人教版（2023）选择性必修2 -3.2生态系统的能量流动 (共29张PPT)

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第3章第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。

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？

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。

尝试绘制两种生存策略的食物关系图

太阳能

生产者

初级消费者

分解者

次级消费者

热能

输出

输入

传递、转化

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。

想一想:

你本月吃了多少食物？体重增加多少？吃了那么多体重却没长多少，能量都去了哪儿

人

粪便

用于自己生长发育和繁殖

呼吸消耗

食物

（能量摄入)

同化量

同化作用：指生物体从外界环境中获得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。即把非己变为自己。是生物体利用能量将小分子合成大分子的一系列代谢途径。

异化作用：把自己变为非己。异化作用就是生物的分解代谢，是生物体将体内的大分子转化为小分子并释放能量的过程。

1、对生产者(一般为绿色植物)来说是指在光合作用中所固定的日光能。

2、对于消费者(一般为动物)来说，同化量表示消化道吸收的能量(吃进的食物不一定都能吸收)，粪便不算在同化量里，但呼吸消耗的能量算。

3、对分解者(一般为腐生生物)来说是指从细胞外吸收的能量。

研究能量流动的基本思路

能量输入

个体1

个体2

个体3

……

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

种群

能量储存

能量散失

个体水平

群体水平

如果将一个营养级的所有种群作为一个整体，那么左图将概括为何种形式呢？

能量输入

某个营养级

能量储存

能量散失

思考1:对地球上的绝大多数生物来说，能量的最初来源是哪里这些能量是如何输入生态系统的

思考2:输入第一营养级的能量有哪些去路第-营养级的能量是如何传递到第二营养级的

能量流动的过程

太阳能

（能量输入）

生产者

同化

用于生长、发育和繁殖

呼吸作用散失

残枝败叶被分解者利用

初级消费者摄入

能量流经第一营养级的示意图

思考1:对地球上的绝大多数生物来说，能量的最初来源是哪里这些能量是如何输入生态系统的

思考2:输入第一营养级的能量有哪些去路第-营养级的能量是如何传递到第二营养级的

能量流经第二营养级的示意图

初级消费者摄入

初级消费者同化

用于生长、发育和繁殖

分解者利用

次级消费者摄入

粪便

呼吸作用

散失

遗体残骸

····

能量流动的过程

初级消费者摄入

初级消费者同化

用于生长、发育和繁殖

分解者利用

次级消费者摄入

粪便

呼吸作用

散失

遗体残骸

····

思考3:粪便中的能量属于初级消费者同化量么？

思考4:同化量与摄入量一样么？尝试建立二者在数量上的关系式？

思考5:同化量的去向？

能量流动的过程

属于生产者的同化量

同化量=摄入量-粪便中能量

同化量

呼吸消耗

流向下一营养级

流向分解者

未被利用

能量流动的过程

归纳生态系统中能量流动的输入、传递、转化和散失情况。

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

输入:

生产者固定的太阳能

传递:

食物链和食物网

转化:

太阳能→有机物中的________→热能

化学能

热能（各营养级生物本身的呼吸作用和分解者的呼吸作用）

呼吸作用

散失

途径：

主要形式：

练一练

1、下列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．生产者固定的能量除用于自身呼吸作用外，其余均流入下一营养级

C．在生态系统中，能量沿着食物链和食物网流动

D．分解者所需的能量可来自各营养级生物用于生长、发育和繁殖的能量

B

2、在一个草原生态系统中，如果要研究被第二营养级中羊同化的能量的去向，不包括下列选项中的（）

A．羊的呼吸作用消耗量

B．羊的粪便量

C．羊的生长量

D．死亡的羊含有的能量

B

能量流动的特点

米国生态学家林德曼对赛达伯格湖的能量流动进行了定量分析。研究了群落中各营养级之间的能量关系，提出了“林德曼定律”，标志着生态学开始从定性走向定量。

植食性动物

62.8

62.8

太阳能

未

固

定

生产者

464.6

分解者

14.6

12.5

呼吸作用

122.3

96.3

未利用

327.3

293

2.1

18.8

29.3

12.6

肉食性动物

12.6

微量

7.5

5.0

赛达伯格湖的能量流动图解

营养级流入能量流出能量（输入下一营养级）出入比

（传递效率）

生产者

植食性动物

肉食性动物

464.6

62.8

13.5%

62.8

12.6

20.1%

12.6

能量传递效率=

下一营养级的同化量

上一营养级的同化量

×100%

思考·讨论：

1.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？

2.从方向上看，能量流动是否会逆转，能不能循环流动？为什么？

能量流动的特点

思考·讨论：

1.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？

2.从方向上看，能量流动是否会逆转，能不能循环流动？为什么？

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利用。

不会逆转，不能循环流动。因为：

（1）生态系统各营养级之间的捕食关系是不可逆的

（2）各营养级通过呼吸作用散失的热能不能再被生物利用

通过以上分析，你能总结出能量在流动过程中具有什么特点？

能量流动的特点

1.单向流动

2.逐级递减

能量在相邻两个营养级间的传递效率为10％～20％

营养级数量：一般不超过5个营养级

能量流动的特点

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。

【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。

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？

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。

应先吃鸡，再吃玉米。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。

练一练

1.某同学绘制了如下图所示的能量流动图解（其中W1为生产者固定的太阳能，方框大小表示所含能量多少）。下列叙述正确的是（）

A．生产者固定的总能量可表示为A1+B1+C1+A2+B2+C2+D2

B．由第一营养级到第二营养级的能量传递效率为D2/W1×100%

C．流入初级消费者的能量为A2+B2+C2

D．初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量为B2+D2

A

A1

B1

D1

C1流向分解者

W1

D1

A2

D2

C2流向分解者

B2

D2

生产者

初级消费者

能量流动的特点

能量流动的相关计算

在食物网中分析解决有关能量传递的计算问题时，需要确定相关的食物链，能量传递效率为10%～20%，一般从两个方面考虑：

知低营养级求高营养级

知高营养级求低营养级

能量最多

能量最少

选最短食物链

按“×20%”计算

选最长食物链

按“×10%”计算

选最长食物链

按“÷10%”计算

选最短食物链

按“÷20%”计算

练一练

1.在绿色植物→鼠→猫头鹰这条食物链中，猫头鹰增重1Kg，最多需要消耗绿色植物______Kg。

2.有一食物网如图所示。假如鹰的食物2/5来自兔子，2/5来自老鼠，其余来自蛇，那么猫头鹰要增加20g体重，至少消耗植物多少克？

100

求最多，则按÷10%计算

求至少，则按÷20%计算

900g

能量流动的特点

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

生产者

464.6

植食性动物

62.8

肉食性动物

12.6

生态金字塔

高

低

能量

低

高

营养级

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。

直观的反映出生态系统各营养级之间能量的关系。

（1）概念：

（2）意义：

（一）能量金字塔

在稳定的生态系统中，能量金字塔都是上窄下宽的金字塔形

生态金字塔

生物量：是指每个营养级所容纳的有机物的总干重。

生物量金字塔通常是上窄下宽的金字塔形

生态金字塔

（二）生物量金字塔

多

少

低

高

第四营养级

第二营养级

第一营养级

干重g/m2

1.5

11

37

809

营养级

第三营养级

某湖泊生态系统的生物量

如果将单位时间内各营养级的生物量的数值转换为相应面积（或体积）

的图形，应该是怎样的呢？

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？

生态金字塔

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。

某海域生态系统的生物量

浮游植物

浮游动物

生态金字塔

（三）数量金字塔

多

少

低

高

营养级

第二营养级

第一营养级

个体数量

鼠

草

鼬

第三营养级

某草地的生物数量

营养级

第二营养级

第一营养级

个体数量

昆虫

树

温带森林的生物数量

表示各个营养级的生物个体的数目比值关系。

当生产者个体比消费者个体大得多时，数量金字塔经常倒置。

数量金字塔通常呈上窄下宽的金字塔形

生态金字塔

生态金字塔

能量金字塔

生物量金字塔

数量金字塔

请想一想：哪种指标构建的金字塔能更客观的表示生态系统能量传递规律，不出现倒置现象呢？

能量金字塔能更客观、准确的表示能量在各营养级间的传递规律。

研究能量流动的实践意义

甘蔗和大豆间种

冬小麦和玉米套作

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。

研究能量流动的实践意义

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。

饲料

稻谷

人类

秸杆

粪

一级利用

牛

太阳能

二级利用

焚烧

水稻

食用菌

二级利用

菌渣

猪、羊

三级利用

沼气池

粪

三级利用

实现了对能量的多级利用，大大提高了能量的利用率。

研究能量流动的实践意义

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。

适度放牧的意义是什么？

练一练

能量流动的特点

1.如果食物链上各营养级均以生物个体的数量来表示，并以食物链起点的生物个体数作底层来绘制数量金字塔，则只有两个营养级的夏季草原生态系统（假设第一营养级是牧草，第二营养级是羊）和森林生态系统（假设第