【课件】生态系统的能量流动课件2022-2023学年高二上学期生物人教版选择性必修2

第3章生态系统及其稳定性第2节生态系统的能量流动温故而知新1.生态系统的结构包括哪两方面？2.生态系统的组成成分有哪些？3.生态系统的营养结构是什么?生态系统的组成成分,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，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1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？方案1先吃先吃后吃一部分吃鸡蛋，最后吃鸡方案2一、生态系统的能量流动概念

一切生命活动都伴随着能量的变化。没有能量的输入，也就没有生命的生态系统生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程能量的输入能量的散失思考：研究能量流动可以采用什么科学方法呢？研究能量流动的基本思路科学方法能量输入个体1个体2个体3……储存在体内的能量储存在体内的能量储存在体内的能量呼吸作用散失的能量呼吸作用散失的能量呼吸作用散失的能量以个体为研究对象，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将一个营养级的所有种群作为一个整体某营养级能量输入能量储存能量散失能很好地避免以个体和种群为研究对象带来的不足，提高结果的准确性二.能量流动的过程合作探究：自主阅读教材54页—55页，思考讨论1.输入生态系统的的能量来源是什么？2.输入第一营养级的能量有几个去路？分别是什么？3.植物用于自身生长、发有、繁殖的能量有几个去路？分别是什么？4.初级消费者输入的能量全部转化为自身的能量了吗？摄入的能量去路有几个？分别是什么？5.某一营养级的“粪便”中能量应属于谁的同化量？6.结合营养级能量的去路，构建出能量流经生态系统的过程模型。第一营养级第二营养级第三营养级（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建立教材P45问题讨论中的食物链大气层吸收、散射、反射99%1%生产者固定（同化）呼吸作用散失（热能）用于生长发育和繁殖残枝

败叶分解者未利用初级消费者（植食性动物）能量流经（玉米）第一营养级的过程分析所有生态系统中输入的总能量都只有生产者固定的太阳能吗？在人工生态系统中，总能量还有人工补充的能量（例：饲料、饵料等）初级消费者摄入分解者利用粪便遗体残骸呼吸作用散失初级消费者同化思考：1.粪便中的能量属于初级消费者同化量吗？2.真正流入初级消费者体内的能量是摄入量还是同化量？不属于，属于生产者的同化量同化量同化量=摄入量－粪便量能量流经鸡（第二营养级）过程分析：呼吸作用散失呼吸作用散失用于自身生长发育繁殖人摄入粪便人同化遗体残骸能量流经人（最高营养级）过程分析：最高营养级的能量去向：分解者利用（呼吸作用散失）①呼吸作用散失；②分解者利用呼吸作用散失生长发育繁殖分解者（残枝败叶）下一营养级摄入生产者固定的太阳能未被利用（草根）粪便下一营养级同化量呼吸作用散失分解者（遗体残骸）下一营养级摄入

未被利用（活体石油煤炭）同化量=摄入量-粪便量同化量=呼吸散失+生长发育繁殖同化量=呼吸散失+下一级

+分解者

+未利用生产者同化量各营养级同化的能量去向共同点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的能量最终去向：注意：粪便中的能量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。某营养级的能量某段时间内的能量去向：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未被利用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……分解者生态系统能量流动的示意图①源头：②起点：③流入生态系统总量：

④主要方式：⑤能量转化：

生产者固定的太阳能总量光能化学能光合作用①传递渠道（途径）：②传递过程：③传递形式：食物链和食物网生产者→初级消费者→次级消费者……太阳能（主要）、无机物氧化分解释放的能量二.能量流动的过程1、输入2、传递从生产者固定太阳能开始有机物中的化学能

热能太阳能化学能热能ATP中活跃的化学能二.能量流动的过程3、转化4、散失5、流入每一营养级中某段时间内能量去向：

①自身呼吸作用消耗

②分解者分解

③流入下一营养级

④未被下一营养级利用注：消费者粪便中的能量属于上一营养级生物体内的能量。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？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。是[典例1]关于草原生态系统能量流动的叙述，错误的是A．能量流动包括能量的输入、传递、转化和散失的过程B．分解者所需的能量可来自各营养级生物所储存的能量C．生态系统维持正常功能需要不断得到来自系统外的能量D．生产者固定的能量除用于自身呼吸外，其余均流入下一营养级D[典例2]．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，其去向不包括A．通过兔细胞呼吸释放的能量B．通过兔的粪便流入到分解者体内的能量C．通过狐的粪便流入到分解者体内的能量D．流入到狐体内的能量B[典例3]生态系统的能量流动是指A．太阳能被绿色植物固定的过程B．生态系统内生物体能量代谢的过程C．生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程D．能量从生物体进入环境的过程C植食性动物62.8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327.32932.118.829.3肉食性动物12.6微量7.55.0122.614.6分析赛达伯格湖的能量流动三.能量流动的特点62.812.6讨论2：计算“流出”该营养级能量占“流入”该营养级能量的百分比。讨论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）。流入呼吸作用分解者利用暂未利用流出流出/流入生产者464.696.312.529362.8

植食性动物62.818.82.129.312.6

肉食性动物12.67.5微量5.0

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%讨论2：计算“流出”该营养级能量占“流入”该营养级能量的百分比。流入呼吸作用分解者利用暂未利用流出流出/流入生产者464.696.312.529362.8

植食性动物62.818.82.129.312.6

肉食性动物12.67.5微量5.0

13.52%20.06%流入呼吸作用分解者利用暂未利用流出流出/流入生产者464.696.312.529362.8

植食性动物62.818.82.129.312.6

肉食性动物12.67.5微量5.0

13.52%20.06%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？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。讨论4：通过以上分析，你能总结出什么规律？三.能量流动的特点1、单向流动（1）原因①食物链中的捕食关系不能逆转②通过呼吸作用散失的热能不能再次被利用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%）2、逐级递减（2）方向：第一营养级、第一营养级、第三营养级……食物链一般不超过5个营养级思考：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，如人工鱼塘需要投喂饲料，此时流入鱼塘生态系统的总能量如何表示？生产者固定的太阳能＋人工投入的有机物中的化学能。在人工生态系统中，总能量还有人工补充的能量（例如饲料、饵料等）

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。能量在流动过程中逐级递减，与能量守恒定律矛盾吗？为什么？

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。？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，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1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？方案1先吃先吃后吃一部分吃鸡蛋，最后吃鸡方案2[典例4]如图为某鱼塘中能量流动图解部分示意图，①②③④⑤各代表一定的能量值，下列各项中正确的是A．在人工饲养的高密度鱼塘中⑤一定大于①B．图中④包含了次级消费者粪便中的能量C．在食物链中各个营养级能量输入的方式和形式是完全相同的D．第三营养级到第四营养级的能量传递效率为(③/②)×100%D[典例5](不定项)如图为能量流动示意图。其中a1是流入第一营养级的总能量，相关说法错误的是A．第一营养级传递给分解者的总能量是a4B．a3不能再被生物同化利用C．a1、a2、a3、a6中的能量都以稳定化学能的形式存在D．第一营养级和第二营养级之间的能量传递效率是(a6/a1)×100%AC[典例6]如图表示生态系统中生产者能量的来源和去路，下列说法错误的是A．流经该生态系统的总能量为aB．b以热能形式散失C．c用于自身生长发育繁殖D．若d为下一个营养级同化的能量，则d的量是c的10%～20%D[典例7]根据生态学的原理，要使能量流经食物链的总消耗最少，人们应采取哪一种食物结构A．以家禽的蛋类为主B．以淡水养殖的鱼、虾为主C．以谷物和植物蛋白为主D．以鸡、猪等家禽、家畜的肉类为主C四、生态金字塔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。生产者464.6植食性动物62.8肉食性动物12.6四、生态金字塔1.能量金字塔第一营养级第二营养级第三营养级第四营养级（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的次序排列，形成的金字塔图形直观地反映出生态系统各营养级间的能量关系（2）形状（3）意义通常都是上窄下宽的金字塔形四、生态金字塔2.数量金字塔（1）概念将单位时间内各营养级的生物个体数目比值关系转换为相应面积（或体积）的图形，并将图形按照营养级的次序排列，形成的金字塔图形表明每个营养级中生物个体的数量（2）形状（3）意义一般是上窄下宽的金字塔形昆虫树上宽下窄的倒置金字塔形四、生态金字塔3.生物量金字塔（1）概念将单位时间内各营养级生物量的数值转换为相应面积（或体积）的图形，并将图形按照营养级的次序排列，形成的金字塔图形（2）形状大多是上窄下宽的金字塔形第一营养级第二营养级第三营养级第四营养级海洋生态系统中，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浮游植物浮游动物？人类位于食物链的顶端，从能量金字塔来看，人口数量日益增长，这会对地球上现有的生态系统造成什么影响？人口数量日益增长，会要求低营养级有更多的能量流入人类所处的营养级，也就是说，人类所需要的食物会更多，将不得不种植或养殖更多的农畜产品，会给地球上现有的自然生态系统带来更大的压力。4、分析比较三类生态金字塔能量金字塔数量金字塔生物量金字塔形状特点通常呈正金字塔形通常为正金字塔形，有时会出现倒置金字塔形，一般呈正金字塔形，有时会出现倒置金字塔形每一层含义各营养级生物所含能量的多少各营养级生物个体数目的多少各营养级生物有机物总量的多少象征意义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个体数目数量在食物链中随营养级升高而逐渐减少一般情况下生物量沿食物链流动逐级递减[典例8]右图为某一生态系统的能量金字塔，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别代表不同的营养级，E1、E2代表能量的形式。下列叙述正确的是A．Ⅰ和Ⅳ是连接生物群落与无机环境的关键成分B．该图所示的食物网只有1条食物链：Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→ⅣC．E1表示流入这一生态系统的总能量D．能量可在食物链中循环利用C[典例9]用各营养级生物的能量、数量构建的金字塔分别称为能量金字塔、数量金字塔。在某一栎林中，第一营养级生物为栎树，第二营养级生物为昆虫，第三营养级生物为蛙、蜥蜴和鸟，第四营养级生物为蛇。该栎林数量金字塔的示意图是B五、研究能量流动的实践意义甘蔗和大豆间作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。秸秆饲料沼气池沼渣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。实现能量多级利用，从而大大提高能量的利用率合理确定草场的载畜量稻田除草、除虫3.研究生态系统的能量流动，还可以帮助人们合理的调整生态系统的能量流动关系，使能量持续高效地流向人类最有益的部分。牲畜过少，不能充分利用牧草所提供的能量；牲畜过多，就会造成草场的退化，使畜产品的产量下降。[典例10]下列关于生态系统的能量流动的叙述中，错误的是A．由于生态系统的能量流动是逐级递减的，所以营养级越高则所同化的能量就越少B．由于散失的热能不能被生产者重新固定，所以生态系统的能量流动是单向不可循环的C．充分利用作物秸秆等可以提高能量利用效率D．能量流动和物质循环的渠道都是食物链和食物网[典例11]研究生态系统中能量流动的主要目的是A．掌握能量流动中的传递效率B．熟悉生态系统的营养结构C．了解能量流动的方向D．使能量流向对人类最有益的部分①正推型：已知低营养级求高营养级获得能量最多获得能量最少选最长食物链选最短食物链按“×10%”计算按“×20%”

计算能量在流经各个营养级时,上一营养级的能量大约有10%~20%传到下一营养级，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。六、生态系统能量流动的相关计算（一）能量传递效率的相关“最值”计算[典例12]如图所示，若某生态系统固定的总能量为24000kJ，则该生态系统的第三和第四营养级所获得的能量最多是960kJ和192kJ若流经食物链的总能量为y，猫头鹰所得能量最多为;最少为y×(20%)2y×(10%)3②逆推型：已知高营养级求低营养级需最少能量需最多能量选最短食物链选最长食物链按“÷20%”计算按“÷10%”计算[典例13]下图所示的食物网中，若人的体重增加1kg，最少消耗水藻________kg，最多消耗水藻________kg。25105（二）能量传递效率的有关“定值”计算[典例14]如图所示的食物网中，戊的食物有1/2来自乙，1/4来自丙，1/4来自丁，且能量从生产者到消费者的传递效率为10%，从消费者到消费者的能量传递效率为20%。若戊体重增加20g，需要消耗植物________g。2000[对点题组][典例15]如图所示的食物网中，如果每个营养级能量传递效率均为20%，且下一营养级从上一营养级各种生物中获得的能量相等。虎要获得1kJ能量，则需要消耗草的能量为A．150kJ B．125kJC．100kJ D．75kJD[典例16]如图是一个食物网，假如鹰的食物有2/5来自兔，2/5来自鼠，1/5来自蛇，那么鹰若要增加20g体重，至少需要消耗植物A．900g B．500gC．200g D．600gA54[典例17]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(

)A．1.375倍B．1.875倍C．1.273倍D．0.575倍设C原来的能量为a，则需要A提供的能量为

1/2a÷10%÷10%＋1/2a÷10%＝55a；改变食物比例后的C的能量设为b，则需要A提供的能量为

2/3b÷10%＋1/3b÷10%÷10%＝40b。由于生产者没有改变，所以流向该生态系统的总能量没有变化，

55a＝40b，即b/a＝1.375。A[典例18]如果一个人的食物有1/2来自绿色植物，1/4来自小型肉食动物，1/4来自羊肉，那么该人每增加1kg体重，至少消耗植物A．10kgB．40kgC．100kgD．280kgB§3—2《生态系统的能量流动》练习11．在生态系统的能量流动中，能量形式的转变顺序是A．光能→化学能→热能

B．热能→光能→化学能C．化学能→光能→热能

D．光能→热能→化学能C2．如图为某草原生态系统流经第二营养级的能量示意图，其中a表示该营养级食物的摄入量，f表示流向下一营养级的能量。以下分析正确的是A．图中b表示用于生长、发育和繁殖的能量B．c表示生物体内储存的有机物C．d中能量均未被该营养级生物同化D．为提高羊肉的产量，应该提高图中c/a的比值D3．如图是麻风树林中两个营养级的能量流动图解，已知麻风树同化的总能量为n，方框中字母代表能量。下列叙述错误的是A．从麻风树输入下一营养级的能量传递效率为b/nB．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．a指第二营养级的摄入量C4．(不定项)下图所示桑基鱼塘生态系统局部的能量流动，图中字母代表相应的能量。下列有关叙述正确的是A．如果c1表示蚕传递给分解者的能量，则b1表示未被利用的能量B．图中b表示桑树呼吸作用散失的能量C．图中的c可表示桑树用于生长、发育、繁殖的能量D．图中d1/d可以表示第一营养级到第二营养级的能量传递效率ABC5．(不定项)每一个营养级都具有的能量流动方向有A．分解者

B．下一营养级C．生长、发育和繁殖

D．呼吸散失ACD6．某地区年降雨量丰富，某弃耕农田的食物链之一是“甲→乙→丙”，生态学家对该生态系统的发展以及该食物链的能量流动进行了研究，结果如表，单位为×103J/(hm2·a)，回答下列问题：甲乙丙

固定的能量摄入量同化量呼吸量摄入量同化量呼吸量245001057571.58.4464.38(1)从生态系统的成分看，食物链中甲是________，流经该生态系统的能量是________×103J/(hm2·a)。生产者24500(3)有人发现表中乙或丙的同化量与呼吸量之和不等于摄入量，请分析该现象出现的原因：摄入量等于同化量加上粪便中的能量，而呼吸量是同化量中的一部分(2)在食物链“甲→乙→丙”中，能量从乙到丙的传递效率是________，从乙流向分解者的能量包括乙的遗体、分泌物中的能量和________粪便中的能量。8%丙甲乙丙

固定的能量摄入量同化量呼吸量摄入量同化量呼吸量245001057571.58.4464.38§3—2《生态系统的能量流动》练习21．下列有关生态系统能量流动的叙述，错误的是A．能量流动是单向的，不可逆转的B．食物链越短，可供最高营养级消费的能量越多C．初级消费者越多，次级消费者获得的能量越少D．营养级越多，散失的能量越多C2．下列关于生态系统的能量流动的叙述，错误的是A．由于生态系统的能量流动是逐级递减的，所以营养级越高所同化的能量就越少B．由于散失的热能不能被生产者重新固定，所以生态系统的能量流动是单向不可循环的C．充分利用作物秸秆等可以提高能量传递的效率D．能量流动和物质循环的渠道都是食物链和食物网C3．清除田间杂草和鱼塘中肉食性的“黑鱼”，用生态学观点分析，其目的是A．保持生物群落的单一性B．使物质和能量尽快地流动C．保持生态平衡D．调整能量在生态系统中的流动方向D4．下表是能量流经某种植食性动物时的情况，下列说法正确的是项目摄食量粪便量呼吸消耗量用于生长发育和繁殖的能量能量/kJ530330X80A.流向第三营养级生物的能量最多为40kJB．该植食性动物同化的能量中有25%以热能的形式散失掉C．生产者固定的能量传递给该植食性动物过程中的能量传递效率约为37.7%D．X表示的能量大小不能确定A5．若一个相对封闭的生态系统中各营养级共有五个种群，其能量调查结果如下表所示：根据表格数据，能得出的结论是种群甲乙丙丁戊能量/(107kJ·m－2)2.5013.309.800.28250.00A．甲的生物量一定比乙小

B．5种生物形成的食物链是：戊→乙→丙→甲→丁C．甲一定是初级消费者

D．乙和丙是种间竞争关系D6．如表是对某水生生态系统营养级和能量流动情况的调查结果。表中A、B、C、D、E分别表示不同的营养级，F为分解者；Pg表示生物同化作用固定能量的总量；Pn表示生物储存的能量；R表示生物呼吸消耗的能量；能量单位为102kg·m－2·a－1。请分析回答下列问题：ABCDEFPg15.9870.71.989.294.7211.5Pn2.8369.40.833.933.020.1R13.1501.31.155.361.7191.4(1)流入该生态系统的总能量为______________kg·m－2·a－1。(2)写出该生态系统中的食物链(或食物网)：870.7×102

(3)据表中数据推出Pg、Pn和R之间的关系是：Pn＝ABCDEFPg15.9870.71.989.294.7211.5Pn2.8369.40.833.933.020.1R13.1501.31.155.361.7191.4(4)第三营养级到第四营养级的能量传递效率是Pg－R11.9%

(5)能量流动的特点是__(6)如果D作为该湖泊中的经济鱼类，生产上既要获得最大捕捞量，又不破坏其种群稳定，通常将捕捞量控制在D的环境容纳量一半的水平上，原因是此时种群的________________最大。单向流动，逐级递减