3.2 生态系统的能量流动 课件 高二上学期生物人教版选择性必修2

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。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？问题探讨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。1.先吃鸡，再吃玉米。第一营养级第二营养级第三营养级论证方案（生产者）（初级消费者）（次级消费者）食物链1第一营养级第二营养级（生产者）（初级消费者）食物链2有多少能量能够从玉米最终流向鲁滨逊？二、能量流动的过程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。1.先吃鸡，再吃玉米。先吃鸡，再吃玉米。我反对！为什么要先吃我？问题探讨生态系统的能量流动第2节1.概念：生态系统中能量的

、

、

、

的过程，称为生态系统的能量流动。输入传递转化散失一、能量流动的概念：生产者消费者分解者非生物环境输入散失散失散失传递、转化光合作用化能合成作用呼吸作用食物链食物网二、研究能量流动的基本思路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……能量输入种群能量存储能量散失将这个种群作为一个整体来研究，左图可以概括成下图形式个体水平群体水平

将种群作为一个整体，甚至以营养级作为一个整体进行研究，是分析生态系统能量流动的基本思路。能量是如何输入第一营养级的？（以草为例）几乎所有生态系统的能量源头：

太阳能量流动从哪开始（起点）？如何输入第一营养级？

生产者固定太阳能输入生态系统的总能量:

生产者的光合作用1%以可见光形式照射在草地上的太阳能都能被小草吸收吗？不能每天输送到地球的太阳能都能照射在生产者身上吗？讨论1：能量流动的过程生产者固定的太阳能总量用于生长、发育和繁殖等生命活动（以化学能形式储存于有机物中）呼吸作用散失（热能）分解者分解释放（残枝败叶）初级消费者摄入（食物）小草固定了太阳能后，这些能量有哪些去向？①自身呼吸消耗②被分解者利用③流入下一个营养级能量是如何输出第一营养级的？（以草为例）1%以可见光形式讨论1：能量流动的过程一、能量流动的过程

从生产者固定光能(太阳能)开始生产者固定的太阳能总量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？3.流入第一营养级的能量去向有哪些？请简单归纳一下。呼吸作用能量输入生产者生长发育繁殖热能散失初级消费者摄食分解者分解三、能量流动的过程能量是如何流经第二营养级的？（以兔为例）兔子体内的能量来自哪里？来自草（生产者）兔子吃进去的草，草中的能量都能被吸收并转化为兔子体内的能量吗？不能，只能消化吸收其中的一小部分，其余的随粪便排出体外流入第二营养级的能量：第二营养级的同化量同化量=摄入量-粪便量

摄入量是生物吃进去的食物中所蕴含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的组成物质,并且储存能量的变化过程。

同化量讨论2：能量流动的过程兔同化的能量有哪些去向？①自身呼吸消耗②被分解者利用③流入下一个营养级呼吸作用散失（热能）用于生长、发育和繁殖等生命活动（以化学能的形式储存于有机物中）分解者分解释放（遗体残骸）次级消费者摄入（食物）讨论2：能量流动的过程能量在中间级别消费者中的变化呼吸作用散失粪便呼吸作用散失…初级消费者摄入初级消费者同化用于生长发育和繁殖

次级消费者摄入分解者利用遗体残骸

f呼吸作用散失g储存体内用于生长发育和繁殖h流入下一营养级能量流经某营养级的示意图a输入e某营养级b输出①c输出②d输出③i分解者利用j暂未利用k此营养级遗体残骸l下一营养级粪便m最高营养级无此路径n后续都通过三条输出途径被利用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1.某营养级的能量最终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未被利用的能量2.某营养级的能量某段时间内的能量去向三、能量流动的过程分解者呼吸作用生产者初级消费者(绿色植物)次级消费者(植食性动物)(肉食性动物)三、能量流动的过程呼吸作用呼吸作用呼吸作用残枝败叶等残骸等残骸等分解者分解者分解者生产者初级消费者次级消费者残枝败叶等残骸残骸

散失（分解者呼吸作用）

散失（呼吸作用）呼吸作用呼吸作用呼吸作用分解者分解者分解者能量流动：

生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。传递传递初级消费者生产者次级消费者转化

太阳能

有机物中化学能

热能生物群落环境输入输出散失：通过各营养级及分解者的呼吸作用以热能形式散失总量：生产者固定的太阳能总量传递输入形式：有机物中化学能途径：食物链和食物网概念：生态系统中能量的

、

、

和

的过程。输入传递转化散失起点：生产者通过光合作用固定太阳能开始遵循能量守恒定律。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。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？思考•讨论：生态系统中的能量流动例题1.如图为草原生态系统的能量流动图解模型，A、B、C分别表示流入各营养级生物的能量，D、E、F分别表示各营养级生物用于生长、发育和繁殖的能量，G、H、I分别表示草、兔子、狼呼吸作用消耗的能量，J、K、L分别表示流入分解者的能量。下列说法中，正确的是（）A.图中A＝D，B＝E，C＝FB.K中能量包括兔子尸体及狼粪便中的能量C.食物链中能量最少的是分解者所处的营养级D.第一营养级与第二营养级间的能量传递效率是E/DB分析赛达伯格湖的能量流动RaymondLindeman《生态学的营养动态概说》对能量流动做了定量分析

林德曼（1915-1942）赛达伯格湖深1米，面积为14480平方米，湖岸线长500米。湖底深度一致、性质均一，没有大的波浪。优点：小、简单、稳定思考·讨论植食性动物

62.862.8赛达伯格湖的能量流动P56资料分析太阳能未固定生产者464.6分解者12.5呼吸作用96.3未利用2932.118.829.312.6肉食性动物

12.6微量7.55.0327.3122.614.6数字为能量数值。“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。思考·讨论

如果在某一时间段去分析去向，还应有未被利用的能量(最终通过三条输出途径被利用)。输入能量（同化量）流入下一营养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

464.662.812.613.5%20%62.896.312.529312.618.82.129.37.5微量5.0/能量传递效率输出（去路）逐级递减单位（焦/厘米2·年）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）能量传递效率=某一营养级的同化量上一营养级的同化量×100%赛达伯格湖的能量流动P56资料分析赛达伯格湖能量流动图解1.从数值上看：逐级递减自身呼吸作用消耗；被分解者分解；暂时未被利用。原因：有以下几部分能量不能流入下一营养级（能量传递效率为10%～20%）四、能量流动的特点赛达伯格湖能量流动图解2.从方向上看：单向流动在生态系统中，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，不可_____，也不能_________；①生物之间的捕食关系是长期自然选择的结果，一般不可逆转；

②各营养级呼吸作用散失的热能无法再利用。逆转循环流动原因：四、能量流动的特点

1.单向流动:自身呼吸作用消耗分解者利用暂未利用12.662.8生产者464.6植食性动物

62.8肉食性动物

12.613.5%20%

2.逐级递减:能量流动的特点:能量传递效率10%～20%不可逆向，不可循环营养级越多，能量流动过程中消耗的越多。1、食物链一般不超过5个营养级，为什么？2、在市场上，肉一般比蔬菜贵，试着分析原因？

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。

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。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？由此得出什么结论？不能，能量流动是单向的。讨论3：课本P56旁栏思考？

假如你流落到荒岛上，只有一只母鸡、15kg玉米……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。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问题探讨请同学们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。生态金字塔五、肉食性动物12.6植食性动物62.8生产者464.61.能量金字塔每一级体积代表所得到的能量值直观反应——能量单向流动、逐级递减第四营养级

第三营养级第二营养级第一营养级生态金字塔五、2.生物量金字塔营养级第四营养级第三营养级第二营养级第一营养级干重g/m21.51137809营养级第四营养级第三营养级低高每一级体积代表生物量值（所容纳有机物的总干重）低高生态金字塔五、3.数量金字塔昆虫树倒置情况每一级体积代表个体数生态金字塔五、生态金字塔一、一般情况下，是上窄下宽。但有时候会出现倒置的金字塔形。例如，海洋生态系统中，由于生产者（浮游植物）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。

旁栏思考：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？能量金字塔生物量金字塔数量金字塔形状每一层含义象征意义生物链中各营养级生物所含能量的多少各营养级生物有机物总量的多少各营养级生物个体数目的多少能量沿食物链流动过程中具有逐级递减的特点。一般情况下，生物量(现存生物有机物总量)沿食物链流动逐级递减。一般情况下，生物个体数目数量在食物链中随营养级升高而逐渐减少。五、生态金字塔六、研究能量流动的实践意义间作套种多层育苗稻——萍——蛙1.研究生态系统的能量流动，可以帮助人们将生物在

、

上进行

，

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。时间空间合理配置增大

假如给你一个池塘，你会怎样经营，从而获得更大的收益？沼气工程桑基鱼塘

生态系统中流向分解者的能量，还有一部分以生活能源或食物中化学能的形式被人类再度利用，实现了能量的多级、充分利用，提高了能量利用率。能量利用率=生产者能量流入最高营养级的能量×100%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的意义2.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。用秸秆作饲料粪便制作沼气沼渣田肥能量流动的意义

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。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。改变能量流动方向（1）草原放牧不放牧：草中能量大量流向分解者（对人类无益）少放牧：不能充分利用草中能量过多放牧：草原退化，流向家畜的能量减少合理放牧：能量持续高效地流向对人类最有益（家畜）的部分（2）森林防护防治害虫：使森林生长加快，大量能量积蓄在木材中不防害虫：大量能量流向昆虫体内应用举例课堂小结分析和处理数据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：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？这些玉米呼吸作用消耗的能量是多少？1.07×108kJ6687.5×1.6×104kJ=2045×1.6×104kJ=3.272×107kJ2675×180(C6H12O6)÷72(C6)=6687.5kg1926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.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？这块玉米田的太阳能利用效率是多少？自身生长发育繁殖呼吸散失1.07×108kJ+3.272×107kJ=1.3972×108kJ3.272×107÷1.3972×108=23.4%1.3972×108÷8.5×109=1.64%分析和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能量在第一、二营养级中的变化④生产者自身呼吸作用(散失)②⑨⑤⑦呼吸作用散失粪便初级消费者同化用于生长发育和繁殖

⑧次级消费者摄入遗体残骸

⑥

③遗体残骸初级消费者摄入用于生长发育和繁殖分解者①A呼吸作用(散失)⑩BC能量流动的过程：生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。

散失（分解者）

散失（呼吸作用）

次级消费者

初级消费者生产者输入传递传递能量流动的特点：

单向流动、逐级递减。2、关于生物的同化量的叙述正确的是

（）

A.从上一个营养级流入该营养级的总能量

B.食物消化后粪便中的能量

C.从上一营养级摄取的能量

D.从消化道吸收后合成有机物中的能量1、在由草、兔、狐组成的一条食物链中，兔经同化作用所获得的能量，其去向不应该包括（）Ａ.通过兔子细胞呼吸释放的能量Ｂ.通过兔子的粪便流入到分解者体内Ｃ.通过狐的粪便流入到分解者体内Ｄ.流入到狐的体内例题.如图表示某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．分解者获得的能量最少C．图中②/①的比值代表草到兔的能量传递效率D．③和④分别属于草和兔同化量的一部分D规律：食物链越短，能量利用率越高。能量传递效率与能量利用效率的比较传递效率=上一营养级的同化量下一营养级的同化量×100%能量利用率=生产者能量流入最高营养级的能量×100%【思维拓展】选______的食物链选最小传递效率_____生产者最少消耗选最大传递效率_____消费者最大消耗获得最多获得最少选______的食物链最短最长20%10%能量在食物链中传递的“最值计算”【思维拓展】由最高营养级推导生产者（消耗量）A→B→C需最多能量：选最长食物链；按÷10%计算(食物链前级是后级10倍)需最少能量：选最短食物链；按÷20%计算(食物链前级是后级5倍)浮游植物小鱼大鱼1000kg10%10%10%20%20%25kg1kg例：大鱼体重增加1kg，最多(至少)需要浮游