容不得二虎。在市场上，肉一般比蔬菜贵，试从生态系统能量流动的角度分析原因？

蔬菜一般属于生产者范畴，而肉属于消费者范畴，由于能量传递的效率只有10%~20%，也就是说要得到1千克的肉至少要消耗5千克的植物；所以相同重量的肉比蔬菜贵。三、研究能量流动实践意义P96２、帮助人们合理的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有益的部分。１、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。桑树蚕鱼能量流动的意义

桑基鱼塘桑茂、蚕壮、鱼肥大思考与讨论我国古代就已发展出”桑基鱼塘“生产方式：利用桑叶喂蚕，蚕沙养鱼，鱼塘泥肥桑，在桑、蚕、鱼之间形成良性循环。古人在设计这种农业生产方式时，不一定清楚其中的科学道理，请从生态系统能量流动特点出发，分析这种设计的合理性。从人类所需要出发，通过能量的多级利用，充分利用流向各营养级的能量，提高了生产效益。加工厂桑基蔗基有机物质甘蔗蔗叶塘泥蚕茧蚕粪塘泥鱼鱼塘人们虽然不能改变能量流动的客观规律，但可设法调整能量流动方向，使能量流向对人类最有益的部分

1、研究生态系统的能量流动，可以帮助人们科学规划、设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用。沼气池太阳光能桑基鱼塘沼气工程实现对能量的多级利用，大大提高能量的利用率研究能量流动意义应用

质疑：能不能改变生态系统能量流动的规律？思考：农民在进行田间管理的时候，要进行灭虫除草，目的是什么?

不能，人们虽然不能改变能量流动的客观规律，但可设法调整能量流动方向，使能量流向对人类最有益的部分。例如，在森林中，最好使能量多储存在木材中；在草原牧场上，则最好使能量多流向到牛、羊等牲畜体内，获得更多的毛、肉、皮、奶等畜产品。除草为了使太阳能更多地流向农作物。捉虫为了使农作物中的能量散失减少。2、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。本节知识体系能量流动概念：生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程过程能量的源头：流经生态系统的总能量：生产者固定的太阳能的总量途径：食物链和食物网特点单向流动：逐级递减：沿食物链方向由低营养级流向下一营养级能量金字塔能量沿食物链流动过程中逐级递减；传递效率10%~20%。研究意义调整生态系统中的能量流动关系，使能量持续高效的流向对人类最有益的部分太阳能下图表示某草原生态系统中能量流动图解，①～④表示相关过程能量流动量。下列有关叙述正确的是 A．①是流入该生态系统的总能量B．分解者分解动植物遗体释放出来的能量，可供绿色植物再利用C.图中②/①的比值代表“草→兔”的能量传递效率D．③和④分别属于草和兔同化量的一部分D3、下图为生态系统中能量流