3.2生态系统的能量流动课件高二上学期生物人教版（2019）选择性必修2

1、什么叫做生态系统？2、生态系统的结构包括哪些方面内容？3、生态系统的组成成分有哪些？4、生产者都是自养型生物吗？消费者都是异养型生物吗？反之呢？5、食物链：草→蝗虫→蜘蛛→螳螂→食虫鸟，请分析其中的消费者类型及营养级类型？6、生态系统的营养结构是什么？有何作用？7、书写食物链应该注意的问题有哪些？3.2生态系统的能量流动一、能量流动的过程生态系统的能量流动二、能量流动的特点四、生态金字塔五、研究能量流动的实践意义三、能量流动相关计算1、概念：生态系统中能量的_______、_______、_______和_______的过程。输入传递转化散失如何研究生态系统的能量流动呢？能量的输入能量的散失生态系统传递转化

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。2、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。

研究生态系统中能量流动一般在群体水平上1、能量流经第一营养级的过程99%散失1%固定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未利用①②③④注意: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）。如果在某一时间段分析去向，还应有未被利用的能量（最终也将被分解者利用）。呼吸作用以热能形式散失生产者所固定的太阳能太阳能用于生长、发育、繁殖流入初级消费者残枝败叶等被分解者利用未利用第一营养级的能量流动情况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…未被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=①②③④同化量摄入量粪便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。能量流经第三、四营养级的过程与第二营养级的情况大致相同。最高营养级同化的能量去向有哪些？①呼吸作用中以热能的形式散失②以遗体残骸的形式被分解者利用③未利用（最高营养级没有流入下一营养级的能量去向）呼吸作用以热能形式散失初级消费者同化初级消费者摄入用于生长、发育、繁殖次级消费者摄入分解者利用未利用第二营养级的能量流动情况遗体残骸粪便散失呼吸作用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模型构建：构建食物链的能量流动模型散失传递以有机物的形式沿食物链向下一营养级传递输入生产者固定的太阳能总量为流经这个生态系统的总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……分解者箭头由粗到细：方框从大到小：随营养级的升高，储存在生物体内的能量

。表示流入下一营养级的能量

。注意：越来越少逐级递减单向箭头：能量单向流动思考·讨论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形式散失，两者之和与流入生态系统的能量相等。讨论2：流经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，能量流动是单向的。所以，流落荒岛的你是先吃鸡还是先吃玉米呢？为什么？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。策略1：先吃鸡，再吃玉米。写出以上涉及到的食物链/网玉米鸡人你愿意分部分食物给鸡吃

么？问题探讨玉米鸡人应选择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。小结：流入某一营养级能量分析同化的能量生产者：消费者：光合作用固定（制造）的有机物中的能量同化的能量=摄入的能量-粪便的能量能量来源呼吸作用散失太阳能生产者能量去路某个营养级总能量固定的太阳能总量各级消费者上一个营养级

生产者：各级消费者：同化总量=摄入量-粪便量流入下一营养级被分解者利用未利用均属于用于自身生长、发育和繁殖的部分知识点小结输入⇓源头：

.流经生态系统的总能量：

.传递⇓转化⇓散失—途径：

.形式：

.形式：.过程：

.太阳能→有机物中的

→热能太阳能生产者固定的全部太阳能食物链和食物网有机物中的化学能化学能热能呼吸作用概念：生态系统中能量的

、

、

和

的过程。输入传递转化散失问题：通过以上学习，你能总结出各营养级同化的能量去向有哪些?有何共同点呢？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的能量1.若问：某营养级的能量某段时间内的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2.若问：某营养级的能量最终去向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……分解者易错点训练：1.初级消费者粪便中的能量属于

。2.初级消费者的同化量：

。3.初级消费者用于生长发育繁殖的能量：

。⑤①或②+③+④①-③或②+④每一营养级流向分解者的能量=该营养级的遗体和下一营养级的粪便摄入量？

①②③④⑤本营养级的能量属于消化吸收后的同化量，粪便中的能量没有被吸收所以仍然属于上一营养级。就好比你吃一碗米饭，吃进去消化吸收后的就属于你的，没有消化吸收的还是属于米饭，米饭是上一营养级。粪便中的能量最终都流向分解者。所以粪便中的能量属于上一营养级流向分解者的能量。一、能量流动的过程生态系统的能量流动二、能量流动的特点四、生态金字塔五、研究能量流动的实践意义三、能量流动相关计算分析赛达伯格湖的能量流动思考·讨论

1941年美国耶鲁大学生态学家林德曼发表了《一个老年湖泊内的食物链动态》的研究报告。他对50万平方米的赛达伯格湖作了野外调查和研究后用确切的数据说明，生物量从绿色植物向食草动物、食肉动物等按食物链的顺序在不同营养级上转移。优点：小、简单、稳定林德曼对赛达伯格湖能量流动做了定量分析

1、用表格的形式，将图中的数据进行整理注:为研究方便，这里把肉食性动物作为一个营养级营养级流入能量（同化量）流出能量流入下一级呼吸散失分解者利用未利用出入比生产者

植食性动物肉食性动物464.662.8

12.662.8

96.312.529312.618.82.129.37.5微量5.0/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。（定时定量分析）生物所处的营养级越高，获取的能量越_______,说明能量流动具有_____________的特点。少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%2、计算“流出”该营养级能量占“流入”该营养级能量的百分比。13.52%20.06%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？各营养级的能量都有一部分通过呼吸作用散失；一部分未被下一营养级利用；一部分被分解者分解。能量流动的特点(1)从方向上看：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___________。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

散失的热能无法再利用。食物链低高逆转循环流动原因：长期自然选择呼吸作用(2)从数值上看：逐级递减原因：（能量传递效率为10%～20%）总有一部分能量经

消耗、被

、未被下一个营养级利用。自身呼吸分解者分解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？不矛盾。能量在流动过程中逐级递减，指的是流入各个营养级的能量。能量守恒定律可以用于衡量流入某个生态系统的总能量。总能量=储存在生态系统(生物体的有机物)中的能量+被各个营养级的生物利用、散发至非生物环境中的能量。因此，虽然能量在流动过程中逐级递减，但总能量依然遵循能量守恒定律。2.流经某生态系统的能量能否再回到这个生态系统？

不能，能量流动是单向的（例如：释放出的热能是不能再利用的）。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。2、从能量流动的特点分析，为什么食物链一般不超过5个营养级？

因营养级上升一级，可利用的能量相应要减少80％-90％，能量到了第五个营养级时，可利用的能量往往少到不能维持下一个营养级生存的程度了。3、从能量流动的角度分析，为什么说“一山不容二虎”?

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少的程度。因此，老虎的数量将是很少的。故“一山不容二虎”有一定的生态学道理。一、能量流动的过程生态系统的能量流动二、能量流动的特点四、生态金字塔五、研究能量流动的实践意义三、能量流动相关计算在食物链中分析：设食物链A→B→C→D，分情况讨论(如下表)：①能量传递效率未知时：现实问题思路求解D营养级净增重M至少需要A营养级的量Y最多需要A营养级的量YA营养级净增重ND营养级最多增重的量YD营养级至少增重的量YY(20%)3＝MY(10%)3＝MN(20%)3＝YN(10%)3＝Y②已确定营养级间能量传递效率的，不能按“最值”法计算。例如，能量传递效率分别为a%、b%、c%，若A的能量为M，则D获得的能量为____________________。【方法技巧】M×a%×b%×c%能量传递效率的计算公式：该营养级同化量上一营养级同化量×100%(1)相邻营养级的能量传递效率：10%～20%，计算方法如下：能量传递效率＝(2)食物链中能量的最值计算设食物链“甲→乙→丙→丁”。

类型一：知甲求丁最多：

，食物链越短越

。最少：

，食物链越长越

。×20%（或÷5）多×10%（或÷10）少两个营养级之间不是两个体之间类型二：知丁求甲最多：

，食物链越长越

。最少：

，食物链越短越

。÷10%（或×10）多÷20%（或×5）少(3)在能量分配比例已知时，按比例分别计算，最后相加。例：在右图的食物网中，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多少kg？消耗A最少，按最高传递效率20%计算（前级是后级5倍）：沿食物链A→B→C逆推：3/4kgX5X5＝75/4kg沿食物链A→D→E→F→C逆推：1/4kgX5X5X5X5＝625/4kg75/4kg+625/4kg=175kg一、能量流动的过程生态系统的能量流动二、能量流动的特点四、生态金字塔五、研究能量流动的实践意义三、能量流动相关计算生态金字塔能量金字塔生物量金字塔数量金字塔1、能量金字塔（1）概念：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。肉食性动物12.6生产者464.6植食性动物62.8（2）特点：通常都是上窄下宽的正金字塔形。（3）原因：能量在流动中总是逐级递减的。(自然生态系统中的能量金字塔一定为正金字塔）（4）意义：直观的反映出生态系统各营养级间能量的关系高低能量低营养级高

生态系统的能量流动一般不超过

营养级。（原因：在一个生态系统中，营养级越高，能量

就越大。）4～5个损耗思考：右图为某城市生态系统能量金字塔，为什么呈倒置状态也能维持生态系统的正常运行？从生态系统外输入大量的有机物（1）概念：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。2、数量金字塔（2）特点：大多也是上窄下宽的正金字塔形。也可呈上宽下窄倒置的金字塔形，如昆虫和树。思考：如果消费者个体小而生产者个体大，如昆虫和树。绘制出该数量金字塔？营养级第二营养级第一营养级个体数量昆虫树3、生物量金字塔（1）概念：用同样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。（2）特点：可以是上窄下宽的正金字塔形，也可以是上宽下窄的倒置金字塔形。（3）原因：一般来说植物的总干重通常大于植食性动物的总干重，而植食性动物的总干重也大于肉食性动物的总干重思考：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。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列表比较三种金字塔一、能量流动的过程生态系统的能量流动二、能量流动的特点四、生态金字塔五、研究能量流动的实践意义三、能量流动相关计算甘蔗和大豆间种冬小麦夏玉米套作水稻青蛙立体农业蔬菜大棚中多层育苗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--蛙等立体农业生产方式。沼气池能量永远不能循环利用，能量传递效率永远不能被提高。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。*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。例如，秸秆喂牲畜；粪便制作沼气；沼渣田肥①能量传递效率：能量在相邻两个营养级之间传递，传递效率为10%~20%。概念辨析：能量传递效率与能量利用率一般，食物链越短，能量利用率越高。能量利用率=生产者固定总能量流入最高营养级的能量×100%②能量利用率：流入最高营养级的能量占生产者能量的比值，或考虑分解者的参与，以实现能量的多级利用。=

某一营养级同化量上一营养级同化量能量传递效率×100%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，合理确定草场的载畜量，稻田除草、除虫等。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。从能量流动的角度分析，稻田除草、除虫的意义是什么？调整生态系统的能量流动关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。[思考]下列做法的意义：①桑基鱼塘——桑叶养蚕，蚕蛹喂鱼，塘泥肥桑。②秸秆还田③玉米田除虫④草原合理确定载畜量：放的牲畜太少不能充分利用牧草提供的能量，放牧过多会造成草场退化，使得畜产品产量下降。①②实现能量的多级利用，提高能量的利用率。③④合理调整能量流动关系，使得能量持续高效流向对人类最有益的部分。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10000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：1、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？=2675×180(C6H12O6)÷72(C6)6687.5kgEG=MGx1.6×104＝1.07×108kJ2、这些玉米呼吸作用消耗的能量是多少？△E呼=△MGx1.6×104

＝2045x1.6×104＝3.272×107kJ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10000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：3、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？E固=EG+△E呼

＝1.07×108kJ+3.272×107kJ3.272×107÷1.3972×108=23.4%4、这块玉米田的太阳能利用效率是多少？η=1.3972×108/8.5×109

＝1.64%

＝1.3972×108kJ思维训练分析和处理数据处理数据

根据计算结果，画出能量流经该玉米种群的图解，图解中应标明各环节能量利用和散失的比例并不是所有生态系统的能量输入都只有生产者。

人工鱼塘等生态系统的输入能量还包括饲料中有机物中的能量。总结归纳----生态系统的能量流动相关知识点能量流动并不是只在食物链（网）中传递。

生产者、消费者、分解者的遗体中的能量会流入分解者。生产者同化的能量就是其通过光合作用制造的有机物中的能量，即总光合作用量。用于生产者自身生长、发育